JP2006324053A - Electrodeless discharge lamp and luminaire equipped with it - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光灯又は紫外線殺菌等などの無電極放電灯及びそれを備えた照明器具に関し、特に長尺で発光が均一でコアによる発光の遮蔽を減らして効率を高めた無電極放電灯及びそれを備えた照明器具に関する。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp such as a fluorescent lamp or an ultraviolet sterilizer and a lighting fixture including the same, and more particularly to an electrodeless discharge lamp which is long and emits light uniformly and reduces the shielding of light emission by a core and increases efficiency. It is related with the lighting fixture provided with it.
従来、ループ状に形成されたバルブに封入された放電ガスを電磁誘導により励起発光させる無電極放電灯がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an electrodeless discharge lamp that emits light by exciting a discharge gas sealed in a bulb formed in a loop shape by electromagnetic induction.
この従来の無電極放電灯は、ループ状に形成されたバルブと、このバルブに封入された水銀蒸気を含む放電ガスと、バルブの長手方向両端部をそれぞれ囲んで設けられたリング状コアと、これらのコアにそれぞれ巻装された誘導コイルと、高周波電源を含み各誘導コイルに接続された点灯回路とを有している。そして、この無電極放電灯において、数百kHzの高周波電流が誘導コイルに通電されると、電磁誘導によって放電が発生し、放電ガスが励起されて紫外線が発生する。バルブ内面に蛍光物質が塗布されていると、この紫外線がバルブ内面に塗布された蛍光物質により可視光に変換され無電極蛍光ランプとなる。 This conventional electrodeless discharge lamp includes a bulb formed in a loop shape, a discharge gas containing mercury vapor sealed in the bulb, a ring-shaped core provided to surround both longitudinal ends of the bulb, Each of the cores has an induction coil and a lighting circuit including a high frequency power source and connected to each induction coil. In this electrodeless discharge lamp, when a high-frequency current of several hundred kHz is applied to the induction coil, discharge is generated by electromagnetic induction, and the discharge gas is excited to generate ultraviolet rays. When a fluorescent material is applied to the inner surface of the bulb, the ultraviolet light is converted into visible light by the fluorescent material applied to the inner surface of the bulb, thereby forming an electrodeless fluorescent lamp.
このような無電極放電灯では、点灯回路からのエネルギーを効率よく利用するために、2つのコアはバルブの延長方向において2個所に略等間隔に配置される。例えば、ループバルブの長さが600mmと長尺になる場合に、バルブの長手方向両端部をそれぞれ囲んでリング状コアを設け、これらのコアにそれぞれ誘導コイルを巻装する。 In such an electrodeless discharge lamp, in order to efficiently use the energy from the lighting circuit, the two cores are arranged at approximately equal intervals at two locations in the bulb extending direction. For example, when the length of the loop valve is as long as 600 mm, ring-shaped cores are provided so as to surround both ends in the longitudinal direction of the valve, and induction coils are wound around these cores.
ところが、このような無電極放電灯では、長手方向両端部のみにプラズマを発生させるための誘導コイルがあるため、これらの誘導コイルから離れた個所(長手方向中央付近)では、プラズマが存在しにくくなる。そのため、バルブ全体で電流パスが形成されず、発光効率が低下し、高効率で均一な発光を得るためには、さらに誘導コイルが必要になっていた。 However, in such an electrodeless discharge lamp, since there are induction coils for generating plasma only at both ends in the longitudinal direction, plasma is unlikely to exist at a location away from these induction coils (near the center in the longitudinal direction). Become. Therefore, a current path is not formed in the entire bulb, the light emission efficiency is lowered, and an induction coil is further required to obtain high efficiency and uniform light emission.
また、例えば、特許文献1に開示されているような発明も知られている。この特許文献1の無電極放電灯は、少なくとも1本のガラス管からなり、閉ループの管軸を有した閉ループの管壁を形成するように前記ガラス管の両端が封止されているガラス製のバルブ(エンベロープ)と、バルブに封入され冷点温度によって蒸気圧が支配される金属蒸気(放電ガス)と、66.7Paよりも高い圧力でバルブに封入された不活性ガスと、バルブの管壁の真空側に設けた蛍光体コーティングと、バルブの管壁外面に閉ループの管軸に沿って直接に設けられバルブ内において高周波放電の始動および維持を行うために高周波電源から高周波電力が供給される1ターン以上の巻線を有する誘導コイルと、バルブを形成するガラス管およびバルブに隣接した誘導コイルの巻線の一部を囲みバルブに誘導コイルを結合させる少なくとも1個のコアとからなっている。
従来の無電極放電灯においては、特許文献1の図にも示されるように、コアが2つあり、コア間で誘導コイルを架け渡している。ところが、コアはフェライト等の磁性体から構成されており、一般に光を遮蔽するものが多い。そのため、コアによって遮られる光の量が多く、まだ効率を上げる余地があった。また、コアを1つにすると、誘導コイルを保持できなくなくなってしまうが、誘導コイルの指示についてはなにも示唆されていない。 In the conventional electrodeless discharge lamp, as shown in the drawing of Patent Document 1, there are two cores, and an induction coil is bridged between the cores. However, the core is made of a magnetic material such as ferrite, and generally has many materials that shield light. Therefore, the amount of light blocked by the core is large, and there is still room for improving efficiency. Moreover, if the number of cores is one, the induction coil cannot be held, but there is no suggestion about the instruction of the induction coil.
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、コアによって遮られる光を減らして効率を向上できる無電極放電灯及びそれを備えた照明器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide an electrodeless discharge lamp capable of improving efficiency by reducing light blocked by a core and a lighting fixture including the same.
上記の目的を達成するために、本願に係る無電極放電灯は、透光性材料の管体内に放電ガスが封入されたループ形状のバルブと、該バルブの一部を包囲する磁性体からなるコアと、該コアの少なくとも一部を巻回した誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を流して電磁誘導により前記放電ガスを励起発光させる高周波電源とを備える無電極放電灯であって、前記コアが前記ループ状バルブの一端に単数又は複数で配され、さらに前記誘導コイルがバルブに沿ってその内側の空間でコイル保持手段に巻回されているとともに、コアが誘導コイルの一部を囲むこと特徴とする。 In order to achieve the above object, an electrodeless discharge lamp according to the present application includes a loop-shaped bulb in which a discharge gas is sealed in a translucent material tube, and a magnetic material surrounding a part of the bulb. An electrodeless discharge lamp comprising: a core; an induction coil wound around at least a part of the core; and a high-frequency power source for exciting and emitting the discharge gas by electromagnetic induction by flowing a high-frequency current through the induction coil, One or more cores are arranged at one end of the loop-shaped valve, and the induction coil is wound around coil holding means in a space inside the valve along the valve, and the core surrounds a part of the induction coil. It is a feature.
本願請求項2記載の発明に係る照明器具は、請求項1に記載の無電極放電灯を備えたことを特徴とする。 A lighting fixture according to a second aspect of the present invention includes the electrodeless discharge lamp according to the first aspect.
本願請求項1記載に係る発明の無電極放電灯によれば、バルブの一部を包囲する磁性体からなるコアがループ状バルブの一端に単数又は複数で配され、さらに誘導コイルがバルブに沿ってその内側の空間でコイル保持手段に巻回されているとともに、コアが誘導コイルの一部を囲んでいる。このようにコアを一端にのみ配置する構成にすることにより、コアによって遮られる光を1個所に減らして効率を向上できる。また、コアを2個所以上設ける場合に比べて、構造を簡単にすることができ、コストを低減することができる。 According to the electrodeless discharge lamp of the invention according to claim 1 of the present application, a core made of a magnetic material surrounding a part of the bulb is disposed at one or more ends of the loop-shaped bulb, and an induction coil is provided along the bulb. The coil is wound around the coil holding means in the inner space, and the core surrounds a part of the induction coil. By adopting a configuration in which the core is arranged only at one end in this way, the light blocked by the core can be reduced to one place and the efficiency can be improved. Moreover, compared with the case where two or more cores are provided, the structure can be simplified and the cost can be reduced.
請求項2記載の発明に係る無電極放電灯を備えた照明器具は、請求項1記載の無電極放電灯の効果に加えて、一層、構造を簡単にすることができ、コストを低減することができる。 In addition to the effect of the electrodeless discharge lamp according to the first aspect, the luminaire including the electrodeless discharge lamp according to the second aspect of the invention can further simplify the structure and reduce the cost. Can do.
効率を向上できる無電極放電灯及びそれを備えた照明器具を構造を簡単にすることで実現した。以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1、図2は本発明の無電極放電灯の1実施例を示す図で、図1は本発明の無電極放電灯の1実施例の概略構成を示す上面図、図2はその構成の一部を示す斜視図である。 An electrodeless discharge lamp capable of improving efficiency and a lighting fixture equipped with the same have been realized by simplifying the structure. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are views showing an embodiment of the electrodeless discharge lamp of the present invention, FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of the embodiment of the electrodeless discharge lamp of the present invention, and FIG. It is a perspective view which shows a part.
本実施例の無電極放電灯1は、透光性材料の管体内に放電ガスが封入されたループ形状のバルブ2と、バルブ2の一部を包囲するコア3と、コア3の少なくとも一部を巻回した誘導コイル4と、誘導コイル4が巻回されたコイル保持手段(ボビン)5とを有する。また、誘導コイル4に高周波電流を流して電磁誘導により前記放電ガスを励起発光させる高周波電源を有する点灯回路6を備える。そして、コア3はループ状バルブ2の一端に1個が配置され、誘導コイル4がバルブ2に沿ってその内側の空間でボビン5に巻回されるとともに、コア3が誘導コイル4の一部を囲んでいる。また、バルブ2に接続した水銀溜め7が設けられている。
An electrodeless discharge lamp 1 according to the present embodiment includes a loop-
バルブ2は、2本のガラス製の直管11a、11bと接続管12a、12bが管端部で順次接続されて連通し、ループ形状に形成され、接続管12aに水銀溜め7 が設けられ、放電ガスが封入されている。直管11a、11bと接続管12a、12bの内面には蛍光体が塗布され、直管11a、11bは主発光部となる。放電ガスは、ヘリウム、ネオン、クリプトン、アルゴン等の不活性ガスと水銀等の金属蒸気からなっている。コア3はフェライト等の周知の磁性体から製作され、I型コア3aとE型コア3bとが組み合わされて日の字型のコア3が形成されている。誘導コイル4は1ターン以上の導電性の巻き線から構成される。
The
なお、図示していないが、ボビン5の、長手方向の端部でコア3とは異なる方のバルブ2の端部部分にバルブ2及びその形状を保持する機能を有した他の保持手段たる構造物を取り付けることが好ましい。特に、バルブ2の長さが長くなると、他の保持手段の必要度が高くなる。
Although not shown, the structure of the
(実施例1)
上記のように構成してなる本願発明において、バルブ2を直管11a、11bとして長さが約500mmで直径50mmのガラス管を用い、接続管12a、12bとして直径40mmで長さ20mmほどのガラス管を用いて端部を繋いでループ形状に作製する。直径40mmの接続管12aには直径6mmの水銀溜め7が作製されている。また、ガラス管内面には蛍光体が塗布されている。コア3はフェライト等の磁性体から作成され、I型コア3aとE型コア3bとが組み合わされて日の字型のコア3が形成されている。
Example 1
In the present invention configured as described above, the
放電性ガスとして、アルゴン約13Pa、水銀約10mgが封入されている。そして、水銀溜め7を最冷点とし、約40℃にすることによって水銀の紫外線発光効率がほほ最大になるようにしている。誘導コイル4は、コア3の一部およびボビン5に8ターンが巻回されて形成されている(図では6ターン)。そして、この誘導コイル4に接続されて高周波電源を含む高周波回路を有する点灯回路6が設けられ、誘導コイル4に高周波電流(ここでは数百kHz)を通電するようにしている。
As the discharge gas, about 13 Pa of argon and about 10 mg of mercury are enclosed. The mercury reservoir 7 is set to the coldest point, and the temperature is set to about 40 ° C., so that the ultraviolet light emission efficiency of mercury is almost maximized. The
上記のように構成した実施例1の無電極放電灯1は、誘導コイル4に高周波電流(ここでは数百kHz)を通電すると、電磁誘導により誘導コイル4の周囲に形成される高周波電磁界が前述のループ形状のバルブ2に作用することによって放電ガス中の水銀原子が電離ないし励起され、励起された水銀原子は基底状態に戻る際に主として紫外線を放射することになる。水銀原子から放射された紫外線は、蛍光体により可視光に変換される。
In the electrodeless discharge lamp 1 according to the first embodiment configured as described above, when a high frequency current (several hundred kHz in this case) is passed through the
本実施例の場合、特にコア3を配置している近辺では、比較的電界強度が高いため、この近辺での電界が始動性やプラズマ生成に大きく寄与していると考えられる。さらにはここで発生したプラズマはコア3から離れた個所へと拡散していく。さらに誘導コイル4がバルブ2内周全体に近接しているためコア3から離れた個所においてもエネルギーを供給することが可能である。つまり、コア3から離れた個所の発光において、コア3近辺のプラズマの拡散効果と誘導コイル4の電磁誘導で発生する電界の効果でプラズマが発生しやすくなり、バルブ2全体で電流パスが形成されやすくなる。その結果、誘導コイル4がバルブ2全体に巻回されていない場合と比べて比較的発光効率の大きい発光が得られる。
In the case of the present embodiment, particularly in the vicinity where the
以上で述べたように、本実施例の無電極放電灯1を用いて適当な電力を投入すると、高効率で均一性の良好な可視光を発光させることが可能となった。本実施例の場合、誘導コイル4、ボビン5およびコア3は一体に結合しているので、作製するときはボビン5に誘導コイル4及びコア3を取り付け、それにバルブ2をはめ込めるので、組立性が比較的容易である。なお、ボビン5は白色系耐熱性プラスチックを用いることで、寿命中にできるだけ劣化が進行しないようにすることができる。また、ボビン5はここでは中空となっているが、この部分にさらにコア3を配するとさらに電磁界エネルギーの均一度が増加し、発光効率、発光均一性の良好な長尺ランプを達成することができる。
As described above, when an appropriate electric power is applied using the electrodeless discharge lamp 1 of the present embodiment, it becomes possible to emit visible light with high efficiency and good uniformity. In the case of the present embodiment, the
(実施例2)
図3は本発明の無電極放電灯の他の実施例を示す図で、図3は実施例2の無電極放電灯の概略構成を示す上面図である。本実施例の無電極放電灯1は、上記実施例1の無電極放電灯1とはコア3近辺を金属板材8で覆った点で相違する。本実施例において、上記実施例1と同一の作用をなす部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図3に示すように、実施例2の無電極放電灯1は、コア3近辺を金属板材8で覆って構成している。
(Example 2)
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the electrodeless discharge lamp of the present invention, and FIG. 3 is a top view showing a schematic configuration of the electrodeless discharge lamp of the
このように構成すると、金属板材8は実際に照明器具を構成する器具本体部に取り付ける場合の構造材となり、この箇所を器具本体部に取り付けることによって点灯システムを保持することが可能であり、組立性が向上する。さらにはコア3近辺から輻射されるノイズを低減させることも可能である。
If comprised in this way, the
(実施例3)
図4、図5は本発明の無電極放電灯のさらに他の実施例を示す図で、図4は本発明の無電極放電灯の実施例3の概略構成を示す上面図、図5はその構成の一部を示す斜視図である。本実施例の無電極放電灯1は、上記実施例1の無電極放電灯1とはボビン5を無くしてこれと同じ機能を持つものを長手方向でコア3と対の位置にある誘導コイル4端の位置に配置した点で相違している。本実施例において、上記実施例1と同一の作用をなす部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図4、図5に示すように、本実施例の無電極放電灯1は、誘導コイル4を保持する機能を有する保持手段として係止部材9を配設している。本実施例の場合においても、上記実施例1と同様の作用効果を奏することができる。
(Example 3)
4 and 5 are diagrams showing still another embodiment of the electrodeless discharge lamp according to the present invention. FIG. 4 is a top view showing a schematic configuration of the electrodeless discharge lamp according to the third embodiment of the present invention. FIG. It is a perspective view which shows a part of structure. The electrodeless discharge lamp 1 of the present embodiment is the same as the electrodeless discharge lamp 1 of the above-described embodiment 1 except that the
(実施例4)
図6、図7は本発明の無電極放電灯のさらに他の実施例を示す図で、図6は本発明の無電極放電灯の実施例4の概略構成を示す上面図、図7はその構成の一部を示す斜視図である。本実施例の無電極放電灯1は、上記実施例1の無電極放電灯1とはコア3の構造が相違している。本実施例において、上記実施例1と同一の作用をなす部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。本実施例の無電極放電灯1は、主な発光部となるバルブ2の直管11a、直管11bとが比較的離れている場合に比較的有効な構造である。実施例1で直径50mmの一対の直管11a、直管11b間の距離が大きい場合(例えば約50mm)に発光効率的に有利である。
Example 4
6 and 7 are diagrams showing still another embodiment of the electrodeless discharge lamp of the present invention, FIG. 6 is a top view showing a schematic configuration of the electrodeless discharge lamp of
図7に示すように、I字型コア3aとU字型コア3cとからなるコア3を組み立て、直径50mmの長手方向の片端に直径50mmの直管11a、直管11bをつなぐ部分(接続管12a)に1個のコア3を配置している。このように構成すると、比較的大きなコア3を使用することができるため発光効率的に有利であり、またランプ内周に誘導コイル4を設置することによって実施例1と同様の長尺で均一な点灯を行うことができる。その他本実施例の場合、実施例2と同様の金属板構造を持ったときに比較的遮光部を減少させることができ、これも発光効率的に有利である。
As shown in FIG. 7, a
(実施例5)
本実施例の無電極放電灯は、上記実施例1の無電極放電灯おいて透明材料としてガラス管の代わりに石英管を使用する点が相違している。本実施例において、上記実施例1と同一の作用をなす部分については、詳細な説明を省略する。本実施例の無電極放電灯1において、バルブ材料を石英などの紫外線透過材料を使用し、蛍光体を塗布しないことによって紫外線発光が可能な殺菌用無電極放電灯装置となる。但し、蛍光灯と異なり装置自身が紫外線に曝露されることになるので、構成部材に注意を払う必要がある。例えばプラスチックなどは長期に紫外線にさらされると変質が起こり劣化していくので、ボビン材料やコイル被覆材料などはUVによる劣化が少ないフッ素樹脂などの材料を使用する。
(Example 5)
The electrodeless discharge lamp of this example is different from the electrodeless discharge lamp of Example 1 in that a quartz tube is used instead of a glass tube as a transparent material. In the present embodiment, detailed description of portions that perform the same functions as those of the first embodiment will be omitted. In the electrodeless discharge lamp 1 of the present embodiment, a sterilization electrodeless discharge lamp device capable of emitting ultraviolet rays by using an ultraviolet transmitting material such as quartz as a bulb material and not applying a phosphor is obtained. However, since the apparatus itself is exposed to ultraviolet rays unlike a fluorescent lamp, it is necessary to pay attention to the components. For example, plastics and the like are deteriorated and deteriorated when exposed to ultraviolet rays for a long period of time. Therefore, a bobbin material, a coil coating material, or the like is made of a material such as a fluororesin that is hardly deteriorated by UV.
この装置は長尺形状のため、流水殺菌、表面殺菌、空気殺菌など長尺ランプが必要な殺菌システムヘの応用が可能である。特にこの分野でのランプは寿命が短く、且つ商価であるので、長寿命であるとランプ交換回数が少なくなり寿命期間中のトータルコストで非常に有利となる。 Since this apparatus has a long shape, it can be applied to a sterilization system that requires a long lamp, such as running water sterilization, surface sterilization, and air sterilization. In particular, since lamps in this field have a short life span and a commercial value, a long life span is very advantageous in terms of the total cost during the life span because the number of lamp replacements is reduced.
1 無電極放電灯
2 バルブ
3 コア
4 誘導コイル
5 ボビン(保持手段)
6 点灯回路
7 水銀溜め
8 金属板材
9 係止部材(保持手段)
11a,11b 直管
1
6 Lighting circuit 7
11a, 11b Straight pipe
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