JPH0680596B2

JPH0680596B2 - 無電極高光度放電ランプ用始動補助装置

Info

Publication number: JPH0680596B2
Application number: JP3337953A
Authority: JP
Inventors: ジェームス・トーマス・ダキン; マーク・エルトン・ダフィ; レイモンド・アルバート・ハインドル
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-12-04
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: EP0489532B1; EP0489532A1; MX9102380A; DE69107183D1; CA2056520A1; BR9105230A; DE69107183T2; CN1062237A; ES2067166T3; TW236069B; JPH04292897A; US5140227A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に高光度放電（ＨＩ
Ｄ−ｈｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｃｈａｒｇ
ｅ）ランプに関するものである。更に詳しく述べると、
本発明は無電極ＨＩＤランプのための改良された始動補
助装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高光度放電（ＨＩＤ）ランプでは、アー
ク放電を介して電流がガス中を通過することによって通
常生じる励起の際、水銀またはナトリウムの蒸気のよう
な中圧から高圧の電離可能なガスが可視光を放出する。
ある種類のＨＩＤランプには誘導結合された無電極ラン
プが含まれる。この無電極ランプは高圧ガス状ランプ充
てん物の中にソレノイド電界を発生することによりアー
ク放電を生成し、維持する。このようなランプでは、ア
ーク管内の高圧充てん物は最初、放電によって絶縁破壊
され、その結果の放電プラズマはアーク管を取り囲む励
起コイルの中の無線周波（ＲＦ−ｒａｄｉｏｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ）電流によって励起される。アーク管および
励起コイル集合体は実質的にＲＦエネルギーをプラズマ
に結合する変圧器として動作する。すなわち、励起コイ
ルは一次コイルとして動作し、プラズマは一次コイルに
誘導結合された単巻二次コイルとして作用する。励起コ
イルのＲＦ電流は時間的に変化する磁界を作成し、引き
続いて実質的に閉じた電界すなわちソレノイド電界をプ
ラズマの中に発生する。この電界により電流が流れるの
で、アーク管内のプラズマにドーナツ形のアーク放電が
生じる。

【０００３】誘導結合されたＨＩＤアーク管のドーナツ
形放電は一般に、放電用端子としての役目を果たす電極
をそなえた従来のアーク管の放電に比べて始動が難し
い。これにはいくつかの理由がある。第一に、電極が無
いため、始動電極のあるアーク管で電極が果たすことが
多い有益な役割が無くなる。例えば、電極が無い場合に
は、電極先端に電界が集中するということが無く、また
熱電子放出、電界放出またはイオン衝撃のような陰極電
極表面での物理的プロセスにより初期電子を発生すると
いうことが無い。第二に、アーク管内の比較的高圧の充
てんガスの絶縁破壊に必要な非常に高い電界を誘導発生
することが非常に難しい。第三に、アーク管のバッファ
ガスとして水銀ではなく高圧不活性ガスを使用する。例
えば、本発明の一実施例では、２５０トル以上の室温圧
力をそなえたクリプトンまたはキセノンをアーク管充て
ん物の中のバッファガスとして使用する。この不活性ガ
ス圧力は初期始動絶縁破壊に望ましい不活性ガス圧力よ
りほぼ１０倍高い。

【０００４】無電極ランプの高圧不活性ガスアーク管充
てん物の中でアーク放電を開始するために多数の手法が
試みられたり示唆されてきた。初期の一つの手法では、
例えば、まずアーク管を液体窒素に浸して充てん物のガ
ス圧を下げることにより、ガス温度が非常に低い値に下
がった後、ガス温度が上昇できるようにする。温度が上
昇するにつれて、充てん物の電離または絶縁破壊が生じ
る最適ガス密度に一時的に達し、アーク放電が開始され
る。しかし、アーク放電を開始する液体窒素法は広範な
商用に対して実際的ではない。

【０００５】より最近の手法では、様々の金属の「始動
補助装置」が使用され、これらの始動補助装置は通常、
始動のための電界を増強する役目を果たす。これらの金
属始動補助装置は通常、アーク管エンベロープの外側に
配置されているが、場合によってはシールを通ってアー
ク管エンベロープに入る始動電極をそなえる。このよう
な金属の始動補助装置の例は米国特許第４，８９４，５
８９号、第４，８９４，５９０号、第４，９０２，９３
７号、第５，０４７，６９３号、および第４，９８２，
１４０号、ならびに１９９０年５月２３日に出願の米国
特許出願第５２７，５００号、および１９９０年５月２
３日に出願の米国特許出願第５２７，５０２号に示され
ている。

【０００６】金属始動補助装置の使用にはいくつかの欠
点がある。例えば、金属始動補助装置がランプ動作の
間、定位置にとどまるような性質のものであれば、これ
はナトリウムの減り、アーク管エンベロープ壁の劣化、
またはシールの破損等の寿命限定機構に対する媒体とし
ての役目を果たし得る。これに反して金属始動補助装置
が始動後に除去されるか、または引き出されるような性
質のものであれば、このような可動部を制御するための
複雑化と費用がランプ設計に持ち込まれる。更に、可動
始動補助装置は励起コイルに対する付勢回路のインピー
ダンス整合の必要条件を変える傾向がある。

【０００７】

【発明の概要】本発明を一形式で実行することにより、
誘電体材料の間隔を置いて配置された壁部分を持つ光透
過性アーク管およびアーク管の中の第一のガス状充てん
物を含む無電極ＨＩＤランプが提供される。アーク管の
まわりには、無線周波電流で付勢し得る励起コイルが配
置される。この励起コイルは充てん物の絶縁破壊時に第
一のガス状充てん物の中にドーナツ形のアーク放電を生
じる。管状構成で主として誘電体材料で形成された始動
コンテナがアーク管に接合され、該コンテナの端壁が上
記アーク管壁部分で構成されている。始動コンテナの中
には第二のガス状充てん物が入っている。ランプの始動
直前の通常の正規状態では、この第二のガス状充てん物
の絶縁耐力は第一の充てん物の絶縁耐力より充分に小さ
い。アーク管の中のドーナツ形のアーク放電は始動コン
テナ内のガス状充てん物を絶縁破壊させる手段によって
開始される。この絶縁破壊により、上記始動コンテナの
長さ方向に沿って伸びる放電が生じ、上記端壁の電位が
変化する。その結果、上記アーク管端壁相互の間に存在
する電圧が充分に大きくなって、上記第一のガス状充て
ん物の絶縁破壊がトリガされる。

【０００８】本発明がより良く理解され得るように、付
図を参照して以下、詳細に説明する。

【０００９】

【実施例の説明】まず図１に示すように、無電極ランプ
１０はアーク管１４を有する。アーク管１４の壁は溶融
石英のような高温ガラス、または多結晶酸化アルミニウ
ムのような光学的に透明または半透明なセラミックスで
形成することが好ましい。励起コイル１６がアーク管を
取り囲んでおり、アーク管内でドーナツ形のアーク放電
を励起するための無線周波（ＲＦ）安定器１８に結合さ
れている。図では一例として、アーク管１４の形状はほ
ぼ楕円体になっている。しかし、用途によつては時に他
の適当な形状のアーク管が望ましいことがあり、これら
の形状も本発明では考慮されている。例えば、アーク管
はほぼ球状であってもよいし、あるいはへりを丸めた短
い円筒、すなわち丸薬容器の形であってもよい。後者の
構成のアーク管は米国特許第４，８１０，９３８号に図
示し説明されている。アーク管１４には充てん物が入っ
ている。この充てん物の中にはランプ運転中、ほぼドー
ナツ形の上記のアーク放電が励起される。適当な充てん
物については米国特許第４，８１０，９３８号に述べら
れている。この特許に記載の充てん物には、白色温度の
可視光を発生し、高効率および良好な演色機能を示すよ
うに重量比で組合わさ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が含まれている。例え
ば、充てん物は等しい重量比のヨウ化ナトリウムと塩化
セリウムを室温で約５００トルの分圧のキセノンと組合
わせたもので構成される。別の適当な充てん物は米国特
許第４，９７２，１２０号に説明されている。この特許
に記載の充てん物には、ハロゲン化ランタン、ハロゲン
化ナトリウムおよびバッファガスの組み合わせが含まれ
ている。この特許に記載の充てん物の特定の例はヨウ化
ランタン、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化セリウム、および
室温で２５０トルの分圧のキセノンの組み合わせで構成
される。別つの適当な充てん物はヨウ化ナトリウム、ヨ
ウ化セリウム、および室温で２５０トルの分圧のキセノ
ンの組み合わせで構成される充てん物である。

【００１０】図１に示すように、ＲＦ安定器１８はそれ
に結合された励起コイル１６を介してＨＩＤランプにＲ
Ｆ電力を印加する。図に示すように、励起コイル１６は
米国特許第５，０３９，９０３号に述べられているよう
な構成の、巻数が２のコイルを含んでいる。このような
コイル構成により、非常に高い効率が得られ、ランプか
らの光の阻止は最小限になる。この特許に記載の励起コ
イルには直列に接続された一つ以上のターンが含まれ
る。各ターンの形状は一般に、等脚台形をその台形と同
じ平面内にあるがその台形と交差しないコイル中心線の
まわりに回転することにより形成された形状である。そ
してターン相互を接続するためのクロスオーバ手段が設
けられる。しかし、他の適当なコイル構成、例えば米国
特許第４，８１２，７０２号に述べられているようなコ
イル構成を本発明の始動補助装置と一緒に使ってもよ
い。この特許では、コイル中心線の各々の側でコイルの
横断面がほぼＶ字形となるように６ターンが配置された
コイルについて説明されている。更にもう一つの適当な
励起コイルは例えばソレノイド形である。

【００１１】動作について説明すると、コイル１６のＲ
Ｆ電流によって、ほぼ自閉した電界をアーク管１４の中
に生じさせる、時間的に変化する磁界が発生する。一旦
ランプが始動されると、すぐ後に説明するようにこのソ
レノイド状電界によりアーク管１４の中の充てん物を通
って電流が流れ、充てん物の中にドーナツ形のアーク放
電２０が生じる。ＲＦ安定器１８の適当な動作周波数は
０．１から３００メガヘルツ（ＭＨｚ）の範囲にあり、
動作周波数の一例は１３．５６ＭＨｚである。

【００１２】適当な安定器１８は米国特許第５，０４
７，６９２号に説明されているものである。この特許の
ランプ安定器はＤ級増幅器および同調回路網をそなえた
高効率安定器である。同調回路網には、集積された同調
コンデンサ回路網およびヒートシンクが含まれている。
詳しく述べると、２個のコンデンサのうち、第一のコン
デンサは励起コイルと直列に接続され、第二のコンデン
サは励起コイルと並列に接続されており、共通コンデン
サ板を共通に使用することによりこれらの２個のコンデ
ンサが集積化される。更に、並列同調コンデンサの金属
板には、ランプの励起コイルから余分の熱を除去するた
めに使用されるヒートシンクの熱伝導板が含まれてい
る。

【００１３】図１のアーク管１４は外側エンベロープ２
２の中に封入されている。外側エンベロープ２２は石英
で作ることが好ましい。外側エンベロープ２２はアーク
管からの熱損失を低減し、アーク管の中のドーナツ形ア
ーク放電から放射される紫外線を吸収し、そして有害な
表面汚染からアーク管壁を保護する役目を果たす。ま
た、アーク管は細長い管状の中空の茎部２４により外側
エンベロープ２２から支持される。本発明の一実施例で
は、アーク管壁は石英で作られ、茎部２４は石英アーク
管壁の外側表面に融解により突き合わせ接合された石英
管である。石英管が石英アーク管壁に接合される局限さ
れた領域２７では、アーク管壁の部分５２は外側表面も
内側表面もほぼ平坦である。茎部２４に沿って領域２７
から間隔を置いた位置２９では、茎部２４は外側エンベ
ロープ２２の上部壁３０の開口を通って伸び、外周に沿
って上部壁３０に融解されて真空の漏れないシールを形
成する。外側エンベロープ２２とアーク管壁１４との間
の空間３２はアーク管からの熱損失を小さくするための
熱絶縁を行うように排気される。

【００１４】茎部２４の上端は密封されるので、茎部の
中には閉じた小室３５が形成される。この小室にはガス
が充たされる。このガスはランプ１０の始動直前の正規
状態のもとでアーク管１４の中に配置されたガス状充て
ん物より絶縁耐力が大幅に低い。小室３５を充たすこの
ガスはアーク管１４の中に存在するのと同じガスであっ
てもよいが、アーク管の中に存在するガスより低い圧
力、例えばアーク管の圧力の約１／１０の圧力とする。
代案として、小室３５の中のガスは作成と取り扱いが容
易な高電圧で分解できる別のガスであってもよい。小室
３５で使用し得る特定のガスの例はクリプトン、キセノ
ン、ネオン、アルゴン、ヘリウム、およびそれらの混合
物である。各々の場合、この充てん物の圧力を充分に低
くして、アーク管１４の中のガスの絶縁耐力より低い絶
縁耐力をガスに与えるようにしなければならない。本発
明の特定の実施例では、小室３５の中の充てん物として
２０トルの室温圧力の純粋なクリプトンを使用する。使
用に好都合なガス混合物の特定の例はネオンとアルゴン
の混合物で構成されるペニング混合物である。

【００１５】茎部（コンテナとも呼ばれる）２４および
その小室３５の中のガスはアーク管１４の中でのドーナ
ツ形のアーク放電２０の作成を助けるための始動補助装
置の一部であると考えることができる。間もなく明らか
になるように、本発明のランプの重要な特徴は始動コン
テナすなわち茎部２４の一方の端壁（下端壁）はアーク
管１４の壁部分５２の一部分で構成されるということで
ある。

【００１６】本発明の始動補助装置には、高電圧を作成
して印加することにより中空の茎部２４、続いて小室１
４で絶縁破壊を開始するための手段も含まれている。図
１に図式的に示されたこの手段は、３９および４１で示
された導線を介して励起コイル１６の上側ターン上のア
ース電位点と始動コンテナ２４の上側端との間に接続さ
れたインダクタ３８とコンデンサ４０の並列組み合わせ
を有する。並列組み合わせと直列に接続された適当なス
イッチ４２を閉じてランプの漂遊容量を介して電源の両
端間に並列組み合わせを接続し、またスイッチ４２を開
いて電源の両端間に並列組み合わせを接続する回路を遮
断することができる。この電圧作成印加手段（３８−４
２）の詳細は１９９０年１２月４日出願の米国特許出願
第６２２，０２４号、および米国特許第５，０５７，７
５０号に開示されている。上記Ｌ−Ｃ回路３８，４０は
安定器１８の１３．５６ＭＨｚのＲＦ電流によって付勢
されたときほぼ共振の状態になるように同調される。安
定器１８からのＲＦ電流によりＬ−Ｃ回路３８，４０の
両端間、および始動コンテナの小室３５の中のガス柱の
長さ方向の両端間にも対応する高電圧が印加される。こ
の高電圧は充分に大きいので、小室３５の中のガスの長
さ方向の両端間に絶縁破壊が生じる。この絶縁破壊によ
り、小室３５の全長に沿って放電が伸びる。容量性電流
が流れるこの放電は図２に４５で表されている。図２で
は、ランプは初期絶縁破壊段階と呼ぶ状態にある。

【００１７】図１のドーナツ形アーク２０と同様、図２
の放電４５は無電極アークである。しかし、これらの二
つのアークの間の基本的な相違点はアーク４５がその電
源（１８，３８−４２）に容量結合されているのに対し
てドーナツ形のアーク２０が電源（１８，１６）に誘導
結合されていることである。

【００１８】図２に示されている初期絶縁破壊段階の直
前で、励起コイル１６が付勢されている間、アーク管の
上側壁部分５２およびアーク管の中央壁部分５０は上側
ターンがアース電位にある励起コイル１６の平均電位に
よって主として決定される比較的低い電位になつてい
る。このようなときにこれらの二つの壁部分５０と５２
との間に存在する電位差は比較的小さいので、これらの
壁部分相互の間に絶縁破壊が生じない。これらの壁部分
がアーク管１４の中の絶縁耐力が比較的大きい充てんガ
スによって隔てられているからである。

【００１９】図２に示す初期絶縁破壊段階の直前に、ア
ースに対して比較的高い電圧がＬ−Ｃ回路３８，４０の
両端間に発生する。この電圧が始動コンテナ２４の最上
部に現れるＲＦ電圧であるのに対して、始動コンテナ２
４の最下部はこのときほぼアース電位になっている。上
記の絶縁破壊が小室３５の中に生じて放電４５が発生し
たとき、始動コンテナ２４に印加された電位が（低イン
ピーダンス導体として動作する）放電４５を介して放電
の最下部端にあるアーク管の壁部分５２に接続される。
その結果、この壁部分５２の電位が急速に印加電圧のレ
ベルに近い高レベルに上昇するので、アーク管壁部分５
２と５０との間に存在する電圧が大幅に増大する。その
直後、図３に示すように、壁部分５２から出た繊維状の
放電６０がアーク管１４の中に現れる。

【００２０】これらの繊維状の放電６０はアーク管１４
の中のガス状充てん物の絶縁破壊を表す。この絶縁破壊
により、励起コイルを通るＲＦ電流で電磁界を発生する
ことが可能となり、図１の２０で示す形のドーナツ形ア
ーク放電が生じる。その後は、これらの電磁界は始動放
電４５からの助けなしにドーナツ形アーク放電を維持す
ることができる。したがって、次に適当な方法、例えば
スイッチ４２を開いて回路を遮断し、放電４５をその電
源から切り離すことにより始動放電は消される。

【００２１】以上の説明から明らかなように、始動コン
テナ２４の下側端壁はアーク管の壁部分５２で構成され
るので、同じ電位が始動コンテナの下側端壁とアーク管
の壁部分５２に存在する。したがって、上記のように放
電４５が作成されると、これは始動コンテナの端壁に移
すのと同じ電位をアーク管壁部分５２に移す。

【００２２】前に指摘したように、繊維状の放電６０が
出てくる領域５２のアーク管の内側表面はほぼ平坦であ
る。この特徴は重要であることがわかった。茎部２４が
アーク管内に突き出るようにこの領域の構成がなってい
れば、茎部の突き出た先端は過熱され、その結果、破損
する。他方、この領域に局部空洞を生じる設計はこれら
の空洞がガス状充てん物の中のハロゲン化物に対する凝
縮場所としての役目を果たすので問題となる。

【００２３】本発明のランプのもう一つの重要な特徴は
その始動コンテナすなわち茎２４の関連部分はアーク管
の関連部分に比べて横断面が小さいことである。アーク
管の関連部分はドーナツ形放電２０の外周のまわりに伸
びるアーク管の中空部分である。この中空部分の平均断
面積は関連領域すなわちその端壁にじかに隣接した始動
コンテナの領域の中の始動コンテナの横断面積に比べて
大きい。始動コンテナの横断面積をこの領域で比較的小
さく保つことは重要である。これにより、（励起コイル
１６を通るＲＦ電流の結果）その中に存在する磁界およ
び電界の影響下で誘導結合された放電すなわちドーナツ
形放電が始動コンテナ２４の中に形成されることが防止
される。ランプは任意の一時点で一つの誘導結合された
アーク放電、すなわちドーナツ形アーク放電だけを維持
することができる。このような誘導結合された放電が始
動コンテナまたはアーク管の外側のランプ内のどこか他
のところに生じた場合、その存在によって、このような
誘導結合された放電がアーク管１４の中の意図したとこ
ろに生じることが防止される。

【００２４】簡単な直線形状の管状始動コンテナ２４を
図に示してきたが、本発明が広義には曲線形の管状部材
またはその中に屈曲部のある管状部材のような他の形状
も包含することを理解されるべきである。

【００２５】また本発明が広義には始動コンテナすなわ
ち茎部２４の中で絶縁破壊を開始するための付加的な手
段を含むことも理解されるべきである。他の適当な手段
をこの目的のために使ってもよい。例えば、（図４の６
２で示すような）電極を始動コンテナ２４の最上端に含
めてもよく、始動コンテナの中のガス状充てん物の絶縁
破壊を開始するため高電圧をこの電極に印加してもよ
い。図４の実施例では、図示するように電極６２が図１
乃至３の導線４１に接続される。これにより、電極６２
は図１乃至３の手段３８乃至４２から付勢電圧を受ける
ことができる。電極が石英管を通過するところに従来の
箔シール６１が設けられる。勿論、図示したもの以外の
適当な高電圧源を用いて、始動高電圧を電極６２に印加
してもよい。図４の始動コンテナの中に６２のような電
極が存在しても、主アークすなわちアーク管１４の中の
ドーナツ形アークに対する電極が無い限り、ランプ自体
はなお無電極ランプであると考えられる。ここに説明し
た一般的な型の始動手段については１９９０年１２月４
日に出願の米国特許出願第６２２，２４７号に開示され
ている。

【００２６】広義には本発明は始動コンテナすなわち茎
部２４に電圧を供給するための特定の手段３８乃至４２
に限定されないということも理解されるべきである。例
えば、絶縁破壊を開始するもう一つの方法は主励起コイ
ルとの組み合わせで変圧器を構成する、適当な形状の二
次コイルからの誘導電界をこの目的のために使うことで
ある。この変圧器を上記の無線周波電流で付勢すると、
その結果生じる電界は茎部２４の上側端に比較的高電位
を生じ、また茎部内部のガスの中に充分な高電界を生じ
るので、茎部の両端間に放電が生じる。この手法に基づ
く装置が図５に示されている。図５では対応する構成要
素を表すのに図１と同じ参照番号を用いている。上記の
二次コイルは７０で表されている。この二次コイル７０
は主励起コイル１６の上のランプ部分を取り囲む石英ま
たは耐熱ガラスのようなガラス質の材料でできた管７２
のまわりに巻かれる。二次コイルの下側端は主励起コイ
ル１６の上側ターンに電気的に接続され、二次コイルの
上側端は導線４１を介して始動コンテナ２４の上側端に
接続されている。この二次コイル７０は主励起コイル１
６との組み合わせで単巻変圧器を形成する。コイル１６
を介して適当なＲＦ電流で付勢されると、この単巻変圧
器は上記のように動作して、始動コンテナに放電を生じ
る。ガラス質の管７２は二次コイルをアーク管１４から
比較的大きく離す。

【００２７】上記の説明から明らかなように、本発明の
始動手段はアーク管の近くまたはアーク管の中に配置さ
れた金属電極、金属プローブ、または類似の金属部品に
依存しない。これにより、金属の始動補助装置に伴う寿
命限定問題の殆どを解消することができ、また始動後こ
のような金属部品を引っ込めるためのどのような機構も
不要にすることができる。金属の始動補助装置と同様に
本発明の始動手段はアーク管内の電界を増大または集中
させることによりアーク管内のアーク発生を開始する
が、これはアーク管に隣接して、またはアーク管の中に
金属部品を配置することにより行うのではなく、放電を
使って遠隔点からアーク管壁の一部分に高電位を移すこ
とにより行う。始動を助けるために本発明で使用される
どの金属部品もアーク管に隣接して配置されるのではな
く、アーク管内の充てん物から分離され、アーク管内の
充てん物よりも容易に絶縁破壊される充てん物の入って
いる二次小室に隣接して配置される。

【００２８】本発明の特定の実施例について説明してき
たが、熟練した当業者には明らかなように、本発明から
逸脱することなく種々の変更および変形を加えることが
できる。したがって、本発明の趣旨と範囲の中に入るこ
のようなすべての変更および変形を包含するように特許
請求の範囲は記述してある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形式を実施した運転中の無電極ラン
プの部分断面概略図である。

【図２】始動動作初期の初期絶縁破壊段階を示す点を除
いて図１と同様の概略図である。

【図３】図２に示す段階の直後で図１に示す運転状態よ
り前に生じる移行段階を示す点を除いて図１と同様の概
略図である。

【図４】本発明の一変形を実施したランプの一部の拡大
断面図である。

【図５】本発明のもう一つの形式を実施した変形無電極
ランプの部分断面概略図である。

【符号の説明】

１０無電極ランプ１４アーク管１６励起コイル１８無線周波安定器２０ドーナツ形アーク放電２４茎部３５小室４５無電極アーク５２アーク管壁部分６２電極７０二次コイル７２ガラス質材料の管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者レイモンド・アルバート・ハインドルアメリカ合衆国、オハイオ州、ユークリッド、イースト・トゥハンドレッドトウェンティフォース・ストリート、50番 (56)参考文献特開平１−95462（ＪＰ，Ａ) 特開平１−132039（ＪＰ，Ａ) 特公昭37−6045（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無電極高光度放電ランプに於いて、
（ａ）間隔を置いて配置された誘電体材料の壁部分を持
つ光透過性アーク管であって、その中に第一のガス状充
てん物が入っているアーク管、（ｂ）上記アーク管のま
わりに配置された励起コイルであって、無線周波電流で
付勢されたとき上記第一のガス状充てん物を絶縁破壊し
て上記第一のガス状充てん物の中にドーナツ形のアーク
放電を発生させる励起コイル、（ｃ）上記アーク管に接
合された誘電体材料で作られた始動コンテナであって、
上記誘電体材料のアーク管の壁部分の一方で構成された
端壁をそなえた始動コンテナ、（ｄ）ランプ始動直前の
正規状態のもとで上記第一の充てん物に比べて絶縁耐力
の低い、上記始動コンテナの中に入れられた第二のガス
状充てん物、および（ｅ）上記アーク管の中に上記ドー
ナツ形アーク放電を開始するための手段であって、上記
始動コンテナの中のガス状充てん物を絶縁破壊させて上
記始動コンテナの中に放電を生じさせ、これにより上記
端壁の電位を変化させて上記アーク管の両壁部分相互の
間に存在する電圧を高くして上記第一のガス状充てん物
を絶縁破壊させる手段を含むアーク放電開始手段、を有
することを特徴とする無電極高光度放電ランプ。
【請求項２】上記ドーナツ形アーク放電の外周のまわ
りに伸びる上記アーク管の部分は所定の断面積を有し、
上記始動コンテナは管状であって、上記端壁に隣接した
横断面積が上記アーク管の上記所定断面積より小さい請
求項１記載の無電極高光度放電ランプ。
【請求項３】上記アーク管は上記始動コンテナがアー
ク管に接合される領域でその壁がほぼ平坦な内表面を有
している請求項１または２記載の無電極高光度放電ラン
プ。
【請求項４】上記無電極高光度放電ランプの始動直前
の正規状態のもとで上記第二のガス状充てん物の圧力が
上記第一のガス状充てん物の圧力より小さい請求項１記
載の無電極高光度放電ランプ。
【請求項５】上記始動コンテナの中のガス状充てん物
を絶縁破壊させる手段として上記始動コンテナの外側に
配置されて上記第二の充てん物の一部分の両端間に高電
圧を印加する電圧印加手段が含まれ、そして上記高電圧
によって形成される放電が上記電圧印加手段に容量性結
合された無電極アークである請求項１記載の無電極高光
度放電ランプ。
【請求項６】上記始動コンテナの中のガス状充てん物
を絶縁破壊させる上記手段が上記端壁から離れた一点
に、上記端壁に印加された場合に上記アーク管の中に絶
縁破壊を生じるのに充分な電位を設定し、上記始動コン
テナの中の上記放電が上記一点を上記端壁に電気的に接
続する請求項１記載の無電極高光度放電ランプ。
【請求項７】上記無線周波電流による上記励起コイル
の付勢で生じる上記アーク管の上記の間隔を置いた壁部
分相互間の電圧は、上記第二のガス状充てん物の絶縁破
壊がそのとき無い場合には上記第一のガス状充てん物の
絶縁破壊を起こすのには不充分であり、上記始動コンテ
ナ内の上記放電の発生により、上記アーク管の一方の壁
部分の電位は上記アーク管の他方の壁部分に対して、上
記第一のガス状充てん物の中で絶縁破壊を開始するのに
充分な量だけ変化する請求項１または６記載の無電極高
光度放電ランプ。
【請求項８】上記始動コンテナは上記放電が発生する
小室を含み、上記小室の横断面が小さいのでその中での
ドーナツ形アーク放電の発生が防止される請求項１記載
の無電極高光度放電ランプ。
【請求項９】上記始動コンテナの小室の中に電極が設
けられ、上記始動コンテナの中のガス状充てん物の絶縁
破壊を開始するために高電圧が上記電極に印加される請
求項１記載の無電極高光度放電ランプ。
【請求項１０】上記始動コンテナの中のガス状充てん
物を絶縁破壊させる上記手段は第二のコイルを含み、上
記第二のコイルが上記励起コイル上の一点と上記始動コ
ンテナ上の一点との間に接続され、上記第二のコイルは
上記励起コイルとの組み合わせで変圧器を形成し、上記
変圧器は上記第二のガス状充てん物の両端間に電圧を発
生して、上記第二のガス状充てん物を絶縁破壊して上記
アーク管内に上記ドーナツ形放電を開始させるように動
作する請求項１記載の無電極高光度放電ランプ。
【請求項１１】ガラス質材料の管が上記無電極高光度
放電ランプのまわりに設けられ、上記第二のコイルが上
記管のまわりに巻かれる請求項１０記載の無電極高光度
放電ランプ。
【請求項１２】上記始動コンテナの中のガス状充てん
物を絶縁破壊させる上記手段は上記励起コイルとの組み
合わせで変圧器を形成するように上記励起コイルに誘導
結合された第二のコイルを含み、上記変圧器は上記第二
のガス状充てん物の両端間に電圧を生じることにより、
上記第二のガス状充てん物を絶縁破壊して上記アーク管
内に上記ドーナツ形放電を開始させるように動作し、そ
して上記励起コイルは上記変圧器の一次巻線として動作
し、上記第二のコイルは上記変圧器の二次巻線として動
作する請求項１記載の無電極高光度放電ランプ。