(57)【要約】  本発明の無電極蛍光ランプは改良された形のプロフィールを備えている。当該ランプは全体的な構成として、不活性ガスと金属蒸気とで満たされたガラス製エンベロープと、エンベロープの内表面に配置された蛍光体のコーティングと、そして、ガラス製エンベロープ内のガスを励起する手段とを有している。よりスリムなプロフィールを実現するために、ガラス製エンベロープを形作る管の断面形状は楕円形となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループが形成された少なくとも１本の管からなり、内部に不活性ガスと金属蒸気が満たされ、かつ、当該各管は、その長手方向軸が規定されると共に、アスペクト比が２を超える断面形状を有しているガラス製エンベロープと、
前記エンベロープの内表面に配された蛍光体コーティングと、
前記ガラス製エンベロープ内部のガスを励起するガス励起手段と
を有する無電極ランプ。
【請求項２】
前記ガラス製エンベロープを形成する管は、楕円形の断面形状を有する請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項３】
前記ガラス製エンベロープは、４本の管で作られ、平行四辺形の形状に形成されている請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項４】
前記ガス励起手段は、さらにフェライトコアトランスとして定義されている請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項５】
前記ガス励起手段は、さらに、ガラス製エンベロープの外面に沿って配され、ガラス製エンベロープを形成する管の軸と平行に配置された、長手方向軸を有する誘導コイルと、誘導コイルに電気的に接続された電源と
を有するとして定義される請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項６】
ガス励起手段は、さらに、
ガラス製エンベロープの外面に沿って置かれ、ガラス製エンベロープを形成する管の軸と平行に配置された、長手方向軸を有する誘導コイルと、
ガラス製エンベロープの一部とそれに隣接しているコイルの一部とを囲む、磁気材料で作られたリングと、
誘導コイルに電気的に接続された電源と、
を有するとして定義される請求項１に記載の無電極ランプ。
【請求項７】
リングには少なくとも１つのギャップが形成されており、それによって、リングから誘導コイルへ電流を転じること、
を特徴とする請求項６に記載の無電極ランプ。
【請求項８】
閉ループが形成された少なくとも１本の管からなり、内部に不活性ガスと金属蒸気が満たされ、かつ、当該各管は、その長手方向軸が規定されたガラス製エンベロープと、
前記エンベロープの内表面に配置された蛍光体コーティングと、
前記ガラス製エンベロープの外面に沿って置かれ、ガラス製エンベロープを形成する管の軸と平行に配置された、長手方向軸を有する誘導コイルと、
磁気材料で作られ、ガラス製エンベロープの一部とそれに隣接しているコイルの一部とを実質的に囲み、少なくとも１つのギャップが形成されているリングと
を含む無電極ランプ。
【請求項９】
ガラス製エンベロープは、平行四辺形の形状で形成され、４本の管で作られている請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１０】
ガラス製エンベロープを形成する管は楕円形の断面形状を有する請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１１】
ガラス製エンベロープを形成している管は、アスペクト比が２を超える断面形状を有する請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１２】
誘導コイルは、互いに隣接する形で配置されたワイヤの２以上のループによって形成されている請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１３】
誘導コイルのループは直列または並列に接続されている請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１４】
誘導コイルは銅製ワイヤまたはリッツワイヤを用いて形成されている請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１５】
誘導コイルの端部は共振回路に電気的に接続されている請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１６】
リングに形成されたギャップは０.５ｍｍから１ｍｍの範囲内の幅を有する請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１７】
操作可能な形で誘導コイルに接続された電源をさらに有する請求項８に記載の無電極ランプ。
【請求項１８】
閉ループが形成された少なくとも１本の管からなり、内部に不活性ガスと金属蒸気が満たされ、かつ、当該各管は、その長手方向軸が規定されたガラス製エンベロープと、
エンベロープの内表面に配された蛍光体コーティングと、
ガラス製エンベロープの外面に沿って置かれ、ガラス製エンベロープを形成する管の軸と平行に配置された、長手方向軸を有する誘導コイルと、
磁気材料で形成され、ガラス製エンベロープの一部とそれに隣接する誘導コイルの一部とを囲んだアーク形状のコアと
を有する無電極ランプ。
【請求項１９】
前記ガラス製エンベロープは、平行四辺形の形状で形成され、４本の管で作られている請求項１８に記載の無電極ランプ。
【請求項２０】
前記ガラス製エンベロープを形成する管は楕円形の断面形状を有する請求項１８に記載の無電極ランプ。
【請求項２１】
前記ガラス製エンベロープを形成している管は、アスペクト比が２を超える断面形状を有する請求項１８に記載の無電極ランプ。
【請求項２２】
前記誘導コイルは、互いに隣接する形で配置されたワイヤの２以上のループによって形成されている請求項１８に記載の無電極ランプ。
【請求項２３】
前記誘導コイルのループは、直列または並列に接続されている請求項１８に記載の無電極ランプ。
【請求項２４】
前記誘導コイルは、銅製ワイヤまたはリッツワイヤを用いて形成されている請求項１８に記載の無電極ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容は、閉ループの無電極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
無電極蛍光ランプは、効率的でとりわけ製品寿命が長いため、非常に有用な光源である。また、このようなランプは優れた色特性を有していると共に、困難なく、ランプの損傷もなしにすばやく始動することができる。閉ループ無電極ランプは、特に、大きな電球型ランプにはスペースが不充分であるような、低いプロフィール（側面形状）の用途に適している。そうした用途に対しては、よりスリムなプロフィールを備えた効率の良い蛍光ランプを提供することが望まれる。この項で述べた内容は、単に本開示に関連した背景情報を提供するだけのものであって、先行技術を構成するものではない。
【発明の開示】
【０００３】
本発明に係る無電極蛍光ランプは、改良された形のプロフィールを備えている。当該ランプは全体的な構成として、不活性ガスと金属蒸気とで満たされたガラス製エンベロープと、エンベロープの内表面に配された蛍光体のコーティングと、そして、ガラス製エンベロープ内のガスを励起する手段とを有している。よりスリムなプロフィールを実現するために、ガラス製エンベロープを形作る管の断面形状は楕円形となっている。
【０００４】
本開示の別の態様では、ガス励起手段はさらに、ガラス製エンベロープの一部だけを囲んだ磁気材料により補助される誘導コイルとして定義される。
更なる適用可能な分野については、本文書での説明から明らかになるであろう。理解しておくべき点として、この項における説明および特定の実施例は例示のみを目的としており、本開示の範囲を制限することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】無電極蛍光ランプ用の例示的なガラス製エンベロープを示す平面図である。
【図２】ガラス製エンベロープを形成する管のうち１本の断面図である。
【図３】管を押し潰して楕円形の断面形状を形成する場合の例示的な構成を示す図である。
【図４】例示的な無電極蛍光ランプを示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ例示的な無電極ランプの誘導コイル用の結合構成の異なるタイプを示す図である。
【図６】異なるギャップサイズの２つの磁気コアを有した例示的な無電極ランプについて計測した損失を示すグラフである。
【図７】（ａ）（ｂ）は、ランプのガラス製エンベロープの一部だけを囲んだ磁気コアの異なる実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、無電極蛍光ランプの基礎として用いられる例示的なガラス製エンベロープ８を示す。このガラス製エンベロープ８は、４本のガラス管１０から作られている。これらガラス管は、各々の端部で封着されて一体化され、長方形の閉ループ構造を形成している。例示的な実施の形態において、長い方の管は３５ｃｍの長さであり、短い方の管は２３ｃｍの長さである。容易に理解される通り、この開示内容によって他の形状（例：円形）およびサイズを考えることもできる。
【０００７】
ガラス製エンベロープ８は、不活性ガス（例：アルゴンまたはクリプトン）と金属蒸気（例：水銀）とで満たされている。ガラス製エンベロープ内部の水銀圧は、排気管（図示せず）に位置するコールドスポットの温度によって制御される。ガラス製エンベロープ８は、さらに、エンベロープの内表面に配された蛍光体コーティングを有する。
好適な実施の形態において、管１０の断面形状は、図２に示すように楕円形である。楕円形の断面形状を有するランプが示す結合損失は、断面が円形で同じ高さを有するランプと比べて２０%少ない。さらに、楕円形の断面形状であれば、円形の形状の場合と同じ大きさの内部プラズマ空間を提供しながら、プロフィールはよりスリムなものとなる。スリムなプロフィールのランプとしては、１９ｍｍよりも大きく２８ｍｍよりも小さい径が好ましい。ここでの開示内容は、アスペクト比（横縦比）が２を超える他の断面形状（例：長方形）を有する管についても考慮している。言い換えれば、断面形状の幅寸法３は断面形状の高さ寸法４よりも大きい。
【０００８】
次に図３を参照する。楕円形の断面形状を有する管１０は円筒形の管から作ることができ、その手順は、管を金属シート１２の間に置き、その組立物をオーブンで加熱する、というものである。金属シート１２は、厚さ３ｍｍのステンレス鋼で作ることができる。金属製ストップ１４は、管が望ましい程度を超えて押し潰されるのを防ぐものである。スチール製の重り１６を加えることで、総重量を、管の長さ１ｃｍ当たり約７５グラムの値まで上げることができる。Ａｌ２Ｏ３粉末の薄い層（１ミクロン以下の粒径）は、管が金属シートに貼り付くのを防止するのに役立つ。当該粉末は、蛍光ランプの内壁のコーティングに常套的に用いられるスラリーコートに類似の有機スラリーの形で、シートに塗布することにしてもよい。例えば、外径２５ｍｍ、壁の厚み１.５ｍｍの標準的なホウケイ酸ガラス管を、摂氏の７００度において約３０分間圧縮することで、１９ｍｍ×２８ｍｍの外径とすることができる。スチール板にカーブを付しておけば、よりよく楕円形状を強制的に形成することができる。また、管については、加熱に先立って、管の内部に約２８０torr Vs/Vuの内圧となる不活性ガスを封入してもよい（Ｖｓ、Ｖｕはそれぞれ、押し潰された状態での管の容積、押し潰されていない状態での管の容積である）。１つのアプローチとして、押し潰された状態の管を連結してガラス製エンベロープを形成することもできる。あるいは、円筒形の管を用いてＵ字型の部品を形成した後、その部品を押し潰して楕円形の横断面を形成してもよい。また、本開示により、楕円形の形状の管を形成するための他の技術も考慮に入れられるものである。
【０００９】
図４は、例示的な無電極蛍光ランプ２０を示す。ランプ２０は、おおよその構成として、ガラス製エンベロープ１０と、エンベロープの内表面に配された蛍光体のコーティングと、ガラス製エンベロープ内部のガスを励起する手段とを有する。
この例示的な実施の形態において、ガスを励起する手段は、２つの磁気コア２４と組み合わせた誘導コイル２２である。ＲＦ電源が、整合回路（図示せず）を介して、誘導コイルに電圧を供給する。以下の説明は、特定のタイプの励起手段に関して述べているが、容易に理解できるように、上述のガラス製エンベロープは他のタイプの励起手段と共に用いることもできる（その中には、フェライトフリーな誘導コイルやフェライトコアトランスが含まれるが、これらに限定はされない）。
【００１０】
誘導コイル用の別の型の結合構成を図５（ａ）〜５（ｃ）に示す。  一般に、誘導コイルは、ガラス製エンベロープの外面に沿って置かれ、ガラス製エンベロープを形成する管の軸と平行に配置される。図５（ａ）において、誘導コイルは、１本の銅製ストリップ５２からなる（例えば、幅１２ｍｍ、厚さ０.５ｍｍ）。カプラ（coupler）は、幅が広いほど効率も良くなるが、ランプが発する光のうち当該カプラがブロックする量も大きくなる。数百キロヘルツで動作するカプラの場合、厚みは０.２５ｍｍで充分であるが、より厚いストリップの方がより動作しやすい。この構成において、電力は、図に示す２つの接続点５３Ａ、５３Ｂを介してストリップに供給される。
【００１１】
図５（ｂ）は、直列に接続された３つのループ５４を有する結合構成を示す図である。この構成の効率は、これらの幅を統合した幅を有する１本のストリップのカプラに匹敵する。しかし、この結合構成は、より低い電流、より高い電圧で動作するため、バラストをより簡易にすることができる。また、その一方で、電圧がより高いことからランプの寿命は短くなるかもしれない。
【００１２】
この構成では、ループは、銅製ストリップ、リッツワイヤのいずれで作ってもよい。用途によっては、直列に接続されて結合構成として働くループの数は、増やすことも減らすことも考えられる。
図５（ｃ）に示す結合構成は、平行する４本のリッツワイヤ５６を有している。各ワイヤは、例えば、０.８ｍｍ径のワイヤ２７０本を含むものである。数百キロヘルツでの本カプラの損失は、第１の結合構成の約半分である。好ましい構成では、ワイヤは、グループの中央のワイヤが外側に切り替えられるような形で交差している。ワイヤ５６は、ハンダ付けにより、端部で銅製タブ５５に接続されている。ワイヤを追加することで、この構成における損失をさらに下げることができる。加えて、本構成に電力を供給するのに別個の電力入力ループ５７を用いてもよい。
【００１３】
これらの例のいずれにおいても、結合構成の端部は、好ましい構成として、１以上のコンデンサ５８に接続されて共振回路５９を形成している。例示目的で３個のコンデンサを示してあるが、電流を取り扱うためには１０個以上必要かもしれない。数百キロヘルツの周波数の場合、総静電容量はおよそ数百ナノファラッドとなる。好ましい構成として、コンデンサは低損失誘電体（例：ポリプロピレンまたは磁器）を用いて作られる。容易に理解されるように、異なる材料で作られた、および／または、異なる構成を有した結合構成もまた、本開示のより広い態様の範囲内にある。
【００１４】
本開示の別の態様では、磁気コアは、ガラス製エンベロープの全体を囲んだ状態にはなっていない。再び図４を参照する。磁気コア２４のリング形状は１以上の小さなギャップ２６によって断たれている。図に示すように、一対のギャップがコアの両側に設けられている。この配置は組立には特に便利なものであるが、他のギャップ位置も考えられる。複数の磁気コアを用いる場合は、各磁気コアのギャップが同じ有効ギャップ幅を有することが好ましい。ここで、有効ギャップ幅は、１つのリングの周囲に存在するギャップの幅の合計である。磁気コアに用いることのできる磁気材料は多種多様であり、MnZnフェライトが含まれる。
【００１５】
動作時、コアのギャップにより、コアの内部を流れる磁化電流は小さくなり、それによってコア損失が低下する。ランプを動作させるのに必要な追加の電流は、ガラス製エンベロープの管に沿って配置された誘導コイルで運ばれる（すなわち、ランプのアーク放電路をたどる形で運ばれる）。従来のアプローチと異なり、磁気コイルのギャップと誘導コイルの配置との組合せにより、ランプ効率の向上という結果が得られる。
【００１６】
図６は、ギャップサイズの異なる２つの磁気コアを有した例示的な無電極蛍光ランプについて、計測された総損失を示している。例示目的で、ランプのエンベロープは、１９×２８ｍｍの楕円形の横断面を有する管の作られており、１０５ｃｍの全長を有している。エンベロープは、水銀蒸気と１.５トルのクリプトンとで満たされている。ほとんどの場合、ギャップのないコアを有したランプに見られる損失は、ギャップを有するコアの場合よりも大きくなる。この例示的な実施の形態において、磁気コアに最適のギャップ幅は０.５ｍｍから１ｍｍの間である。
しかし、ランプの構成が異なれば、最適のギャップも変わってくる。
【００１７】
磁気コアに関する別の実施の形態を図７（ａ）、７（ｂ）に示す。図７（ａ）における磁気コアは、ガラス製エンベロープ１０を部分的に囲んだアーク形状部材７２の中にある。この実施の形態においては、複数のアーク形状部材を用いれば、リング形状コアの場合と同じ性能が達成されるかもしれない。図７（ｂ）における磁気コアは、ガラス製エンベロープ１０の一方の側にだけ配置された平らな部材７４である。これらの実施の形態のいずれにおいても、誘導コイル２２はガラス製エンベロープ１０と磁気コアとの間に挿入されている。光束密度はこれらの型のコアでは低くなる傾向があり、多種多様な磁気材料が使用できる。加えて、これらの実施の形態は、光が特定の方向に向けられることになるバックライトでの使用やそれに類似の用途に特に適している。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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