(57)【要約】【課題】排気細管の振動に起因して、バルブが破損することを防止することが可能となる無電極放電ランプおよびそれを用いた照明器具を提供する。【解決手段】放電ガスである希ガスおよび水銀が封入された透光性のバルブ１と、高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、バルブ１の内壁面側に設けられた上記高周波電磁界の作用による放電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体膜４とを備え、バルブ１は、電球状に形成され口金２側の端部が開口されたバルブ本体１ａと、口金２側が開放され有底筒状に形成されたキャビティ形成部１ｂとの口金２側の端部同士を接合することにより構成され、キャビティ形成部１ｂに、一端部がキャビティ形成部１ｂの底部５ａに連結され、他端部が封止された排気細管７が設けられて、排気細管７に最大せん断応力がかかる第１の部位６よりも他端部側に、第１の部位６を含む他の部位よりも肉厚の薄い肉薄部９を設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスである希ガスおよび水銀が封入された透光性材料で形成されたバルブと、高周波電流が通電されることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、前記バルブの内壁面側に設けられた前記高周波電磁界の作用による前記放電ガスの放電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体膜とを備え、前記バルブは、電球状に形成され口金側の端部が開口されたバルブ本体と、前記バルブ本体以外の部位に、前記口金側が開放された有底筒状に形成され前記バルブ本体に挿入されるキャビティ形成部との前記口金側の端部同士を接合することにより構成されており、前記キャビティ形成部には、一端部が前記キャビティ形成部の底部に連結されて内部空間が前記バルブ本体の内部空間に連通し、他端部が封止された排気細管が設けられており、前記排気細管は、前記排気細管において最大せん断応力がかかる第１の部位よりも前記他端部側に、前記第１の部位を含む他の部位よりも肉厚の薄い肉薄部を設けてなることを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプを保持する筐体とを備えてなる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、無電極放電ランプおよびそれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無電極放電ランプとしては、例えば、図３（ａ）に示すように、放電ガスである希ガス（例えば、アルゴンガスやクリプトンガスなど）および水銀が封入されたガラスなどの透光性材料で形成されたバルブ１と、高周波電流が通電されることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイル（図示せず）と、上記誘導コイルが巻回されるフィライトコア（図示せず）を具備するカプラ１６とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、バルブ１の内壁面には、バルブ１を保護する保護膜３が被着されている。また、保護膜３におけるバルブ１の内壁面側とは反対側に、高周波電磁界の作用による放電ガスの放電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体膜４が被着されている。
【０００３】
バルブ１は、電球状に形成され口金２側の端部が開口されたバルブ本体１ａと、口金２側が開放された有底筒状のキャビティ形成部１ｂとの口金２側の端部同士を接合することにより構成されている。
【０００４】
キャビティ形成部１ｂには、一端部がキャビティ形成部１ｂの底部５ａに連結されて内部空間がバルブ本体１ａの内部空間に連通し、他端部が封止された排気細管７が設けられている。なお、排気細管７の内部には、バルブ１内に水銀蒸気を供給する水銀アマルガム１１が封入された金属容器１２が収納されている。
【０００５】
キャビティ形成部１ｂの底部５ａには、図３（ｂ）に示すように、排気細管７の上記一端部が溶着された溶着部５ｂが形成されており、実際の溶着部５ｂは、図４に示すように、それぞれガラスからなるキャビティ形成部１ｂの底部５ａおよび排気細管７の上記一端部を溶かして溶着されるため、曲率を有した曲面形状となっている。
【０００６】
ここで、上述の無電極放電ランプに限らず、ガラスで形成されたバルブを有したランプは、万一、ランプが破損した場合でも、バルブのガラス破片の飛散を防止するように構成しなければならないことが日本電球工業会規格ＪＥＬ２１８、日本工業規格ＪＩＳ  Ｃ７６０１などに規定されている。
【０００７】
ガラスで形成されたバルブを有したランプとしては、例えば、透光性樹脂（ポリエステル樹脂など）で形成されガラス破片の飛散を防止する飛散防止チューブをバルブに被せた蛍光ランプなどが商品化されている。
【０００８】
また、ガラスで形成されたバルブを有した他のランプとしては、硬質ガラスで形成されたバルブの外表面が、フッ素樹脂からなる被膜に覆われた高輝度放電ランプが提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに他の構成の高輝度放電ランプとしては、ガラス破片の飛散を防止する粘性を有した硬質ガラス製のガラス管が、水銀、ハロゲン化金属および希ガスが封入された発光管を覆うように配置されたものが提案されている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
また、ガラスで形成されたバルブを有したランプが、ランプからの光を反射する椀状の反射板および透光性材料で形成された前面パネルで構成された筐体内に収納されて、ランプの破損時におけるガラス破片の飛散を防止する照明器具が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３１７５７１号公報
【特許文献２】特公平７−１１９４６号公報
【特許文献３】特開平１１−２８８６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、図３および図４に例示した無電極放電ランプでは、それぞれガラスからなるキャビティ形成部１ｂの底部５ａおよび排気細管７の上記一端部を溶かして、キャビティ形成部１ｂの底部５ａと排気細管７の上記一端部とを溶着しており、排気細管７は、溶着部５ｂを固定端とした片持ち梁構造となっている。したがって、例えば、上述の無電極放電ランプやこの無電極放電ランプを備えた照明器具を輸送する時や使用中に外部から衝撃が加わると、排気細管７が溶着部５ｂを固定端として振動し、振動によって発生した応力が溶着部５ｂに集中することがある。その結果、溶着部５ｂにクラックが発生する懸念がある。ここにおいて、上述の無電極放電ランプに関しては、排気細管７の径方向に直交する断面において、排気細管７の一部で曲率を有した溶着部５ｂの曲線部分と排気細管７の直線部分との境界である境界部６（図４参照）に、排気細管７の振動によって発生した応力が集中することがあり、この境界部６にクラックが発生する懸念がある。
【００１２】
また、上述の無電極放電ランプは、バルブ１の内圧が大気圧よりも低く、キャビティ形成部１ｂの内壁面が大気圧により押圧されている（キャビティ形成部１ｂの内壁面は、図３（ｂ）および図４に示す矢印方向の大気圧に単位面積当たり約９．８［Ｎ］で押圧されている）。したがって、キャビティ形成部１ｂの底部５ａが、大気圧により押圧されているので、溶着部５ｂや境界部６にクラックが発生すると、キャビティ形成部１ｂの底部５ａが破損する懸念がある。その結果、キャビティ形成部１ｂの底部５ｂのガラス破片が、バルブ１内に飛び込み、バルブ１の内壁面に衝突してバルブ１を破損してしまう懸念がある。
【００１３】
また、フッ素樹脂からなる被膜に覆われた高輝度放電ランプでは、バルブが破損した場合、バルブのガラス破片の飛散を防止することができるが、バルブが破損することを防止するものではない。
【００１４】
上述の他の構成の高輝度放電ランプでは、発光管が破裂した場合、発光管のガラス破片の飛散をガラス管で防止することができ、バルブが破損することを防止することが可能となる。しかしながら、バルブの形状が複雑な無電極放電ランプでは、キャビティ形成部のガラス破片の飛散を防止するガラス管を配置するのは困難である。
【００１５】
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、排気細管の振動に起因して、バルブが破損することを防止することが可能となる無電極放電ランプおよびそれを用いた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】
【００１６】
本発明の無電極放電ランプは、放電ガスである希ガスおよび水銀が封入された透光性材料で形成されたバルブと、高周波電流が通電されることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、前記バルブの内壁面側に設けられた前記高周波電磁界の作用による前記放電ガスの放電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体膜とを備え、前記バルブは、電球状に形成され口金側の端部が開口されたバルブ本体と、前記バルブ本体以外の部位に、前記口金側が開放された有底筒状に形成され前記バルブ本体に挿入されるキャビティ形成部との前記口金側の端部同士を接合することにより構成されており、前記キャビティ形成部には、一端部が前記キャビティ形成部の底部に連結されて内部空間が前記バルブ本体の内部空間に連通し、他端部が封止された排気細管が設けられており、前記排気細管は、前記排気細管において最大せん断応力がかかる第１の部位よりも前記他端部側に、前記第１の部位を含む他の部位よりも肉厚の薄い肉薄部を設けてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の照明器具は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプを保持する筐体とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無電極放電ランプにおいては、排気細管の振動に起因して、バルブが破損することを防止することが可能となるという効果がある。
【００１９】
本発明の照明器具においては、無電極放電ランプのバルブの破損が防止されるから、筐体が傷付いたり、破損したりすることを防止することが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の無電極放電ランプを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図２】実施形態の照明器具を示す概略説明図である。
【図３】従来例の無電極放電ランプを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図４】同上の他の構成の無電極放電ランプを示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本実施形態の無電極放電ランプについて、図１を参照しながら説明するが、無電極放電ランプの構造は、図３に示した従来例の無電極放電ランプと略同じなので、図３に示した従来例と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００２２】
本実施形態の無電極放電ランプは、放電ガスである希ガス（例えば、アルゴンガスやクリプトンガスなど）および水銀が封入された透光性材料（例えば、ガラスなど）で形成されたバルブ１と、高周波電流が通電されることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイル（図示せず）とを備えている。ここにおいて、バルブ１の内壁面には、バルブ１を保護する保護膜３が被着されている。また、保護膜３におけるバルブ１の内壁面側とは反対側に、高周波電磁界の作用による放電ガスの放電により発生した紫外線を可視光に変換する蛍光体膜４が被着されている。なお、保護膜３は、酸化アルミニウム（アルミナ）や二酸化珪素（シリカ）などの金属酸化物で形成されている。また、保護膜３と蛍光体膜４との積層膜は、バルブ１の内壁面の略全面に形成されており、図１ではその一部のみを図示している。
【００２３】
バルブ１内は、無電極放電ランプの製造工程で真空排気を行った後に、上記希ガスおよび上記水銀を封入し、真空に近い状態に保たれているので、バルブ１の内圧は大気圧よりも低くなっている。
【００２４】
上記誘導コイルは、排気細管７に外装された筒状のフィライトコア（図示せず）に巻回されている。また、キャビティ形成部１ｂ内には、上記誘導コイルと上記フィライトコアとを具備するカプラ１６が収納されている。さらに、バルブ本体１ａの口金２側に、カプラ１６をキャビティ形成部１ｂに固定する合成樹脂で形成された円筒状の口金２が取り付けられている。
【００２５】
排気細管７は、バルブ１内に水銀蒸気を供給する水銀アマルガム（例えば、Ｚｎ−ＨｇやＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇなど）１１が封入された金属容器１２が収納され、金属容器１２を排気細管７の一端部側（図１（ａ）では、上端部側）で抜け止めするように、排気細管７内にくぼみ部８が設けられている。
【００２６】
排気細管７は、図１（ｂ）に示すように、排気細管７に最大せん断応力がかかる部位（第１の部位）よりも排気細管７の他端部側（図１（ａ）では、下端部側）に、最大せん断応力がかかる上記部位を含む他の部位よりも肉厚の薄い肉薄部９が形成されている。この肉薄部９は、キャビティ形成部１ｂの全周にわたって形成されており、全周にわたって略同じ肉厚としてある。ここにおいて、最大せん断応力の強さは、キャビティ形成部１ｂの形状（キャビティ形成部１ｂの長手方向に沿った長さ、外径および肉厚）、排気細管７の形状（排気細管７ｂの長手方向に沿った長さ、外径および肉厚）、排気細管７の重さ、水銀アマルガム１１が封入された金属容器１２の重さ、金属容器１２の位置およびキャビティ形成部１ｂの底部５ａの形状などによって変わるが、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位は、排気細管７の径方向に直交する断面において、排気細管７の一部で曲率を有した溶着部５ｂの曲線部分と排気細管７の直線部分との境界である境界部６近傍である。したがって、外部から衝撃が加わると、排気細管７が境界部６を固定端として振動し、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも先に肉薄部９が破損しやすくなる。その結果、キャビティ形成部１ｂの底部５ａは破損せずに排気細管７のみが破損し、バルブ１内に大気が吸い込まれるだけなので、バルブ１の破損には至らない。つまり、肉薄部９を破損させることにより、バルブ１の破損を防止することが可能となる。
【００２７】
ところで、本願発明者らは、排気細管７に肉薄部９を設けない比較例１の無電極放電ランプを作製し、外部から衝撃を加えて排気細管７の破損部分を調べた。ここにおいて、比較例１の無電極放電ランプに関して、キャビティ形成部１ｂの寸法は、キャビティ形成部１ｂの長手方向に沿った長さを２４０［ｍｍ］、外径を４７［ｍｍ］、肉厚を１．６［ｍｍ］とした。また、排気細管７の寸法は、排気細管７の長手方向に沿った長さを２６１［ｍｍ］、外径を８［ｍｍ］、肉厚を１．６［ｍｍ］とした。さらに、水銀アマルガム１１が封入された金属容器１２の重さを１［ｇ］とし、キャビティ形成部１ｂの底部５ａの寸法は、肉厚を約１．６［ｍｍ］、溶着部５ｂの曲率半径を２〜３［ｍｍ］とした。
【００２８】
排気細管７の破損部分を調べた結果、排気細管７の破損部分は、排気細管７の長手方向に沿った方向において、キャビティ形成部１ｂの底部５ａから５〜１０［ｍｍ］の範囲であって溶着部５ｂを除く範囲で破損することが判明した。よって、排気細管７に最大せん断応力がかかる部位は、排気細管７の長手方向に沿った方向において、キャビティ形成部１ｂの底部５ａから５〜１０［ｍｍ］の範囲であって溶着部５ｂを除く範囲であると考えられる。なお、排気細管７の上記他端部側に荷重を加えて振動させて排気細管７を破損させた場合も同様に、排気細管７はキャビティ形成部１ｂの底部５ａから上述の範囲で破損することが判明した。
【００２９】
また、比較例１の無電極放電ランプと略同じ構造である実施例１の無電極放電ランプを作製した。ここで、実施例１の無電極放電ランプは、肉薄部９の位置を、排気細管７の長手方向において、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも上記他端部側に設けた。なお、排気細管７の肉薄部９の位置は、キャビティ形成部１ｂの底部５ａから１５［ｍｍ］の範囲であって溶着部５ｂを除く範囲とした。ここにおいて、排気細管７の肉薄部９は、排気細管７における肉薄部９の形成予定位置にバーナーの炎を当て、ガラスが軟化した時に、排気細管７を両端側から少し引っ張ることによって形成してある。この肉薄部９の寸法は、肉薄部９の長手方向に沿った長さを５［ｍｍ］、最小肉厚を１．０〜１．２［ｍｍ］とした。
【００３０】
さらに、実施例１の無電極放電ランプと略同じ構造であり、肉薄部９の位置を変更した比較例２の無電極放電ランプを作製した。ここで、比較例２の無電極放電ランプは、肉薄部９の位置を、排気細管７の長手方向において、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも上記一端部側に設けた。なお、排気細管７の肉薄部９の位置は、キャビティ形成部１ｂの底部５ａから５［ｍｍ］の範囲であって溶着部５ｂを除く範囲とした。
【００３１】
ここで、比較例１、実施例１および比較例２それぞれの無電極放電ランプを各２０個ずつ用意して、各無電極放電ランプそれぞれの排気細管７の上記他端部側に排気細管７が破損するまで荷重を加え、排気細管７を破損させた結果を表１に示した。なお、表１の数値は、無電極放電ランプの本数を示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示すように、排気細管７に肉薄部９を設けることによって、排気細管７のみの破損が増えた。しかしながら、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも上記一端部側に肉薄部９を設けた比較例２の無電極放電ランプでは、比較例１の無電極放電ランプに比べて、バルブ１が破損する確率を低減することができるが、バルブ１の破損をなくすことはできなかった。また、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも上記他端部側に肉薄部９を設けた実施例１の無電極放電ランプでは、排気細管７のみが破損し、バルブ１の破損をなくすことができた。したがって、排気細管７の肉薄部９を、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも上記他端部側に設けることにより、バルブ１が破損することを防止することができる。
【００３４】
また、排気細管７は、キャビティ形成部１ｂの底部５ａから排気細管７の長手方向に沿った長さの１／３未満の位置に肉薄部９を設けた場合、肉薄部９で排気細管７を破損させることができた。しかしながら、排気細管７の肉薄部９の位置が、キャビティ形成部１ｂの底部５ａから排気細管７の長手方向に沿った長さの１／３以上の位置になると、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位で排気細管７が破損する場合もあった。
【００３５】
ここにおいて、キャビティ形成部１ｂ、排気細管７、キャビティ形成部１ｂの底部５ａおよび肉薄部９の寸法は、今回の試験結果における寸法であって、これに限定するものではない。また、キャビティ形成部１ｂ、排気細管７、キャビティ形成部１ｂの底部５ａおよび肉薄部９の寸法および加工状態によって、排気細管７に最大せん断応力がかかる部位や最大せん断応力の強さが変わる。しかしながら、排気細管７の肉薄部９の位置は、排気細管７に最大せん断応力がかかる上記部位よりも上記他端部側に設けることに変わりはない。
【００３６】
以上説明した本実施形態の無電極放電ランプでは、排気細管７の振動に起因して、バルブ１が破損することを防止することが可能となる。
【００３７】
以下、本実施形態の無電極放電ランプを備えた照明器具の一例について、図２に基づいて説明する。
【００３８】
光を反射する椀状の反射板１０ａおよび透光性材料で形成された前面パネル１０ｂで構成された筐体１０と、この筐体１０内に配置された上述の無電極放電ランプとを備え、この無電極放電ランプの上記誘導コイルに高周波電流（例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの電流）を供給する点灯装置２０と無電極放電ランプとを電気的に接続する管灯線１９とで構成されている。なお、点灯装置２０は、電線２１を介して商用電源からなる交流電源（図示せず）に接続されるプラグ２２に接続されている。
【００３９】
上記交流電源から点灯装置２０に電力を供給し、点灯装置２０から上記誘導コイルに上記高周波電流を流すことによって、バルブ１内に高周波電磁界が発生し、高周波電磁界の作用による放電ガスの放電により発生した紫外線が蛍光体膜３（図１参照）によって可視光に変換され、可視光がバルブ１の外部へ放射される。
【００４０】
ここで、図２に示した照明器具では、万一、上述の無電極放電ランプの排気細管７が破損した場合でも、バルブ１の破損が防止されるので、バルブ１の破損に起因して筐体１０に傷が付いたり、筐体１０が破損したりすることを防止することが可能となる。
【００４１】
以上説明した本実施形態の照明器具では、無電極放電ランプのバルブ１の破損が防止されるから、筐体１０が傷付いたり、破損したりすることを防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１  バルブ
１ａ  バルブ本体
１ｂ  キャビティ形成部
２  口金
４  蛍光体膜
５ａ  底部
６  第１の部位
７  排気細管
９  肉薄部
１０  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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