(57)【要約】【課題】無電極放電ランプの使用が想定される温度範囲内での光量を使用形態に関わらず安定させることを目的とする。【解決手段】無電極放電ランプは、上部が球状であり下部が円柱状である電球形状に形成されたバルブ１と、筒状に形成されバルブ１の下面に凹設された凹所１１内に一端部が挿入されるカプラ２とを備える。カプラ２は、高周波電流が通電されることによりバルブ１内に高周波電磁界を形成する誘導コイル２１を備える。誘導コイル２１は、凹所１１の底面に突設される排気管１２を囲む形で配設される。排気管１２内にはアマルガムを内部に収容するアマルガム用容器１３が固定される。バルブ１における円柱状の部位を含む底部１ｂの内面には、底部１ｂを保温する保温膜１６が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電ガスが封入されるとともに内面に蛍光体膜が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バルブ内に高周波電磁界を形成して放電ガスを励起発光させる誘導コイルと、バルブの内部に固定されるアマルガム用容器内に収容されバルブ内に放電ガスの一成分である水銀蒸気を供給するアマルガムと、使用形態により最冷部の位置が変わるバルブの一部に形成される保温膜とを備え、保温膜は、保温膜を形成しない場合に最冷部になると設計仕様で定まる周囲温度に関する温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外となる部位に形成されることを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
内部に放電ガスが封入されるとともに内面に蛍光体膜が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バルブ内に高周波電磁界を形成して放電ガスを励起発光させる誘導コイルと、バルブの内部に固定されるアマルガム用容器内に収容されバルブ内に放電ガスの一成分である水銀蒸気を供給するアマルガムと、使用形態により最冷部の位置が変わるバルブの一部の周囲に巻回され両端間が短絡された加熱コイルとを備え、加熱コイルは、加熱コイルを巻回しない場合に最冷部になると設計仕様で定まる周囲温度に関する温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外となる部位の周囲に巻回されることを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された無電極放電ランプと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路と、点灯回路および前記無電極放電ランプを保持する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、アマルガムを備える無電極放電ランプおよび照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガラスなどの透光性材料からなるバルブと、高周波電流が通電されることによりバルブ内に高周波電磁界を形成する誘導コイルとを備える無電極放電ランプが提供されている。バルブ内には放電ガスの一成分である希ガスが封入されるとともに、放電ガスの一成分である水銀蒸気をバルブ内に供給する水銀が封入されている。また、バルブの内面には蛍光体膜が形成されている。
【０００３】
バルブ内に高周波電磁が形成されると希ガスによる放電が生じ、生じた放電によりバルブが加熱されて水銀が温められ、水銀によりバルブ内に水銀蒸気が供給される。水銀蒸気は放電を行うとともに放電により励起され紫外線を放出する。放出された紫外線は蛍光体膜により可視光に変換される。
【０００４】
無電極放電ランプは誘導コイルを用いてバルブ内に放電を発生させるから、熱陰極を備える蛍光ランプのように放電を発生させるための電極を有さない。したがって、無電極放電ランプは電極切れやエミッタ（熱電子放射物質）の消耗による不点灯が起きず、熱陰極を備える蛍光ランプより長寿命である。
【０００５】
無電極放電ランプにおいては、光量はバルブ内の水銀の蒸気圧に依存し、当該蒸気圧はバルブの最冷部の温度に依存し、最冷部の温度は周囲温度に依存するから、無電極放電ランプにおいては、光量は周囲温度に依存して変化する。
【０００６】
そこで、より広い温度範囲で光量を安定させるため、バルブ内にアマルガムを封入する技術（例えば、特許文献１参照）が提供されている。ここにいう光量の安定とは、設計仕様で定める周囲温度に関する温度範囲の全範囲に亘って、光量が設計時に規定した規格範囲内になることを意味する。
【０００７】
バルブ内に封入されたアマルガムの温度とバルブ内に封入された水銀の温度とを比較すると、水銀の蒸気圧が同じ場合、アマルガムの温度の方が水銀の温度より低くなる。アマルガムのある温度に対するバルブ内の水銀の蒸気圧と同じ蒸気圧にすることができる水銀の温度を「相対温度」とすると、バルブ内にアマルガムを封入した場合、封入されたアマルガムの温度に対する相対温度よりも最冷部の温度が高いとバルブ内の水銀の蒸気圧はアマルガムの温度に依存し、最冷部の温度に依存しない。
【０００８】
一方、アマルガムは、バルブ内において水銀に比べ温度変化に対する水銀の蒸気圧変化が少ないから、バルブ内の水銀の蒸気圧がアマルガムの温度に依存すると、より広い温度範囲で光量が安定する。
【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】
【０００９】
ところで、無電極放電ランプにおいては、器具本体を備える照明器具に取り付けて使用する場合、無電極放電ランプの取り付ける方向（点灯方向）や取り付ける器具本体の形状などの使用形態により、通常、バルブにおける最冷部の位置と温度とが変わる。
【００１０】
図４に示す無電極放電ランプを異なる点灯方向で使用する場合を例に挙げて具体的に説明する。図４に示す無電極放電ランプは、上部が球状であり下部が円柱状である電球形状に形成されたバルブ１と、筒状に形成されバルブ１の下面に凹設された凹所１１内に一端部が挿入さるカプラ２と、バルブ１をカプラ２に取り付けるためにバルブ１の下部に取り付けられる口金３２とを備えている。誘導コイル２１は、凹所１１の底面から突設された排気管１２の周囲に巻回され、アマルガムは排気管１２内に固定された金属容器１３内に収容されている。
【００１１】
この無電極放電ランプをバルブ１の球状の部分が円柱状の部分よりも下となるように器具本体に取り付けて使用する場合（以下、このように取り付ける場合を「下向き点灯」と呼ぶ）、最冷部はバルブ１の頂部１ａ（球状部分における円柱状の部分との接続部分とは反対側の部分）となり、バルブ１の球状の部分が円柱状の部分よりも上となるように器具本体に取り付けて使用する場合（以下、このように取り付ける場合を「上向き点灯」と呼ぶ）、最冷部は円柱状の部分を含むバルブ１の底部１ｂとなっている。
【００１２】
下向き点灯と上向き点灯とで最冷部の温度を比較すると、上向き点灯の場合の方が最冷部（底部１ｂ）の温度が低くなっている。図４に示す無電極放電ランプを下向き点灯で使用した場合、最冷部の温度は、前記温度範囲の全範囲に亘って前記相対温度よりも高く、バルブ１内の水銀の蒸気圧はアマルガムの温度に依存して光量は安定している。
【００１３】
しかしながら、上向き点灯で使用すると、周囲温度が低い場合（例えば、−１０℃）において、最冷部である底部１ｂの温度が前記相対温度よりも低くなり、バルブ１内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存する。このとき、周囲温度が低いため最冷部の温度は、バルブ１内の水銀の蒸気圧を前記所定の範囲内にできる温度より低く、結果、光量が前記規格範囲の下限値よりも少なくなる。
【００１４】
上述のように、アマルガムを用いる無電極放電ランプにおいては、ある使用形態では光量が安定する一方、別の使用形態では周囲温度が低い場合に光量が低下し光量が安定しない虞があるという問題がある。
【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、アマルガムを用いた無電極放電ランプにおいて、使用形態によらず光量を安定させることができる無電極放電ランプおよび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】
請求項１の発明は、内部に放電ガスが封入されるとともに内面に蛍光体膜が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バルブ内に高周波電磁界を形成して放電ガスを励起発光させる誘導コイルと、バルブの内部に固定されるアマルガム用容器内に収容されバルブ内に放電ガスの一成分である水銀蒸気を供給するアマルガムと、使用形態により最冷部の位置が変わるバルブの一部に形成される保温膜とを備え、保温膜は、保温膜を形成しない場合に最冷部になると設計仕様で定まる周囲温度に関する温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外となる部位に形成されることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明は、内部に放電ガスが封入されるとともに内面に蛍光体膜が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バルブ内に高周波電磁界を形成して放電ガスを励起発光させる誘導コイルと、バルブの内部に固定されるアマルガム用容器内に収容されバルブ内に放電ガスの一成分である水銀蒸気を供給するアマルガムと、使用形態により最冷部の位置が変わるバルブの一部の周囲に巻回され両端間が短絡された加熱コイルとを備え、加熱コイルは、加熱コイルを巻回しない場合に最冷部になると設計仕様で定まる周囲温度に関する温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外となる部位の周囲に巻回されることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された無電極放電ランプと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する点灯回路と、点灯回路および前記無電極放電ランプを保持する器具本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１，３の発明の構成によれば、保温膜は、保温膜を形成しない場合に最冷部になると設計仕様で定まる周囲温度に関する温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外となる部位に形成されるから、使用形態によってバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外になることがなく、使用形態によらず前記温度範囲の全範囲に亘って光量が安定する。
【００２０】
請求項２，３の発明の構成によれば、加熱コイルは、加熱コイルを巻回しない場合に最冷部になると設計仕様で定まる周囲温度に関する温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外となる部位の周囲に巻回されるから、使用形態によってバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して所定の範囲外になることがなく、使用形態によらず前記温度範囲の全範囲に亘って光量が安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態では、器具本体（図示せず）を備える照明器具に取り付けられ、器具本体が備える点灯回路３１から高周波電力の供給を受けて点灯する無電極放電ランプを例示する。
【００２２】
本実施形態の無電極放電ランプは、図１に示すように筒状に形成され一端部（図における下端部）が器具本体に取り付けられるカプラ２と、カプラ２に口金３２を用いて取り付けられるバルブ１とで構成される。
【００２３】
バルブ１は、ガラスなどの透光性材料で、上部が球状であり下部が円柱状である電球形状に形成される。バルブ１の内面には蛍光体膜および保護膜が形成される。バルブ１は、カプラ２の一端部（図における上端部）が挿入される凹所１１と、バルブ１内にアルゴンなどの希ガスを封入するための排気管１２とを備える。凹所１１は、バルブ１の下面中央部に筒状の下部の中心軸に沿って凹設される。排気管１２は直管状に形成され、内部空間がバルブ１の内部に連通する形で凹所１１の底面中央部に突設される。希ガスの封入後排気管１２の先端は閉塞される。
【００２４】
排気管１２内には、設計時において規定した設計仕様で定める周囲温度に関する温度範囲においてバルブ１内の水銀の蒸気圧を所定の範囲内に維持するため、アマルガムが配設される。ここに、所定の範囲とは、光量が設計時に規定した規格範囲内に収まるような水銀の蒸気圧の範囲である。
【００２５】
本実施形態では、アマルガムにはＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇが用いられ、水銀蒸気が通過する通気口（図示せず）を備え金属材料などで形成されるアマルガム用容器１３内にアマルガムは収容される。アマルガム用容器１３は、円柱状に形成され排気管１２の先端部に収容される支持棒１４の上に載置される。排気管１２の内面にはアマルガム用容器１３の上方への移動を制限する支持突起１２ａが突設される。すなわち、アマルガム用容器１３は、排気管１２の管壁と支持棒１４と支持突起１２ａとにより排気管１２内に固定される。
【００２６】
また、バルブ１内には、仕事関数が小さい水酸化セシウムなどの金属化合物が塗布されたフラグ１５が配設される。フラグ１５は始動時における電子の数を増やし始動性を良くする。
【００２７】
カプラ２は、点灯回路３１に接続され高周波電流が通電されることによりバルブ１内に高周波電磁界を形成する誘導コイル２１と、誘導コイル２１の熱を無電極放電ランプの外に放出する放熱体２５と、誘導コイル２１および放熱体２５を保持する保持部材２２とを備える。誘導コイル２１は、フェライトなどの磁性体で筒状に形成されるコア２３と、コア２３の周囲に巻回される巻線２４とを備える。放熱体２５は金属材料などで筒状に形成されるとともにコア２３を貫く形で配設され、誘導コイル２１の熱を受ける。
【００２８】
排気管１２がカプラ２を貫く形でカプラ２の一端部（図における上端部）が凹所１１内に挿入され、口金３２によりバルブ１はカプラ２に取り付けられる。バルブ１がカプラ２に取り付けられると、巻線２４は、アマルガム用容器１３を囲むように排気管１２の周囲に巻回された形となる。また、放熱体２５の一端部（図における下端部）は凹所１１から外部に露出し、露出した部位において誘導コイル２１の熱を無電極放電ランプの外部に放出する。
【００２９】
点灯回路３１により誘導コイル２１に高周波電流が通電されると、バルブ１内に高周波電磁界が形成され、高周波電磁界により加速された電子が希ガスと衝突することで希ガスが電離し、放電が生じる。生じた放電により、水銀は放電を行うとともに放電により励起され、励起された水銀は基底状態に戻る際に紫外線を放出する。紫外線は蛍光体膜により可視光に変換される。
【００３０】
ところで、無電極放電ランプにおいては、通常、使用形態によりバルブ１における最冷部の位置と温度とが変わる。使用形態の例としては、器具本体への取り付けの方向（点灯方向）や、器具本体の形状、すなわち、無電極放電ランプを器具本体に取り付けた場合の周囲の状況などが挙げられる。
【００３１】
本実施形態では、バルブ１における最冷部となり得る部位のいずれかに保温膜１６を形成する。保温膜１６は、保温膜１６を形成しない場合に最冷部になると前記温度範囲の下限温度においてバルブ内の水銀の蒸気圧が最冷部の温度に依存して前記所定の範囲外となる部位に形成される。
【００３２】
以下、保温膜１６の形成部位について具体的に説明する。本実施形態では上向き点灯となるように器具本体に取り付けた場合、最冷部の位置は円柱状の部分を含むバルブ１の底部１ｂとなる。上向き点灯において前記温度範囲内で使用すると、周囲温度が低い場合（例えば、−１０℃の場合）、最冷部の温度が相対温度（アマルガムのある温度に対するバルブ１内の水銀の蒸気圧と同じ蒸気圧にすることができる水銀の温度）よりも低くなり、バルブ１内の水銀の蒸気圧が最冷部である底部１ｂの温度に依存する。なお、本実施形態ではアマルガムにＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇを用いるので、アマルガムの温度と前記相対温度との差は約２０℃以上である。
【００３３】
一方、周囲温度が低いことにより最冷部である底部１ｂの温度は前記所定の範囲内に水銀の蒸気圧を維持できない温度となり、結果、図２の破線で示すように低温領域（−２０℃〜５℃）で光量が低下している。すなわち、光量が安定していない。
【００３４】
なお、他の使用形態では、最冷部の温度は前記温度範囲の全範囲に亘って前記相対温度よりも高く、バルブ１内の水銀の蒸気圧はアマルガムの温度に依存する。例えば、下向き点灯となるように器具本体に取り付けた場合、前記温度範囲の全範囲に亘って最冷部であるバルブ１の頂部１ａの温度は前記相対温度よりも高く、バルブ１内の水銀の蒸気圧はアマルガムの温度に依存する。すなわち、上向き点灯以外の他の使用形態では、前記温度範囲内での光量は安定している。
【００３５】
本実施形態では、上述したように上向き点灯の場合に光量が安定しないから、上向き点灯の場合に最冷部となる底部１ｂの内面に保温膜１６を形成する。保温膜１６には、ＳｉＣやＮｉＯなどからなる赤外線反射膜またはアルミニウムなどからなる金属蒸着膜が用いられる。
【００３６】
保温膜１６は赤外線を反射することにより底部１ｂを保温するから、最冷部の温度が前記相対温度よりも低くなることを抑制する。
【００３７】
本実施形態の無電極放電ランプを上向き点灯で使用した場合、図２の実線に示すように、広い温度範囲（−２０℃〜６０℃）で光量が安定する結果を得た。すなわち、上向き点灯においても前記温度範囲内で光量が安定する。
【００３８】
上述のように本実施形態では、いずれの使用形態においても光量が安定するから、使用形態に関わらず安定した光量を得ることができる無電極放電ランプを実現できる。
【００３９】
なお、保温膜１６に金属蒸着膜を用いる場合は、赤外線の反射に加えて誘導コイル２１により生じる磁束が保温膜１６を貫くことにより保温膜１６に熱が発生することも期待できる。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電ランプは、バルブ１の内面に保温膜１６（図１参照）を形成せず、図３に示すようにバルブ１の底部１ｂの周囲に、加熱コイル１７を巻回する点が実施形態１と異なる。加熱コイル１７はバルブ１に密着する形で巻回されるとともに両端間が短絡される。他の構成は実施形態１の構成と同じである。
【００４１】
上述のように誘導コイル２１は排気管１２の周囲に巻回される形となっているから、誘導コイル２１により形成される磁束の一部は排気管１２の管軸に沿って形成され、バルブ１の底部１ｂに巻回された加熱コイル１７の内側を貫く。すなわち、加熱コイル１７は誘導コイル２１と電磁結合している。
【００４２】
したがって、誘導コイル２１に高周波電流が通電されると加熱コイル１７に電流が流れ加熱コイル１７が発熱し、底部１ｂが加熱され、上向き点灯の場合においても光量が安定する。すなわち、使用形態に関わらず安定した光量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１の断面図である。
【図２】周囲温度と光量との関係を表すグラフである。
【図３】実施形態２の断面図である。
【図４】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  バルブ
２  カプラ
１１  凹所
１３  アマルガム用容器
１６  保温膜
１７  加熱コイル
２１  誘導コイル
３１  点灯回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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