無電極放電ランプ
【課題】ランプ前方への配光を改善し、発光効率を向上させた無電極放電ランプを提供する。
【解決手段】外管１及び内管２を有するバルブ１０と、誘導コイル５とを備えた無電極放電ランプにおいて、内管２の外壁面であって外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部の壁面に、再帰反射材Ｒａ及び蛍光体Ｆを含有する発光膜２３を形成した。これにより、従来外管蛍光体膜１２からバルブ１０下部へ向かって放射され、内管２の外壁面でバルブ１０下部方向へ反射されていた光が、再帰反射材Ｒａによってバルブ１０上部方向へ再帰反射される。よって、ランプ前方への配光を改善することができる。また、発光膜２３中の蛍光体Ｆから内管２の内部方向へ放射された可視光を、再帰反射材Ｒａでランプ外方へ反射することで、発光効率を向上させることができる。
【解決手段】外管１及び内管２を有するバルブ１０と、誘導コイル５とを備えた無電極放電ランプにおいて、内管２の外壁面であって外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部の壁面に、再帰反射材Ｒａ及び蛍光体Ｆを含有する発光膜２３を形成した。これにより、従来外管蛍光体膜１２からバルブ１０下部へ向かって放射され、内管２の外壁面でバルブ１０下部方向へ反射されていた光が、再帰反射材Ｒａによってバルブ１０上部方向へ再帰反射される。よって、ランプ前方への配光を改善することができる。また、発光膜２３中の蛍光体Ｆから内管２の内部方向へ放射された可視光を、再帰反射材Ｒａでランプ外方へ反射することで、発光効率を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明では、一般的な電球状のランプにおいて、ランプの中心から見てバルブの頂部方向を前方、口金方向を後方とする。
【０００３】
従来、特許文献１に記載されたような、外管１及び外管１の内部に落ち窪んだ管状の内管２を備えた無電極放電ランプが提供されている。これを図６を参照して説明する。本従来例において、外管１及び内管２を有するバルブ１０は、ガラスなどの透光性材料から形成され、その内部には希ガス及び水銀蒸気などの放電ガスが封入されている。また、外管１の内壁面には外管保護膜１１及び外管蛍光体膜１２が形成され、内管２の外壁面には内管保護膜２１及び内管蛍光体膜２２が形成されており、内管２の内部には、円筒状のフェライトコア４の外周に巻回された、誘導コイル５が収納されている。この誘導コイル５は、後述する放電プラズマＰから放射される紫外線が、バルブ１０内部の蛍光体を効率よく励起できるように、ほぼ外管１の径が最大になる位置に配設される。
【０００４】
上記従来例の誘導コイル５に高周波電流を通電すると、バルブ１０内部に誘導電磁界が発生する。このときバルブ１０の内部では、上記誘導電磁界によって放電ガスが電離し、誘導コイル５の周りにドーナツ状の放電プラズマＰが形成される。この放電プラズマＰ中では、励起された水銀原子が紫外線を放射し、この紫外線は、外管蛍光体膜１２及び内管蛍光体膜２２で可視光に変換され、外部に放射される。このように、無電極放電ランプはバルブ１０の内部に電極を持たない構造となっているため、電極の劣化による不点灯がなく、一般の蛍光灯に比べて長寿命という特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９７０３１号公報
【特許文献２】特開１９９８−１９９４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような無電極放電ランプでは、発光に寄与する放電プラズマＰはエネルギーを供給する誘導コイル５近傍に発生する。このため、この無電極放電ランプの配光特性は、図７に示すようにバルブ１０側方で強くバルブ１０頂部方向で弱くなる。従って従来の無電極放電ランプでは、ランプ前方での明るさが必要な場合には、ランプを装着する照明器具の反射板の設計によって配光を制御する必要があった。しかしこの場合、上記反射板の反射率は１００％ではないため、照明器具としての発光効率は低下する。このことから、ランプ前方への配光を改善した無電極放電ランプが期待されていた。
【０００７】
この課題を解決するため、特許文献１に記載された無電極放電ランプでは、図８（ａ）に示すように、外管１下部の内壁に紫外線及び可視光を反射する反射層１４を形成し、内管２の外壁に、反射層１４と同様の反射層２４を形成している。本従来例では、バルブ１０下部へ向かって放射された可視光が、反射層１４でバルブ１０頂部方向へ反射されるため、ランプ前方への配光が改善される。しかし、この方法で配光が改善できるのは、例えば図８（ｂ）に示す楕円形のバルブ１０のような、反射層１４と反射層２４のなす角度が大きなバルブを有するランプの場合に限られる。すなわち、例えば図６に示す形状のバルブ１０や図９に示す略球形のバルブ１０を有するランプの場合には、上記のように反射層１４及び反射層２４を形成しても、反射層１４と反射層２４のなす角度が小さくなるため、バルブ１０下部へ向かって放射された可視光は反射層１４と反射層２４の間で何度も反射されることになる。このため、ランプの発光効率が低下し、ランプ前方への配光を改善する効果は小さくなるものである。従って、この方法では配光を改善するためにバルブ１０の形状が限定されてしまうという課題が残る。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、バルブの形状によらずにランプ前方への配光を改善し、従来よりも発光効率を向上させた無電極放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、透光性材料から形成され、内壁に外管蛍光体膜が形成された外管及び、該外管の内部に向かって該外管の最大径の位置よりも突出して形成され、結合部で該外管と結合された内管を有し、内部に放電ガスを封入して気密封着されたバルブと、高周波電流を通電することにより該バルブ内部に高周波電磁界を発生させる誘導コイルとを備え、前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置と前記結合部との間にある壁面には、発光膜が形成され、前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置から見て前記結合部と反対方向にある壁面には、内管蛍光体膜が形成され、前記発光膜には、蛍光体及び再帰反射材が含有されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、内管の外壁面であって外管の径が最大になる位置とバルブの結合部との間の壁面に、再帰反射材を含む発光膜を形成している。これによって、従来外管蛍光体膜からランプ後方へ放射され、内管で反射されてランプ後方へ向かっていた可視光の一部が、ランプ前方へ再帰反射されるため、ランプ前方への配光が改善される。また本発明では、従来内管内部に吸収されるためランプの発光効率に寄与していなかった可視光の一部を、上記再帰反射材によってランプ外方へ反射するため、従来の再帰反射材を含まない無電極放電ランプよりも発光効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、前記発光膜は、前記蛍光体と前記再帰反射材の混合物を含有する、発光層を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、上記発光膜として、蛍光体と再帰反射材の混合物を含有する発光層を用いることによって、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、前記発光膜は、前記再帰反射材を含有する再帰反射層と、該再帰反射層の上層に形成された、前記蛍光体を含有する蛍光体層とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、上記発光膜として、再帰反射層及び再帰反射層の上層に形成した蛍光体層を用いることによって、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３記載の無電極放電ランプにおいて、前記再帰反射層の下層に、反射層を形成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果に加えて、再帰反射層を透過した可視光及び紫外線を反射層で反射することによって、さらに発光効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４記載の無電極放電ランプにおいて、前記反射層は、金属酸化物の微粉末で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、上記反射層を金属酸化物の微粉末で構成することによって、請求項４と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプにおいて、前記再帰反射材は、球状のガラスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、上記再帰反射材として球状のガラスを用いることによって、請求項１〜５の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６記載の無電極放電ランプにおいて、前記再帰反射材の表面に、紫外線反射膜を形成したことを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明と同様の効果に加えて、上記再帰反射材の表面に形成された紫外線反射膜で、紫外線を蛍光体の存在する方向へ反射して発光に寄与させることで、さらに発光効率を向上させることができる。
【００２３】
請求項８の発明は、前記再帰反射材は、球状の石英であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【００２４】
請求項８の発明によれば、上記再帰反射材として球状の石英を用いることによって、再帰反射材の表面に紫外線反射膜を形成することなく、請求項７の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、バルブの形状によらずにランプ前方への配光を改善し、従来の無電極ランプよりも発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１の断面図、（ｂ）は本発明の実施形態１の配光分布を表す図、（ｃ）は従来の無電極放電ランプの断面図、（ｄ）は従来の無電極放電ランプの配光分布を表す図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態１に係る発光膜２３の断面図、（ｂ）は再帰反射材Ｒに可視光が入射したときの光路を表す図、（ｃ）は内管蛍光体膜２２中の蛍光体Ｆが光を放射したときの光路を表す図、（ｄ）は本発明の実施形態１に係る発光膜２３中の蛍光体Ｆが光を放射したときの、光路を表す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る発光膜２３の断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る発光膜２３の断面図である。
【図５】（ａ）は再帰反射材Ｒｂに可視光及び紫外線が入射したときの光路を表す図、（ｂ）は再帰反射材Ｒａに可視光が入射したときの光路を表す図、（ｃ）は再帰反射材Ｒａに紫外線が入射したときの光路を表す図である。
【図６】従来の無電極放電ランプの断面図である。
【図７】従来の無電極放電ランプの配光分布を表す図である。
【図８】（ａ）は別の従来例の無電極放電ランプの断面図、（ｂ）は（ａ）のバルブ１０を側方から見たときの概略を示す図である。
【図９】球状に形成されたバルブ１０の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を、図１、図２を参照して説明する。下記説明中での上下の方向は、図１（ａ）の上下方向に対応している。
【００２８】
本実施形態のバルブ１０は、それぞれガラスなどの透光性材料から形成された、外管１と、外管１の内部に落ち窪んだ管状で、結合部１００で外管１と結合された内管２と、内管２の底面から内管２の内部を通り外管１の外部に向かって突出した排気細管３とを備えている。このバルブ１０の内部には、希ガス及び水銀蒸気などの放電ガスが封入されており、内管２の内部には、円筒状のフェライトコア４の外周に巻回された、誘導コイル５が収納されている。この誘導コイル５は、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘに配設される。上記排気細管３の内部には、バルブ１０内部の水銀蒸気圧を保つための水銀アマルガム６が、金属容器７に収納されて配設されている。また、外管１の内壁面には外管保護膜１１及び外管蛍光体膜１２が形成され、内管２の外壁面であって外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも上部の壁面には、内管保護膜２１及び内管蛍光体膜２２が形成され、内管２の外壁面であって外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部の壁面には、内管保護膜２１及び発光膜２３が形成されている。また上記バルブ１０は、口金８に固定されている。
【００２９】
本実施形態では、図示しない高周波電源から図示しないケーブルを介して誘導コイル５に高周波電流を通電すると、バルブ１０内部に誘導電磁界が発生する。このときバルブ１０内部では、上記誘導電磁界によって放電ガスが電離し、誘導コイル５の周りにドーナツ状の放電プラズマＰが形成される。この放電プラズマＰ中では、蒸気化した水銀原子が電子の衝突によって励起され、励起した水銀原子はエネルギーの低い状態に遷移する際に紫外線を放射する。この紫外線は、バルブ１０の内部に形成された外管蛍光体膜１２、内管蛍光体膜２２、及び発光膜２３で可視光に変換され、外部に放射される。
【００３０】
本実施形態は、発光膜２３として、内管保護膜２１の上層に、図２（ａ）に示すように蛍光体Ｆと再帰反射材Ｒａの混合物を含む発光層２３１を形成したことを特徴とする。ここで、再帰反射材Ｒａは球状のガラスであり、可視光を入射すると、図２（ｂ）に示すように入射光の入射方向に係わらず入射光の向きとは逆向きに光を出射する特性を持つ。これにより、本実施形態では、従来の無電極放電ランプでは図１（ｃ）の矢印のようにランプ後方へ反射されていた光が、発光膜２３に含まれる再帰反射材Ｒａによって、図１（ａ）の矢印のようにランプ前方へ再帰反射される。よって、本実施形態では従来の無電極放電ランプよりもランプ前方への配光を改善することができる。
【００３１】
ここで、発光膜２３が、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部の壁面だけに形成されている理由を説明する。本実施形態では、外管蛍光体膜１２から放射される可視光は、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘで最も強くなる。一方、外管蛍光体膜１２からランプ前方へ放射された可視光のうちで発光膜２３に到達した光は、ランプ後方へ再帰反射される。よって、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも上部の内管２の外壁面に発光膜２３を形成すると、上記のようにランプ後方へ再帰反射される光が増加し、ランプ前方への配光が悪化することになる。このため、本実施形態では、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部である内管２の外壁面だけに、発光膜２３を形成している。
【００３２】
ところで、従来の無電極放電ランプのように、内管２の外壁に図２（ｃ）に示すように内管蛍光体膜２２が形成されている場合には、内管蛍光体膜２２中の蛍光体Ｆから内管蛍光体膜２２の深部方向（図２（ｃ）の左側）へ放射された可視光は、内管２内部に吸収される。このため、この光はランプの発光効率には寄与しない。これに対し、本実施形態のように、内管２の外壁に図２（ｄ）に示すような発光膜２３を形成した場合には、発光膜２３中の蛍光体Ｆから発光膜２３の深部方向（図２（ｄ）の左側）へ放射された可視光の一部は、再帰反射材Ｒａによって発光膜２３の表側（図２（ｄ）の右側）へ反射され、ランプ外方へ放射される。よって、本実施形態では、従来の無電極放電ランプよりも発光効率を向上させることができる。
【００３３】
上記のような構成によって、本実施形態では、図１（ｃ）のような従来の無電極放電ランプでは図１（ｄ）のようにランプ前方に弱い配光特性を持つ配光分布を示していたものが、図１（ｂ）の実線（点線は従来の無電極放電ランプの配光分布を表す）に示すように、ランプ前方に強い配光特性を持つ配光分布に改善される。また本実施形態では、発光膜２３に再帰反射材Ｒａを含有させることによって、発光効率を向上させることができる。
【００３４】
本実施形態では、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１３％改善された。
【００３５】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を、図３を参照して説明する。なお本実施形態は、発光膜２３の構成以外は上記実施形態１と同様であるので、共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の発光膜２３は、内管保護膜２１の上層に形成された再帰反射層２３２及び、再帰反射層２３２の上層に形成された蛍光体層２３３からなる。この再帰反射層２３２は、内管保護膜２１の上層に、球状のガラスからなる再帰反射材Ｒａを敷き詰めるようにして形成され、球状の再帰反射材Ｒａの隙間には蛍光体Ｆが充填されている。
【００３７】
本実施形態も、実施形態１の場合と同様、外管蛍光体膜１２からランプ後方へ放射された光を発光膜２３によってランプ前方へ再帰反射させることで、ランプ前方への配光を改善することができる。また、従来発光に寄与していなかった光を再帰反射材Ｒａでランプ外方へ再帰反射させることで、発光効率を向上させることができる。
【００３８】
本実施形態でも実施形態１の場合と同様、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１３％改善された。
【００３９】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態を、図４を参照して説明する。なお本実施形態は、発光膜２３の構成以外は上記実施形態１と同様であるので、共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の発光膜２３は、内管保護膜２１の上層に形成された反射層２３４と、反射層２３４の上層に形成された再帰反射層２３２と、再帰反射層２３２の上層に形成された蛍光体層２３３とからなる。この反射層２３４は、金属酸化物の微粉末Ｍから構成されており、可視光及び紫外線を反射する。また、再帰反射層２３２は、反射層２３４の上層に、球状のガラスからなる再帰反射材Ｒａを敷き詰めるようにして形成され、球状の再帰反射材Ｒａの隙間には金属酸化物の微粉末Ｍ又は蛍光体Ｆが充填されている。
【００４１】
本実施形態も、実施形態１又は実施形態２の場合と同様、外管蛍光体膜１２からランプ後方へ放射された光を再帰反射材Ｒａによってランプ前方へ再帰反射させることで、ランプ前方への配光を改善することができる。また、従来発光に寄与していなかった光を、再帰反射材Ｒａでランプ外方へ再帰反射させることで、発光効率を向上させることができる。
【００４２】
これに加えて、本実施形態では、放電プラズマＰから放射された紫外線及び発光膜２３などから放射された可視光のうちで、実施形態２において球状の再帰反射材Ｒａの隙間を透過していた光や、再帰反射材Ｒａで再帰反射されずに発光膜２３を透過していた光を、反射層２３４でランプ外方へ反射することによって、実施形態２よりもさらに発光効率を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１４％改善された。
【００４４】
（実施形態４）
本発明の第４の実施形態を、図５を参照して説明する。なお本実施形態は、再帰反射材Ｒｂを用いる以外の構成は上記実施形態１〜３と同様であるので、共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。尚、再帰反射材Ｒｂを含む発光膜２３の形態としては、上記実施形態１〜３の何れの形態であってもよい。
【００４５】
本実施形態は、再帰反射材Ｒｂとして、図５（ａ）に示すような表面に薄い紫外線反射膜ｖを形成した球状のガラスを用いることを特徴とする。
【００４６】
上記実施形態１〜３のような球状のガラスからなる再帰反射材Ｒａに、可視光及び紫外線を入射すると、可視光は図５（ｂ）のように再帰反射されるが、紫外線は図５（ｃ）のように吸収される。よって、上記実施形態１〜３では、この紫外線はランプの発光に寄与していなかった。これに対し、本実施形態に用いるような、表面に紫外線反射膜ｖを形成した再帰反射材Ｒｂに可視光及び紫外線を入射すると、入射された紫外線は図５（ａ）のように紫外線反射膜ｖで反射される。この反射された紫外線は、外管蛍光体膜１２や内管蛍光体膜２２、発光膜２３で可視光に変換され、ランプの発光に寄与することになる。尚、紫外線反射膜ｖは充分薄いため、上記再帰反射材Ｒｂに入射された可視光は、再帰反射材Ｒａの場合と同様に再帰反射される。
【００４７】
本実施形態では、上記のように再帰反射材Ｒｂとして表面に紫外線反射膜ｖを形成した球状のガラスを用いることによって、上記実施形態１〜３よりもさらに発光効率を向上させることができる。
【００４８】
また本実施形態では、上記のような紫外線反射膜ｖを形成した球状のガラスの代わりに、再帰反射材Ｒｃとして球状の石英を用いてもよい。石英は紫外線の透過率が非常に高い。このため、球状の石英からなる再帰反射材Ｒｃに可視光及び紫外線を入射すると、可視光と同様に紫外線も再帰反射される。従って、この再帰反射材Ｒｃを用いた場合にも、従来発光に寄与していなかった紫外線を発光に寄与させ、発光効率を向上させることができる。
【００４９】
本実施形態では、ランプの発光効率の向上が付加されることにより、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１６％改善された。
【符号の説明】
【００５０】
１ 外管
１２ 外管蛍光体膜
２ 内管
２２ 内管蛍光体膜
２３ 発光膜
５ 誘導コイル
１０ バルブ
Ｐ 放電プラズマ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明では、一般的な電球状のランプにおいて、ランプの中心から見てバルブの頂部方向を前方、口金方向を後方とする。
【０００３】
従来、特許文献１に記載されたような、外管１及び外管１の内部に落ち窪んだ管状の内管２を備えた無電極放電ランプが提供されている。これを図６を参照して説明する。本従来例において、外管１及び内管２を有するバルブ１０は、ガラスなどの透光性材料から形成され、その内部には希ガス及び水銀蒸気などの放電ガスが封入されている。また、外管１の内壁面には外管保護膜１１及び外管蛍光体膜１２が形成され、内管２の外壁面には内管保護膜２１及び内管蛍光体膜２２が形成されており、内管２の内部には、円筒状のフェライトコア４の外周に巻回された、誘導コイル５が収納されている。この誘導コイル５は、後述する放電プラズマＰから放射される紫外線が、バルブ１０内部の蛍光体を効率よく励起できるように、ほぼ外管１の径が最大になる位置に配設される。
【０００４】
上記従来例の誘導コイル５に高周波電流を通電すると、バルブ１０内部に誘導電磁界が発生する。このときバルブ１０の内部では、上記誘導電磁界によって放電ガスが電離し、誘導コイル５の周りにドーナツ状の放電プラズマＰが形成される。この放電プラズマＰ中では、励起された水銀原子が紫外線を放射し、この紫外線は、外管蛍光体膜１２及び内管蛍光体膜２２で可視光に変換され、外部に放射される。このように、無電極放電ランプはバルブ１０の内部に電極を持たない構造となっているため、電極の劣化による不点灯がなく、一般の蛍光灯に比べて長寿命という特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９７０３１号公報
【特許文献２】特開１９９８−１９９４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような無電極放電ランプでは、発光に寄与する放電プラズマＰはエネルギーを供給する誘導コイル５近傍に発生する。このため、この無電極放電ランプの配光特性は、図７に示すようにバルブ１０側方で強くバルブ１０頂部方向で弱くなる。従って従来の無電極放電ランプでは、ランプ前方での明るさが必要な場合には、ランプを装着する照明器具の反射板の設計によって配光を制御する必要があった。しかしこの場合、上記反射板の反射率は１００％ではないため、照明器具としての発光効率は低下する。このことから、ランプ前方への配光を改善した無電極放電ランプが期待されていた。
【０００７】
この課題を解決するため、特許文献１に記載された無電極放電ランプでは、図８（ａ）に示すように、外管１下部の内壁に紫外線及び可視光を反射する反射層１４を形成し、内管２の外壁に、反射層１４と同様の反射層２４を形成している。本従来例では、バルブ１０下部へ向かって放射された可視光が、反射層１４でバルブ１０頂部方向へ反射されるため、ランプ前方への配光が改善される。しかし、この方法で配光が改善できるのは、例えば図８（ｂ）に示す楕円形のバルブ１０のような、反射層１４と反射層２４のなす角度が大きなバルブを有するランプの場合に限られる。すなわち、例えば図６に示す形状のバルブ１０や図９に示す略球形のバルブ１０を有するランプの場合には、上記のように反射層１４及び反射層２４を形成しても、反射層１４と反射層２４のなす角度が小さくなるため、バルブ１０下部へ向かって放射された可視光は反射層１４と反射層２４の間で何度も反射されることになる。このため、ランプの発光効率が低下し、ランプ前方への配光を改善する効果は小さくなるものである。従って、この方法では配光を改善するためにバルブ１０の形状が限定されてしまうという課題が残る。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、バルブの形状によらずにランプ前方への配光を改善し、従来よりも発光効率を向上させた無電極放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、透光性材料から形成され、内壁に外管蛍光体膜が形成された外管及び、該外管の内部に向かって該外管の最大径の位置よりも突出して形成され、結合部で該外管と結合された内管を有し、内部に放電ガスを封入して気密封着されたバルブと、高周波電流を通電することにより該バルブ内部に高周波電磁界を発生させる誘導コイルとを備え、前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置と前記結合部との間にある壁面には、発光膜が形成され、前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置から見て前記結合部と反対方向にある壁面には、内管蛍光体膜が形成され、前記発光膜には、蛍光体及び再帰反射材が含有されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、内管の外壁面であって外管の径が最大になる位置とバルブの結合部との間の壁面に、再帰反射材を含む発光膜を形成している。これによって、従来外管蛍光体膜からランプ後方へ放射され、内管で反射されてランプ後方へ向かっていた可視光の一部が、ランプ前方へ再帰反射されるため、ランプ前方への配光が改善される。また本発明では、従来内管内部に吸収されるためランプの発光効率に寄与していなかった可視光の一部を、上記再帰反射材によってランプ外方へ反射するため、従来の再帰反射材を含まない無電極放電ランプよりも発光効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、前記発光膜は、前記蛍光体と前記再帰反射材の混合物を含有する、発光層を備えていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、上記発光膜として、蛍光体と再帰反射材の混合物を含有する発光層を用いることによって、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、前記発光膜は、前記再帰反射材を含有する再帰反射層と、該再帰反射層の上層に形成された、前記蛍光体を含有する蛍光体層とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、上記発光膜として、再帰反射層及び再帰反射層の上層に形成した蛍光体層を用いることによって、請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３記載の無電極放電ランプにおいて、前記再帰反射層の下層に、反射層を形成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明と同様の効果に加えて、再帰反射層を透過した可視光及び紫外線を反射層で反射することによって、さらに発光効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４記載の無電極放電ランプにおいて、前記反射層は、金属酸化物の微粉末で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、上記反射層を金属酸化物の微粉末で構成することによって、請求項４と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプにおいて、前記再帰反射材は、球状のガラスであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、上記再帰反射材として球状のガラスを用いることによって、請求項１〜５の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６記載の無電極放電ランプにおいて、前記再帰反射材の表面に、紫外線反射膜を形成したことを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明と同様の効果に加えて、上記再帰反射材の表面に形成された紫外線反射膜で、紫外線を蛍光体の存在する方向へ反射して発光に寄与させることで、さらに発光効率を向上させることができる。
【００２３】
請求項８の発明は、前記再帰反射材は、球状の石英であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【００２４】
請求項８の発明によれば、上記再帰反射材として球状の石英を用いることによって、再帰反射材の表面に紫外線反射膜を形成することなく、請求項７の発明と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、バルブの形状によらずにランプ前方への配光を改善し、従来の無電極ランプよりも発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１の断面図、（ｂ）は本発明の実施形態１の配光分布を表す図、（ｃ）は従来の無電極放電ランプの断面図、（ｄ）は従来の無電極放電ランプの配光分布を表す図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態１に係る発光膜２３の断面図、（ｂ）は再帰反射材Ｒに可視光が入射したときの光路を表す図、（ｃ）は内管蛍光体膜２２中の蛍光体Ｆが光を放射したときの光路を表す図、（ｄ）は本発明の実施形態１に係る発光膜２３中の蛍光体Ｆが光を放射したときの、光路を表す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る発光膜２３の断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る発光膜２３の断面図である。
【図５】（ａ）は再帰反射材Ｒｂに可視光及び紫外線が入射したときの光路を表す図、（ｂ）は再帰反射材Ｒａに可視光が入射したときの光路を表す図、（ｃ）は再帰反射材Ｒａに紫外線が入射したときの光路を表す図である。
【図６】従来の無電極放電ランプの断面図である。
【図７】従来の無電極放電ランプの配光分布を表す図である。
【図８】（ａ）は別の従来例の無電極放電ランプの断面図、（ｂ）は（ａ）のバルブ１０を側方から見たときの概略を示す図である。
【図９】球状に形成されたバルブ１０の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態を、図１、図２を参照して説明する。下記説明中での上下の方向は、図１（ａ）の上下方向に対応している。
【００２８】
本実施形態のバルブ１０は、それぞれガラスなどの透光性材料から形成された、外管１と、外管１の内部に落ち窪んだ管状で、結合部１００で外管１と結合された内管２と、内管２の底面から内管２の内部を通り外管１の外部に向かって突出した排気細管３とを備えている。このバルブ１０の内部には、希ガス及び水銀蒸気などの放電ガスが封入されており、内管２の内部には、円筒状のフェライトコア４の外周に巻回された、誘導コイル５が収納されている。この誘導コイル５は、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘに配設される。上記排気細管３の内部には、バルブ１０内部の水銀蒸気圧を保つための水銀アマルガム６が、金属容器７に収納されて配設されている。また、外管１の内壁面には外管保護膜１１及び外管蛍光体膜１２が形成され、内管２の外壁面であって外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも上部の壁面には、内管保護膜２１及び内管蛍光体膜２２が形成され、内管２の外壁面であって外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部の壁面には、内管保護膜２１及び発光膜２３が形成されている。また上記バルブ１０は、口金８に固定されている。
【００２９】
本実施形態では、図示しない高周波電源から図示しないケーブルを介して誘導コイル５に高周波電流を通電すると、バルブ１０内部に誘導電磁界が発生する。このときバルブ１０内部では、上記誘導電磁界によって放電ガスが電離し、誘導コイル５の周りにドーナツ状の放電プラズマＰが形成される。この放電プラズマＰ中では、蒸気化した水銀原子が電子の衝突によって励起され、励起した水銀原子はエネルギーの低い状態に遷移する際に紫外線を放射する。この紫外線は、バルブ１０の内部に形成された外管蛍光体膜１２、内管蛍光体膜２２、及び発光膜２３で可視光に変換され、外部に放射される。
【００３０】
本実施形態は、発光膜２３として、内管保護膜２１の上層に、図２（ａ）に示すように蛍光体Ｆと再帰反射材Ｒａの混合物を含む発光層２３１を形成したことを特徴とする。ここで、再帰反射材Ｒａは球状のガラスであり、可視光を入射すると、図２（ｂ）に示すように入射光の入射方向に係わらず入射光の向きとは逆向きに光を出射する特性を持つ。これにより、本実施形態では、従来の無電極放電ランプでは図１（ｃ）の矢印のようにランプ後方へ反射されていた光が、発光膜２３に含まれる再帰反射材Ｒａによって、図１（ａ）の矢印のようにランプ前方へ再帰反射される。よって、本実施形態では従来の無電極放電ランプよりもランプ前方への配光を改善することができる。
【００３１】
ここで、発光膜２３が、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部の壁面だけに形成されている理由を説明する。本実施形態では、外管蛍光体膜１２から放射される可視光は、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘで最も強くなる。一方、外管蛍光体膜１２からランプ前方へ放射された可視光のうちで発光膜２３に到達した光は、ランプ後方へ再帰反射される。よって、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも上部の内管２の外壁面に発光膜２３を形成すると、上記のようにランプ後方へ再帰反射される光が増加し、ランプ前方への配光が悪化することになる。このため、本実施形態では、外管１の径が最大になる位置Ｘ−Ｘよりも下部である内管２の外壁面だけに、発光膜２３を形成している。
【００３２】
ところで、従来の無電極放電ランプのように、内管２の外壁に図２（ｃ）に示すように内管蛍光体膜２２が形成されている場合には、内管蛍光体膜２２中の蛍光体Ｆから内管蛍光体膜２２の深部方向（図２（ｃ）の左側）へ放射された可視光は、内管２内部に吸収される。このため、この光はランプの発光効率には寄与しない。これに対し、本実施形態のように、内管２の外壁に図２（ｄ）に示すような発光膜２３を形成した場合には、発光膜２３中の蛍光体Ｆから発光膜２３の深部方向（図２（ｄ）の左側）へ放射された可視光の一部は、再帰反射材Ｒａによって発光膜２３の表側（図２（ｄ）の右側）へ反射され、ランプ外方へ放射される。よって、本実施形態では、従来の無電極放電ランプよりも発光効率を向上させることができる。
【００３３】
上記のような構成によって、本実施形態では、図１（ｃ）のような従来の無電極放電ランプでは図１（ｄ）のようにランプ前方に弱い配光特性を持つ配光分布を示していたものが、図１（ｂ）の実線（点線は従来の無電極放電ランプの配光分布を表す）に示すように、ランプ前方に強い配光特性を持つ配光分布に改善される。また本実施形態では、発光膜２３に再帰反射材Ｒａを含有させることによって、発光効率を向上させることができる。
【００３４】
本実施形態では、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１３％改善された。
【００３５】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態を、図３を参照して説明する。なお本実施形態は、発光膜２３の構成以外は上記実施形態１と同様であるので、共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の発光膜２３は、内管保護膜２１の上層に形成された再帰反射層２３２及び、再帰反射層２３２の上層に形成された蛍光体層２３３からなる。この再帰反射層２３２は、内管保護膜２１の上層に、球状のガラスからなる再帰反射材Ｒａを敷き詰めるようにして形成され、球状の再帰反射材Ｒａの隙間には蛍光体Ｆが充填されている。
【００３７】
本実施形態も、実施形態１の場合と同様、外管蛍光体膜１２からランプ後方へ放射された光を発光膜２３によってランプ前方へ再帰反射させることで、ランプ前方への配光を改善することができる。また、従来発光に寄与していなかった光を再帰反射材Ｒａでランプ外方へ再帰反射させることで、発光効率を向上させることができる。
【００３８】
本実施形態でも実施形態１の場合と同様、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１３％改善された。
【００３９】
（実施形態３）
本発明の第３の実施形態を、図４を参照して説明する。なお本実施形態は、発光膜２３の構成以外は上記実施形態１と同様であるので、共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の発光膜２３は、内管保護膜２１の上層に形成された反射層２３４と、反射層２３４の上層に形成された再帰反射層２３２と、再帰反射層２３２の上層に形成された蛍光体層２３３とからなる。この反射層２３４は、金属酸化物の微粉末Ｍから構成されており、可視光及び紫外線を反射する。また、再帰反射層２３２は、反射層２３４の上層に、球状のガラスからなる再帰反射材Ｒａを敷き詰めるようにして形成され、球状の再帰反射材Ｒａの隙間には金属酸化物の微粉末Ｍ又は蛍光体Ｆが充填されている。
【００４１】
本実施形態も、実施形態１又は実施形態２の場合と同様、外管蛍光体膜１２からランプ後方へ放射された光を再帰反射材Ｒａによってランプ前方へ再帰反射させることで、ランプ前方への配光を改善することができる。また、従来発光に寄与していなかった光を、再帰反射材Ｒａでランプ外方へ再帰反射させることで、発光効率を向上させることができる。
【００４２】
これに加えて、本実施形態では、放電プラズマＰから放射された紫外線及び発光膜２３などから放射された可視光のうちで、実施形態２において球状の再帰反射材Ｒａの隙間を透過していた光や、再帰反射材Ｒａで再帰反射されずに発光膜２３を透過していた光を、反射層２３４でランプ外方へ反射することによって、実施形態２よりもさらに発光効率を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１４％改善された。
【００４４】
（実施形態４）
本発明の第４の実施形態を、図５を参照して説明する。なお本実施形態は、再帰反射材Ｒｂを用いる以外の構成は上記実施形態１〜３と同様であるので、共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。尚、再帰反射材Ｒｂを含む発光膜２３の形態としては、上記実施形態１〜３の何れの形態であってもよい。
【００４５】
本実施形態は、再帰反射材Ｒｂとして、図５（ａ）に示すような表面に薄い紫外線反射膜ｖを形成した球状のガラスを用いることを特徴とする。
【００４６】
上記実施形態１〜３のような球状のガラスからなる再帰反射材Ｒａに、可視光及び紫外線を入射すると、可視光は図５（ｂ）のように再帰反射されるが、紫外線は図５（ｃ）のように吸収される。よって、上記実施形態１〜３では、この紫外線はランプの発光に寄与していなかった。これに対し、本実施形態に用いるような、表面に紫外線反射膜ｖを形成した再帰反射材Ｒｂに可視光及び紫外線を入射すると、入射された紫外線は図５（ａ）のように紫外線反射膜ｖで反射される。この反射された紫外線は、外管蛍光体膜１２や内管蛍光体膜２２、発光膜２３で可視光に変換され、ランプの発光に寄与することになる。尚、紫外線反射膜ｖは充分薄いため、上記再帰反射材Ｒｂに入射された可視光は、再帰反射材Ｒａの場合と同様に再帰反射される。
【００４７】
本実施形態では、上記のように再帰反射材Ｒｂとして表面に紫外線反射膜ｖを形成した球状のガラスを用いることによって、上記実施形態１〜３よりもさらに発光効率を向上させることができる。
【００４８】
また本実施形態では、上記のような紫外線反射膜ｖを形成した球状のガラスの代わりに、再帰反射材Ｒｃとして球状の石英を用いてもよい。石英は紫外線の透過率が非常に高い。このため、球状の石英からなる再帰反射材Ｒｃに可視光及び紫外線を入射すると、可視光と同様に紫外線も再帰反射される。従って、この再帰反射材Ｒｃを用いた場合にも、従来発光に寄与していなかった紫外線を発光に寄与させ、発光効率を向上させることができる。
【００４９】
本実施形態では、ランプの発光効率の向上が付加されることにより、従来の無電極放電ランプに比べてランプ前方への配光が１６％改善された。
【符号の説明】
【００５０】
１ 外管
１２ 外管蛍光体膜
２ 内管
２２ 内管蛍光体膜
２３ 発光膜
５ 誘導コイル
１０ バルブ
Ｐ 放電プラズマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料から形成され、内壁に外管蛍光体膜が形成された外管及び、該外管の内部に向かって該外管の最大径の位置よりも突出して形成され、結合部で該外管と結合された内管を有し、内部に放電ガスを封入して気密封着されたバルブと、高周波電流を通電することにより該バルブ内部に高周波電磁界を発生させる誘導コイルとを備え、
前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置と前記結合部との間にある壁面には、発光膜が形成され、前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置から見て前記結合部と反対方向にある壁面には、内管蛍光体膜が形成され、
前記発光膜には、蛍光体及び再帰反射材が含有されていることを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
前記発光膜は、前記蛍光体と前記再帰反射材の混合物を含有する、発光層を備えていることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項３】
前記発光膜は、前記再帰反射材を含有する再帰反射層と、該再帰反射層の上層に形成された、前記蛍光体を含有する蛍光体層とを備えていることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項４】
前記再帰反射層の下層に、反射層を形成したことを特徴とする請求項３記載の無電極放電ランプ。
【請求項５】
前記反射層は、金属酸化物の微粉末で構成されていることを特徴とする請求項４記載の無電極放電ランプ。
【請求項６】
前記再帰反射材は、球状のガラスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【請求項７】
前記再帰反射材の表面に、紫外線反射膜を形成したことを特徴とする請求項６記載の無電極放電ランプ。
【請求項８】
前記再帰反射材は、球状の石英であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【請求項１】
透光性材料から形成され、内壁に外管蛍光体膜が形成された外管及び、該外管の内部に向かって該外管の最大径の位置よりも突出して形成され、結合部で該外管と結合された内管を有し、内部に放電ガスを封入して気密封着されたバルブと、高周波電流を通電することにより該バルブ内部に高周波電磁界を発生させる誘導コイルとを備え、
前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置と前記結合部との間にある壁面には、発光膜が形成され、前記内管の外壁面であって、前記外管の径が最大になる位置から見て前記結合部と反対方向にある壁面には、内管蛍光体膜が形成され、
前記発光膜には、蛍光体及び再帰反射材が含有されていることを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
前記発光膜は、前記蛍光体と前記再帰反射材の混合物を含有する、発光層を備えていることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項３】
前記発光膜は、前記再帰反射材を含有する再帰反射層と、該再帰反射層の上層に形成された、前記蛍光体を含有する蛍光体層とを備えていることを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
【請求項４】
前記再帰反射層の下層に、反射層を形成したことを特徴とする請求項３記載の無電極放電ランプ。
【請求項５】
前記反射層は、金属酸化物の微粉末で構成されていることを特徴とする請求項４記載の無電極放電ランプ。
【請求項６】
前記再帰反射材は、球状のガラスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【請求項７】
前記再帰反射材の表面に、紫外線反射膜を形成したことを特徴とする請求項６記載の無電極放電ランプ。
【請求項８】
前記再帰反射材は、球状の石英であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２２５５５３（Ｐ２０１０−２２５５５３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４４５１（Ｐ２００９−７４４５１）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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