JPH0917216A

JPH0917216A - 照明装置

Info

Publication number: JPH0917216A
Application number: JP16376395A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Watanabe; 力渡辺
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】器具効率および経済性の向上によって、無電
極型放電ランプの実用性を高めた照明装置の提供を目的
とする。【構成】たとえば高周波電磁界の印加によって、蒸
発，解離，金属微粒子凝縮し，白熱発光する金属化合物
および希ガスが封入された無電極型の放電ランプ９と；
前記放電ランプ９およびこの放電ランプ９を一次焦点と
する回転楕円型反射鏡11を内包し、前記回転楕円型反射
鏡11の二次焦点もしくはその近傍に対応する壁面が貫通
形設された光放出路12を有する空洞型共振器10と；前記
空洞型共振器10内に所要の高周波電磁界を供給する高周
波電磁界供給機構13とを有することを特徴とする照明装
置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は照明装置に係り、さらに
詳しくは無電極型放電ランプを光源とし、器具効率を高
めた照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気密封止した光透過性の放電容器内に、
ハロゲン化タングステン，ハロゲン化酸化タングステ
ン，ハロゲン化酸化タンタル，酸化レニウム，ハロゲン
化ハフニウムもしくはハロゲン化ジルコニウムを、ペニ
ング作用を有する希ガスとともに封入して成る無電極型
の放電ランプが知られている（たとえば欧州特許出願EP
−0420 335 A2 ，特開平 5−225953号公報）。その他、
気密封止した光透過性の放電容器内に希ガスのみを封入
し、高周波電磁界により放電・発光を行う無電極型の放
電ランプも知られている。

【０００３】この種の高周波電磁界により放電する無電
極放電ランプのうち、たとえば放電容器内に封入されて
いる金属化合物が放電ランプの動作中に蒸発し、その金
属蒸気の対流／拡散によって到達した放電容器内の高温
部で解離し，凝縮して粒子となり、この粒子が放電によ
る加熱で白熱放射する。また、前記粒子は放電容器内の
低温部へ移動し、水素／酸素との反応により再び金属化
合物化して、前記蒸発，解離，凝縮，白熱放射を繰り返
す循環プロセスで、所要の発光を行っている。そして、
この無電極型の放電ランプは、たとえば 0.1 MHz〜50 G
Hzの高周波電磁界で励起し、前記循環プロセスを行うの
で、いわゆる共振器に組み込んだ形で照明装置を構成す
ることになる。

【０００４】図５は、従来の照明装置の要部構成を断面
的に示したもので、１は空洞型共振器、２は前記空洞型
共振器１内に反射鏡３とともに同軸的に装着された無電
極型の放電ランプ、４は所要の高周波電磁界を供給（導
入）する高周波電磁界供給部、５は光放出部を成す金網
である。なお、放電ランプ２は軸方向に延設された支持
体６で、支持されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の照明装置の場合は、次のような不都合な問題があ
る。すなわち、放電ランプ２の発光を空洞型共振器１か
ら取り出（もしくは放出）すため、前記空洞型共振器１
の光放出部５が金網で形成されている。ここで、光放出
部５を開口領域の大きい金網とすることにより、光放出
面もしくは光放出領域を確保し易いが、一方では板に比
べて端面の抵抗が大きくなるので、放電ランプ２の出力
が抑制されるとともに、放電が不安定化するという問題
がある。そして、光放出領域を大きくすると雑音の発生
を伴うので、開口部の設定に限界があり、光の透過率も
60〜70％と少ないのが実情である。つまり、高周波発生
装置の付設，空洞型共振器１への装着など、構造の煩雑
化やコストなどの割合に、白熱放射による発光の利用効
率が低いという問題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、器具効率および経済性の向上によって、無電極型
放電ランプの実用性を高めた照明装置の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、高周
波電磁界により放電する放電ランプと；この放電ランプ
が一次焦点に位置するように配置された回転楕円型反射
鏡と；この放電ランプおよび回転楕円型反射鏡を内包
し、前記回転楕円型反射鏡の二次焦点もしくはその近傍
に対応する壁面が貫通形設された光放出路を有する空洞
型共振器と；前記空洞型共振器内に所要の高周波電磁界
を供給する高周波電磁界供給機構とを有することを特徴
とする照明装置である。

【０００８】請求項２の発明は、高周波電磁界により放
電する放電ランプと；この放電ランプが一次焦点に位置
するように、かつ高周波電磁界の伝播方向へ同軸的に配
置された回転楕円型反射鏡と；この放電ランプおよび回
転楕円型反射鏡を内包し、前記回転楕円型反射鏡の二次
焦点もしくはその近傍に対応する壁面が貫通形設された
光放出路を有する空洞型共振器と；前記空洞型共振器内
に所要の高周波電磁界を供給する高周波電磁界供給機構
とを有することを特徴とする照明装置である。請求項３
の発明は、高周波電磁界により放電する放電ランプと；
この放電ランプが一次焦点に位置するように、かつ高周
波電磁界の伝播方向へ同軸的に配置された回転楕円型反
射鏡と；この放電ランプおよび回転楕円型反射鏡を内包
し、前記回転楕円型反射鏡の二次焦点もしくはその近傍
に対応する壁面が貫通形設された光放出路を有する空洞
型共振器と；前記空洞型共振器内に所要の高周波電磁界
を供給する高周波電磁界供給機構と；前記高周波電磁界
の伝播方向と平行して円筒型共振器内に挿着されたアン
テナとを有することを特徴とする照明装置である。請
求項４の発明は、請求項１〜請求項３記載のいずれかの
照明装置において、回転楕円型反射鏡が、ガラスを基材
とし、かつ反射面にダイクロイック膜を設けた構成を成
していることを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、請求項１〜請求項４記
載のいずれかの照明装置において、放電ランプが、共振
器内にその軸方向へ進退可能に装着されていることを特
徴とする。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１〜請求項５記
載のいずれかの照明装置において、光放出路の口径が、
高周波波長の 1／10以下であることを特徴とする。

【００１１】請求項７の発明は、請求項１〜請求項６記
載のいずれかの照明装置において、光放出路部に、制光
体を配置したことを特徴とする。

【００１２】本発明において、放電ランプは一般的に透
光性の石英ガラス製バルブで、通常、放電ランプ内に希
ガスのみ、もしくは希ガスおよび金属化合物が封入さ
れ、高周波電磁界の印加で放電を行う型のものである。
ここで、希ガスとしては、ネオン，アルゴン，クリプト
ン，キセノンなどの１種もしくは２種以上の混合系が挙
げられ、たとえばネオン−アルゴンの混合系は、ネオン
の成分比によって演色性なども任意に調整できるし、ア
ルゴン−水銀系とした場合は、紫色系の発光などを容易
に調整できる。そして、希ガスの封入量は、放電容器の
放電領域容積の大きさ、放電始動性、発光色などによっ
て適宜選択できる。

【００１３】一方、放電ランプ内の金属化合物として
は、たとえば塩素化酸化タングステンなどのハロゲン化
酸化タングステン、ハロゲン化第一銅（たとえば塩化第
一銅）とハロゲン化第二銅（たとえば塩化第二銅）との
混合系、ハロゲン化カルシウム（たとえば塩化カルシウ
ム）、その他ハロゲン化酸化タンタル，酸化レニウム，
ハロゲン化ハフニウムもしくはハロゲン化ジルコニウム
などが挙げられる。

【００１４】本発明において、放電ランプは、この放電
ランプを一次焦点とする回転楕円型反射鏡とともに空洞
型共振器内に同軸的に装着されるとともに、回転楕円型
反射鏡の二次焦点もしくはその近傍に対応する壁部領域
が、選択的に光放出路とされる。つまり、回転楕円型反
射鏡の二次焦点に対応させて、空洞型共振器壁（板）の
一部を選択・貫通する形に光放出路を形設し、抵抗の低
減を図る一方で、発光の利用効率が向上されている。そ
して、この光放出路の径を、高周波波長の 1／10以下に
設定・形設した場合は、発光効率のの点でさらに好まし
い。さらに、前記放電ランプを高周波電磁界で励起し、
所要の白熱放射を発生させるための高周波は、 0.1 MHz
〜10 GHz程度であり、前記励起のための高周波電磁界の
供給は、高周波発生源から、たとえば同軸ケーブルを介
して空洞型共振器内に装着配置された放電ランプ軸に対
して平行に導入される。

【００１５】本発明において、前記放電ランプでの発光
を光放出路から空洞型共振器外に直接放出してもよい
が、光放出路に対向させて拡散型レンズ、もしくは集光
レンズなどの制光体を配置して、目的に対応して光放出
路からの放射光を制御することも可能である。また、前
記制光体による制御の代りに、たとえば光ファイバーの
光入射面を光放出路に対接させ、離隔した位置に所要の
光を導光して、たとえばスポットライトなどとしての利
用も可能である。

【００１６】

【作用】請求項１の発明では、集光された発光が回転楕
円型反射鏡の二次焦点ないし近傍に対応し、空洞型共振
器壁に選択的に貫通形設された光放出路から光放射され
る構成を採っているため、抵抗の低減に伴って放電の安
定化なども図られ、所要の発光を効率よく利用できる。

【００１７】請求項２の発明では、放電ランプおよび回
転楕円型反射鏡を高周波電磁界の伝播方向へ同軸的に、
かつ配置するとともに、集光された発光が回転楕円型反
射鏡の二次焦点ないし近傍に対応し、空洞型共振器壁に
選択的に貫通形設された光放出路から光放射される構成
を採っているため、抵抗の低減に伴って放電の安定化な
ども図られ、所要の発光をより効率的に利用できる。

【００１８】請求項３の発明では、放電ランプおよび回
転楕円型反射鏡を高周波電磁界の伝播方向へ同軸的に配
置し、かつ高周波の伝播方向と平行にアンテナを挿着す
るとともに、集光された発光が回転楕円型反射鏡の二次
焦点ないし近傍に対応し、空洞型共振器壁に選択的に貫
通形設された光放出路から光放射される構成を採ってい
るため、抵抗の低減に伴って放電の安定化なども図ら
れ、所要の発光をより安定的に、また、効率的に利用で
きる。

【００１９】請求項４の発明では、ガラス基材の反射面
にダイクロイック膜を設けた回転楕円型反射鏡を設置す
ることにより、放射光の熱的な作用も調整されるので、
前記請求項１〜請求項３記載の作用がさらに助長され
る。

【００２０】請求項５の発明では、放電ランプが共振器
内にその軸方向へ進退可能に装着されているため、光放
出路からの放射光量もしくは強さなども調整できるの
で、用途に対応した照明装置としての利用も可能とな
る。

【００２１】請求項６の発明では、光放出路の口径を高
周波波長の 1／10以下と小さく設定してあるため、集光
性などの向上が図られ、前記請求項１〜請求項５記載の
作用が、さらに助長される。

【００２２】請求項７の発明では、制光体の配置によっ
て、使用・利用形態が拡大されるので、前記請求項１〜
請求項６記載の作用が適切な条件で発揮されるようにな
る。

【００２３】

【実施例】以下図１〜図４を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００２４】図１は、本実施例で光源として機能する無
電極型放電ランプの要部構成を示す断面図である。図１
において、７は気密封止した光透過性の放電容器、たと
えば石英ガラス製の放電容器、８は前記放電容器７内に
封入されている金属化合物、たとえば酸化タングステン
および塩素化酸化タングステンの混合系であり、その他
希ガスとしてネオン−アルゴン系が封入されている。さ
らに具体的に説明すると、無電極型放電ランプ９は、外
径10mm，内径 8mm，長さ15mmの石英ガラス製の放電容器
７内に、酸化タングステン−塩素化酸化タングステン系
８およびネオン−アルゴン系ガスが封入された構成を成
している。

【００２５】そして、この無電極型放電ランプ９は、未
封止の放電容器内に、たとえば酸化タングステンを0.05
mg〜 0.3mg程度導入した後、この放電容器を排気セット
して、 500℃以上の温度でベーキングを十分に行ってか
ら、排気しながら室温まで冷却する。次いで、前記導入
した酸化タングステン 1分子（ 1 mol）当たり、 0.5分
子（ 0.5 mol）相当量の四塩化ケイ素をガス状にして導
入し、引き続いてネオン−アルゴン系を 2〜10torr導入
してから、排気管および導入管を封止・切断した。その
後、石英ガラス製容器を、 900℃程度以上に加熱し、次
式のごとき、 2WO₃＋SiCl₄→ 2WO₂Cl₂＋ SiO₂ 酸化タングステンおよび四塩化ケイ素の反応によって、
放電容器７内に酸化タングステン−塩素化酸化タングス
テン系８およびネオン−アルゴン系ガスが封入された無
電極型の放電ランプ９を作成することができる。なお、
前記反応で酸化ケイ素粒子が副生成物として生成し，残
存するが、無電極型の放電ランプ９としの機能上、何等
の支障はない。

【００２６】図２は、本実施例の要部構成を断面的に示
したもので、９は高周波電磁界の印加によって、蒸発，
解離，金属微粒子凝縮し，白熱発光する金属化合物およ
び希ガスが封入された無電極型の放電ランプ、10は前記
放電ランプ９およびこの放電ランプ９を一次焦点とする
回転楕円型反射鏡11を内装する空洞型共振器である。こ
こで、空洞型共振器10は、直径90mm，長さ60mmのたとえ
ば真鍮製の円筒体であり、回転楕円型反射鏡11は、たと
えばパイレックス製本体 11aで、かつ反射面にシリカ層
およびチタニア層を積層型化した可視光反射，赤外線透
過のダイロック膜 11bが形成された構成を成している。
また、12は前記回転楕円型反射鏡11の二次焦点もしくは
その近傍に対応する空洞型共振器10壁に貫通形設された
直径約12mmの光放出路、13は前記空洞型共振器10内に所
要の高周波電磁界を供給する高周波電磁界供給機構、た
とえば同軸ケーブルで、その同軸ケーブル13の先端部が
空洞型共振器10内に気密に導入されている。なお、図２
において、14は放電ランプ９を支持する支持体で、空洞
型共振器10外での操作によって、空洞型共振器10および
回転楕円型反射鏡11の軸方向に進退させることができる
ようになっている。前記構成の照明装置は、放電ランプ
から放射され、回転楕円型反射鏡11を介して空洞型共振
器10外に放出する光放出路12領域が、非金網（壁板）で
抵抗が小さい構成となっているので、安定した放電・発
光が維持される。また、前記光放出路12からの光放射に
当たっては、回転楕円型反射鏡11が利用されているの
で、光放出路12の口径が12mm程度であっても、容易に集
光される。たとえば、この照明装置の空洞型共振器10内
に、同軸ケーブル13を介して2.45 GHzの高周波を供給
し、放電ランプ９を励起・発光させたとき、空洞型共振
器10外に放射発光の約90％を導出・放射することが可能
であった。つまり、前記空洞型共振器10の抵抗低減、換
言すると光放出路12領域の壁板化および貫通路化による
抵抗の低下で、放電ランプ９の入力を増大化することが
でるので、放射光の明るさを大きくできた。

【００２７】図３および図４は、本発明に係る照明装置
の互いに異なる他の要部構成例を、断面的に示すもの
で、基本的な構造は、前記例示（図２）の場合と同様で
ある。すなわち、空洞型共振器10，この空洞型共振器10
内に装着された放電ランプ９および回転楕円型反射鏡1
1、さらに光放出路12の設置など、各部材の構造や装着
・組み込みなどの条件は、前記実施例の場合と同様であ
るが、光放出路12の前面に制光体（たとえば集光レン
ズ）15を、もしくは光放出路12に光ファイバー16の一端
を装着した点で特徴付けられるものである。図３に図示
した構成の場合は、制光体（たとえば集光レンズ）14に
よって、広角，中角もしくは狭角などいろいろの配光が
得られる照明装置として機能する。一方、図４に図示し
た構成の場合は、空洞型共振器10内の発光を任意の箇所
に導光できる照明装置として機能する。

【００２８】上記実施例では、金属化合物として酸化タ
ングステン−塩素化酸化タングステン系を、また、希ガ
スとしてネオン−アルゴン系をそれぞれ封入した放電ラ
ンプ９、反射面にダイクロイック膜 11b付きの回転楕円
型反射鏡11を用いた構成を例示したが、酸化タングステ
ン−塩素化酸化タングステン系の代りに、たとえば塩化
第一銅−塩化第二銅系など他の金属化合物を封入した放
電ランプを、もしくはダイクロイック膜付きの回転楕円
型反射鏡の代りに、非ダイクロイック膜付きの回転楕円
型反射鏡を用いても、同様の作用効果が認められた。さ
らに、放電ランプを励起するための高周波波長も、前記
例示の高周波波長（2.45 GHz）に限定されるものではな
い。

【００２９】つまり、本発明は前記例示に限定されるも
のでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの
変形を採ることができる。たとえば、前記例示の無電極
型放電ランプの代りに、希ガスのみが封入された一般的
な無電極型放電ランプを光源してもよい。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、集光された発
光が回転楕円型反射鏡の二次焦点ないし近傍に対応し、
空洞型共振器壁に選択的に貫通形設された光放出路から
光放射される構成を採り、かつ光放出路の抵抗が低減さ
れているために、放電ランプの入力を増やすことおよび
放電の安定化も図ることができ、効率よく所要の発光を
呈する照明装置が提供されることになる。

【００３１】請求項２の発明によれば、高周波電磁界に
よる励起が効率的におこなわれ、また集光された発光が
回転楕円型反射鏡の二次焦点ないし近傍に対応し、空洞
型共振器壁に選択的に貫通形設された光放出路から光放
射される構成を採り、かつ光放出路の抵抗が低減されて
いるために、放電ランプの入力を増やすことおよび放電
の安定化も図ることができ、効率よく所要の発光を呈す
る照明装置が提供されることになる。

【００３２】請求項３の発明によれば、アンテナによる
高周波電磁界の導入および励起が効率的におこなわれ、
また集光された発光が回転楕円型反射鏡の二次焦点ない
し近傍に対応し、空洞型共振器壁に選択的に貫通形設さ
れた光放出路から光放射される構成を採り、かつ光放出
路の抵抗が低減されているために、放電ランプの入力を
増やすことおよび放電の安定化も図ることができ、効率
よく所要の発光を呈する照明装置が提供されることにな
る。

【００３３】請求項４の発明によれば、ガラス基材の反
射面にダイクロイック膜を設けた回転楕円型反射鏡を設
置することにより、放射光中の可視光反射および赤外線
透過が行われるので、前記請求項１〜請求項３記載の効
果がさらに助長される。

【００３４】請求項５の発明によれば、光放出路からの
放射光量もしくは強さなども任意に調整できるので、用
途に対応した適正な照明装置が提供される。

【００３５】請求項６の発明によれば、集光性などの向
上が図られ、前記請求項１〜請求項５記載の効果がさら
に助長される。

【００３６】請求項７の発明によれば、使用・利用形態
に対応した機能を付与できるので、前記請求項１〜請求
項６記載の効果が適切な条件で発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例で用いた無電極型放電ランプの要
部構成を示す断面図。

【図２】第１実施例の照明装置の要部構成を示す断面
図。

【図３】第２実施例の照明装置の要部構成を示す断面
図。

【図４】第３実施例の照明装置の要部構成を示す断面
図。

【図５】従来の照明装置の要部構成を示す断面図。

【符号の説明】

１，10……空洞型共振器２，９……放電ランプ３……反射鏡４……高周波電磁界供給部５……金網（光放出部）６，14……支持体８……金属化合物（封入物） 11……回転楕円型反射鏡 12……光放出路 13……同軸ケーブル 15……制光体 16……光ファイバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電磁界により放電する放電ランプ
と；この放電ランプが一次焦点に位置するように配置さ
れた回転楕円型反射鏡と；この放電ランプおよび回転楕
円型反射鏡を内包し、前記回転楕円型反射鏡の二次焦点
もしくはその近傍に対応する壁面が貫通形設された光放
出路を有する空洞型共振器と；前記空洞型共振器内に所
要の高周波電磁界を供給する高周波電磁界供給機構と；
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】高周波電磁界により放電する放電ランプ
と；この放電ランプが一次焦点に位置するように、かつ
高周波電磁界の伝播方向へ同軸的に配置された回転楕円
型反射鏡と；この放電ランプおよび回転楕円型反射鏡を
内包し、前記回転楕円型反射鏡の二次焦点もしくはその
近傍に対応する壁面が貫通形設された光放出路を有する
空洞型共振器と；前記空洞型共振器内に所要の高周波電
磁界を供給する高周波電磁界供給機構と；を有すること
を特徴とする照明装置。
【請求項３】高周波電磁界により放電する放電ランプ
と；この放電ランプが一次焦点に位置するように、かつ
高周波電磁界の伝播方向へ同軸的に配置された回転楕円
型反射鏡と；この放電ランプおよび回転楕円型反射鏡を
内包し、前記回転楕円型反射鏡の二次焦点もしくはその
近傍に対応する壁面が貫通形設された光放出路を有する
空洞型共振器と；前記空洞型共振器内に所要の高周波電
磁界を供給する高周波電磁界供給機構と；前記高周波
電磁界の伝播方向と平行して円筒型共振器内に挿着され
たアンテナと；を有することを特徴とする照明装置。
【請求項４】回転楕円型反射鏡が、ガラスを基材と
し、かつ反射面にダイクロイック膜を設けた構成を成し
ていることを特徴とする請求項１〜請求項３記載のいず
れかの照明装置。
【請求項５】放電ランプが、共振器内にその軸方向へ
進退可能に装着されていることを特徴とする請求項１〜
請求項４記載のいずれかの照明装置。
【請求項６】光放出路の口径が、高周波波長の 1／10
以下であることを特徴とする請求項１〜請求項５記載の
いずれかの照明装置。
【請求項７】光放出路部に、制光体を配置したことを
特徴とする請求項１〜請求項６記載のいずれかの照明装
置。