JP2000285864A - 無電極放電ランプ - Google Patents
無電極放電ランプInfo
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- JP2000285864A JP2000285864A JP11093929A JP9392999A JP2000285864A JP 2000285864 A JP2000285864 A JP 2000285864A JP 11093929 A JP11093929 A JP 11093929A JP 9392999 A JP9392999 A JP 9392999A JP 2000285864 A JP2000285864 A JP 2000285864A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 効率を向上した無電極放電ランプを提供す
る。 【解決手段】 無電極放電ランプ１は、口金２を固定す
るカバー３内に点灯回路を収容し、カバー３に透光性を
有する発光管４を備えている。カバー３と発光管４とで
構成する外囲器は、白熱電球の規格寸法に近似する外形
である。カバー３に芯５を取り付け、この芯５には高周
波磁界を発生する励起コイル６を巻回する。点灯回路で
高周波を発生して励起コイル６に高周波を供給すること
により、励起コイル６で高周波磁界を誘起させ、この高
周波磁界により発光管４内で発光させる。プラズマの実
効的な半径がプラズマの表皮長以上であれば、結合係数
が向上して一定の値となる。
る。 【解決手段】 無電極放電ランプ１は、口金２を固定す
るカバー３内に点灯回路を収容し、カバー３に透光性を
有する発光管４を備えている。カバー３と発光管４とで
構成する外囲器は、白熱電球の規格寸法に近似する外形
である。カバー３に芯５を取り付け、この芯５には高周
波磁界を発生する励起コイル６を巻回する。点灯回路で
高周波を発生して励起コイル６に高周波を供給すること
により、励起コイル６で高周波磁界を誘起させ、この高
周波磁界により発光管４内で発光させる。プラズマの実
効的な半径がプラズマの表皮長以上であれば、結合係数
が向上して一定の値となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを生じさ
せて点灯する無電極放電ランプに関する。
せて点灯する無電極放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、誘導結合方式の無電極放電ランプ
が知られている。この無電極放電ランプは、寿命が極め
て長く、効率や演色性を改善する封入物質の選択肢が広
い点で有利で、たとえば１３．６ＭＨｚの高周波を励起
コイルに流して高周波磁場を生成させ、この高周波磁場
に誘導されて生じる電場でプラズマを維持して点灯して
いる。
が知られている。この無電極放電ランプは、寿命が極め
て長く、効率や演色性を改善する封入物質の選択肢が広
い点で有利で、たとえば１３．６ＭＨｚの高周波を励起
コイルに流して高周波磁場を生成させ、この高周波磁場
に誘導されて生じる電場でプラズマを維持して点灯して
いる。
【０００３】ところが、誘導結合で生成されるプラズマ
は、低圧放電あるいは高圧放電にかかわらず、励起コイ
ルが作る磁場と生成されるプラズマとの結合が悪いと、
投入した電気エネルギーがプラズマに有効に伝えられな
いため、回路の発熱が増加するおそれがあったりランプ
全体の効率が低下する。
は、低圧放電あるいは高圧放電にかかわらず、励起コイ
ルが作る磁場と生成されるプラズマとの結合が悪いと、
投入した電気エネルギーがプラズマに有効に伝えられな
いため、回路の発熱が増加するおそれがあったりランプ
全体の効率が低下する。
【０００４】また、可視光を反射するためにアルミニウ
ムなどの反射膜を形成することがある。
ムなどの反射膜を形成することがある。
【０００５】ところが、励起コイルによる誘導電流がア
ルミニウムの反射膜に流れ、始動がしにくくなったり発
熱のおそれがあるなど同様にランプ全体の効率が低下す
る。
ルミニウムの反射膜に流れ、始動がしにくくなったり発
熱のおそれがあるなど同様にランプ全体の効率が低下す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、誘導結
合で生成されるプラズマは、低圧放電あるいは高圧放電
にかかわらず、励起コイルが作る磁場と生成されるプラ
ズマとの結合が悪いと、投入した電気エネルギーがプラ
ズマに有効に伝えられないため、回路の発熱が増加する
おそれがあったりランプ全体の効率が低下する。
合で生成されるプラズマは、低圧放電あるいは高圧放電
にかかわらず、励起コイルが作る磁場と生成されるプラ
ズマとの結合が悪いと、投入した電気エネルギーがプラ
ズマに有効に伝えられないため、回路の発熱が増加する
おそれがあったりランプ全体の効率が低下する。
【０００７】また、アルミニウムなどで反射膜を形成す
ると、励起コイルによる誘導電流が反射膜に流れ、始動
がしにくくなったり発熱のおそれがあるなど同様にラン
プ全体の効率が低下する問題を有している。
ると、励起コイルによる誘導電流が反射膜に流れ、始動
がしにくくなったり発熱のおそれがあるなど同様にラン
プ全体の効率が低下する問題を有している。
【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、効率を向上した無電極放電ランプを提供することを
目的とする。
で、効率を向上した無電極放電ランプを提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の無電極放
電ランプは、プラズマの実効的な半径がプラズマの表皮
長以上であるもので、プラズマの実効的な半径を表皮長
以上にすることにより生成されるプラズマとの結合が向
上して、効率が向上する。
電ランプは、プラズマの実効的な半径がプラズマの表皮
長以上であるもので、プラズマの実効的な半径を表皮長
以上にすることにより生成されるプラズマとの結合が向
上して、効率が向上する。
【００１０】請求項２記載の無電極放電ランプは、高圧
放電に移行するまでの期間、プラズマの実効的な半径が
プラズマの表皮長以上であるもので、高圧放電に移行す
るまでの期間に生成されるプラズマとの結合が向上し
て、効率が向上する。また、プラズマに投入されるエネ
ルギーが増えるので、速く高圧放電に移行できる。
放電に移行するまでの期間、プラズマの実効的な半径が
プラズマの表皮長以上であるもので、高圧放電に移行す
るまでの期間に生成されるプラズマとの結合が向上し
て、効率が向上する。また、プラズマに投入されるエネ
ルギーが増えるので、速く高圧放電に移行できる。
【００１１】請求項３記載の無電極放電ランプは、誘導
電流を絶つ方向にスリットを備えた電気伝導性を有し可
視光を反射する反射膜を具備したもので、反射膜に形成
されたスリットで誘導電流を絶つため、反射膜に誘導電
流が流れず、効率が向上する。
電流を絶つ方向にスリットを備えた電気伝導性を有し可
視光を反射する反射膜を具備したもので、反射膜に形成
されたスリットで誘導電流を絶つため、反射膜に誘導電
流が流れず、効率が向上する。
【００１２】請求項４記載の無電極放電ランプは、請求
項３記載の無電極放電ランプにおいて、反射膜は、アル
ミニウムおよび銀の少なくともいずれかで形成され、こ
の反射膜の表面が酸化アルミニウムおよび酸化イットリ
ウムの少なくともいずれかの薄膜が形成されたもので、
酸化アルミニウムあるいは酸化イットリウムによりアル
ミニウムあるいは銀が酸化したり水銀と反応したりする
ことを防止する。
項３記載の無電極放電ランプにおいて、反射膜は、アル
ミニウムおよび銀の少なくともいずれかで形成され、こ
の反射膜の表面が酸化アルミニウムおよび酸化イットリ
ウムの少なくともいずれかの薄膜が形成されたもので、
酸化アルミニウムあるいは酸化イットリウムによりアル
ミニウムあるいは銀が酸化したり水銀と反応したりする
ことを防止する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の無電極放電ランプ
の一実施の形態を図面を参照して説明する。
の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】図１は無電極放電ランプを示す側面図で、
図１において、１は無電極放電ランプで、この無電極放
電ランプ１は、Ｅ２６型の口金２が固定されているカバ
ー３、このカバー３内には１ないし３０ＭＨｚの周波数
で２０ないし５００Ｗの電力で出力する図示しないイン
バータ回路などの高周波点灯用のインバータ回路などの
点灯回路が収容され、カバー３には透光性を有する放電
ランプとしての発光管４を備えている。そして、カバー
３と発光管４とで構成される外囲器は、６０Ｗ形の白熱
電球の規格寸法に近似する外形に形成されている。
図１において、１は無電極放電ランプで、この無電極放
電ランプ１は、Ｅ２６型の口金２が固定されているカバ
ー３、このカバー３内には１ないし３０ＭＨｚの周波数
で２０ないし５００Ｗの電力で出力する図示しないイン
バータ回路などの高周波点灯用のインバータ回路などの
点灯回路が収容され、カバー３には透光性を有する放電
ランプとしての発光管４を備えている。そして、カバー
３と発光管４とで構成される外囲器は、６０Ｗ形の白熱
電球の規格寸法に近似する外形に形成されている。
【００１５】また、カバー３には強磁性体で構成された
芯５が取り付けられ、この芯５には高周波磁界を発生す
る励起コイル６が巻回されている。さらに、発光管４
は、直径１ないし１５ｃｍ程度で透明あるいは光拡散性
を有する乳白色などのガラスで形成され、白熱電球のガ
ラス球とほぼ同一形状の滑らかな曲面状に形成されて内
部に水銀およびアルゴンなどの希ガスが０．０１ないし
５Ｔｏｒｒの圧力で封入された容器を形成し、中心部に
は芯５が挿入される芯５よりやや大きな芯挿入部７が形
成され、下面がカバー３の上端の開口部の内側に嵌合さ
れるとともに、芯挿入部７に芯５が挿入されて固着され
ている。
芯５が取り付けられ、この芯５には高周波磁界を発生す
る励起コイル６が巻回されている。さらに、発光管４
は、直径１ないし１５ｃｍ程度で透明あるいは光拡散性
を有する乳白色などのガラスで形成され、白熱電球のガ
ラス球とほぼ同一形状の滑らかな曲面状に形成されて内
部に水銀およびアルゴンなどの希ガスが０．０１ないし
５Ｔｏｒｒの圧力で封入された容器を形成し、中心部に
は芯５が挿入される芯５よりやや大きな芯挿入部７が形
成され、下面がカバー３の上端の開口部の内側に嵌合さ
れるとともに、芯挿入部７に芯５が挿入されて固着され
ている。
【００１６】さらに、発光管４のカバー３とは反対の先
端側内面には図２に示すように１０μｍ以下で、内側面
には図３に示すように１００μｍ以下で蛍光体層11が形
成され、カバー３側の基端側には図４に示すように蛍光
体層11と発光管４との間に、励起コイル６による誘導電
流を絶つ方向に図示しないスリットを備えたアルミニウ
ムあるいは銀などの電気伝導性を有し可視光を発光管４
の先端方向に反射する反射膜12が形成されている。な
お、蛍光体層11には、たとえば３波長発光型蛍光体およ
びハロ燐酸を加えたものを用いている。
端側内面には図２に示すように１０μｍ以下で、内側面
には図３に示すように１００μｍ以下で蛍光体層11が形
成され、カバー３側の基端側には図４に示すように蛍光
体層11と発光管４との間に、励起コイル６による誘導電
流を絶つ方向に図示しないスリットを備えたアルミニウ
ムあるいは銀などの電気伝導性を有し可視光を発光管４
の先端方向に反射する反射膜12が形成されている。な
お、蛍光体層11には、たとえば３波長発光型蛍光体およ
びハロ燐酸を加えたものを用いている。
【００１７】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。
する。
【００１８】まず、点灯回路で高周波を発生して励起コ
イル６に高周波を供給することにより、励起コイル６で
高周波磁界を誘起させ、この高周波磁界により発光管４
内で発光させる。
イル６に高周波を供給することにより、励起コイル６で
高周波磁界を誘起させ、この高周波磁界により発光管４
内で発光させる。
【００１９】ここで、上述のような条件のプラズマの結
合率について考える。
合率について考える。
【００２０】プラズマの結合率をｋとすると、 ｋ2 ＝（ｄＸ2 ＋ｄＲ2 ）／｛Ｘ0 ＊（ｄＸ−ｄＲ＊
Ω）｝ で与えられる。なお、ｄＸ＝Ｘ0 −Ｘ、ｄＲ＝Ｒ−Ｒ0
でＸは励起コイル６のインダクタンス、Ｒは励起コイル
６の抵抗で、添字0 はプラズマがない状態を示す。
Ω）｝ で与えられる。なお、ｄＸ＝Ｘ0 −Ｘ、ｄＲ＝Ｒ−Ｒ0
でＸは励起コイル６のインダクタンス、Ｒは励起コイル
６の抵抗で、添字0 はプラズマがない状態を示す。
【００２１】また、Ω＝ω／νで、ωは励起コイル６に
流す高周波電流の角周波数、νは電子の実効的な衝突周
波数である。
流す高周波電流の角周波数、νは電子の実効的な衝突周
波数である。
【００２２】プラズマの表皮長δは、 δ2 ＝２／ωμσ で与えられ、これとプラズマの実効的な半径ｒとで決ま
るαを次式で記載する。
るαを次式で記載する。
【００２３】α＝２（Ｒ／δ）2 ただし、μはプラズマの透磁率、σはプラズマの電気伝
導率である。
導率である。
【００２４】いろいろな条件のＸ0 、Ｒ0 で放電させ
て、Ｘ、Ｒ、Ωを求め、プラズマの結合率ｋを求めたと
ころ、どのような条件でもプラズマの実効的な半径がプ
ラズマの表皮長以上であれば、図５に示すように、結合
係数ｋはほぼ一定の値となった。
て、Ｘ、Ｒ、Ωを求め、プラズマの結合率ｋを求めたと
ころ、どのような条件でもプラズマの実効的な半径がプ
ラズマの表皮長以上であれば、図５に示すように、結合
係数ｋはほぼ一定の値となった。
【００２５】また、反射膜12は、誘導電流を絶つ方向に
スリットを有し、このスリットにより誘導電流を絶つの
で、電気伝導性を有していても、反射膜に誘導電流が流
れることを防止できるため、高い反射率を得ることがで
き、配光制御を発光管の形状変更で容易に可能である。
スリットを有し、このスリットにより誘導電流を絶つの
で、電気伝導性を有していても、反射膜に誘導電流が流
れることを防止できるため、高い反射率を得ることがで
き、配光制御を発光管の形状変更で容易に可能である。
【００２６】次に、他の実施の形態を図６を参照して説
明する。
明する。
【００２７】この図６に示す実施の形態は、図４に示す
実施の形態において、反射膜12と蛍光体層11との間に、
アルミナなどの酸化アルミニウムあるいはイットリアな
どの酸化イットリウムなどの酸化膜の保護膜15を形成し
たものである。
実施の形態において、反射膜12と蛍光体層11との間に、
アルミナなどの酸化アルミニウムあるいはイットリアな
どの酸化イットリウムなどの酸化膜の保護膜15を形成し
たものである。
【００２８】この保護膜15により、製造工程で反射膜12
が酸化することを防止するとともに、水銀が反射膜12と
化合してアマルガムを形成することを防止し、水銀消耗
量削減およびアマルガムの温度に対する蒸気圧が変化す
ることを防止する。
が酸化することを防止するとともに、水銀が反射膜12と
化合してアマルガムを形成することを防止し、水銀消耗
量削減およびアマルガムの温度に対する蒸気圧が変化す
ることを防止する。
【００２９】また、無電極放電ランプは低圧放電ランプ
に限らず、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなど
の高圧放電ランプでも同様な結果が得られる。特に、金
属蒸気を用いた高圧放電では、始動直後は発光管の温度
が低いため、プラズマの密度が低く、点灯時間の経過に
伴い発光管４の温度が上昇して蒸気圧が高くなり、プラ
ズマ密度も高くなる。なお、この場合、高圧放電に移行
するまでの期間でプラズマの実効的な半径がプラズマの
表皮長以上であれば、結合率が向上して、ランプに投入
される電力が増えるため、速やかに高圧放電に移行す
る。そして、この場合、プラズマの密度の変化に追随し
て励起コイル６に流れる電流の周波数を変化させれば良
い。
に限らず、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなど
の高圧放電ランプでも同様な結果が得られる。特に、金
属蒸気を用いた高圧放電では、始動直後は発光管の温度
が低いため、プラズマの密度が低く、点灯時間の経過に
伴い発光管４の温度が上昇して蒸気圧が高くなり、プラ
ズマ密度も高くなる。なお、この場合、高圧放電に移行
するまでの期間でプラズマの実効的な半径がプラズマの
表皮長以上であれば、結合率が向上して、ランプに投入
される電力が増えるため、速やかに高圧放電に移行す
る。そして、この場合、プラズマの密度の変化に追随し
て励起コイル６に流れる電流の周波数を変化させれば良
い。
【００３０】なお、プラズマの実効的な半径は、円筒状
プラズマの場合には、円筒容器の半径、二重円筒状容器
の場合には内容器および外容器の半径の和の半分とすれ
ば、同様の結果となる。
プラズマの場合には、円筒容器の半径、二重円筒状容器
の場合には内容器および外容器の半径の和の半分とすれ
ば、同様の結果となる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１記載の無電極放電ランプによれ
ば、プラズマの実効的な半径を表皮長以上にすることに
より生成されるプラズマとの結合が向上して、効率を向
上できる。
ば、プラズマの実効的な半径を表皮長以上にすることに
より生成されるプラズマとの結合が向上して、効率を向
上できる。
【００３２】請求項２記載の無電極放電ランプによれ
ば、高圧放電に移行するまでの期間、プラズマの実効的
な半径がプラズマの表皮長以上であるので、高圧放電に
移行するまでの期間に生成されるプラズマとの結合が向
上して、高圧放電に速やかに移行できる。
ば、高圧放電に移行するまでの期間、プラズマの実効的
な半径がプラズマの表皮長以上であるので、高圧放電に
移行するまでの期間に生成されるプラズマとの結合が向
上して、高圧放電に速やかに移行できる。
【００３３】請求項３記載の無電極放電ランプによれ
ば、反射膜に反射特性の高い電気伝導性を、反射膜に形
成されたスリットで誘導電流を絶つため、反射膜に反射
特性の高い電気伝導性を用いても反射膜に誘導電流が流
れず、効率を向上できる。
ば、反射膜に反射特性の高い電気伝導性を、反射膜に形
成されたスリットで誘導電流を絶つため、反射膜に反射
特性の高い電気伝導性を用いても反射膜に誘導電流が流
れず、効率を向上できる。
【００３４】請求項４記載の無電極放電ランプによれ
ば、請求項３記載の無電極放電ランプに加え、反射膜の
表面に酸化アルミニウムおよび酸化イットリウムの少な
くともいずれかの薄膜が形成されたので、酸化アルミニ
ウムあるいは酸化イットリウムによりアルミニウムある
いは銀が酸化することを防止する。
ば、請求項３記載の無電極放電ランプに加え、反射膜の
表面に酸化アルミニウムおよび酸化イットリウムの少な
くともいずれかの薄膜が形成されたので、酸化アルミニ
ウムあるいは酸化イットリウムによりアルミニウムある
いは銀が酸化することを防止する。
【図１】本発明の無電極放電ランプの一実施の形態を示
す側面図である。
す側面図である。
【図２】同上蛍光体層などを示す断面図である。
【図３】同上他の部分の蛍光体層などを示す断面図であ
る。
る。
【図４】同上また他の部分の蛍光体層などを示す断面図
である。
である。
【図５】同上結合率と結合係数の関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】同上他の実施の形態の蛍光体層などを示す断面
図である。
図である。
１ 無電極放電ランプ 12 反射膜
Claims (4)
- 【請求項１】 プラズマの実効的な半径がプラズマの表
皮長以上であることを特徴とする無電極放電ランプ。 - 【請求項２】 高圧放電に移行するまでの期間、プラズ
マの実効的な半径がプラズマの表皮長以上であることを
特徴とする無電極放電ランプ。 - 【請求項３】 誘導電流を絶つ方向にスリットを備えた
電気伝導性を有し可視光を反射する反射膜を具備したこ
とを特徴とする無電極放電ランプ。 - 【請求項４】 反射膜は、アルミニウムおよび銀の少な
くともいずれかで形成され、 この反射膜の表面が酸化アルミニウムおよび酸化イット
リウムの少なくともいずれかの薄膜が形成されたことを
特徴とする請求項３記載の無電極放電ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093929A JP2000285864A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 無電極放電ランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093929A JP2000285864A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 無電極放電ランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000285864A true JP2000285864A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14096134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11093929A Pending JP2000285864A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 無電極放電ランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000285864A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007250544A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Samsung Corning Co Ltd | 面光源装置及びそれを有するバックライトユニット |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11093929A patent/JP2000285864A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007250544A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Samsung Corning Co Ltd | 面光源装置及びそれを有するバックライトユニット |
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