(57)【要約】【課題】ランプ出力が大きい場合でも、ランプを長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができる無電極放電ランプを提供する。【解決手段】キャビティ２２のパワーカプラ３０側端部における径Ｄ１を他の部分の径Ｄ２よりも大きくしたことによりランプ封止部２４の空間体積が従来よりも小さくなり、発光ボリュームを抑え、同時に発生する熱を抑制することができるので、ランプネック部の温度が低下する。これにより、ランプ出力が大きい場合でも、ランプ１０を長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料により形成された気密容器内に放電ガスおよび水銀等を封入してなるバルブを備え、
前記バルブには、前記気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイル、フェライトコアおよび熱伝導体からなるパワーカプラが嵌合されるキャビティが形成されており、
前記誘導コイルにより形成される電磁界の作用により前記放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、
前記キャビティの前記パワーカプラ側端部における径を他の部分の径よりも大きくしたことを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
前記パワーカプラの径を、前記キャビティの径に応じて大きく形成したことを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項３】
前記フェライトコアの下端部を外側へ屈曲させて、前記熱伝導体との間の距離を大きくしたことを特徴とする請求項１または２記載の無電極放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【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て照明光を発する無電極放電ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無電極放電ランプでは、高い光出力を得るためには高い水銀蒸気圧が要求され、この水銀蒸気圧を制御する最冷点を確保することが要求される。最冷点の温度は、無電極放電ランプの点灯方向を変えると変化する。すなわち、ランプベース部を上方にして吊るした状態での点灯（「ベースアップ点灯」という。）では、例えば、ランプの頂部に設けられた突起部が最冷点となる。一方、ランプベース部を下方にした状態での点灯（「ベースダウン点灯」という。）では、ランプベース付近が最冷点となる。ベースダウン点灯時における最冷点の温度制御は、例えば、ランプを長尺にすることで行うことができるが、ランプが大型化するという問題がある。
【０００３】
そこで、キャビティの一部に突起部を設け、ランプ封止部への放電を抑制させることで温度制御する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
これにより、ランプを長尺化することなく、バルブ内に設けた最冷点温度を制御することによって、点灯方向が変化しても高い光出力を保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６９２２９号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の無電極放電ランプにおいては、ランプ出力が所定値よりも大きくなると、プラズマ部の温度影響が大きく、ベースダウン点灯時における最冷点の温度を抑制して光出力を保持することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、ランプ出力が大きい場合でも、ランプを長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができる無電極放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無電極放電ランプは、透光性材料により形成された気密容器内に放電ガスおよび水銀等を封入してなるバルブを備え、前記バルブには、前記気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイル、フェライトコアおよび熱伝導体からなるパワーカプラが嵌合されるキャビティが形成されており、前記誘導コイルにより形成される電磁界の作用により前記放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、前記キャビティの前記パワーカプラ側端部における径を他の部分の径よりも大きくした構成を有している。
【０００８】
この構成により、キャビティのパワーカプラ側端部における径を他の部分の径よりも大きくしたことによりランプ封止部の空間体積が従来よりも小さくなり、発光ボリュームを抑え、同時に発生する熱を抑制することができるので、ランプネック部の温度が低下する。これにより、ランプ出力が大きい場合でも、ランプを長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができる。
【０００９】
また、本発明の無電極放電ランプは、前記パワーカプラの径を、前記キャビティの径に応じて大きく形成した構成を有している。
【００１０】
この構成により、パワーカプラの径を、キャビティの径に応じて大きくしたので、ランプ封止部の放熱性が向上し、ランプネック部の温度を一層低下することができ、ランプを長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができる。
【００１１】
さらに、本発明の無電極放電ランプは、前記フェライトコアの下端部を外側へ屈曲させて、前記熱伝導体との間の距離を大きくした構成を有している。
【００１２】
この構成により、フェライトコアの下端部を外側へ屈曲させて熱伝導体との間の距離を大きくしたので、磁束の一部が熱伝導体に鎖交して流れることによる渦電流損失を抑えて、一層高効率化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、キャビティのパワーカプラ側端部における径を他の部分の径よりも大きくしたことによりランプ封止部の空間体積が従来よりも小さくなり、発光ボリュームを抑え、同時に発生する熱を抑制することができるので、ランプネック部の温度が低下する。これにより、ランプ出力が大きい場合でも、ランプを長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができるという効果を有する無電極放電ランプを提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる無電極放電ランプを示す断面図
【図２】本発明の第２実施形態にかかる無電極放電ランプを示す断面図
【図３】本発明の第３実施形態にかかる無電極放電ランプを示す断面図
【図４】銅パイプ近傍で発生する渦電流損の説明図
【図５】本発明の第４実施形態にかかる無電極放電ランプを示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の無電極放電ランプについて、図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかる無電極放電ランプを示す断面図である。
【００１６】
図１において、無電極放電ランプ１０は、ガラス等の透光性材料により形成された気密容器２１内部に、放電ガスおよび最冷点温度で制御される水銀等を封入してなる、バルブ２０を有する。なお、放電ガスおよび水銀等については、後述する。
バルブ２０の内面には、保護膜２０１および蛍光体膜２０２が塗布されている。なお、図１においては、一部の範囲を拡大して図示している。
【００１７】
バルブ２０は、気密容器２１の内部に、凹部キャビティ（キャビティ）２２と、凹部キャビティ２２の底部から凹部キャビティ２２の開口に向かって設けられている排気細管２３を有する。凹部キャビティ２２の周壁には、保護膜２０１および蛍光体膜２０２が塗布されている。放電空間となる気密容器２１の下端部には、排気細管２３を溶着した凹部キャビティ２２をバルブ２０に封着したランプ封止部２４が設けられている。
【００１８】
凹部キャビティ２２には、パワーカプラ３０が下方（図１において下方）から嵌合される。パワーカプラ３０は、誘導電界を発生する誘導コイル３１と、フェライトコア３２と、誘導コイル３１およびフェライトコア３２を放熱して安定化させる熱伝導体３３とを有する。熱伝導体３３は、銅パイプ３４およびアルミシリンダ３５から構成される。
【００１９】
図１に示すように、第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０では、凹部キャビティ２２の下部に膨径部２２３を設けて凹部キャビティ２２を２段径キャビティとし、膨径部２２３の径Ｄ１を、一般部（上部）の径Ｄ２に比して大きくしている。なお、アルミシリンダ３５の径は変更されておらず、膨径部２２３の肉厚を厚くすることにより径Ｄ１を大きくしている。
【００２０】
また、図示はしないが、無電極放電ランプ１０の底部付近には樹脂製の口金が取り付けられ、パワーカプラ３０と嵌合して、止まるようになっている。また、凹部キャビティ２２の封止部となっている。
【００２１】
気密容器２１の内部には、例えば、アルゴンやクリプトン等の希ガスが、また、排気細管２３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、鉄−ニッケル合金の金属容器（図示省略）の中に収められている。また、排気細管２３の内部には、金属容器の位置を固定するためのガラスロッド（図示省略）が設けられている。なお、パワーカプラ３０の誘導コイル３１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３１の内側にフェライトコア３２の磁芯を設けている。
【００２２】
このような無電極放電ランプ１０を点灯させるためには、誘導コイル３１を点灯回路に接続して高周波電流を供給し、誘導コイル３１の周囲に高周波電磁界を発生させ、プラズマ２５を発生させる。この高周波電磁界により気密容器２１内の電子が加速され、電子の衝突により電離が起こり、放電が発生する。この放電により放電ガスが励起され、励起された原子は基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線は、気密容器２１の内面に塗布されている蛍光体膜２０２および凹部キャビティ２２の周壁に塗布されている蛍光体膜２２２により可視光に変換されて、外部に照明光として放出される。
【００２３】
以上、説明した本発明の第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０によれば、凹部キャビティ２２のパワーカプラ３０側端部における径Ｄ１を他の部分の径Ｄ２よりも大きくしたことによりランプ封止部２４の空間体積が従来よりも小さくなり、発光ボリュームを抑え、同時に発生する熱を抑制することができるので、ランプネック部の温度が低下する。これにより、ランプ出力が大きい場合でも、無電極放電ランプ１０を長尺化することなく、最冷点の温度を制御して、一層高効率化することができる。
【００２４】
また、誘導コイル３１を中心に発生するプラズマ２５を効率よくするには、最適なプラズマ空間を確保する必要がある。ここでは、誘導コイル３１部分の凹部キャビティ２２は膨径せず、凹部キャビティ２２の下部のみ径Ｄ１を大きくするので、プラズマ空間が小さくなることにより発光効率が低下するのを防止することができる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の無電極放電ランプについて、図面を用いて説明する。
図２は本発明の第２実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｂを示す断面図である。なお、前述した第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００２６】
図２に示すように、本発明の第２実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｂでは、前述した第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０と同様に、凹部キャビティ２２の下部に膨径部２２３Ｂを設けて、膨径部２２３Ｂの径Ｄ１を、一般部（上部）の径Ｄ２に比して大きくしている。さらに、パワーカプラ３０Ｂの径Ｄ３を凹部キャビティ２２の膨径部２２３Ｂの径Ｄ１に応じて大きく形成している。
【００２７】
すなわち、パワーカプラ３０Ｂの熱伝導体３３Ｂを構成するアルミシリンダ３５Ｂを肉厚にして、アルミシリンダ３５Ｂの径Ｄ３を大きくした。これに伴い、凹部キャビティ２２の膨径部２２３Ｂは、肉薄に形成されることになる。
【００２８】
以上、説明した本発明の第２実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｂによれば、前述した第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０と同様の作用・効果を得るとともに、さらに、パワーカプラ３０Ｂの径を、凹部キャビティ２２の径に応じて大きくしたので、ランプ封止部２４の放熱性が向上し、ランプネック部の温度を低下することができる。その結果、高出力（例えば、１５０Ｗ）の場合でも、長尺化することなく最冷点の制御（例えば、４０℃程度）を行うことができ、一層高効率化することができる。
【００２９】
また、パワーカプラ３０Ｂにおける熱伝導体３３Ｂの体積が増加するので、放熱性がより向上し、フェライトコア３２の温度上昇を制御して、発光効率を一層向上させることができる。
【００３０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の無電極放電ランプについて、図面を用いて説明する。
図３は本発明の第３実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｃを示す断面図、図４は銅パイプ近傍で発生する渦電流損の説明図である。なお、前述した第１実施形態および第２実施形態にかかる無電極放電ランプ１０、１０Ｂと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００３１】
図３に示すように、本発明の第３実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｃでは、前述した第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０において、フェライトコア３２の下端部３２１を外側へ屈曲させて、下端部３２１と熱伝導体３３である銅パイプ３４との間の距離を大きくした。
【００３２】
以上、説明した本発明の第３実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｃによれば、前述した第１実施形態にかかる無電極放電ランプ１０と同様の作用・効果を得ることができる。
さらに、図４に示すように、フェライトコア３２の下端部と銅パイプ３４との距離が小さい場合に、フェライトコア３２の下端部から発生する磁束の一部が銅パイプ３４に鎖交することにより、渦電流が流れて渦電流損失を発生し、効率低下を招くという事態を回避することができ、一層高効率化することができる。
【００３３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の無電極放電ランプについて、図面を用いて説明する。
図５は本発明の第４実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｄを示す断面図である。なお、前述した第１実施形態〜第３実施形態にかかる無電極放電ランプ１０、１０Ｂ、１０Ｃと共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。
【００３４】
図５に示すように、本発明の第４実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｄでは、前述した第２実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｂにおいて、フェライトコア３２の下端部３２１を外側へ屈曲させて、下端部３２１と熱伝導体３３Ｂである銅パイプ３４との間の距離を大きくした。
【００３５】
以上、説明した本発明の第４実施形態にかかる無電極放電ランプ１０Ｄによれば、前述した第１実施形態および第２実施形態にかかる無電極放電ランプ１０、１０Ｂと同様の作用・効果を得ることができる。
さらに、図４において前述したような、磁束が銅パイプ３４と鎖交する事態を回避することができ、渦電流による渦電流損失を抑えて、効率低下を防止して一層高効率化することができる。
【００３６】
なお、本発明の無電極放電ランプは、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  無電極放電ランプ
２０  バルブ
２１  気密容器
２２  凹部キャビティ（キャビティ）
３０  パワーカプラ
３１  誘導コイル
３２  フェライトコア
３２１  下端部
３３  熱伝導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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