(57)【要約】【課題】アマルガムを固定することなくアマルガムを加熱できる無電極放電灯装置を提供する。【解決手段】管材で閉ループ状に形成されアマルガム４が封入されるバルブ１と、バルブ１内の空間に電磁界を作用させてプラズマを形成する点灯用コイル２と、点灯用コイル２に高周波電流を流す点灯回路部Ａとを備え、アマルガム４はバルブ１内において移動自在であり、バルブ１内に形成されるプラズマがバルブ１の管軸方向に沿って均一に分布し、かつ、アマルガム４がプラズマと熱結合する内に位置する形状にバルブ１が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材で閉ループ状に形成されアマルガムが封入されるバルブと、バルブ内の空間に電磁界を作用させてプラズマを形成する点灯用コイルと、点灯用コイルに高周波電流を流す点灯回路部とを備え、アマルガムはバルブ内において移動自在であり、バルブ内に形成されるプラズマがバルブの管軸方向に沿って均一に分布し、かつ、アマルガムがプラズマと熱結合する領域内に位置する形状にバルブが形成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】
前記バルブは、管軸方向に直交する断面が全周に亘って同一形状および同一断面積となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯装置。
【請求項３】
前記バルブの管壁にはバルブ内の気体を排気するための排気管が突設され、排気管においてバルブと接続している部位は、非点灯時に粒状であるアマルガムの粒径よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の無電極放電灯装置。
【請求項４】
前記バルブの管壁にはバルブ内の気体を排気するための排気管が突設され、排気管内の前記アマルガムを保温する保温手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載の無電極放電灯装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の無電極放電灯装置と、前記バルブが取り付けられ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、閉ループ状に形成されるバルブを用いた無電極放電灯装置およびそれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、管材で閉ループ状に形成され内部に水銀蒸気およびアルゴンなどの希ガスが封入されたバルブと、バルブの管軸方向における適所でバルブを囲むリング状のコアであって、フェライトからなるコアに巻線を巻いた点灯用コイルと、点灯用コイルが接続され点灯用コイルに数百ｋＨｚ程度の高周波電流を流す点灯回路部とから構成され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】
点灯用コイルに高周波電流が流れると、バルブ内の空間に電磁界が作用し、バルブ内に封入された希ガスよってバルブ内にプラズマが形成される。形成されたプラズマは水銀を励起・電離させ、励起された水銀は紫外線を含む光を放出する。上述のような無電極放電灯装置は、バルブ外に設けた点灯用コイルを用いてバルブ内にプラズマを形成するから、短寿命の要因である電極を有さず電極を有する放電灯装置に比べ長寿命であることが特徴として挙げられる。
【０００４】
この種の無電極放電灯装置は、バルブの内面に蛍光物質を塗布して紫外線を可視光に変換する蛍光ランプに用いたり、バルブを紫外線透過性が良好なガラスなどの材料で形成して紫外線ランプに用いられる。
【０００５】
この種の無電極放電灯装置においては、使用環境温度によらず高い発光効率を維持するため、バルブ内の水銀蒸気圧を安定させる必要が有る。このためバルブ内にアマルガムを封入する技術が提供されている。アマルガムは、比較的広範囲の温度域で水銀蒸気圧を安定させて、発光効率を安定させる。
【０００６】
しかしながら、アマルガムを用いた無電極放電灯においても、アマルガムの温度が低下すると、バルブ内の水銀蒸気圧が大きく低下し、発光効率が低下することがある。場合によっては、ほぼ希ガスのみによりプラズマが形成されることも考えられる。
【０００７】
そのため、アマルガムを温度の高い部位に固定する技術が提供されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の記載では、所定の場所にアマルガムを収容し、アマルガムとコアとを熱結合し、コアの熱によりアマルガムの温度を高めている。アマルガムを収容する所定の場所には、バルブ内の気体を排気するためにバルブに突設された排気管が利用されている。
【特許文献１】特表平１０−５１１８０６号公報
【特許文献２】特開平１１−１９１３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の構造では、アマルガムを排気管内に固定する固定手段が必要になる。固定手段としては、排気管におけるバルブと接続する部位を絞り加工によりアマルガムの粒径よりも小さく絞るなどの方法がある。
【０００９】
したがって、アマルガムの固定手段を設けるために、製造工程や部材が増え製造コストが上がるという問題が生じる。また、固定手段として排気管の一部を絞った場合、排気管の強度が低下するという問題が生じる。
【００１０】
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、アマルガムを固定せずにアマルガムを高温位置に配置できる無電極放電灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、管材で閉ループ状に形成されアマルガムが封入されるバルブと、バルブ内の空間に電磁界を作用させてプラズマを形成する点灯用コイルと、点灯用コイルに高周波電流を流す点灯回路部とを備え、アマルガムはバルブ内において移動自在であり、バルブ内に形成されるプラズマがバルブの管軸方向に沿って均一に分布し、かつ、アマルガムがプラズマと熱結合する領域内に位置する形状にバルブが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記バルブは、管軸方向に直交する断面が全周に亘って同一形状および同一断面積となるように形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の何れか１項に記載の発明において、前記バルブの管壁にはバルブ内の気体を排気するための排気管が突設され、排気管においてバルブと接続している部位は、非点灯時に粒状であるアマルガムの粒径よりも小さく形成されることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の何れか１項に記載の発明において、前記バルブの管壁にはバルブ内の気体を排気するための排気管が突設され、排気管内において前記アマルガムを保温する保温手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、照明器具であって、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の無電極放電灯装置と、前記バルブが取り付けられる器具本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の構成によれば、バルブ内に形成されるプラズマはバルブの管軸方向に沿って均一に分布し、バルブ内のどの場所においてもアマルガムを常に加熱することができる。したがって、アマルガムは、バルブ内で移動自在としても発光効率を維持することができる。その結果、バルブ形状を単純にすることができる。
【００１７】
請求項２の発明の構成によれば、バルブにおける管軸方向に直交する断面は、全周に亘って同一形状および同一断面積であるので、バルブ内に形成されるプラズマは、管軸方向に沿って均一に分布するという利点がある。
【００１８】
請求項３の発明の構成によれば、バルブ内の気体を排気するためにバルブに突設された排気管において、バルブと接続する部位の径は、非点灯時におけるアマルガムの粒径よりも小さく形成されるので、アマルガムは排気管内に侵入することがないという利点がある。
【００１９】
請求項４の発明の構成によれば、バルブ内の気体を排気するためにバルブに突設された排気管内に侵入したアマルガムを保温する保温手段を備えるので、アマルガムは、バルブ内にあっても排気管内にあっても保温され得るという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
以下では、天井に埋め込まれる形で天井に取り付けられるダウンライト（照明器具）に使用される無電極放電灯装置を例示する。但し、ダウンライトの用途に限られるものではない。
【００２１】
図１を参照して、本実施形態の無電極放電灯装置について説明する。本実施形態の無電極放電灯装置は、管材で形成されるバルブ１と、２個の点灯用コイル２と、天井に固定される器具本体（図示せず）に取り付けられる点灯回路部Ａとで構成される。
【００２２】
バルブ１は、２個の直線部１ａと、２個の直線部１ａの一端同士を接続する２個の半円弧状の曲線部１ｂとで、トラック状に形成される（いわゆる、トカマクバルブ）。トラック状に形成されたバルブ１内には、粒状の複数個のアマルガム４と希ガスとが封入される。アマルガム４は、バルブ１内に水銀蒸気を供給する。
【００２３】
アマルガム４および希ガスが封入されたバルブ１は、器具本体に保持される一対のリング状のコア３に取り付けられる。具体的には、一対のコア３は、上下方向が中心軸方向となり、かつ、水平方向に並べられた形で、器具本体にそれぞれ保持され、バルブ１は、各直線部１ａの一部が各コア３にそれぞれ囲まれる形（すなわち、一方の曲線部１ｂが上、他方の曲線部１ｂが下となる形）で取付部材などを用いて一対のコア３に取り付けられる。
【００２４】
２個の点灯用コイル２は、器具本体に保持される一対のコア３にそれぞれ巻線を巻いて形成される。具体的には、点灯用コイル２の巻線はコア３の貫通孔３ａを貫通する形でコア３に巻回される。また、２個の点灯用コイル２の巻線の末端は点灯回路部Ａにそれぞれ接続され、２個の点灯用コイル２には、それぞれ高周波電流が流される。
【００２５】
点灯用コイル２に高周波電流が流れると、点灯用コイル２において生じる磁界と電界とは、バルブ１内に封入された放電ガスに作用し、主として電磁誘導によりバルブ１内に管軸方向に沿った放電路が形成される。すなわち、バルブ１内にプラズマが形成される。このとき、バルブ１内の水銀は励起され、紫外線が放出される。ここに、バルブ１内には蛍光物質が塗布され、紫外線は蛍光物質により可視光線に変換されて放出される。
【００２６】
一方、バルブ１の周囲には、図２に示すように下端が開口するドーム状に形成され内側面が反射面となっている反射鏡６が配設され、放出された光は反射鏡６により反射されて下方に導かれる。図２に示すように一対のコア３を２個の直線部１ａの上端部に設ける代わりに、図３，図４に示すように、コア３が直線部１ａの中央部や下端部に位置する配置とすることも可能である。
【００２７】
ところで、アマルガム４をバルブ１内に封入するのは、アマルガム４を用いずにバルブ１内に水銀蒸気を封入した場合に比べより広範囲の温度域でバルブ１内の水銀蒸気圧が安定し、発光効率が安定するからである。しかしながら、アマルガム４を使用した場合においても、アマルガム４の温度が所定温度以下に低下すると、バルブ１内の水銀蒸気圧が大きく低下し、発光効率が低下する。
【００２８】
したがって、使用環境温度が低い場合においてもアマルガム４の温度が所定の温度以下に低下しないようにアマルガム４を安定して保温する必要がある。なお、アマルガム４としてＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇを用いた場合、前記所定温度は約７０℃である。
【００２９】
本実施形態では、アマルガム４はバルブ１内に移動自在（固定されていない）に封入される。また、バルブ１には希ガスなどを封入するためにバルブ１内の気体を排気する排気管５が必要であるが、排気管５は、バルブ１の上端部（上側の曲線部の中央部上側）から上方に突出する形となるように、バルブ１に突設される。したがって、粒状のアマルガム４は、バルブ１の下方に移動して下側の曲線部１ｂ内に位置し、排気管５内には存在しないことになる。
【００３０】
一方、バルブ１は、管軸方向（直線部１ａおよび曲線部１ｂの中心軸方向）に直交する断面が全周に亘って同一形状および同一断面積となるように形成される。したがって、バルブ１内に形成されるプラズマは、管軸方向において均一に分布することになる。すなわち、バルブ１内における温度分布がほぼ均一になっている。但し、バルブ１から突出する排気管５内にあっては、バルブ１内よりも温度が低い場合がある。
【００３１】
上述より、プラズマは管軸方向に均一に分布し、アマルガム４は曲線部１内に位置するので、アマルガム４はプラズマが分布する範囲内にあり、常に安定して加熱されることになる。
【００３２】
本実施形態においては、バルブ１は、断面円形状の直管状であって長さ寸法が２５０ｍｍのパイレックス（登録商標）を外径３８ｍｍのＵ字状に曲げてＵ字管とし、一対のＵ字管の端部同士を接合することにより形成される。コア３には内径４２ｍｍ、外径７２ｍｍ、上下方向の幅寸法３３ｍｍに形成されたトロイダルコアを使用する。また、希ガスには圧力１．０Ｔｏｒｒに調整されたアルゴンガスを使用し、アマルガム４には水銀含有量１０ｍｇのＢｉ−Ｉｎ−Ｈｇを使用し、点灯用コイル２には周波数約１３５ｋＨｚの高周波電流を流す。
【００３３】
このとき、使用環境温度−２０℃におけるアマルガム４の温度は約７０℃以上となり、使用環境温度２５℃のときの光束の約５０％以上を確保することができる。なお、上述のバルブ１およびコア３の形状、希ガスの種類や圧力、アマルガム４の種類や高周波の周波数は一例であって、上記の数値に限定されるものではない。
【００３４】
上述のように、本実施形態ではバルブ１内で移動自在であるアマルガム４を安定して加熱することができるので、アマルガム４を所定の場所に固定してアマルガム４を加熱する従来構成に比べ固定手段が不要である分、製造工程や部材が減り製造コストを安くすることができる。
【００３５】
また、アマルガム４の固定手段として排気管５内にアマルガム４を収容し、排気管５におけるバルブ１に接続する部位の径をアマルガム４の粒径よりも小さく絞ってアマルガム４を排気管５内に固定する従来構成に比べ、本実施形態では排気管５を絞らないので排気管５の強度が上がる。また、排気管５内にアマルガム４を収容しないから、上記従来構成に比べ排気管５の突出寸法を小さくできる。したがって、品質を向上させた無電極放電灯装置を提供することができる。
【００３６】
なお、本実施形態ではバルブ１はトラック状に形成されているが、これに限るのもではなく、たとえば、図５に示すように２個の直線部１ａの上端間を、管軸方向に直交する断面形状および断面積が直線部１ａと同一の直線部１ｃで連結した形状などであってもよい。また、バルブ１をこのように形成した場合、コア３を直線部１ｃに配置することができるから、コア３による光のけられを少なくすることができる。
【００３７】
（実施形態２）
本実施形態においては、排気管５（図１参照）におけるバルブ１と接続する部位の径を、絞り加工などにより非点灯時のアマルガム４（図１参照）の粒径よりも小さく形成する点が実施形態１の無電極放電灯装置と異なる。その他の構成は実施形態１と同構成である。
【００３８】
バルブ１と接続する部位の径が非点灯時のアマルガム４の粒径よりも小さく形成されているので、バルブ１の輸送中などにアマルガム４が排気管５内に入り込んで詰まることがなく、バルブ１をコア３（図１参照）に取り付けるとアマルガム４は下側の曲線部１ｂ（図１参照）に移動する。
【００３９】
（実施形態３）
本実施形態の無電極放電灯装置は、排気管５（図１参照）内にあるアマルガム４（図１参照）を保温する保温手段を備える点が実施形態１の無電極放電灯装置と異なる。その他の構成は実施形態１と同構成である。
【００４０】
保温手段は、例えば、加熱コイルやヒーター、またはコア３の熱を排気管５に伝える伝熱部材で形成される。本実施形態では、バルブ１の輸送中などにアマルガム４が排気管５内に入り込んで詰まることがあってもアマルガム４は保温手段により保温される。すなわち、アマルガム４は、排気管５内にあってもバルブ１の管内にあっても常に安定して保温される。
【００４１】
（参考例）
図６に示す有電極放電灯装置のバルブ１’は、２個の直線部１ａと下部の曲線部１ｂとからなるＵ字管であって、２個の直線部１ａの上端部の管内に上方より２個の電極７が挿入されている。電極７は固定部材８に保持されている。点灯回路部Ａにより電極７間に電圧が印加されると、管軸方向に沿って均一に分布するプラズマがバルブ１’内に形成される。一方、バルブ１’内に封入されたアマルガム４は曲線部１ｂ内に位置する。したがって、アマルガム４は実施形態１と同様に安定して加熱される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態１の構成図である。
【図２】実施形態１の一部破断した平面図である。
【図３】実施形態１の別形態を示す平面図である。
【図４】実施形態１の別形態を示す平面図である。
【図５】実施形態１の別形態を示す平面図である。
【図６】参考例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  バルブ
２  点灯用コイル
４  アマルガム
５  排気管
【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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