JP4814279B2 - 誘導給電型ランプアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は照明に関し、および、さらに特に、誘導給電型照明に関連して使用するためのランプアセンブリに関する。

誘導結合型照明システムが、広範囲にわたって利用可能であるというわけではないが、公知である。従来の誘導結合型照明システムは、一般的に、電源によって駆動される一次コイル（すなわち「一次コイル」）を有する一次回路と、一次コイルからの電力を誘導によって受け取る二次コイル（すなわち「二次コイル」）を有する二次回路とを含む。誘導結合は、従来の直接的な電気接続を上回る幾つかの利点を実現する。第１に、誘導結合型ランプは、典型的には、配線回路によるランプに比べて、電源投入と電源切断とを行うことがより安全で、かつ、より容易である。直接的な電気接続の場合には、一般的に、ランプアセンブリの取り付けと取り外しの際に電気コネクタを操作することが必要である。このことは、典型的には、労力を要し、かつ、電気ショックの危険性を生じさせる。多くの場合、電気コネクタは少なくとも部分的に露出しており、それによって電気ショックの危険性を増大させる。一方、誘導結合型ランプは電気コネクタの操作を全く必要としない。
この代わりに、ランプアセンブリに対する給電を可能にするためには、そのランプアセンブリの二次コイルが一次コイルに隣接して配置されるだけでよい。第２に、電気コネクタの排除は、さらに、従来の電気コネクタに関連している問題点を取り除くことによって、そのシステムの信頼性を向上させる。例えば、従来の電気コネクタは腐食と摩耗の悪影響を受ける。これらの問題は、環境条件のせいで電気コネクタが湿気にさらされる可能性がある屋外設置の場合に特に深刻である。さらに、使用の反復につれて、電気コネクタが摩耗して最終的には故障する。第３に、誘導結合型ランプは、本来的に、ランプアセンブリにおける電気的な事故の発生リスクを低減させる。上述したように、このランプアセンブリは電源から電気的に分離している。すべての電力が電源からランプアセンブリに誘導によって送られなければならない。ランプアセンブリに対して誘導によって送られることが可能な電力の量には本来的な制限があるので、ランプアセンブリにおける電力の量は制限されており、電気的な事故のリスクは低減させられる。

従来の誘導結合型ランプが直接接続型のランプを上回る幾つかの重要な利点を実現するが、こうした従来の誘導結合型ランプは重大な欠点を有する。誘導結合は、本来的に、直接的な電気コネクタよりも効率が低い。これは、部分的には、電磁界を発生させて維持するために必要とされる電力を原因とする。従来の誘導結合における基本的な非効率性は、不十分にしか同調させられていない回路の結果である。こうした非効率性は、一次コイルと二次コイルとにおける振動によって発生させられる熱利得の増大と雑音として現れる。
この効率の問題は、より高電力の照明用途の場合に悪化させられる。さらに、既存のランプ回路は、なんらかの適切なレベルの効率を実現するためには、一次コイルと二次コイルとの正確な位置合せを必要とする。このことは、より正確な公差を必要とし、および、ランプアセンブリとランプ全体との形状構成とレイアウトとを制限する。

ランプ産業が直面している信頼性に関する最大の問題点の１つが、ワイヤまたは他の電気導体がランプスリーブを貫通することを原因としている。典型的には、ワイヤは、ガラスステム（ｇｌａｓｓ ｓｔｅｍ）を貫通してランプの内部に入る。ガラスが容易にワイヤの外周に接着して封止することがないので、ワイヤがランプを貫通する箇所には本来的なランプ漏洩の可能性が存在する。この封止を最適化するために努力が行われてきたが、このことは依然として信頼性に関する重大な問題のままである。

従来の誘導給電型ランプの場合には、さらに、環境に対するランプ回路構成要素の露出に関連した信頼性上の問題が存在し、例えば、環境からの水分と湿気とが回路構成要素にダメージを与える可能性がある。この問題に対処するために、少なくとも１つの誘導給電型照明システムが、密封された容器内にランプアセンブリ全体を封入する。Ｈｕｔｃｈｉｓｓｏｎ他に対する米国特許第５，２６４，９９７号が、複数の柱の上の二次コイルから間隔を置いて配置されているプリント基板に取り付けられているランプを開示している。
このプリント基板は、誘導結合の動作のために必要とされる様々な電気構成要素を含む。
別個のシェル構成要素とレンズ構成要素とが、ランプとプリント基板と二次コイルとの周囲に漏洩防止容器を形成するように一体状に封着される。このシェルは、特に、二次コイルを受け入れるように、および、一次コイルを収容するソケットと嵌合するように形成されている。密封容器が環境条件に対する保護の改善を実現するが、この密封容器は大きくて扱いにくく、レンズの方向における光の送出だけしか可能にしない。
２０００年６月１２日付で出願された標題「流体処理システム（Ｆｌｕｉｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）」の米国出願番号９０／５９２，１９４の一部継続出願

以上の説明から理解できるように、効率的であり、様々な条件下での信頼性の向上を可能にし、かつ、様々なランプ形状に容易に適合化させられる誘導結合型ランプアセンブリが、依然として必要とされている。

上述の問題は、ランプアセンブリが、ランプと、このランプに給電するための誘導二次コイルと、コンデンサとを備える、本発明によって克服される。このコンデンサは、ランプおよび二次コイルに直列に接続されており、および、動作温度におけるランプと二次コイルとの合成インピーダンスに概ね等しいかまたはそれよりもわずかに小さいリアクタンスを動作周波数において有するように選択されている。この結果として、ランプ回路が共振してまたは概ね共振して動作する。放電ランプの場合には、その直列コンデンサは、さらに、二次回路内の電流の流れを制限する働きをし、そうでない場合には放電ランプにおいて生じるであろう電流の制御不可能な増大を防止する。

別の側面では、本発明は、ランプアセンブリ回路全体が透明なスリーブ内に封入されている誘導給電型ランプアセンブリを提供する。二次コイルとそれに関連した何らかのコンデンサとを含むランプアセンブリ回路全体がランプのスリーブ内に封入されていることが好ましい。別の代案の実施態様では、二次コイルと、ランプと、何らかのコンデンサと、スタータ装置とが、プラスチック、テフロン、ガラス、または、石英でできた第２の密閉スリーブの中に、そのスリーブを貫通するワイヤまたは他の要素なしに収容されている。
この第２のスリーブとランプスリーブとの間に画定されている隙間が、所望のレベルの熱伝導または断熱を実現するように真空にされているか機能性ガスで充填されていることが好ましい。

さらに別の側面では、本発明は、放電ランプの予熱を可能にするための遠隔起動スイッチを提供する。このスイッチは、ランプ起動における特定の時間期間中に二次コイルをまたいで電極を短絡させるために設けられている。さらに、この回路は、予熱電流を制限するのを補助するために直列抵抗を有してもよい。一実施態様では、このスイッチは、ランプ制御回路内の対応するコイルによって生じさせられる磁界によって起動されることが好ましい電磁スイッチである。

本発明は、誘導給電型照明で使用するための単純で安価なランプアセンブリを提供する。このランプアセンブリは、共振または共振付近で動作するので、高い力率を有し、かつ、高度に効率的である。このことは、熱の増加による電力損失を低減させると共に、比較的に高電力の用途においてさえ誘導結合の静かな動作を実現する。二次回路の効率が、一次コイルと二次コイルとの間の位置合せの精度がより低くてもよいことを可能にし、それによって、ランプおよびランプアセンブリのレイアウトと形状構成とにおける、より高い自由度を可能にする。密封スリーブが、ランプからの光の透過を制限することなしに、環境に対するランプ回路の保護の改善を実現する。光源の種類によっては、放出スペクトルが、スリーブに使用される材料の比透過属性（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）に基づいて損失を被る場合があり、例えば、材料の中には、ＵＶ光に対する透過率が高くはないものがある。本発明は、環境からランプが隔離される度合いを増減するために密封スリーブ内に機能性ガスが封入されることを可能にする。さらに、ランプスリーブ内にランプ回路全体を封じ込めることによって、そのスリーブを貫通するワイヤすなわち電気導線を排除することが可能である。このことはランプの信頼性を著しく向上させると同時に製造時の損失を劇的に減少させる。さらに、本発明の電磁スイッチは、従来のスタータ回路に対する安価で信頼性の高い代替物を提供する。

本発明のこれらの目的と利点と特徴と他の目的と利点と特徴とが、本発明の詳細な説明と図面とを参照することによって容易に理解され認識されるだろう。

本発明の実施形態によるランプアセンブリが図１と図２に示されており、全体として番号１０で示されている。本発明の開示のために、最初に、本発明が、水処理装置で使用されるタイプのような、３８ワットで使用するように変換されている従来のＰＬ−Ｓタイプの１１ワットのＵＶランプに関連付けて説明される。ランプアセンブリ１０は、一般的に、ランプ回路１２と外側スリーブ７０とを含む。ランプ回路１２は、二次コイル１４と、コンデンサ１６と、ランプ１８とを含み、これらはすべて直列に接続されている（図３を参照されたい）。二次コイル１４は、これに関連したバラスト（図示されていない）の一次コイル（図示されていない）から電力を誘導によって受け取る。より詳細に後述されるように、直列コンデンサ１６は、ランプ回路が特定の動作条件の下で共振して動作するように特別に同調させられている。ランプ回路１２全体は、二次コイル１４とコンデンサ１６とランプ１８とを含む外側スリーブ７０内に完全に収容されている。外側スリーブ７０の少なくとも一部分が透明であり、および、電気ワイヤまたは他の要素によっては貫通されていない。

次の実施形態がＰＬ−Ｓタイプの３８ワット ＵＶランプに関連付けて説明されるが、本発明は、放電ランプと、白熱灯と、パルス白色光ランプ（ｐｕｌｓｅｄ ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ ｌａｍｐ）と、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）ランプとを含む様々なタイプおよびスタイルのランプと共に使用することが意図されており、および、これらのランプと共に使用することに適している。この開示は、白熱灯と放電ランプとを示す様々な代案の実施形態を示す。これらの具体例は、本発明の広範な適用可能性と適応性とを例示するために示されているのであって、特許請求項の範囲に対して何らかの限定を行うことは意図していない。

本発明の誘導型ランプアセンブリ１０に給電することが可能な様々な種類のバラストが当業者に公知である。したがって、バラストについては詳細には説明しない。例示されている実施形態のＰＬ−Ｓタイプの３８Ｗ ＵＶランプと共に使用するのに特に適している１つのバラストが、２０００年６月１２日付で出願された標題「流体処理システム（Ｆｌｕｉｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）」の米国出願番号９０／５９２，１９４に開示されており、この出願の内容の全体が本明細書に引例として組み入れられている。このバラストは、開示されている本発明の実施形態すべての効率的な動作を実現するように容易に適合化されることが可能である。

Ｉ．ランプの形状構成
上述したように、ＰＬ−Ｓタイプの３８Ｗ ＵＶランプが、環境からランプ回路１２を保護するためにランプ回路１２を中に封入するための外側スリーブ７０を含むことが好ましい（図１と図２を参照されたい）。外側スリーブ７０が主本体９０とキャップ９２とを含むことが好ましい。主本体９０は、開いた端部と閉じた端部とを有する概ね円筒形の管である。ランプ回路１２が主本体９０内に取り付けられた後に、キャップ９２が、ランプ回路１２を中に完全に封じ込めるために、主本体９０の開いた端部の上に封着される。ランプ回路１２は、一般的に、二次コイル１４と、コンデンサ１６と、ランプ１８とを含む。後述するように、ランプ回路１２は、さらにスタータ３５も含んでよい（図２を参照されたい）。ランプ１８は、協働してチャンバ２８を画定するように相互連結されている２つの互いに平行な脚部７２ａ、７２ｂを有する石英スリーブを有する概ね従来のＰＬ−Ｓタイプのランプである。チャンバ２８は部分真空にされており、および、水銀蒸気のような所望の放電ガスを収容する。ステム３２ａ、３２ｂが各脚部７２ａ、７２ｂの基部に配置されている。１対の従来通りまたは特別設計の電極２６ａ、２６ｂが、チャンバ２８内に配置されており、この電極はステム３２ａ、３２ｂの各々の上に１つずつ取り付けられている。この実施形態では、外側スリーブ７０が、ＵＶ光の効率的な通過を可能にするために石英で作られていることが好ましい。非ＵＶ用途では、この外側スリーブは、ランプによって発生させられる熱とランプの動作環境とに部分的に基づいて、ガラス、テフロン、または、プラスチックで製造されてもよい。例えば、代案の外側スリーブが、密封された両端部（図示されていない）を有する一定の長さのテフロン管材料から製造されることが可能である。このテフロン管材料は、ランプアセンブリの残り部分の上に嵌合させられることが可能であり、および、テフロンスリーブを密閉するために、その両端部が圧着されるか、または、別の形で封止されることが可能である。このテフロン管材料の各端部がその管材料自体の上に折り返されているか、または、熱と圧力とを使用して圧着されていることが好ましい。

ランプアセンブリ１０は、さらに、外側スリーブ７０内でランプ１８の両端部を保持する基部５０と支持体８６とを含む。基部５０は概ね円筒形であり、および、外側スリーブ７０内にぴったりと嵌合するような寸法にされている。基部５０は、ランプ１８の一方の端部を保持することに加えて、ランプ回路１２の様々な電気構成要素を受け入れる。基部５０は、二次コイル１４の巻き線を受け入れるための環状の凹み８０と、脚部７２ａ、７２ｂの各々の基部端部を受け入れるための１対の穴８２ａ、８２ｂと、コンデンサ１６と任意の所望のスタータ３５とを収容するための１対の隙間８４ａ、８４ｂを画定する。ランプアセンブリ１０は、さらに、二次コイルと電極３６ａ、３６ｂとの間に配置されている熱反射器５８を含んでもよい。この熱反射器５８は、それが取り付けられている箇所でランプスリーブ５２の断面形状に一致するように形成されていることが好ましく、および、アルミニウムまたは適切な基体上のアルミニウム箔のような従来の反射性材料から製造されていることが好ましい。支持体８６は概ね円板状であり、および、外側スリーブ７０内にぴったりと嵌合するような寸法である。支持体８６は、石英スリーブ５２の脚部７２ａ、７２ｂの間に摩擦嵌合させられるタブ８８を含むことが好ましい。基部５０と支持体８６との厳密な設計と形状構成は、外側スリーブ７０の設計および形状構成とランプ回路１２の様々な構成要素とに応じて、用途において様々であることが可能である。基部５０と支持体８６が、セラミックまたは高温度プラスチックのような高熱に耐えることが可能な材料で製造されていることが好ましい。

一実施形態では、外側スリーブ７０とランプスリーブ５２との間に画定されている隙間９６は、所望の導電特性または絶縁特性をランプアセンブリに与えるように形成されている。例えば、この隙間９６は、低温の環境からランプを隔離するために真空にされることが可能である。あるいは、隙間９６は、高温の環境内で熱を伝導するために、より重い気体（例えば、アルゴンとネオン）または流体で満たされることが可能である。高温の環境内でのランプからの熱の伝導が過熱からランプを保護することに役立ち、および、さらに、最大の輝度を生じさせるのを促進するだろう。

用途によっては、ランプアセンブリ１０は、さらに、そのランプアセンブリ１０の存在をバラストが感知することを可能にする機構を含むこともできる。このことは、ランプアセンブリ１０が取り付けられている時にだけバラストが一次コイル（図示されていない）に給電することを可能にする。この感知機構は、多くの用途（特に低電力の用途）では不要であるが、電力を節約し、熱の増加を低減させ、および、連続動作に関連した特定のタイプの損傷から一次コイルを保護するより効率的な設計を実現する。一実施形態では、ランプアセンブリ１０は感知磁石６０を含み、および、バラスト（図示されていない）または関連の制御回路が、その感知磁石６０によって起動されるリードスイッチ（図示されていない）を含む。さらに明確に述べると、ランプアセンブリ１０が取り付けられている時に、感知磁石６０はリードスイッチ（図示されていない）に隣接して位置している。感知磁石６０からの磁界がリードスイッチ６２が閉じることを引き起こし、それによってランプアセンブリ１０が所定位置にあるという信号をバラストまたは制御回路に与える。この感知磁石が基部５０上に取り付けられていることが好ましいが、必要に応じて他の場所に取り付けられてもよい。あるいは、感知磁石６０とリードスイッチ（図示されていない）とがメカニカルスイッチ（図示されていない）によって置き換えられることが可能である。例えば、スイッチが、ランプアセンブリ１０の装着によって機械的に閉じられる場所に配置されることが可能である。別の代案が、バラストを選択的にオン／オフする例えばトグルスイッチのような手動のオン／オフスイッチをランプに備えることである。

ＩＩ．ランプ回路
次に、ランプ回路１２を、上述のＰＬ−Ｓタイプの３８Ｗ ＵＶランプ（図１と図２を参照されたい）に関連付けて説明する。上述したように、ランプ回路１２は、一般的に、ランプ１８と、二次コイル１４と、コンデンサ１６とを含む。ランプ回路１２の略図が図３に示されている。この実施形態では、ランプ回路１２は、小直径ワイヤ２２のコイルの形であることが好ましい単一の二次コイル１４を含む。この二次コイル１４の明確な特徴は、一次コイル（図示されていない）と負荷（例えばランプ）とに応じて用途毎に異なるだろう。ワイヤ２２は、電力設定と熱散逸とに応じて従来の磁石ワイヤまたはＬＩＴＺワイヤであることが好ましい。このワイヤは、基部５０の外周部の環状凹み８０の中に巻かれることが好ましく、このことが中空の磁心を二次コイル１４に与える。必要に応じて、中空の磁心２４が他の従来の磁心によって置き換えられることが可能である。ワイヤのタイプ、ワイヤの巻回数、および、磁心の直径（および、したがって、ワイヤの巻回の直径）は、一次コイルの特性とランプ１８の負荷とのような様々な要因に応じて、用途毎に変化するだろう。二次コイル１４のインダクタンスが、供給電力における動作周波数と負荷（すなわちランプ）のインピーダンスとに応じて選択される。さらに明確に述べると、二次コイル１４のインダクタンスは次式によって決定される。

上述の３８Ｗの実施形態では、二次コイル１４は、約１００キロヘルツで動作する一次コイルから電力を受け取るように構成されている。二次コイル１４は７２巻きのワイヤ巻回を含み、一次コイルは１３５巻きのコイル巻回を含む。上述の３８Ｗの実施形態では、二次コイル１４は１００キロヘルツにおいて１９６マイクロヘンリーの値を有し、および、約１２３オームのリアクタンスを有する。二次コイル１４がランプアセンブリ１０の基部５０内に位置していることが好ましい。二次コイル１４の直径が基部５０にぴったりと嵌合するように選択されることが好ましい。二次コイル１４は導線５１ａ、５１ｂによってランプ１８に電気的に接続されている。二次コイル１４は、円形であることが好ましいが、用途毎に形状が異なることが可能である。例えば、二次コイルは、正方形、楕円形、三角形、台形、六角形、または、さらに球形であってもよい。二次コイルが一次コイルに対して同中心の形で外側または内側に位置していることが好ましく、または、この２つのコイルが互いに端部と端部を接する形で配置されてもよい。

コンデンサ１６は、機械的制約を仮定すると最適の力率補正を実現し、それによってランプ回路１２内での共振を生じさせるように選択される。この力率が０．９０以上であることが好ましく、０．９６以上であることがより好ましいが、用途によっては、これよりも低い値が許容可能であり得る。力率の十分な補正がない場合には、二次コイル内の反応電流が、より低インピーダンスの負荷としての一次コイルの中に反射して戻るだろう。このことは、動作電力および電流における上向きの変化と、一次回路内の熱利得の形でのより大きな損失とを引き起こすだろう。この作用は、当初に予想されるものとは反対であるが、実際には、直列の共振一次回路内の反射インピーダンスの逆の性質を原因としている。実験によって、０．９０より低い力率では一次コイル内の反応電流と損失とが非常に急速に増加するということが明らかになっている。このことは、特に結合係数と直流抵抗とを原因とする損失にこれらの損失が付加されるということを考慮すると、効率に対して重大な悪影響を及ぼす可能性がある。一般的に、コンデンサ１６は、ランプ１８がその動作温度にある時にランプ１８の抵抗性インピーダンスと二次コイル１４の反応性インピーダンスとに概ね等しいか、または、これらよりもわずかに低いリアクタンスを有するように選択される。二次コイル１４のインダクタンスと同様に、このコンデンサのリアクタンスは、供給される電力における動作周波数と負荷（すなわち、ランプ）のインピーダンスとに応じて選択される。より明確に述べると、このコンデンサのリアクタンスは次式にしたがって選択される。

このリアクタンスでは、コンデンサ１６と、二次コイル１４と、ランプ１８は、共振に近い状態で動作し、高い力率としたがって高い効率とを実現するだろう。この例示されている実施形態では、コンデンサ１６は約１２．９ナノファラド（ｎｆ）の値を有する。この値は、一次コイル（図示されていない）、二次コイル１４、および／または、ランプ１８における変化に応じて変化するだろう。

上述の二次コイルとコンデンサの式は、所望のコンデンサのリアクタンス値と二次コイルのリアクタンス値とのおおよその近似値を与える。より正確な値を与える（および、それによって、力率と電流制限効果と全体的な動作パラメータとを微調整する）ために、反復検査の手順が使用されてもよい。この反復検査は、二次回路における所望のレベルの効率を実現するために幾つかの用途において必要とされることがあるだろう。これらの設計の動作パラメータは、予熱と、点弧電圧と、動作電流とを含む。これらのパラメータすべては、この調整プロセスを通して、比率の値と静電容量の値とインダクタンスの値とにおける変化と共に設定されることが可能である。

コンデンサ１６が、ランプ１８が動作温度にある時に、二次コイル１４とランプ１８とに対して適合化されることが好ましいが、その代わりに、コンデンサ１６は、他の時点で最適の効率を実現するように適合化されることが可能である。例えば、ランプを起動するためにより多くの電流が必要とされる放電ランプの場合には、本発明は、起動中に回路をブーストするために使用されることが可能である。こうした用途では、コンデンサは、（動作温度ではなく）起動温度における二次コイルとランプとの合成インピーダンスに概ね等しいリアクタンスを有するように選択される。このことは、起動中のランプ回路の効率を向上させて、より低い電流最大値を有するバラストを使用することを可能にする。

プラズマの性質を考えると、放電ランプは実質的に一定不変な固有電圧に電圧を維持しようとする。この結果として、二次コイル１４がランプの固有電圧を超える電圧を発生させる場合には、放電ランプはこの過剰な電流を消費しようとするだろう。放電ランプの抵抗が電流の流れに応答して低下するので、このランプは、電流が限界に達するかまたは消失するまで段階的に増大する電流を引き出す潜在的な可能性を有する。この問題はコンデンサ１６によって対処され、このコンデンサ１６はランプに供給される電流を制限する機能を有する。この電流制限機能はコンデンサの本来的な特徴である。二次回路を共振状態にするために必要とされるコンデンサ値が、適切な電流制限を実現するために必要とされるコンデンサ値に概ね等しいということが、すでに発見されている。したがって、電流制限機能が、１の力率を実現するのに適しているコンデンサ値を選択することによって本発明において実現されるということが、すでに発見されている。

本発明が放電ランプアセンブリに組み込まれる時には、ランプ回路１２が、従来のスタータ３５（図２を参照されたい）か、グローランプか、他の同等の機構を含むことが好ましい。スタータとグローランプは公知であり、したがって本出願では詳細には説明しない。放電ランプアセンブリの一実施形態では、従来のスタータが、電磁スイッチ３４（図３を参照されたい）のような遠隔操作可能なスイッチによって置き換えられている。この電磁スイッチ３４は電極３６ａと電極３６ｂとの間に直列に配線されており、それによってスイッチ３４が電極３６ａと電極３６ｂとの間の回路を閉じることを選択的に可能にする。このスイッチ３４が閉じられると、このスイッチ３４は、電流がガスの中を通って電弧をなすことを必要とせずに、電流が電極３６ａ、３６ｂを直接通って流れることを可能にする。この結果として、スイッチ３４が閉じられると、電極３６ａ、３６ｂが急速に加熱される。電磁スイッチ３４が一次コイルの電磁界によって作動させられないように、その電磁スイッチ３４が一次コイルの磁界に対して実質的に垂直方向に配置されていることが好ましい。この代わりに、別のコイル３８が、選択的に電磁スイッチ３４を閉じるためにコイル３８が帯電させられることが可能な場合には、電磁スイッチ３４に隣接して配置されている。マイクロプロセッサ４０が、コイル３８の動作と、したがって電磁スイッチ３４の動作とを制御することが好ましい。このマイクロプロセッサ４０は、ランプ回路が電源投入される毎に一定不変の時間期間にわたってコイル３８を帯電させるようにプログラムされている。これは電磁スイッチ３４を閉じて電極３６ａと電極３６ｂとを互いに短絡させる。あるいは、マイクロプロセッサ４０は、ランプが起動される毎に所望の時間期間にわたってそのコイルを帯電させるように構成されている従来のワンショット（ｏｎｅ−ｓｈｏｔ）タイマ回路（図示されていない）によって置き換えられることが可能である。

ＩＩＩ．代案の実施形態
ランプアセンブリの形状構成は、ランプのタイプとそれに関連した電力要件とに主として応じて用途毎に大きく変化することがあり得る。本発明は、様々な既存の照明システムと共に使用することを可能にするために容易に変更されることが可能である。次の代案の実施形態が、様々な用途に適合化された様々な代案の具体例を示す。これらの代案の実施形態は、本発明の広範囲な適応性を例示することを意図されており、網羅的であることは意図されていない。

白熱灯の中に組み込まれている本発明を示す代案の実施形態が図４に示されている。この実施形態では、ランプアセンブリ１１０がガラススリーブ１５２とプラスチックの基部１５０とを含む。ガラススリーブ１５２は概ね電球形であり、および、内側に曲がっておりかつ概ね円筒形であるステム１３２を含む。二次コイル１１４がガラススリーブ１５２内においてステム１３２の周囲に取り付けられている。フィラメント１３６が、従来通りの仕方でガラススリーブ１５２の球状部分の中に上向きに延びる二次コイル１１４に取り付けられている。上述の実施形態とは違って、この実施形態の基部１５０はガラススリーブ１５２の外側に嵌合している。基部１５０は、対応するソケット（図示されていない）と相互嵌合するように構成されている。図示されているこの基部１５０は概ね円筒形であり、対応するソケット（図示されていない）の中にスナップ嵌合するように構成されている環状の凹み１５６を含む。基部１５０は、さらに、ソケット（図示されていない）からランプアセンブリ１１０を取り外すための把持縁部を与える上部フランジ１５８も含む。
しかし、基部１５０は、様々な異なるソケットに対してランプアセンブリ１１０が機械的に連結することを可能にするために様々な異なる形状構成を呈することが可能である。例えば、この基部は外側にねじ山が付けられていてもよい。図に示されているように、ランプアセンブリ１１０が感知磁石１６０も含むことが好ましい。この感知磁石１６０は、基部１５０の底部内の対応する保持壁１６２の中に嵌合させられてもよい。上述したように、感知磁石１６０は、リードスイッチのような磁気駆動スイッチと共に、ランプアセンブリ１１０の存在を一次コイルまたは制御回路に通知する機能を果たす。このことが、ランプアセンブリ１１０が所定の位置にある時にだけ一次コイルが給電されることを可能にする。図５に示されているように、白熱灯アセンブリ１１０′は従来の汎用口金との組合せで動作するように構成されることが可能である。この実施形態では、基部１５０′は、従来の汎用口金ランプソケット（図示されていない）内の適合するスロット（ｍａｔｃｈｉｎｇ ｓｌｏｔ）と噛み合うように構成されている１対の装着ピン１５６ａ、１５６ｂを含む。

ハロゲンランプの中に組み込まれている本発明を示す代案の実施形態が図６に示されている。この実施形態では、ランプアセンブリ２１０は一般的に石英スリーブ２５２とセラミック基部２５０とを含む。スリーブ２５２の材料と基部２５０の材料は、ハロゲンランプが動作する特に高い温度に耐えるように選択されている。石英スリーブ２５２が完全に密封されており、かつ、ワイヤまたは他の電気コネクタのような貫通要素を全く含まないことが好ましい。フィラメント２３６と二次コイル２１４とコンデンサ２１６とが石英スリーブ２５２内に封入されている。用途によっては、許容可能なレベルの効率を実現するためにはコンデンサ２１６が不要であることがあり、したがって取り除かれることがある。ランプアセンブリ２１０は、さらに、フィラメント２３６と二次コイル２１４との間に配置されている熱反射器２５８も含む。基部２５０は、対応するソケット（図示されていない）内にねじ込まれる形で相互嵌合させられている四半分周回ねじ山（ｑｕａｔｅｒ ｔｕｒｎ ｔｈｒｅａｄ）２５６ａ、２５６ｂを含んでもよい。基部２５０には、ソケット内への取り付けを容易にするための別の構造が備えられていることが可能である。感知磁石２６０が基部２５０の内側の底面に取り付けられることが好ましい。

代案のハロゲンランプアセンブリ２１０′では、石英スリーブ２５２′が、基部２５０′の首状部の中でちょうど終端するように短縮されている（図７を参照されたい）。二次コイル２１４′が石英スリーブ２５２′の外側に移されて、基部２５０′内に配置されている。この実施形態では、二次コイル２１４′はフィラメント２３６′の熱から隔離されている。この実施形態は、さらに、感知磁石２６０′を含んでもよい。

別の代案のハロゲンランプアセンブリ２１０″では、基部が取り除かれており、および、感知磁石２６０″が、密封された石英スリーブ２５２″の内部に移されている。図８に示されているように、石英スリーブ２５２″は、対応するソケット（図示されていない）の中にランプアセンブリ２１０″がスナップ嵌合させられることを可能にするために、スリーブ２５２″の外周部全体に延びる環状の凹み２５６″を画定する。

別の代案の実施形態が図９に示されている。この実施形態では、ランプアセンブリ３１０が、ランプスリーブ３５２の外側に配置されている基部３５０を含み、および、ランプアセンブリ３１０は外側スリーブを含まない。このランプスリーブ３５２は、電極３３６ａ、３３６ｂと、例えば水銀蒸気のような所望の放電ガスとを収容している。二次コイル３１４と、コンデンサ３１６と、任意の所望のスタータ機構（例えば、従来のスタータ、または、上述の磁気駆動スイッチ）と、すべての電気接続とが、基部３５０の内側に、しかし、ランプスリーブ３５２の外側に収容されている。基部３５０は従来の汎用口金に対応するように構成されており、および、ランプソケット（図示されていない）内の適合するスロットと連結する１対の装着ピン３５６ａ、３５６ｂを含む。この代わりに、基部３５０は、他のソケットの形状構成に適合するように構成されてもよい。感知磁石３６０が基部３５０内に取り付けられていることが好ましい。必要に応じて、外側スリーブ（図示されていない）が、ランプアセンブリ３１０を環境に対して保護することを強化するために、このランプアセンブリ３１０に追加されてもよい。外側スリーブが含まれる場合には、この外側スリーブが、基部３５０を除いて、ランプアセンブリ全体の外周に沿って延びることが好ましい。基部３５０は、その基部３５０がランプソケットと相互嵌合させられることが可能な外側スリーブの外側に取り付けられるだろう。

Ｔ５タイプまたはＴ８タイプの蛍光灯に組み込まれている本発明を示す代案の実施形態が図１０と図１１とに示されている。ランプアセンブリ４１０は、細長いガラススリーブ４５２と、１対の二次コイル４１４ａ、４１４ｂとを含み、この２次コイルはこのスリーブ４５２の端部の各々に１つずつ配置されている。この２つの二次コイル４１４ａ、４１４ｂの互いに異なる物理的位置を考慮すると、電源が、この２つの二次コイル４１４ａ、４１４ｂに別々に給電する２つの別々の一次コイル（図示されていない）を含むように構成されていることが好ましい。この２つの一次コイルは、それぞれに対応する二次コイル４１４ａ、４１４ｂに隣接して配置されている。コイル４１４ａ、４１４ｂの間で均等に電力を配分することが典型的であるが、このことは厳密に必要であるというわけではない。二次コイル４１４ａ、４１４ｂが互いに反対の極性に設定されており、および、各々の一次コイル／二次コイル組合せが、ランプに給電するために必要とされる電圧および電流の半分を維持するように構成されていることが好ましい。スリーブ４５２が、二次コイル４１４ａ、４１４ｂを受け入れるために互いに反対側の端部に形成されている環状のステム４３２ａ、４３２ｂを含むことが好ましい。電極４３６ａ、４３６ｂが二次コイル４１４ａ、４１４ｂの各々に電気的に接続されている。コンデンサ４１６が２つの二次コイル４１４ａ、４１４ｂの間に直列に接続されている。この実施形態においてコンデンサ４１６ａ、４１６ｂの値を計算するための好ましい方法が、単一のコイルだけが使用されることになっているかのように、（第１の開示された実施形態に関連して）上述された方法にしたがって、最初にその回路を分析することである。その次に、この仮想の構成の単一のコンデンサの値が、この実施形態の２つのコンデンサ４１６ａ、４１６ｂの各々に関する値を与えるために半分にされる。好ましくはアルミニウム製である採用随意のエンドキャップ４２０ａ、４２０ｂがスリーブ４５２の両端部の上に嵌合させられている。ランプアセンブリ４１０は、図１１に示されている通りの従来のスタータ４３５を含んでもよい。
この実施形態では、導線４９８ａ、４９８ｂが２つの二次コイル４１４ａ、４１４ｂの間を延びることが必要とされている。導線４９８ａ、４９８ｂがランプスリーブ４５２内に収容されていることが好ましい。代案としては、磁気スイッチ４３４ａ、４３４ｂ、または、他の遠隔駆動スイッチが、従来のスタータの代わりに使用される。図１２に示されているように、ランプアセンブリ４１０′は、各二次コイル４１４ａ、４１４ｂ′とその対応するフィラメントすなわち電極４３６ａ、４３６ｂ′との間に直列に取り付けられている別のスイッチ４３４ａ、４３４ｂを含む。スイッチ４３４ａ、４３４ｂを閉じることによって、各二次コイル４１４ａ、４１４ｂ′からの電力がその対応するフィラメントに直接供給される。この実施形態では、単一の導線４９８′だけが二次コイル４１４ａ、４１４ｂ′の間を延びることが必要である。コンデンサ４１６′が導線４９８′に沿って直列に接続されている。

デュアルコイル型ランプアセンブリ４１０″のための代案の回路が図１３に示されている。この回路では、導線が２つの二次コイル４１４ａ″、４１４″の間を延びることは必要とされていない。その代わりに、二次コイル４１４ａ″、４１４ｂ″の各々が専用のスイッチ４３４ａ″、４３４ｂ″と専用のコンデンサ４１６ａ″、４１６ｂ″とを含む。ランプコントローラが２つのスイッチ４３４ａ″、４３４ｂ″を一斉に開閉するように構成されていることが好ましい。コンデンサ４１６ａ″、４１６ｂ″の値を計算するための好ましい方法が、単一のコイルと単一のコンデンサだけが使用されることになっているかのように、第１の開示された実施形態にしたがって、最初にその回路を分析することである。その次に、この仮想の構成の単一のコンデンサの値が、この実施形態の２つのコンデンサ４１６ａ″、４１６ｂ″の各々に関する値を与えるために半分にされる。用途によっては、この２つの二次コイルの間で電力が均一に分配されることがない場合があるだろう。
こうした用途では、２つのコンデンサの値の間の比率がその２つの二次コイルの間の電力比率に等しくなければならない。

デュアルコイル型ランプ４１０″′のための別の代案の回路が図４に示されている。この代案では、単一の二次コイル４１４ａ″′だけが備えられている。二次コイル４１４″′は、ランプの両端部に位置している電極４３６ａ″′、４３６ｂ″′に接続されている。この回路は、これらのコイルの間を延びる１対の導線４９８ａ″′、４９８ｂ″′を含む。従来のスタータ４３５″′、または、磁気スイッチのような他のスタータ機構が、ランプを起動するために含まれている。この実施形態では、コンデンサ４１６″′の値が第１の開示された実施形態の方法にしたがって選択されることが好ましい。

ＰＬタイプの蛍光灯での使用に適合化されている本発明を示すさらに別の代案の実施形態が図１５と図１６に示されている。この実施形態では、ランプ回路全体がランプスリーブ５５２内に封入されており、および、外側スリーブは含まれていない。図示されているように、ランプアセンブリ５１０が、２つの相互連結された脚部５０２ａ、５０２ｂを有するガラススリーブ５５２を含む。このランプアセンブリ５１０は、上述のデュアルコイル型ランプ回路のどれを含んでもよい。開示のために、この実施形態は、脚部５０２ａ、５０２ｂの各々の基部内に取り付けられている別々の二次コイル５１４ａ、５１４ｂを有するランプアセンブリ５１０に関連付けて説明されている。この２つの二次コイル５１４ａ、５１４ｂがランプアセンブリ５１０の一方の端部の周囲にあるかまたはその端部に隣接している単一の一次コイル（図示されていない）によって給電されることが好ましい。
二次コイル５１４ａ、５１４ｂの各々は、電極５３６ａ、５３６ｂと、コンデンサ５１６ａ、５１６ｂと、磁気駆動スタータスイッチ５３４ａ、５３４ｂとに直列に接続されている。各コンデンサ５１６ａ、５１６ｂの値は、図１３の実施形態に関連して上述されたように選択される。このランプアセンブリ５１０は、さらに、感知磁石５６０を含んでもよい。

別の密封構造を有する代案のランプアセンブリ６１０が図１７と図１８とに示されている。図１７の分解組立図に示されているように、ランプアセンブリ６１０は、一般的に、固締リング６０２と、外側スリーブ６７０と、ランプ６１８と、基部６５０とを含む。固締リング６０２と、外側スリーブ６７０と、基部６５０は協働してランプアセンブリ６１０を密封する。おそらくは図１８に最も適切に示されているように、基部６５０は、二次コイル６１４とランプ６１８とを受け入れるように形成されている円筒形の中央部分６５２を含む。さらに明確に述べると、ランプ６１８はプリント回路基板アセンブリ（「ＰＣＢＡ」）６５４に取り付けられており、このプリント回路基板アセンブリは、ランプアセンブリ６１０の中に組み込まれているあらゆるコンデンサまたはスタータ機構も支持することが好ましいだろう。ランプ／ＰＣＢＡ組合せが、例えば留め具またはスナップ嵌合によって、基部６５０に取り付けられている。基部６５０は、さらに、外側スリーブ６７０の端部を受け入れるための基部６５０の外周部に延びる環状溝６５６も含む。Ｏリング６０４が環状溝６５６内の中央部分６５２の周りに嵌合されている。基部６５０は、Ｏリング６０４が中央部分６５２でずれ上がることを防止するための環状リブ（図示されていない）を含んでもよい。組立後には、Ｏリング６０４は外側スリーブ６７０の内径と基部６５０の中央部分６５２の外径との間に配置されている。この位置では、Ｏリング６０４は水に対する有効な封止を実現するだけでなく、ランプと外側スリーブ６７０との間の振動を緩衝する振動ダンパとしても機能する。外側スリーブ６７０は、閉じた端部と開いた端部とを有する概ね円筒形の管である。玉縁６７２または他のフランジが外周スリーブ６７０の開いた端部の周囲を延びる。外周スリーブ６７０は固締リング６０２によって基部６５０に固定されている。固締リング６０２は概ねリング状であり、外側スリーブ６７０と基部６５０との上に嵌合されている。固締リング６０２は、半径方向の脚部６７４と軸方向の脚部６７６とを有する概ね逆Ｌ字形の断面を有する。この半径方向の脚部６７４は玉縁６７２に係合し、および、軸方向の脚部６７６は基部６５０の外側表面に係合する。あるいは、図１９に示されているように、固締リング６０２′と基部６５０′とが、軸方向の脚部６７６′が環状溝６５６′内に嵌合させられるように構成されることが可能である。どちらの場合にも、軸方向の脚部６７６または脚部６７６′は、基部６５０の環状溝６５６内に外側スリーブ６７０を固締するために基部６５０または基部６５０′に固定される。固締リング６０２は、様々な取り付け方法を使用して基部６５０に取り付けられることが可能である。例えば、固締リング６０２は基部６５０に音波溶接または熱溶接されることが可能である。あるいは、ランプアセンブリ６１０″が、基部６５０′上に固締リング６０２′がスナップ嵌合されることを可能にする下部フランジ６７８（図２０を参照されたい）を有する固締リング６０２″を含んでもよく、または、この固締リングと基部は、固締リングが基部にねじ込まれることを可能にするねじ山（図示されていない）を含むことが可能である。

上述の説明は本発明の様々な実施形態の説明である。添付されている特許請求項に定義されている通りの本発明の着想とより広範な側面とから逸脱することなしに、様々な変更と変化とが加えられることが可能であり、こうした変更と変化は、均等の原則を含む特許法の原則にしたがって解釈されなければならない。例えば冠詞「一つの」、「その」、または、「前記」を使用する、単数形の請求項要素に対するあらゆる言及は、こうした請求項要素を単数に限定するものとして解釈されてはならない。
独占的な所有権すなわち特権が請求されている本発明の実施形態が、特許請求の範囲で定義されている。

本発明の一実施形態によるランプアセンブリの断面図である。 図１の断面図に対して垂直に示されている図１のランプアセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態によるランプ回路の略図である。 白熱灯を有する代案のランプアセンブリの断面図である。 汎用口金を有する白熱灯を含む代案のランプアセンブリの断面図である。 ハロゲンランプを有する代案のランプアセンブリの断面図である。 ランプスリーブの外側に位置している基部を有するハロゲンランプを含む代案のランプアセンブリの断面図である。 基部のないハロゲンランプを有する代案のランプアセンブリの断面図である。 外側スリーブのない蛍光灯を有する代案のランプアセンブリの断面図である。 Ｔ−５タイプまたはＴ−８タイプの蛍光灯を有する代案のランプアセンブリの断面図である。 図１０のランプアセンブリのためのランプ回路の略図である。 図１０のランプアセンブリのための代案のランプ回路の略図である。 図１０のランプアセンブリのためのさらに別の代案のランプ回路の略図である。 図１０のランプアセンブリのためのさらに別の代案のランプ回路の略図である。 ＰＬタイプの蛍光灯を有する代案のランプアセンブリの断面図である。 図１５の断面図に対して垂直に示されているＰＬタイプの蛍光灯を有する代案のランプアセンブリの断面図である。 代案のランプアセンブリの部分断面分解図である。 図１６の代案のランプアセンブリの一部分の断面図である。 代案のランプアセンブリの一部分の断面図である。 さらに別の代案のランプアセンブリの一部分の断面図である。

Claims (3)

1. 誘導給電型の放電ランプアセンブリであって、
   ランプスリーブ内に収容されている１対の電極と放電ガスとを有するランプと、
   誘導一次コイルから電力を受け取るための誘導二次コイルと、
   前記二次コイルが、前記誘導一次コイルによって発生させられる適切な電磁界にさらされる時に前記電極の双方に電力を供給するように、前記電極の双方に前記二次コイルを電気的に接続する手段と、
   を備え、
   前記二次コイルと前記電気接続手段は前記スリーブ内に封じ込められており、それによって前記ランプは、前記スリーブが完全に密封されておりかつ貫通されないことで孤立している、
   放電ランプアセンブリ。
2. 前記スリーブ内に封じ込められ、前記電極および前記誘導二次コイルに直列に接続されたコンデンサをさらに備え、前記誘導二次コイルはリアクタンスを有し、前記ランプは、前記二次コイルの前記リアクタンスに等しいインピーダンスを有し、および、前記コンデンサは、前記ランプの前記インピーダンスと前記二次コイルの前記リアクタンスとの和に等しいか、または、それよりも小さいリアクタンスを有する請求項１に記載の放電ランプアセンブリ。
3. さらに、磁界に応答して開位置と閉位置との間で作動可能である電磁スイッチを含み、および、前記電磁スイッチは、前記ランプを予熱するために前記閉位置にある時に、直列に接続された前記電極、前記二次コイルおよび前記コンデンサの両端を短絡させる請求項２に記載の放電ランプアセンブリ。

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