(57)【要約】  【課題】  始動用光源部が簡単な構造である無電極放電ランプを提供する。【解決手段】  無電極蛍光ランプは、放電容器内に水銀が封入されている発光管と、この発光管の近傍に配されて発光管内の水銀を励起する励起コイルを備えるコイルユニットと、この励起コイルに高周波の交流電流を流すための高周波駆動回路部と、ランプの点灯始動時の初期電子を放出するための始動用光源部６０とを備える。始動用光源部６０は、導体６１と、この導体６１の両端に接続された発光素子６２とから閉ループを構成する。この始動用光源部６０は、励起コイルが発生する磁界と閉ループとが鎖交するように配され、ランプの点灯始動時に励起コイルの磁界によって閉ループに発生した誘起電力により発光素子６２が発光する。  【選択図】  図４
2005056803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器内に水銀が封入されてなる発光管と、前記発光管を放電させ前記発光管内の水銀を励起する励起コイルと、放電始動補助用の発光体を有する始動用光源部とを備える無電極放電ランプであって、
前記始動用光源部は、前記発光体と導体とで閉ループを構成すると共に、前記励起コイルが発生する磁界と前記閉ループとが鎖交する状態で配され、放電始動時に前記励起コイルによって前記閉ループに誘起した電力により前記発光体が直接発光することを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
前記発光体は、発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプ。
【請求項３】
前記発光素子は、白熱電球であることを特徴とする請求項２に記載の無電極放電ランプ。
【請求項４】
前記導体は、ステンレス材であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無電極放電ランプ。
【請求項５】
前記始動用光源部は、１ターンの閉ループを構成していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の無電極放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電容器内に水銀が封入されてなる発光管と、前記発光管を放電させ前記発光管内の水銀を励起する励起コイルと、放電始動補助用の発光体を有する始動用光源部とを備える無電極放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、放電ランプは、その点灯始動時に放電空間内の初期電子を利用している。例えば、放電ランプに光が差し込んでいる場合、或いは、前回の点灯からあまり時間が経過していない場合等は、放電空間内で初期電子は発生しやすく、励起コイルに電流が流れ始めて点灯するまでの時間（この時間を、以下、「始動時間」という。）が短いが、ランプに光が差し込まず、しかも前回の点灯から相当な時間が経過している場合（この状態を、以下、「暗黒状態」という。）では、放電空間内で初期電子が発生し難く、ランプの始動時間が長くなる。
【０００３】
有電極型の予熱始動形の放電ランプは、電極のフィラメントコイルに熱電子放射物質が塗布されているため、点灯始動時に電極から初期電子として利用できる熱電子を放射するので、始動時間が長くなることはない。しかしながら、上述の電極を有さない無電極型の放電ランプ（以下、「無電極放電ランプ」ともいう。）では、点灯始動時に初期電子が得られないため、暗黒状態下での始動時間が長くなってしまう。
【０００４】
そこで、ランプの点灯始動時に必要な初期電子を自ら発生する、つまり始動用光源部を備えた無電極放電ランプが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
この無電極放電ランプは、放電容器内に水銀が封入されてなる発光管と、この発光管の近傍に配されて放電容器内の水銀を励起する励起コイルと、この励起コイルの磁界の一部を利用して発光する始動用光源部を備えている。
【０００６】
この始動用光源部は、励起コイルの磁界と鎖交するように配されて誘起電力を発生するループ状の導体と、この誘起電力によって発光する発光素子とを、点灯始動時に発光素子を発光させるための回路を介して接続してなる。
【特許文献１】特開２０００−１８２５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の無電極放電ランプにおける始動用光源部は、発光素子を発光させるための回路を備えている。当然、この回路は複数の電子部品から構成されるため、その分、始動用光源部のコストがアップしたり、構成が複雑になったりする問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成の始動用光源部を備える無電極放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る無電極放電ランプは、放電容器内に水銀が封入されてなる発光管と、前記発光管を放電させ前記発光管内の水銀を励起する励起コイルと、放電始動補助用の発光体を有する始動用光源部とを備え、前記始動用光源部は、前記発光体と導体とで閉ループを構成すると共に、前記励起コイルが発生する磁界と前記閉ループとが鎖交する状態で配され、放電始動時に前記励起コイルによって前記閉ループに誘起した電力により前記発光体が直接発光することを特徴としている。
【００１０】
ここでいう「導体」は、励起コイルが発生する磁界と鎖交する状態で配され、放電始動時に励起コイルにより誘起電力が発生するものを指し、抵抗素子、スイッチ素子、コンデンサ素子等を備えていないものを指す。
【００１１】
また、ここでいう「発光体」は、発光素子が接続部を介して導体に電気的に接続されている場合は、発光素子と接続部とから構成される。当然、発光素子が直接導体に接続されている場合は、この発光素子は発光体を構成することになる。
【００１２】
また、前記発光体は、発光素子であることを特徴とし、さらに、前記発光素子は、白熱電球であることを特徴とする。一方、前記導体は、ステンレス材であることを特徴とする。前記始動用光源部は、１ターンの閉ループを構成していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無電極放電ランプでは、発光体が導体にのみに接続されているので、始動用光源部を簡単な構成となると共に安価に実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施の形態＞
以下、本発明に係る無電極蛍光ランプの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
１．無電極蛍光ランプの構成について
図１は実施の形態における無電極蛍光ランプの一部を切り欠いた正面図であり、図２は、実施の形態における無電極蛍光ランプの発光管を取り外した状態の斜視図であり、また、図３は、実施の形態における無電極蛍光ランプの発光管を取り外した状態の平面図である。
【００１６】
無電極蛍光ランプ（以下、単に「ランプ」という。）１は、所謂、電磁誘導結合型放電（Ｈ放電）を利用したものである。また、以下で説明するランプ１は、一般白熱電球１００［Ｗ］に相当する２０［Ｗ］品である。
【００１７】
ランプ１は、図１に示すように、放電容器１１内に水銀が封入されている発光管１０と、この発光管１０内の水銀を励起する励起コイル２１を備えるコイルユニット２０と、この励起コイル２１に高周波の交流電流を流すための高周波駆動回路部３０と、この高周波駆動回路部３０に給電するための口金５０と、ランプ１の点灯始動時の初期電子を放出するための始動用光源部６０とを備える。
【００１８】
コイルユニット２０、高周波駆動回路部３０、始動用光源部６０は筒形状のケース７０内に、外部から見えないように収納され、口金５０はケース７０における発光管１０と反対側の端部（図１では下端）に、また発光管１０がケース７０の上端にそれぞれ取着されている。
【００１９】
なお、この無電極蛍光ランプ１は、発光管１０内に封入された放電ガスを励起コイル２１の電磁誘導により励起させてプラズマを発生し、プラズマの紫外線で放電容器１１の内面の蛍光層１２から可視光を発光させている。
【００２０】
（ａ）発光管
発光管１０は、図１に示すように、例えば、透光性ガラスからなる放電容器１１を備え、この放電容器１１の内面に蛍光層１２が形成されていると共に、放電容器１１の内部に、水銀（Ｈｇ）と不活性ガス、例えばクリプトン（Ｋｒ）ガスが放電物質として封入されている。
【００２１】
放電容器１１は、その壁面に内方（上方）へ凹んだ凹入部１３を有している、この凹入部１３は、コイルユニット２０の励起コイル２１を内装するためのもので、有底筒形状をしている。なお、凹入部１３の底１４には、放電容器１１内を排気したり、上述のガスを封入したりする際に利用する排気管１５が、外方（下方）に延伸するように設けられている。
【００２２】
発光管１０の下端部には、図１に示すように、径方向に張り出すつば部１６が、複数、例えば、周方向に等間隔をおいて４個形成されている。なお、つば部は４個あるが、すべて、符号「１６」を用いることにする。
【００２３】
このつば部１６は、後述のコイルユニット２０の係合部に係合し、この係合状態で、例えば、接着剤、具体的には、シリコン樹脂（図示省略）を利用して、発光管１０の下端部と、ケース７０及びコイルユニット２０とが互いに固着されている。
【００２４】
（ｂ）コイルユニット
コイルユニット２０は、図１から図３に示すように、円板形状のベース部２２と、このベース部２２の略中央からベース部２２と略直交する方向（図１及び図２では上方向）に延伸する円筒部２３とからなるユニット本体２４を備える。
【００２５】
このユニット本体２４は、絶縁体、例えば、合成樹脂材料（実施の形態では、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を使用している。）からなり、図２に示すように、ユニット本体２４のベース部２３の周縁がケース７０の内周面の爪部７１により係着される。
【００２６】
円筒部２３は、その外周に励起コイル２１が巻装され（図１及び図２参照）、また内部にコア２５が挿設されている（図１参照）。円筒部２３は、図１に示すように、発光管１０の凹入部１３内に挿入できるように外径が所定寸法に設定されている。なお、コア２５には、例えば、フェライトが用いられ、その形状は、例えば、円筒形状をしている。
【００２７】
ベース部２２の表面（図１及び図２では上面）には、図１から図３に示すように、発光管１０の下端部のつば部１６と係合する係合部２６が、周方向に等間隔を置いて、例えば、４個形成されている（図３参照）。係合部２６は、図２及び図３に示すように、円筒部２３と対向する部分２６ａ及び周方向の一方側（ここでは時計回り側）の端部２６ｂとが開口している。
【００２８】
また、係合部２６同士は、図３に示すように、周方向に沿って離れており、この係合部２６間に発光管１０の端部のつば部１６が上方から入り、この状態で発光管１０をその管軸廻りに半時計回り方向に回転させると、図３において一点鎖線で表示するように、つば部１６が係合部２６の一方の端部２６ｂの開口から係合部２６内に進入するようになっている。
【００２９】
ベース部２２の表面には、図２及び図３に示すように、励起コイル２１を構成するコイル線の端部２１ａ，２１ｂに接続する接続端子２７ａ，２７ｂが設けられている。コイル線の一方の端部２１ｂは、円筒部２３の内部を経由して円筒部２３の下部側の貫通孔を通って接続端子２７ｂに接続されている。
【００３０】
（ｃ）始動用光源部
図４は、実施の形態における始動用光源部の斜視図である。
【００３１】
始動用光源部６０は、図４に示すように、導体６１と、この導体６１の両端に接続された発光素子６２とからなり、これらにより閉ループを構成する。この始動用光源部６０は、励起コイル２１が発生する磁界が閉ループ内を通るように配され、ランプ１の点灯始動時に励起コイル２１の磁界によって閉ループに発生した誘起電力により発光素子６２が発光するようになっている。
【００３２】
始動用光源部６０は、ケース７０内に収納される大きさであって、導体６１及び発光素子６２により構成される閉ループ内に発光管１０の下端部（つば部も含む。）が入る大きさをしている。
【００３３】
導体６１は、例えば、Ｃ字形状をしている。導体６１の端部には、発光素子６２から導出しているリード線６２ａ，６２ｂが、例えば、溶接により電気的に接続されている。始動用光源部６０は、発光管１０の外部であって且つ発光管１０の近くに配されている。具体的には、図２に示すように、発光素子６２がコイルユニット２０の係合部２６間に位置するように、導体６１が係合部２６に載置されている。
【００３４】
発光素子６２には、例えば、白熱電球が用いられ、この定格電圧は、ランプ始動時に励起コイル２１の磁界により発生する誘起電圧の値と略同じものが使用されている。
【００３５】
（ｄ）高周波駆動回路部
高周波駆動回路部３０は、図１に示すように、基板３１に実装された複数の電気部品から構成される。基板３１は、保持部８０により保持された状態で、この保持部８０がコイルユニット２０に取着されて、ケース７０内に組み込まれる。
【００３６】
図５は、無電極蛍光ランプに組み込まれている高周波駆動回路部の回路図である。
【００３７】
高周波駆動回路部３０は、整流回路３２、高周波回路３３とから構成される。
【００３８】
整流回路３２は、ノイズフィルター用のコンデンサ３２１や、全波整流部３２２および平滑コンデンサ（電解コンデンサ）３２３などからなり、商用交流電圧を整流して直流電圧を出力する。
【００３９】
高周波発振回路３３は、ＭＯＳ型トランジスタからなる１対のスイッチング素子３３１、３３２、コイル３３５およびチョークコイル３３６などからなり、出力側に共振回路３４を有する。
【００４０】
チョークコイル３３６の一次側に所定方向の電流が流れると、２次側コイル３３６にその電流の方向に応じて起電力が生じ、これが反転電圧としてＱ点に接続されたスイッチング素子３３１、３３２のゲートに印加される。
【００４１】
スイッチング素子３３１、３３２は前者がＮＭＯＳ、後者がＰＭＯＳからなりそのゲートに印加される反転電圧の極性により交互にＯＮになり、これにより励起コイル２１に所定の周波数の交流電圧が供給される。ここで、実施の形態で説明しているランプは、白熱電球１００［Ｗ］代替品の２０［Ｗ］であり、交流電圧の周波数は４８０［ＫHｚ］である。
【００４２】
なお、図の３３３、３３４はツェナーダイオードであり、スイッチング素子３３１、３３２のゲートに印加される電圧が過剰になるのを阻止し、当該スイッチング素子３３１、３３２を保護する。また、出力側の共振回路３４は、励起コイル２１、コンデンサ３４１、３４２からなる。
【００４３】
（ｅ）その他
コイルユニット２０と保持部８０との間には、図１に示すように、励起コイル２１に交流電流を流したときにコア２５の温度上昇を防止するための放熱部９０が設けられている。放熱部９０は、円筒形状のコア２５の貫通孔に挿入される円筒部９１と、この円筒部９１の下端に取り付けられた円板部９２とかなり、コア２５から円筒部９１に伝わった熱を円板部９２から放熱するようになっている。
【００４４】
また、口金５０は、例えば、一般の白熱電球と同規格であるねじ込み型のＥ２６タイプが用いられ、高周波駆動回路部３０に不図示のリード線により電気的に接続されている。これにより、高周波駆動回路部３０に給電されると共に、発光管１０は発光する。
【００４５】
２．具体的構成について
（ａ）導体
導体６１には、ステンレス製の線材を用いている。この理由は、１本の線材を用いてＣ字形状に屈曲・湾曲させる時に、加工しやすく、しかも加工後もその形状保持性に優れているからである。また、発光素子６２のリード線６２ａ，６２ｂの接続を溶接で容易に行えるからである。さらに、線材をＣ字形状としているのは、発光素子６２とで１ターンの閉ループを構成するためであり、このようにすることにより、導体同士の接触を考慮（例えば、導線に絶縁処理を施す等）する必要がなくなるからである。
【００４６】
導体６１の太さ（線材の直径）は、略１［ｍｍ］である。この理由は、線材をＣ字形状に容易に加工できる太さであり、加工後もその形状保持性に優れ、ケース７０内への始動用光源部６０の組込み時の取扱いが容易だからである。
【００４７】
（ｂ）発光素子
発光素子６２として用いられている白熱電球は、その直径が３［ｍｍ］、長さが６［ｍｍ］の大きさであり、また定格電圧が９［Ｖ］のものである。なお、点灯始動時の電流は０．１［Ａ］で、発する光束は、３［ｌｍ］である。この色温度は２１００［Ｋ］である。
【００４８】
これに対し、ランプ１が定常点灯しているときの白熱電球は、０．６［ｌｍ］の光束で点灯し、その消費電力は０．１［Ｗ］程度である。この白熱電球の消費電力は、ランプ１の消費電力（２０［Ｗ］）に対して０．５％であり、略無視できる程度であると考えられる。これは、ランプは、通常、始動電圧が高く、定常点灯になると電圧が下がり、実施の形態で説明しているランプ１も定常点灯しているときは、誘起コイル２１により発生する磁界が弱くなるからである。
【００４９】
また、発光素子６２に誘起電力が印加されてから発光するまでの時間は約０．１秒以下である。なお、ランプ１が点灯するまでの始動時間も約０．１秒以下であった。参考までに、始動用光源部を備えていないランプが、暗黒状態下で点灯始動されると、始動時間が最長３秒であった。
【００５０】
（ｃ）始動用光源部
始動用光源部６０は、上述の導体６１と発光体６２とを閉ループ状に接続している。さらに、発光素子６２の定格電圧と、導体６１に発生する誘起電圧とが略同じようにしているため、発光素子６２に印加される電圧を調整する必要もなく、始動光源部６０の構成を簡単にできる。
【００５１】
なお、発光素子６２の定格電圧と、導体６１に発生する誘起電圧とが略同じようにするには、例えば、発光素子６２、つまり白熱電球内のフィラメントコイルの巻き数、素線の太さ等を適宜設計すればできる。換言すれば、発光素子６２として白熱電球を用いると、定格電圧の調整を容易に行うことができるのである。
【００５２】
始動用光源６０の発光素子６２は、係合部２６間に配されている。これにより、発光管１０をケース７０側に固着した場合でも、発光素子６２が邪魔になるようなことはなく、さらに、もう少し大きな発光素子も使用することが可能となる。
【００５３】
＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば以下のような変形例を実施することができる。
【００５４】
１．導体の形状及びサイズについて
上記の実施の形態では、導体６１の材料としてステンレスを用いたが、導電性を有する材料であれば、他の材料、例えば、鉄、真鍮等も使用することができる。
【００５５】
また、導体６１の太さは、実施の形態では、１［ｍｍ］としている。しかし、導体６１の太さは、０．８［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下の範囲が好ましい。この理由は、０．８［ｍｍ］より細いと、導体が曲がりやすく、その形状が保持されないからである。また、導体にある程度の剛性がないと、始動用光源部をケース内に組み込む際の作業効率が低下するからである。一方、１．５［ｍｍ］より太いと、細い場合とは逆に、導体が曲がり難く、加工し難くなり、さらに導体の収納性に問題が生じるからである。なお、材料にステンレス以外のものを利用すると、機械的特性がステンレスと異なるため導体の太さも代わる可能性がある。
【００５６】
更に、導体６１の形状は、実施の形態では、円弧形状のＣ字形状であったが、例えば、６角形のような多角形状をしたＣ字形状でも良い。更に、ケース７０内に始動用光源部が収納され、且つその状態で発光管１０がケース７０側に固着されるのであれば、例えば、楕円形状のＣ字形状でも良い。
【００５７】
２．発光素子について
（ａ）光束について
発光素子６２が点灯始動時に発する光束は、実施の形態では、３［ｌｍ］程度であったが、この光束は、１［ｌｍ］以上１０［ｌｍ］以下の範囲が好ましい。
【００５８】
この理由は、１［ｌｍ］より小だと、ランプの始動時間が０．５秒を越えてしまい、実使用状態において不都合が生じ、また１０［ｌｍ］より大だと、ランプが定常点灯時においても発光素子の光束が２［ｌｍ］程度となり、発光管を透過し、例えば、発光管に塗布された蛍光体の発光色と発光素子の発光色が異なる場合に不都合が生じるためである。
【００５９】
（ｂ）発光するまでの時間について
上記の実施の形態では、発光素子６２が発光するまでの時間が約０．１秒以下であったが、この時間は、早いほど好ましいが、０．３秒以下であれば良い。これは、ランプの始動時間は、発光素子が発光するまで時間と略同じであり、発明者らが種々調査したところ、ランプの始動時間が０．３秒以下であれば、ランプの点灯が遅いと感じる人が少ないという結果が得られたからである。
【００６０】
（ｃ）色温度について
発光素子６２が発する光の色温度は、実施の形態では、２１００［Ｋ］程度であったが、この色温度は、２０００［Ｋ］以上が好ましい。この理由は、色温度は、高いほど初期電子の発生確率が高くなる傾向になっており、色温度が２０００［Ｋ］より低いと初期電子の発生確率が低下するためである。
【００６１】
（ｄ）定格電圧と誘起電圧について
上記実施の形態では、白熱電球の定格電圧を誘起電圧と略同じになるようにしている。これは、ランプを頻繁に点・消灯させても白熱電球のフィラメントコイルが断線しないようにするためである。
【００６２】
ところが、定格電圧が低い白熱電球を用いても、例えば、ランプが毎日点灯されるとしても、０．１秒程度と短い点灯時間であるので、フィラメントコイルが断線しない場合もある。逆に、定格電圧が高い白熱電球を用いても、ランプの点灯始動時に、上述のように、１［ｌｍ］以上の光束を発すれば、短時間でランプを点灯させることができる。
【００６３】
（ｅ）素子の種類について
上記実施の形態では、発光素子６２として、白熱電球を用いたが、他の発光素子を用いても良い。このような発光素子としては、例えば、微小ギャップ、マイクロキャビティ放射体がある。
【００６４】
３．始動用光源部
本実施の形態では、Ｃ字形状の導体６１に１個の発光素子６２を設けているが、円弧形状の導体を複数（例えば２個）、そして複数の発光素子（例えば２個）を用いて閉ループを構成しても良い。
【００６５】
更に、導体は、複数ターンにしても良い。但し、この場合は、導体同士が接触する惧れがあるので、導体の外周に絶縁処理を施すなどの絶縁対策が必要となる。
【００６６】
４．無電極放電ランプ
本実施の形態で説明した無電極蛍光ランプ１は、白熱電球１００［Ｗ］相当品について説明したが、他の白熱電球に相当するもので有っても良い。
【００６７】
一方、励起コイル２１に供給する交流電流の周波数は、４８０［ＫＨｚ］であったが、交流電流の周波数について、３［ＭＨｚ］までのランプを試作し実験を行った結果、上記実施の形態と同様の始動用光源部を用いても、ランプの点灯始動時に初期電子が得られることを確認している。
【００６８】
また、本発明に係る無電極放電ランプは、上記の実施の形態では電球形タイプの放電ランプ１について説明したが、他のランプ、例えば、高周波駆動回路部を備えず、口金のタイプがねじ込み式でない、例えば片口金（ＧＸ１０ｑ等）を用いたコンパクト型の蛍光ランプであっても良い。このようなランプにおいても、始動用光源部の構成は実施の形態で説明した内容と実質的に変わるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る無電極放電ランプは、ランプの点灯始動時の初期電子を発生させる始動用光源部を有するランプに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態における無電極蛍光ランプの一部を切り欠いた正面図である。
【図２】実施の形態における無電極蛍光ランプの発光管を取り外した状態の斜視図である。
【図３】実施の形態における無電極蛍光ランプの発光管を取り外した状態の平面図である。
【図４】実施の形態における始動用光源部の斜視図である。
【図５】無電極蛍光ランプに組み込まれている高周波駆動回路部の回路図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    無電極蛍光ランプ
１０    発光管
２０    コイルユニット
２１    励起コイル
３０    高周波駆動回路部
６０    始動用光源部
６１    導体
６２    発光素子
【図１】
2005056803.tif 000003
【図２】
2005056803.tif 000004
【図３】
2005056803.tif 000005
【図４】
2005056803.tif 000006
【図５】
2005056803.tif 000007