JPH0722407U - 無電極高光度放電ランプ用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無電極高光度放電ランプを容易に取り替え可
能で、構造が簡単な照明装置を提供する。 【構成】 ねじ込み口金１８を持つランプ８と、口金を
受け入れるソケット２４と、ランプの周りに設けられた
励起コイル２０と、コイルを支持すると共に無線周波電
源２５に接続されたコイル保持手段とを有する。ランプ
には一対の電極４４、４６を設けて、ランプの起動のた
めに電極に高電圧パルス発生手段を接続してもよい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の分野】

本考案は全体的にアーク放電がソレノイド電界によって発生する高光度放電ラ ンプ、すなわちＨＩＤ−ＳＥＦランプのクラスに関する。更に詳しくは、本考案 は容易にかつ都合よく取り替え可能に無電極ＨＩＤ−ＳＥＦランプを収容する照 明装置に関する。

【０００２】

【考案の背景】

高光度放電（ＨＩＤ）ランプにおいては、水銀またはナトリウム蒸気のような 中圧ないし高圧のイオン化可能ガスは典型的には高周波（ＲＦ）電流をガス内に 通過させることによって励起したときに可視光を発生する。従来のＨＩＤランプ においては、放電電流は２つの電極の間を流れるように発生していた。しかしな がら、初期の電極を有するＨＩＤランプの故障の主な原因はこのようなランプの 少なくとも２つの固有の動作特性に起因することがわかった。第１には、ランプ 動作の間、電極材がランプエンベロープ上にスパッタリングして、光学出力を低 減することである。第２には、熱的および電気的ストレスがしばしば電極の故障 を引き起こすことである。

【０００３】 無電極ＨＩＤランプは電極付ＨＩＤランプにあったような寿命を短くする現象 がない。あるクラスの無電極ＨＩＤランプはガス内にソレノイド電界を設定する ことによってアーク放電を発生するので、これらのランプはＨＩＤ−ＳＥＦラン プと称される。ＨＩＤ−ＳＥＦランプにおいては、放電プラズマまたは充填物は アーク管を取り囲む励起コイルにＲＦ電流を流すことによって励起される。ＨＩ Ｄ−ＳＥＦアーク管および励起コイル組立体はＲＦエネルギをプラズマに結合す る変成器として本質的に作用する。特に、励起コイルは一次コイルとして作用し 、プラズマは１回巻の二次コイルとして作用する。励起コイルのＲＦ電流は変化 する磁界を発生し、プラズマ内に完全にそれ自身で閉じる電界、すなわちソレノ イド電界を発生する。この電界の結果として電流が流れ、アーク管内にトロイド 状のアーク放電が発生する。

【０００４】 効率的なランプ動作を行うために、励起コイルは放電プラズマに充分に結合し ていなければならないのみならず、抵抗が低く、かつ大きさが小さくなければな らない。実際のコイル構造はコイルによる光に対する妨害のみを最小にし、光出 力を最大にしている。従来の励起コイルは長いソレノイド形状のものである。し かしながら、他の励起コイルの形状も米国特許第４，８１２，７０２号明細書に 開示されている。ここに参考のため取り入れられているこの特許の励起コイルは トロイドの最大部を通過する面に対してほぼ対称になっている菱型、すなわちＶ 字型の断面を有するトロイドの面上に大体設けられている少なくとも１回巻の導 体を有している。ＨＩＤ−ＳＥＦランプ用の更に別のタイプの励起コイルは特願 平１−２２９４５８号明細書に記載されている。上記出願は第１および第２のソ レノイド状に巻回されたコイル部を有する反転された励起コイルについて記載し ている。各コイル部は、頂点がアーク管内または他のコイル部の容積内に位置す るようにした仮想の円錐部の面上に設けられている。

【０００５】 ＨＩＤ−ＳＥＦランプによる利点にも関わらず、効率的な動作およびランプの 容易な取り替えができるようにした、ＨＩＤ−ＳＥＦランプを収容する照明装置 は従来知られていない。従って、本考案の目的はこのような照明装置を提供する ことである。 本考案の他の目的は、励起コイルが取り付けられていて、ランプを容易に取り 替えることができ、構造が簡単で、製造しやすい新規なＨＩＤ−ＳＥＦ照明装置 を提供することにある。

【０００６】 本考案の更に他の目的は、容易に取り替えることができるようにＨＩＤ−ＳＥ Ｆランプを収容し、ランプのアーク管からの光出力を最大にする反射手段を有す るＨＩＤ−ＳＥＦ照明装置を提供することにある。 本考案の更に他の目的は、起動電極を有し、照明装置内に容易にかつ具合いよ く取り替えることができるＨＩＤ−ＳＥＦランプを提供することにある。

【０００７】

【考案の要約】

本考案の上記および他の目的はランプを容易にかつ具合いよく取り替えること ができ、励起コイルが取り付けられているＨＩＤ−ＳＥＦランプ用の新規な照明 装置において達成される。新規なＨＩＤ−ＳＥＦランプの好適実施例は光透過性 アーク管を取り囲んでいる細長の光透過性エンベロープを有している。好ましく は、ランプからの光出力を最大にするようにエンベロープの各端部内に光反射円 錐部がある。また、所望により、ニッケル−バリウムゲッタのようなゲッタがエ ンベロープ内に設けられている。更に、ランプはランプ動作中にアーク管を均一 な暖かい温度に維持するためにアーク管を取り囲む熱被覆部を有していてもよい 。また更に、ランプのエンベロープは起動電極を有していてもよい。

【０００８】 ランプの一端部には、照明装置の対応する形式のソケットに挿入される通常の ねじ込み型、プラグ型または差込み型の口金が設けられている。ＨＩＤ−ＳＥＦ ランプの励起コイルは直接に照明装置に取り付けられ、これにより支持されてい る。都合がよいことには、ＨＩＤ−ＳＥＦランプは照明装置のソケット内に励起 コイルを通って挿入することができ、取り付けおよび取り替えを容易で具合いの 良いものにしている。

【０００９】 本考案の特徴および利点は添付の図面を参照した本考案の以下の詳細な説明か ら明らかになるであろう。

【００１０】

【考案の詳しい説明】

図１は本考案によって構成されるＨＩＤ−ＳＥＦランプを収容した照明装置を 示している。このＨＩＤ−ＳＥＦランプの好適実施例は、融解石英または多結晶 アルミナのような光透過材からなるアーク管１２を囲んでいる、ガラスのような 光透過性の細長の外側エンベロープ１０を有するランプ８である。エンベロープ １０はアーク管１２とエンベロープ１０との間のスペースからガスを抜いたり充 填したりするための典型的な排出端１４を有している。また、この好適実施例は 排出端シールおよびランプを保護する好ましくは金属からなる保持キャップ１６ を有している。更に、エンベロープ１０は以下に説明する照明装置の対応する形 式のソケット内に挿入される口金１８を有している。

【００１１】 アーク管１２は丸い縁部を有する短いほぼ円筒形の構造として示されている。 このような構造は比較的等温のランプ動作を行うことができる利点がある。しか しながら、ランプの特定の用途によっては例えば、球形のような他のアーク管構 造のものが適当である。アーク管１２はその冷却を制限するために絶縁層すなわ ち熱被覆部１９によって囲まれていることが好ましい。また、熱被覆部１９はア ーク管１２を支持するために保持部２１、すなわちエンベロープ１０のくぼみ部 上にのる受け台としても作用する。適切な絶縁層は米国特許第４，８１０，９３ ８号明細書に記載されている石英ウールのような高温耐火材で構成される。石英 ウールは石英の細い繊維で構成され、可視光に対してほとんど透明であるが、赤 外線を拡散して反射する。熱被覆部１９が絶縁のために必要ない場合には、支持 用の石英網状部または枠体（図示せず）のような別の支持手段が必要である。

【００１２】 アーク管１２はソレノイド状アーク放電がランプ動作中に励起される充填物を 含んでいる。上述した米国特許第４，８１０，９３８号明細書に記載されている 適切な充填物は所定の重量比で組み合わせられたハロゲン化ナトリウム、ハロゲ ン化セリウムおよびキセノンを有し、白色温度において良好な演色性能および高 効率を有する可視光を発生する。特に、このような充填物は例えば約５００トル の分圧においてキセノンと組み合わせた、等しい重量比のヨウ化ナトリウムおよ び塩化セリウムを有する。他の適切な充填物は１９８９年５月８日出願の、米国 特許出願第３４８，４３３号明細書に記載されている。この充填物はハロゲン化 ランタン、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリウム、および緩衝ガスとして キセノンまたはクリプトンを組み合わせたものである。このような充填物は例え ばヨウ化ランタン、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化セリウム、および２５０トルの分 圧のキセノンを組み合わせたものである。

【００１３】 励起コイル２０がアーク管１２を取り囲んで設けられ、充填物内にアーク放電 を励起させるようになっている。図１に示すように、励起コイル２０は３回巻の ソレノイドコイルである。しかしながら、上述したような他の適切なコイル構造 を使用してもよい。本考案によれば、励起コイル２０は照明装置２２に機械的に 接続されている。特に、コイル２０は照明装置との接続点において絶縁材２３に よって取り囲まれて示されている。励起コイルは照明装置に永久的にまたは一時 的に取り付けられる。また、照明装置はソケット２４を有している。ランプ８を 照明装置２２内に取り付けたり、または取り外すためには、ランプはＲＦ電源２ ５に接続されている励起コイル２０内を通って単に挿入され、口金１８がソケッ ト２４に挿入される。第１図に示すように、エジソンねじ込み型の口金とソケッ トとの構造が使用される。しかしながら、本技術分野で周知であるプラグ型また は差込み型のような適切な口金−ソケット構造を使用してもよい。

【００１４】 更に、本考案の好適実施例ではエンベロープの端部における光損失を最小にす る光反射手段を有しており、これによりランプからの光出力を最大にしている。 光反射手段の好ましい構造はエンベロープ１０の両端部に設けられている光反射 円錐部２６および２８である。各光反射円錐部はアルミニウムまたは銀のような 金属を高度に磨きあげたものであるか、またはガラス基板の上にこのような金属 の真空蒸着層である。金属が高度に磨かれていない場合には、拡散反射層を金属 に塗布して、拡散反射率を最大にすることが好ましい。低い本体損失を有し、従 って良好な拡散反射層を形成する材料はアルミナ、マグネシア、チタニア、硫酸 バリウムおよびリンである。代わりとして、円錐部はリンをコーティングしたガ ラスのような拡散反射材をコーティングした誘電体で構成してもよい。

【００１５】 所望により、ゲッタ３０を新しいランプ組立体内に設けて、エンベロープ内の 痕跡量の不純物ガスを取り除くようにしてもよい。ニッケル−バリウムゲッタの ような適切なゲッタは本技術分野で周知のものである。 図２ないし図４は本考案の照明装置に使用される新規なＨＩＤ−ＳＥＦランプ の別の実施例を示しており、各実施例はＲＦ電源から起動信号を受けたときにア ーク放電の開始を補助する少なくとも１つのスパークチャンネルを構成する起動 電極を有している。特に、図２に示すように、起動電極３２および３４はアーク 管１２に隣接している。電極３２は誘電材３５で取り囲まれている排出端１４を 通ってエンベロープ１０内に挿入されている。接続キャップ３６は起動電極３２ をリード線３８を介して高電圧パルス発生手段に接続する。接続キャップは絶縁 されていて、図示のように保持キャップに取り付けるためのねじ込み構造を有し ている。電極３４はプラグ口金４０を通ってエンベロープ１０内に挿入されてい る。（代わりとして、上述したように、別の周知の口金−ソケット構造を使用す ることもできる）。電極３４は口金４０内に設けられている誘電材４２によって 取り囲まれている。高電圧パルス発生手段は、励起コイル２０へのＲＦ電力の供 給と同時に、電極３２および３４に交流電圧を供給し、これにより起動用の予備 放電をアーク管１２の内部に形成する。この起動用予備放電は一方の起動電極に 隣接する部分から他方の起動電極に隣接する部分まで伸びる「スパークチャンネ ル」を形成し、また各起動電極の近傍から励起コイル巻回部へランダムに伸びる スパークチャンネルをアーク管内に形成する。スパークチャンネルはプラズマを 形成するスパーク放電を発生する。プラズマは所望のアーク容積部分内に拡散し て、トロイド状のアーク放電を発生させる。このような起動電極の動作は特願平 １−１５５９９８号明細書に記載されている。

【００１６】 図３は新規なＨＩＤ−ＳＥＦランプの別の実施例を示しており、この実施例に おいて、起動電極４４および４６は図２に示すようにエンベロープ１０内に支持 されているが、アーク管１２を位置決めし保持するために使用されている。この ように電極４４および４６がアーク管１２を支持することによって、図２に示す ような保持部２１は不要である。更に別の実施例においては、図４に示すように 、電極４８および５０は気密シール部を通ってアーク管１２内に挿入され、図２ に示すようにエンベロープ１０内に支持されて、充填物内に直接にスパークを形 成する。

【００１７】 本考案の好適実施例を示し説明したが、この様な実施例は一例として設けられ ていることは明らかであろう。本技術分野に専門知識を有する者にとっては本考 案から逸脱することなく多くの変更、変形および置き換えを行うことができるで あろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によって構成される容易に取り替え可能
なＨＩＤ−ＳＥＦランプを有するＨＩＤ−ＳＥＦ照明装
置の側断面図である。

【図２】本考案によって構成される容易に取り替え可能
なＨＩＤ−ＳＥＦランプを有するＨＩＤ−ＳＥＦ照明装
置の別の実施例の側断面図である。

【図３】本考案のＨＩＤ−ＳＥＦ照明装置に有効な起動
電極を有するアーク管の別の実施例の側断面図である。

【図４】本考案のＨＩＤ−ＳＥＦ照明装置に有効な起動
電極を有するアーク管の別の実施例の側断面図である。

【符号の説明】

８ ランプ １０ エンベロープ １２ アーク管 １６ 保持キャップ ２０ 励起コイル ２２ 照明装置 ２５ ＲＦ電源 ２６，２８ 光反射円錐部 ３２，３４ 起動電極

Claims (32)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 口金を有する細長の光透過性エンベロー
   プ、および前記エンベロープ内に設けられ、充填物を収
   容する光透過性アーク管を有する取り替え可能なランプ
   と、 前記エンベロープの周りに設けられ、前記充填物にアー
   ク放電を励起させる励起コイルと、 前記励起コイルを通って前記ランプを挿入することによ
   って前記エンベロープの口金を受け入れるソケット手段
   と、 前記励起コイルを支持し、前記充填物に無線周波電力を
   供給するように無線周波電源に接続されるようになって
   いるコイル保持手段と、 を有する照明装置。
2. 【請求項２】 前記エンベロープ内に設けられ、前記ア
   ーク管から放射されて前記エンベロープの端部の方へ向
   う光を、前記エンベロープの側部を通って放出されるよ
   うに反射する光反射手段を更に有している請求項１記載
   の照明装置。
3. 【請求項３】 前記光反射手段は前記エンベロープの各
   端部に該エンベロープの長手軸に沿って配設されている
   光反射円錐部を有する請求項２記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記各光反射円錐部は拡散反射材をコー
   ティングされた金属で構成されている請求項３記載の照
   明装置。
5. 【請求項５】 前記拡散反射材は硫酸バリウムである請
   求項４記載の照明装置。
6. 【請求項６】 前記拡散反射材はアルミナ、マグネシア
   およびチタニアからなるグループから選択された酸化物
   である請求項４記載の照明装置。
7. 【請求項７】 前記拡散反射材はリンである請求項４記
   載の照明装置。
8. 【請求項８】 前記各光反射円錐部は拡散反射材をコー
   ティングした誘電材で構成されている請求項３記載の照
   明装置。
9. 【請求項９】 前記誘電材はガラスであり、前記拡散反
   射材はリンである請求項８記載の照明装置。
10. 【請求項１０】 前記アーク管と前記エンベロープとの
    間のスペースから不純物ガスを除去するゲッタ手段を更
    に有している請求項１記載の照明装置。
11. 【請求項１１】 前記アーク管を絶縁する熱エネルギ障
    壁手段を更に有している請求項１記載の照明装置。
12. 【請求項１２】 起動信号の受信時に前記アーク放電の
    開始を補助するように前記エンベロープ内に少なくとも
    １つのスパークチャンネルを形成する起動電極手段を更
    に有している請求項１記載の照明装置。
13. 【請求項１３】 前記起動電極手段は前記エンベロープ
    の各端部に該エンベロープの長手軸に沿って配設されて
    いる細長い電極を有する請求項１２記載の照明装置。
14. 【請求項１４】 前記各電極は前記アーク管の外側に隣
    接して設けられている請求項１３記載の照明装置。
15. 【請求項１５】 前記各電極は前記アーク管を支持して
    いる請求項１４記載のランプ組立体。
16. 【請求項１６】 前記各電極は前記エンベロープの一端
    から前記アーク管内まで延在している請求項１３記載の
    照明装置。
17. 【請求項１７】 充填物を収容する光透過性アーク管、
    および前記アーク管を取り囲み、かつ口金を有するほぼ
    円筒形の光透過性エンベロープを含む取り替え可能な無
    電極高光度放電ランプを受け入れる照明装置であって、 前記充填物内にアーク放電を励起するソレノイド励起コ
    イルであって、当該励起コイルの円形断面の直径は、前
    記ランプが当該励起コイルを通ってソケット手段に挿入
    されて、当該励起コイルが前記エンベローブの周りに配
    設されるように前記エンベロープの直径よりも大きくな
    っているソレノイド励起コイルと、 前記励起コイルを支持し、前記充填物に無線周波電力を
    供給するために無線周波電源に接続されるようになって
    いるコイル保持手段と、 を有する照明装置。
18. 【請求項１８】 ソケットを有し、かつソレノイド励起
    コイルが接続された照明装置の中に取り替え可能である
    無電極高光度放電ランプであって、 充填物を収容する光透過性アーク管と、 前記アーク管の周りに設けられるとともに、口金を有す
    る細長のほぼ円筒形の光透過性エンベロープであって、
    当該エンベロープの円形断面の直径は当該エンベロープ
    が前記励起コイル内に挿入しやすいように前記励起コイ
    ルの直径よりも小さくなっており、前記口金は照明装置
    のソケット内に挿入し得る構成になっている、照明装置
    のソケットによって支持されるエンベロープと、 前記エンベロープ内に配設され、前記アーク管から放射
    されて前記エンベロープの端部の方へ向う光を、前記エ
    ンベロープの側部を通って放出されるように反射する光
    反射手段と、 を有する無電極高光度放電ランプ。
19. 【請求項１９】 前記光反射手段は前記エンベロープの
    各端部に該エンベロープの長手軸に沿って配設されてい
    る光反射円錐部を有する請求項１８記載のランプ。
20. 【請求項２０】 前記各光反射円錐部は拡散反射材をコ
    ーティングした金属で構成されている請求項１９記載の
    ランプ。
21. 【請求項２１】 前記拡散反射材は硫酸バリウムである
    請求項２０記載のランプ。
22. 【請求項２２】 前記拡散反射材はアルミナ、マグネシ
    アおよびチタニアからなるグループから選択された酸化
    物である請求項２０記載のランプ。
23. 【請求項２３】 前記拡散反射材はリンである請求項２
    ０記載のランプ。
24. 【請求項２４】 前記各光反射円錐部は拡散反射材をコ
    ーティングした誘電材で構成されている請求項１９記載
    のランプ。
25. 【請求項２５】 前記誘電材はガラスであり、前記拡散
    反射材はリンである請求項２４記載のランプ。
26. 【請求項２６】 前記アーク管と前記エンベロープとの
    間のスペースから不純物ガスを除去するゲッタ手段を更
    に有する請求項１８記載のランプ。
27. 【請求項２７】 前記アーク管を絶縁する熱エネルギ障
    壁手段を更に有する請求項１８記載のランプ。
28. 【請求項２８】 起動信号の受信時に前記アーク放電の
    開始を補助するために前記エンベロープ内に少なくとも
    １つのスパークチャンネルを形成する起動電極手段を更
    に有する請求項１８記載のランプ。
29. 【請求項２９】 前記起動電極は前記エンベロープの各
    端部に該エンベロープの長手軸に沿って配設されている
    細長い電極を有する請求項２８記載のランプ。
30. 【請求項３０】 前記各電極は前記アーク管の外側に隣
    接して設けられている請求項２９記載のランプ。
31. 【請求項３１】 前記各電極は前記アーク管を支持して
    いる請求項３０記載のランプ。
32. 【請求項３２】 前記各電極は前記エンベロープの一端
    から前記アーク管の中まで延在している請求項２９記載
    のランプ。