(57)【要約】【課題】低温環境等であっても、点灯直後にアマルガムを臨界温度以上に保持することで、点灯直後の光量低下を抑制することを可能と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内にアマルガム（金属容器１１）が設けられ、このバルブ２に形成されたキャビティ４内に、円筒状のフェライトコア９と誘導コイル１０とでなるカプラ１５が設けられた無電極放電灯１である。円筒状のフェライトコア９は、軸方向の縦割り線ａ，ｂで円弧状に複数のコア片９ａ，９ｂに分割されている。円弧状コア片９ａ，９ｂの一部９ｂは、他の円弧状コア片９ａよりもキュリー温度が低く、かつアマルガムが液相から固相に転移する臨界温度以上のキュリー温度である。【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内にアマルガムが設けられ、このバルブに形成されたキャビティ内に、円筒状の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た無電極放電灯において、
前記円筒状のフェライトコアは、軸方向の縦割り線で円弧状に複数のコア片に分割され、この円弧状コア片の一部は、他の円弧状コア片よりもキュリー温度が低く、かつアマルガムが液相から固相に転移する臨界温度以上のキュリー温度であることを特徴とする無電極放電灯。
【請求項２】
前記キュリー温度の低い円弧状コア片のキュリー温度近傍で、誘導コイルのインダクタンスが変化することを検知して、点灯回路の出力制御を行う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】
前記点灯回路の出力制御は、点灯回路の出力を増加して、アマルガムの温度を臨界温度以上に上昇させることを特徴とする請求項２に記載の無電極放電灯。
【請求項４】
前記点灯回路の出力制御は、アマルガム加熱ヒータに出力して、アマルガムの温度を臨界温度以上に上昇させることを特徴とする請求項２に記載の無電極放電灯。
【請求項５】
請求項１〜４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、放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ内にアマルガムが設けられ、このバルブに形成されたキャビティ内に、円筒状の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た無電極放電灯がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この無電極放電灯のフェライトコアは、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（横割りドーナツ状）。そして、高温になって無電極放電灯の光出力が増加してフェライトコアの温度が上昇しても、最も低いキュリー温度を有するフェライトコアから順番に磁束密度が減少することで、光出力の増加を抑制し、光出力を略一定にするようにしている。
【特許文献１】特開２００４−２５３３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、低温倉庫や寒冷地などの極めて厳しい低温環境や調光点灯のように、バルブ内の温度が充分に上昇していない場合には、アマルガムが液相から固相へ転移する臨界温度は８０℃程度であるので、アマルガムが液化していない。すなわち、アマルガムが固相状態であるから、アマルガムからの水銀供給量が不足して、点灯直後は光量低下になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、低温環境等であっても、点灯直後にアマルガムを臨界温度以上に保持することで、点灯直後の光量低下を抑制することを可能と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】
【０００６】
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内にアマルガムが設けられ、このバルブに形成されたキャビティ内に、円筒状の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た無電極放電灯において、前記円筒状のフェライトコアは、軸方向の縦割り線で円弧状に複数のコア片に分割され、この円弧状コア片の一部は、他の円弧状コア片よりもキュリー温度が低く、かつアマルガムが液相から固相に転移する臨界温度以上のキュリー温度であ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。
【０００７】
請求項２のように、請求項１において、前記キュリー温度の低い円弧状コア片のキュリー温度近傍で、誘導コイルのインダクタンスが変化することを検知して、点灯回路の出力制御を行うことが好ましい。
【０００８】
請求項３のように、請求項２において、前記点灯回路の出力制御は、点灯回路の出力を増加して、アマルガムの温度を臨界温度以上に上昇させることが好ましい。
【０００９】
請求項４のように、請求項２において、前記点灯回路の出力制御は、アマルガム加熱ヒータに出力して、アマルガムの温度を臨界温度以上に上昇させることが好ましい。
【００１０】
請求項５のように、請求項１〜４のいずれか一項に記載の無電極放電灯を備えた照明器具とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フェライトコアを円弧状コア片に分割して、円弧状コア片の一部を他部よりもキュリー温度が低く、アマルガムの臨界温度以上のキュリー温度としたものである。したがって、キュリー温度の低い円弧状コア片のキュリー温度以下で、誘導コイルのインダクタンスが変化し、このインダクタンスの変化に伴って、点灯回路においては出力電圧と出力電流が変化する。この出力電圧と出力電流の変化を点灯回路の検知部等で検知することで、キュリー温度の低い円弧状コア片は、キュリー温度以下であることが分かる。そこで、点灯回路からの出力を増加させる等すると、放電プラズマの温度が上昇し、それに伴ってアマルガムの温度も上昇するため、周囲温度が低温域であっても、点灯直後に、アマルガムを臨界温度以上に保持することができる。これらのことから、低温倉庫や寒冷地などの極めて厳しい低温環境や調光点灯のように、バルブ内の温度が充分に上昇していない場合であっても、点灯直後にアマルガムを臨界温度以上に保持できるので、点灯直後の光量低下を抑制できるようになる。
【００１２】
また、フェライトコアは、軸方向の縦割り線で円弧状の複数のコア片に分割しているから、横割りドーナツ状のフェライトコアよりも放熱性が良好であるとともに、製造誤差（公差）も大きくとれるので、製造が容易になる。さらに、フェライトコア自体に温度変化の検知機能を持たせることで、アマルガムに温度センサや信号線等を設ける必要が無く、構造がシンプルで合理的である。さらにまた、フェライトコアは堅牢で経時変化がほとんどないため、優れた信頼性を有する。
【００１３】
請求項２によれば、誘導コイルのインダクタンスが変化することを検知して、点灯回路の出力制御を行うので、構造がシンプルとなる。
【００１４】
請求項３によれば、点灯回路の出力を増加させるだけであるので、構造がシンプルとなる。
【００１５】
請求項４によれば、アマルガム加熱ヒータでアマルガムを直接加熱するので、アマルガムの温度上昇が早くなる。
【００１６】
請求項５によれば、低温倉庫や寒冷地などの極めて厳しい低温環境や調光点灯であっても、点灯直後の光量低下を抑制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】
【００１７】
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。
【００１８】
図１（ａ）は無電極放電灯１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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８とが形成されている。
【００２２】
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。１６は、誘導コイル１０に高周波電流を通電するための点灯回路である。なお、フェライトコア９の詳細な構成は後で説明する。
【００２３】
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内にアマルガム（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。
【００２４】
円筒状のフェライトコア９は、図１（ｂ）（ｃ）に詳細に示すように、軸方向の縦割り線ａ，ｂで円弧状に複数（本例では２個）のコア片９ａ，９ｂに分割されている。一方の円弧状コア片９ａは、２７０度の円周角度（円周の３／４）であり、他方の円弧状コア片９ｂは、９０度の円周角度（円周の１／４）である。
【００２５】
ここで、フェライトコア９（９ａ，９ｂ）は、バルブ２の中心に位置し、放電プラズマの熱を受けるようになる。そして、放熱用シリンダ６に接して配置されているが、１５０℃以上の高温となる。そのために、通常は、磁化温度特性が高い、すなわちキュリー温度の高い（例えば２５０℃以上）磁性材料が用いられている。
【００２６】
これに対して、本実施形態では、一方の円弧状コア片９ａは、キュリー温度の高い（例えば２５０℃）磁性材料を用いるが、他方の円弧状コア片９ｂは、キュリー温度の低い（例えば１０５℃）磁性材料を用いている点が特徴である。
【００２７】
キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂは、例えばＭｎ−Ｚｎフェライトであることが好ましい。キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂは、アマルガムが液相から固相に転移する臨界温度（８０℃程度）以上のキュリー温度であり、キュリー温度が２５０℃の高い円弧状コア片９ａであれば、１５０℃以下であれば良い。
【００２８】
図２（ａ）（ｂ）に変形例を示すように、シリンダ６にスケルトン状のボビン１７を装着し、このボビン１７の窓部１７ａに、キュリー温度の高い円弧状コア片９ａと、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂとを、さらに上下に２分割して貼り付けることもできる。
【００２９】
つぎに、キュリー温度の高い円弧状コア片９ａと、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂとについて説明する。
【００３０】
図３（ａ）は、キュリー温度の高い円弧状コア片９ａの磁束密度と温度との特性グラフであり、図３（ｂ）は、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂの磁束密度と温度との特性グラフである。図３（ａ）のように、キュリー温度の高い円弧状コア片９ａは、キュリー温度が２５０℃近傍から急激に磁束密度が減少して、キュリー温度以上では磁性体ではなくなることが分かる。図３（ｂ）のように、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂは、キュリー温度が１０５℃近傍から急激に磁束密度が減少して、キュリー温度以上では磁性体ではなくなることが分かる。
【００３１】
図４（ａ）は、キュリー温度の高い円弧状コア片９ａの温度およびキュリー温度の低い円弧状コア片９ｂの温度と、誘導コイル１０のインダクタンスとの特性グラフである。特に、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂのキュリー温度（１０５℃）近傍で、インダクタンスが変化していることが分かる。
【００３２】
また、図４（ｂ）は、アマルガム温度と相対光量の特性グラフである。アマルガム（金属容器１１）とフェライトコア９の位置が異なるために、アマルガム温度が１００℃近傍でフェライトコア温度は１０５℃近傍であり、異なった温度となる。
【００３３】
ところで、誘導コイル１０のインダクタンスの変化に伴って、点灯回路１６においては出力電圧と出力電流が変化するので、この出力電圧と出力電流の変化を点灯回路１６の検知部で検知することで、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂは、キュリー温度（１０５℃）以下であることが分かる。
【００３４】
そこで、キュリー温度の低い円弧状コア片９ｂがキュリー温度（１０５℃）以下である時のインダクタンスの減少を検知した時は、点灯回路１６からの出力を増加させる。この出力の増加により、放電プラズマの温度が上昇し、それに伴ってアマルガムの温度も上昇するため、周囲温度が低温域（低温環境等）であっても、点灯直後に、アマルガムを臨界温度（８０℃程度）以上に保持することができる。
【００３５】
例えば、図５に示すように、周囲温度が−２０℃においても、アマルガムを臨界温度以上に保持することができる。ここで、図４（ｂ）と図５を対比すれば、点灯回路１６からの出力を増加させない図４（ｂ）では、周囲温度が０℃でアマルガムの温度が８０℃であるので、周囲温度０℃が実用可能な周囲温度の限界である。これに対して、点灯回路１６からの出力を増加させる図５では、周囲温度が−２０℃でアマルガムの温度が８６℃以上であるので、周囲温度−２０℃でも実用可能な周囲温度となり、周囲温度の下限が拡張されることが分かる。
【００３６】
これらのことから、低温倉庫や寒冷地などの極めて厳しい低温環境や調光点灯のように、バルブ内の温度が充分に上昇していない場合であっても、点灯直後にアマルガムを臨界温度以上に保持できるので、点灯直後の光量低下を抑制できるようになる。
【００３７】
また、フェライトコア９は、軸方向の縦割り線ａ，ｂで円弧状の複数のコア片９ａ，９ｂに分割しているから、横割りドーナツ状のフェライトコアよりも放熱性が良好であるとともに、製造誤差（公差）も大きくとれるので、製造が容易になる。
【００３８】
さらに、フェライトコア９自体に温度変化の検知機能を持たせることで、アマルガムに温度センサや信号線等を設ける必要が無く、構造がシンプルで合理的である。
【００３９】
さらにまた、フェライトコアは堅牢で経時変化がほとんどないため、優れた信頼性を有する。
【００４０】
前記実施形態は、点灯回路１６からの出力の増加でアマルガムの温度を上昇させるものであった。これ対して、図６に示すように、アマルガム（金属容器１１）の近傍にヒータ（アマルガム加熱ヒータ）１８を設けて、点灯回路１６からの出力制御信号でヒータ１８をオンすることで、アマルガムの温度を上昇させることもできる。このように、ヒータ１８でアマルガムを直接加熱するので、アマルガムの温度上昇が早くなる。
【００４１】
前記実施形態のフェライトコア９は、縦割りの円弧状コア片９ａ，９ｂだけであったが、背景技術のような横割りドーナツ状のフェライトコアを組み合わせることも可能である。
【００４２】
前記実施形態の無電極放電灯１は、図７に示すように、前面パネル２０で反射板２１が密閉されて、低温倉庫や寒冷地などの極めて厳しい低温環境や調光点灯であっても、点灯直後の光量低下を抑制できる照明器具２２となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態の無電極放電灯であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は円筒状フェライトコアの斜視図、（ｃ）はフェライトコアの円弧状コア片の斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、それぞれ変形例のフェライトコアの円弧状コア片の貼り付け要領の斜視図である。
【図３】（ａ）は、キュリー温度の高い円弧状コア片の磁束密度と温度との特性グラフ、（ｂ）は、キュリー温度の低い円弧状コア片の磁束密度と温度との特性グラフである。
【図４】（ａ）は、キュリー温度の高い円弧状コア片の温度およびキュリー温度の低い円弧状コア片の温度と、誘導コイルのインダクタンスとの特性グラフ、（ｂ）は、アマルガム温度と相対光量の特性グラフである。
【図５】アマルガム温度と相対光量の特性グラフである。
【図６】アマルガム加熱ヒータを設けた無電極放電灯の回路構成図である。
【図７】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】
【００４４】
１    無電極放電灯
２    バルブ
４    キャビティ
６    シリンダ
９    フェライトコア
９ａ  キュリー温度の高い円弧状コア片
９ｂ  キュリー温度の低い円弧状コア片
１０  誘導コイル
１１  金属容器（アマルガム）
１５  カプラ
１６  点灯回路
１７  ボビン
１８  アマルガム加熱ヒータ
２２  照明器具
ａ，ｂ  縦割り線
【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】
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