(57)【要約】【課題】簡単な構成で、周囲温度の変化による光出力の変化の少ない無電極放電灯、無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置及び無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置とを備えた照明装置を提供する。【解決手段】放電ガスが内部に封入されており断面逆Ｕ字状の空洞部２を有する略球形状のバルブ１と、空洞部２内に配設される磁性材料で柱状のコア３と、コア３に巻回され高周波電力が供給される誘導コイル４と、を備え、コア３はキュリー温度の異なる複数の磁性材料３ａ、３ｂ及び３ｃが誘導コイル４の巻回軸方向に沿って連設されている。【選択図】        図１
2004253323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスが内部に封入されており断面逆Ｕ字状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設される磁性材料で柱状のコアと、コアに巻回され高周波電力が供給される誘導コイルと、を備え、コアはキュリー温度の異なる複数の磁性材料が誘導コイルの巻回軸方向に沿って連設されていることを特徴とする無電極放電灯。
【請求項２】
最も低いキュリー温度を有するコアには誘導コイルが巻回されていないことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯。
【請求項３】
最も低いキュリー温度を有するコアは、空洞部の開口部から最も離れた位置に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯。
【請求項４】
放電ガスが内部に封入されており互いに連設された断面逆Ｕ字状の空洞部を有する略球形状のバルブと、バルブ内であって互いの空洞部の間に形成される排気管と、排気管内に配設される水銀アマルガムと、空洞部に配設される磁性材料で柱状のコアと、コアに巻回され高周波電力が供給される誘導コイルと、を備え、コアはキュリー温度の異なる複数の磁性材料が誘導コイルの巻回軸方向に沿って連設されていることを特徴とする無電極放電灯。
【請求項５】
最も低いキュリー温度を有する磁性材料は、水銀アマルガムの近傍に配設されていることを特徴とする請求項４記載の無電極放電灯。
【請求項６】
最も低いキュリー温度は、キュリー温度が２００℃以下であることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の無電極放電灯。
【請求項７】
最も低いキュリー温度を有する磁性材料は、マンガンと亜鉛とを含むことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の無電極放電灯。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯と、誘導コイルに高周波電力を供給するとともに供給電力が可変の高周波電源と、誘導コイルのインダクタンスを検出する検出回路を備え、インダクタンスが所定値よりも低下した場合に、供給電力を減少させる制御を行うことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯と、誘導コイルに高周波電力を供給するとともに供給電力が可変の高周波電源と、誘導コイルと直列に接続される容量性素子と、容量性素子の両端電圧を検出する電圧検出回路と、を備え、検出電圧が所定の電圧よりも上昇した場合に、供給電力を減少させる制御を行うことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項１０】
供給電力を減少させる制御を行うことに代えて、間欠的に電力を供給する制御を行うことを特徴とする請求項８又は９記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項８から１０までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内部に放電ガスを封入したバルブに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯、無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置、及び無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置を備えた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、特開２００１−３３２２２０号公報に記載のものが挙げられる。この照明装置は図８に示すように、バルブＪ１と、バルブＪ１内部に電磁界を発生させる誘導コイルＪ２と、誘導コイルＪ２に電力を供給する電源Ｊ３とを有している。バルブＪ１の内部には、不活性ガスや金属蒸気などの放電ガスが封入されており、誘導コイルＪ２によって、周波数５０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の電磁界が発生する。
【０００３】
電源Ｊ３は、高周波電源回路Ｊ３からなり、口金Ｊ７を介して電力ラインに接続されている。電力ラインから供給された電力は、高周波電源回路Ｊ３内部のスイッチング素子をスイッチングすることによって、たとえば、周波数５０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の電力に変換される。
【０００４】
高周波電源回路Ｊ３は、整合回路Ｊ４を介して、誘導コイルＪ２に電気的に接続されている。整合回路Ｊ４は、高周波電源回路Ｊ３と誘導コイルＪ２とのインピーダンスを整合させて、高周波電源回路Ｊ３から出力された電力を誘導コイルＪ２に効率よく供給する機能を有している。誘導コイルＪ２は、コアＪ２ａ及び巻線Ｊ２ｂから構成されており、高周波電源回路Ｊ３から誘導コイルＪ２に電力が供給されると、バルブＪ１の内部には、誘導コイルＪ２から発生する電磁界によって電磁エネルギーが誘導され、リング状の放電プラズマＪ６が発生する。放電プラズマＪ６からは、紫外線又は可視光が生じ、それによって光出力を得ることができる。
【０００５】
バルブＪ１は、略バルブＪ１の中心軸に沿って空隙部であるキャビティＪ８を有しており、そのキャビティＪ８内に誘導コイルＪ２が配置されている。つまり、誘導コイルＪ２は、バルブＪ１の外壁を凹状にすることによってバルブの中心部分に形成された凹入部Ｊ８内に挿入されて、バルブＪ１の近傍に配置されている。誘導コイルＪ２に電気的に接続されている高周波電源回路Ｊ３及び整合回路Ｊ４は、回路ケースＪ５内に収納されている。本実施形態において、照明装置は、キャビティＪ８に誘導コイルＪ２が挿入されたバルブＪ１と、回路ケースＪ５と、口金Ｊ７とが一体となった電球形蛍光ランプとして構成されている。
【０００６】
コアＪ２ａは、Ｍｎ−Ｚｎ系の多結晶フェライトから構成されており、かつ、コアＪ２ａを構成するＭｎ−Ｚｎ系の多結晶フェライトは、２７０℃以上のキュリー温度を有している。つまり、コアＪ２ａを構成する磁性材料として、キュリー温度が２７０℃以上を示すＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用いている。
【０００７】
以上、上述した構成において、コアＪ２ａがキュリー温度２７０℃以上のＭｎ−Ｚｎ系の多結晶フェライトからなるので、周波数５０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下での範囲にて放電プラズマＪ６の始動・維持することができる照明装置を提供している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−３３２２２０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
バルブＪ１内の放電ガスの状態によって、バルブＪ１からの光出力は大きく変化する。設計値に基づいて、放電ガスの組成・圧力などを最適な状態に決定して封入し、商品として市場に出した場合には、光出力は周囲の温度によって大きく変化する。したがって、このような照明装置の商品化において、周囲の温度の変化に対して、光出力を略一定にすることが課題となる。
【００１０】
ここで、この照明装置における磁束の経路を考える。図９に示すように誘導コイルＪ２によって発生した磁束Ｊ９は、コアＪ２ａ内を通り、巻線Ｊ２ｂの巻回軸方向の端面近傍を通り、空間に放出される。そこから、バルブＪ１内を通り、内部の放電プラズマＪ６を励起させ、再び巻線Ｊ２ｂの巻回軸方向のもう一方の端面近傍を通りコアＪ２ａ内部に戻る。
【００１１】
このことから、光出力を変化させる手段のひとつとして、この誘導コイルＪ２によって発生した磁束Ｊ９と、バルブＪ１内の放電プラズマＪ６との位置的な関係を変化させることが考えられる。
【００１２】
ここで、バルブＪ１からの光出力は高温になると光出力が増加する場合がある。コアＪ２ａを単一の磁性材料で構成した場合においては、コアＪ２ａの温度変化が生じたときにも、コアＪ２ａ内を通る磁束Ｊ９の経路は略一定である。このため、バルブＪ１の温度上昇とともに光出力も上昇していき、光出力を略一定にすることができない場合がある。
【００１３】
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、簡単な構成で、周囲温度の変化による光出力の変化の少ない無電極放電灯、無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置及び無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置とを備えた照明装置を提供することにある。
【００１４】
【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は、放電ガスが内部に封入されており断面逆Ｕ字状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設される磁性材料で柱状のコアと、コアに巻回され高周波電力が供給される誘導コイルと、を備え、コアはキュリー温度の異なる複数の磁性材料が誘導コイルの巻回軸方向に沿って連設されていることを特徴とするものである。
【００１５】
無電極放電灯は高温になると光出力が増加する場合がある。このようなときにコアが複数の磁性材料から構成されていると、温度が上昇していっても、最も低いキュリー温度を有する磁性材料から順番に透磁率が低下していき、光出力の増加を抑制し、光出力を略一定にする。
【００１６】
請求項２記載の無電極放電灯は、請求項１記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有するコアには誘導コイルが巻回されていない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においては、無電極放電灯が高温になったときに透磁率の低下しやすいコアにコイルが巻回されておらず、コイルでの電力損失を抑制する。
【００１８】
請求項３記載の無電極放電灯は、請求項１又は２記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有するコアは、空洞部の開口部から最も離れた位置に配設されていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような無電極放電灯においては、無電極放電灯が設置される向きに関係なく、無電極放電灯の温度上昇をコアに伝達する。
【００２０】
請求項４記載の無電極放電灯は、放電ガスが内部に封入されており互いに連設された断面逆Ｕ字状の空洞部を有する略球形状のバルブと、バルブ内であって互いの空洞部の間に形成される排気管と、排気管内に配設される水銀アマルガムと、空洞部に配設される磁性材料で柱状のコアと、コアに巻回され高周波電力が供給される誘導コイルと、を備え、コアはキュリー温度の異なる複数の磁性材料が誘導コイルの巻回軸方向に沿って連設されていることを特徴とするものである。
【００２１】
このような無電極放電灯においても、コアが複数の磁性材料から構成されているので、温度が上昇していっても、最も低いキュリー温度を有する磁性材料から順番に透磁率が低下していき、光出力の増加を抑制し、光出力を略一定にする。
【００２２】
請求項５記載の無電極放電灯は、請求項４記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有する磁性材料は、水銀アマルガムの近傍に配設されていることを特徴とするものである。
【００２３】
最も低いキュリー温度を有する磁性材料は、無電極放電灯が高温になった場合に、最も先に透磁率が低下し、コアの機能を果たさなくなる。すると、この磁性材料からの電力損失による発熱は抑えられ、この磁性材料の近傍に配設されている水銀アマルガムの温度上昇を抑える。温度上昇が抑えられると、水銀アマルガムからの水銀蒸気圧が下がり、光出力が抑制される。
【００２４】
請求項６記載の無電極放電灯は、請求項１から５までのいずれかに記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度は、キュリー温度が２００℃以下であることを特徴とするものである。
【００２５】
このような無電極放電灯においては、誘導コイルの材料を耐熱が２００℃程度のものを使用することができる。
【００２６】
請求項７記載の無電極放電灯は、請求項１から５までのいずれかに記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有する磁性材料は、マンガンと亜鉛とを含むことを特徴とするものである。
【００２７】
無電極放電灯は低温になると光出力が減少する場合がある。コアの磁性材料としてこのようなものを使用すると、無電極放電灯が低温時と高温時との透磁率の差を大きくすることができる。そして、無電極放電灯の光出力が減少する低温時には、コアの透磁率が増加することにより無電極放電灯の光出力が増加させ、光出力が増加する高温時にはコアの透磁率が減少することにより光出力を減少させ、低温から高温まで光出力を略一定にする。
【００２８】
請求項８記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯と、誘導コイルに高周波電力を供給するとともに供給電力が可変の高周波電源と、誘導コイルのインダクタンスを検出する検出回路を備え、インダクタンスが所定値よりも低下した場合に、供給電力を減少させる制御を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
このような無電極放電灯点灯装置においては、最も低いキュリー温度を有するコアの透磁率が低下した場合に、透磁率の低下に伴う誘導コイルのインダクタンスの低下を検出し、無電極放電灯への供給電力を減少させる。
【００３０】
請求項９記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯と、誘導コイルに高周波電力を供給するとともに供給電力が可変の高周波電源と、誘導コイルと直列に接続される容量性素子と、容量性素子の両端電圧を検出する電圧検出回路と、を備え、検出電圧が所定の電圧よりも上昇した場合に、供給電力を減少させる制御を行うことを特徴とするものである。
【００３１】
無電極放電灯に過剰の電力が供給されてしまう等の無電極放電灯点灯装置の異常時においては、誘導コイル両端の電圧が上昇する場合がある。このようなときに誘導コイル両端の電圧を反映した電圧を検出し、無電極放電灯に供給する電力を減少させる制御を行う。
【００３２】
請求項１０記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項８又は９記載の無電極放電灯点灯装置において、供給電力を減少させる制御を行うことに代えて、間欠的に電力を供給する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３３】
このような無電極放電灯点灯装置においては、インダクタンスの低下や無電極放電灯点灯装置の異常時において、無電極放電灯へ間欠的に電力を供給する制御を行う。
【００３４】
請求項１１記載の照明装置は、請求項８から１０までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とするものである。
【００３５】
【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６までを参照して説明する。図１は本実施の形態の断面図を示しており、図２は高周波電源１２の回路図を示している。また、図３は無電極放電灯点灯装置とを備えた照明装置の断面図を示しており、図４は磁束Ｊ９の経路を示している。さらに、図５は誘導コイル４の温度と誘導コイル４のインダクタンスとの一般的な関係を示しており、図６は本実施の形態において誘導コイル４の温度と誘導コイル４のインダクタンスとの関係を示している。
【００３６】
以下、各部の構成を説明する。
【００３７】
バルブ１は、略球形状であってその内部に少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスを封入しておくものであり、バルブ１の下方側には有底状であって断面逆Ｕ字状の空洞部２が設けられている。バルブ１の材料は石英ガラス等の透光性材料であり、放電ガスは水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物である。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、バルブ１の内側は蛍光体１０及び保護膜１１が塗布されている。蛍光体１０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１０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。保護膜１１は水銀とバルブ１の材料である石英ガラスとの反応を抑えることにより、バルブ１の光束維持率を向上させるものである。保護膜１１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１１は、通常のバルブ１では透過率が高い方が望ましいため、蛍光体１０に比べ薄くバルブ１内面に形成される。また、バルブ１の形状は略球形状でなくてもよく、たとえば、円筒形のような他の形状であっても構わない。
【００３８】
誘導コイル４は、バルブ１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、一方は後述する柱状のコア３に、コア３の柱軸方向に沿って巻回されており、他方は後述する高周波電源１２に接続されている。ここで、誘導コイル４は銅又は銅合金による条材を所定回数コア３に巻回して構成しており、損失抑制のためにリッツ線を用いることが望ましい。リッツ線は、細かい細線をより合わせた複合線であり、同じ太さの単線よりも表面積が広いことから、高周波における巻線の表皮効果や近接効果の影響による損失増加を最小限に抑えることができる。
【００３９】
また、誘導コイル４の条材を覆う材質としては、絶縁物である高耐熱性のフッ素樹脂、耐熱エナメル線又はシリコン系樹脂を用いている。
【００４０】
この誘導コイル４には高周波電源１２が動作すると高周波電流が流れ、誘導コイル４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。つぎに、発生した高周波電磁界によりバルブ１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４の周りに発生した高周波電磁界によりエネルギーを受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギーを与える。放電プラズマＪ６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ーとして利用するのである。
【００４１】
コア３は、断面略円形の柱状であって空洞部２の内部にコア３の一端がバルブ１の中心に向かい、他端が後述する基台９に向かうように、基台９に立設固定されている。そして、コア３は円柱状のキュリー温度の異なる３種類の磁性材料３ａ、３ｂ及び３ｃ（以下、磁性材料３ａ、３ｂ及び３ｃのキュリー温度をそれぞれＴａ、Ｔｂ及びＴｃという。）から構成されており、Ｔａ＞Ｔｂ＞Ｔｃとなっている。ここで、磁性材料３ａ及び３ｂにのみ誘導コイル４が巻回されており、磁性材料３ｃには誘導コイル４が巻回されていない。また、磁性材料３ｃが空洞部２の開口部から最も離れた位置である空洞部２の最も奥側に配設されており、以下順番に磁性材料３ｂ、３ａが配設されている。なお、磁性材料３ａ及び３ｂの順番は入れ替わっても構わない。空洞部２の最も奥側は、空洞部２の開口部からの外気温度の影響を受けにくく、たとえば、無電極放電灯点灯装置を横に倒した状態で配置した場合などにも、磁性材料３ｃに精度よくバルブ１の温度を反映させることができる。
【００４２】
磁性材料３ａ、３ｂの材質としては、２４０〜２８０℃程度のキュリー温度を有するＭｎ−Ｚｎ系の多結晶フェライトを用いている。室温でバルブ１を点灯させる場合は、キュリー温度２４０〜２８０℃程度で充分であるが、バルブ１の周囲の温度が室温よりも高い場合、あるいは、過負荷状態等の高周波電源１２への入力電力が上昇し、誘導コイル４に流れる電流が増加した場合を考慮すると、設計マージンを考慮してキュリー温度が３００℃以上のものを用いてもよい。
【００４３】
磁性材料３ｃの材質としては、２００℃以下のキュリー温度を有するＭｎ（マンガン）−Ｚｎ（亜鉛）系フェライトを用いている。ここで、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトは、酸素元素を除く主要な組成成分としてＦｅ（鉄）、Ｍｎ及びＺｎを含み、Ｆｅ、Ｍｎ及びＺｎのそれぞれの酸化物を合成・焼結したものである。また、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを構成するための主要な酸化物は、たとえば、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ又はＺｎＯである。
【００４４】
本実施の形態では、磁性材料３ｃの材質としてＭｎ−Ｚｎ系の多結晶フェライトを用いたが、もちろん、２００℃以下のキュリー温度を有するものであれば、Ｍｎ−Ｚｎ系の単結晶フェライトであってもよいし、Ｎｉ（ニッケル）−Ｚｎ系の多結晶又は単結晶フェライトを用いてもよい。
【００４５】
このような２００℃以下のキュリー温度を有する磁性材料を用いると、誘導コイル４の条材を覆う材質として低耐熱性のものを使用することができ、高価な高耐熱性のフッ素樹脂等を用いなくてもよくなる。
【００４６】
部材５は、断面略円形の柱状であって、この部材５の外側にコア３が接触するように設けられている。
【００４７】
基台９は、アルミダイカストにて形成され、断面略凸状であって上面の開口部を有する筐体である。この基台９の底面に上述した部材５がバルブ１の中心に向かうように立設固定されている。
【００４８】
高周波電源１２は、その出力端（整合回路１７の両端）が上述した誘導コイル４に接続されており、図２に示すような構成となっている。
【００４９】
すなわち、高周波電源１２は、商用交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流状の直流電圧に整流し出力する整流回路ＤＢと、整流回路ＤＢからの脈流状の直流電圧を所望の直流電圧に変換し出力するチョッパ回路１５と、チョッパ回路１５が有するスイッチング素子Ｑ１の周波数を制御するチョッパ制御回路７と、コンデンサＣ１からの直流電圧Ｅをスイッチング素子Ｑ２及びＱ３のオン／オフ動作により矩形波電圧に変換する電力変換回路１６と、電力変換回路１６が有するスイッチング素子Ｑ２及びＱ３に駆動信号を送信するドライブ回路８と、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の周波数を制御するためにドライブ回路８に制御クロック信号を送信する周波数制御回路６と、直列共振回路を構成するインダクタＬ２及びコンデンサＣ２と、電力変換回路１６と誘導コイル４との間のインピーダンスを整合し、電力変換回路１６からの高周波電力を効率よく誘導コイル４に伝達すると、整合回路１７の両端に接続される誘導コイル４と、整合回路１７が有する容量性素子のコンデンサＣ４の両端電圧を検出する電圧検出回路２０と、電圧検出回路２０からの検出電圧信号を受けて、周波数制御回路６が出力する制御クロック信号を制御するマイコン１９と、周波数制御回路６及びチョッパ制御回路７等に電源を供給するＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）降圧回路１５と、を備えている。
【００５０】
ここで、電圧検出回路２０はコンデンサＣ４の両端電圧、すなわち、誘導コイル４の両端電圧Ｖ０２の変化を検出するものである。この電圧検出回路２０は、抵抗Ｒ９２からＲ９４までと、ダイオードＤ９２及びＤ９３と、コンデンサＣ９１からＣ９５までと、ツェナ−ダイオードＺＤ９１と、トランジスタＱ９１と、から構成されている。
【００５１】
また、ＩＰＤ降圧回路１５は、直流電圧Ｅを、たとえば、１５Ｖの直流電圧に変換し、周波数制御回路６、チョッパ制御回路７、ドライブ回路８及びマイコン１９に電源を供給するものである。このＩＰＤ降圧回路１５は、抵抗Ｒ４１と、ダイオードＤ４１及びＤ４２と、コンデンサＣ４１からＣ４４までと、インダクタＬ４１と、ツェナ−ダイオードＺＤ４１及びＺＤ４２と、フォトカプラＰＣ４１と、ＩＣ４１と、から構成されている。
【００５２】
さらに、マイコン１９は、コンデンサＣ４の両端電圧が低下した場合においてトランジスタＱ９１がオフしているときに、該オフ信号を受けて周波数制御回路６の基準クロック信号の周波数を制御するものである。
【００５３】
もちろん、高周波電源１２の構成として、バルブ１内部の放電ガスに１３．５６ＭＨｚの高周波電磁界を供給するものであれば、このものに限られない。
【００５４】
この高周波電源１２と無電極放電灯とから無電極放電灯点灯装置が構成されており、この無電極放電灯点灯装置を備え無電極放電灯を点灯させる照明装置として、たとえば、図３に示すものが挙げられる。
【００５５】
このものはバルブ１の上方をシールドケース１３が覆っており、無電極放電灯からの輻射ノイズは、このシールドケース１３に吸収される。もちろん、無電極放電灯を点灯させる照明装置としては、このものに限られない。
【００５６】
つぎに、無電極放電灯の点灯中の動作を説明する。
【００５７】
無電極放電灯が、たとえば、数千時間点灯し続け、コア３等の温度が上昇し無電極放電灯全体の温度が上昇すると光出力が増加する場合がある。このような場合にはキュリー温度の最も低い磁性材料３ｃがキュリー温度に達し、透磁率が低下する。すると、磁性材料３ｃはコアとしての機能を失い、磁性材料３ａ、３ｂのみがコアとしての機能することになる。つまり、磁性材料の長さが短くなったことになり、図４に示すように誘導コイル４により発生する磁束Ｊ９の磁路が短くなり、磁束Ｊ９と放電プラズマＪ６との結合が低下する。すなわち、放電プラズマＪ６に効率よく電力が伝達されないことになり、光出力が低下することになる。ここで、磁性材料３ｃには誘導コイル４が巻回されていないので、磁性材料３ｃの透磁率が低下しても、誘導コイル４での電力損失はそれほど上昇しないので、磁性材料３ｃの透磁率が低下しても、無電極放電灯点灯装置全体の電力損失は大幅に増加しない。
【００５８】
特に、本実施の形態においては、磁性材料３ｃの材質としてＭｎ−Ｚｎ系フェライトを用いており、このＭｎ−Ｚｎ系フェライトは低温時には比透磁率が１０００以上で、磁性材料３ｃの内部に多数の磁束が貫通するが、キュリー温度を超えると比透磁率が急激に低下するので、無電極放電灯が高温になって光出力が増加しようとした場合に、効果的に光出力の増加を抑制することができる。
【００５９】
このようにして、無電極放電灯が上昇しても光出力の増加が抑えられることになり、無電極放電灯の温度が上昇しても光出力を略一定にすることができる。
【００６０】
ここで、出願人の実験結果において、誘導コイル４が巻回されているコア３内に低透磁率の磁性材料が配設されている場合には、誘導コイル４のリアクタンス成分と抵抗成分との比を表すＱ値が、１０数％以上も低下することがわかった。このような状態においては、誘導コイル４での電力損失が増大し、誘導コイル４の温度、ひいては、無電極放電灯全体の温度を上昇させてしまう。
【００６１】
本実施の形態においては、上述したようにキュリー温度の最も低い磁性材料３ｃに誘導コイル４を巻回しておらず、複雑な構成による温度対策をすることなく、温度上昇による透磁率の低下を防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、電圧検出回路２０により誘導コイル４の両端電圧を検出している。
【００６３】
無電極放電灯が高温となり、磁性材料の温度がキュリー温度を超えると磁性材料の透磁率が低下し、磁性材料に巻回している誘導コイル４のインダクタンスが図５に示すように、急激に低下する。
【００６４】
本実施の形態のように異なる磁性材料を互いに接触させ連設していると、図６に示すように、キュリー温度の最も低い磁性材料３ｃから順番に該磁性材料の透磁率が低下し、これに伴い誘導コイル４のインダクタンスが段階的に低下していく。誘導コイル４のインダクタが減少すると、誘導コイル４の両端に発生する電圧が低下し、コンデンサＣ９３の電圧がツェナ−ダイオードＺＤ９１のオン電圧に達しないのでトランジスタＱ９１はオフとなる。すると、マイコン１９はトランジスタＱ９１のオフ信号を受けて、周波数制御回路６の基準クロック信号の周波数を高くして、無電極放電灯の光出力を低下させることができる。
【００６５】
すなわち、本実施の形態においては、キュリー温度の最も低い磁性材料３ｃの比透磁率が低下し、無電極放電灯の光出力増加を抑制することに加えて、比透磁率の低下による誘導コイル４のインダクタンスの低下を検出し無電極放電灯の光出力増加を抑制しているので、より確実に無電極放電灯の光出力を低下させることができる。
【００６６】
ここで、本実施の形態の構成においては、整合回路１７が有するコンデンサＣ４を電圧検出回路２０の一部として兼用しているので、別途新たに、誘導コイル４のインダクタの低下を検出する付加回路を設ける必要がない。特にコンデンサＣ４には比較的高電圧が印加されるので、誘導コイル４のインダクタの低下を検出しようとして、別途新たな検出回路を設けようとすると、高耐圧の素子が必要となるが、本実施の形態では、そのような必要がなく、無電極放電灯点灯装置のコストダウンを図ることができる。
【００６７】
その他、別途誘導コイル４のインダクタ検出回路を設ける場合には、図示はしないが、たとえば、スイッチング素子Ｑ３と回路グランドとの間にソース抵抗を設けてもよい。このソース抵抗の両端電圧を測定すると、間接的に誘導コイル４のインダクタの低下を検出することができ、しかもこのようなソース抵抗の両端には数ボルト程度の比較的低い電圧しか印加されないので、高耐圧素子を用いることなく、誘導コイル４のインダクタの低下を検出し、無電極放電灯の光出力を低下させることができる。もちろん、ソース抵抗に流れる電流を検出してもよい。さらに、インダクタの低下によって、無電極放電灯点灯装置の消費電力が低下するのだが、このインダクタの低下を間接的に検出することができる電気特性は、上述したもののみならず、他の電気特性（高圧放電灯電流、高圧放電灯電力、さらには、高圧放電灯の発光効率（ルーメン毎ワット））、光学特性（高圧放電灯の照度又は色温度、さらには、輝度、光束、光度）、あるいは、温度特性（高圧放電灯の最冷点温度、管壁温度又は口金温度）でもよい。
【００６８】
また、本実施の形態では、周波数制御回路６の基準クロック信号の周波数を高くし、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の駆動周波数を高くすることにより無電極放電灯の光出力を低下させたが、基準クロック信号のデューティを高くし、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３のデューティを高くして無電極放電灯の光出力を低下させてもよいし、チョッパ回路１５が有するスイッチング素子Ｑ１の周波数を制御し、チョッパ回路１５の出力直流電圧Ｅを低下させ、無電極放電灯の光出力を低下させてもよい。
【００６９】
上記の方法で無電極放電灯の光出力を低下させようとした場合、無電極放電灯の光出力は確かに低下するが、無電極放電灯の光出力の低下に伴い放電プラズマＪ６のインピーダンスが上昇し、磁性材料での電力損失が増加する場合がある。
【００７０】
このような場合には、基準クロック信号の周波数を間欠発振させ、無電極放電灯を間欠的に発振させてもよい。このように連続的ではなく、間欠的に無電極放電灯を発振させると、磁性材料での電力損失を抑制することができる。
【００７１】
なお、放電ガスの種類によっては、無電極放電灯の光出力の低下に伴い放電プラズマＪ６のインピーダンスが上昇した場合に、誘導コイル４の両端に印加される電圧が増加する場合がある。
【００７２】
このような場合には、コンデンサＣ４に印加される電圧を分圧したコンデンサＣ９２の電圧が、ツェナ−ダイオードＺＤ９１のオン電圧を超え、トランジスタＱ９１がオンしたときに周波数制御回路６の基準クロック信号の周波数を高くなるようにマイコン１９をプログラムしていてもよい。
【００７３】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図７を参照して説明する。図７は本実施の形態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。
【００７４】
図７に示す無電極放電灯と図１に示す無電極放電灯との相違点は、図７に示す無電極放電灯は、バルブ１が断面逆Ｕ字状の空洞部２を有する代わりに、互いに連設された断面逆Ｕ字状の空洞部２１ａ、２１ｂを有しており、この空洞部２１ａ、２１ｂの間に形成される排気管２２内に水銀アマルガム２３が配設されている点である。そして、空洞部２１ａ、２１ｂ内であって、排気管２２の軸方向に沿って排気管２２を取り囲むようにして、キュリー温度の異なる２種類の磁性材料３ａ及び３ｃ（Ｔａ＞Ｔｃ）からなるコア３が配設されている。さらに、このコア３の柱軸方向に沿って誘導コイル４が巻回されている。ここで、水銀アマルガム２３は排気管２２内下方に配設されおり、この水銀アマルガム２３の側方には磁性材料３ｃが配設されている。
【００７５】
すなわち、水銀アマルガム２３の近傍にはキュリー温度の低い磁性材料３ｃが配設されていることになる。
【００７６】
この水銀アマルガム２３はＢｉ（ビスマス）−Ｉｎ（インジウム）やＰｂ（鉛）−Ｂｉ−Ｓｎ（錫）のような基体金属と水銀とを反応させて形成した合金であり、水銀単体に比べて水銀蒸気圧の温度特性が高温側へシフトする。したがって、通常点灯時に無電極放電灯が高温となった場合においても最適な水銀蒸気圧を得ることができる。
【００７７】
また、図示はしていないが、水銀アマルガム２３の上方に、水銀と直接化合しにくい金属、たとえば、ニッケルめっきされた鉄板又はステンレス板であって、表面を機械的に粗面加工したものを配設しておくと、通常点灯時に気体となったアマルガム水銀の一部がこの金属部にトラップされるので、再始動時等に光出力が速やかに立ち上がる。
【００７８】
以上、本実施の形態の構成によれば、無電極放電灯が高温になった場合に、最も低いキュリー温度を有する磁性材料３ｃの透磁率が最も早く低下し、コアとしての機能を果たさなくなる。すると、この磁性材料からの電力損失による発熱は抑えられ、この磁性材料３ｃの近傍に配設されている水銀アマルガム２３の温度上昇が抑えられる。水銀アマルガム２３の温度上昇が抑えられると、水銀アマルガム２３からの水銀蒸気圧が下がり、光出力の増加を抑制することができる。
【００７９】
このように、バルブ１内の放電ガスに大なる影響を及ぼす水銀アマルガム２３の近傍にキュリー温度の低い磁性材料３ｃを配設しておくと、無電極放電灯の温度上昇による光出力の増加を精度よく抑えることができる。
【００８０】
なお、上記説明で特に言及していない作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１記載の無電極放電灯は、コアはキュリー温度の異なる複数の磁性材料が誘導コイルの巻回軸方向に沿って連設されているので、高温なって無電極放電灯の光出力が増加する場合においても、コアが複数の磁性材料から構成されおり、温度が上昇していっても、最も低いキュリー温度を有する磁性材料から順番に透磁率が低下していき、光出力の増加を抑制し、光出力を略一定にすることができる。
【００８２】
請求項２記載の無電極放電灯は、請求項１記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有するコアには誘導コイルが巻回されていないので、無電極放電灯が高温になったときに透磁率の低下しやすいコアにコイルが巻回されておらず、コイルでの電力損失を抑制することができる。
【００８３】
請求項３記載の無電極放電灯は、請求項１又は２記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有するコアは、空洞部の開口部から最も離れた位置に配設されているので、無電極放電灯が設置される向きに関係なく、無電極放電灯の温度上昇をコアに伝達することができる。
【００８４】
請求項４記載の無電極放電灯は、放電ガスが内部に封入されており互いに連設された断面逆Ｕ字状の空洞部を有する略球形状のバルブと、バルブ内であって互いの空洞部の間に形成される排気管と、排気管内に配設される水銀アマルガムと、空洞部に配設される磁性材料で柱状のコアと、コアに巻回され高周波電力が供給される誘導コイルと、を備え、コアはキュリー温度の異なる複数の磁性材料が誘導コイルの巻回軸方向に沿って連設されているので、請求項１記載の無電極放電灯と同様に、高温なって無電極放電灯の光出力が増加する場合においても、コアが複数の磁性材料から構成されおり、温度が上昇していっても、最も低いキュリー温度を有する磁性材料から順番に透磁率が低下していき、光出力の増加を抑制し、光出力を略一定にすることができる。
【００８５】
請求項５記載の無電極放電灯は、請求項４記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有する磁性体が、水銀アマルガムの近傍に配設されているので、無電極放電灯が高温になった場合に、この磁性体の透磁率が最も先に低下し、コアの機能を果たさなくなる。すると、磁性材料からの電力損失による発熱は抑えられ、磁性材料の近傍に配設されている水銀アマルガムの温度上昇を抑えることができ、これにより水銀アマルガムからの水銀蒸気圧を下げることができ、光出力を抑制することができる。
【００８６】
請求項６記載の無電極放電灯は、請求項１から５までのいずれかに記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度は、キュリー温度が２００℃以下であるので、誘導コイルの材料を耐熱が２００℃程度のものを使用することができる。
【００８７】
請求項７記載の無電極放電灯は、請求項１から５までのいずれかに記載の無電極放電灯において、最も低いキュリー温度を有する磁性材料は、マンガンと亜鉛とを含んでいるので、無電極放電灯の光出力が減少する低温時には、コアの透磁率が増加することにより無電極放電灯の光出力が増加させ、光出力が増加する高温時にはコアの透磁率が減少することにより光出力を減少させ、低温から高温まで光出力を略一定にすることができる。
【００８８】
請求項８記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯と、誘導コイルに高周波電力を供給するとともに供給電力が可変の高周波電源と、誘導コイルのインダクタンスを検出する検出回路を備え、インダクタンスが所定値よりも低下した場合に、供給電力を減少させる制御を行っているので、最も低いキュリー温度を有するコアの透磁率が低下した場合に、透磁率の低下に伴う誘導コイルのインダクタンスの低下を検出し、無電極放電灯への供給電力を減少させることができる。
【００８９】
請求項９記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から７までのいずれかに記載の無電極放電灯と、誘導コイルに高周波電力を供給するとともに供給電力が可変の高周波電源と、誘導コイルと直列に接続される容量性素子と、容量性素子の両端電圧を検出する電圧検出回路と、を備え、検出電圧が所定の電圧よりも上昇した場合に、供給電力を減少させる制御を行っているので、無電極放電灯点灯装置の異常時においては、誘導コイル両端の電圧が上昇したときでも、誘導コイル両端の電圧を反映した電圧を検出し、無電極放電灯に供給する電力を減少させることができる。
【００９０】
請求項１０記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項８又は９記載の無電極放電灯点灯装置において、供給電力を減少させる制御を行うことに代えて、間欠的に電力を供給する制御を行っているので、インダクタンスの低下や無電極放電灯点灯装置の異常時において、無電極放電灯へ供給する電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】高周波電源１２の回路図である。
【図３】照明装置の断面図である。
【図４】磁束の経路を示す図である。
【図５】誘導コイル４の温度と誘導コイル４のインダクタンスとの一般的な関係を示す図である。
【図６】第１の実施の形態において、誘導コイル４の温度と誘導コイル４のインダクタンスとの関係を示す図である。
【図７】第２の実施の形態を示す断面図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【図９】従来例において、磁束の経路を示す図である。
【符号の説明】
１          バルブ
２          空洞部
３          コア
３ａ、３ｂ  コアを構成する磁性材料
３ｃ        最もキュリー温度の低いコアを構成する磁性材料
４          誘導コイル
２３        水銀アマルガム
１２        高周波電源
Ｃ４        コンデンサ（容量性素子）
２０        電圧検出回路（検出回路）
【図１】
2004253323.tif 000003
【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】
2004253323.tif 000008
【図７】
2004253323.tif 000009
【図８】
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【図９】
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