(57)【要約】【課題】バルブ内部の電子が凹部側へ移動するのを抑え、発光効率の低下を防ぐこと。【解決手段】無電極放電灯装置は、透光性材料によって中空気密に形成され放電ガスが封入されたバルブ３を有する無電極放電灯１と、無電極放電灯１を点灯させる点灯装置２とを備える。バルブ３は、全体として電球型をしており、外殻部４と、凹部５と、管状部６とから構成される。点灯装置２は、凹部５近傍に配設され誘導磁界を発生する誘導コイル１５と、誘導コイル１５に高周波電流を供給する点灯回路１７と、点灯回路１７が高周波電流を供給する期間中に、無電極放電灯１に対してバイアス電圧を印加するバイアス手段１８とを備える。バイアス手段１８は、外殻部４に配設されプラスのバイアス電圧を印加するプラスバイアス手段２５と、凹部５もしくは凹部５近傍に配設されマイナスのバイアス電圧を印加するマイナスバイアス手段２６とのうち、少なくとも何れか一方からなる。【選択図】図１
2010067523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料によって中空気密に形成され放電ガスが封入されたバルブを有する無電極放
電灯と、前記無電極放電灯を点灯させる点灯装置とを備え、前記バルブは、主となる発光
部位の外殻部と、一部が開口し前記外殻部内に窪んだ凹部とから構成され、前記点灯装置
は、前記凹部の開口内に配設され誘導磁界を発生する誘導コイルと、前記誘導コイルに高
周波電流を供給する点灯回路と、前記点灯回路が高周波電流を供給する期間中に、前記無
電極放電灯に対してバイアス電圧を印加するバイアス手段とを備え、前記バイアス手段は
、前記外殻部に配設されプラスのバイアス電圧を印加するプラスバイアス手段と、前記凹
部もしくは前記凹部近傍に配設されマイナスのバイアス電圧を印加するマイナスバイアス
手段とのうち、少なくとも何れか一方からなることを特徴とする無電極放電灯装置。
【請求項２】
前記プラスバイアス手段は、透光性及び導電性を備えた材料によって前記外殻部の外側
面に形成された導電部を有し、前記導電部にプラスのバイアス電圧を印加することを特徴
とする請求項１記載の無電極放電灯装置。
【請求項３】
前記マイナスバイアス手段は、導電性材料によって前記凹部の外側面に形成された導電
部を有し、前記導電部にマイナスのバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項１記
載の無電極放電灯装置。
【請求項４】
前記マイナスバイアス手段は、導電性材料によって前記凹部の近傍に形成された導電体
に、マイナスのバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装
置。
【請求項５】
前記マイナスバイアス手段は、前記誘導コイルに、マイナスのバイアス電圧を印加する
ことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の無電極放電灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯と、無電極放電灯を点灯させる点灯装置とを備えた無電極放電
灯装置、並びにそのような無電極放電灯装置を備える照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ガラス管内に一対の電極を配した放電灯に対して、内部に電極を持たない無
電極放電灯と呼ばれるものがある。そして、この無電極放電灯と、無電極放電灯を点灯さ
せる点灯装置とからなる種々の無電極放電灯装置が提供されている。
【０００３】
無電極放電灯は、一般に透光性材料によって中空気密に形成され、内部に放電ガス（例
えば、希ガス及び水銀）が封入されたバルブを有する。前記バルブは、主となる発光部位
の外殻部と、一部が開口し前記外殻部内に窪んだ凹部（キャビティ）とから構成される。
また、点灯装置は、前記凹部の開口内に配設され誘導磁界を発生する誘導コイルと、前記
誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路とを備える。前記点灯回路から前記誘導コイ
ルに高周波電流が供給されると、誘導磁界により前記バルブ内部で放電が発生する。この
放電の発生により電子が前記バルブ内部に封入された放電ガスの水銀原子と衝突する。そ
して、水銀原子は、励起状態になり紫外線を放出させて基底状態に戻る。この紫外線が前
記バルブ内面に塗布されている蛍光体によって可視光に変換される。
【０００４】
ところで、無電極放電灯のバルブ内の放電には、一般に２種類存在することが知られて
いる（特許文献１及び２参照）。１つは、無電極放電灯装置の始動後すぐに発生する電界
放電であり、もう１つは、先述の誘導磁界によって発生する誘導放電であり、電界放電後
暫くすると誘導放電へとバルブ内の放電状態が移行する。具体的には、高周波電流が誘導
コイルに流れた直後、誘導コイルの隣り合う線同士の電位差に起因して、誘導コイルに高
電界が発生する。そして、この高電界により電子が誘導コイル、即ち凹部側へ引き寄せら
れ、エネルギーを持った電子が、放電ガスと衝突して電界放電を引き起こす。
【特許文献１】特開２００６−２３６９７３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の無電極放電灯装置は、前述の誘導コイルの高電界によって引き寄
せられたバルブ内部の電子が、凹部側の内側面との衝突により消滅してしまい、発光効率
が低下する問題があった。バルブ内部の凹部周辺に発生する電子は、外殻部へ向かって拡
散されることが望ましい。つまり、バルブ内の移動距離が長いほど放電ガスと衝突する割
合が上昇するため、発光効率も上昇する。しかし、実際には、誘導コイルの高電界によっ
て電子が外殻部と反対の凹部側へ引き寄せられて、放電ガスと衝突して電界放電が凹部周
辺で発生する。この電界放電によって発生した多くの電子は、更に誘導コイルの高電界に
よって凹部側へ引き寄せられ、放電ガスと衝突することなく、そのまま凹部の内側面との
衝突により消滅してしまう。これは、電子の発生位置から凹部までの距離が短いからであ
る。そして、電子の数が減少すれば、それにともない放電量及び紫外線量も減少し、無電
極放電灯装置の発光効率は低下する。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、バルブ内部の電子が凹部
側へ移動するのを抑え、発光効率の低下を防ぐことができる無電極放電灯装置並びに照明
器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、透光性材料によって中空気密に形成さ
れ放電ガスが封入されたバルブを有する無電極放電灯と、前記無電極放電灯を点灯させる
点灯装置とを備え、前記バルブは、主となる発光部位の外殻部と、一部が開口し前記外殻
部内に窪んだ凹部とから構成され、前記点灯装置は、前記凹部の開口内に配設され誘導磁
界を発生する誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路と、前記点
灯回路が高周波電流を供給する期間中に、前記無電極放電灯に対してバイアス電圧を印加
するバイアス手段とを備え、前記バイアス手段は、前記外殻部に配設されプラスのバイア
ス電圧を印加するプラスバイアス手段と、前記凹部もしくは前記凹部近傍に配設されマイ
ナスのバイアス電圧を印加するマイナスバイアス手段とのうち、少なくとも何れか一方か
らなることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、前記点灯装置は、前記無電極放電灯に対してバイアス電圧を印加す
るバイアス手段を備え、前記バイアス手段は、前記外殻部に配設されプラスのバイアス電
圧を印加するプラスバイアス手段と、前記凹部もしくは前記凹部近傍に配設されマイナス
のバイアス電圧を印加するマイナスバイアス手段とのうち、少なくとも何れか一方からな
るので、前記バルブ内部の電子は、バイアス電圧により前記凹部側ではなく前記外殻部側
へ引き寄せられる。因って、前記バルブ内部の電子が前記凹部側へ移動するのを抑え、発
光効率の低下を防ぐことにある。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記プラスバイアス手段は、透光性及び
導電性を備えた材料によって前記外殻部の外側面に形成された導電部を有し、前記導電部
にプラスのバイアス電圧を印加することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記プラスバイアス手段は、前記導電部を通じてプラスのバイアス
電圧を前記外殻部へ印加するので、請求項１と同様の効果を奏することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記マイナスバイアス手段は、導電性材
料によって前記凹部の外側面に形成された導電部を有し、前記導電部にマイナスのバイア
ス電圧を印加することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記マイナスバイアス手段は、前記導電部を通じてマイナスのバイ
アス電圧を前記凹部へ印加するので、請求項１と同様の効果を奏することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記マイナスバイアス手段は、導電性材
料によって前記凹部の近傍に形成された導電体に、マイナスのバイアス電圧を印加するこ
とを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記マイナスバイアス手段は、前記凹部の近傍に配設された導電体
に、マイナスのバイアス電圧を印加するので、請求項１と同様の効果を奏することができ
る。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記マイナスバイアス手段は、前記誘導
コイルに、マイナスのバイアス電圧を印加することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、前記マイナスバイアス手段は、前記誘導コイルに、マイナスのバイ
アス電圧を印加するので、請求項１と同様の効果を奏することができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯装置を備えたこと
を特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、請求項１〜５の何れか１項に記載の発明と同様の効果を奏する照明
器具が提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、バルブ内部の電子が凹部側へ移動するのを抑え、発光効率の低下を防ぐこ
とができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態１の無電極放電灯装置は、図１に示すように、無電極放電灯１と、無電極放
電灯１を点灯させる点灯装置２（図１では一部のみ図示）とを備えている。
【００２２】
無電極放電灯１は、ガラス等の透光性材料によって中空気密に形成されたバルブ３を有
し、バルブ３内部には放電ガス（例えば、水銀、及びアルゴンやクリプトン等の希ガス）
が封入されている。バルブ３は、全体として電球型をしており、外殻部４と、凹部５と、
管状部６とから構成される。また、バルブ３の内側面には、アルミナ等の金属酸化物から
なる保護膜７（一部のみ図示）が形成され、更に保護膜７の上には蛍光体８（一部のみ図
示）が塗布されている。
【００２３】
外殻部４は、主となる発光部位で、略球形状の部分と略円筒形状の部分とが連通して形
成されている。また前記略円筒形状の部分の外周面には、内側へ窪んでなる係止溝（図示
せず）が形成されている。
【００２４】
凹部５は、外殻部４の前記略円筒形状の部分の一端が開口し、外殻部４内に窪んだ円筒
形状に形成されている。
【００２５】
管状部６は、両端が開口した細長円筒形状に形成されている。管状部６の一端は、凹部
５内の一端の底部５ａの中心に結合され、外殻部４の内部空間と連通してなり、他端は、
凹部５の開口側に向けて設けられている。管状部６の内壁には、内側へ突出する２つの突
起部６ａ，６ｂが、前記一端側から順に設けられている。そして、細長円筒形状に形成さ
れてなるガラスロッド９が、管状部６内で突起部６ｂに当接しつつ、管状部６の軸方向略
中心部よりやや前記他端側寄りに配設される。また、鉄―ニッケル合金製の金属容器１０
が、管状部６内でガラスロッド９に当接しつつ、ガラスロッド９より前記他端側に配設さ
れる。更に、細長円筒形状のガラスロッド１１が、管状部６内で金属容器１０に当接しつ
つ、金属容器１０より前記他端側に配設される。即ち、金属容器１０は、二つのガラスロ
ッド９，１１よって管状部６の軸方向に対する移動が規制され、管状部６内部の所望の位
置に配置される。そして、金属容器１０の内部には、水銀を水銀蒸気としてバルブ３内に
供給するアマルガム（図示せず）が収納されている。本実施形態１のアマルガムは、例え
ばビスマスとインジウムとの合金からなる基体金属に含有率３．５％で水銀が含有されて
いる。尚、管状部６の前記他端の開口は、バルブ３内を封止する際に溶融させて閉じられ
る。
【００２６】
一方、管状部６の前記一端の開口側には、一端部にフラグ１２を具備し、線材を曲折さ
せて略コ字型に形成されてなる支持具１３が配設されている。支持部１３の他端部は、略
三角形状に形成されてなる係止部１３ａが設けられている。この係止部１３ａが管状部６
の内壁に弾性係止しつつ、突起部６ａに当接することで、支持部１３が管状部６の開口か
ら抜け落ちるのを防いでいる。そして、フラグ１２は、平面板状に形成されてなり、その
表面には仕事関数の小さい金属化合物（例えば、水酸化セシウム）が塗布されており、無
電極放電灯１が点灯を開始する時、バルブ３内の電子の数を増加させる働きをする。
【００２７】
上述の無電極放電灯１は、図１及び図２に示すように、点灯装置２に取付けられる。点
灯装置２は、カプラ１４、誘導コイル１５、口金１６、点灯回路１７、及びバイアス手段
１８から構成される。
【００２８】
カプラ１４は、外鍔部１９と、放熱パイプ２０と、フェライトコア２１とから構成され
ている。外鍔部１９は、アルミ材から円板形状に形成されている。放熱パイプ２０は、両
端が開口する細長円筒形状に形成された熱伝導率の高い銅パイプである。フェライトコア
２１は、ＭｎＺｎフェライト材から両端が開口する円筒形状に形成されている。そして、
放熱パイプ２０の軸方向に対して略半分の一方側に、フェライトコア２１が外挿されてい
る。また、放熱パイプ２０の他方側の端部は、外鍔部１９の水平方向の中心部に結合され
ている。
【００２９】
誘導コイル１５は、フェライトコア２１の外周面に巻回され、後述の様に凹部５の開口
内に配設されて、高周波電流が流れるとその周囲に誘導磁界を発生させる。
【００３０】
口金１６は、樹脂材等から両端が開口する略円筒形状に形成され、内周面には、内側に
突出する複数の係止片（図示せず）が設けられている。そして、口金１６は、軸方向の一
端側でカプラ１４の外鍔部１９に結合されている。
【００３１】
無電極放電灯１の点灯装置２への取付け方について説明する。先ず、管状部６を放熱パ
イプ２０の誘導コイル１５が巻回される側の開口より挿入する。このとき、同時に放熱パ
イプ２０、フェライトコア２１及び誘導コイル１５が、凹部５の開口より挿入され、凹部
５とカプラ１４とが嵌合する。そして、口金１６の複数の前記係止片が、外殻部５の係止
溝に係合する。これにより無電極放電灯１は、点灯装置２に固定される。
【００３２】
点灯回路１７は、図２に示すように、一方側で電線２２を介して誘導コイル１５に接続
され、他方側で電線２３及びプラグ２４を介して電源（例えば、商用電源）に接続されて
いる。そして、点灯回路１７は、前記電源から給電されて高周波電流を出力し誘導コイル
１５に供給する。
【００３３】
バイアス手段１８は、図１に示すように、外殻部４に配設されプラスのバイアス電圧を
印加するプラスバイアス手段２５と、凹部５の外側面に配設されマイナスのバイアス電圧
を印加するマイナスバイアス手段２６とからなる。プラスバイアス手段２５は、透光性及
び導電性を備えた材料によって形成される導電部２５ａを有する。そして、導電部２５ａ
は、外殻部４の略球形部分の、頂部分を除く外側面に全周に亘って設けられ、通電部２５
ａに電線２５ｂ及び電源２５ｃを通じてプラスのバイアス電圧が印加される。マイナスバ
イアス手段２６は、導電性材料によって形成される導電部２６ａを有する。そして、導電
部２６ａは、凹部５の外側面、即ち放熱パイプ２０と対向する面に全周に亘って設けられ
、導電部２６ａに電線２６ｂ及び電源２６ｃを通じてマイナスのバイアス電圧が印加され
る。尚、電源２５ｃのマイナス極側、及び電源２６ｃのプラス極側は、各々電線２５ｄ，
２６ｄを介して接地されている。また、プラス・マイナスバイアス手段２５，２６より印
加されるバイアス電圧は、何れも直流電圧である。
【００３４】
以下、上述の本実施形態１の無電極放電灯装置の要旨について説明する。尚、発光原理
については、先述の従来技術と共通のため説明を省略する。
【００３５】
点灯回路１７によって高周波電流を誘導コイル１５に供給すると、誘導コイル１５の周
辺に誘導磁界が発生し、従来技術で述べた原理によって無電極放電灯１が点灯する。この
とき、バルブ３内部の電子は、本来バルブ３の内側面と衝突する前に、外殻部４へ向かっ
て拡散されて放電を引き起こし、外殻部４側に塗布されている蛍光体８によって可視光に
変換されることが望ましい。しかし、実際には、先述の様に電界放電によって凹部５周辺
に発生した多くの電子は、誘導コイル１５の高電界により凹部５側へ引き寄せられ、放電
ガスと衝突することなく、凹部５の内側面との衝突により消滅してしまう。電子の数が減
少すれば、それにともない放電量も減少し、外殻部４側の蛍光体８で可視光に変換される
紫外線の数も減少するので、無電極放電灯装置の発光効率は低下してしまう。
【００３６】
しかし、本実施形態１の無電極放電灯装置は、点灯装置２にバイアス手段１８を備えて
いる。即ち、点灯回路１７が高周波電流を供給する期間中に、プラスバイアス手段２５に
より外殻部４にプラスのバイアス電圧が印加されると、先述の誘導コイル１５の高電界と
相反する方向に電界が発生する。そして、前記電界が、電子の凹部５側への移動を抑制す
る。また、マイナスバイアス手段２６により凹部５にマイナスのバイアス電圧が印加され
ても、前述のプラスバイアス手段２５と同様に、誘導コイル１５の高電界と相反する方向
に電界が発生し、電子の凹部５側への移動を抑制する。
【００３７】
つまり、凹部５の内側面との衝突により消滅する電子の数を減らし、より多くの電子を
外殻部４側へ向けて拡散させて、放電量を増加させることができる。因って、無電極放電
灯装置の発光効率の低下を防ぐことができる。また、電子の凹部５への衝突を抑制するこ
とで、凹部５に塗布された蛍光体８の劣化も防ぐことができる。
【００３８】
実際に図３に示すように、従来の無電極放電灯装置のバルブ内、及び本実施形態１のバ
ルブ３内の電子の密度分布について測定を行った。尚、図３の横軸Ｘは凹部から外殻部に
向う距離、縦軸Ｙは電子密度を示し、実線イが従来の無電極放電灯装置の分布、破線ロが
本実施形態１の分布を示す。測定の結果、実線イは、全体として山型の分布を形成し、凹
部から近い位置に山型の頂部、即ち電子密度のピークを示し、凹部から離れるに従って電
子密度は低下を示している。これは、電子が凹部５側に引き寄せられるという先述の説明
と一致する。これに対して破線ロは、実線イと同様に山型の分布を形成しているが、実線
イをちょうど右方向へスライド移動させた様に、実線イの前記ピーク位置よりも凹部から
離れた位置にピークを示した。つまり、本実施形態１のバイアス手段１８により、凹部５
側へ移動する電子の数が減少し、外殻部４側へ拡散される電子の数が増加していることを
示している。
【００３９】
尚、上述の本実施形態１のバイアス手段１８は、プラス・マイナスバイアス手段２５，
２６の両方を兼ね備えているが、何れか一方のみを備えたバイアス手段１８でも良い。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態２は、基本的な構成が実施形態１と共通であるので、共通の構成要素には、
同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施形態２のマイナスバイアス手段２６は、導電性材料によって形成されて、凹部５
の近傍に配設された導電体２７に、マイナスのバイアス電圧を印加する点に特徴がある。
本実施形態２の導電体２７は、図４に示すように、カプラ１４の構成部材の放熱パイプ２
０であり、放熱パイプ２０に電線２６ｂ及び電源２６ｃを通じてマイナスのバイアス電圧
が印加される。しかし、この限りでなく放熱パイプ２０とは別部材の導電体２７を凹部５
の近傍に設けてもよい。そして、放熱パイプ２０にマイナスのバイアス電圧が印加される
と、誘導コイル１５の高電界と相反する方向に電界が発生し、電子の凹部５側への移動を
抑制する。因って、実施形態１と同様の効果を奏することができる。尚、電源２６ｃのプ
ラス極側は、電線２６ｄを介して接地されている。
【００４２】
（実施形態３）
本実施形態３は、基本的な構成が実施形態１と共通であるので、共通の構成要素には、
同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
本実施形態３のマイナスバイアス手段２６は、誘導コイル１５に、マイナスのバイアス
電圧を印加する点に特徴がある。誘導コイル１５に高周波電流を供給する点灯回路１７は
、図５（ａ）に示すように、インバータ回路２８、共振回路２９と、マイナスバイアス手
段２６とから構成される。インバータ回路２８は、スイッチング素子２８ａと２８ｂとを
備え、それらを交互に導通・非導通にすることで、電源２８ｃからの直流電流が高周波電
流に変換される。共振回路２９は、インダクタ３０と、コンデンサ３１，３２，３３とか
ら構成される。前記高周波電流から共振回路２９の共振作用により生成される電流が、誘
導コイル１５に供給される。但し、この電流は、実施形態１及び２の場合の誘導コイル１
５に供給されていた電流とは異なり、マイナスバイアス手段２６によってマイナスの電位
を持った高周波電流である。そして、誘導コイル１５に高周波電流が供給されると、誘導
コイル１５の高電界と相反する方向に電界が発生し、電子の凹部５側への移動を抑制する
。因って、実施形態１と同様の効果を奏することができる。尚、電源２６ｃのプラス極側
は接地されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１の断面図である。
【図２】同上における斜視図である。
【図３】本発明及び従来例の凹部からの距離に対する電子密度の分布図である。
【図４】本発明の実施形態２の断面図である。
【図５】本発明の実施形態３を示し、（ａ）は誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路の回路図で、（ｂ）は無電極放電灯の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  無電極放電灯
２  点灯装置
３  バルブ
４  外殻部
５  凹部
６  管状部
１５  誘導コイル
１７  点灯回路
１８  バイアス手段
２５  プラスバイアス手段
２６  マイナスバイアス手段
【図１】
2010067523.tif 000003
【図２】
2010067523.tif 000004
【図３】
2010067523.tif 000005
【図４】
2010067523.tif 000006
【図５】
2010067523.tif 000007