(57)【要約】【課題】高発光効率で、暗所での始動時間を短縮できるようにした無電極放電灯および照明器具を提供する。【解決手段】放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ２の内部に、キャビティ４と、排気細管５とが一体的に形成され、キャビティ４内には、フェライトコア９と誘導コイル１０とでなるカプラ１５が設けられている無電極放電灯である。キャビティ４のバルブ２内の周面に、長残光蛍光体１６ｂが塗布されている。バルブ２の基部は口金３に固定され、カプラ１５は、口金３の穴からキャビティ４のバルブ外の周面に沿うように嵌め込まれて、カプラ１５の基部が口金３の基部に着脱可能に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスが封入されたガラス球状のバルブの内部に、キャビティと、このキャビティの底部分から開口部分に向かって延在する排気細管とが一体的に形成され、キャビティ内には、フェライトコアと誘導コイルとでなるカプラが設けられている無電極放電灯において、
前記キャビティのバルブ内の周面に、長残光蛍光体が塗布されているとともに、前記バルブの基部は口金に固定され、前記カプラは、口金の穴からキャビティのバルブ外の周面に沿うように嵌め込まれて、カプラの基部が口金の基部に着脱可能に固定されていることを特徴とする無電極放電灯。
【請求項２】
前記キャビティの周面に、短残光蛍光体と長残光蛍光体とが２層または３層で塗布される場合、長残光蛍光体がプラズマ側に塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯。
【請求項３】
前記長残光蛍光体は、キャビティのバルブ内の周面のほぼ全部に塗布されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無電極放電灯。
【請求項４】
前記長残光蛍光体は、誘導コイルの近傍にのみ塗布されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無電極放電灯。
【請求項５】
前記長残光蛍光体は、フェライトコアの端部付近で、４０℃以上、１３０℃以下の部分に塗布されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無電極放電灯。
【請求項６】
前記ランプの始動を補助する補助光源と光感応素子とが設けられて、光感応素子で長残光蛍光体の残光が十分であることが検出された時は、補助光源を不動作状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の無電極放電灯。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の無電極放電灯を備えた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、放電ガスが封入されたバルブに、誘導コイルで発生する誘導電界を作用させることでプラズマを発生させ、水銀原子から発生する紫外線がバルブ内面の蛍光体で可視光に変換されるようになった無電極放電灯および照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放電ガス（不活性充填ガスと水銀蒸気との混合ガス）が封入されたガラス球状のバルブの内部に、キャビティと、このキャビティの底部分からバルブの開口に向かって延在する排気細管とが一体的に形成されている。そして、キャビティ内には、フェライトコアと誘導コイルとでなるカプラが設けられている無電極放電灯がある（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、無電極放電灯のバルブ内には、通常の電極を有する蛍光ランプの熱電極のような初期電子の発生源が存在せず、バルブ内に偶然存在する電子によって放電を開始するようになる。
【０００４】
そのために、明所では、バルブに当たる紫外線や可視光によって、バルブ内の放電ガスがある程度電離することで、初期電子が比較的多く存在しているため、放電を開始するまでの時間が比較的短い。これに対して、暗所では、紫外線や可視光が少なく、バルブ内の放電ガスが殆ど電離しておらず、初期電子が少ないために、放電を開始するまでの時間が長くなる。
【０００５】
そこで、キャビティのバルブ内の周面に塗布する蛍光体膜に長残光蛍光体を含ませる（練り込む）ことで、暗所での始動時間を短縮するようにしている。
【０００６】
なお、仕事関数が低い酸化セシウムやセシウム化合物等の始動補助材を保持する保持体をランプ内に設けているものもある。
【特許文献１】特開２００４−２３４９４５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、長残光蛍光体は、一般的に用いられている希土類蛍光体に比べて発光効率が劣るために、ランプの発光効率が低下するという問題があった。
【０００８】
また、保持体としてメッシュを用いた場合には、低仕事関数の材料が放電するスパッタ等がメッシュから飛散して寿命が低下することがある。これを回避するために、放電から離れた箇所に保持体を設けると、始動補助性能が十分でなくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、高発光効率で、暗所での始動時間を短縮できるようにした無電極放電灯および照明器具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は、放電ガスが封入されたガラス球状のバルブの内部に、キャビティと、このキャビティの底部分から開口部分に向かって延在する排気細管とが一体的に形成され、キャビティ内には、フェライトコアと誘導コイルとでなるカプラが設けられている無電極放電灯において、前記キャビティのバルブ内の周面に、長残光蛍光体が塗布されているとともに、前記バルブの基部は口金に固定され、前記カプラは、口金の穴からキャビティのバルブ外の周面に沿うように嵌め込まれて、カプラの基部が口金の基部に着脱可能に固定されていることを特徴とする無電極放電灯を提供するものである。
【００１１】
請求項２のように、請求項１に記載の無電極放電灯において、前記キャビティの周面に、短残光蛍光体と長残光蛍光体とが２層または３層で塗布される場合、長残光蛍光体がプラズマ側に塗布されていることが好ましい。
【００１２】
請求項３のように、請求項１または２に記載の無電極放電灯において、前記長残光蛍光体は、キャビティのバルブ内の周面のほぼ全部に塗布されていることが好ましい。
【００１３】
請求項４のように、請求項１または２に記載の無電極放電灯において、前記長残光蛍光体は、誘導コイルの近傍にのみ塗布されていることが好ましい。
【００１４】
請求項５のように、請求項１または２に記載の無電極放電灯において、前記長残光蛍光体は、フェライトコアの端部付近で、４０℃以上、１３０℃以下の部分に塗布されていることが好ましい。
【００１５】
請求項６のように、請求項１〜５のいずれか一項に記載の無電極放電灯において、前記ランプの始動を補助する補助光源と光感応素子とが設けられて、光感応素子で長残光蛍光体の残光が十分であることが検出された時は、補助光源を不動作状態に切り替えることが好ましい。
【００１６】
請求項７のように、請求項１〜６のいずれか一項に記載の無電極放電灯とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、キャビティのバルブ内の周面に、長残光蛍光体自体を塗布することでキャビティのバルブ内の周面に塗布する蛍光体膜に長残光蛍光体を含ませる（練り込む）場合に比べて、ランプの発光効率の低下がなく、発光効率を高くできるようになる。また、バルブ内に、始動補助材を保持するメッシュの保持体を設ける場合と比べて、スパッタの飛散がないので寿命の低下がなく、暗所での始動時間を短縮できるようになる。
【００１８】
また、バルブを固定した口金の穴から、カプラをキャビティのバルブ外の周面に沿うように嵌め込んで、カプラの基部を口金の基部に着脱可能に固定する。これにより、例えばバルブを下向きに取付けて、バルブが口金とともにカプラの基部から徐々に抜け出るようになった場合、バルブの残光状態が徐々に減少する。したがって、バルブがカプラにしっかりと固定されているかどうかの着脱状態を、残光により視認することが可能となる。
【００１９】
請求項２によれば、短残光蛍光体を塗布する場合に、長残光蛍光体をプラズマ側に塗布することで、全ての層を長残光蛍光体とする場合と比べて、ランプ発光効率の低下が抑制でき、発光効率をより高くすることができる。
【００２０】
請求項３によれば、長残光蛍光体をバルブ内の周面の一部に塗布する場合と比べて、ランプ発光効率の低下が抑制でき、発光効率をより高くすることができる。
【００２１】
請求項４によれば、長残光蛍光体を誘導コイルの近傍にのみ塗布することで、ランプ発光効率の低下が抑制でき、発光効率をより高くすることができる。
【００２２】
請求項５によれば、長残光蛍光体をフェライトコアの端部付近で、４０℃以上、１３０℃以下の部分に塗布することで、高い残光特性が得られるとともに、さらに暗所始動性能が改善されるようになる。
【００２３】
請求項６によれば、光感応素子は、暗所では外部からの光がなく、その抵抗値が高いために、補助光源に電力が供給される一方、補助光源の光で無電極放電灯が点灯すると、光感応素子の抵抗値が下がり、補助光源に電力が供給されなくなる。すなわち、光感応素子は、無電極放電灯の消灯後の残光を検知できるため、長時間暗所で放置した場合の残光不足や長残光蛍光体の膜剥がれ等が発生した場合にも、良好な暗所の始動性能を確保することができる。また、補助光源は、暗所でしか動作しないため、寿命を延ばすことができる。
【００２４】
請求項７によれば、始動時間が短縮できる照明器具となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１および図２は第１実施形態の無電極放電灯１Ａの断面図である。ガラス球状のバルブ２の基部２ａは口金３に固定されている。バルブ２の内部中心にはキャビティ４と、このキャビティ４の底部分４ａから開口部分４ｂに向かって延在する排気細管５とが一体的に形成されている。
【００２７】
キャビティ４内には、排気細管５に挿入された状態の円筒状シリンダ６が設けられ、このシリンダ６は、キャビティ４の開口部分４ｂから外部に突出して、口金３に形成された穴３ａに嵌め合わされている。
【００２８】
また、排気細管５の先端（チップオフ部）５ａは、キャビティ４の開口部分４ｂから外部に突出して、口金３の穴３ａに嵌め合わされているシリンダ６の内部に臨まされている。
【００２９】
バルブ２の内面には、その一部だけを図示するように、保護膜７と蛍光体膜８とが形成されている。また、キャビティ４のバルブ２内の周面にも、その一部だけを図示するように、保護膜７と蛍光体膜１６とが形成されている。この蛍光体膜１６については、後で詳細に説明する。
【００３０】
キャビティ４内の上部には、シリンダ６の外周に嵌め込まれた状態でフェライトコア９と誘導コイル１０とが設けられている。フェライトコア９は、誘導コイル１０に通電する高周波電流が数百ＫＨｚという低い周波数であるために必要とするものである。このフェライトコア９と誘導コイル１０とはカプラ１５を構成する。
【００３１】
バルブ２内には、放電ガスとして、アルゴンが４０Ｐａで封入されている。また、排気細管５内には、バルブ２内に水銀を放出させるために、総量が略２０ｍｇ、重量比で５０：５０の亜鉛・水銀化合物が収納された鉄・ニッケル合金製の金属容器１１が設けられている。この金属容器１１は、排気細管５内で窪み５ｂと先端５ａとの間に入れられた上下一対のガラスロッド１２によって、上下位置が位置決めされている。
【００３２】
図２に示したように、バルブ２の基部２ａは口金３に固定されている。また、シリンダ６の外周に嵌め込まれた状態のカプラ１５は、口金３の穴３ａからキャビティ４のバルブ外の周面に沿うように嵌め込まれて、カプラ１５の基部１５ａが口金３の基部３ｂに着脱可能に固定されている。なお、２３は点灯回路である。
【００３３】
キャビティ４のバルブ２内の周面に形成された蛍光体膜１６は、短残光蛍光体１６ａと長残光蛍光体１６ｂとの２層が塗布されている。なお、長残光蛍光体１６ｂと短残光蛍光体１６ａと長残光蛍光体１６ｂとの３層であっても可能である。この短残光蛍光体１６ａと長残光蛍光体１６ｂとは、キャビティ４のバルブ２内の周面のほぼ全部に塗布されている。
【００３４】
暗所始動補助材である長残光蛍光体１６ｂは、短残光蛍光体１６ａの残光時間（励起光が遮断されてから発光強度が１／１０に減衰するまでの時間）が数十ミリ秒であるのに対して数十分と非常に長い。
【００３５】
長残光蛍光体としては、例えばユーロピウム、ディスプロシウム共付活アルミン酸ストロンチウム蛍光体（ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙ）がある。また、ユーロピウム、ネオジウム共付活アルミン酸カルシウム蛍光体（ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｎｄ）等が挙げられる。これらの蛍光体は、特に近紫外線（波長３００〜３８０ｎｍ）で励起されて発光するが、本実施形態の無電極放電灯の低圧水銀放電にも同波長が含まれているため、長残光蛍光体を励起することが可能である。また、長残光蛍光体は、酸化セシウムやセシウム化合物等のような低仕事関数の物質と比べて、安定で、放電によるスパッタにも強く、無電極放電灯の寿命末期まで良好な暗所始動性能を確保することが可能である。
【００３６】
第１実施形態の無電極放電灯１Ａであれば、キャビティ４のバルブ２内の周面に、短残光蛍光体１６ａとともに長残光蛍光体１６ｂ自体を塗布する。これにより、無電極放電灯１Ａの消灯後も、長残光蛍光体１６ｂは、非常に長い間残光を維持することができ、残光により生成される電子により、暗所でも始動遅れが抑制できるようになる。
【００３７】
また、キャビティ４のバルブ２内の周面に塗布する蛍光体膜１６に長残光蛍光体１６ｂを含ませる（練り込む）場合に比べて、ランプの発光効率の低下がなく、発光効率を高くできるようになる。また、バルブ２内に、始動補助材を保持するメッシュの保持体を設ける場合と比べて、スパッタの飛散がないので寿命の低下がなく、暗所での始動時間を短縮できるようになる。
【００３８】
さらに、長残光蛍光体１６ｂをキャビティ４のバルブ２内の周面のほぼ全部に塗布することで、長残光蛍光体１６ｂをバルブ２内の周面の一部に塗布する場合と比べて、ランプ発光効率の低下が抑制でき、発光効率をより高くすることができる。
【００３９】
また、バルブ２を固定した口金３の穴３ａから、カプラ１５をキャビティ４のバルブ２外の周面に沿うように嵌め込んで、カプラ１５の基部１５ａを口金３の基部３ｂに着脱可能に固定する。これにより、例えばバルブ２を下向きに取付けて、バルブ２が口金３とともにカプラ１５の基部１５ａから徐々に抜け出るようになった場合、バルブ２の残光状態が徐々に減少する。したがって、バルブ２がカプラ１５にしっかりと固定されているかどうかの着脱状態を、残光により視認することが可能となる。
【００４０】
図３は第２実施形態の無電極放電灯１Ｂの要部断面図であり、図１と同一構成・作用の箇所は、主要部に同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
第１実施形態と相違する点は、蛍光体膜１６が、短残光蛍光体１６ａと長残光蛍光体１６ｂとの２層（前述の３層でも可。以下同様。）である場合、図３（ｂ）に詳細に示すように、長残光蛍光体１６ｂをプラズマ側に塗布したことである。
【００４２】
第２実施形態の無電極放電灯１Ｂであれば、短残光蛍光体１６ａを反プラズマ側に塗布し、長残光蛍光体１６ｂをプラズマ側に塗布する。これにより、全ての層を長残光蛍光体１６ｂとする場合と比べて、ランプ発光効率の低下が抑制でき、発光効率をより高く（２０％程度）することができる。
【００４３】
図４は第３実施形態の無電極放電灯１Ｃの要部断面図であり、図１と同一構成・作用の箇所は、主要部に同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
第１実施形態と相違する点は、誘導コイル１０の近傍にのみ長残光蛍光体１６ｂを塗布したことである。
【００４５】
具体的には、図４（ｂ）のように、保護膜７の上に長残光蛍光体１６ｂを１層だけ塗布しても良く、図４（ｃ）のように、保護膜７の上に短残光蛍光体１６ａと長残光蛍光体１６ｂとの２層を塗布しても良い。なお、誘導コイル１０の近傍以外には、短残光蛍光体１６ａのみを塗布している。
【００４６】
第３実施形態の無電極放電灯１Ｃあれば、長残光蛍光体１６ｂを誘導コイル１０の近傍のみに塗布することで、ランプ発光効率の低下が抑制でき、発光効率をより高くすることができる。なお、図４（ｂ）の１層塗布でも暗所での始動遅れが抑制できるが、図４（ｃ）の２層塗布の方が、発光効率をより高くすることができる。
【００４７】
図５〜図９は第４実施形態の無電極放電灯１Ｄの要部断面図であり、図１と同一構成・作用の箇所は、主要部に同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
第１実施形態と相違する点は、図５に示したように、フェライトコア９は口金３の付近まで下方に延在されるとともに、誘導コイル１０はバルブ２の中心付近まで下方に移動されている。そして、長残光蛍光体１６ｂは、フェライトコア９の上下の端部付近で、４０℃以上、１３０℃以下の部分にそれぞれ塗布したことである。
【００４９】
ここで、長残光蛍光体１６ｂは、高温で使用した場合には、残光輝度の低下が早くなるため、暗所始動時間の短縮効果が小さくなることがある。
【００５０】
図６にａ〜ｆで示したキャビティ４の各部位に長残光蛍光体１６ｂを塗布した無電極放電灯をそれぞれ点灯させ、充分に長残光蛍光体１６ｂを励起して消灯した直後の残光輝度と各部位の温度を測定した。
【００５１】
その結果、キャビティ４の温度と残光輝度との関係は、図７と図８のようになった。この各図からは、長残光蛍光体１６ｂは、温度の低い部位に塗布すれば、高い残光特性が得られることが分かる。なお、図８における破線の部分は推定である。
【００５２】
しかしながら、長残光蛍光体１６ｂの塗布部位が誘導コイル１０の中心から離れると、温度は低くても、プラズマ中心から離れてしまう結果、長残光蛍光体１６ｂが充分に励起されなくなるため、逆に残光輝度が低下する。
【００５３】
そこで、図８のように、長残光蛍光体１６ｂの塗布部位が４０℃以上であれば、良好な残光輝度が得られ、暗所始動性能を改善することが可能となる。
【００５４】
ついで、暗所始動試験を行った結果を図９に示す。図９の横軸はキャビティ４の温度、縦軸は各部位ａ〜ｆの暗所始動試験のなかで、最も始動時間が長かった無電極放電灯のデータである。
【００５５】
図９からは、長残光蛍光体１６ｂの塗布部位が１３０℃以下であれば、良好な暗所始動性能が得られることが分かる。また、部位ｃ、ｆのように、磁束密度の高いフェライトコア９の上下の端部付近に長残光蛍光体１６ｂを塗布することにより、さらに暗所始動性能が改善されることが分かる。
【００５６】
図１０は第５実施形態の無電極放電灯１Ｅの要部断面図であり、図１と同一構成・作用の箇所は、主要部に同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００５７】
第１実施形態と相違する点は、暗所での始動性能をさらに改善するために、ランプの始動を補助する補助光源１９と光感応素子１８とが設けられている。そして、光感応素子１８で長残光蛍光体１６ｂの残光が十分であることが検出された時は、補助光源１９を不動作状態に切り替えるものである。
【００５８】
光感応素子１８としては、Ｃｄｓセル、ＣｄＳｅセル、ＰｂＳセル等がある。これらのセルは、一般に応答速度が速く、視感度に近い素子であるため、無電極放電灯１Ｄのような瞬時応答に優れたランプに有効である。なお、前記無電極放電灯１Ａ〜１Ｄにも適用可能である。
【００５９】
図１０（ｂ）は、誘導コイル１０と並列に、補助光源１９に電力供給を行う例であり、図１０（ｃ）は、誘導コイル１０からの誘起電力を利用する例である。
【００６０】
光感応素子１８は、暗所では外部からの光がなく、その抵抗値が高いために、補助光源１９に電力が供給される一方、補助光源１９の光で無電極放電灯１Ｅが点灯すると、光感応素子１８の抵抗値が下がり、補助光源１９に電力が供給されなくなる。
【００６１】
すなわち、光感応素子１８は、無電極放電灯１Ｅの消灯後の残光を検知できるため、長時間暗所で放置した場合の残光不足や長残光蛍光体１６ｂの膜剥がれ等が発生した場合にも、良好な暗所の始動性能を確保することができる、また、補助光源１９は、暗所でしか動作しないため、寿命を延ばすことができる。
【００６２】
前記各実施形態の無電極放電灯１Ａ〜１Ｅは、図１１に示すように、前面パネル２０で反射板２１が密閉され、外来光がほとんど無い暗所の照明器具２２としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無電極放電灯の断面図である。
【図２】図１のバルブとカプラの分離状態の断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る無電極放電灯であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る無電極放電灯であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）の第１例の要部拡大図、（ｃ）は（ａ）の第２例の要部拡大図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る無電極放電灯の断面図である。
【図６】図５の無電極放電灯において、長残光蛍光体の塗布部位を示す断面図である。
【図７】長残光蛍光体の塗布部位とキャビティ温度および残光輝度との関係の表図である。
【図８】キャビティ温度および残光輝度との関係のグラフである。
【図９】長残光蛍光体の塗布部位温度と最大始動時間との関係のグラフである。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る無電極放電灯であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は第１例の光感応素子と補助光源との回路構成図、（ｃ）は第２例の光感応素子と補助光源との回路構成図である。
【図１１】各実施形態に係る無電極放電灯を取付けた密閉型照明器具の斜視図である。
【符号の説明】
【００６４】
１Ａ〜１Ｅ  無電極放電灯
２      バルブ
３      口金
３ａ    穴
３ｂ    基部
４      キャビティ
５      排気細管
６      シリンダ
９      フェライトコア
１０    誘導コイル
１１    金属容器（水銀容器）
１５    カプラ
１５ａ  基部
１６    蛍光体膜
１６ａ  短残光蛍光体
１６ｂ  長残光蛍光体
１８    光感応素子
１９    補助光源
２２    照明器具
【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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【図７】
2009176702.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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