JP2004508684A - 無電極放電灯用電球 - Google Patents

Abstract

本発明は、放電球との接触による空気対流又はそのほかの熱の伝達により発生する熱の分散を全く防止するため、放電球の外部に外部電球をさらに設け、放電球と外部電球との間を真空にし、集光又は投光のための反射鏡を外部電球の外側面に形成して、別の外部電灯笠を不要にする無電極放電灯用電球に関するものである。本発明において、前記外部電球内に多数の放電球を設けて、高輝度の光源を提供し、前記外部電球を多層に構成して多様な用途に応じ得るようにする。

Description

【０００１】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、高周波又は超高周波の放電により発光する高輝度照明用無電極放電灯、無電極プラズマ灯及び産業用紫外線灯などに用いられる無電極放電灯用電球に関するものである。
【０００２】
【従来技術の記述】
高圧放電灯は１〜１００ＭＨｚの高周波（ｒａｄｉｏ ｗａｖｅ）又は３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの超高周波（ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）を用いて発光させる。その高効率及び高出力のため、高圧放電灯はＬＣＤプロジェクタの光源などの点光源として広く応用されている。また、その高効率及び高演色のため、ハイビジョン中継に対応するスポーツ照明、或いは博物館、美術館、大型工場、空港などの大型施設物の照明に用いられている。
【０００３】
そのなかでも、高周波無電極黄灯のような放電灯装置は、有電極アーク放電灯に比べ、効率が数等高く、放電発光のための充電物から水銀を無くすことができるという優秀な利点を有する。また、放電空間の内部に金属電極を含んでいないため、電極の蒸発によるバルブ内壁の黒化が発生しない。また、ランプの寿命が半永久的であり、演色性の維持期間も既存の有電極放電灯より数十倍以上長い。これらの特徴のため、次世代の高圧放電灯として研究開発が活発に行われている。
【０００４】
このような従来の無電極放電灯に用いられる電球は、球形の単一電球を空気中で使用するため、電球と接触する周囲空気の対流及び空気を通じた熱伝導が高くて、密閉高輝度無電極電灯システムを製造するのに適しない。
【０００５】
従来技術において、直径３ｃｍくらいの単一石英球に硫黄（Ｓ）又は水銀（Ｈｇ）などの発光物質をアルゴンのような不活性ガスと混合することで、高周波又は超高周波が共鳴できる鉄網形空洞内で放電して高輝度白色光又は紫外線光を発光するようにする。
【０００６】
このような単一電球が空気中で放電すると、９００℃以上の放電球と接触する周囲空気が暖かくなって対流することになり、空気により熱伝導が行われる。したがって、対流による熱分散が大きく、周辺装置の高温処理が難しい。また、このような発熱のため、密閉状態の電灯笠を製造することができないため、放電球が入っている金属空洞の外側に大型の電灯笠をかぶることにより、放電球から出る光を集光するか投光しなければならない問題点がある。
【０００７】
【発明の要約】
前記のような従来の放電灯の問題点を解決するため、本発明の目的は、多重構造を有する無電極放電灯を提供することにある。
【０００８】
本発明のほかの目的は、空気対流又は空気伝導による熱の拡散がない無電極放電灯を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらにほかの目的は、無電極放電灯の電球に、集光又は投光のための反射鏡を統合した無電極放電灯を提供することにある。
【００１０】
このような目的を達成するため、本発明による無電極放電灯は、放電のための放電球の外部にほかの外部電球を設け、前記外部電球の外面一側を反射鏡として構成し、放電球の形状及び数量を多様に構成する。
【００１１】
【発明を実施するための最良の様態】
以下、本発明を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、回転用放電球が取り付けられた従来の無電極放電灯の構造を示す。同図に示すように、従来の無電極放電灯は、高周波又は超高周波を発生させるマグネトロンなどの高周波発生器２０と、該高周波発生器２０に連結された導波管２１と、前記導波管２１に連結され、内部に空洞を形成する鉄網２２と、前記空洞内に回転可能に（又は回転できないように）設けられ、硫黄又は水銀などの発光物質がアルゴンなどの不活性ガスと混合して注入された放電球１とからなる。
【００１３】
図２は、図１に示すような従来の放電灯の放電球の構造を示す。同図に示すように、従来の放電球は、単一の球形放電球が同一材質の絶縁体（石英など）からなった支持棒２に付着された構造を取っている。したがって、放電球と外部空気の直接接触が可能になり、よって放電球の表面と接触する外部大気の対流又は熱伝導がなされる。また、単一放電球の構造を取っているので、別の電灯笠が必要である。
【００１４】
図３は本発明の第１実施例による電球の断面図である。同図に示すように、本発明は、従来の放電球１の外部にほかの外部電球１１を設け、前記放電球１と外部電球１１間の空間を真空にした。前記外部電球１１は、放電球１と同様、支持棒２に付着される構造を有する。
【００１５】
また、本発明の外部電球１１の外側表面の一側面に、集光又は投光のために反射用誘電体で薄膜コーティングを施して反射鏡１２を設けることができるが、好ましくは、外部電球１１の前面部を除く後部の外側表面に形成する。こうすると、放電球から発生した光が反射鏡で前方に投射されるので、別の電灯笠を設ける必要がない。
【００１６】
前記から分かるように、前記反射鏡１２はその形成部位を異にすることができ、多様な曲率を有することができるが、これも本発明の範囲内に属する。
【００１７】
本発明によると、外部電球１１と光源放電球１との間に真空部を設けることにより、放電球から発生した熱が外部空気の対流により分散しないので、周辺機器が熱くなることを防止することができる。
【００１８】
図４は本発明の第２実施例の縦断面図である。同図に示すように、本発明の第２実施例による電球は、外部電球１１の内部に設けられる放電球１′を縦方向に長い楕円形をなすように円筒形の容器で構成して、その内部の発光物質がより容易に放電するようにする。
【００１９】
図５は本発明の第３実施例の横断面図であり、図６は同縦断面図である。同図に示すように、本発明の第３実施例によると、外部電球１１の内部に設けられる放電球の構造を変形した。すなわち、本実施例においては、複数の放電球１″を外部電球１１の内部に設けた構造を取る。これは、二つ又はそれ以上のスペクトルを混ぜ合わせて演色性を変化させるためである。
【００２０】
前記複数の放電球１″は支持棒２に固定させることが好ましく、それぞれ別の光源として作用して光の演色性を変化させることができる。球の大きさは必要によって違うものを使用できる。
【００２１】
図７は本発明の第４実施例の横断面図であり、図８は同横断面図である。本実施例においては、外部電球を複数に設けて、多層の外部電球層を有する構造を有する。同図に示すように、放電球１′又は１の外部に複数の外部電球１１′、１１″を設けて多層をなし、それぞれの外部電球間には空間が設けられるように互いに離隔している。
【００２２】
前記放電球１′と、これと対面する内側の外部電球１１′との間には所定の充填物を注入して発光可能にし、外側の外部電球１１″とその内側の外部電球１１′との間は真空にすることが好ましい。また、前記放電球１′と、これと対面する内側の外部電球１１′との間も真空にすることができる。本実施例において、外部電球の数は適宜選択でき、三つ以上も可能である。
【００２３】
また、本実施例の多層外部電球において、外側の外部電球の外面を反射鏡に構成することが好ましい。
【００２４】
図９は本発明の第５実施例の縦断面図である。同図に示すように、本発明の第５実施例は第４実施例のような多層の外部電球内に設けられる放電球を第３実施例のような複数の放電球１″で取り換えたものである。
【００２５】
前述したように、本発明の構造を用いる放電球は、高周波又は超高周波導波管に連結された円筒形及びそのほかの形状の鉄網の空洞内に、又は密閉円筒及び金属蓋からなる空洞内に挿入して使用することができる。
【００２６】
【産業上の利用可能性】
以上説明したように、本発明によると、放電球と外部電球との間に真空層が設けられるので、熱伝導又は空気対流による熱の分散が全くないので、放電球の熱損失を減らして所要電力を節減することができ、従来の電球のように放電球の周囲に高温の対流熱が発生することを防止することができる。
【００２７】
また、本発明によると、放電球からの熱の発散は輻射方式で行われるので、密閉電球体を構成することができる。
【００２８】
また、本発明によると、外部電球の外側面を反射鏡として利用できるので、コンパクトで単純な高輝度照明用電灯笠システムが構成できる効果を提供する。したがって、投光照明、一般照明又は産業用高輝度紫外線処理に適したシステムを簡便に構成することができる。
【００２９】
本発明によると、放電球を複数で構成して相違したスペクトルの光源を提供することができるので、演色性を必要に応じて提供することができる。
【００３０】
また、二重又は多重構造の電球を構成して照明用電灯の演色性を必要に応じて変化させることができ、１次電球を冷却させないので、放電ガス又は蒸気の発光に適した温度に到達するのに必要な電子波密度が従来技術より低くなる。
【００３１】
また、本発明によると、大型電灯笠が不要であるので、無電極放電灯の体積が縮小して簡便になり、熱伝導及び空気対流が全くなく、輻射光は全て反射鏡により外部へ伝達されるので、複雑な電灯冷却装置が不要である。
【００３２】
前述したように、本発明の放電灯は応用において多くの効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の無電極放電灯の構造を示す概略図である。
【図２】図２は従来の無電極放電灯の断面図である。
【図３】図３は本発明の第１実施例の断面図である。
【図４】図４は本発明の第２実施例の断面図である。
【図５】図５は本発明の第３実施例の横断面図である。
【図６】図６は本発明の第３実施例の縦断面図である。
【図７】図７は本発明の第４実施例の横断面図である。
【図８】図８は本発明の第４実施例の縦断面図である。
【図９】図９は本発明の第５実施例の縦断面図である。

Claims (7)

1. 高周波又は超高周波導波管に連結された空洞内に設けられ、内部に発光物質と不活性ガスが混合して充填される放電球（１）を含む無電極放電灯用電球において、前記放電球（１）は外部電球（１１）内に設けられることを特徴とする無電極放電灯用電球。
2. 請求項１において、前記放電球は円筒形に構成されることを特徴とする無電極放電灯用電球。
3. 請求項１において、前記外部電球と前記放電球との間には真空が形成されることを特徴とする無電極放電灯用電球。
4. 請求項１において、前記外部電球は複数で構成され、各外部電球間に一定距離を置くように多層を構成することを特徴とする無電極放電灯用電球。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記放電球は複数の放電球からなることを特徴とする無電極放電灯用電球。
6. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記外部電球の外側面の一側に反射用誘電体材料をコーティングして反射鏡が形成されたことを特徴とする無電極放電灯用電球。
7. 請求項６において、前記外部電極の外側面の一側に反射用誘電体材料をコーティングして反射鏡が形成されたことを特徴とする無電極放電灯用電球。