JPH0721995A - 無電極放電ランプおよびこれを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構造でありながら始動性が向上し、始動
回路も簡単になる無電極放電ランプおよびこれを用いた
照明装置を提供する。 【構成】発光物質を封入した発光容器１１と、この発光
容器を取り巻く高周波励起コイル１５とからなる高周波
点灯式の無電極放電ランプにおいて、上記発光容器１１
に、この発光容器を周回しかつこの周方向の一部に放電
ギャップ２１を形成したリング形の始動用導電体２０を
設けたことを特徴とする。 【作用】高周波励起コイルより高周波電磁波が供給され
た場合に発光容器の周方向に周回電磁場が発生し、この
周回電磁場により始動用導電体の放電ギャップにグロー
放電が発生し、このグロー放電がアーク放電を誘発す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電媒体を封入した発
光容器内に外部の励起コイルから高周波電磁波を供給し
て放電発光させるようにした高周波点灯式の無電極放電
ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ランプ効率が高く、発光量の多い
ランプとして高輝度放電灯、つまり高圧金属蒸気放電灯
が知られている。しかしながら、高圧金属蒸気放電灯は
発光容器の内部に電極を備えた構造をなしており、いわ
ゆる有電極放電灯であるため、電極の封止構造が複雑に
なり、部品点数が増すとともに製造に手間を要し、製品
コストが高くなり、また電極の損耗が原因してランプ寿
命が短くなったり、電極損失が発生する等の不具合があ
る。

【０００３】このようなことから、最近、発光容器にこ
れを取り巻く外部の励起コイルから高周波電磁波を供給
し、この高周波電磁波により発光容器内の発光媒体を高
周波放電させて発光させるようにした無電極放電ランプ
が提案されている。このものは、発光容器の内部に電極
を持たないから、従来の有電極ランプのもつ前記した不
具合が解消され、ランプ寿命が長くなる利点がある。

【０００４】上記無電極放電ランプの構造について、図
９にもとづき説明すると、図中１は発光容器であり、こ
の発光容器１は、例えば石英ガラスを楕円球または球形
に形成した中空形状をなしており、内部に発光物質を封
入してある。この発光容器１の一側には、始動用の細管
２が接合されている。この始動用細管２は発光容器１内
と連通しないように仕切壁３で区画されており、この細
管２内には始動放電を促す希ガス、例えばクリプトンが
封入されている。そして、この細管２の先端部には始動
用の電極４が取着されている。

【０００５】このような発光容器１の周囲には、この発
光容器１の内部に高周波電磁波を供給して電磁場を形成
させる高周波励起コイル５が配置されている。この高周
波励起コイル５は、例えば偏平な２枚の導電プレート
６、６を向かい合わせ、電気的に２回巻きしたと同様な
構成をなしており、これら偏平プレート６、６は放射方
向に向けて末拡がり状に配置されている。このような高
周波励起コイル５の両端は、高周波発振回路７に接続さ
れている。

【０００６】高周波発振回路７は、例えば商用周波数を
高周波、例えば１３．５６ＭＨｚまたはそれ以上の高周
波に変換する。このような高周波電磁波は励起コイル５
に供給され、これにより発光容器１内には周回状の高周
波電磁場が誘起され、この高周波電磁場により発光容器
１内にアーク放電が発生し、よって発光物質を発光させ
るようになっている。

【０００７】また、上記高周波発振回路７は始動回路８
にも接続されており、この始動回路８は上記始動用電極
４に接続されている。ランプを起動する場合は、始動回
路８より始動電極４に始動用高周波電磁波を供給する
と、細管２内に始動用グロー放電が発生する。細管２内
のグロー放電は、高周波励起コイル５によって発生され
ている発光容器１内の高周波電磁場にアーク放電を誘起
させる。

【０００８】このアーク放電９は発光容器１の内部壁に
沿ってリング形に発生し、このアークリング９により発
光容器１に封入した発光媒体が発光する。したがって、
この光が発光容器１の外部に放出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記図９に示す従来の
無電極放電ランプにおいては、始動用の細管２が、アー
クリング９が形成される平面に対しこの平面の中心線上
に位置して発光容器１の外面に設置されていた。このよ
うな細管２の接合位置によると、細管２内で発生するグ
ロー放電が、発光容器１内に形成されるアークリング９
の発生位置、つまり周回電磁場から最も遠くに離れた位
置になるためアーク放電が発生し難く、すなわち始動性
がよくない。このような構造で始動性を高めるために
は、始動用細管２の高いエネルギーの高周波を与える必
要があり、始動回路が複雑、効果になり、また細管２の
強度も大きくする必要があり、コスト高になる。

【００１０】このようなことから本発明者等は始動性の
向上対策についての研究を進めているが、その過程で、
図１０および図１１に示すような無電極放電ランプを制
作した。図１０に示す無電極放電ランプは、発光容器１
の側面に周方向に間隔を存して複数の始動用細管２ａ…
を接合したものであり、これら細管２ａ…は発光容器１
のアークリング９が形成される平面上に位置して設けら
れている。

【００１１】このような構造の場合は、各細管２ａ…に
同時にグロー放電を発生させると、これらグロー放電の
数が多いこと、およびこれらグロー放電が発光容器１内
に形成されるアークリング５の発生位置、つまり周回電
磁場に近いためアーク放電を誘発し易く、始動性が向上
する。つまり、図９のランプに比べて、図１０のランプ
は始動性が向上する。

【００１２】しかし、図１０に示す構造の場合は、複数
の始動用細管２ａ…が発光容器１の側面に放射状に突出
するから、高周波励起コイル５を発光容器１に接近して
配置することができず、このため高周波励起コイル５と
発光容器１の電磁気的結合が弱くなる。

【００１３】このため、図１１に示すように、発光容器
１の側面に接合された複数の始動用細管２ｂ…を、その
根元で屈曲し、先端をコイル軸方向に平行な方向に延長
することが考えられる。しかし、このような構造であっ
ても、始動用細管２ｂ…の根元が発光容器１の側面から
突出するので、高周波励起コイル５を発光容器１に接近
して配置するのに邪魔になる。

【００１４】また、図１０および図１１の構造はいずれ
も、複数の細管２ａ、２ｂに始動用高周波電磁力を供給
する必要があるので、始動回路が複雑になる不具合もあ
る。つまり、図１０および図１１の構造のランプはいず
れも、実用化するのに困難な欠点がある。

【００１５】発明はこのような事情にもとづきなされた
もので、その目的とするところは、簡単な構造でありな
がら始動性が向上し、始動回路も簡単になる無電極放電
ランプこれを用いた照明装置を提供しようとするもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、発光
物質を封入した発光容器と、この発光容器を取り巻き、
この発光容器に高周波電磁波を供給する高周波励起コイ
ルと、からなる高周波点灯式の無電極放電ランプにおい
て、上記発光容器に、この発光容器を周回しかつこの周
方向の一部に放電ギャップを形成したリング形の始動用
導電体を設けたことを特徴とする。

【００１７】請求項２の発明は、上記始動用導電体の放
電ギャップは、上記高周波励起コイルから供給される高
周波電磁波により発生する周回電界によってグロー放電
を発し得る距離を有していることを特徴とする。

【００１８】請求項３の発明は、上記始動用導電体の抵
抗値は、アーク放電中にこの始動用導電体に流れる電流
がア−ク電流に比べて小さくなる抵抗値であることを特
徴とする。

【００１９】請求項４の発明は、始動用導電体は、放電
ギャップに臨む端部を除いて絶縁保護膜により覆われて
いることを特徴とする。請求項５の発明は、発光容器が
上記始動用導電体と始動用細管を備えていることを特徴
とする。

【００２０】請求項６の発明は、上記始動用導電体は発
光容器の内部に設けられていることを特徴とする。請求
項７の発明は、上記始動用導電体は発光容器の外部に設
けられていることを特徴とする。

【００２１】請求項８の発明は、上記発光容器およびこ
の外部に設けた始動用導電体は、外管に収容されている
ことを特徴とする。請求項９の発明は、上記請求項１な
いし請求項８のいずれかに記載の無電極放電ランプを照
明器具に取り付けたことを特徴とする照明装置である。

【００２２】

【作用】請求項１および請求項２の発明によれば、発光
容器を周回するとともに周方向の一部に放電ギャップを
有するリング形の始動用導電体を設けたので、高周波励
起コイルより高周波電磁波が供給された場合に発光容器
の周方向に周回電磁場が発生するからこの周回電磁場に
より始動用導電体のギャップにグロー放電が発生する。
したがって、このグロー放電がアーク放電を誘発し、ア
ークリングを形成することができる。

【００２３】請求項３の発明によれば、始動用導電体の
抵抗値が、アーク放電中にこの始動用導電体に流れる電
流値を小さくする抵抗値であるため、アーク放電中には
主としてアーク放電に電流が流れて始動用導電体に電流
が流れ難くなり、高周波励起コイルよって発生した発光
容器内の周回電磁場が始動用導電体に逃げるのを防止
し、大半をアークリングの生成に供するようになり、強
いアークが発生し、発光効率が高くなる。

【００２４】請求項４の発明によれば、始動用導電体
は、放電ギャップの端部を除いて絶縁保護膜により覆わ
れているから、電離したイオンが始動用導電体に衝突し
て始動用導電体の細りを生じたり、高温度で始動用導電
体が蒸発や昇華するのを防止する。

【００２５】請求項５の発明によれば、発光容器が上記
始動用導電体と始動用細管を備えているので、これらを
同時に作動させるようにすれば始動が一層容易になり、
またいずれか一方が作動しなくなても、他方により始動
をなすことができる。

【００２６】請求項６の発明によれば、始動用導電体を
発光容器の内部に設けたので、ア−クリングに近くな
り、安定かつ確実にア−クリングを発生させて始動を容
易にし、かつ始動用導電体と外部導体との電気絶縁が保
たれる。

【００２７】請求項７の発明によれば、始動用導電体を
発光容器の外部に設けたので、始動用導電体の設置が容
易である。請求項８の発明によれば、発光容器およびこ
の外部に設けた始動用導電体を外管に収容したので、始
動用導電体と外部導体との電気絶縁が保たれるととも
に、発光容器の保温性が向上し、発光効率が高くなる。
請求項９の発明によれば、上記請求項１ないし請求項８
のランプの利点を備えた照明装置を提供できる。

【００２８】

【実施例】以下本発明について、図１および図２に示す
第１の実施例にもとづき説明する。図は、２重管構造の
無電極放電ランプを示し、１０は石英などからなる外管
である。外管１０内には発光容器１１が収容されてお
り、この発光容器１１は、例えば石英ガラスを楕円球ま
たは球形に形成した中空形状をなしており、内部に発光
物質を封入してある。この発光容器１１の一側には、支
持用の細管１２が接合されている。この細管１２は上記
外管１０の一端に形成した封止部１３に固定されてい
る。したがって、発光容器１１は支持用細管１２にて吊
持され、外管１０内に保持されている。

【００２９】上記外管１０の周囲には、この発光容器１
１の内部に高周波電磁波を供給して電磁場を形成させる
高周波励起コイル１５が配置されている。この高周波励
起コイル１５は、例えば偏平な２枚の導電プレート１
６、１６を向かい合わせ、電気的に２回巻きしたと同様
な構成をなしており、これら偏平プレート１６、１６は
放射方向に向けて末拡がり状に配置されている。このよ
うな高周波励起コイル１５の両端は、高周波発振回路１
７に接続されている。

【００３０】高周波発振回路１７は、例えば商用周波数
を高周波、例えば１３．５６ＭＨｚまたはそれ以上の高
周波に変換する。このような高周波電磁波は励起コイル
１５に供給され、これにより発光容器１１内には周回状
の高周波電磁場が誘起され、この高周波電磁場により発
光容器１１内にアーク放電が発生し、よって発光物質を
発光させるようになっている。

【００３１】発光容器１１の内部には、この内周面に沿
って周回するように始動用導電体２０が設けられてい
る。この始動用導電体２０は例えばタングステンリング
により構成されており、発生するアークリングとほぼ平
行な形状のリング形状をなしている。そして、この始動
用導電リング２０は、周方向の一部に非連続部分、つま
り放電ギャップ２１を設けてある。この放電ギャップ２
１の離間寸法Ｌは、上記高周波励起コイル１５から供給
される高周波電磁波により発光容器１１内に発生する周
回電界によってこれらの端部間でグロー放電を発し得る
距離を有している。

【００３２】また、この始動用導電リング２０は、その
抵抗値が、安定したアーク放電中にこの始動用導電リン
グ２０に流れる電流を小さくするような、比較的高い抵
抗値を有している。

【００３３】このような構成の無電極放電ランプについ
て、作用を説明する。高周波発振回路１７から高周波電
磁波を発すると、この高周波電磁波は高周波励起コイル
１５に伝達される。この高周波励起コイル１５は発光容
器１１内に周回の高周波電磁場を発生させる。このた
め、発光容器１１内に収容した始動用導電リング２０に
周回電流が流れ、この始動用導電リング２０は周方向の
一部に放電ギャップ２１を形成してあるから、この放電
ギャップ２１の両端に高電圧の電位差が生じ、放電ギャ
ップ２１に電界が集中してここにグロー放電が発生す
る。

【００３４】このグロー放電は発光容器１１内にアーク
放電を誘起するきっかけとなり、よって発光容器１１内
に直ちにアーク放電が発生する。このアーク放電は、高
周波励起コイル１５によって発生される周回の高周波電
磁場に沿って発生し、すなわちアークリングが発生す
る。このアークリングにより発光容器１１に封入した発
光媒体が発光し、この光は発光容器１１および外管１０
を通じて外部に放出されるようになる。

【００３５】上記のようなアークリングが発生した後
は、始動用導電リング２０がその抵抗値を比較的高くし
てあることおよび放電ギャップ２１を有することから、
上記高周波励起コイル１５によって与えられる周回電流
は始動用導電リング２０に流れ難く、その大部分がアー
クリングに流れる。したがって、始動用導電リング２０
を使用するにも拘らず、投入される電磁エネルギーの大
半がアーク放電に利用されるので、強いアーク放電が発
生し、発光効率の低下が防止される。

【００３６】上記のような実施例の無電極放電ランプに
よれば、従来のような始動用細管および始動回路を用い
ることなく放電を開始することができる。したがって、
発光容器１１の製造が容易になるとともに、始動回路が
不要となるから、部品点数が少なくなり、組立ての手間
も省け、大幅なコストダウンが可能になる。

【００３７】そして、始動用導電リング２０は金属によ
り形成されるから、加工が容易であり、形状の精度を高
くできるので、ギャップ２１のばらつきを少なくするこ
ともできる。このため始動特性が安定する。

【００３８】なお、本発明は上記実施例に制約されるも
のではない。すなわち、図３には本発明の第２の実施例
に相当する他の始動用導電リング３０を示す。この導電
リング３０は、タングステン、モリブデン、導電性金属
酸化物、焼結カーボン等からなるリング本体３１の外表
面に絶縁保護膜３２を設けたものであり、絶縁保護膜３
２は、アルミナ等の金属酸化物で構成されている。絶縁
保護膜３２は上記リング本体３１における放電ギャップ
２１に臨む端部、つまり放電を発生する先端を除いて設
けられている。このような構成の始動用導電リング３０
であれば、リング本体３１の外表面を絶縁保護膜３２で
覆ったから、ア−ク放電により電離した発光媒体のイオ
ンが始動用導電リング３０に衝突するのを防止し、リン
グ３０を構成する金属がイオン衝突により飛散するのが
防止される。このため、始動用導電リング３０のリング
本体３１が次第に細ってついには破断するなどの心配が
解消される。また、リング本体３１の外表面を絶縁保護
膜３２で覆ったから、放電中に１０００℃以上になるア
ーク部からの熱影響を軽減し、リング本体３１が蒸発し
たり昇華するなどの不具合を防止し、よってリング本体
３１の痩せを防止して早期破断を防止することができ
る。

【００３９】図４に示す第３の実施例は、発光容器１１
内の始動用導電体４０として、発光容器１１の内面に金
属箔、導電性薄膜などからなる導電性被膜または、導電
性金属酸化物、カーボン等の塗布膜４１を形成したもの
であり、このような被膜または塗布膜４１は周方向の一
部が非導通となるように放電ギャップ４２を有してい
る。そして、この場合も、図４の（Ｃ）に示すように、
導電性被膜または塗布膜４１の外面は、放電ギャップ４
２の端部を除いて、アルミナ等の絶縁被膜４４により覆
ってある。このようにしても、上記第１の実施例および
第２の実施例と同様な効果が得られる。

【００４０】図５に示す第４の実施例は、始動用導電体
５０が発光容器１１の外面に沿って周回して設けられた
例である。この場合、発光容器１１および始動用導電体
５０を外管１０に収容し、この外管１０内をクリプトン
等の放電促進ガスに置換してある。

【００４１】このような場合も、高周波励起コイル１５
によって発生される周回の高周波電磁場により、発光容
器１１の外部で、始動用導電体５０の放電ギャップ５１
間でグロー放電が発生し、このグロー放電は、従来の細
管を用いた場合と同様に、発光容器１１内にリング形状
のアーク放電を誘発して始動を促す。よって始動が容易
になる。

【００４２】図６に示す第５の実施例は、始動用導電体
と従来の始動用細管２および始動回路８を併用した例で
ある。始動用細管２は仕切り壁３により発光容器１１と
区画されており、内部にクリプトン等のガスを封入して
あり、この細管２は外管１０の封止部１３を貫通して外
部に突出されている。この細管２の突出端部には始動用
電極４が取付けられており、この電極４は始動回路８に
接続されている。そして、発光容器１１の内部または外
部には、前述した始動用導電体２０が設けられている。

【００４３】上記のような構成の無電極放電ランプＡ
は、図７に示す照明器具Ｂに取付けられる。照明器具Ｂ
は、例えば筐体５１に反射体５２を取付けて構成されて
おり、この反射体５２または筐体５１にランプホルダ５
２を取付けてある。ランプホルダ５２は外管１０の封止
部を機械的に支持する。筐体５１には、上記始動回路８
および高周波発振回路１７が収容されている。

【００４４】このような構成によれば、始動時に始動用
導電体２０の放電ギャップ２１でグロー放電が生じると
同時に、始動用細管２内にもグロー放電が生じるので、
これらグロー放電により発光容器１１内にアーク放電が
誘発され、よって始動が一層確実になる。この場合、始
動用細管２に強いグロー放電を発生させなくてもよいか
ら、始動回路８の構造が簡素化し、特に従来のように高
電圧が必要でなくなるので耐圧構造が簡単になる。ま
た、この場合、始動用導電体２０と始動用細管２のいず
れか一方が機能しなくなった場合でも、他方の作用によ
り始動が可能になる。

【００４５】図８に示す第６の実施例は、外管１０を使
用することなく、発光容器１１を剥き出しで使用する場
合の例であり、この場合は発光容器１１内に始動用導電
体２０または３０もしくは４０を設けるようにすればよ
い。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
周波励起コイルより高周波電磁波が供給された場合に発
光容器内に周回電磁場が発生し、この周回電磁場により
始動用導電体の放電ギャップにグロー放電が発生し、こ
のグロー放電がアーク放電を誘発する。したがって、発
光容器内にアーク放電が形成され、始動がなされる。こ
の場合、始動が確実かつ安定し、しかも発光容器を周回
する始動用導電体を設けるだけでよいから、始動回路を
省略、もしくは簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、（Ａ）図は高周
波点灯式無電極放電ランプの断面図、（Ｂ）図は（Ａ）
図中Ｉ−Ｉ線に沿う断面図。

【図２】同実施例の始動用導電リングの斜視図。

【図３】本発明の第２の実施例を示し、（Ａ）図は始動
用導電リングの斜視図、（Ｂ）図は（Ａ）図中II−II線
に沿う断面図。

【図４】本発明の第３の実施例を示し、（Ａ）図は高周
波点灯式無電極放電ランプの断面図、（Ｂ）図は（Ａ）
図中IVＡ−IVＡ線に沿う断面図、（Ｃ）図は（Ｂ）図中
IVＢ−IVＢ線沿う断面図。

【図５】本発明の第４の実施例を示し、（Ａ）図は高周
波点灯式無電極放電ランプの断面図、（Ｂ）図は（Ａ）
図中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図。

【図６】本発明の第５の実施例を示し、（Ａ）図は高周
波点灯式無電極放電ランプの断面図、（Ｂ）図は（Ａ）
図中VI−VI線に沿う断面図。

【図７】同実施例のランプＡを照明器具Ｂに設置した状
態の断面図。

【図８】本発明の第６の実施例を示す高周波点灯式無電
極放電ランプの断面図。

【図９】従来の高周波点灯式無電極放電ランプの断面
図。

【図１０】研究段階の従来の高周波点灯式無電極放電ラ
ンプを示し、（Ａ）図は発光容器の平面図、（Ｂ）図は
その正面図。

【図１１】研究段階の他の従来の高周波点灯式無電極放
電ランプを示し、（Ａ）図は発光容器の平面図、（Ｂ）
図はその正面図。

【符号の説明】

１０…外管 １１…発光容器
１２…支持管 １５…高周波励起コイル １７…高周波発振回路 ２０、３０、５０…始動用導電リング
２１…放電ギャップ ３１…リング本体 ３２…絶縁保護膜 ４０…始動用導電体 ４１…始動用導電性被膜
または塗布膜 ４２…絶縁保護膜放電ランプ １７…高周波発振回路 ２…始動用細管 ４…始動用電極
８…始動回路 Ｂ…照明器具

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光物質を封入した発光容器と、 この発光容器を取り巻き、この発光容器に高周波電磁波
   を供給する高周波励起コイルと、 からなる高周波点灯式の無電極放電ランプにおいて、 上記発光容器に、この発光容器を周回しかつこの周方向
   の一部に放電ギャップを形成したリング形の始動用導電
   体を設けたことを特徴とする無電極放電ランプ。
2. 【請求項２】 上記始動用導電体の放電ギャップは、上
   記高周波励起コイルから供給される高周波電磁波により
   発生する周回電界によってグロー放電を発し得る距離を
   有していることを特徴とする請求項１に記載の無電極放
   電ランプ。
3. 【請求項３】 上記始動用導電体の抵抗値は、アーク放
   電中にこの始動用導電体に流れる電流がア−ク放電電流
   に比べて小さくなる抵抗を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載の無電極放電ランプ。
4. 【請求項４】 上記始動用導電体は、放電ギャップに臨
   む端部を除いて保護膜により覆われていることを特徴と
   する請求項１に記載の無電極放電ランプ。
5. 【請求項５】 上記発光容器は、上記始動用導電体と始
   動用細管とを備えていることを特徴とする請求項１に記
   載の無電極放電ランプ。
6. 【請求項６】 上記始動用導電体は発光容器の内面に設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載の無電極
   放電ランプ。
7. 【請求項７】 上記始動用導電体は発光容器の外面に設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載の無電極
   放電ランプ。
8. 【請求項８】 上記発光容器およびこれの外面に設けた
   始動用導電体は、外管に収容されていることを特徴とす
   る請求項７に記載の無電極放電ランプ。
9. 【請求項９】 上記請求項１ないし請求項８のいずれか
   に記載の無電極放電ランプを照明器具に取り付けたこと
   を特徴とする照明装置。