(57)【要約】【課題】初期電子数を増加させる始動補助フラグをバルブ内部に配置させて暗所での不点灯を防ぎ、且つ始動時間を更に短縮させること。【解決手段】無電極放電灯装置は、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。無電極放電灯１は、透光性材料によって中空気密に形成されたバルブ３と、バルブ３内部に配設され初期電子数を増加させる始動補助フラグ４とを有する。バルブ３は、電球型をしており外殻部５と凹部６とから構成される。凹部６は、バルブ３の内部空間側の面に始動補助フラグ４と電気的に接続される第１の導電部３０と、バルブ３の外部空間側の面に第２の導電部３１とを有する。点灯装置２は、凹部６内に配設され誘導磁界を発生する誘導コイル１１と、誘導コイル１１に高周波電流を供給する点灯回路１３と、前記供給の開始以前に第２の導電部３１にバイアス電圧を印加するバイアス手段１７とを備える。【選択図】図１
2010103015.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、及び前記バルブ
内部に配設され初期電子数を増加させる始動補助フラグ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誘電体の凹部とから構成され、前記凹部は、前記バ
ルブの内部空間側の面に前記始動補助フラグと電気的に接続される第１の導電部と、前記
バルブの外部空間側の面に第２の導電部とを有し、前記点灯装置は、前記凹部内に配設さ
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
、前記点灯回路が前記高周波電流の供給を開始する以前に、前記第２の導電部にバイアス
電圧を印加するバイアス手段とを備えることを特徴とする無電極放電灯装置。
【請求項２】
前記バイアス手段は、バイアス電圧として高周波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】
請求項１または２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、その供給直後において前記誘導コイルの隣り合う線同士の電位
差に起因して、前記誘導コイルに高電界が発生する。そして、この高電界により前記バル
ブ内に存在する電子が前記誘導コイル側、即ち前記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。そのため、前記バルブ内の電
子密度分布は、前記凹部側寄りにピークを有する。その後暫くすると、前記誘導コイルか
らの誘導磁界により、前述の電界放電から誘導放電へと前記バルブ内の放電状態が移行す
る。これらの放電により電子は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、上述の無電極放電灯は、ガラス管内に電極を有する放電灯と異なり、バルブ
内に初期電子を放出させるエミッターを有さない。そのため、紫外線や可視光の光電効果
によりバルブ内に存在する電子を初期電子として放電が開始する。無電極放電灯を屋内・
屋外で点灯させる場合、初期電子が多く存在しているので問題ない。しかし、無電極放電
灯を自然光及び人工光がほとんど存在しない暗所で点灯させようとすると、バルブ内の初
期電子が極端に少なく、点灯回路のスイッチをオン状態にしても不点灯であったり、点灯
するにしても長い時間を要したりする問題があった。
【０００５】
そこで、従来より暗所での始動性を改善する目的で、初期電子数を増加させる始動補助
フラグを、バルブ内部に設置させた種々の無電極放電灯装置が提供されている（例えば、
特許文献１参照）。この始動補助フラグは、バルブ内部の誘導コイル近傍に配置されてお
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
ている。
【特許文献１】特開２００５−１９７０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の始動補助フラグを備える無電極放電灯装置は、暗所での不点灯問
題は解消されたものの、暗所での始動時間の短縮については大きな効果が得られておらず
、まだ改善する必要があった。
【０００７】
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、初期電子数を増加させる
始動補助フラグをバルブ内部に配置させて暗所での不点灯を防ぎ、且つ始動時間を更に短
縮させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、及び前記バルブ内部に配設され初期電子数を増加させる
始動補助フラグ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誘
電体の凹部とから構成され、前記凹部は、前記バルブの内部空間側の面に前記始動補助フ
ラグと電気的に接続される第１の導電部と、前記バルブの外部空間側の面に第２の導電部
とを有し、前記点灯装置は、前記凹部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、前記点灯回路が前記高周波電流の供給
を開始する以前に、前記第２の導電部にバイアス電圧を印加するバイアス手段とを備える
ことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、前記第２の導電部に、例えばマイナスのバイアス電圧を印加するこ
とで、誘電体である前記凹部で分極が発生し、前記第１の導電部には正電荷が誘起され、
前記第１の導電部に電気的に接続される前記始動補助フラグには負電荷が誘起される。そ
して、前記点灯回路に高周波電流を供給すると、供給直後に前記誘導コイル側に発生する
高電界と前記始動補助フラグとの電位差が大きくなる。即ち、前記バルブ内における電界
強度が高くなり、前記始動補助フラグから放出される初期電子が放電ガスと衝突する確率
も高くなり、電界放電の形成を早めることができる。因って、暗所での不点灯を防ぎ、且
つ始動時間を更に短縮させることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記バイアス手段は、バイアス電圧とし
て高周波電圧を印加することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、前記凹部を介して前記始動補助フラグに高周波電圧が誘起されるの
で、前記誘導コイル側に発生する高周波の電界に対して、例えば直流のマイナス電圧を印
加するよりも、効果的に前記バルブ内における電界強度を高くすることができ、より始動
時間を短縮させることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の無電極放電灯装置を備えたことを特徴と
する。
【００１３】
この発明によれば、請求項１または２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】
【００１４】
本発明では、初期電子数を増加させる始動補助フラグをバルブ内部に配置させて暗所で
の不点灯を防ぎ、且つ始動時間を更に短縮させるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態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。
【００１７】
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と、
バルブ３内部に配設され初期電子数を増加させる始動補助フラグ４とを有する。また、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５と、凹部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（図示せ
ず）が形成され、更に前記保護膜の上には蛍光体（図示せず）が塗布されている。
【００１８】
外殻部５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。
【００１９】
凹部６は、外殻部５の前記略円筒形状の部分の一端が開口し、外殻部５内に窪んだ円筒
形状に形成されている。また、凹部６内の一端の底部６ａの中心には、両端が開口し細長
円筒形状に形成された管状部６ｂが配設されている。即ち、管状部６ｂの一端は、底部５
ａの中心に結合され、外殻部５の内部空間と連通してなり、他端は、凹部６の開口側に向
けて設けられている。管状部６ｂの内周面には、内側へ突出する２つの突起部６ｃ，６ｄ
が、前記一端から順に設けられている。更に、前記一端から突起部６ｃ近傍にかけての前
記内周面のうち略半周面にのみ、導電性材料によって薄膜状に形成される第１の導電部３
０が配設されている。また、管状部６ｂの前記一端から前記他端にかけての外周面のうち
略半周面にのみ、導電性材料によって薄膜状に形成される第２の導電部３１が配設されて
いる。
【００２０】
そして、細長円筒形状に形成されてなるガラスロッド７が、管状部６ｂ内で突起部６ｄ
に当接しつつ、管状部６ｂ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８が、管状部６ｂ内でガラスロッド７に当接しつつ、ガ
ラスロッド７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９が、管
状部６ｂ内で金属容器８に当接しつつ、金属容器８より前記他端側に配設される。即ち、
金属容器８は、二つのガラスロッド７，９よって管状部６ｂの軸方向に対する移動が規制
され、管状部６ｂ内部の所望の位置に配置される。そして、金属容器８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６ｂ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。
【００２１】
始動補助フラグ４は、仕事関数の小さい金属化合物（例えば、水酸化セシウム）であり
、バルブ３内の初期電子数を増加させる働きをする。そして、始動補助フラグ４は、導電
性の線材を曲折させて略コ字型に形成されてなる支持部４ａの一端部に固定されている。
支持部４ａの他端部には略三角形状に形成される係止部４ｂが配設されており、前記他端
部は、管状部６ｂの前記一端の開口側から挿入されている。この係止部４ｂが、管状部６
ｂの内周面に弾性係止しつつ突起部６ｃに当接することで、支持部４ａが管状部６ｂの開
口から抜け落ちるのを防ぎ、且つ支持部４ａが、管状部６ｂの軸方向に沿って第１の導電
部３０に当接することで始動補助フラグ４と第１の導電部３０とが電気的に接続される。
【００２２】
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１０、誘導コイル１１、口金１２、点灯回路１３、及びバイアス手段
１４から構成される。
【００２３】
カプラ１０は、外鍔部１５と、放熱パイプ１６と、フェライトコア（図示せず）とから
構成されている。外鍔部１５は、アルミ材から円板形状に形成されている。放熱パイプ１
６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。前記フ
ェライトコアは、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１６の軸方向に対して略半分の一方側に、前記フェライトコアが外挿
されている。また、放熱パイプ１６の他方側の端部は、外鍔部１５の水平方向の中心部に
結合されている。
【００２４】
誘導コイル１１は、前記フェライトコアの外周面に巻回され、後述の様に凹部６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。
【００２５】
口金１２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１２は、軸方向の一
端側でカプラ１０の外鍔部１５に結合されている。
【００２６】
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６ｂを放熱
パイプ１６の誘導コイル１１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１６、前記フェライトコア及び誘導コイル１１が、凹部６の開口より挿入され、凹
部６とカプラ１０とが嵌合する。そして、口金１２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。
【００２７】
点灯回路１３は、図２に示すように、一方側で電線１７を介して誘導コイル１１に接続
され、他方側で電線１８及びプラグ１９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１３は、前記電源から給電され、スイッチ（図示せず）のオン・
オフ状態に応じて高周波電流を出力し誘導コイル１１に供給する。
【００２８】
バイアス手段１４は、図１に示すように、電源２０、及び電線２１，２２を備える。電
源２０のマイナス電極側は、電線２１を介して第２の導電部３１に接続され、電源２０の
プラス電極側は、電線２２を介して接地されている。つまり、このバイアス手段１４は、
第２の導電部３１に対してマイナスのバイアス電圧を印加する。尚、このバイアス電圧は
直流電圧である。
【００２９】
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。
【００３０】
先述の通り、従来の無電極放電灯を暗所で点灯させようとすると、バルブ内の初期電子
が極端に少なく、点灯回路のスイッチをオン状態にして誘導コイルに高周波電流の供給を
開始しても不点灯であったり、点灯するにしても長い時間を要したりする問題があった。
これに対して従来よりバルブ内部に十分な初期電子を放出する始動補助フラグが、種々の
無電極放電灯装置で使われている。しかし、暗所での不点灯問題は、解消されたものの、
暗所での始動時間の短縮については大きな効果が得られていなかった。
【００３１】
しかし、本実施形態の無電極放電灯装置は、第１、及び第２の導電部３０，３１と、第
２の導電部３１にマイナスのバイアス電圧を印加するバイアス手段１４とを備えている。
そして、点灯回路１３が誘導コイル１１に高周波電流の供給を開始する以前に、第２の導
電部３１にバイアス電圧を印加すると、ガラス材から形成される凹部６の管状部６ｂは、
誘電体であるので誘電分極を引き起こす。つまり、管状部６ｂの外周面に正電荷が誘起さ
れ、管状部６ｂの内周面に負電荷が誘起される。そして、管状部６ｂの内周面に配設され
ている第１の導電部３０には正電荷が誘起され、第１の導電部３０に電気的に接続される
始動補助フラグ４には負電荷が誘起される。ここで、誘導コイル１１に高周波電流の供給
を開始すると、その供給直後には従来技術で述べた通り誘導コイル１１の隣り合う線同士
の電位差に起因して、誘導コイル１１に高電界が発生する。このとき、始動補助フラグ４
には負電荷が誘起されているので、始動補助フラグ４と誘導コイル１１との電位差は、従
来の無電極放電灯装置の電位差よりも大きくなる。即ち、バルブ３内における電界強度が
高くなり、始動補助フラグ４から放出される初期電子が、放電ガスと衝突する確率も高く
なる。因って、本実施形態の無電極放電灯装置は、初期電子数を増加させる始動補助フラ
グ４をバルブ３内部に配置させて暗所での不点灯を防ぎ、且つ始動時間を更に短縮させる
ことができる。
【００３２】
尚、図３は、タイミングチャート図であり、（ａ）が時間ｔに対する無電極放電灯１の
光出力Ａ、（ｂ）が時間ｔに対する第２の導電部３１へ印加するバイアス電圧の絶対値Ｂ
、（ｃ）が時間ｔに対する点灯回路１３のスイッチのオン・オフ状態Ｃを示す。この様に
点灯回路１３のスイッチをオン状態にする以前に、バイアス電圧の印加を開始すれば、光
出力がピークに達するまでの時間を早めることができる。
【００３３】
ところで、従来技術で述べた様に、誘導コイル１１側に発生する高電界により、バルブ
３内の電子密度分布は、凹部６側寄りにピークを有する。暫くすると、電界放電から誘導
放電に状態が移行するが、誘導放電に移行後もこの凹部６近傍に位置する電子の多くは、
凹部６の壁面と衝突することにより、前記壁面に塗布されている蛍光体の劣化を招いたり
、放電ガスと衝突する前に凹部６と衝突してしまい、放電量が減少する原因となっている
。しかし、図３の（ｂ）に示すように、点灯後もマイナスのバイアス電圧を印加し続けれ
ば、始動補助フラグ４及び凹部６が持続的にマイナス電位となり、凹部６側への電子の移
動を抑制することができる。因って、凹部６の壁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。また、凹部６の壁面に塗布されている蛍光体の電子の衝突による劣化を防ぐこともで
きる。
【００３４】
また、本実施形態のバイアス手段１４において、第２の導電部３１に直流バイアスを印
加する代わりに、高周波電圧のバイアスを印加してもよい。この様に高周波のバイアス電
圧を印加すれば、誘導コイル１１側に発生する高電界も高周波電界であるので、直流バイ
アスを印加するよりも、効果的にバルブ３内における電界強度を高くすることができ、よ
り始動時間を短縮させることができる。
【００３５】
図４は、バイアス電圧として高周波電圧を印加する場合の、タイミングチャート図であ
り、（ｄ）が時間Ｔに対する無電極放電灯１の光出力Ｄ、（ｅ）が時間Ｔに対する第２の
導電部３１へ印加するバイアス電圧の絶対値Ｅ、（ｆ）が時間Ｔに対する点灯回路１３の
スイッチのオン・オフ状態Ｆを示す。図３の（ｂ）同様に点灯回路１３のスイッチをオン
状態にする以前に、バイアス電圧の印加を開始することで効果的に始動時間を短縮できる
。但し、この様に高周波電圧を印加する場合、始動補助フラグ４及び凹部６の電位は、プ
ラス・マイナスの電位状態を繰り返すので、プラス電位となったときの電子密度分布のピ
ーク位置は、凹部６側へ移動し、蛍光体の劣化、及び放電量の減少へと促進される。そこ
で、図４の（ｅ）に示すように、点灯回路１３のスイッチをオン状態にすると同時にバイ
アス電圧の印加を止めれば、前述の劣化や減少を防ぎつつ、点灯までの立ち上がり時間を
短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態の断面図である。
【図２】同上における斜視図である。
【図３】同上におけるマイナスのバイアス電圧を印加させたときの時間ｔに対するタイミングチャート図であり、（ａ）が光出力Ａ、（ｂ）がバイアス電圧の絶対値Ｂ、（ｃ）がオン・オフ状態Ｃを示す。
【図４】同上における高周波のバイアス電圧を印加させたときの時間Ｔに対するタイミングチャート図であり、（ｄ）が光出力Ｄ、（ｅ）がバイアス電圧の絶対値Ｅ、（ｆ）がオン・オフ状態Ｆを示す。
【符号の説明】
【００３７】
１  無電極放電灯
２  点灯装置
３  バルブ
４  始動補助フラグ
５  外殻部
６  凹部
１１  誘導コイル
１３  点灯回路
１７  バイアス手段
３０  第１の導電部
３１  第２の導電部
【図１】
2010103015.tif 000003
【図２】
2010103015.tif 000004
【図３】
2010103015.tif 000005
【図４】
2010103015.tif 000006