JP4258380B2

JP4258380B2 - 無電極蛍光ランプ及びその点灯装置

Info

Publication number: JP4258380B2
Application number: JP2004000557A
Authority: JP
Inventors: 宏司平松; 淳典岡田; 茂樹松尾; 晋二日妻; 和彦酒井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-01-05
Also published as: JP2005197031A; EP1705691B1; EP1705691A1; EP1705691A4; WO2005067002A1

Description

本発明は、無電極蛍光ランプ及びその点灯装置に関するものである。

ガラス管内に一対の電極を配設した一般の蛍光ランプに対してガラス製のバルブ内に電極を持たない無電極蛍光ランプと呼ばれるものがある。図３は特許文献１に開示されている無電極蛍光ランプの一例を示している。この無電極蛍光ランプは、ガラスなどの透光性材料からなり内部に希ガスおよび蒸気化し得る金属（例えば、水銀）が封入されるとともに内部に落ち窪んだ凹部２１を有するバルブ２０と、放電空間の内壁に形成された蛍光体膜２２と、棒状のコア２３の外周に巻回されて凹部２１内に収納されたソレノイド（誘導コイル）２４とを備える。そして、高周波電源２５からケーブル２６を介して誘導コイル２４に高周波電流を流すことによりバルブ２０内に高周波電磁界が発生し、その高周波電磁界でバルブ２０内に封入されている希ガスが放電し、その放電でバルブ２０が加熱されて水銀が蒸発（蒸気化）し、さらにバルブ２０の放電空間内で水銀蒸気が励起され、紫外線を放射し、放電空間の内壁に形成されている蛍光体膜２２で可視光に変換される。このように無電極蛍光ランプはバルブ２０内に電極を持たないため、電極切れやエミッタ（熱電子放射物質）の消耗による不点が起こらず、一般の蛍光ランプに比較して長寿命という特徴を有している。

ところで、上述のような無電極蛍光ランプにおいては広範な温度環境で安定した光量を得ることを目的として、基体金属と水銀の合金からなるアマルガムをバルブ内に封入し、アマルガムが配置されている箇所の温度における飽和蒸気圧で放電空間内の水銀蒸気圧を制御している。放電空間内の水銀蒸気圧は基体金属の温度が一定であれば変化しないが、飽和状態でもアマルガムの表面では水銀の出入りがあり、蒸発と液化が繰り返されている。従って、無電極蛍光ランプを長時間点灯した場合にはアマルガムに含まれる水銀が消費され、その消費量に応じた水銀がアマルガム表面から蒸発して放電空間内に供給される。ここで、一般にバルブ内に封入されるアマルガムは数十乃至数百ミリグラムで水銀含有比率は数パーセントであるが、放電空間内の水銀蒸気圧を維持するのに必要な水銀の量は数マイクログラムであって消費量に対して十分な量の水銀がアマルガム中に存在している。
特開平７−２７２６８８号公報

しかしながら、低温環境下での使用や調光点灯のようにバルブ内の温度が十分に上昇しない点灯を行ったり、あるいはバルブ内で温度の低い箇所にアマルガムが封入されている場合などでは点灯してもアマルガムが固相のままであるときがある。このような状態で長時間点灯し続けると放電空間で消費された水銀を補給するためにアマルガム表面から水銀が蒸発する一方でアマルガムが固相のままであるために拡散が遅く、アマルガムの内部から表面への水銀の供給に時間がかかり、放電空間に供給すべきアマルガム表面の水銀が不足して光出力が低下する虞がある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、アマルガムから放電空間への金属供給量の低下を抑えることができる無電極蛍光ランプ及びその点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、透光性材料からなり内部に希ガスおよび蒸気化し得る金属が封入されるとともに内部に落ち窪んだ凹部を有するバルブと、凹部内に設けられ内部空間がバルブ内の放電空間と連通した管状部と、放電空間の内壁に形成された蛍光体膜と、管状部の周囲に軸方向に沿って巻回され且つ凹部内に収められる誘導コイルと、前記金属を含み管状部内に配設されるアマルガムと、放電空間内で放電が生じている状態においてアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態とする温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、バルブを形成する透光性材料に比較して熱伝導度が高い材料で形成された前記管状部からなることを特徴とする。

この発明によれば、放電空間内で放電が生じている状態においては温度制御手段によりアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態としているので、低温度環境下での使用や調光点灯時においてもアマルガムから放電空間への金属供給量の低下を抑えることができる。また、管状部を通して放電空間の温度がアマルガムに伝導されるため、簡単な構成でアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態に維持できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記熱伝導度の高い材料としてセラミックを用いたことを特徴とする。

請求項３の発明は、上記目的を達成するために、請求項１又は２記載の無電極蛍光ランプを点灯する点灯装置であって、誘導コイルに高周波電流を流す高周波電源と、高周波電源から出力する高周波電流に誘導加熱用の電流を重畳する電流重畳手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、高周波電源から誘導コイルに供給される高周波電流に重畳した電流でアマルガムを誘導加熱することによってアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態に維持することができて低温度環境下での使用や調光点灯時においてもアマルガムから放電空間への金属供給量の低下を抑えることができる。

本発明によれば、放電空間内で放電が生じている状態においては温度制御手段によりアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態としているので、低温度環境下での使用や調光点灯時においてもアマルガムから放電空間への金属供給量の低下を抑えることができ、しかも、管状部を通して放電空間の温度がアマルガムに伝導されるため、簡単な構成でアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態に維持できるという効果がある。

本実施形態の無電極蛍光ランプは、図１に示すようにランプ部１とパワーカップラ部１０とで構成される。ランプ部１はガラスのような透光性材料によって電球形状に形成されたバルブ２と、バルブ２の底に取り付けられた略円筒形の口金３とを有する。バルブ２の底には内部に落ち窪んだ円筒形の凹部（キャビティ）４が封着され、キャビティ４の底には内部空間がバルブ２内の放電空間と連通した管状部（排気管）５が溶着されている。そして、バルブ２の壁面とキャビティ４の壁面で囲まれた放電空間に希ガス（例えば、アルゴンガス）が封入されるとともに、放電空間の内壁に蛍光体を塗布した蛍光体膜６が形成されている。

排気管５はバルブ２内を排気するために用いられるものであって、その下端部がバルブ２の底から外部に引き出され、バルブ２内を排気した後、アマルガムを収納した金属容器７とガラス製のロッド８を収めた状態で下端部が封止されてバブル２が密閉される。また、排気管５の上部及び中間部には内向きに突出する突部５ａ，５ｂが形成されており、中間部の突部５ｂとロッド８の間に金属容器７が保持される。金属容器７は内部を空洞としたカプセル状に形成され、側面に貫設した２つの孔（図示せず）を通して内部に収納されたアマルガム表面から出入りする水銀を通過させている。アマルガムは、例えばビスマスとインジウムとの合金からなる基体金属に３．５％の含有比率で水銀を含有したものである。尚、排気管５の上部に形成されている突部５ａには、コ字状に形成された支持体９の一端部が係止され、排気管５からバルブ２内に導出された支持体９の他端部には仕事関数が小さい金属化合物（例えば、水酸化セシウム）を塗布したフラグ９ａが固着されている。フラグ９ａに塗布された金属化合物は無電極蛍光ランプの始動時における電子の数を増やす役割を担っている。

一方、パワーカップラ部１０は、下端に外鍔部１１ａを有する円筒形の放熱シリンダ１１と、放熱シリンダ１１の上端面に固定された円筒形のフェライトコア１２と、フェライトコア１２の外周に巻回されたソレノイド（誘導コイル）１３とを具備する。そして、排気管５をフェライトコア１２の内側に挿通するようにして放熱シリンダ１１、フェライトコア１２並びに誘導コイル１３をキャビティ４内に挿入してパワーカップラ部１０がランプ部１に装着される（図１（ａ）参照）。ここで、パワーカップラ部１０がランプ部１に装着された状態においては、図２に示すように誘導コイル１３の内側、つまり、誘導コイル１３の上端Ａと下端Ｂとの間に金属容器７を滞在させている。

而して本実施形態では、アマルガムを収納した金属容器７を排気管５内にて誘導コイル１３の内側に滞在させることにより金属容器７と放電空間との距離を近付けているため、放電空間内で放電が生じている状態（無電極蛍光ランプの点灯状態）においてはアマルガムが液相又は液相と固相が混在する状態となり、液相中での水銀拡散が容易であることからアマルガム表面の水銀量を放電空間への供給に十分な量だけ維持することができる。ここで、排気管５をガラスよりも熱伝導度の高い材料、例えば、金属やセラミック（例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、炭化珪素、窒化珪素、酸化ベリリウムなど）で形成すれば、放電空間の熱を金属容器７に効率よく伝導して、低温度環境下でもアマルガムを液相又は液相と固相の混在状態に維持しやすくなるという利点がある。尚、金属製の排気管５はキャビティ４を形成するガラスと熱膨張係数を合わせて熱溶着し、セラミック製の排気管５は低融点ガラスからなるフリットでキャビティ４に接合すればよい。

本実施形態の無電極蛍光ランプは、従来例と同様に高周波電源（図示せず）を備えた点灯装置にパワーカップラ部１０が接続され、高周波電源からパワーカップラ部１０の誘導コイル１３に高周波電流（例えば、周波数が１３０ｋＨｚの正弦波電流）を流すことでバルブ２内の放電空間に放電を生じさせて点灯するものである。ここで、高周波電源の出力電流に高周波（例えば、５００ｋＨｚ）の振幅変調をかけて誘導加熱用の電流を重畳すれば、重畳された高周波電流によって誘導コイル１３に生じる高周波磁界で金属容器７を誘導加熱することが可能であり、さらに低い温度環境下でもアマルガムを液相又は液相と固相の混合状態に維持しやすくなるという利点がある。また、本実施形態では金属容器７を誘導コイル１３の内側に配置していることで効率のよい誘導加熱が行えるものである。尚、高周波電源の出力電流に振幅変調をかけて誘導加熱用の高周波電流を重畳する電流重畳手段については、従来周知の変調回路を用いて実現可能であるから詳細な構成の図示並びに説明は省略する。

本発明に係る無電極蛍光ランプの実施形態を示し、（ａ）はランプ部にパワーカップラ部を装着した状態の断面図、（ｂ）はランプ部とパワーカップラ部を分離した状態の断面図である。同上における要部の一部省略した断面図である。従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ランプ部
２バルブ
４キャビティ
５排気管
６蛍光体膜
７金属容器
８ロッド
１０パワーカップラ部
１３誘導コイル

Claims

透光性材料からなり内部に希ガスおよび蒸気化し得る金属が封入されるとともに内部に落ち窪んだ凹部を有するバルブと、凹部内に設けられ内部空間がバルブ内の放電空間と連通した管状部と、放電空間の内壁に形成された蛍光体膜と、管状部の周囲に軸方向に沿って巻回され且つ凹部内に収められる誘導コイルと、前記金属を含み管状部内に配設されるアマルガムと、放電空間内で放電が生じている状態においてアマルガムを液相又は液相と固相が混在する状態とする温度制御手段とを備え、前記温度制御手段は、バルブを形成する透光性材料に比較して熱伝導度が高い材料で形成された前記管状部からなることを特徴とする無電極蛍光ランプ。
前記熱伝導度の高い材料としてセラミックを用いたことを特徴とする請求項１記載の無電極蛍光ランプ。
請求項１又は２記載の無電極蛍光ランプを点灯する点灯装置であって、誘導コイルに高周波電流を流す高周波電源と、高周波電源から出力する高周波電流に誘導加熱用の電流を重畳する電流重畳手段とを備えたことを特徴とする無電極蛍光ランプ点灯装置。