(57)【要約】【課題】  バルブ内の水銀の蒸気圧を確保することができる無電極放電灯装置並びに該無電極放電灯装置を用いた照明器具を提供する。【解決手段】  透光材料からなり希ガスとアマルガムとが封入されたバルブ３を有する無電極放電灯１と、誘導コイル４が巻回されたカプラ２とを備える。バルブ３の外面には誘導コイル４が収納される収納凹部３１が設けられている。収納凹部３１の底面にはカプラ２に挿入される排気凸部３２が突設されている。アマルガムが収納されたアマルガム容器５は、排気凸部３２内において誘導コイル４よりも収納凹部３１へのカプラ２の挿入方向側に配置されている。アマルガム容器５を比較的に温度の高い位置に配置していることにより、バルブ３内の水銀の蒸気圧を確保することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光材料からなり希ガスとアマルガムとが封入されたバルブと、誘導コイルとを備えた無電極放電灯装置であって、
バルブの外面には誘導コイルが収納される収納凹部が設けられ、
バルブ内において希ガスが封入された放電空間は、収納凹部の深さ方向から見た収納凹部の全周と、収納凹部の外底面側とに連続して形成されていて、
誘導コイルが巻回されるとともにバルブの収納凹部に挿入される筒形状のカプラを備え、
収納凹部の底面には、放電空間に連通した空洞を内部に有してカプラに挿入される排気凸部が収納凹部の内側へ突設されていて、
アマルガムは、排気凸部内において、誘導コイルよりも収納凹部へのカプラの挿入方向側に配置されていることを特徴とする無電極放電灯装置。
【請求項２】
バルブは球形状の外面を有し、
アマルガムは、排気凸部内において、収納凹部の深さ方向から見てバルブの外径が最大となる位置よりも収納凹部へのカプラの挿入方向側に配置されてい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】
アマルガムは水銀蒸気を通過させる開口を有するアマルガム容器に収納された状態で排気凸部内に収納されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯装置。
【請求項４】
アマルガム容器はセラミック製であることを特徴とする請求項３記載の無電極放電灯装置。
【請求項５】
バルブ内で生じた紫外光を可視光に変換する蛍光体がバルブの内面に塗布されていて、
蛍光体は、収納凹部の外面においては、誘導コイルよりも収納凹部の開口から離れた範囲には設けられていないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の無電極放電灯装置。
【請求項６】
バルブよりも熱伝導率の低い材料からなりカプラに取り付けられ収納凹部の深さ方向から見てアマルガムを囲む形状の断熱体が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の無電極放電灯装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか記載の無電極放電灯装置と、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、高周波電源を収納した器具本体とを備え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、無電極放電灯装置並びに該無電極放電灯装置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、図７に示すように、透光材料からなり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、バルブ３に近接配置された誘導コイル４とを備える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）。
【０００３】
上下左右は図７を基準として、図７の無電極放電灯装置について詳しく説明すると、この無電極放電灯装置において、バルブ３は下面に開口して深さ方向を上下方向とする収納凹部３１を有する。バルブ３内において放電ガスが封入された空間（以下、「放電空間」と呼ぶ。）３０は、収納凹部３１の深さ方向から見た収納凹部３１の全周と、収納凹部３１の外底面側とに連続して形成されている。誘導コイル４は、筒形状のカプラ２の外周に巻回されるとともにカプラ２が収納凹部３１に挿入されることによってバルブ３に近接配置されている。
【０００４】
無電極放電灯１は全体として電球形状であって、収納凹部３１の開口を囲む環形状の口金１０を有する。カプラ２は、収納凹部３１に挿入される筒形状の本体部２１と、上方からみて本体部２１から突出する台座部２２とを有する。無電極放電灯１は、例えば口金１０の下面に設けられた凹部にカプラ２の台座部２２が嵌合することにより、カプラ２に対して機械的に保持される。カプラ２の本体部２１の一部は筒形状のフェライトコア２１ａで構成されており、誘導コイル４は本体部２１においてフェライトコア２１ａで構成された部位の周囲に巻回され、フェライトコア２１ａは誘導コイル４よりも上下に突出する。カプラ２のフェライトコア２１ａ以外の部位には比較的に熱伝導率の高い材料からなる部品も用いられており、カプラ２には誘導コイル４で発生する熱を放熱する機能もある。
【０００５】
さらに、バルブ３において、収納凹部３１の底面には、放電空間３０に連通した空洞を内部に有してカプラ２の本体部２１に挿入される排気凸部３２が下方へ突設されている。
【０００６】
排気凸部３２内には、アマルガム（図示せず）が収納された金属製のアマルガム容器５が収納されている。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水銀を３．５％添加したものである。アマルガム容器５にはアマルガムに出入りする水銀蒸気を通過させるために例えば２個の穴（図示せず）が設けられている。放電ガスは、例えばアルゴンのような希ガスと、アマルガムから放出された水銀蒸気とで構成されている。バルブ３の製造工程においては、バルブ３はまず排気凸部３２の先端（下端）が開口した形状とされ、このバルブ３に対して排気凸部３２を通じた排気と希ガスの封入とを行った後にアマルガム容器５とアマルガム容器５を支持する例えばガラス製の支持棒６とをそれぞれ排気凸部３２内に導入してから排気凸部３２の下端が例えば溶着によって閉塞される。すなわち、支持棒６の上下の寸法（長さ）により、排気凸部３２内でのアマルガム容器５の上下位置が調整される。
【０００７】
誘導コイル４に高周波電力が供給されると、発生した高周波電磁界によってバルブ３内に放電が発生し、この放電によって発生した電子に放電空間３０の水銀が励起されて紫外光を放射する。バルブ３の内面には蛍光体（図示せず）が塗布されており、この蛍光体によって紫外光が可視光に変換されてバルブ３外に放射される。
【０００８】
また、バルブ３内には、一端が排気凸部３２に挿入されたコ字形状の支持体９１と、支持体９１の他端に固着された扁平なフラグ９２とが設けられている。フラグ９２には、比較的に仕事関数が小さい例えば水酸化セシウムのような金属化合物が塗布されており、この金属化合物により、始動時の電子の数を増加させて始動性を向上させている。
【０００９】
さらに、排気凸部３２の内面には、アマルガム容器５の上側に位置して排気凸部３２から放電空間３０へのアマルガム容器５の脱落を防止する容器止め凸部３２ａと、支持体９１において排気凸部３２に挿入された側の一端部からフラグ９２に近づく方向に突設された係止凸部９１ａを係止して排気凸部３２からの支持体９１の脱落を防止するフラグ止め凸部３２ｂとがそれぞれ排気凸部３２の内側へ突設されている。
【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】
【００１０】
この種の無電極放電灯装置においては、放電空間３０における水銀の蒸気圧は、アマルガム容器５の位置での温度における水銀の飽和蒸気圧に依存する。従って、例えば周囲温度が低いときに調光点灯が行われた場合などに、アマルガム容器５の位置での温度が低くなりすぎると、バルブ３内の水銀の蒸気圧が低くなりすぎる可能性がある。また、アマルガム容器５の位置での温度における水銀の飽和蒸気圧が十分に高い場合であっても、アマルガムの温度が低いと、アマルガムの内部から表面への水銀の拡散が遅くなるために水銀の蒸気圧が飽和蒸気圧に至らず、結果として水銀の蒸気圧が低くなりすぎる可能性がある。そして、放電空間３０における水銀の蒸気圧が低くなりすぎると、無電極放電灯１の光出力が低下してしまう。
【００１１】
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、バルブ内の水銀の蒸気圧を確保することができる無電極放電灯装置並びに該無電極放電灯装置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】
【００１２】
請求項１の発明は、透光材料からなり希ガスとアマルガムとが封入されたバルブと、誘導コイルとを備えた無電極放電灯装置であって、バルブの外面には誘導コイルが収納される収納凹部が設けられ、バルブ内において希ガスが封入された放電空間は、収納凹部の深さ方向から見た収納凹部の全周と、収納凹部の外底面側とに連続して形成されていて、誘導コイルが巻回されるとともにバルブの収納凹部に挿入される筒形状のカプラを備え、収納凹部の底面には、放電空間に連通した空洞を内部に有してカプラに挿入される排気凸部が収納凹部の内側へ突設されていて、アマルガムは、排気凸部内において、誘導コイルよりも収納凹部へのカプラの挿入方向側に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、アマルガムを排気凸部内において比較的に温度の高い位置に配置していることにより、バルブ内の水銀の蒸気圧を確保することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、バルブは球形状の外面を有し、アマルガムは、排気凸部内において、収納凹部の深さ方向から見てバルブの外径が最大となる位置よりも収納凹部へのカプラの挿入方向側に配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、アマルガムは水銀蒸気を通過させる開口を有するアマルガム容器に収納された状態で排気凸部内に収納されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、アマルガム容器を用いない場合に比べ、固層と液層が混在するアマルガムの位置を排気凸部内において比較的に温度の高い位置に保ちやすい。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、アマルガム容器はセラミック製であることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、アマルガム容器をセラミックよりも熱伝導率の低い材料で構成する場合に比べてアマルガムの温度を確保しやすい。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、バルブ内で生じた紫外光を可視光に変換する蛍光体がバルブの内面に塗布されていて、蛍光体は、収納凹部の外面においては、誘導コイルよりも収納凹部の開口に近い範囲にのみ設けられていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、アマルガム容器の周囲には蛍光体が設けられないことになるから、アマルガム容器の周囲に蛍光体を設ける場合に比べ、バルブ内のプラズマからの輻射熱が蛍光体に遮られることなくアマルガム容器に到達するから、アマルガムの温度をより高くすることができる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、バルブよりも熱伝導率の低い材料からなりカプラに取り付けられ収納凹部の深さ方向から見てアマルガムを囲む形状の断熱体が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、断熱体によりアマルガムの熱が逃げにくくなるから、断熱体を設けない場合に比べ、周囲温度の低下時や、誘導コイルへの供給電力の低下時にも、アマルガムの温度を確保しやすくなる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか記載の無電極放電灯装置と、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、高周波電源を収納した器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、アマルガムを、排気凸部内において比較的に温度の高い位置である、誘導コイルよりも収納凹部へのカプラの挿入方向側の位置に配置していることにより、バルブ内の水銀の蒸気圧を確保することができる。
【００２５】
また、請求項３の発明によればアマルガム容器を用いることによりアマルガムの位置を保ちやすい。
【００２６】
さらに、請求項４の発明によればアマルガム容器を熱伝導率の高いセラミックで構成したことにより、請求項５の発明によればアマルガム容器の周囲に蛍光体を設けないことにより、請求項６の発明によればアマルガム容器の周囲に断熱体を設けることにより、それぞれアマルガム容器の温度を高く保ちやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
本実施形態の基本構成は従来例と共通であるので、対応する部分については同じ符号を付し、共通する部分については詳細な説明を省略する。
【００２９】
本実施形態において、アマルガムを収納したアマルガム容器５は、図１〜図３に示すように誘導コイル４の上側に配置されている。図１には、電線７ａを介して誘導コイルに電気的に接続され誘導コイル４に高周波電力を供給する高周波電源を収納した器具本体７が図示され、図１〜図３にはそれぞれバルブ３内において蛍光体８が設けられた範囲が破線で示されている。高周波電源及び蛍光体８はそれぞれ周知の技術で実現可能であるので、詳細な説明及び図示は省略する。
【００３０】
また、アマルガム容器５の材料として、従来例において用いられた金属よりも熱伝導率の高いセラミックを用いている。具体的な材料としては、例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素、酸化ベリリウムなどを用いることができる。
【００３１】
ここで、本発明者は、図１の無電極放電灯装置の点灯時において、排気凸部３２内の４箇所ａ〜ｄの温度と周囲温度との関係を調べた。結果を図４に示す。図４を見ても分かるように、安定して最も高い温度が維持されているのは誘導コイル４の上側（すなわち、収納凹部３１へのカプラ２の挿入方向側）の点ａである。そこで、本実施形態では、アマルガム容器５をこの点ａに配置している。この点ａは、収納凹部３１の深さ方向から見てバルブ３の径が最も大きくなっている位置（図２の破線ＢＬの位置）よりも上側である。
【００３２】
上記構成によれば、アマルガム容器５の位置を、バルブ３内で比較的に温度の高い位置としたことにより、低温の環境下で調光点灯を行った場合でもバルブ３内の水銀の蒸気圧を確保し、立ち消えを抑制することができる。
【００３３】
また、アマルガム容器５の材料として金属よりも熱伝導率の高いセラミックを用いていることにより、従来例のようにアマルガム容器５を金属製とする場合に比べてアマルガムの温度をさらに高く保つことができる。
【００３４】
なお、図５に示すように、収納凹部３１の外面（放電空間側の面）において、誘導コイル４よりも上側（すなわち収納凹部３１の開口から離れた範囲）には蛍光体８を設けないようにしてもよい。この構成を採用すれば、アマルガム容器５の周囲に蛍光体８を設けないことになり、放電空間３０のプラズマからの輻射熱が、蛍光体８で遮られることなく、より効率よくアマルガムに到達するから、アマルガムの温度をさらに高く保つことができる。
【００３５】
さらに、図６に示すように、熱伝導率の低い材料からなり収納凹部の深さ方向から見てアマルガム容器５を囲む筒形状の断熱体２３をカプラ２に設けてもよい。この構成を採用すれば、アマルガム容器５付近の熱が逃げにくくなるから、調光点灯時や周囲温度の低下時にアマルガムの温度の低下を抑制し、アマルガムの温度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】同上の無電極放電灯を示す断面図である。
【図３】同上の要部を示す断面図である。
【図４】図１の点ａ〜ｄの温度と周囲温度との関係を示す説明図である。
【図５】同上の別の形態の要部を示す断面図である。
【図６】同上の更に別の形態の要部を示す断面図である。
【図７】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  無電極放電灯
２  カプラ
３  バルブ
４  誘導コイル
５  アマルガム容器
７  器具本体
８  蛍光体
３１  収納凹部
３２  排気凸部
【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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