JPH08511652A - Phosphor coating structure for electrodeless discharge lamp - Google Patents
Phosphor coating structure for electrodeless discharge lampInfo
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Abstract
(57)【要約】 水銀及び希ガスを充填したランプ管球(12)を有する無電極放電ランプ(10)がそれに近接してRFエネルギを導入することにより放電状態に励起される。ランプのハウジングベース部(22)内に収納された安定回路は通常のライン電源からRFエネルギを発生する。安定回路はランプ管球内に形成された凹入型空洞部(16)内に突入したコア部を有する。ランプ動作時において凹入型空洞部はランプ管球の外側面より高い壁面熱負荷条件にさらされる。これらの高い壁面熱負荷条件はランプ管球の外側部において用いられる通常のハロ燐酸塩蛍光体32よりも高価な希土類蛍光体30を要求する。単一のランプ管球形状及び妥当なコストにおいて、2種類の蛍光体被膜を施すために凹入型空洞部及び外側部への被膜形成操作は個々に実施され、その後、これら2要素を一体化接合してランプ管球の完成品を形成する。凹入型空洞部と外側管球部との間の接合点はハウジングの上部リム部の下に位置し、したがって、最終ランプ製品においては外見に現れないようになっている。 (57) [Summary] An electrodeless discharge lamp (10) having a lamp bulb (12) filled with mercury and a rare gas is excited to a discharge state by introducing RF energy in the vicinity thereof. A ballast circuit housed within the lamp housing base (22) produces RF energy from a conventional line power source. The ballast circuit has a core that projects into a recessed cavity (16) formed in the lamp bulb. During operation of the lamp, the recessed cavity is exposed to higher wall heat load conditions than the outer surface of the lamp bulb. These high wall heat load conditions require the rare earth phosphor 30 to be more expensive than the conventional halophosphate phosphor 32 used in the outer portion of the lamp bulb. In a single lamp bulb shape and at a reasonable cost, the recessed cavity and outer coating operations are performed individually to apply two phosphor coatings, and then the two elements are integrated. Joined to form a finished lamp bulb. The juncture between the recessed cavity and the outer bulb is located below the upper rim of the housing and is therefore invisible in the final lamp product.
Description
【発明の詳細な説明】 無電極放電ランプのための蛍光体被膜構造発明の属する技術分野 本発明は、無電極放電ランプの管球部に適用される蛍光体被膜の構造に関する ものである。蛍光体被膜、そして特に、無電極放電ランプにおいて存在する壁面 熱負荷(wall loading)特性の差を解決しようとした蛍光体被膜構造に関するも のである。発明の背景 無電極放電ランプは電力要求を減少し、これによって運転コストの高い電力施 設を建設しないための電気的構成の実現に大きく貢献するものであることが特筆 される。無電極放電ランプの属性は、このような装置の改善されたエネルギ効率 からもたらされ、かつ寿命を短縮するような電極素子を排除したことから長寿命 が期待される。無電極放電ランプの一例は、イオン化媒体をランプ管球内に収容 し、そのイオン化媒体に近接するようにRF信号を導入して、放電状態を形成す ることを開示した米国特許第4,010,400号において見出すことができる 。適当な蛍光体を用いることにより、可視光線はそのような放電によって生成さ れる。このRF信号を発生するため、無電極放電ランプはランプベース内に配置 された安定回路構造を有し、このような安定回路構造はコイル部材をランプ管球 内に突入させることによりRF信号をイオン化媒体に誘導結合させる。 何等かの従来型の蛍光ランプによる場合のように、無電極放電ランプはイオン 化された媒体からの放電を可視光線に変換するための蛍光体層を要求する。蛍光 ランプ製造工程における典型的な実施法は、ハロ燐酸塩蛍光体を用い、燐酸塩を それに混合するか、又は比較的少量の燐酸塩をそれに添加することにより、必要 な最終的色彩を得ることができる。ハロ燐酸塩蛍光体は比較的廉価であり、しか も、その好ましい効率と、低価格及び色彩許容範囲が広いという理由で広く用い られている。しかしながら、小型蛍光ランプへの適用においては、高い数値の壁 面熱負荷特性が典型的に形成されるため、ハロ燐酸塩蛍光体の使用は不適当であ る。これはそれらの材料が高い壁面熱負荷条件下において、速やかに劣化すると いう傾向を有するからである。そのような場合、通常はより高価な希土類蛍光体 を用いることが必要とされる。無電極放電ランプにおいて、壁面熱負荷特性は、 ランプ管球の部分が異なることによって変化するが、RF信号が誘導結合される コイル部材を包囲した空洞領域の近傍において、前述した熱負荷特性が十分高く なり、そのような領域におけるハロ燐酸塩蛍光体の使用の道を閉ざすものである 。ハロ燐酸塩蛍光体を用いることにより蛍光物質が劣化ることを緩和する1つの 方法は、希土類蛍光体によりランプ管球の内側面の全面を覆うことである。この ような特徴は光源の長寿命化をもたらすものであるが、そのランプのコストは比 較的高価な希土類蛍光体を用いることにより顕著に増大する。この問題を軽減す る他の1つの方法は、ランプ管球の内壁面のある位置間をマスクし、異なった蛍 光体を用いるべき各個所において個別的な被着工程を実施することである。この ような構成は、マスキング及び多種被覆を行うに必要な製造工程が高価につくた め、一般にコスト高になるということである。 したがって、蛍光体被覆構造は、壁面熱負荷の要求に基づいて異なった蛍光体 を使用する(必要な個所のみ高価な希土類を用いる)結果としてのコスト効果を 得、マスキングや複数の被覆工程などのような多種の工程を付加することなく無 電極放電ランプについて提供されることが望ましい。発明の要約 本発明の原理に基づいて構成された無電極放電ランプは、水銀充填物と希ガス を封入したランプ管球を有し、希ガスはランプベース部に配置された安定回路が 発生するRF信号の導入より放電状態まで励起されるようにしたランプ管球を有 するものである。このランプ管球は少くとも部分的にコイル部材を包囲するよう に配置され、そのコイル部材からRF信号が発生する。ランプ管球上の蛍光体被 膜構造は低コストにおいて効果的に形成され、大量生産工程のために容易に装置 化することができる。ランプ管球の外側部はコイル部材に関し一定の間隔を置い て配置されるが、内側空洞部はその中心軸に沿ってランプ管球中に突入する。こ の中心軸に沿った内側空洞部はその中に挿入されるコイル部材を受容し、かつコ イル部材に近接して内側空洞部にランプ管球の外側部よりも高い壁面熱負荷を与 えるように寸法決めされる。ランプ管球の接合領域はランプ管球の最下部におい て内側空洞部がランプ管球の外側部に接合されることにより形成される。このラ ンプ管球の最下部はランプ管球をランプベースに保持させるため、ランプベース 上に挿入される。希土類蛍光体被膜は内側空洞部に適用されるが、ランプ管球の 外側部における内側面にはハロ燐酸塩蛍光体又は蛍光性燐酸塩材料のいずれか1 つが適用される。内部空洞部をランプ管球の外側部に接合する製造工程は蛍光体 被覆が適用された後実行され、これによって被覆工程におけるマスク操作を不要 とするものである。図面の簡単な説明 本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。 図1は本発明に従って構成された無電極ランプの側断面図である。 図2は本発明の蛍光体被膜構造を示すための図1のランプ管球部を拡大して示 す側断面図である。発明の詳細な説明 図1に示すとおり、低圧無電極蛍光ランプ10は外側管球部14及び凹入型( リエントラント型)空洞部16として示された内側空洞部を有するランプ管球1 2を備えている。凹入型空洞部16は基本的に円箇形状であり、その中心軸に沿 って外側管球部14内に突入している。この凹入型空洞部16の中心軸に沿って 排気封止管18が設けられ、この排気封止管18は凹入型空洞部16と外側管球 部14が接合されて、ランプ管球12を完結する部分、すなわち図において20 で示す接合点を越えて下方に突出している。 外側管球部14は基本的に従来の白熱レフレクタランプの完成品と同様な形状 を呈している。しかしながら、外側ランプ管球14については、他の形状も採用 することができる。例えば、外側管球14は周知のAライン型ランプ又は装飾グ ローブランプなどの形状と同様にすることもできる。 外側管球部14の形状とは関係なく、ランプ管球12の外側管球部及び凹入型 空洞部の各々において向かい合い、究極的に接合部20において一体化される下 部領域14a及び14bは、ベースハウジング22の上部リム領域の内側に位置 することになる。後に詳述するが、この点において、接合部20を配置すること により蛍光物質の被覆処理が幾分その厳密性を緩和して実施できる。さらに、外 側管球部14を凹入型空洞部16の成形工程から分離して成形するランプ製造法 を採用することにより、蛍光体被膜の形成はそれらの2部分がランプの最終仕上 げ工程において接合される前に各部について個々に行うことができる。本発明は 、この態様において、外側管球部14への蛍光体被膜形成を凹入型空洞壁への適 用と分離して行うことができ、これによって互いに他の部分が異なった蛍光物質 で被覆されるときにおいて、当該部分をマスクする必要をなくしたものである。 図1にさらに示すとおり、本発明の無電極放電ランプ10はランプ管球12内 にトロイダル型の放電相23を発生する。このような放電相23はランプ管球内 に収容された充填物に無線周波(RF)エネルギを導入することにより発生する 。この場合、充填物としては、標準型の蛍光ランプに用いられる従来周知の物質 が用いられる。RFエネルギはハウジングベース22内に配置された安定回路2 4の共振回路部により生成される。この共振回路部は巻線部26a及びコア部2 6bを有する励起コイル26とコンデンサ28からなっている。この安定回路は ライン電源から変換した条件信号により、その共振回路部を励振させる。 ランプ管球12内における放電相23の励起発生及び維持により、ランプ管球 12の凹入型空洞部16は外側管球部14より高い壁面熱負荷値(W/cm2) を有することになる。凹入型空洞部16の壁面に適用される蛍光体被膜が特に、 長寿命が期待される無電極放電ランプ10の実際の寿命を短縮化しないようにす るため、この領域には三燐酸塩からなる蛍光体被膜を用いる必要がある。図2に 示すとおり、三燐酸塩蛍光体被膜30はランプ管球12の外側の管内空間に対面 する凹入型空洞部16の壁面上に適用される。三燐酸塩蛍光体被膜30は、市場 において容易に入手できる通常の小型蛍光ランプ用の物質を典型的に用いること ができる。 凹入型空洞部16が被る壁面熱負荷条件とは異なり、ランプ管球12の外側管 球部14はそのような熱負荷がきわめて低く、しかも、比較的廉価なハロ燐酸塩 物質を用いることができる。この物質は2フィート型又は4フィート型の比較的 大型の蛍光ランプに用いられてきたものと同様の蛍光物質である。図2に示すと おり、異なった蛍光物質32は凹入型空洞部に用いられた蛍光物質30とは異な った粒子サイズを有するものとして示されている。さらに、図2に示すとおり、 ランプ10はレフレクタランプであり、凹入型空洞部16の壁面においてランプ 管球の最大直径部までのびる下半部において光反射性被覆34を有する。最大直 径部はA−A線で示す分割線(二点鎖線)で示されている。 ランプ管球12の外側管球部14及び凹入型空洞部16の壁面に各々蛍光体被 膜を形成するための被覆工程は、その凹入型空洞部16と外側管球部14が接合 されるランプ管球12の部分に関しては厳密性を要求されない。実際上、接合部 20は最終製品においては外見に現れず、ハウジングベース22の上部リムによ って覆われるものである。さらに、ハウジング部22及び安定回路部24に組み 付けられる最終製品として蛍光体被膜を有するランプ管球12に適用される加工 工程においては、外側管球部14と空洞部16の各々が個別的な被覆材料を適用 するためにマスキング工程を必要とせずに実施されるという事実によって単純化 されることが理解されるであろう。このような個別的被覆工程が完了した後、外 側管球部14及び凹入型空洞部16は最終的なランプ管球を形成するために接合 され、これによって高価な三燐酸塩材料を、壁面熱負荷特性に応じて要求される 領域においてのみ用いることからなる比較的廉価な素子構成を達することができ る。 以上述べた実施例は、本発明の好ましい具体化であるが、それらの実施例に対 しては添付の請求の範囲に従う限りにおいて本発明の範囲から逸脱することなく 、種々の変更を加えることが可能である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure of a phosphor coating applied to a bulb portion of an electrodeless discharge lamp. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phosphor coating, and more particularly to a phosphor coating structure intended to solve the difference in wall heat loading characteristics existing in an electrodeless discharge lamp. BACKGROUND OF THE INVENTION It is noted that electrodeless discharge lamps contribute significantly to the realization of electrical configurations that reduce power requirements, thereby avoiding the construction of power plants with high operating costs. The attributes of electrodeless discharge lamps are derived from the improved energy efficiency of such devices, and long life is expected due to the elimination of electrode elements that shorten the life. An example of an electrodeless discharge lamp is disclosed in US Pat. No. 4,010, which discloses that an ionized medium is contained in a lamp bulb and an RF signal is introduced so as to be close to the ionized medium to form a discharge state. It can be found in No. 400. With the use of suitable phosphors, visible light is generated by such discharge. In order to generate this RF signal, the electrodeless discharge lamp has a stable circuit structure arranged in the lamp base, and such a stable circuit structure ionizes the RF signal by plunging the coil member into the lamp bulb. Inductively coupled to the medium. As with some conventional fluorescent lamps, electrodeless discharge lamps require a phosphor layer to convert the discharge from the ionized medium into visible light. A typical practice in the fluorescent lamp manufacturing process is to use a halophosphate phosphor and either mix the phosphate into it or add a relatively small amount of it to obtain the final color required. You can Halophosphate phosphors are widely used because of their relative low cost, their favorable efficiency, low cost, and wide color latitude. However, in small fluorescent lamp applications, the use of halophosphate phosphors is unsuitable because of the high number of wall heat load characteristics typically formed. This is because these materials tend to deteriorate rapidly under high wall heat load conditions. In such cases, it is usually necessary to use more expensive rare earth phosphors. In the electrodeless discharge lamp, the wall heat load characteristics change depending on the different lamp bulbs, but the heat load characteristics described above are sufficient in the vicinity of the cavity surrounding the coil member where the RF signal is inductively coupled. It raises the road and blocks the use of halophosphate phosphors in such areas. One way to mitigate the degradation of the phosphor by using a halophosphate phosphor is to cover the entire inside surface of the lamp bulb with a rare earth phosphor. While such a feature results in a longer life of the light source, the cost of the lamp is significantly increased by using a relatively expensive rare earth phosphor. Another way to alleviate this problem is to mask certain positions of the inner wall of the lamp bulb and perform a separate deposition process at each location where different phosphors should be used. Such an arrangement is generally costly due to the expensive manufacturing steps required for masking and multi-coating. Therefore, the phosphor coating structure has a cost effect as a result of using different phosphors (using expensive rare earths only where needed) based on wall heat load requirements, such as masking and multiple coating steps. It is desirable to provide an electrodeless discharge lamp without adding such various processes. SUMMARY OF THE INVENTION An electrodeless discharge lamp constructed in accordance with the principles of the present invention has a lamp bulb containing a mercury fill and a noble gas, the noble gas being generated by a ballast circuit located in the lamp base. It has a lamp bulb adapted to be excited to a discharge state by the introduction of an RF signal. The lamp bulb is arranged so as to at least partially surround the coil member, and an RF signal is generated from the coil member. The phosphor coating structure on the lamp bulb is effectively formed at low cost and can be easily instrumented for mass production processes. The outer portion of the lamp bulb is spaced apart with respect to the coil member, while the inner cavity projects into the lamp bulb along its central axis. The inner cavity along this central axis is dimensioned to receive the coil member inserted therein and to provide a higher wall heat load on the inner cavity adjacent the coil member than on the outer portion of the lamp bulb. To be decided The joining area of the lamp bulb is formed by joining the inner cavity portion to the outer portion of the lamp bulb at the lowermost portion of the lamp bulb. The lowermost part of the lamp bulb is inserted on the lamp base in order to hold the lamp bulb on the lamp base. The rare earth phosphor coating is applied to the inner cavity, while either the halophosphate phosphor or the fluorescent phosphate material is applied to the inner surface of the outer portion of the lamp bulb. The manufacturing process for joining the inner cavity to the outer part of the lamp bulb is carried out after the phosphor coating has been applied, thus eliminating the need for masking operations in the coating process. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side sectional view of an electrodeless lamp constructed in accordance with the present invention. FIG. 2 is an enlarged side sectional view showing the lamp bulb portion of FIG. 1 for showing the phosphor coating structure of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As shown in FIG. 1, a low pressure electrodeless fluorescent lamp 10 comprises a lamp bulb 12 having an outer bulb portion 14 and an inner cavity portion shown as a recessed (reentrant) cavity portion 16. ing. The recessed cavity portion 16 is basically circular in shape and projects into the outer bulb portion 14 along the central axis thereof. An exhaust gas sealing tube 18 is provided along the central axis of the recessed cavity portion 16, and the exhaust gas sealing tube 18 is formed by joining the recessed cavity portion 16 and the outer bulb portion 14 to each other. Is completed, that is, a portion projecting downward beyond the joining point indicated by 20 in the figure. The outer bulb portion 14 basically has the same shape as a finished product of a conventional incandescent reflector lamp. However, other shapes for the outer lamp bulb 14 can be employed. For example, the outer bulb 14 may have a shape similar to that of a well-known A-line type lamp or a decorative globe lamp. Irrespective of the shape of the outer bulb portion 14, the lower regions 14a and 14b that face each other in the outer bulb portion and the recessed cavity of the lamp bulb 12 and are ultimately integrated at the joint 20 are: It will be located inside the upper rim area of the base housing 22. As will be described later in detail, in this respect, by disposing the joint portion 20, the fluorescent substance can be coated with the strictness somewhat relaxed. Further, by adopting a lamp manufacturing method in which the outer bulb portion 14 is formed separately from the step of forming the recessed cavity portion 16, the phosphor coating is formed by joining these two parts in the final finishing step of the lamp. It can be done individually for each part before being processed. According to the present invention, in this aspect, the formation of the phosphor coating on the outer bulb portion 14 can be performed separately from the application to the recessed cavity wall, whereby other portions are coated with different fluorescent substances. In this case, it is not necessary to mask the relevant part. As further shown in FIG. 1, the electrodeless discharge lamp 10 of the present invention produces a toroidal discharge phase 23 in the lamp bulb 12. Such a discharge phase 23 is generated by introducing radio frequency (RF) energy into the filling contained in the lamp bulb. In this case, as the filling material, a conventionally known substance used for a standard fluorescent lamp is used. RF energy is generated by the resonant circuit portion of ballast circuit 24 located within housing base 22. This resonance circuit section is composed of an excitation coil 26 having a winding section 26a and a core section 26b, and a capacitor 28. This stabilizing circuit excites the resonance circuit section by the condition signal converted from the line power supply. Due to the excitation generation and maintenance of the discharge phase 23 in the lamp bulb 12, the recessed cavity 16 of the lamp bulb 12 has a higher wall heat load value (W / cm 2 ) than the outer bulb portion 14. . In order to prevent the phosphor coating applied to the wall surface of the recessed cavity 16 from shortening the actual life of the electrodeless discharge lamp 10, which is expected to have a long life, this region is made of triphosphate. It is necessary to use a phosphor coating of As shown in FIG. 2, the triphosphate phosphor coating 30 is applied on the wall surface of the recessed cavity 16 facing the inner space outside the lamp bulb 12. The triphosphate phosphor coating 30 can typically use materials for ordinary small fluorescent lamps that are readily available on the market. Unlike the wall heat load conditions that the recessed cavity 16 suffers, the outer bulb portion 14 of the lamp bulb 12 has a very low such heat load and it is possible to use a relatively inexpensive halophosphate material. it can. This material is a fluorescent material similar to that which has been used for relatively large fluorescent lamps of 2 or 4 feet type. As shown in FIG. 2, the different phosphors 32 are shown as having a different particle size than the phosphors 30 used in the recessed cavities. Further, as shown in FIG. 2, the lamp 10 is a reflector lamp, and has a light-reflecting coating 34 in the lower half portion extending to the maximum diameter portion of the lamp bulb on the wall surface of the recessed cavity portion 16. The maximum diameter portion is indicated by a dividing line (two-dot chain line) indicated by line AA. In the coating step for forming the phosphor coating on the wall surface of the outer bulb portion 14 of the lamp bulb 12 and the wall surface of the recessed cavity portion 16, the recessed cavity portion 16 and the outer bulb portion 14 are joined together. Rigidity is not required for the portion of the lamp bulb 12. In effect, the joint 20 is not visible in the final product and is covered by the upper rim of the housing base 22. Further, in the processing step applied to the lamp bulb 12 having the phosphor coating as the final product assembled to the housing portion 22 and the stabilizing circuit portion 24, each of the outer bulb portion 14 and the cavity portion 16 is individually coated. It will be appreciated that it is simplified by the fact that it is carried out without the need for a masking step to apply the material. After such an individual coating process is completed, the outer bulb portion 14 and the recessed cavity portion 16 are joined to form the final lamp bulb, thereby allowing the expensive triphosphate material to be removed from the wall. It is possible to achieve a relatively inexpensive device structure that is used only in a region required depending on the heat load characteristics. Although the embodiments described above are preferred embodiments of the present invention, various modifications may be made to these embodiments without departing from the scope of the present invention as long as they come within the scope of the appended claims. It is possible.
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