JPH03102703A - 無電極高光度放電ランプ用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明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−ＳＥＰラ
ンプのクラスに関する。更に詳しくは、本発明は容易に
かつ都合よく取り替え可能に無電極ＨＩＤ−ＳＥＰラン
プを収容する照明装置に関する。

発明の背景 高光度放電（Ｈ　Ｉ　Ｄ）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囚はこのよ
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、ｆｆｉ
　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。

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ＨＩ
Ｄ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ＨＩ
Ｄ−ＳＥＰランプと称される。Ｉ｛ＩＤ−ＳＥＰ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。ＨＩＤ−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、励起コイルは一時コイルとして作
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′ＦＩｉ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昇、すなわちソ
レノイド電光を発坐する。この電昇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
。

効率的なランプ動作を行うために、励起コイルは族電プ
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。

実際のコイル構逍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。ここに参万のため取り入れら
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−Ｓ
ＥＦランブ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でいる。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。

ＨＩＤ−ＳＥＰ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−ＳＥＰ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、本発明の目的はこのようム照明
装置を提供することである。

本発明の他の目的は、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、構遣が簡ｉｌ
ｌで、製遺しやすい新規なＨＩＤ−ＳＥＦ照明装置を堤
供することにある。

本発明の更に他の目的は、容易に取り替えることができ
るようにＨＩＤ−ＳＥＰ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
−ＳＥＰ照明装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、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
−ＳＥＰランプを提供することにある。

発明の要約 本発明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−ＳＥＰ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−ＳＥＰ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、ニツケルーバ
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。

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−ＳＥＰ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−ＳＥＰ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。

本発明の特徴および利点は添付の図面を参照した本発明
の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

発明の詳しい説明 第１図は本発明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−ＳＥ
Ｆランブの好適実施例は、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１
０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
抜いたり充埴したりするための典型的な排出端１４を有
している。また、この好適吏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
れる目金１８を有している。

アーク管１２は丸い縁部を有する短いほぼ円筒形の構逍
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
他のアーク管構逍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波覆部１９
によって囲まれていることが好ましい。また、熱波覆部
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４．８１０．９
３８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ｍ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。

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
填物は所定の重責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
視光を発坐する。特に、このような充填物は例えば約５
００トルの分圧においてキセノンと組み合わせた、等し
いｉ３Ｑ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。

励起コイル２０がアーク管１２を取り囲んで設けられ、
充慎物内にアーク放電を励起させ゜るようになっている
。第１図に示すように、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。本発明によれば
、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２０をａ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２５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一ソケット構逍を使用してもよ
い。

更に、本発明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存しており、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
のような拡散反対材をコーティングした誘電体で構成し
てもよい。

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。ニッケルー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。

第２図ないし第４図は本発明の照明装置に使用される新
規なＨＩＤ−ＳＥＰ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、第２図に
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１１ｐ人さ
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、別の周知の口金一ソ
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１
２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同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
ロイド状のア一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。

第３図は新規なＨＩＤ−ＳＥＰ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４
６は第２図に示すようにエンベロープｌＯ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、第２図に示すような保
持部２１は不要である。史に別の実施例においては、第
４図に示すように、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、第２図に示すよう
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。

本発明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ツ１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発明から
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。

従って、本発明は特許詰求の範囲の精神および範囲によ
って限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって構成される容易に取り替え可能
なＨＩＤ−ＳＥＰランプを有するＨＩＤ−ＳＥＰ照明装
置の側断面図である。 第２図は本発明によって構成される容易に取り替え可能
なＨＩＤ−ＳＥＰランプを有するＨＩＤ−ＳＥＰ照明装
置の別の実施例の側断面図である。 第３図は本発明のＨＩＤ−ＳＥＰ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。 第４図は本発明のＨＩＤ−ＳＥＰ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。 ８・・・ランプ、　　　　１０・・・エンベロープ、１
２・・・アーク管、　　１６・・・保持キャップ、２０
・・・励起コイル、２２・・・照明装置、２５・・・Ｒ
Ｆ電源、２６．２８・・・光反１・１円錐部３２．３４
・・・起動電極。 ｊ号ｙｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、前記エンベロープ内に設けられ、前記アーク管から
   放射される光を前記エンベロープを通して反射する光反
   射手段を更に有している請求項１記載の照明装置。 ３、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、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当該
   励起コイルが前記エンベロープ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、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
   される光を前記エンベロープを通して反射する光反射手
   段と、 を有する無電極高光度放電ランプ。 １９、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、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、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、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、前記拡散反射材はリンである請求項２０記載のラ
   ンプ。 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、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、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、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、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、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、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、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、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。