JPH10511806A - 高出力無電極低圧光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気ランプアセンブリが、無電極ランプと、変成器コアと、入力巻線と無線周波電源とを有し、前記無電極ランプは閉ループに構成されたチューブ状容器を有し、該容器には水銀蒸気と緩衝ガスが約０．５トール以下の圧力で含まれており、前記変成器コアはランプ容器の周囲に配置されており、前記入力巻線は変成器コアに配置されており、前記無線周波電源は前記入力巻線に接続されている。無線周波電源は十分な無線周波エネルギーを水銀蒸気と緩衝ガスに供給し、ランプ容器内に、約２Ａ以上の放電電流を有する放電を形成する。無電極ランプは有利には蛍光物質をランプ容器の内側表面に有し、放電によって放出された紫外線に応答して、所定の波長範囲の光を放射する。

Description

【発明の詳細な説明】 高出力無電極低圧光源 関連出願 本出願は、米国暫定出願ＮＯ．６０/００３８２７、１９９５年９月１５日出 願の優先権を主張する。 発明の分野 本発明は、電気ランプ、より詳細には低圧高出力蛍光光源に関連し、従来の電 極蛍光ランプと比較して単位長当たりに格段に大きな光を形成する。 発明の背景 超高出力（ＶＨＯ）蛍光ランプと金属ハロゲン化高出力放電（ＨＩＤ）アーク ランプは効率的な高いルーメン出力と良好な演色性を示す。ＶＨＯ蛍光ランプは 従来の電極蛍光技術に基づくものである。電極が長寿命（約１００００時間）を 有するようにするため、これらのランプの緩衝ガス圧は約２トールであり、放電 電流は典型的には１．５Ａ以下である。紫外線放射の飽和を低減し、ひいては許 容できる効率を得るために、ＶＨＯ蛍光ランプは例えばネオンのような比較的軽 いガスにより、約２トールの緩衝ガス圧で動作する。長寿命と効率に対する必要 性はこれらのランプが動作することのできるパラメータ範囲を制限し、最終的に はこのことにより、これらのランプが効率的に形成す ることのできる最大軸方向光密度を制限する。したがってＶＨＯ蛍光ランプは形 成する光量に対して比較的長く、典型的にはわずか７０ルーメン/Ｗである。し かしＶＨＯ蛍光ランプは、均質で安定した豊かなカラースペクトールを形成する ように構成できるので、良好で安定した演色性と瞬時のスイッチオン・オフが要 求される多くの商店で使用されている。 金属ハロゲン化ＨＩＤランプはＶＨＯ蛍光ランプよりも格段にコンパクトな放 電ランプである。ランプ全体（囲い板を含めた）の長さは約８から１０インチと することができる。ＨＩＤランプの寿命は典型的には７０００から１００００時 間である。ＨＩＤランプは低圧蛍光ランプとはまったく異なる動作をする。すな わち、ＨＩＤ放電は典型的には数気圧のガス圧で行われる。このガス圧を形成す るのに約５から１０分かかるから、ＨＩＤランプは実質的に光を直ちに放射しな い。付加的に電力が遮断されると、瞬時であってもＨＩＤランプは再始動に１０ 分以上必要とする。さらに演色性とＨＩＤランプの全体ルーメン出力が寿命の経 過と共にやや変化する。またランプは高温のランプの破局的故障を回避するため に、寿命の終時に交換しなければならない。ＨＩＤランプは屋外での適用、例え ば街頭、トンネルおよびスタジアム等で広く使用されている。 ＱＬライティングシステムとして知られる誘導結合 蛍光ランプはランプ容器を有し、この容器は従来の白熱ランプの形状を有する。 この容器は、内曲した空洞と、内曲した空洞に配置された電力カプラと、高周波 発生器を有する。ＱＬライティングシステムは構造が比較的複雑で、冷却が必要 である。さらにＱＬライティングシステムは典型的には２．６５ＭＨｚの周波数 で動作し、この周波数では無線周波干渉を防止するようにしなければならない。 無電極蛍光ランプは、Andersonの米国特許３５００１１８明細書、１９７０年 ３月１０日公開、Andersonの米国特許３９８７３３４号明細書、１９７６年１０ 月１９日公開、およびAnderson著、“Illuminating Engineering”,April 1969, pp236-244に記載されている。無電極誘導結合ランプは、放電チューブで低圧水 銀/緩衝ガス放電を行い、この放電が連続的に閉じた電気経路を形成する。放電 チューブの経路は１つ以上のフェライトコアの中心を通り、放電チューブが変成 器の二次側となる。電力が放電に結合される。このことは正弦波電圧をトロイダ ルコアの周囲の数個の巻線ターンに供給することによって行われる。トロイダル コアは放電チューブを取り囲んでいる。一次巻線を流れる電流は時間と共に磁束 を変化させる。この磁束は放電容器に沿って電圧を誘導し、この電圧が放電を維 持する。放電チューブの内側表面は蛍光物質によってコーティングされており、 この蛍光物質が光子に曝さ れるときに可視光線を放射する。この光子は励起された水銀ガス原子によって放 出される。 Andersonによって記載された無電極ランプは０．２５から１Ａの放電電流を有 し、緩衝ガス圧は０．５トールから５トールの間である。Andersonによる無電極 ランプでは緩衝ガスとしてアルゴンが使用される。付加的に約２．５ｋｇのフェ ライト材料がAndersonの無電極ランプでは３２Ｗ放電にエネルギーを供給するた めに使用される。Andersonによるランプパラメータでは、ランプにコアがなく、 従って非常に非効率的である。さらにAndersonのランプは、変成器コアにフェラ イト材料を使用するため非実用的なほど重たい。 発明の要約 本発明によれば、電気ランプアセンブリが、閉ループを備えた無電極ランプ、 チューブ状ランプ容器、変成器コア、入力巻線、無線周波電力源を有する。ここ でランプ容器は約０．５トール以下の圧力で水銀蒸気と緩衝ガスを含み、変成器 コアはランプ容器の周囲に配置されており、入力巻線は変成器コアに配置されて おり、無線周波電源は入力巻線と接続されている。無線周波電源は十分な無線周 波エネルギーを水銀蒸気と緩衝ガスに供給し、ランプ容器内に放電を形成する。 この放電は約２Ａまたはそれ以上の放電電流を有する。 有利には無電極ランプは蛍光物質をランプ容器の内 側表面に有し、放電により放出される紫外線に応答して所定の波長領域で放射す る。ランプ容器は有利には約１から４インチの範囲で断面寸法を有する。第１の 実施例では、ランプ容器は卵形の形状を有する。第２の実施例では、ランプ容器 は第１と第２のラテラルチューブを有し、これらのチューブはその端部で結合さ れていて、密閉ループを形成する。緩衝ガスは有利にはクリプトンのような希ガ スである。 無線周波電力源は有利には約５０ｋＨｚから３ＭＨｚ、より有利には約１００ ｋＨｚから約４００ｋＨｚまでの範囲の周波数を有する。変成器コアは有利には トロイダル形状を有し、ランプ容器を取り囲む。有利には変成器コアはフェライ ト材料を含む。コアの電力損失は有利には、無線周波電源により供給される全電 力の５％に等しいか、またはそれ以下である。 本発明の別の実施例では、電気ランプアセンブリは、チューブ状ランプ容器を 備えた無電極ランプを有し、ランプ容器には水銀蒸気と緩衝ガスが約０．５トー ル以下の圧力で含まれている。ランプ容器は第１と第２のラテラルチューブを有 する。これらのチューブはストレートチューブとすることができ、一方の端部ま たは端部近傍で第１のラテラルチューブによって結合され、他方の端部または端 部近傍で第２のラテラルチューブによって結合され、閉ループを形成している。 電気ランプアセンブリはさらに、第１の変成器コアと 、第２の変成器コアと、第１および第２の入力巻線と、無線周波電源とを有する 。第１の変成器コアはランプ容器の第１のラテラルチューブの周囲に配置され、 第２の変成器コアはランプ容器の第２のラテラルチューブの周囲に配置されてい る。第１と第２の入力巻線はそれぞれ、第１と第２の変成器コアに配置されてい る。さらに無線周波電源は第１と第２の入力巻線に接続されている。無線周波電 力源は十分な無線周波エネルギーを水銀蒸気と緩衝ガスに供給し、ランプ容器内 に放電を形成する。この放電は約２Ａ以上の放電電流を有する。 本発明の別の側面では、閉ループの含む無電極ランプと、緩衝ガスおよび水銀 蒸気を含むチューブ状ランプ容器を備えた電気ランプの駆動方法が得られる。本 発明の方法は、ランプ容器に約０．５トール以下の水銀蒸気と緩衝ガスの圧力を 形成するステップを有し、十分な無線周波エネルギーを水銀蒸気と緩衝ガスに誘 導結合し、ランプ容器に放電を形成し、この放電は約２Ａ以上の放電電流を有す る。 本発明の別の側面では、電気ランプアセンブリは閉ループを備えた無電極ラン プと、チューブ状ランプ容器と、誘導性結合のための手段とを有する。ここでラ ンプ容器は水銀蒸気と緩衝ガスを０．５トール以下の圧力で含み、誘導結合手段 は十分な無線周波エネルギーを水銀蒸気と緩衝ガスに結合してランプ容器に放電 を形成する。この放電は約２Ａ以上の放電電流を有する。 図面の簡単な説明 本発明をよりよく理解するために、図面を参照する。 図１は、本発明による無電極蛍光ランプの第１実施例の概略図、 図２は、本発明の無電極蛍光ランプへの電気接続を示す概略図、 図３は、本発明の第２実施例による無電極蛍光ランプの概略図、 図４は、図３の無電極蛍光ランプに対する放電電力の関数としてルーメンとワ ット当たりのルーメンの関係を示す線図、 図５は、図３の無電極蛍光ランプに対するランプ電力の関数として放電電圧と コア損失と電力係数とを示す線図である。 詳細な説明 本発明による放電ランプの第１実施例が図１と図２に示されている。ランプ１ ０はランプ容器１２を有する。ランプ容器はチューブ状の閉ループ形状を有し、 無電極である。ランプ容器１２は放電領域１４（図２）を取り囲み、緩衝ガスと 水銀蒸気を含んでいる。蛍光物質コーティング１６が典型的にはランプ容器１２ の内側表面に形成されている。ＲＦ源２０からの無 線周波（ＲＦ）エネルギーが無電極ランプ１０に、第１の変成器コア２２と第２ の変成器コア２４によって誘導的に結合される。 変成器コア２２と２４のそれぞれは有利にはトロイダル形状を有し、ランプ容 器１２を取り囲む。ＲＦ源２０は第１２の変成器コア２２の巻線３０と、第２の 変成器コア２４の巻線３２に接続されている。導電ストリップ２６がランプ容器 １２の外側表面に接着されており、電気的にＲＦ源２０と接続されている。この 導電ストリップは無電極ランプ１０での放電の始動支援に使用することができる 。 動作時にはＲＦエネルギーがランプ容器１２内の低圧放電に、変成器コア２２ と２４によって誘導的に結合される。無電極ランプ１０は各変成器に対する二次 回路として動作する。巻線３０と３２は有利には同期して駆動され、図２に示す ように並列に接続することができる。変成器２２と２４はランプ容器１２に配置 され、電圧が変成器コア２２と２４による放電で誘導されるように構成されてい る。巻線３０と３２を流れるＲＦ電流は時間変化磁束を形成し、この磁束がラン プ容器１２に沿って、放電を維持する電圧を誘導する。ランプ容器１２内の放電 は紫外線を放射し、この紫外線が蛍光物質１６による可視光線の放射を刺激する 。この構成ではランプ容器１２はガラスのような可視光線を透過する材料から製 造される。１つの適切なガ ラスはピーレックス（商品名）である。択一的に、容器をソフトガラス、例えば ソーダ石灰ガラスから製造し、内側表面を酸化アルミニウムのようなバリア層で コーティングすることができる。択一的な構成では、無電極ランプが紫外線放射 源として使用される。この構成では、蛍光コーティング１６が省略され、ランプ 容器１２は水晶のような紫外線透過性材料から製造される。 ランプ容器は有利には約１インチから４３インチの範囲の直径を高ルーメン出 力に対して有する。充填物質は緩衝ガスと少量の水銀を有し、水銀は水銀蒸気を 形成する。緩衝ガスは有利には希ガスであり、最も有利にはクリプトンである。 クリプトンはワット当たりのルーメンが、中程度の電力負荷での動作時に高いこ とが知られている。高電力負荷ではアルゴンを使用するのが有利である。ランプ 容器１２は閉ループを形成するいずれの形状であっても良く、図１に示した卵形 形状、円形形状、楕円形状、または下記に説明するように一連のストレートチュ ーブを結合して閉ループを形成しても良い。 変成器コア２２と２４は有利には、高透磁性の低損失フェライト材料、例えば マンガン亜鉛から製造すると有利である。変成器コア２２と２４はランプ容器１ ２の周囲に閉ループを形成し、典型的にはランプ容器１２の外径よりも僅かに大 きな直径を有するトロイダ ル形状を有する。コア２２と２４はこれらをランプ容器１２に取り付けるために 切断される。切断端部は有利には研磨され、ランプ容器１２に取り付けた後、各 変成器コアの端部間のギャップが最小になるようにする。 変成器コアのフェライト材料は比較的高価であるから、使用される総量を制限 することが所望される。１つの手段は、ランプ容器の小さな部分の直径が小さく なるように絞り、直径の小さな変成器コアをランプ容器の直径の小さな部分に配 置するのである。ランプ容器の直径の小さな部分の長さは放電電圧を最小にする ため、最小に維持すべきである。別の手段は、ＲＦエネルギーを放電に結合する ために１つの変成器コアを使用することである。 巻線３０と３２はそれぞれ十分な大きさの数ターンの巻線を有する。これは一 次電流を搬送するためである。各変成器は一次電圧をステップダウンし、一次電 流を典型的には係数約５から１０でステップアップするように構成されている。 典型的には一次巻線３０と３２はそれぞれ約８から１２ターンを有する。 ＲＦ源２０は有利には約５０ｋＨｚから３ＭＨｚの範囲であり、最も有利には 約１００ｋＨｚから４００ｋＨｚの範囲である。実施例では一次電圧は１００か ら２００Ｖの範囲であり、約１Ａの一次電流が２０から３０Ｖの放電電圧を形成 することができ、放電電流 は約５Ａのオーダーである。 本発明の電気ランプアセンブリは、高ルーメン出力、ワット当たりの高ルーメ ン、低コア損失および長動作寿命のパラメータを組み合わせて使用する。緩衝ガ ス圧が約０．５トール以下であり、放電電流が約２Ａ以上であると所望の性能の 得られることが判明した。有利には緩衝ガス圧は約０．２トール以下とし、放電 電流を約５Ａ以上とする。チューブ直径が大きい場合には、本発明のランプアセ ンブリの性能は、従来の超高出力電極蛍光ランプの性能にルーメン出力およびワ ット当たりのルーメンの点で等しいか、またはこれを凌駕するものである。 誘導性結合放電での放電電圧を最小にすることが重要である。なぜなら、フェ ライトコア損失が放電電圧と共に急激に増大するからである。従来の無電極蛍光 ランプと比較して緩衝ガスの重たい原子重量、大きなチューブ直径、高い電流動 作が放電電圧を低減する。本発明のランプは１２０Ｗ放電にエネルギーを供給す るのに０．４ｋｇのフェライト材料を必要とするだけである。この構成でのコア 損失は約３％である。一般的に本発明のランプでは、変成器コア電力損失は典型 的には、ＲＦ源により供給される全電力の約５％以下である。さらに本発明のラ ンプの変成器コア容積と放電電力との比は典型的には、１ｃｍ³/Ｗ以下である。 本発明のランプの分析により、放電電流の正しい選択は、誘導性放電が駆動さ れるときに発生するフェライトコア損失に重大な影響を及ぼすことがわかる。フ ェライトコア損失と放電電流の問題は次の分析から理解することができる。一般 的に、低圧放電は負の電圧/電流特性を有する。従って放電電圧Ｖｄは放電電流 Ｉｄに関連する。すなわち、放電電圧ＶｄはＩｄ^-kに比例する。電圧と電流は近 似的に同相であるから、放電電力ＰｄはＩｄ^1-kに比例する。フェライトコア損 失Ｐｃは放電電圧Ｖｄのｎ次電力に比例する。放電電圧は一次電圧を変成器コア のターン数で割ったものに等しい。したがってＰｃはＶｄⁿに比例し、Ｖｄⁿは逆 にＩｄ^-knに比例する。Ｐｃ/Ｐｄの比は次のように表すことができる。 ＊＊＊＊挿入 数式＊＊＊ 典型的には、０．２＜ｋ＜０．４であり、２．５＜ｎ＜３．１である。ｋ＝０． ３とｎ＝２．８を代表値とすればζに対して次のように表すことができる。 ζαＩｄ^-1.5 所定のフェライトコアに対して、放電電流が０．５Ａから５Ａに上昇すると、 ζにおいて１０^-1.5の低減または約１/３０のコア損失が得られる。 この分析は、放電電流が高いときに大きな結合効率が得られることを説明する 。しかしこのことは単純に、放電電流を従来の無電極蛍光ランプで増大すれば所 望のランプ性能が得られることを意味するものではない。放電電力が効率的に紫 外線放射に変換されることも重要である。水銀から紫外線放射を高い電流の際に 効率的に形成するためには、緩衝ガス圧が約０．５トール以下であることが重要 である。従って高放電電流を低緩衝ガス圧と組み合わせることが重要である。有 利には放電電流Ｉｄは約２Ａに等しいかまたはそれ以上にすべきであり、緩衝ガ ス圧は約０．５トール以下にすべきである。 本発明の無電極蛍光ランプで放電を開始することは比較的容易である。放電開 始前のＲＦ源の出力電圧は典型的には動作電圧の２から３倍である。ランプ容器 １２の導電ストリップ２６に供給されるこの電圧は放電を開始するのに十分であ る。別の始動装置を本発明の枠内で使用することができる。所望であれば導電ス トリップまたは他の始動装置を、放電の開始後にランプ回路から切り離すことが できる。 本発明による無電極蛍光ランプの実施例を図１と図２の構成に基づいて説明し た。ランプ容器は閉ループの放電ガラスチューブからなり、これには希ガスと水 銀蒸気が充填されている。ランプ容器の内側表面には蛍光物質がコーティングさ れている。放電経路の長さは６６ｃｍであり、チューブの外径は３８ｍｍである 。ランプ容器にはクリプトンが０．２トールの圧力で、また水銀蒸気が６ミリト ールの圧力で充填されてい る。２つのトロイダルコア（Magnetics,a Division of Spang and Company社製 造のP-type）が２つの部分に切断され、各部分の端部は基底平坦部を有する。各 トロイダルコアはランプ容器の周囲に組み立てられ、各フェライトコアの周囲に 巻回された６つの一次巻線ターンを有する。コアは７５ｍｍの外径と、４０ｍｍ の内径と、１２．６ｍｍの厚さを有し、４．４ｃｍ²の２つのコアに対する全横 断面を有する。ランプは正弦波信号ＲＦ源により２５０ｋＨｚの周波数で駆動さ れる。一連の動作条件の下でのランプ性能は次のとおりである。放電電流が５Ａ 、放電電力が１２０Ｗ，１．８Ｗ／ｃｍ，光出力が１００００ルーメン、ルーメ ン/Ｗが８０、コア電力損失と放電電力の比が０．０５４、コア容積が８０ｃｍ³ ，コア容積と放電電力との比が０．６７ｃｍ³/Ｗ，放電電圧が２５ＶＲＭＳ，放 電電界が０．３７Ｖ／ｃｍ，コア磁束密度が５００ガウス、コア損失が６．５Ｗ ，０．０８Ｗ/ｃｍ³，そして全電力が１２６．５Ｗである。 本発明による無電極高出力蛍光ランプの第２の実施例が図３に示されている。 無電極ランプ５０はランプ容器５２を有し、この容器は２つのストレートチュー ブ５４と５６を平行形状に有する。チューブ５４と５６は各端部で密閉され、ラ テラルチューブ５８により一方の端部または端部近傍が相互接続され、ラテラル チューブ６０により他方の端部または端部近傍が相互 接続されている。チューブ５８と６０のそれぞれはチューブ５４と５６との間の ガス交換を行い、これにより閉ループ形状が得られる。ストレートチューブ５４ と５６は他の形状に勝る重要な利点を有する。すなわち、これらは製造が容易で あり、蛍光物質のコーティングも容易である。しかし上に述べたように、ランプ はほとんどいずれの形状でもよく、閉ループの放電経路を形成すれば非対称であ ってもかまわない。有利な実施例ではチューブ５４と５６のそれぞれは４０ｃｍ の長さと５ｃｍの直径を有する。ラテラルチューブ５８と６０は３．８ｃｍの長 さと３．８ｃｍの直径を有する。チューブ５４と５６の直径が増大すると放電電 圧が低下し、これによりフェライト損失が低減される。チューブ５８と６０の直 径を３．８ｃｍの低減するとフェライトサイズも低下し、従ってフェライト損失 が低減される。 図３に示したランプは０．２トールのクリプトン緩衝ガスと６ミリトールの水 銀蒸気が充填されている。変成器コア６２はラテラルチューブ５８の周囲に、変 成器コア６４はラテラルチューブ６０の周囲に取り付けられている。各変成器コ アはＢＥ２トロイダルフェライトコアであり、２つの部分に切断され、端部が研 磨されている。ワイヤの一次巻線は８ターンで各フェライトコアに巻回されてい る。各コアは８．１ｍｍの外径と４．６ｍｍの内径をと、４．４ｍｍ²の横断面 と８８ｃｍ³の容積を有する。一次巻線は図２に示したように接続され、正弦波 ＲＦ源によって周波数２００ｋＨｚで駆動される。 図３のランプに対するルーメン出力とルーメン/Ｗが図４に放電電力の関数と してプロットされている。ルーメン出力は曲線７０によって示され、ルーメン/ Ｗは曲線７２によって示されている。測定は１００時間のランプ動作後に４０℃ の冷点温度で行われた。図４に示されているように、ルーメン出力は放電電力と 共に増大するが、ルーメン/Ｗ（ＬＰＷ）は１５０Ｗでピークに達する。ピーク ＬＰＷでは１４０００ルーメンが９２ＬＰＷの効率（フェライトコア損失も含む ）により形成される。このＬＰＷでの軸方向ルー面密度は４１５ルーメン/イン チであり、これは従来のＶＨＯ蛍光ランプの２．７５倍である。１５０Ｗでの放 電電流は約６Ａである。ここに示したパラメータでの動作は、本発明のランプに 対して比較的高いルーメン出力と、高い効率と、高い軸方向ルーメン密度を同時 に達成することを可能にし、従って従来のＶＨＯ蛍光ランおよび高出力高圧放電 ランプに対する魅力的な選択手段となる。 図３のランプで選択された電気特性が図５にランプ電力の関数としてプロット されている。放電電圧は曲線７６により、コア損失は曲線７８により、電力係数 は曲線８０により示されている。放電電圧とコア損失 は左の縦軸を基準とし、電力係数は右の縦軸を基準とする。ランプ電力が上昇す るに連れ、放電電圧は低下する。放電電圧を低減することにより、相応してコア 損失も低下する。図５は放電電圧を低く保つことの重要性を強調している。５０ Ｗでのコア損失は全ランプ電力の４０％である。一方１５０Ｗでのコア損失は全 ランプ電力の約６％につぎない。ＬＰＷが放電電力と共に図４に示すように１５ ０Ｗまで上昇することはまず第１にコア損失での相応の低下に関連する。ランプ の驚くべき総合的性能は動作パラメータの選択によるものである（第１のガス圧 、温度、放電チューブ直径と放電電流）。ＢＥ２コア材料は最適のコア材料とは みなされない。測定は、例えばPhilips社により製造された３Ｆ３のような最高 級コア材料によって、コア損失がほとんど係数２で低減できること示している。 １５０Ｗでは、放電の平均電界は約０．７５Ｖ/インチである。電極放電にお けるこのような小さな電界はむしろ非効率的な光源につながる。なぜなら、電極 ドロップが全放電電圧に関して甚だしいからである（実質的に電極ドロップ領域 からは光が到来しない）。カソード消失と効率の観点からは、電極放電は長期間 このような条件の下で動作することはできない。反対に本発明のランプは非常に 長い寿命を有する。なぜなら、無電極だからである。 ここに示し説明したものは本発明の有利な実施例で ある。これらを当業者であれば本発明の請求項に記載された範囲内で容易に変形 することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンジャミン アレキサンドロヴィッチ アメリカ合衆国 02146 マサチューセッ ツ ブルックリン ジッブス ストリート 14 ナンバー １ (72)発明者 ロバート ビー パイジャク アメリカ合衆国 01778 マサチューセッ ツ ウエイランド オーチャード レイン ８ (72)発明者 オイゲン シュタトニク ドイツ連邦共和国 81243 ミュンヘン ラーフェンスブルガー リング 58

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 無電極ランプと、変成器コアと、入力巻線と、無線周波電力源とを有す る電気ランプアセンブリであって、 前記無電極ランプは、閉ループのチューブ状ランプ容器を有し、 該ランプ容器には水銀蒸気と緩衝ガスが約０．５トール以下の圧力で含まれて おり、 前記変成器コアは前記ランプ容器の周囲に配置されいており、 前記入力巻線は前記変成器コアに配置されており、 前記無線周波電源は前記入力巻線に接続されており、十分な無線周波エネルギ ーを前記水銀蒸気と前記緩衝ガスに供給し、前記ランプ容器に放電を形成し、 該放電は約２Ａ以上の放電電流を有する、ことを特徴とする電気ランプアセン ブリ。 ２． 前記無電極ランプは、前記ランプ容器の内側表面に蛍光物質を有し、 該蛍光物質は前記放電による紫外線放射に応答して所定の波長範囲で光を放射 する、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 ３． 前記無線周波電源は約５０ｋＨｚから約３ＭＨｚの周波数範囲を有する 、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 ４． 前記無線周波電源は約１００ｋＨｚから約４００ｋＨｚの周波数範囲を 有する、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 ５． 前記緩衝ガスは希ガスを含む、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 ６． 前記緩衝ガスはクリプトンを含む、請求項１記載の電気ランプアセンブ リ。 ７． 前記チューブ状ランプ容器は約１から４インチの範囲の横断面を有する 、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 ８． 前記変成器コアはトロイダル形状を有する、請求項１記載の電気ランプ アセンブリ。 ９． 第２の変成器コアが前記ランプ容器の周囲に配置されており、第２の入 力巻線が前記第２の変成器コアに配置されており、前記無線周波電源に接続され ている、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 １０． 前記ランプ容器は卵形の形状を有する、請求項１記載の電気ランプア センブリ。 １１． 前記ランプ容器は第１と第２のパラレルチューブを有し、当該パラレ ルチューブは端部で結合されていて閉ループを形成する、請求項１記載の電気ラ ンプアセンブリ。 １２． 前記変成器コアはフェライト材料を含む、請求項１記載の電気ランプ アセンブリ。 １３． コア損失電力は前記変成器コアに関連し、 全電力が前記無線周波電源により供給され、 前記コア損失電力は前記無線周波電源により供給される全電力の１５％以下で ある、請求項１２記載の電気ランプアセンブリ。 １４． 前記変成器コアのコア容積と前記無電極ランプの放電電力との比は２ ｃｍ³/ｗ以下である、請求項１２記載の電気ランプアセンブリ。 １５． 前記ランプ容器内の圧力は０．２トール以下であり、放電電流は約５ Ａ以上である、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 １６． 前記ランプ容器は紫外線透光性材料を有し、前記無電極ランプは紫外 線を放射する、請求項１記載の電気ランプアセンブリ。 １７． 無電極ランプと、第１の変成器コアと、第２の変成器コアと、第１お よび第２の入力巻線と、無線周波電源とを有する電気ランプアセンブリであって 、 前記無電極ランプはチューブ状のランプ容器を有し、 該ランプ容器は水銀蒸気と緩衝ガスを約０．５トール以下の圧力で含み、 前記ランプ容器は第１と第２のパラレルチューブを有し、 当該パラレルチューブは一方の端部または端部近傍で第１のラテラルチューブ により、他方の端部または 端部近傍で第２のラテラルチューブにより結合され、閉ループを形成し、 前記第１の変成器コアは前記ランプ容器の第１のラテラルチューブの周囲に配 置されており、 前記第２の変成器コアは前記ランプ容器の第２のラテラルチューブの周囲に配 置されており、 前記第１と第２の入力巻線は前記第１と第２の変成器コアにそれぞれ配置され ており、 前記無線周波電源は前記第１と第２の入力巻線に接続されており、十分な無線 周波エネルギーを前記水銀蒸気と前記緩衝ガスに供給し、前記ランプ容器内に放 電を形成し、該放電は約２Ａ以上の放電電流を有している、ことを特徴とする電 気ランプアセンブリ。 １８． 前記無電極ランプは前記ランプ容器の内側表面に蛍光物質を有し、該 蛍光物質は前記放電によって放出される紫外線に反応して可視光線を放射する、 請求項１７記載の電気ランプアセンブリ。 １９． 前記ランプ容器は紫外線透過性材料を有し、前記無電極ランプは紫外 線を放射する、請求項１７記載の電気ランプアセンブリ。 ２０． 前記無線周波電源は約５０ｋＨｚから約３ＭＨｚの周波数範囲を有す る、請求項１７記載の電気ランプアセンブリ。 ２１． 前記ランプ容器の第１と第２のパラレルチューブは約１から４インチ の横断面を有する、請求項 １７記載の電気ランプアセンブリ。 ２２． 前記第１の変成器コアと第２の変成器コアはトロイダル形状を有する 、請求項１７記載の電気ランプアセンブリ。 ２３． 前記第１の変成器コアと第２の変成器コアとはそれぞれフェライト材 料を有する、請求項１７記載の電気ランプアセンブリ。 ２４． 前記ランプ容器内の圧力は約０．２トール以下であり、放電電流は約 ５Ａ以上である、請求項１７記載の電気ランプアセンブリ。 ２５． 電気ランプの作動方法であって、該電気ランプは無電極ランプを有し 、該無電極ランプは閉ループに構成されたチューブ状のランプ容器を有し、該ラ ンプ容器には緩衝ガスと水銀蒸気が含まれている形式の作動方法において、 前記ランプ容器内の前記水銀蒸気と前記緩衝ガスの圧力を約０．５トール以下 に形成し、 十分な無線周波エネルギーを前記水銀蒸気と前記緩衝ガスに誘導結合し、前記 ランプ容器内に放電を形成し、該放電は約２Ａ以上の放電流を有する、ことを特 徴とする、電気ランプの作動方法。 ２６． 圧力形成ステップにおいて、前記水銀蒸気と前記緩衝ガスの圧力を約 ０．２トール以下に形成し、 無線周波エネルギーの誘導結合ステップにおいて、 十分な無線周波エネルギーを誘導結合して、約５Ａ以上の放電電流を形成する、 請求項２５記載の電気ランプの作動方法。 ２７． 無電極ランプと誘導結合手段とを有する電気ランプアセンブリであっ て、 前記無電極ランプは、閉ループに構成されたチューブ状のランプ容器を有し、 該ランプ容器は水銀蒸気と緩衝ガスを約０．５トール以下の圧力で含み、 前記誘導結合手段は十分な無線周波エネルギーを前記水銀蒸気と緩衝ガスに供 給し、前記ランプ容器内に放電を形成し、該放電は約２Ａ以上の放電電流を有す る、ことを特徴とする電気ランプアセンブリ。 ２８． 前記無電極ランプは前記ランプ容器の内側表面に蛍光物質を有し、該 蛍光物質は前記放電により放出される紫外線に応答して所定の波長領域で光を放 射する、請求項２７記載の電気ランプアセンブリ。 ２９． 前記無線周波エネルギーは約５０ｋＨｚから約３ＭＨｚの周波数範囲 を有する、請求項２７記載の電気ランプアセンブリ。 ３０． 緩衝ガスはクリプトンを有する、請求項２７記載の電気ランプアセン ブリ。 ３１． 前記チューブ状のランプ容器は約１から４インチの範囲の横断面を有 する、請求項３１記載の電気ランプアセンブリ。 ３２． 無電極ランプと、フェライト変成器コアと 、入力巻線とを有する電気ランプアセンブリであって、前記無電極ランプは閉ル ープに構成されたチューブ状のランプ容器を有し、該ランプ容器はクリプトンと 水銀蒸気を約０．５トール以下の圧力で含み、 前記フェライト変成器コアは前記ランプ容器の周囲に配置されており、 前記入力巻線は前記変成器コアに配置され、無線周波電源を入力結合するため のものである、ことを特徴とする電気ランプアセンブリ。