JPH08190899A - 無電極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 高周波電力によって点灯される放電容器内に
電極を有しない無電極蛍光ランプであって、蛍光体が特
性の異なる複数種類の蛍光体より成り、上記蛍光ランプ
を点灯するための高周波電力をパルス状に供給するよう
に構成して、発光色を変化させることができるようにし
た。 【効果】 本発明によれば、長寿命で信頼性が高く、安
価な可変色の無電極蛍光ランプが実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極を有せず長寿命の
無電極蛍光ランプに関する。特に発光色を変えられる照
明用の可変色無電極蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】照明用光源として商用周波数もしくは数
十ｋＨｚ程度の周波数で点灯される蛍光ランプが広く用
いられている。これらの蛍光ランプは通常管状もしくは
曲管状をしてその両端部に電極を有している。この電極
間に電圧を印加して商用周波数もしくは数十ｋＨｚ程度
の周波数の放電を発生させ、放電で発生する紫外線をガ
ラス容器内面に塗布された蛍光体によって可視光に変換
して外部に取り出す。電極には放電空間中に電子を放出
しやすい電子放射物質が塗布されている。この電子放射
物質はイオンによるスパッタリングや、温度が上がるこ
とによる蒸発により飛散減少する。電子放射物質が消耗
しつくすと電子が電極から放出しにくくなり放電を維持
出来なくなる。従ってこのような電極を有するランプの
寿命は電極に塗布された電子放射物質の消耗で決まって
しまっていた。

【０００３】近年、長寿命の無電極蛍光ランプが検討さ
れている。例えば、公開特許公報、特開平５−１４４４
１８号などがある。無電極蛍光ランプは放電気体を封入
した放電容器に近接して配置した誘導コイルに高周波電
流を流し、または放電容器に近接して配置した一対の対
向電極に高周波電圧を印加し、発生する高周波誘導電磁
界で放電容器内の放電気体を放電、発光させるものであ
る。この無電極蛍光ランプは放電容器内に電極を持たな
いため、電子放射物質の消耗に関係無く、長寿命である
ことが特徴である。

【０００４】また従来の蛍光ランプは蛍光体により種々
の発光色(色温度)があるが、個々のランプではその発光
色が決まっている。このため発光色を変えるためにはラ
ンプを交換しなければならなかった。ところで最近、単
一のランプで点灯条件を変えることにより発光色を変え
られるような可変色蛍光ランプの検討が行われている。
それらの中で可変色蛍光ランプの一方法として、ランプ
をパルス状の波形で点灯する方法がある。たとえば、平
成６年度照明学会全国大会講演論文集の１３４ページに
記述されているものがある。従来の可変色蛍光ランプ
は、図５のようになっていた。すなわち図５（ａ）は、
全体構成を示しており、図５（ｂ）はランプに流れる電
流波形であり、パルスの幅は例えば２マイクロ秒であ
り、周期は例えば１０マイクロ秒である。ここで１０１
は両端に電極を有する可変色蛍光ランプである。可変色
蛍光ランプ１０１のバルブの内側には残光特性の異なる
赤色、緑色、青色の３種の蛍光体が塗布されている。１
０２はパルス状の電圧波形を持つ電源である。１０３は
電流を制限する抵抗である。電源１０２は例えば高圧、
低圧の２種類の直流定電圧電源を用い、トランジスタ等
の電子素子で高速に切り替えることにより実現できる。
この回路においてパルス周期を変えることにより、可変
色蛍光ランプの発光色を変えている。また、周期を変え
たとき全光束が変化するのを防ぐため、パルスのピーク
値を変え、全光束が一定となるように調節されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の無電極
蛍光ランプは単一の光色しか発光せず、生活シーンに応
じて光色を変化させることができなかった。

【０００６】上記従来の可変色蛍光ランプは、電極を有
するために短寿命である、直流放電であり、電流制限素
子で消費される電力が大きくなり、可変色蛍光ランプ１
０１で有効に用いられる電力が少なくなり、効率が悪い
という欠点があった。また、直流放電のため、カタホリ
シス等が発生し、均一に発光しないといった欠点があっ
た。また、電源１０２は、パルス状の電圧波形を持って
おり、例えば２種類の直流定電圧電源を組み合わせて高
速にきり変える必要がある。このときパルス幅や周期の
調節ができる高耐圧で高電流なトランジスタ等の素子が
必要となり、複雑で高価であった。

【０００７】本発明の目的は、長寿命で信頼性の高く、
高効率で安価な可変色の無電極蛍光ランプ装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、放電励起方
法として無電極放電を用い、蛍光体として特性の異なる
複数種類の蛍光体の混合物を用い、高周波電力をパルス
状に供給することによって達成される。

【０００９】

【作用】上記無電極放電を用いることによって、電極に
よる寿命が無くなり、長寿命な可変色ランプが実現でき
る。

【００１０】蛍光体として特性の異なる複数種類の蛍光
体を用い、高周波電力をパルス状に供給し、パルス幅、
周期、パルス高さ等を制御することによって発光色を変
えることができる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である可変色の無
電極蛍光ランプを示す図である。放電容器１は通常の蛍
光ランプと同様のガラス容器からできている。外観は略
球形をしており、その底辺から内側に向かって円筒状の
凹部となっている。放電容器１の中にはアルゴン等のガ
スと水銀が封入されている。放電容器１の内面には残光
特性の異なる赤色、緑色、青色の蛍光体が混合された蛍
光体２が塗布されている。また放電容器１の外面には光
透過性の導電膜３が塗布されている。放電容器１の下部
には点灯回路１２を内包するベース１１があり、ベース
１１の先端には商用電源に接続するための通常の口金１
０が設けられている。点灯回路１２は商用電源から数Ｍ
Ｈｚの高周波を発生している。点灯回路１２の一方の高
周波出力１３は円筒状の凹部の内部に設けられた励起コ
イル２０の一端に接続されている。他方の高周波出力１
４（通常はアース電位にある）は励起コイル２０の他端
および光透過性の導電膜３に接続されている。点灯時の
動作は次のようになる。商用電源に接続され、点灯回路
１２から励起コイル２０に高周波電力が供給される。通
常は点灯回路１２の中にある共振コンデンサとの間で共
振状態にあるため励起コイル２０の両端間の電圧は高電
圧となり、コイル近傍にコイルの軸方向に強い電界が発
生する。この電界により放電破壊が発生し放電始動す
る。この後はコイルの周りに発生している高周波電磁場
によってコイルの周りにコイルと同心のリング状の高周
波プラズマが発生する。高周波プラズマ中から発生する
紫外線が蛍光体２に照射されて可視光に変換され、放電
容器１の外側に取り出される。本実施例では、励起コイ
ル２０は空芯であるが、必要に応じてフェライトコアを
中心部に設置してもよい。

【００１２】図２は、図１の実施例の可変色になる動作
を説明するための図である。上記コイル２０に印加され
る高周波電力は図２に示すようにパルス状に印加され
る。可変色蛍光ランプの蛍光体は、高周波電力の大きい
区間において放電により発生する紫外線で励起され、発
光する。このとき蛍光体の発光は時間的遅れがあり、高
周波電力が印加されていない区間まで発光が継続する。
蛍光体に複数種類を用いてそれぞれの残光特性を変えて
おけば、上記ランプ電流のパルス幅、周期等を変えるこ
とにより、発光色を変えることが可能である。例えば放
電からの紫外線により赤色、緑色、青色の発光を行う３
種類の蛍光体を用意し、それぞれの残光特性が赤色が最
も長く、青色が最も短くなるような蛍光体であれば、パ
ルスの幅が一定でパルス周期の短いときは青色がより強
調されて色温度が高くなり、パルス周期が長いときは赤
色が強調されて色温度が低くなる。上記した高周波電力
が印加されていない区間は、放電を維持し次の放電開始
を容易にするため、また全光束や色温度の調整のため微
小な高周波電力を印加するように構成してあってもよ
い。色温度の調整は外部のワイヤレスリモートコントロ
ーラー（図示せず）からセンサー１５に送られ、点灯回
路１２の中にある制御回路において、パルス幅、周波数
等に変換し、制御回路からの出力によりパルス状の高周
波電力が印加されることによりなされる。

【００１３】本発明の他の実施例を図３に示す。本実施
例においては励起コイル２０は放電容器１の外側に設置
されている。放電容器１の内壁には蛍光体２が塗布さ
れ、またシールドとしては金網２１が用いられている。
放電容器１の内部には水銀とアルゴンガスが数ｔｏｒｒ
封入されている。これらの機能は上記した実施例と全く
同様である。点灯回路１２は商用電源からの電力を数Ｍ
Ｈｚの高周波電力に変換して、励起コイル２０に印加す
る。この時制御装置１６からの指令により、高周波電力
はパルス幅、周波数が制御される。

【００１４】本発明の他の実施例を図４に示す。本実施
例においては直管状の放電容器４０の両端の外側に密接
して、電極４１、４２が設置されている。電極４１、４
２には、高周波電源４３より、パルス状の高周波電力が
印加される。図４の実施例では、図１、図２の実施例と
異なり、電極４１、４２の間に発生する高周波電圧によ
り、放電容器内で高周波放電が発生する。制御装置４４
によって、所望の発光色が得られるようにパルス幅、周
波数等が制御される。

【００１５】上記した実施例では放電容器内への封入物
質として水銀とアルゴンガスとした。しかし本発明では
これらに限定するものではない。例えば水銀の代わりに
各種アマルガムを用いることができる。この場合にはラ
ンプの動作時のランプの温度によって最も発光効率良い
アマルガムを選択する。このことによってランプの様々
な動作条件に対応できるようになる。またアルゴンガス
の代わりにキセノンガスやネオンガスを用いることがで
きる。またまったく水銀を用いずキセノンなどの希ガス
のみでも良い。この場合には周囲温度に左右されず温度
特性の安定した、また始動時の立上りの早いランプが実
現できる。

【００１６】また上記した実施例では点灯回路はすべて
ランプ一体型であったが、点灯回路は専用の別容器内に
設置し、高周波ケーブルで放電容器部分まで導くように
しても良い。この場合には発光部分がよりコンパクトに
なり、設置場所の自由度が増す。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、長寿命で信頼性の高
く、安価な、可変色の無電極蛍光ランプが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無電極蛍光ランプの一実施例を示す図
である。

【図２】本発明の無電極蛍光ランプの動作を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の無電極蛍光ランプの他の一実施例を示
す図である。

【図４】本発明の無電極蛍光ランプの他の一実施例を示
す図である。

【図５】従来の可変色蛍光ランプを示す図である。

【符号の説明】

１…放電容器、２…蛍光体、３…光透過性の導電膜、１
２…点灯回路、１５…センサー、１６…制御装置、２０
…励起コイル、２１…シールド用金網、４０…放電容
器、４１、４２…電極、４３…高周波電源、４４…制御
装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電状態に励起しえるガス充填物を内部に
   封入した光透過性の放電容器と、上記放電により発生し
   た紫外線を可視光に変換するための、上記放電容器の内
   部または近傍に設けられた蛍光体と、上記放電容器に密
   接して上記放電を発生させるための高周波電磁界を発生
   させるためのコイルと、上記放電と上記コイルを取り囲
   み高周波電磁界が外部へ漏洩するのを防止するためのシ
   ールド手段と、上記コイルに高周波電力を供給するため
   の高周波電源とより構成される無電極蛍光ランプにおい
   て、 上記蛍光体が特性の異なる複数種類の蛍光体より成り、
   上記高周波電力はパルス状に供給され、これによって発
   光色を変化させることを特徴とする無電極蛍光ランプ。
2. 【請求項２】放電状態に励起しえるガス充填物を内部に
   封入した光透過性の放電容器と、上記放電により発生し
   た紫外線を可視光に変換するための、上記放電容器の内
   部または近傍に設けられた蛍光体と、上記放電容器に密
   接して上記放電を発生させるための高周波電磁界を発生
   させるための一対の対向電極と、上記放電と上記一対の
   対向電極を取り囲み高周波電磁界が外部へ漏洩するのを
   防止するためのシールド手段と、上記一対の対向電極に
   高周波電力を供給するための高周波電源とより構成され
   る無電極蛍光ランプにおいて、 上記蛍光体が特性の異なる複数種類の蛍光体より成り、
   上記高周波電力はパルス状に供給され、これによって発
   光色を変化させることを特徴とする無電極蛍光ランプ。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２のパルス状波形の
   高周波電力で点灯される無電極蛍光ランプにおいて、放
   電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体の特
   性として、消パルス後の残光特性を利用して発光色を変
   化させることを特徴とする無電極蛍光ランプ。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２のパルス状波形の
   高周波電力で点灯される無電極蛍光ランプにおいて、放
   電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体の特
   性として、輝度飽和特性の差を利用して発光色を変化さ
   せることを特徴とする無電極蛍光ランプ。