WO2006101153A1

WO2006101153A1 - 無電極放電ランプ及びそれを備えた照明器具

Info

Publication number: WO2006101153A1
Application number: PCT/JP2006/305778
Authority: WO
Inventors: Yoshinori Tsuzuki; Kazuhiko Sakai; Shin Ukegawa; Shigeki Matsuo
Original assignee: Matsushita Electric Works, Ltd.
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-09-28
Also published as: CN101147231A; US7719173B2; JP4872224B2; KR100893023B1; JP2006269229A; US20090051291A1; EP1868227A4; CN100583386C; KR20070110534A; EP1868227A1

Description

明細書

無電極放電ランプ及びそれを備えた照明器具

技術分野

[0001] 本発明は、放電ガスを封入したバルブ内には電極を持たず、誘導コイルに高周波電流を通電して形成した高周波電磁界を放電ガスに作用させることにより、放電ガスを放電させる無電極放電ランプ及びそれを備えた照明器具に関する。

背景技術

[0002] 無電極放電ランプは、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生する高周波電磁界によって、バルブ内に封入した放電ガスを励起し、このとき放射された紫外線が蛍光体材料より可視光に変換されるようになっている。無電極放電ランプ装置は、内部に電極を持たない構造となっているため、電極の劣化による不点灯がなぐ一般の蛍光灯に比べて長寿命である。

[0003] 例えば、特開平 7— 272688号公報又は実開平 6— 5006号公報に示された無電極放電ランプでは、発光物質としてビスマス一インジウムアマルガムを使用して、る。このアマルガムは、周囲温度 25°Cでの光出力に対して、周囲温度が変化しても広い範囲で高い光出力が得られる。その一方で、高い光出力を実現するには高い水銀蒸気圧が必要であるが、水銀が蒸発するのに必要な温度に達するまでの時間がか力つてしまうため、立ち上がり時間が遅いという短所がある。ビスマス一インジウムアマルガムを使用した場合、安定点灯時の光出力に対して 60%の光出力を確保するのに 1分ほど力かると、う結果が得られて、る。

[0004] これに対して、特開 2001— 325920号公報に示された無電極放電ランプでは、立ち上がり時間を短くするために、放電ガスとして純粋な水銀滴を使用している。この文献によれば、ランプが始動した後、 2〜3秒以内に最大出力の 50%に達したと記載されている。これは、水銀滴の方が蒸発するのに必要な温度に達するまでの時間が短いからである。ただし、ノレブの体積に対して入力電力が大きい場合や、周囲温度が高い場合には、ノレブの温度が高くなり、水銀蒸気圧は逆に下がり、光出力が低下してしまう。 [0005] 上記のように、アマルガムを使用した場合、周囲温度の変化に対して光出力の変化は小さいが、水銀滴を使用する場合には、周囲温度の変化に対して水銀の蒸気圧が大きく変化して、光出力が低下してしまう。従って、水銀滴を使用する場合には、水銀の蒸気圧を制御する最冷部 (バルブの表面の中で最も温度が低くなる部位)を確保する必要がある。その温度は 35〜45°C程度である。

[0006] ところで、特開 2001— 325920号公報に示された無電極放電ランプは、その取り付け方向が変わると、バルブの最冷部が変化する。例えば、口金部を上方に配置した状態で点灯させた場合 (以下、ベースアップ点灯という）、バルブ頂部に設けられた突起部が最冷部となるが、口金部を下方に配置した状態で点灯させた場合 (以下、ベースダウン点灯という）、バルブの口金部の直上部（以下、バルブネック部と称す）が最冷部となる。バルブの容積を小さくした場合、バルブの容積に対して放電の発生する部分の容積が相対的に大きくなるため、無電極放電ランプの取り付け方向によらず、最冷部の温度を一定に保つことが難しくなる。ベースアップ点灯におけるバルブの突起部の温度制御は、突起部の径ゃ高さを変更することにより可能である力ベースダウン点灯におけるバルブネック部の温度制御が課題となっている。

発明の開示

[0007] 本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、バルブ内に最冷部を設け、最冷点温度を制御することによって、取り付け方向が変化しても高い光出力を保持できる無電極放電ランプ及びその無電極放電ランプを備えた照明器具を提供することを目的とする。

[0008] 本発明の一態様に係る無電極放電ランプは、内部に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀が封入されたバルブと、高周波電磁界を発生させるパワー力ブラと、前記バルブと前記パワー力ブラを結合するための口金を備え、

前記バルブは、透光性材料で形成され、開口を有する容器と、前記容器の開口に溶着され、略円筒状のキヤビティを有する封止部材で構成され、

前記バルブの頂部には、前記口金を上方に配置した状態で点灯させた場合に最冷点となる突出部が形成され、

前記バルブの前記口金の直上部近傍には、前記口金を下方に配置した状態で点灯させた場合に前記口金の直上部近傍が最冷点となるように、突起部が形成されている。

[0009] このような構成によれば、口金を上方に配置した状態で点灯 (ベースアップ点灯）させた場合、バルブ頂部に形成された突出部が最冷点となるので、従来例と同様に、突出部の径ゃ高さを変更することにより突出部の温度制御が可能である。一方、口金を下方に配置した状態で点灯 (ベースダウン点灯)させた場合、突起部が形成されて、る方向によって原理は異なる。突起部がバルブの内側に突出するように形成されている場合、突起部の近傍の放電空間の容積が局部的に小さくなつているので、無電極放電ランプをベースダウン点灯させると、突起部の近傍での発光が抑制されると共に、発光に伴って発生する熱の一部が突起部によって遮蔽される。その結果、口金の直上部、すなわちバルブネック部の温度上昇が抑制され、バルブネック部が最冷点となる。突起部がバルブの外側に突出するように形成されている場合、突起部の内側の凹部が実際の放電発生箇所力遠ざ力ることになり、発光に伴って発生する熱が突起部に伝わりにくくなる。その結果、突起部における温度上昇が抑制され、突起部が最冷点となる。このように、無電極放電ランプの取り付け方向に応じてそれぞれ、最冷点の位置は変化するけれども、いずれの場合でも最冷点の温度を略一定に保つことが可能であり、無電極放電ランプの取り付け方向にかかわらず、一定の光出力が得られる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す断面図である。

[図 2]図 2は、本発明の第 1実施形態に係る無電極放電ランプを備えた照明器具の構成を示す斜視図である。

[図 3]図 3は、本発明の第 2実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す断面図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 2実施形態に係る無電極放電ランプを備えた照明器具の構成を示す斜視図である。

[図 5]図 5は、本発明の第 3実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す断面図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 4実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す断面図である。

[図 7]図 7は、本発明の第 4実施形態に係る無電極放電ランプの変形例の構成を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] (第 1実施形態）

まず、本発明の第 1実施形態に係る無電極放電ランプについて説明する。図 1は、第 1実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す。第 1実施形態に係る無電極放電ランプ 1は、内部に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀が封入されたバルブ 10と、高周波電磁界を発生させるパワーカプラ 20を備えている。バルブ 10は、ガラスなどの透光性材料で形成され、円形開口を有する略球形の容器 14と、容器 14 の円形開口に溶着され、略円筒状のキヤビティ 5とキヤビティ 5の中央部に形成された排気管 8を有する封止部材 11などで構成された密封容器である。図 1中、二点鎖線で示すように、パワー力ブラ 20は、誘導電界を発生する誘導コイル及びフェライトコアで構成され、上記排気管 8がその中心に位置するようにキヤビティ 5に嵌合されて、る

[0012] 球形の容器 14の内周面には、保護膜 2及び蛍光体膜 3が塗布されている。また、封止部材 11のキヤビティ 5の外周面にも、保護膜 2及び蛍光体膜 3が塗布されている (図では一部のみを示す)。そのため、バルブ 10の内周面のほぼ全域には、保護膜 2 及び蛍光体膜 3が塗布されている。なお、蛍光体の結着剤として Al Oのような金属

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酸化物を用い、その添加量を増やすことにより蛍光体膜 3を保護し、蛍光体の劣化を防いでいる。結着剤として、 Al Oの他に、 Y Oや MgOなどを用いることができる。

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[0013] ノレブ 10の底部付近のバルブネック部 19には、榭脂材料などで形成された口金 1 5が接着などによって取り付けられている。口金 15及びパワーカプラ 20の台座部には、それぞれ図示しないバョネット構造などの取り付け構造が設けられており、口金 1 5と一体ィ匕されたバルブ 10がパワー力ブラ 20に着脱可能に装着されている。

[0014] ノレブ 10の頂部には、口金 15を上方に配置した状態で点灯させた場合 (ベースァップ点灯）に最冷部となる突出部 4が形成されている。また、ノレブ 10の容器 14と封止部材 11の溶着部、すなわちバルブ 10の封止部の近傍、より正確には、口金 15を下方に配置した状態における口金 15の直上部であって、キヤビティ 5の外周面に沿つてバルブ 10の内側に突出する環状の突起部 17が形成されて、る。口金 15を下方に配置した状態で点灯させた場合 (ベースダウン点灯）に、突起部 17の近傍が最冷点となるように、突起部 17は放電遮蔽手段として機能する。その詳細は、後述する。

[0015] バルブ 10の内部には、アルゴンやクリプトンなどの希ガスが封入されている。また、排気管 8の内部には、鉄—ニッケル合金製の金属容器 13が設けられており、金属容器 13の内部には、水銀の蒸気圧を制御するために水銀を放出させるための総量が略 17mg、重量比で 50 : 50の Zn—Hgが封入されている。さらに、排気管 8の内周には、金属容器 13の位置を固定するための凹部 9が形成されていると共に、排気管 8 の内部にはガラスロッド 12が配設されている。

[0016] 次に、第 1実施形態に係る照明器具について説明する。図 2は、本発明の第 1実施形態に係る無電極放電ランプを備えた照明器具の構成を示す。なお、この照明器具の構成は、後述する第 2〜第 4実施形態においても同様である。

[0017] 無電極放電ランプ 1を構成するパワー力ブラ 20は、放熱板 21に固定されており、放熱板 21が建物の天井、側壁、床などに取り付けられる。パワー力ブラ 20は、高周波電磁界を発生するための誘導コイルやフェライトコアなどで構成されており、誘導コィルの端部は電線 22を介して点灯回路 23に接続されている。そして、口金 15と一体化されたノレブ 10が、パワー力ブラ 20と嵌合されることによって、無電極放電ランプ 1を備えた照明装置が構成される。なお、パワー力ブラ 20の誘導コイルに通電する高周波電流が数百 kHzという低い周波数のため、誘導コイルの内側にフライトコア（磁芯）が設けられている。

[0018] パワーカプラ 20の誘導コイルに高周波電流を流すと、誘導コイルの周囲に高周波電磁界が発生する。この高周波電磁界によりバルブ 10の内部の電子が加速され、電子の衝突により電離が起こり、放電が発生する。放電中、ノレブ 10の内部に封入された放電ガスが励起され、励起された原子が基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線は、バルブ 10の内周面に塗布された蛍光体膜 3により可視光に変換される。可視光は、バルブ 10の容器 14を透過して外部に放出される。

[0019] 第 1実施形態に係る無電極放電ランプ 1では、バルブ 10の口金 15の直上部、すなわちバルブネック部 19に突起部 17が形成されて、るので、突起部 17の近傍の放電空間の容積が局部的に小さくなつている。この無電極放電ランプ 1をベースダウン点灯させると、突起部 17の近傍での発光が抑制されると共に、発光に伴って発生する熱の一部が突起部 17によって遮蔽される。その結果、バルブネック部 19の温度上昇が抑制され、バルブネック部 19が最冷点となる。一方、この無電極放電ランプ 1をべースアップ点灯させた場合は、従来例と同様に、バルブ 10の頂部に形成された突出部 4が最冷点となる。このように、無電極放電ランプ 1の取り付け方向に応じてそれぞれ、最冷点の位置は変化するけれども、最冷点の温度を測定したところ、いずれの場合でも略一定に保つことが可能であることが確認された。その結果、無電極放電ランプ 1の取り付け方向にかかわらず、一定の光出力が得られる。

[0020] 上記第 1実施形態では、突起部 17をキヤビティ 5の周方向に沿って環状に形成した力これに限定されるものではなぐキヤビティ 5の外周面に少なくとも 1箇所の突起部 17が形成されていればよい。あるいは、キヤビティ 5の周方向に沿って複数箇所に突起部 17が形成されて、てもよ、。

[0021] (第 2実施形態）

次に、本発明の第 2実施形態に係る無電極放電ランプについて説明する。図 3は、第 2実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す。図 1に示す第 1実施形態に係る無電極放電ランプと同じ符号を付した部分は、実質的に同じであるため、その説明を省略する。

[0022] 図 3に示すように、第 2実施形態では、バルブ 10の封止部の近傍、すなわち、口金 15を下方に配置した状態における口金 15の直上部であって、ノレブ 10を構成する容器 14の周方向に沿って外向きに突出する環状の突起部 16が形成されている。このように、突起部 16をバルブ 10の外側に突出するように形成することにより、この突起部 16の内側の凹部が実際の放電発生箇所力も遠ざ力ることになり、発光に伴って発生する熱が突起部 16に伝わりにくくなる。その結果、突起部 16における温度上昇が抑制される。この無電極放電ランプ 1をベースダウン点灯させると、突起部 16が最冷点となる。一方、この無電極放電ランプ 1をベースアップ点灯させた場合は、第 1実施形態と同様に、バルブ 10の頂部に形成された突出部 4が最冷点となる。このように、無電極放電ランプ 1の取り付け方向に応じてそれぞれ、最冷点の位置は変化するけれども、最冷点の温度を測定したところ、いずれの場合でも略一定に保つことが可能であることが確認された。その結果、無電極放電ランプ 1の取り付け方向にかかわらず、一定の光出力が得られる。

[0023] 上記第 2実施形態では、突起部 16を容器 14の周方向に沿って環状に形成したが、これに限定されるものではなぐ容器 14の外周面に少なくとも 1箇所の突起部 16が形成されていればよい。あるいは、容器 14の周方向に沿って複数箇所に突起部 16 が形成されていてもよい。

[0024] また、図 4は、本発明の第 2実施形態に係る無電極放電ランプを備えた照明器具の構成を示す。なお、この照明器具の構成は、上記第 1実施形態の照明器具とバルブ 10の形状のみが異なるため。その説明を省略する。

[0025] (第 3実施形態）

次に、本発明の第 3実施形態に係る無電極放電ランプについて説明する。図 5は、第 3実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す。なお、図 5では、キヤビティ 5に嵌合されるパワー力ブラ 20も実線で図示している。また、図 1に示す第 1実施形態に係る無電極放電ランプ又は図 3に示す第 2実施形態に係る無電極放電ランプと同じ符号を付した部分は、実質的に同じであるため、その説明を省略する。

[0026] 図 5に示すように、第 3実施形態におけるバルブ 10は、上記第 1実施形態の特徴であるキヤビティ 5の外周面に沿って形成された環状の突起部 17と、第 2実施形態の特徴である容器 14の周方向に沿って環状に形成された突起部 16を備えている。さらに、パワー力ブラ 20には、突起部 17の内側の凹部に嵌合されるばね部材 18が設けられている。

[0027] このように、キヤビティ 5の外周面に沿って環状の突起部 17を形成することにより、この無電極放電ランプ 1をベースダウン点灯させると、突起部 16及び突起部 17とバルブ 10の封止部との間のバルブネック部 19の温度上昇が抑制され、突起部 16とバルブネック部 19が最冷点となる。一方、この無電極放電ランプ 1をベースアップ点灯させた場合は、第 1及び第 2実施形態と同様に、バルブ 10の頂部に形成された突出部 4が最冷点となる。このように、無電極放電ランプ 1の取り付け方向に応じてそれぞれ、最冷点の位置は変化するけれども、最冷点の温度を測定したところ、いずれの場合でも略一定に保つことが可能であることが確認された。その結果、無電極放電ランプ 1の取り付け方向にかかわらず、一定の光出力が得られる。

[0028] さらに、突起部 17の内側の凹部を利用して、パワー力ブラ 20に設けられたばね部材 18を嵌合させているので、バルブ 10とパワーカプラ 20をより安定して固定することができる。なお、第 3実施形態に力かる照明装置は、図 4に示す第 2実施形態の場合と同様であるため、図示及び説明を省略する。

[0029] (第 4実施形態）

次に、本発明の第 4実施形態に係る無電極放電ランプについて説明する。図 6は、第 4実施形態に係る無電極放電ランプの構成を示す。上記第 1〜第 3実施形態では、キヤビティ 5の中央部に排気管 8を設けたが、第 4実施形態では、バルブ 10の頂部の突出部 4及び突起部 16を形成する際に、これら突出部 4及び Z又は突起部 16を排気管又はその一部として利用するものである。それによつて、キヤビティ 5を有する封止部材 11の形状を簡略ィ匕することができ、無電極放電ランプの製造コスト低減を可能にする。

[0030] 排気管 8は、バルブ 10を製造する際、容器 14と封止部材 11を溶着した後、内部の空気を排気し、アルゴンやクリプトンなどの放電ガスを注入するために用いられる。従つて、必ずしもキヤビティ 5の中央部にある必要はない。従来、排気管 8をキヤビティ 5 の中央部に設けた理由として、略球形の容器 14の製造の容易さや無電極放電ランプ 1の外観の向上などが挙げられる。しカゝしながら、本発明に係る無電極放電ランプでは、バルブ 10の頂部に突出部 4が形成されているため、上記理由を考慮する必要はない。そのため、図 6に示すように、第 4実施形態に係る無電極放電ランプでは、バルブ 10の封止部の近傍、すなわち、口金 15を下方に配置した状態における口金 15 の直上部であって、バルブ 10を構成する容器 14の周方向に沿って外向きに突出する 1つの突起部 16が形成されている。また、 Zn— Hgが封入された金属容器 13は、突起部 16に設けられている。そして、バルブ 10内の空気などの不純ガスの排気及び放電ガスの注入を迅速に行うために、突出部 4と突起部 16の両方を排気管又はその一部として利用している。

[0031] 図 6に示すように、バルブ 10の頂部の突出部 4には、さらに内径の小さい排気管 8 Aが形成されている。これは、例えば図 1に示す第 1実施形態の容器 14の突出部 4 にガラスパイプを溶着して排気管として使用し、放電ガスの注入後にガラスパイプの開口を溶着して封止した跡である。また、バルブ 10のバルブネック部 19には、内径の小さい排気管 8Bを兼ねた突起部 16が形成されている。これは、例えば図 1に示す第 1実施形態の容器 14のノレブネック部 19にガラスパイプを溶着して排気管として使用し、金属容器 13の配置及び放電ガスの注入後にガラスパイプの開口を溶着して封止した跡である。

[0032] このように、排気管 8A及び 8Bを 2箇所に設けることにより、不純ガスの排気及び放電ガスの注入に要する時間を短縮することが可能である。特に、一方を不純ガスの排気用、他方を放電ガスの注入用に使用することにより、バルブ 10の製造に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。また、排気管 8Bを兼ねた突起部 16を複数箇所に形成しても同様の効果が得られる。

[0033] 本発明は、上記実施形態の構成に限られることなぐ発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、図 7に示すように、上記第 1〜第 3実施形態の構成において、第 4実施形態と同様に、バルブ 10の頂部の突出部 4に排気管 8Aを形成し、金属容器 13を排気管 8Aの内部に設けてもよい。それによつて、キヤビティ 5 の中央部の排気管 8を省略することができる。また、第 4実施形態において、排気管 8 B、すなわち突起部 16の内径を大きくすることにより、突出部 4の排気管 8 Aを省略することち可會である。

[0034] 本願は日本国特許出願 2005— 84862に基づいており、その内容は、上記特許出願の明細書及び図面を参照することによって結果的に本願発明に合体されるべきものである。

[0035] また、本願発明は、添付した図面を参照した実施の形態により十分に記載されているけれども、さまざまな変更や変形が可能であることは、この分野の通常の知識を有するものにとって明らかであろう。それゆえ、そのような変更及び変形は、本願発明の範囲を逸脱するものではなぐ本願発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

Claims

請求の範囲

[1] 1. 内部に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀が封入されたバルブと、高周波電磁界を発生させるパワー力ブラと、前記バルブと前記パワー力ブラを結合するための口金を備え、

前記バルブの前記口金の直上部近傍には、前記口金を下方に配置した状態で点灯させた場合に前記口金の直上部近傍が最冷点となるように、突起部が形成されて

V、ることを特徴とする無電極放電ランプ。

[2] 2. 前記突起部は、前記口金を下方に配置した状態におけるその口金の直上部であって、前記キヤビティの外周面に沿って前記バルブの内側に突出するように形成された 1又は複数の突起部又は環状の突起部であることを特徴とする請求項 1記載の無電極放電ランプ。

[3] 3. 前記突起部は、前記口金を下方に配置した状態におけるその口金の直上部であって、前記容器の周方向に沿って外向きに突出するように形成された 1又は複数の突起部又は環状の突起部であることを特徴とする請求項 1記載の無電極放電ランプ。

[4] 4. 前記パワー力ブラは、前記キヤビティに嵌合されたときに、前記突起部の内側の凹部に嵌合されるばね部材を有することを特徴とする請求項 2に記載の無電極放電ランプ。

[5] 5. 前記バルブの頂部に形成された突出部を排気管又はその一部として利用し、前記バルブ内部の不純ガスを排気し及び又は放電ガスを注入したことを特徴とする請求項 1に記載の無電極放電ランプ。

[6] 6. 前記容器の周方向に沿って外向きに突出するように形成された 1又は複数の突起部を排気管又はその一部として利用し、前記バルブ内部の不純ガスを排気し及び又は放電ガスを注入したことを特徴とする請求項 3に記載の無電極放電ランプ。

7. 内部に放電ガス及び最冷点温度で制御される水銀が封入されたバルブと、高周波電磁界を発生させるパワー力ブラと、前記バルブと前記パワー力ブラを結合するための口金を備えた無電極放電ランプと、前記パワー力ブラに高周波電流を供給する点灯回路を備え、

前記バルブは、透光性材料で形成され、開口を有する略球形の容器と、前記容器の開口に溶着され、略円筒状のキヤビティを有する封止部材で構成され、

前記バルブの前記容器と前記封止部材の封止部近傍には、前記口金を下方に配置した状態で点灯させた場合に前記封止部近傍が最冷点となるように、突起部が形成されていることを特徴とする照明器具。