JPH0524621B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空密封され、更に希ガス（rare
gas）が充填されているランプ容器（lamp
vessel）を有し、また、磁性素材の鉄心（ａ
core of magnetic material）を具え、電源供給
ユニツトと該鉄心の周りに巻いて配置されている
巻線（winding）とを用いて高周波磁界をその中
に誘導することができ、ランプの作動している時
にはランプ容器内に電界が生成されて成る無電極
金属蒸気放電ランプ（electrodeless metal
vapour discharge lamp）に関する。 〔従来の技術〕 そのようなランプは、米国特許第US−
PS3521120号から既知である。この米国特許の明
細書は無電極蛍光低圧水銀蒸気放電ランプ
（electrodeless fluorescent low−pressure
mercury vapour discharge lamp）を開示して
おり、該放電ランプは、例えば家庭用のような一
般的な照明目的を意図する白熱電球
（incandescent lamp）の代替として役立つのに
適する形態を持つ。無電極水銀蒸気放電ランプは
白熱電球に較べて効率の優れたものであると共
に、ランプ容器の内壁上の冷光発光素材
（luminescent material）を適切に選択すれば、
満足すべき色表現を得ることができる。このラン
プは高周波供給電圧、すなわち一般的には20kHz
より高い周波数を持つ供給電圧で作動する。 上掲の放電ランプの作動中に生じる問題点は、
ランプ中に生成される電磁界（electromagnetic
field）がランプ容器を越えてランプの近隣に展
開することである。その結果として、特に該電磁
界の磁気コンポネントに依り、放電ランプの近く
にあるラジオ受信機等々のような電気器具に迷惑
な撹乱信号が生じる。ランプの外側の電磁界の強
度（intensity）に対しては、国際標準が厳守さ
れなければならないが、これは特別な対応策を施
さなければたやすく超過することがあり得る。上
記不所望の現象を抑圧するために該ランプに採ら
れる特別な対応策には、例えば米国特許第US−
P4171503号所載のような、ランプ容器の内壁に
薄い透明な導電層の適用、或いは、ランプ容器の
周りに金属反干渉リング（metal anti−
interference ring）の設定（米国特許第US−
P4187447号参照）等がある。 〔発明が解決しようとする課題〕 然るに、これらの対応策にも拘らず撹乱電磁界
の抑圧は不十分であり、また一方では磁性素材の
鉄心の中の熱の発生は、ランプの作動中にその効
率を悪化させるような値にまで高まることを免れ
得ない、ということが既に判つている。 本発明の目的は、上述の白熱電球と対等な大き
さの無電極放電ランプであつて、その効率は高
く、また、ランプから発生しランプ容器から拡散
することにより近くにある電気器具に及ぼす撹乱
信号の強度を、許容可能な低レベルにまで減少さ
せた無電極放電ランプを提供することである。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、冒頭に述べた無電極金属蒸気
放電ランプは、上記鉄心の形状を巻線の軸に直交
する断面の表面積が20mm²ないし60mm²の範囲にある
ようにし、ランプ容器内に存在する希ガスは最大
でも100パスカル（Pa）の圧力でクリプトンとア
ルゴンとの双方又はいずれか一方を含み、巻線の
軸長は８mmないし15mmの範囲にあることを特徴と
する。 本発明による放電ランプでは、１ターン（turn
−巻線の巻き回数）当たりの電圧が驚異的に低い
ことが、従つて撹乱電磁界の値が極めて低いこと
が、巻線の軸長（すなわち一番端のターン相互間
の距離）及び上記希ガスに関連して磁性鉄心の断
面の表面積（鉄心が円筒形のときは底面の直径が
これに対応する）が比較的小さくても、達成され
るということが判明した。更にまた、かようなラ
ンプが極めて効率の高いことも判明した。撹乱電
磁界の強度は１ターン当たりの電圧に比例し、巻
線の軸長が上記の範囲を外れているときには増大
することが実験により示されている。巻線の軸長
及び断面の表面積が上掲の値であるときに、ラン
プの効率が最適で撹乱電磁界が比較的弱い、とい
うことが判明した。 鉄心の断面の表面積が上記の限界値よりも大き
いと、ランプの作動中に１ターン当たりの電圧が
増大し、ランプ容器の外側の電磁界の強度が許容
できる標準値（例えばドイツ電子技術者協会
VDE0871を参照）を超えるに至る。逆に、表面
積が余りに小さいと、ランプの作動中に鉄心及び
ランプ容器内に熱の問題が持ち上がり、その結
果、鉄心内に発生する熱を消散させるための新た
な対策が必要となる。かような熱の発生は、ラン
プの効率の低下をもたらし、且つ鉄心の材質の磁
気特性に悪影響を及ぼす。 効率の低下は、ヘリウム又はネオンのような比
較的軽い希ガスがランプ容器内に存在するときに
も生じる。これらのガスがあると１ターン当たり
の電圧が比較的高いことが判つている。ランプ容
器中に上記の低い圧力でクリプトンとアルゴンと
の双方又はいずれか一方が存在することに依り、
これらの現象はほぼ完全に回避される。希ガスの
圧力が100Paより大きいと、ランプの効率は相当
低下することが判つている。望ましい結果が、希
ガスとしてクリプトンが最大でも100Paの圧力で
ランプ容器に入つており、電力消費が最大でも
25Wのランプで得られた。更に、本発明の放電ラ
ンプの点火特性（ignition properties）が極めて
優れていることが判つたことも驚異的である。 本発明のランプでは、巻線の軸長が８mmないし
15mmの範囲にある。これより長い軸長では撹乱電
磁界の強度がかなり増大し、軸長が８mmより小さ
いと強い撹乱電磁界のみならず効率の低下も観測
されることが判つている。極めて望ましい結果
は、好適には10ターンないし15ターンの巻線でそ
の軸長が11mmないし13mmのものによつて得られ
た。 磁性鉄心は、その形状が円筒形の棒状で、その
巻線の軸に直交する断面の表面積は45mm²ないし55
mm²の範囲にあり、また、それはランプ容器の壁に
ある管状の内側に凹んだ部分内に位置することを
好適とする。かような形状の鉄心を具えるランプ
は、比較的単純なやり方で製造できる。それ許り
でなく、比較的高い電力で作動するランプの作動
中の鉄心内に顕著に発生する熱を消散させる手段
も、比較的単純なやり方でこれを設けることがで
きる。（既に公開されているオランダ国特許出願
第8104223号−これは特開昭58−57254号すなわち
特願昭57−157440号に相当する−を参照された
い。） 〔実施例〕 以下、図面により本発明を詳細に説明する。 第１図は、本発明による無電極低圧水銀蒸気放
電ランプの１つの実施例を（一部分は立面図とし
て、又一部分は断面図として）示す概略図であ
る。 第１図に示すランプは、ガラスの球状ランプ容
器（glass lamp vessel）１を有し、該ランプ容
器は真空密封され、ある量の水銀と、約70パスカ
ル（Pa）の圧力である量のクリプトンとが充填
されている。ランプ容器の内壁は冷光発光
（luminescent）素材の薄い層２で被覆され、こ
れを用いてランプの作動している時にランプ容器
中に生成される紫外線の放射を可視光線に変換す
る。ランプ容器１の壁には管状の内側に凹んだ部
分３が設けられ、その中には磁性素材（フエライ
ト）の棒状鉄心（rod−shaped core）４が存在
する。ランプの作動中には、高周波磁界が巻線５
を用いて鉄心４内に誘導される。該巻線５は該鉄
心の周りに巻いて配置され、合成素材の筐体６中
に位置する電源供給ユニツト７に接続されてい
る。筐体６は口金（sleeve）８を具えて、普通の
白熱電球用のソケツト（fitting）にねじ込むこと
ができるようになつている。筐体６はランプ容器
１に接続している。 棒状鉄心４は、巻線５の軸に直交する断面の表
面積が20mm²ないし60mm²の範囲にあるような形にす
る、図に示す実施例ではこの表面積が約50mm²にな
つている。巻線５の軸長ｌは、８mmないし15mmの
範囲にあるようにし、好適には11mmないし13mmと
する。巻線のターン数すなわち巻き回数（the
number of turns）は、ランプの作動中の高周波
供給源とガス放電部との間の望ましい電気的結合
のために重要である。上記の巻線の軸長に対して
は巻き回数が10ないし15というのが、該電気的結
合にとつて最適であることが判つている。 別の実施例（茲には図示されていない）では、
鉄心に発生する熱をランプ・ベースの方向に消散
させるために銅又はアルミニウムの棒を鉄心の中
に設けることが、公開（オランダ国特許出願第
8104223号−特開昭第58−57254号に相当−を参
照）されている。鉄心の断面では磁性素材の表面
積が上記の数値を超えてはならないことに注意さ
れたい。図示した実施例では、放電部を取り囲む
３つの銅の線状の反干渉リング（anti−
interference rings）９，１０，１１が、ランプ
容器１の周りのコイル５の高さに存在し、それは
ランプ容器の外壁にこの目的で特に設けられた溝
の中に位置する。 第２図に示すグラフでは、撹乱電磁界の磁気コ
ンポネントの強度Ｓ（dB（μV／ｍ））の測定値が、
第１図に示すようなランプの巻線の軸長ｌ（mm）
の関数としてプロツトされている。この（撹乱）
電磁界の強度は、ランプ容器から約30ｍ離れて配
置されたアンテナを用い、国際標準に従つて測定
される。測定は、種々の巻線の軸長、種々の棒状
鉄心の直径及び希ガスを持つランプについて、実
施されたものである。このグラフのカーブＡは、
クリプトンの圧力が約70Paで直径８mmの棒状磁
性鉄心（断面の表面積50mm²）について、撹乱電磁
界の値の変動を示す。このカーブは巻線の軸長が
12mmの所に最小値を持つ。カーブＢは、やはり圧
力70Paのクリプトンだが直径６mmの棒状磁性鉄
心について、撹乱電磁界の値の変動を示す。この
カーブも、撹乱に関する要求条件を満たすために
は、巻線の軸長は約12mmの所が好適な値でなけれ
ばならないことを示す。また、撹乱レベルは、直
径６mmのものの方が直径８mmのものより僅かに低
いことがこれで判つたのである。カーブＣは、ラ
ンプ容器中のクリプトンが60Paの圧力で存在す
るが、棒状鉄心の直径は11.5mmの場合も示す。こ
のときにも最小値が確認されることは間違い無い
が、それはずつと不明確なものである。撹乱電磁
界もまた、カーブＡ及びカーブＢのランプよりも
強力である。更にまた、巻線の軸長の撹乱レベル
に与える影響も小さいように見える。カーブＤ
（圧力が200Paのアルゴンの場合）には最小値を
示さない。この場合の電磁界の測定値は、上記の
撹乱標準を遥かに上回るようなものであつた。 次に掲げる第１表は、種々の直径の棒状鉄心と
種々の軸長の巻線とを持つ多数のランプ（供給電
力約13W）の測定結果を示すものである。

【表】 上述のような種類のランプの実用的な実施例で
は、ガラスのランプ容器はその直径が約70mmで長
さが約90mmである。ランプ容器には、少量（約６
mg）の水銀と約70パスカル（Pa）の圧力である
量のクリプトンとが入つている。発光量
（luminescent layer）は２種類の発光体
（phosphors）の混合物を含む、その２種類とは
すなわち、緑色発光する「テルビウムで活性化し
たアルミン酸セリウム・マグネシウム」
（terbium−activated cerium−magnesium
aluminate）と赤色発光する「３価ユーロピウム
で活性化した酸化イツトリウム」（yttrium
oxide activated by trivalent europium）とで
ある。（長さ50mm、直径８mmの）円筒形の鉄心の
磁性素材は、相対透磁率の値が約150のフエライ
ト（商品名：Philips4C6フエライト）から成る。
鉄心には、最上ターンと最下ターンと間の長さ
（巻線の軸長）ｌが約12mmの巻線が巻いてある。
巻線は（太さ250μｍの線が）12ターン（turns）
巻いてある。こうして形成されるコイルのインダ
クタンスは約6.5μHである。電源供給ユニツト
は、約2.65MHzの周波数を持つ高周波発振器を含
む。ランプ容器を巻いて配置された上記銅リング
９，１０，１１の線の太さは約１mmである。フエ
ライト鉄心の外壁とランプ容器の凹んだ部分３の
壁との距離は比較的小さい（約0.5mm）ので、そ
れによつてランプの効率については望ましい効果
が生じることが判つている。ランプへの供給電力
が13Wのときに、光束（luminous flux）は約
900ルーメンである。ランプの効率は約70lｍ／Ｗ
となる。このランプによる実験では更に、供給電
力をもつと大きく（例えば20Wに）すれば撹乱電
磁界の強度は更に減少するが、同時に効率の減少
を生じることが示された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による無電極低圧水銀蒸気放
電ランプの１つの実施例を（一部分は立面図とし
て、また一部分は平面図として）示す概略図であ
り、第２図は、第１図に示すような形のランプに
ついて、撹乱電磁界の強度が、希ガスの圧力の
種々の値に対し、巻線の軸長の関数としてプロツ
トされたグラフを示す図である。 １……ガラスのランプ容器、２……冷光発光素
材の薄い層、３……ランプ容器の壁に設けた管状
の内側に凹んだ部分、４……磁性棒状鉄心、５…
…巻線、６……合成素材の筐体、７……電源供給
ユニツト、８……口金、９，１０，１１……線状
の銅の反干渉リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空密封され、更に希ガスが充填されている
   ランプ容器を有し、 磁性素材の鉄心を具え、電源供給ユニツトと該
   鉄心の周りに巻いて配置されている巻線とを用い
   て、高周波磁界をその中に誘導することができ、 ランプの作動している時にはランプ容器内に電
   界が生成されて成る無電極金属蒸気放電ランプに
   おいて、 上記鉄心はその形状を、巻線の軸に直交する断
   面の表面積が20mm²ないし60mm²の範囲にあるように
   し、 ランプ容器内に存在する希ガスは、最大でも
   100パスカル（Pa）の圧力で、クリプトンとアル
   ゴンとの双方又はいずれか一方を含み、 巻線の軸長は８mmないし15mmの範囲にあること
   を特徴とする無電極金属蒸気放電ランプ。 ２ 磁性素材の鉄心は棒状をなし、その断面は45
   mm²ないし55mm²の表面積を持ち、 該鉄心は、ランプ容器の壁にある管状の内側に
   凹んだ部分内に位置して成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の無電極金属蒸気放電
   ランプ。 ３ ランプ容器には、最大でも100パスカルの圧
   力でクリプトンが入つており、 ランプへの供給電力は、最大でも25Wであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の無電極金属蒸気放電ランプ。 ４ 巻線の軸長は11mmないし13mmの範囲にあり、
   巻線は10ターンないし15ターンの巻き回数を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２
   項又は第３項のいずれかに記載の無電極金属蒸気
   放電ランプ。