JPH087844A - 無電極低圧ガス放電ランプ - Google Patents
無電極低圧ガス放電ランプInfo
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Abstract
導電性被膜を持つ無電極低圧ガス放電ランプを提供す
る。 【構成】 電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するため
に、中に金属蒸気および不活性ガスが入っているガラス
質エンベロープ12の内側表面上に配置された透明な導
電性被膜26、およびガラス質エンベロープの外側表面
上に配置された導電性被膜であって、ガラス質エンベロ
ープの壁を介して内側の導電性被膜に容量結合されて、
電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するための適当な電位
に維持される導電性被膜30を含む。外側の導電性被膜
は、ガラス質エンベロープの外側表面上に接着された連
続した無機ガラス層のマトリックス40、および導電性
被膜を形成するのに充分な密度でマトリックス中に埋め
込まれた導電性粒子42で構成される。
Description
る電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するためにガラス質
エンベロープ上に外側導電性被膜を設けた無電極ランプ
に関するものである。更に詳しく述べると、本発明はこ
のような外側導電性被膜の形成に関するものである。
は気密封止されたガラス質エンベロープを含み、このエ
ンベロープの中に通常、金属蒸気と希ガスが入ってい
る。エンベロープには、励起コイルを受け入れる外側室
が設けられている。ガラス質エンベロープに高周波電磁
界を通過させることにより、励起コイルはガラス質エン
ベロープの中の金属蒸気を電気的に励起して光を放出さ
せる。エンベロープ自体の中には電極が無く、ランプは
無電極である。しかし、高周波電磁界により、ランプに
電力を供給する電力幹線すなわち電力線路に対して望ま
しくない電磁干渉(EMI)が生じることがある。
下げるため、従来技術ではエンベロープの内側に透明な
導電性被膜を設けることが知られている。ガラス質エン
ベロープの外側表面上に協同する導電性被膜が設けられ
て、電力幹線に対するEMIを抑圧するのに適した回路
電位に内側の導電性被膜を容量結合する。しかし、外側
の導電性被膜は、ガラス質エンベロープの外側表面上に
配置されているので、物理的摩耗、ガラス質エンベロー
プ中の化学成分との反応、または外側の環境中の化学成
分(たとえば、湿気中のH2 O)との反応により損傷を
受けやすい。たとえば、本発明者等は、真空蒸着された
アルミニウムは都合の悪いことにケイ酸ソーダ石灰ガラ
スで形成されたガラス質エンベロープと反応して、その
構造の完全性を失うことを見出した。ケイ酸ソーダ石灰
ガラスは、低コストのため、ガラス質エンベロープとし
て望ましいものである。更に、外側の導電性被膜は温度
許容度が高く、そしてランプ動作の間に生じるような熱
衝撃および熱サイクルに耐えることができなければなら
ない。
導電性被膜は、ランプの予想寿命の間、適切な導電性を
保持し、上記のような内側の透明な導電性被膜と適切な
容量性結合を行うべきである。導電性被膜のこのような
耐久性を評価するため、本発明者等は多数の被膜に対し
て耐久性試験を実施して、下記の要因すなわち(1)耐
摩耗性、(2)耐湿気環境性、(3)温度許容性(たと
えば160°C)および(4)耐熱衝撃性と耐熱サイク
ル性を測定した。試験したほとんどの被膜は、上記の耐
久性規準を満足しなかった。本発明は、耐久性規準を満
足する被膜を対象とする。
性の高いEMI抑圧用外側導電性被膜を設けた無電極ラ
ンプを提供することである。本発明の特定の実施に際し
ての一つの目的は、ケイ酸ソーダ石灰ガラスで形成され
たガラス質エンベロープを含む上記型式の無電極ランプ
を提供することである。
きる手段で形成することができる、耐久性の高いEMI
抑圧用外側導電性被膜を設けた無電極ランプを提供する
ことである。
よび不活性ガスが入れられたガラス質エンベロープであ
って、電気的励起回路を受け入れるための外側室が形成
されているガラス質エンベロープ、ガラス質エンベロー
プの外側から内側にガラス質エンベロープを通過する電
磁界により金属蒸気を励起して光を放出させるための電
気的励起回路、電力幹線から励起回路に電力を供給する
ための回路、電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するため
に、ガラス質エンベロープの内側表面上に配置された透
明な導電性被膜、およびガラス質エンベロープの外側表
面上に配置された導電性被膜であって、ガラス質エンベ
ロープの壁を介して内側の導電性被膜に容量結合され
て、電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するための適当な
電位に維持される導電性被膜を含む無電極低圧ガス放電
ランプを提供する。外側の導電性被膜は、ガラス質エン
ベロープの外側表面上に接着された連続した無機ガラス
層のマトリックス、および導電性被膜を形成するのに充
分な密度でマトリックス中に埋め込まれた導電性粒子で
構成される。
は、付図を参照した以下の説明から明らかとなろう。
電極ランプ10の簡略側面図である。ランプ10は、ケ
イ酸ソーダ石灰ガラスのようなガラス質エンベロープ1
2を含む。ガラス質エンベロープ12は気密封止され、
その中に水銀のような金属蒸気およびアルゴンのような
不活性ガスが入れられている。ガラス質エンベロープ1
2には、電気的励起コイル16を受け入れるための外側
室14が形成されている。コイル16はコイルターン1
6Aを有するものとして示されている。コイルターン1
6Aの横断面は誇張して示されている。コイル16は円
筒形であり、内部が中空になっている。この中空の内部
を通って、ガラス質エンベロープ12のステム12A
(一部を切り取って示してある)が伸びる。コイル16
は導線20を介して電源回路すなわち安定回路18に電
気的に結合される。導線20は一部だけが示されてい
る。安定回路18は、ねじ込み口金22を介して電力幹
線から交流電力を受けるように結合される。
の金属蒸気を励起して光を発生させるための高周波電磁
界を発生する。したがって、電磁界はエンベロープ12
の隣接壁を通過して、エンベロープの内側の金属蒸気に
達する。エンベロープの中に水銀を用いた場合には、紫
外線が生じる。紫外線は、その後、けい光体を含む内側
被膜系24(破線で示されている)に作用して、可視光
に変換される。
は、ランプに電力を供給する電力幹線(図示しない)に
対して電磁干渉(EMI)を生じることがある。このよ
うなEMIを許容できる範囲内に維持するため、ガラス
質エンベロープ12の内側に、フッ素をドーピングした
酸化スズのような透明な導電性被膜26が設けられる。
内側の導電性被膜26は、ランプに給電する電力幹線に
対するEMIを抑圧、すなわちこのようなEMIを許容
可能なレベルまで下げる。内側の導電性被膜26がその
EMI抑圧機能を果たすために、内側の導電性被膜26
は安定回路18内の適当な電位に維持しなければならな
い。このような電位はたとえば、電力幹線からの交流電
圧を整流して直流電圧とする全波整流器(図示しない)
の負電圧出力とすることができる。安定回路18を内側
の導電性被膜26に結合するため、ガラス質エンベロー
プ12の外側に導電性被膜30が形成される。内側の導
電性被膜26に対する比較的低インピーダンスの容量性
結合を行うため、外側の導電性被膜30は充分な面積を
有する。
側の導電性被膜30の代表的なパターンを示す。エンベ
ロープ上に被膜30が形成された後、後で説明するよう
にスリット50および52が形成される。図1に示され
るように、EMI抑圧の目的で、通常、導電性シールド
32が安定回路18の大部分を取り囲んでいる。そこ
で、導線34により外側の導電性被膜30が導電性シー
ルド32に接続される。導線34の上部に示された部分
は被膜30に適当にはんだ付けされる。プラスチツクの
スカート36が外側の導電性被膜30に対して有利な物
理的なシールドを構成する。
質エンベロープ12の種々の被膜を示す。図3には、ガ
ラス質エンベロープ12は外側の導電性被膜30および
内側の導電性被膜26が一緒に示されている。ガラス質
エンベロープ12自体が、外側の導電性被膜と内側の導
電性被膜との間の上記の容量性結合のための絶縁体とし
ての役目を果たす。被膜系24には、上記のようなけい
光体が含まれる他に、通常、図1でほぼ上向きに光を集
束するための反射被膜も含まれる。ガラス質エンベロー
プ12、内側の導電性被膜26、および被膜系24の形
成は、従来の方法で適宜行われる。これに対して、本発
明は特に外側の導電性被膜30の形成に関係している。
に、ランプの予想寿命の間、そのEMI抑圧機能を果た
すため、適当な外側の導電性被膜が適切な導電率を保持
し、かつ内側の導電性被膜26に対して適当な容量性結
合を行うべきである。したがって、外側の導電性被膜3
0は、適当な(1)耐摩耗性、(2)耐湿気環境性、
(3)温度許容性(たとえば160°C)、および
(4)耐熱衝撃性と耐熱サイクル性を示すべきである。
本発明者等は、外側の導電性被膜30を具体化するため
の多数の導電性被膜の試験を行い、それらが上記の耐久
性規準を満足できないことを見出した。しかし、外側の
導電性被膜30を下記のように特定される導電性エナメ
ルで構成すれば、その導電性被膜30が耐久性規準を満
足することを本発明者等は見出した。
懸濁されたガラスフリットと導電性粒子の混合物を用意
することにより被膜30を適宜形成できることを見出し
た。上記の熱衝撃および熱サイクル試験に耐え得るよう
にするため、ガラスフリットは、ガラス質エンベロープ
12に比べて軟化温度が低く、温度許容性があり(たと
えば160°C)、熱膨張係数がガラス質エンベロープ
12のそれに充分近くなければならない。このような混
合物が所望のパターンでガラス質エンベロープ12の外
側に被着される。次に、ガラス質エンベロープおよび所
望のパターンの混合物を焼成することにより、有機媒質
が除去され、ガラスフリットが融合して連続した無機ガ
ラス層が形成される。このような無機ガラス層はガラス
質エンベロープ12の外側に固着するとともに、導電性
粒子を固定するためのマトリックスを形成する。その
際、導電性粒子は導電層を形成するのに充分な密度でガ
ラスのマトリックス中に埋め込まれる。
が図4に図式的に示されている。図4で、ガラスのマト
リックス40は、ガラス質エンベロープ12に接着し、
かつ導電性粒子42を含有するためのマトリックスを形
成する連続ガラス層として示されている。隣接した導電
性粒子42相互の間の導電状態が、粒子相互の間の機械
的接触、もしくは多分、ガラス質エンベロープ12に被
膜30を被着させるための上記焼成操作により生じる焼
結による粒子の結合から生じ得る。
2を外部環境(たとえば湿気)およびガラス質エンベロ
ープ12の両方から遮蔽するとともに、導電性粒子を摩
耗から保護し、従って上記の両方の耐久性試験(1)お
よび(2)が満足されることが見出された。ガラスフリ
ットを選択して、上記の温度許容性および熱膨張特性を
持つガラスのマトリックス40を形成することにより、
残りの耐久性規準(3)および(4)が満足される。
と導電性粒子の未焼成の混合物のパターン形成は種々の
方法で実行することができる。このような混合物は、ペ
ンキローラで塗布してもよいし、或いは揮発性の溶剤で
薄めて、ブラシで塗布するか吹付けてもよい。更に、こ
のような未焼成の混合物は、凹版転写印刷またはシルク
スクリーニングによりエンベロープ上にパターン形成す
ることができる。
ンベロープ12上で焼成した後、導電性被膜30は通
常、被膜に複数の部分スリット50およびフルスリット
52を形成することにより、更にパターンが形成され
る。このようなスリットは、導電性被膜30が完全に除
去された領域である。これらのスリットの目的は、図1
の励起コイル16により発生される電磁界から生じる恐
れのある有害な渦電流を減らすことである。スリットの
幅は通常、1ミリメートルと2ミリメートルとの間にあ
る。最大水平直径が約8センチメートルの図2に示され
るようなガラス質エンベロープ12では、通常12個の
スリット50および52が用いられる。このようなスリ
ットの更に詳しいことは、1994年4月18日に出願
された米国特許出願第228,979号明細書に説明さ
れている。
酸ソーダ石灰ガラスを含むガラス質エンベロープ12が
使用された。ケイ酸ソーダ石灰ガラスの代表的な重量組
成範囲は次の通りである。すなわち、SiO2 を65−
75%、Na2 Oを12−20%、CaOを4−6%、
MgOを3−4%、Al2 O3 を0.3−2%、K2O
3 を0.3−2%、およびFe2 O3 を0.02−0.
06%含む。このようなガラスは、たとえば、オハイオ
州クリーブランドのゼネラル・エレクトリック社から製
品名GE−008で、またはニューヨーク州コーニング
のコーニング・グラス・ワークス・インコーポレーテッ
ド(Corning Glass Works,In
c.)から製品名コーニング−008(Corning
−0080)で入手することができる。導電性被膜30
を形成する際、有機媒質の中に懸濁されたホウケイ酸鉛
ガラスフリットと銀粒子の混合物が用意された。このよ
うな混合物は、デラウェア州ウィルミントンのデュポン
・デ・ネマス・アンド・カンパニー・インコーポレーテ
ッド(DuPont de Nemours andC
o.,Inc.of Wilmington,Dela
ware)からスクリーン・プリント・インク(scr
een print ink)7713番として入手で
きる。ペンキローラを用いてガラス質エンベロープ12
上に混合物のパターンが形成され、このように被覆され
たエンベロープが酸化性環境の中で約500°Cの温度
で約5分間焼成された。しかし、銅のような他の導電性
粒子を含む混合物では、非酸化性(すなわち不活性)焼
成環境が必要とされることが予想される。たとえば、上
記の混合物に含有され得る他の導電性粒子としては、白
金、パラジウム、モリブデンまたはニッケルがある。
より、特にランプのガラス質エンベロープがケイ酸ソー
ダ石灰ガラスで構成される場合に非常に耐久性があるE
MI抑圧用外側導電性被膜を持つ無電極ランプが提供さ
れる。更に、このEMI抑圧用外側導電性被膜は容易に
入手できる手段で形成することができる。説明のため特
定の実施例について本発明の説明を行ってきたが、熟練
した当業者には多数の変形および変更を考えつき得よ
う。したがって、本発明の真の範囲と趣旨に合致するこ
のようなすべての変形および変更を包含するように特許
請求の範囲を記述してあることが理解されるはずであ
る。
る。
被膜のパターンが形成されるガラス質エンベロープの側
平面図である。
ープおよび隣接した被膜の詳細図である。
被膜の一部の断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 無電極低圧ガス放電ランプに於いて、 (a)中に金属蒸気および不活性ガスの入っているガラ
ス質エンベロープであって、電気的励起回路を受け入れ
るための外側室が形成されているガラス質エンベロー
プ、 (b)上記エンベロープの上記外側室に受け入れられる
電気的励起回路であって、上記エンベロープの外側から
内側に上記エンベロープを通過する電磁界により上記金
属蒸気を励起して光を放出させる電気的励起回路、 (c)電力電力幹線から上記励起回路に電力を供給する
ための回路、 (d)上記電力電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するた
めに上記ガラス質エンベロープの内側表面上に配置され
た透明な内側導電性被膜、および (e)上記ガラス質エンベロープの外側表面上に配置さ
れた外側導電性被膜であって、上記ガラス質エンベロー
プの壁を介して上記内側導電性被膜に容量結合されて、
上記電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するための適当な
電位に維持される外側導電性被膜を含み、 (f)上記外側導電性被膜が、上記ガラス質エンベロー
プの外側表面に接着された連続した無機ガラス層のマト
リックス、および導電性の被膜を形成するのに充分な密
度で上記マトリックス中に埋め込まれた導電性粒子で構
成されていることを特徴とする無電極低圧ガス放電ラン
プ。 - 【請求項2】 上記外側導電性被膜の上記ガラス層がホ
ウケイ酸鉛ガラス出構成される請求項1記載の無電極低
圧ガス放電ランプ。 - 【請求項3】 上記導電性粒子が、銀、銅、白金、パラ
ジウム、モリブデンおよびニッケルで構成される群の中
から選ばれたものである請求項1記載の無電極低圧ガス
放電ランプ。 - 【請求項4】 無電極低圧ガス放電ランプに於いて、 (a)中に金属蒸気および不活性ガスが入っている、ケ
イ酸ソーダ石灰ガラスで構成されたガラス質エンベロー
プであって、電気的励起回路を受け入れるための外側室
が形成されているガラス質エンベロープ、(b)上記エ
ンベロープの上記外側室に受け入れられる電気的励起回
路であっ て、上記エンベロープの外側から内側に上記エンベロー
プを通過する電磁界により上記金属蒸気を励起して光を
放出させる電気的励起回路、 (c)電力電力幹線から上記励起回路に電力を供給する
ための回路、 (d)上記電力電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するた
めに上記ガラス質エンベロープの内側表面上に配置され
た透明な内側導電性被膜、および (e)上記ガラス質エンベロープの外側表面上に配置さ
れた外側導電性被膜であって、上記ガラス質エンベロー
プの壁を介して上記内側導電性被膜に容量結合されて、
上記電力電力幹線に対する電磁干渉を抑圧するための適
当な電位に維持される外側導電性被膜を含み、 (f)上記外側導電性被膜が、上記ガラス質エンベロー
プの外側表面に接着された連続した無機ガラス被膜のマ
トリックス、および導電性の被膜を形成するのに充分な
密度で上記マトリックス中に埋め込まれた導電性粒子で
構成されていることを特徴とする無電極低圧ガス放電ラ
ンプ。 - 【請求項5】 上記外側導電性被膜の上記ガラス層がホ
ウケイ酸鉛ガラスで構成されている請求項4記載の無電
極低圧ガス放電ランプ。 - 【請求項6】 上記導電性粒子が、銀、銅、白金、パラ
ジウム、モリブデンおよびニッケルで構成される群の中
から選ばれたものである請求項4記載の無電極低圧ガス
放電ランプ。 - 【請求項7】 上記外側導電性被膜の上記ガラス層がホ
ウケイ酸鉛ガラスで構成され、上記導電性粒子が、銀、
銅、白金、パラジウム、モリブデンおよびニッケルで構
成される群の中から選ばれたものである請求項4記載の
無電極低圧ガス放電ランプ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US228849 | 1994-04-18 | ||
US08/228,849 US5412280A (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Electrodeless lamp with external conductive coating |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7084389A Pending JPH087844A (ja) | 1994-04-18 | 1995-04-11 | 無電極低圧ガス放電ランプ |
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EP (1) | EP0678900B1 (ja) |
JP (1) | JPH087844A (ja) |
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