JPH11191398A - 電気ランプアセンブリ、無電極ランプアセンブリ、及び電気ランプアセンブリを動作させる方法 - Google Patents

電気ランプアセンブリ、無電極ランプアセンブリ、及び電気ランプアセンブリを動作させる方法

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JPH11191398A
JPH11191398A JP10290785A JP29078598A JPH11191398A JP H11191398 A JPH11191398 A JP H11191398A JP 10290785 A JP10290785 A JP 10290785A JP 29078598 A JP29078598 A JP 29078598A JP H11191398 A JPH11191398 A JP H11191398A
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lamp envelope
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Michael R Kling
エル クリング ミヒャエル
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Osram Sylvania Inc
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    • H01J61/02—Details
    • H01J61/52—Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、広い動作温度範囲に亘って
高いルーメン出力を提供する無電極ランプの構成と、無
電極ランプを動作させる方法を提供する。 【解決手段】 低圧放電を支持するための充填材が封入
された無電極ランプエンベロープ１２を有する無電極ラ
ンプ１０が設けられており、この無電極ランプが、ラン
プエンベロープ内に配置されたアマルガム１０４を有し
ており、ランプエンベロープに近接して変圧器鉄心２
２，２４が設けられており、高周波源から高周波エネル
ギを受け取るために、変圧器鉄心に配置された入力巻線
３０，３２が設けられており、高周波エネルギが、前記
ランプエンベロープ内に前記低圧放電を生ぜしめるよう
になっており、変圧器鉄心と前記アマルガムとの間に熱
結合が設けられており、アマルガムが、動作時に前記変
圧器鉄心によって加熱されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低圧の無電極放電
ランプ、特に、変圧器鉄心とアマルガムとの間に熱結合
を提供することによりアマルガムの温度が制御される無
電極放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】無電極けい光ランプは、１９７０年５月
１０日にアンダーソンに付与された米国特許第３５００
１１８号明細書、１９７６年１０月１９日にアンダーソ
ンに付与された米国特許第３９８７３３４号明細書、及
び１９６９年４月に発行されたアンダーソン著の「イル
ミネイティング・エンジニアリング（Illuminating Eng
ineering）」の２３６〜２４４頁に開示されている。こ
れらの引用文献に開示されているように、無電極の、誘
導結合されたランプは、連続的な閉鎖された電気的な通
路を形成している放電管内に低圧の水銀／バッファガス
放電を誘導する。放電管の通路は、放電管が変圧器の二
次的な部分になるように１つまたは２つ以上の環状のフ
ェライト鉄心の中心を貫通している。電力は、放電管を
取り囲んだ環状の鉄心に巻き付けられた数条の電線に正
弦電圧を印加することにより放電に連結される。主巻線
を通る電流は、時間と共に変化する磁束を生ぜしめ、こ
の磁束は、放電を維持する電圧を放電管に沿って誘導す
る。放電管の内面は、燐でコーティングされており、こ
の燐は、励起された水銀原子によって放射された光子に
よって照射されたときに可視光を放射する。アンダーソ
ンによって説明されたランプパラメータは、高い鉄心損
を有していてひいては著しく非効率的であるようなラン
プを製造することである。さらに、アンダーソンのラン
プは、変圧器の鉄心にフェライト材料が使用されている
ために重くて非実用的である。
【０００３】高い効率を有する無電極ランプアセンブリ
が、１９９６年３月２７日に出願された米国特許出願連
続番号０８／６２４０４３号明細書に開示されている。
開示されたランプアセンブリは、水銀蒸気と約０．５ト
ルよりも低い圧力のバッファガスとが封入された閉ルー
プ状で管状のランプエンベロープと、このランプエンベ
ロープを取り囲むように配置された変圧器鉄心と、この
変圧器鉄心に配置された入力巻線と、入力巻線に連結さ
れた高周波電力源とを有する無電極ランプから成ってい
る。高周波電力源は、通常、約１００ｋＨｚ〜４００ｋ
Ｈｚの範囲の周波数を有している。高周波源は、ランプ
エンベロープ内に約２アンペアに等しい又はこれよりも
大きな放電電流を有する放電を生ぜしめるために、水銀
蒸気とバッファガスとに十分な高周波エネルギを供給す
る。開示された放電ランプアセンブリは、比較的高いル
ーメン出力、高い効率及び高い軸線方向ルーメン密度を
同時に達し、ひいては慣用のＶＨＯけい光ランプ、及び
高輝度で高圧の放電ランプに対する魅力的な選択肢とな
る。
【０００４】別のタイプの無電極ランプが、１９８１年
１１月３日にジャスティス他に付与された米国特許第４
２９８８２８号明細書に開示されている。球形のランプ
が開示されており、この場合、放電路は、形状が不規則
でありかつほぼ球形のランプエンベロープに制限されて
いる。変圧器鉄心が、ランプエンベロープ内に配置され
ている。
【０００５】さらに別のタイプの無電極ランプが、１９
９３年８月２４日にバーガーボエット他に付与された米
国特許第５２３９２３８号明細書に開示されている。変
圧器鉄心が、ほぼ球形の無電極ランプエンベロープの窪
み形空洞に位置決めされている。
【０００６】上に示したランプに設けられたランプエン
ベロープの高い壁温度は、典型的な動作時にほぼ最適な
水銀蒸気圧を保証するために水銀アマルガムの使用を必
要とする。アマルガムは、ランプの利用可能な温度範囲
を著しく増大するという利点をも有する。しかしなが
ら、ある条件のもとにおいては、アマルガム温度は最適
温度範囲よりも低下するおそれがある。この場合、水銀
蒸気圧の低下により、出力ルーメンと効率とが低下し、
ランプ色が変化するおそれがある。これらの望ましくな
い変化は、アマルガム加熱を提供するための一体的な安
定器を有していない球形のランプにおいて生じるおそれ
があり、管状のランプにおいても生じるおそれがある。
最適値よりも低い温度は、調光時にランプ電力が低減さ
れた時や、低い周囲温度の場合、また、ランプが取付具
外部で動作させられる場合に生じるおそれがある。
【０００７】管状の無電極ランプにおいて、アマルガム
のための最も実用的な位置は、排気管状部又は疑似管状
部内である。室内の取り囲まれた取付具において動作す
る典型的な負荷のランプの場合には、アマルガム温度は
約８５゜Ｃ〜９５゜Ｃに達し、これは最大値の９０％よ
りも大きなルーメンを生じる温度範囲内である。しかし
ながら、屋外での使用では、マイナス２０゜Ｃ以下まで
高いルーメン出力を維持することが望ましい。このよう
な条件下では、ルーメン出力は最高値よりも著しく低下
するおそれがある。また、２５゜Ｃの常温の開放した空
気においては、アマルガムは、ビスマスとすずと鉛、又
はビスマスとインジウムを基礎とする一般的なアマルガ
ム系の場合、最大値の９０％よりも大きなルーメン出力
を生ぜしめる温度範囲よりも低下してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、広い動作温度範囲に亘って高いルーメン出力を
提供する無電極ランプの構成と、無電極ランプを動作さ
せる方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の電気ランプの構成では、低圧放電を支持する
ための充填材が封入された無電極ランプエンベロープを
有する無電極ランプが設けられており、この無電極ラン
プが、さらに、前記ランプエンベロープ内に配置された
アマルガムを有しており、前記ランプエンベロープに近
接して変圧器鉄心が設けられており、高周波源から高周
波エネルギを受け取るために、前記変圧器鉄心に配置さ
れた入力巻線が設けられており、前記高周波エネルギ
が、前記ランプエンベロープ内に前記低圧放電を生ぜし
めるようになっており、前記変圧器鉄心と前記アマルガ
ムとの間に熱結合が設けられており、前記アマルガム
が、動作時に前記変圧器鉄心によって加熱されるように
した。
【００１０】本発明の無電極ランプの構成では、水銀蒸
気とバッファガスとが封入された、閉ループ状の、管状
のランプエンベロープを有する無電極ランプが設けられ
ており、該無電極ランプが、さらに、前記ランプエンベ
ロープ内に配置されたアマルガムを有しており、前記ラ
ンプエンベロープを取り囲むように配置された変圧器鉄
心と、この変圧器鉄心に配置された入力巻線と、前記ラ
ンプエンベロープ内に低圧放電を生ぜしめることを目的
として十分な高周波エネルギを前記無電極ランプに供給
するための、前記入力巻線に接続された高周波源と、前
記変圧器鉄心と前記アマルガムとの間の熱結合が設けら
れており、前記アマルガムが、動作時に前記変圧器鉄心
によって加熱されるようにした。
【００１１】本発明の方法の手段によれば、前記入力巻
線に高周波エネルギを供給し、前記高周波エネルギが、
前記ランプエンベロープ内に前記低圧放電を生ぜしめ、
前記ランプアセンブリの動作時に前記変圧器鉄心から前
記アマルガムへ熱エネルギを連結することによってアマ
ルガムの温度を制御するようにした。
【００１２】
【発明の効果】有利な実施例の場合には、ランプエンベ
ロープは、閉ループ状の、管状のランプエンベロープか
ら成っており、変圧器鉄心が、ランプエンベロープを取
り囲むように配置されている。アマルガムは、ランプエ
ンベロープの排気管状部に配置されていてよく、熱結合
は、変圧器鉄心と排気管状部との間の熱ブリッジから成
っていてよい。熱ブリッジは、変圧器鉄心と排気管状部
とに熱接触した熱伝導性の金属又は熱伝導性のセメント
から成っていてよい。さらに、ランプアセンブリは、変
圧器鉄心を取り囲むように配置された鉄心リテーナを有
していてよい。この構成の場合には、変圧器鉄心とアマ
ルガムとの間の熱結合は、鉄心リテーナと排気管状部と
の間の熱結合から成っていてよい。別の実施例の場合に
は、アマルガムは、変圧器鉄心に極めて近接して配置さ
れ、熱エネルギが、変圧器鉄心からアマルガムへランプ
エンベロープを介して伝導される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
につき詳しく説明する。
【００１４】本発明による放電ランプの実施例が、図１
〜図４に示されている。無電極ランプ１０は、管状で、
閉ループ状の輪郭を有しかつ無電極のランプエンベロー
プ１２を有している。このランプエンベロープ１２は、
バッファガスと水銀蒸気とが封入された放電領域１４を
取り囲んでいる。燐コーティングが、ランプエンベロー
プ１２の内面に施されていてよい。高周波（ＲＦ）源２
０（図３）からの高周波（ＲＦ）エネルギは、第１の変
圧器鉄心２２と第２の変圧器鉄心２４とによって無電極
ランプ１０に誘導結合される。それぞれの変圧器鉄心２
２，２４は、ランプエンベロープ１２を取り囲む環状の
輪郭を有していると有利である。ＲＦ源は、第１の変圧
器鉄心２２に設けられた巻線３０と、第２の変圧器鉄心
２４に設けられた巻線３２に接続されている。ランプエ
ンベロープ１２の外面に付着されていてかつＲＦ源２０
の向き合ったリード線２７，２９にそれぞれ電気的に接
続された導電性の条片２６，２８は、放電ランプ１０に
おける低圧放電を開始するのを助成するために利用され
てよい。導電性の条片２６，２８は、絶縁フォーム又は
別の絶縁材によって変圧器鉄心２２，２４それぞれから
絶縁されている。
【００１５】作動中には、ＲＦエネルギが、変圧器鉄心
２２，２４によって、ランプエンベロープ１２内の低圧
放電に誘導結合される。無電極ランプ１０は、各変圧器
のための二次的な回路として作用する。巻線３０，３２
は、同相で駆動されると有利であり、図３に示したよう
に並列で接続されていてよい。変圧器鉄心２２，２４
は、変圧器鉄心２２，２４によって放電で誘導される電
圧が加わるように、ランプエンベロープ１２に位置決め
されている。巻線３０，３２を通るＲＦ電流は、時間と
共に変化する磁束を生ぜしめ、この磁束は、ランプエン
ベロープに沿って、放電を維持する電圧を誘導する。ラ
ンプエンベロープ１２内の放電は紫外線を放射し、この
紫外線は、燐コーティングによる可視光線の放射を誘発
する。この構成の場合には、ランプエンベロープ１２
は、可視光線を透過させるガラス等の材料から製造され
ている。択一的な構成の場合には、無電極ランプは、紫
外線源として使用される。その構成の場合には、燐コー
ティングは施されず、ランプエンベロープ１２は、石英
等の紫外線透過材料から製造される。
【００１６】ランプエンベロープは、高いルーメン出力
のために、約１〜４インチ（２．５４〜１０．１６ｃ
ｍ）の範囲の横断面直径を有していると有利である。充
填材料は、バッファガスと、水銀蒸気を生ぜしめる少量
の水銀とから成っている。バッファガスは、希ガスであ
ると有利であり、クリプトンであると最も有利である。
クリプトンは、適当な電力負荷におけるランプ動作中
の、ワットに対してより高いルーメンを提供することが
分かった。より高い電力負荷においては、アルゴンの使
用が有利である。ランプエンベロープ１２は、卵形、円
形、楕円形又は閉ループを形成するように結合された一
連の直線的な管等の、閉ループを形成するあらゆる形状
を有していてよい。図１〜図３に示した実施例の場合に
は、ランプエンベロープ１２は、平行に配置された２つ
の直線的な管５４，５６を有している。管５４，５６
は、一方の端部において又は一方の端部の近傍におい
て、横管若しくはブリッジ５８によって互いに結合され
ており、他方の端部において又は他方の端部の近傍にお
いて横管若しくはブリッジ６０によって互いに結合され
ている。各横管すなわちブリッジ５８，６０は、直線的
な管５４，５６の間にガスの連通を提供し、したがっ
て、閉ループの輪郭を形成している。直線的な管５４，
５６は他の形状よりも利点を有する。なぜならば、製造
し易く又燐でコーティングし易いからである。変圧器鉄
心２２はブリッジ５８を取り囲むように取り付けられて
おり、変圧器鉄心２４はブリッジ６０を取り囲むように
取り付けられている。有利な実施例の場合には、直線的
な管５４，５６は、ブリッジ５８，６０よりも大きな直
径を有している。直線的な管５４は、排気管状部７０を
有しており、直線的な管５６は、排気管状部７２を有し
ている。
【００１７】変圧器鉄心２２，２４は、マンガン亜鉛フ
ェライト等の、透過性が高く損失の低いフェライト材料
から製造されていると有利である。変圧器鉄心２２，２
４は、ランプエンベロープ１２を取り囲むように閉ルー
プを形成しており、通常、環状の輪郭を有しており、こ
の場合、内径は、ランプエンベロープ１２の外径よりも
僅かに大きくなっている。巻線３０，３２はそれぞれ、
主電流を伝達するために十分なサイズを備えた数条の巻
線から成っている。各変圧器は、約５〜２５のファクタ
だけ、主電圧を段階的に低下させまた主電流を段階的に
増大させるように形成されている。ＲＦ源２０は、約５
０ｋＨｚ〜約３ＭＨｚの範囲であると有利であり、約１
００ｋＨｚ〜約４００ｋＨｚであると最も有利である。
【００１８】さらに、放電ランプは、変圧器鉄心２２を
取り囲んだ鉄心リテーナ８０と、変圧器鉄心２４を取り
囲んだ鉄心リテーナ８２とを有していてよい。各鉄心リ
テーナ８０，８２は、個々の変圧器鉄心を定置の位置、
例えばランプ取付具に固定するための取付孔８４を有す
るほぼＵ字形の金属帯材から形成されていてよい。鉄心
リテーナ８０，８２は、それぞれ板ばね８６，８８によ
って変圧器鉄心２２及び２４に固定されていてよい。鉄
心リテーナ８０，８２及び板ばね８６，８８は、分割さ
れた変圧器鉄心をランプエンベロープ１２を取り囲むよ
うに一体的に保持している。
【００１９】無電極ランプ１０は、ランプエンベロープ
１２内の水銀蒸気圧を制御し、温度範囲に亘ってより一
定したルーメン出力を提供するためのためのアマルガム
を有していると有利である。アマルガムは、例えば、ビ
スマス、すず、鉛及び水銀を含んでいてよい。アマルガ
ムは、排気管状部７２等の、排気管状部のうちの１つに
配置されていてよい。適切なアマルガム組成は、当業者
に知られている。アマルガムは、本発明の範囲内におい
て、ランプエンベロープ１２内の別の位置に配置されて
いてよい。
【００２０】本発明によれば、変圧器鉄心の一方は、ア
マルガムが、動作中に、変圧器で生ぜしめられた又は無
電極ランプ１０から変圧器鉄心へ誘導された熱エネルギ
によって加熱されるように、アマルガムに熱的に結合さ
れている。以下に示すように、熱的結合は、熱伝導性材
料から成る熱的ブリッジであってよく、又は、変圧器鉄
心にアマルガムが極めて近接している結果として生じて
よい。有利には、アマルガムは、実用的なだけ変圧器鉄
心に近い。これは、アマルガムを含んだ排気管状部を変
圧器鉄心に隣接して又は変圧器鉄心内に配置することに
よって達成される。
【００２１】無電極ランプの変圧器鉄心に使用される典
型的なフェライトは、１００゜Ｃよりも低い温度におい
ては最小限の鉄心損を有する。鉄心損は、鉄心の横断面
と主電圧との関数である磁束密度に強く依存する。鉄心
損は、入力巻線への主電圧が増大すると共に迅速に増大
する。フェライト材料のコストは高いので、変圧器鉄心
の横断面は最小限に保持される。損失による鉄心の自己
加熱と、ランプからの熱とが相俟って、通常のランプ動
作時には約１００〜１４０゜Ｃの鉄心温度が生じる。こ
の範囲は、ビスマス：インジウム及びビスマス：すず：
鉛等のアマルガムの有効温度の上限に近いので好都合で
ある。
【００２２】変圧器鉄心とアマルガムとの熱結合、若し
くは熱ブリッジの例が、図１及び図２に示されている。
熱伝導性のタブ９０が、鉄心リテーナ８０に溶接されて
いるか又は他の手段で機械的に取り付けられている。熱
ブリッジとして機能するタブ９０は、例えばアルミニウ
ムであってよい。タブ９０は、排気管状部７２を取り囲
むように形成されており、変圧器鉄心２２から、排気管
状部７２内に配置されたアマルガムへ熱エネルギを伝導
し、これにより、熱ブリッジが設けられていない場合に
生じる温度よりも高い温度にアマルガムを加熱する。
【００２３】ほとんど全ての条件において、フェライト
製の変圧器鉄心は、排気管状部内のアマルガムよりも温
度が高い。アマルガムを加熱する即時効果は、放電ラン
プの有効周囲温度範囲をより低い領域へシフトさせるこ
とである。このことはほとんどの応用例の場合に有利で
ある。なぜならば、最適なルーメン出力を得るための温
度は、典型的なランプ取付具に生じる温度よりも高いか
らである。このことは、低い周囲温度において使用され
る取付具の場合に特に該当する。
【００２４】熱ブリッジの別の利点は、調光の適用例に
おいて生じる。ランプが調光されて壁負荷が低下する場
合、排気管状部も低下して周囲温度に接近する。これら
の条件下では、水銀蒸気圧力が最適値よりも著しく低
く、顕著な色変化と悪い効率とを生ぜしめる。しかしな
がら、放電電流が低下すると、増大する。これは、鉄心
における磁束密度を増大し、鉄心損失を増大させる。鉄
心損失の増大は、ランプからの熱の減少と、より低い鉄
心周囲温度とを効果的にずらすことができる。排気管状
部内のアマルガムが変圧器鉄心によって加熱される場合
には、調光の逆効果が低減される。
【００２５】熱ブリッジの第３の利点は、ランプの再始
動に基づくルーメン出力に関する。アマルガムランプ
は、通常、放電内に配置された補助的なアマルガムを必
要とする。点灯後迅速に加熱し、迅速なルーメン増大、
若しくはランアップを提供するために十分な水銀を解放
する、インジウムでメッキされたフラッグが、通常使用
される。ルーメンランアップは、ランプエンベロープ予
熱比率と、放電を通じた拡散時間とによってのみ制限さ
れる。迅速なルーメンランアップのために、フラッグ
は、動作中にガス内に存在するよりも多くの量の水銀を
有していなければならない。したがって、ランプ消灯後
にはランプ放電領域において十分な水銀は得られない。
水銀は、所定の時間に亘って主アマルガムからフラッグ
へ拡散しなければならない。通常のランプが消灯された
場合には、排気管状部内のアマルガムは低温の箇所であ
る。排気管状部も、ランプの他の部分よりも迅速に冷却
する。したがって、主アマルガムからフラッグへの水銀
の搬送が低速である。短い停止時間は、通常、再始動後
に低速のルーメンランアップを生ぜしめる。しかしなが
ら、変圧器鉄心は、ランプの他の部分と比較して高い熱
容量を有している。変圧器鉄心とアマルガムとの間に熱
ブリッジを提供することによって、主アマルガムは、他
のランプ部分よりもゆっくりと冷却する。このことは、
主アマルガムから水銀を追い出し、フラッグとの平衡を
加速し、これにより再始動後のルーメンランアップ速度
を増大する。
【００２６】図４には、ランプエンベロープ１２と排気
管状部７２の拡大された部分的な横断面図が示されてい
る。排気管状部７２はアマルガム１０４を有している。
変圧器鉄心２２は、排気管状部７２に極めて近接しなが
らランプエンベロープ１２を取り囲むように配置されて
いる。熱ブリッジすなわちタブ９０が鉄心リテーナ８０
と排気管状部７２との間に取り付けられており、これに
より変圧器鉄心２２とアマルガム１０４との間の熱結合
を提供している。択一的に、熱ブリッジは、排気管状部
７２と変圧器鉄心との間に直接に結合されてよい。熱ブ
リッジすなわちタブ９０は、熱伝導性金属又は熱伝導性
セメント等の熱伝導性材料から製造されており、変圧器
鉄心１０６とアマルガム１０４との間の熱通路を提供す
るために取り付けられている。変圧器鉄心２２と排気管
状部７２は、互いに極めて近接していることが望まし
く、約５ｃｍよりも近接していると有利である。変圧器
鉄心２２とアマルガムとの間の効率的な熱伝導のための
別個の熱ブリッジが必要でない場合もある。例えば、ア
マルガム１１２が、選択的に、変圧器鉄心２２に隣接す
るようにランプエンベロープ１２の内面に位置していて
もよい。この場合には、ランプエンベロープ１２の壁を
介した変圧器鉄心２２からアマルガム１１２への熱エネ
ルギの伝導は、この明細書に記載した改良された性能を
得るためにアマルガムの十分な加熱を生ぜしめる。
【００２７】本発明による無電極放電ランプの第１の実
施例の場合には、ランプエンベロープは、細長い円環状
の放電容量を取り囲んだ、５０ｍｍの外径の、ＳｉＯ２
が８１％、Ｂ２Ｏ３が１３％、Ｎａ２Ｏが４％、Ａｌ２
Ｏ３が２％の組成を有するパイレックスガラスから形成
されている。充填ガスは、０．３トルのクリプトンと１
０ミリグラム（ｍｇ）の水銀とを含有しており、この水
銀は、４６：３４：２０の重量比のビスマス：すず：鉛
のの合金３００ｍｇと共にアマルガムを生成している。
アマルガムは、真空管と向き合った排気管状部に配置さ
れている。ランプエンベロープには、燐材料層が設けら
れている。ランプの各端部に設けられたブリッジ領域
は、燐コーティングされていない。
【００２８】変圧器鉄心２２，２４は、Ｒ６１のサイズ
を有するＶＯＧＴ Ｆｉ３２５材料から成っており、半
分に切断されている。各鉄心は、１１条の巻き条を有す
る主巻線を有している。この主巻線は、ＲＦ源２０に並
列で接続されており、また、２４番テフロンで絶縁され
た銅線であってもよい。
【００２９】アルミニウム箔帯材２６，２８は、ランプ
ブリッジ５８，６０に沿って提供されており、また、図
３に示したようにＲＦ源２０の向き合ったリード線に電
気的に接続されている。シリコンフォーム層は、変圧器
鉄心をアルミニウム箔始動助成から電気的に絶縁するた
めに使用されている。アルミニウム製の鉄心リテーナ８
０，８２と、板ばね８６，８８とは、個々の鉄心を一体
的に保持している。鉄心リテーナ８０，８２はまた、鉄
心からランプ取付具へ熱を伝導する。タブ９０は、排気
管状部７２に設けられたアマルガムと変圧器鉄心２２と
の間の熱ブリッジとして機能する。
【００３０】ＲＦ源２０は、２００〜３００ｋＨｚの範
囲の出力周波数を有しておりかつランプが平衡させられ
た場合には約１４０ワットでランプを動作させる。ＲＦ
源２０は、迅速な始動を保証するために高い初期電圧を
提供する。
【００３１】前記ランプは、室内及び屋外において広い
周囲温度範囲に亘って作動しなければならない。取付具
内の局所的な温度は、約０〜８０゜Ｃの範囲であると予
想される。この範囲のできるだけ多くの部分に亘って高
いルーメン出力が望まれる。また、２５゜Ｃの通常室温
でほぼ最大のルーメン出力を得ることも有利である。上
の実施例において説明した構成を有する無電極放電ラン
プの相対的なルーメン出力は、周囲温度の範囲に亘って
測定された。この試験は、最初に、露出した排気管状部
を用いて行われた。次いで、試験は、外径が０．３７５
インチ（９．５２５ｍｍ）で、壁厚が０．０３０インチ
（０．７６２ｍｍ）で、長さが０．９インチ（２２．８
６ｍｍ）の長い銅製の管を、アマルガムを含んだ排気管
状部に亘って用いて繰り返された。銅製の管は、長さが
１インチ（２５．４ｍｍ）で、幅が０．３インチ（７．
６２ｍｍ）で、厚さが０．０２０インチ（０．５０８ｍ
ｍ）の銅製の条片を用いて鉄心リテーナに結合された。
結果は図５に示されている。図５は、周囲温度に対する
相対ルーメン出力を示している。曲線１３０は、変圧器
鉄心とアマルガムとの間の熱ブリッジなしの測定結果を
示しており、曲線１３２は、変圧器鉄心とアマルガムと
の間の前記熱ブリッジを用いた結果を示している。
【００３２】熱ブリッジが、ランプの低温性能を著しく
改善し、高温において出力の僅かな低下しか生じないこ
とが、図５より明らかである。ルーメン出力が最大値の
９０％よりも大きい範囲によって規定される有効温度範
囲は、１５゜Ｃだけ増大し（熱ブリッジを用いない場合
には３１゜Ｃ〜８０゜Ｃよりも高い温度までであった
が、熱ブリッジを用いた場合には１６゜Ｃ〜８０゜Ｃよ
りも高い温度までとなった）、８０゜Ｃよりも高い固定
具温度は生じないと予想される。さらに、２５゜Ｃにお
ける相対ルーメン出力が、熱ブリッジを使用することに
よって、最大値の約８２％から最大値の約９８％にまで
増大される。
【００３３】調光は、前記無電極放電ランプの望ましい
特徴である。しかしながら、アマルガムランプは、通
常、調光される場合にはうまく動作しない。低い電力レ
ベルにおいては、著しく低い熱が固定具に生ぜしめら
れ、アマルガム温度がほぼ周囲温度にまで低下するおそ
れがある。問題は、電力が減じられた場合に生じる低い
水銀蒸気圧によって生ぜしめられる。放電効率が急激に
低下し、著しい色変化を生じる。これらの効果は、典型
的な水銀ランプを用いる場合よりも、アマルガムランプ
を用いる場合の方がより著しい。
【００３４】上の実施例において記載された構成を有す
る無電極放電ランプが、１４０ワットから４０ワットに
まで変化されるランプ電力を有する疑似固定具において
試験された。この試験は、まず、ルーメン対温度の試験
の場合に使用されたものと同じ銅製の熱ブリッジを用い
て行われた。次いで、試験は、熱ブリッジを取り除いて
繰り返された。公平な試験を保証するために、アマルガ
ム管状部は絶縁材でカバーされ、これにより、熱ブリッ
ジを有しない場合のアマルガム温度が、熱ブリッジを有
する場合の温度にほぼ等しくなった。
【００３５】相対ルーメン出力は、ランプ電力に関して
図６に示されている。曲線１４０は、熱ブリッジを有し
ない場合の結果を示しており、曲線１４２は、熱ブリッ
ジを有する場合の結果を示している。熱ブリッジが使用
されている場合には、低電力における効率がより高い。
事実、熱ブリッジが使用されている場合に著しく低いラ
ンプ電力が達成可能であった。熱ブリッジが設けられて
いない場合には、６０゜Ｃよりも僅かに低い温度におい
て不安定が生じ、出力はゼロ付近にまで急激に低下し
た。
【００３６】熱ブリッジの第３の利点は、点灯後のルー
メンランアップが改善されることである。典型的な無電
極放電ランプのルーメンランアップは、前記のような熱
ブリッジを用いて又は用いずに測定された。ランプは、
約２時間の間動作させられてから消灯された。１時間後
にランプが点灯され、最高ルーメン出力の９０％に達す
るまでの時間が記録された。次いで、消灯後迅速に熱ブ
リッジを取り外して試験が繰り返された。ルーメンラン
アップ時間は、熱ブリッジを備えた場合には６７秒であ
ったが、熱ブリッジを備えない場合には１３３秒に延長
した。
【００３７】本発明による無電極放電ランプの第２の実
施例を説明する。第２の実施例の構成は、前記第１の実
施例の構成に類似している。以下に構成上の差異を示
す。第２の実施例の場合には、ランプエンベロープは、
外径が５４ｍｍのパイレックスガラスから形成されてい
る。充填ガスは、０．２５トルのクリプトンと１５ｍｇ
の水銀を含んでおり、この水銀は、４００ｍｇのビスマ
ス・インジウム易融合金とアマルガムを生成している。
変圧器鉄心は、シーメンスＮ８７材料から形成されてお
り、外径が約６４ｍｍ、内径が約４１ｍｍ、幅が１８ｍ
ｍである。鉄心は、半分に切断されている。各鉄心は、
２４番テフロン絶縁電線から成る、１８条の巻き条を有
する主巻線を有している。これらの巻線は並列で接続さ
れている。箔から成る帯材は、第２の実施例では使用さ
れていない。その代わりに、一方の鉄心からの電線端部
は、透明なＦＥＰテープを使用してランプエンベロープ
に接着されている。始動時には、ＲＦ源２０の完全に開
放した回路電圧がこれらの電線を通じて供給される。こ
れらの電線はランプに容量的に結合されている。熱ブリ
ッジは、スタンピングされたアルミニウム片から形成さ
れ、このアルミニウム片は、一方の端部から延びたタブ
を備えた管に形成される。この管は、アマルガムを有す
る管部分に被せはめられ、タブは、ランプエンベロープ
表面に沿って延び、また、変圧器鉄心の下方又は変圧器
鉄心の側方において変圧器鉄心に接触する。
【００３８】熱ブリッジの使用を、変圧器鉄心がランプ
エンベロープを取り囲むように配置された、閉ループ状
で管状のランプエンベロープを有する無電極放電ランプ
に関連して説明した。本発明は、電気的なエネルギが変
圧器鉄心を使用して低圧放電に結合されるようなあらゆ
る低圧の無電極放電ランプに適用されてよい。例えば、
変圧器鉄心は、ランプエンベロープ内、ランプエンベロ
ープの窪み形空洞又はランプエンベロープに近接した他
の箇所に配置されてよい。それぞれの場合において、熱
結合が変圧器鉄心とアマルガムとの間に提供されるの
で、アマルガムは動作時に変圧器鉄心によって加熱され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無電極ランプアセンブリを示す平
面図である。
【図２】図１の無電極ランプアセンブリを示す側面図で
ある。
【図３】図１及び図２の無電極ランプにおいて使用され
る鉄心サブアセンブリを示す概略的なダイヤグラムであ
る。
【図４】図１及び図２に無電極ランプアセンブリを示
す、拡大された、部分的な横断面図である。
【図５】本発明による熱ブリッジを備えた、及び熱ブリ
ッジを備えない無電極ランプの場合の、温度に対する相
対的なルーメン出力を示すグラフである。
【図６】本発明による熱ブリッジを備えた、及び熱ブリ
ッジを備えない無電極ランプの場合の、電力に対する相
対的なルーメン出力を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 無電極ランプ、 １２ ランプエンベロープ、
１４ 放電領域、 ２２，２４ 変圧器鉄心、 ２６，
２８ 条片、 ２７，２９ リード線、 ３０，３２
巻線、 ５４，５６ 管、 ５８，６０ ブリッジ、
７０，７２ 排気管状部、 ８０，８２ 鉄心リテー
ナ、 ８４ 取付孔、 ９０ タブ、 １０４，１１２
アマルガム

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気ランプアセンブリであって、 低圧放電を支持するための充填材が封入された無電極ラ
    ンプエンベロープを有する無電極ランプが設けられてお
    り、該無電極ランプが、さらに、前記ランプエンベロー
    プ内に配置されたアマルガムを有しており、 前記ランプエンベロープに近接して変圧器鉄心が設けら
    れており、 高周波源から高周波エネルギを受け取るために、前記変
    圧器鉄心に配置された入力巻線が設けられており、前記
    高周波エネルギが、前記ランプエンベロープ内に前記低
    圧放電を生ぜしめるようになっており、 前記変圧器鉄心と前記アマルガムとの間に熱結合が設け
    られており、前記アマルガムが、動作時に前記変圧器鉄
    心によって加熱されるようになっていることを特徴とす
    る、電気ランプアセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記ランプエンベロープが、閉ループ状
    の、管状のランプエンベロープから成っており、前記変
    圧器鉄心が、前記ランプエンベロープを取り囲むように
    配置されている、請求項１記載の電気ランプアセンブ
    リ。
  3. 【請求項３】 前記アマルガムが、前記ランプエンベロ
    ープの排気管状部に配置されており、前記熱結合が、前
    記変圧器鉄心と前記排気管状部との間の熱ブリッジから
    成っている、請求項２記載の電気ランプアセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記熱ブリッジが、前記変圧器鉄心と前
    記排気管状部とに熱接触した熱伝導性の金属から成って
    いる、請求項３記載の電気ランプアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記熱ブリッジが、前記変圧器鉄心と前
    記排気管状部とに熱接触した熱伝導性のセメントから成
    っている、請求項３記載の電気ランプアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記アマルガムが、前記ランプエンベロ
    ープの排気管状部に配置されており、前記熱結合が、前
    記変圧器鉄心と前記排気管状部との間の熱接触から成っ
    ている、請求項２記載の電気ランプアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記アマルガムが、前記ランプエンベロ
    ープの排気管状部に配置されており、前記排気管状部
    が、前記変圧器鉄心から約５ｃｍ以内に配置されてい
    る、請求項２記載の電気ランプアセンブリ。
  8. 【請求項８】 前記アマルガムが、前記ランプエンベロ
    ープの排気管状部に配置されており、前記ランプアセン
    ブリが、さらに、前記変圧器鉄心を取り囲むように配置
    された鉄心リテーナを有しており、前記変圧器鉄心と前
    記アマルガムとの間の熱結合が、前記鉄心リテーナと前
    記排気管状部との間の熱結合から成っている、請求項２
    記載の電気ランプアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記アマルガムが、前記変圧器鉄心に極
    めて近接して配置されており、熱エネルギが、前記変圧
    器鉄心から前記アマルガムへ前記ランプエンベロープを
    介して伝導されるようになっている、請求項１記載の電
    気ランプアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 無電極ランプアセンブリであって、 水銀蒸気とバッファガスとが封入された、閉ループ状
    の、管状のランプエンベロープを有する無電極ランプが
    設けられており、該無電極ランプが、さらに、前記ラン
    プエンベロープ内に配置されたアマルガムを有してお
    り、 前記ランプエンベロープを取り囲むように配置された変
    圧器鉄心と、 該変圧器鉄心に配置された入力巻線と、 前記ランプエンベロープ内に低圧放電を生ぜしめること
    を目的として十分な高周波エネルギを前記無電極ランプ
    に供給するための、前記入力巻線に接続された高周波源
    と、 前記変圧器鉄心と前記アマルガムとの間の熱結合が設け
    られており、前記アマルガムが、動作時に前記変圧器鉄
    心によって加熱されるようになっていることを特徴とす
    る、無電極ランプアセンブリ。
  11. 【請求項１１】 低圧放電を支持するための充填材が封
    入された無電極ランプエンベロープを有する無電極ラン
    プが設けられており、該無電極ランプが、さらに、前記
    ランプエンベロープ内の所定の位置にアマルガムを有し
    ており、前記ランプエンベロープに近接して変圧器鉄心
    が配置されており、該変圧器鉄心に入力巻線が配置され
    ている電気ランプアセンブリを動作させる方法であっ
    て、 前記入力巻線に高周波エネルギを供給し、前記高周波エ
    ネルギが、前記ランプエンベロープ内に前記低圧放電を
    生ぜしめ、 前記ランプアセンブリの動作時に前記変圧器鉄心から前
    記アマルガムへ熱エネルギを連結することによってアマ
    ルガムの温度を制御するステップから成ることを特徴と
    する、電気ランプアセンブリを動作させる方法。
  12. 【請求項１２】 前記アマルガムが、前記ランプエンベ
    ロープの排気管状部に配置されており、アマルガムの温
    度を制御するステップが、前記変圧器鉄心と前記排気管
    状部との間の熱ブリッジを提供することを含んでいる、
    請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記アマルガムが、前記ランプエンベ
    ロープの排気管状部に配置されており、前記無電極ラン
    プが、さらに、前記変圧器鉄心を取り囲むように配置さ
    れた鉄心リテーナを有しており、アマルガムの温度を制
    御するステップが、前記鉄心リテーナと前記排気管状部
    との間の熱結合を提供することから成っている、請求項
    １１記載の方法。
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