(57)【要約】【課題】有底状の窪み空洞部を有する無電極放電灯であって、窪み空洞部内に誘導コイルを配設する場合において、簡単な構成にて無電極放電灯と無電極放電灯を固定する固定手段とを物理的に接合した無電極放電灯点灯装置を提供することにある。【解決手段】有底状の窪み空洞部１５を有する略球形状の無電極放電灯１と、無電極放電灯１を固定する第１の固定手段２と、窪み空洞部１５内に配置され無電極放電灯１に高周波電磁界を供給する誘導コイル３と、誘導コイル３に高周波電流を供給する高周波電源４と、を備えた無電極放電灯点灯装置であって、無電極放電灯１は一端が膨出しており、膨出部の外周に沿って凹部５が設けられているとともに、第１の固定手段２は断面略Ｃ字状の円柱形状であって内周に沿って円柱形状の内側方向に凸部６が設けられており、凹部５と凸部６を係合することにより無電極放電灯１を固定している。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水銀と希ガスとが内部に封入されており有底状の窪み空洞部を有する略球形状の無電極放電灯と、無電極放電灯を固定する第１の固定手段と、窪み空洞部内に配置され無電極放電灯に高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、を備えた無電極放電灯点灯装置であって、無電極放電灯は一端が膨出しており、膨出部の外周に沿って凹部が設けられているとともに、第１の固定手段は断面略Ｃ字状の円柱形状であって内周に沿って円柱形状の内側方向に凸部が設けられており、凹部と凸部を係合することにより無電極放電灯を固定することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
第１の固定手段の内周に沿って円柱形状の内側方向に凸部を設ける代わりに、第１の固定手段の内周に沿って円柱形状の内側方向に少なくとも１つのスリット状の凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】
第１の固定手段の外周凹部に沿って、伸縮自在の係合環を巻回したことを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
係合環は熱可塑性の材料であることを特徴とする請求項３記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
第１の固定手段に代えて、略円柱形状であって外周に少なくとも１つの挿通孔を有する第２の固定手段を設けるとともに、挿通孔に係止手段を挿通し係止手段の一端を凹部に係合することにより無電極放電灯を固定することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
無電極放電灯と第２の固定手段との間であって少なくとも係止手段を覆う樹脂を設けたことを特徴とする請求項５記載の無電極放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ内部に放電ガスを封入した無電極放電灯に高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無電極放電灯は内部に電極を有しないので、フィラメントの断線、不純物による黒化の影響が少なく、数万時間にも及ぶ長寿命が得られるものであるが、無電極放電灯と口金とがセメントやシリコン系接着剤などで接着固定されているのみである。そして、電極を有しないので、一般の白熱電球のように口金と電極とを接着剤で固着する以外に半田付け等の物理的な接合をすることができず、無電極放電灯と口金との接着部分の寿命は数千時間しかない。このために無電極放電灯点灯装置では、鉛直方向に対して無電極放電灯が本体ケースより略下方に位置する場合、及び水平方向に対して無電極放電灯が本体ケースの略側方に位置する場合などの、無電極放電灯と口金との接着部分の強度を越える力がかかる場合、無電極放電灯と口金とが外れてしまうことがあり、数万時間にも及ぶ長寿命が得られない、という問題点があった。
【０００３】
この問題点に対処した従来例として、たとえば、特開平８−２０３６８５号公報のものが挙げられる。このものは、図８に示すように略球形状の無電極放電灯１に取り付けられたエジソンベース型の口金２１を、鉛直方向に対して本体ケース２２の上面に設けたソケット部２３に螺合することによって無電極放電灯１を本体ケース２２に固定させ、一方、無電極放電灯１の外周を囲んで配置される誘導コイル３は、その両端を垂下して、本体ケース２２の貫通口２４を通して、本体ケース１２内に据えられている高周波電源４にじかに接続され、自立している。そして、無電極放電灯１に誘導コイル３を巻回する部分Ｘと、本体ケース２２のソケット部２３を有する面Ｂとの間に、無電極放電灯１の最大外周長Ｙを有し、かつ面Ｂに対して略平行な面Ａを配置している。このような構成のため誘導コイル３は、無電極放電灯１の保持を兼用することができ、安全で長寿命を得ることが可能な無電極放電灯点灯装置を提供することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記従来例においては、無電極放電灯１に誘導コイル３を巻回し無電極放電灯１を支持しているだけなので、誘導コイル３が無電極放電灯１を保持する保持力が弱く、無電極放電灯点灯装置が振動した場合等に、無電極放電灯１が外れる場合があった。また、有底状の窪み空洞部を有する無電極放電灯であって、窪み空洞部内に誘導コイルを配設する場合においては、従来例のように無電極放電灯の外周に沿って誘導コイルを巻回することができない。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、有底状の窪み空洞部を有する無電極放電灯であって、窪み空洞部内に誘導コイルを配設する場合において、簡単な構成にて無電極放電灯と無電極放電灯を固定する固定手段とを物理的に接合した無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、少なくとも水銀と希ガスとが内部に封入されており有底状の窪み空洞部を有する略球形状の無電極放電灯と、無電極放電灯を固定する第１の固定手段と、窪み空洞部内に配置され無電極放電灯に高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、を備えた無電極放電灯点灯装置であって、無電極放電灯は一端が膨出しており、膨出部の外周に沿って凹部が設けられているとともに、第１の固定手段は断面略Ｃ字状の円柱形状であって内周に沿って円柱形状の内側方向に凸部が設けられており、凹部と凸部を係合することにより無電極放電灯を固定することを特徴とするものである。
【０００７】
このような無電極放電灯点灯装置においては、凹部と凸部とを係合することにより、無電極放電灯を物理的に固定する。
【０００８】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の固定手段の内周に沿って円柱形状の内側方向に凸部を設ける代わりに、第１の固定手段の内周に沿って円柱形状の内側方向に少なくとも１つのスリット状の凸部を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
このような無電極放電灯点灯装置においても、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置と同様にスリット状の凸部と凹部とを係合することにより、無電極放電灯を物理的に固定する。
【００１０】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の固定手段の外周凹部に沿って、伸縮自在の係合環を巻回したことを特徴とするものである。
【００１１】
このような無電極放電灯点灯装置においては、係合環を外周凹部に沿って巻回することにより、請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置よりもさらに、無電極放電灯の物理的な固定強度を上げる。
【００１２】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項３記載の無電極放電灯点灯装置において、係合環は熱可塑性の材料であることを特徴とするものである。
【００１３】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯の発熱により係合環が変形することを軽減する。
【００１４】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の固定手段に代えて、略円柱形状であって外周に少なくとも１つの挿通孔を有する第２の固定手段を設けるとともに、挿通孔に係止手段を挿通し係止手段の一端を凹部に係合することにより無電極放電灯を固定することを特徴とするものである。
【００１５】
このような無電極放電灯点灯装置においては、凹部と係止手段とを係合することにより、無電極放電灯を物理的に固定する。
【００１６】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項５に記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯と第２の固定手段との間であって少なくとも係止手段を覆う樹脂を設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
このような無電極放電灯点灯装置においては、樹脂の粘性により請求項５記載の無電極放電灯点灯装置よりもさらに、無電極放電灯の固定強度を上げる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図４までを参照して説明する。図１は本実施の形態の概観図を示しており、図２は本実施の形態の断面図を示している。また、図３は本実施の形態の回路図を示しており、図４ａは第１の固定手段１に設けられたスリット状の凸部７を示している。さらに、図４ｂは無電極放電灯点灯装置の側面図を示しており、図４ｃは無電極放電灯点灯装置の鉛直方向から見た上面図を示している。
【００１９】
以下、各部の構成を詳述する。
【００２０】
無電極放電灯１は、外面に石英ガラス等の透光性材料によって球状に形成されたバルブ１ａを有し、バルブ１ａの内側は蛍光体１３及び保護膜１４が塗布されている。そして、バルブ１ａの内部には放電ガスとして水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物等が封入されている。一例として、略３００Ｔｏｒｒのキセノンガスと略１０ｍｇのナトリウム沃化物、タリウム沃化物及びインジウム沃化物の混合ガスとが用いられる。もちろん、封入する放電ガスは他の気体や金属を用いてもよい。また蛍光体１３は、水銀からの放射された紫外線を可視光に変換するものであり、蛍光体１３の材料としては、ハロ燐酸カルシウム、赤色蛍光体である（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体であるＣａＰＯ４、青色蛍光体であるＢａＭｇＡｌｌ４Ｏ２３：Ｅｕが用いられる。さらに保護膜１４は、水銀とバルブ１ａの材料であるガラスとの反応を抑えることにより、無電極放電灯１の光束維持率を向上させるものである。保護膜１４の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）等の微粒子が用いられる。保護膜１４は、通常の無電極放電灯１では透過率が高い方が望ましいため、蛍光体１３に比べ薄くバルブ１ａ内面に形成される。
【００２１】
つぎに、バルブ１ａの形状は、有底状の窪み空洞部を有し、下方が膨出する電球型であり、膨出した部分の外周に沿って溝状の凹部５が形成されている。本実施の形態では、外周に沿って溝状の凹部５が連続的に設けているが、もちろん、凹部を離散的に設けてもよい。また、バルブ１ａの形状は球状でなくてもよく、たとえば円筒形のような他の形状であっても構わない。
【００２２】
第１の固定手段２は、無電極放電灯１を物理的に固定するものであり、断面略Ｃ字状の円柱形状であって、円柱の内周に沿って連続的に円柱の内側に突出する凸部６が設けられている。この凸部６は円柱の外側から見ると溝状の凹部となっている。そして、この第１の固定手段２は照明器具本体（図示しない）等に取り付けるための基体１６に固定されている。
【００２３】
この凸部６は凹部５の外側から凹部５と嵌合し無電極放電灯１を第１の固定手段２に固定する。また、第１の固定手段２は、たとえば、熱伝導性のよい鉄やニッケルからなる金属板であり、板厚は数ｍｍ程度である。そして金属板に丸め加工を施し断面略Ｃ字状の円柱形状にしている。
【００２４】
誘導コイル３は、バルブ１ａ内部の放電ガスに１３．５６ＭＨｚで発振する高周波電磁界を供給するものであり、後述する高周波電源４に接続されている。そして、誘導コイル３は図２に示すような有底状の窪み空洞部１５の内部に、そのコイルの巻回部がバルブ１ａの中心に向かうように基体１６に固定され立設している。また、誘導コイル３には高周波電源４が動作すると高周波電流が流れ、誘導コイル３の周りに高周波電磁界が発生するように構成されている。そして、発生した高周波電磁界によりバルブ１ａ内部の電子が加速され、放電ガスの原子に衝突して放電ガスを電離させ、新たな電子を発生させる。このようにして発生した電子は、誘導コイル３の周りに発生した高周波電磁界によりエネルギ−を受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギ−を与える。放電プラズマ内の原子は、電離したり励起したりする。励起された原子は、基底状態に戻るときに発光する。この発光を光エネルギ−として利用するのである。
【００２５】
高周波電源４は、誘導コイル３に高周波電流を供給するものであり、本実施の形態では特開平６―１８８４３４号公報に示したものを用いている。その回路図を図３に示す。図３において、３２は水晶振動子Ｘを用いた発振回路であり、インダクタンス素子Ｌ６とキャパシタンス素子Ｃ１５とにより低Ｑの同調回路を構成し、無調整の発振器としている。発振回路３２の発振出力を増幅するプリアンプ３３はスイッチング素子Ｑ４によりＣ級増幅を行っており、インダクタンス素子Ｌ５とキャパシタンス素子Ｃ１７とにより発振周波数に同調するように構成している。抵抗Ｒ８〜Ｒ１０からなる回路は減衰器を構成しており、抵抗Ｒ１１はインダクタンス素子Ｌ５のＱを下げるために挿入されている。フィルタ回路３４は、インダクタンス素子Ｌ３とキャパシタンス素子Ｃ４とから構成され、高周波が所謂チョッパ回路３１に帰還することを防いでいる。プリアンプ３３の出力をさらに高周波電力増幅するメインアンプ３５は、パワーＭＯＳＦＥＴ（以下、スイッチング素子と呼ぶ。）Ｑ５による増幅器となっている。インダクタンス素子Ｌ７はスイッチング素子Ｑ５の入力キャパシタンスを打ち消すために挿入してあり、抵抗Ｒ１２はスイッチング素子Ｑ５の入力キャパシタンスをプリアンプ３３の出力と整合させるために接続してある。整合回路３６は、キャパシタンス素子Ｃ１８〜Ｃ２０などで構成され、メインアンプ３５の出力と無電極放電灯１及び誘導コイル３とのインピーダンス整合を行っている。ここで図３における高周波電源４は、図３におけるチョッパ回路３１、発振回路３２、プリアンプ３３、フィルタ回路３４、メインアンプ３５、整合回路３６から構成されている。
【００２６】
係合環８は、第１の固定手段２の外周に沿って設けられた凹部５に巻回し無電極放電灯１と第１の固定手段２と物理的に固定するものであり、本実施の形態では熱可塑性のフッ素系樹脂を用いている。このような熱可塑性の材料は耐熱性があり、無電極放電灯１が点灯し、バルブ１ａ等の温度が上昇しても環形状が変形しにくい。また、フッ素系樹脂は伸縮する性質があるので、凹部５の形状がばらついた場合においても、そのばらつき形状に応じて樹脂の長さが伸縮し凹部５を巻回することができる。ここで係合環８としてその他の熱可塑性、たとえば、シリコン系樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）等を用いてもよい。さらに係合環８は光透過率がよく、かつ無電極放電灯１の光出力量への影響が少ないものを用いてもよい。
【００２７】
樹脂１２は、第１の固定手段２と係合環８を接着し、無電極放電灯１と第１の固定手段２との固定強度を上げるものである。樹脂１２の材料としては、セメントやシリコン系接着剤が用いられる。このような樹脂１２は無電極放電灯１と第１の固定手段２との物理的強度が十分で数万時間の固定寿命が得られるものであれば、適宜省略しても構わない。
【００２８】
以上、本実施の構成によれば、無電極放電灯１の溝状の凹部５が第１の固定手段２の凸部６と嵌合することにより無電極放電灯１と第１の固定手段２とを物理的に固定することができる。また、物理的に固定しているため、無電極放電灯１が点灯し固定部周辺の温度が上昇した場合においても、固定部の寿命を数万時間程度にすることができる。さらに、無電極放電灯１の重量によって第１の固定手段２の板厚を適宜設定することにより固定部の寿命を数万時間程度にすることができる。
【００２９】
さらにまた、第１の固定手段２は丸めた金属板の円柱状内部に凸部６を設けただけの簡単な構成なので、無電極放電灯点灯装置の製造工数を減らすことができ生産性を向上させることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では無電極放電灯１に凹部５を設け、第１の固定手段２に凸部６を設けたが、これとは逆に無電極放電灯１に凸部を設け、第１の固定手段２に凹部を設けてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態では、無電極放電灯１として有底状の窪み空洞部１５を有するものを考えたが、無電極放電灯の外側周囲に誘導コイルを巻回するものでもよい。
【００３２】
本実施の応用形態として、図４ａに示すように第１の固定手段２の内周に沿って凸部６を設ける代わりに、第１の固定手段２の内周に沿って少なくとも１つのスリット状の凸部７を設けてもよい。このようなスリット状の凸部７を設けても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。そして、第１の実施の形態と同様にスリット状の凸部７に係合環８を巻回し無電極放電灯１を固定してもよい。
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図５から図７までを参照して説明する。図５は本実施の形態の概観図を示しており、図６は本実施の形態の断面図を示している。また、図７は、本実施の形態の他の断面図を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態と第１の実施の形態との相違点は、本実施の形態では第１の固定手段２に代えて断面略円状であって、円柱形状の第２の固定手段１０を設け、その外周に少なくとも１つの挿通孔９を設け、さらにその挿通孔９を挿通する係止手段１１の一端を凹部５に係合し無電極放電灯１と第２の固定手段１０とを物理的に固定した点、少なくとも係止手段１１を覆うように樹脂１２を設けた点である。
【００３４】
以下、各部の構成を詳述する。
【００３５】
図６に示すように第２の固定手段１０は、断面略円状であって円柱形状である。そして、円柱の外周に沿って第２の固定手段１０の側面を貫く少なくとも１つの挿通孔９が設けられている。第２の固定手段１０の材料等は、第１の実施の形態と同様である。ここで、第２の固定手段１０は、無電極放電灯１と第２の固定手段１０とを十分な力で物理的に保持できるものであれば、第１の実施の形態と同様に断面略Ｃ字状であっても構わない。
【００３６】
また、挿通孔９にはネジ等の係止手段１１が挿通し、該係止手段１１の一端は凹部５に係合し無電極放電灯１と第２の固定手段１０とを物理的に固定する。
【００３７】
樹脂１２は、無電極放電灯１、第２の固定手段１０及び係止手段１１とに塗布され、無電極放電灯１と第２の固定手段１０との固定強度を補強するものであり、第１の実施の形態と同様のセメントやシリコン系接着剤である。このような樹脂１２は無電極放電灯１と第１の固定手段２との物理的強度が十分で数万時間の固定寿命が得られるものであれば、適宜省略しても構わない。
【００３８】
以上、本実施の構成によれば、第１の実施の形態と同様に無電極放電灯１が点灯し固定部周辺の温度が上昇した場合においても、固定部の寿命を数万時間程度にすることができる。
【００３９】
また、第２の固定手段１０は丸めた金属板の円柱外周に沿って挿通孔９を設けただけの簡単な構成なので、無電極放電灯点灯装置の製造工数を減らすことができ生産性を向上させることができる。
【００４０】
さらに、図７に示すように基体１６の形状を有底状の空洞部を有する形状とし、側面に係止手段１１が挿通する挿通孔を設けておき挿通孔９と位置合わせをしておくと、無電極放電灯１、第２の固定手段１０及び基体１６を物理的に固定することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態で特に言及していない構成、作用及び効果は第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯は一端が膨出しており、膨出部の外周に沿って凹部が設けられているとともに、第１の固定手段は断面略Ｃ字状の円柱形状であって内周に沿って凸部が設けられているので、凹部と凸部が係合することにより無電極放電灯を物理的に固定することができる。
【００４３】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の固定手段の内周に沿って円柱形状の内側方向に凸部を設ける代わりに、第１の固定手段の内周に沿って円柱形状の内側方向に少なくとも１つのスリット状の凸部を設けているので、スリット状の凸部と凹部とが係合することにより無電極放電灯を物理的に固定することができる。
【００４４】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の固定手段の外周凹部に沿って、伸縮自在の係合環を巻回しているので、請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置よりも無電極放電灯と第１の固定手段との物理的な固定強度を上げることができる。
【００４５】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項３記載の無電極放電灯点灯装置において、係合環は熱可塑性の材料なので、無電極放電灯が点灯しその発熱により係合環の温度が上昇した場合においても、係合環の変形を軽減することができる。
【００４６】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の固定手段に代えて、略円柱形状であって外周に少なくとも１つの挿通孔を有する第２の固定手段を設けるとともに、挿通孔に係止手段を挿通し係止手段の一端を凹部に係合しているので、凹部と係止手段とが係合することにより無電極放電灯を物理的に固定することができる。
【００４７】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項５記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯と第２の固定手段との間であって少なくとも係止手段を覆う樹脂を設けているので、請求項５記載の無電極放電灯点灯装置が奏する効果に加え、粘着力により無電極放電灯を固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す概観図である。
【図２】第１の実施の形態を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図４】第１の実施の応用形態を示す各方向からの断面図である。
【図５】第２の実施の形態を示す概観図である。
【図６】第２の実施の形態を示す断面図である。
【図７】第２の実施の形態を示す他の断面図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　無電極放電灯
２　　　　第１の固定手段
３　　　　誘導コイル
４　　　　高周波電源
５　　　　凹部
６　　　　凸部
７　　　　スリット状の凸部
８　　　　係合環
９　　　　挿通孔
１０　　　第２の固定手段
１１　　　係止手段
１２　　　樹脂
１５　　　窪み空洞部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004055435.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004055435.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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