JP2006331887A - 無電極放電灯点灯装置、及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
動作時に発生する騒音を低減できる無電極放電灯点灯装置、及びそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】
無電極放電灯点灯装置は、内部に放電ガスが封入されたバルブ６を有する無電極放電灯Ｌの空洞部６ａ内に一部が挿入されるカプラ１を有し、カプラ１は、無電極放電灯Ｌに近接配置され高周波電力を供給されることにより高周波電磁界を発生して放電ガスを励起させる誘導コイル５と、誘導コイル５が巻装される筒状のコア２Ａと、コア２Ａ内に先部が挿入されてコア２Ａと伝熱的に接続されコア２Ａで発生した熱を放熱させる熱伝導体３と、コア２Ａと誘導コイル５との間に介在されるコイルボビン４とを備え、コア２Ａと熱伝導体３とは、弾性樹脂Ｂを用いて接着固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電ガスが封入されたバルブ内に電極を持たず、バルブの外部からバルブの内部に高周波電磁界を作用させることによって放電発光する無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置、及びそれを用いた照明器具に関する。

従来から、放電ガスが封入されたバルブ（気密容器）を有する無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置が提供されており、このような無電極放電灯点灯装置は、放電ガスが封入されたバルブのキャビティ内に挿入される電力結合器（以下、カプラという）を有し、このカプラは、高周波電力を供給されることにより高周波電磁界を発生して前記放電ガスを励起させる誘導コイルと、誘導コイルが巻装されるフェライト磁心からなるコアと、コアが外表面上に密着して配設されてコアと伝熱的に接続されコアで発生した熱を放熱させる熱伝導体とを備えている（特許文献１）。
特開２００４−３１０５２号公報（第１図、及び第２図）

このような無電極放電灯点灯装置では、デューティ比を用いたオンオフ制御によって無電極放電灯の調光制御を行うことが一般的であるが、このようなオンオフ制御によって無電極放電灯点灯装置を間欠動作させた際には、カプラが振動する（特に誘導コイルの磁束方向で大きく振動する）ため、このような振動によってコアと熱伝導体とが衝突して騒音が発生するという問題があった。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、動作時に発生する騒音を低減できる無電極放電灯点灯装置、及びそれを用いた照明器具を提供することである。

上述の課題を解決するために、請求項１の無電極放電灯点灯装置の発明では、内部に放電ガスが封入されたバルブを有する無電極放電灯に近接配置され高周波電力を供給されることにより高周波電磁界を発生して前記放電ガスを励起させる誘導コイルと、誘導コイルが巻装される筒状のコアと、該コア内に一部が挿入されてコアと伝熱的に接続されコアで発生した熱を放熱させる熱伝導体とを備え、前記コアと前記熱伝導体とは、弾性樹脂を用いて接着固定されていることを特徴とする。

請求項１の無電極放電灯点灯装置の発明によれば、コアと熱伝導体とが弾性樹脂を用いて接着固定されているので、動作時に振動が生じたとしても、このような振動によってコアと熱伝導体とが衝突することを抑制でき、これにより動作時に発生する騒音を低減できる。

請求項２の無電極放電灯点灯装置の発明では、請求項１の構成に加えて、コアは、誘導コイルで発生する磁界の磁束方向において連続一体に形成されていることを特徴とする。

請求項２の無電極放電灯点灯装置の発明によれば、誘導コイルで発生する磁界の磁束方向においてコアが連続一体となっているので、前記磁束方向においてコアが分割されている場合とは異なり分割されたコア同士が衝突して騒音が発生することがないので、動作時に発生する騒音を低減できる。

請求項３の照明器具の発明では、請求項１又は２に記載の無電極放電灯点灯装置と、該無電極放電灯点灯装置により点灯される無電極放電灯とを備えていることを特徴とする。

請求項３の照明器具の発明によれば、動作時に発生する騒音が低減された照明器具を提供することができる。

本発明は、コアと熱伝導体とが弾性樹脂を用いて接着固定されているので、動作時の振動によってコアと熱伝導体とが衝突することを抑制でき、これにより動作時に発生する騒音を低減できるという効果がある。

以下に、本発明の無電極放電灯点灯装置の一実施形態について 図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態の無電極放電灯点灯装置１０は、たとえば、図２に示すような天井Ｃに吊り下げ保持される共鳴箱等のハウジングＨを備える照明器具１００に、無電極放電灯Ｌ、安定化電源Ｖ、及び調光用のパルスジェネレータＰＧ等とともに用いられるものであり、無電極放電灯Ｌに高周波電磁界を作用させるためのカプラ１と、カプラ１に動作電源を供給するためのバラスト９とを有している。ここで、バラスト９は、図２に示すように、安定化電源Ｖから得られた電源電圧を所定の高周波電圧に変換してカプラ１に高周波電力を供給する高周波電源回路（図示せず）と、調光用のパルスジェネレータＰＧから指示されるデューティ比に応じて高周波電源回路（図示せず）の出力をオンオフ制御する調光制御回路（図示せず）とで構成されており、これらの回路は、従来の無電極放電灯点灯装置と同様のものを用いることができるため、詳細な説明は省略する。

まず、無電極放電灯Ｌについて説明する。無電極放電灯Ｌは、図１に示すように、放電ガスが封入されたバルブ６と、バルブ６をカプラ等に固定するための口金７とを有している。バルブ６は、例えば石英ガラス等の透光性材料を用いて中空の略球形状に形成された気密容器であり、下端側の略中央部にはカプラ１の先部が内部に配置される円柱状の空洞部（キャビティ）６ａが凹設されている。この空洞部６ａの底部には、空洞部６ａの開口部側へ向けて長尺円筒状の排気管６ｂが一体に突設されており、この排気管６ｂの内部とバルブ６の内部とは連通している。また、バルブ６の下端側には、バルブ６を口金７に取り付けるための係止凹部６ｃが設けられている。

このように形成されたバルブ６の内部には、水銀、アルゴンやクリプトン等の希ガス及び金属ハロゲン化物等の放電ガスが封入されており、バルブ６の内周面には、放電ガスから放射された紫外線を可視光線に変換するための蛍光体（図示せず）が塗布されている。尚、バルブ６が石英ガラスを用いて形成されている場合は、バルブ６に封入されている水銀と石英ガスとの反応を抑えるための保護膜を上記蛍光体と同様にバルブ６の内周面に塗布しておくことが望ましい。

一方、排気管６ｂの内部には、バルブ６内の水銀の蒸気圧低下を抑制するためのアマルガム６０と、アマルガム６０固定用の円柱状のガラスロッド６１，６２とが、ガラスロッド６１，６２でアマルガム６０の上下を挟み込んだ形で封入されている。また、排気管６ｂには、アマルガム６０及びガラスロッド６１，６２の位置規制用の凹部６ｄが設けられており、これによりガラスロッド６１が排気管６ｂ内を上下に移動しないようにしている。

口金７は、合成樹脂を用いて円筒状に形成されており、バルブ６固定用の小径部７０と、カプラ１固定用の大径部７１とを一体に備えている。小径部７０の内周面には、バルブ６の係止凹部６ｃに係止される係止突起７０ａが突設されている。また、大径部７１の内周面には、カプラ１抜け止め用の抜止突起７１ａが突設されるとともに、バルブ６の空洞部６ａ内へのカプラ１の挿入量を規制する規制突起７１ｂが突設され、これら抜止突起７１ａと規制突起７１ｂとによりカプラ１が口金７に固定されることになる。

そして、バルブ６の係止凹部６ｃと口金７の係止突起７０ａとを互いに係止させることで、バルブ６は口金７に取り付けられている。

次に、無電極放電灯点灯装置１０のカプラ１について説明する。カプラ１は、図１に示すように、無電極放電灯Ｌに近接配置され高周波電力を供給されることにより高周波電磁界を発生して放電ガスを励起させる誘導コイル５と、誘導コイル５が巻装される筒状のコア２Ａと、コア２Ａ内に一部（先部）が挿入されてコア２Ａと伝熱的に接続されコア２Ａで発生した熱を放熱させる熱伝導体３と、コア２Ａと誘導コイル５との間に介在されるコイルボビン４とを備えている。

ここで、コア２Ａは、図３（ａ）に示すようにＭｎ−Ｚｎ等の磁性材料を用いて円筒状に形成されており、図４（ａ），（ｂ）に示すように、内径Ｄ１が１０ｍｍ、外径Ｄ２が１８ｍｍ、高さ（軸方向の長さ寸法）Ｈが８４ｍｍとなっている。尚、コア２Ａの形状は、上記の寸法のものに限られず、内径Ｄ１は、バルブ６の排気管６ｂの外径よりも大きければよく、外径Ｄ２は、バルブ６の空洞部６ａの内径よりも小さければよい。また、高さＨは、誘導コイル５に合わせて適宜設定すればよい。

熱伝導体３は、先部がコア２Ａ内に挿入されるシリンダ３０と、シリンダ３０を支持する支持台３１とを有し、これらはともに熱抵抗が小さいアルミ等の金属から形成されている。シリンダ３０は、排気管６ｂの外径よりも大きい内径を有するとともに、コア３の内径よりも小さい外径を有する長尺円筒状に形成されており、また軸方向の長さ寸法が排気管６ｂよりも大きく形成されている。支持台３１は、シリンダ３０の下端部を密着状態で囲繞してシリンダ３０に伝熱的に接続される円筒部３１ａと、円筒部３１ａの下端外周面から外方へ突出する円環状のフランジ部３１ｂとを一体に備えており、これによりシリンダ３０の放熱作用を助長するようになっている。

以上述べた熱伝導体３とコア２Ａとは次のようにして接着固定されている。すなわち、熱伝導体３のシリンダ３０の先部をコア２Ａ内に挿入するとともに、図５（ａ）に示すように、シリンダ３０の外周面とコア２Ａの内周面とをシリコン等の弾性樹脂Ｂを用いて接着することで、熱伝導体３とコア２Ａとは接着固定されるとともに、伝熱的に接続されている。

コイルボビン４は、上述したように接着固定された熱伝導体３とコア２Ａとがインサートされるとともに長尺円筒状に形成され、主にコア２Ａとシリンダ３０の外周面を覆う小径筒状の巻胴部４０と、支持台３１の外周面を覆う大径筒状の台部４１とを一体に備えている。巻胴部４０は、その外径がバルブ６の空洞部６ａの内径よりも小さく形成されるとともに、コア２Ａの外周面を覆う部位には、誘導コイル５巻装用の凹部４０ａが周設されている。台部４１は、その外径が口金７の大径部７１の内径よりも小さく形成されるとともに、外周面には、無電極放電灯Ｌの口金７の抜止突起７ｂに係止される係止突起４１ａが一体に突設されている。

そして、コア２Ａ及び熱伝導体３がインサートされたコイルボビン４の凹部４０ａに誘導コイル５を所定の巻数だけ巻装することで、カプラ１は構成され、このカプラ１には次のようにして無電極放電灯Ｌが取り付けられる。すなわち、図１に示すように、バルブ６の排気管６ｂをシリンダ３０内に挿入した状態で、カプラ１の先部（コイルボビン４の巻胴部４０）をバルブ６の空洞部６ａに挿入した後、口金７の規制突起７１ｂをコイルボビン４０の台部４１の上面に当接させた状態で、コイルボビン４の台部４１の係止突起４１ａを口金７の抜止突起７ｂに係止させることで、無電極放電灯Ｌとカプラ１とが取り付けられることになる。

上述したように構成されたカプラ１を有する無電極放電灯点灯装置１０によれば、調光制御等で無電極放電灯点灯装置１０を間欠動作させた際にカプラ１が振動して、これによりコア２Ａに振動が生じたとしても、コア２Ａと熱伝導体３とを弾性樹脂Ｂを用いて接着固定していることによってコア２Ａと熱伝導体３とが衝突することを抑制できるから、動作時に発生する騒音を低減できる。

ところで、上記のコア２Ａは、図３（ａ）に示すような円筒状のものであるが、カプラ１に用いるコアとしては、図３（ｂ）に示すように、コア２Ａを軸方向に直交する方向に２分割したようなコア２Ｂを用いることができ、このコア２Ｂは、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、内径Ｄ１が１０ｍｍ、外径Ｄ２が１８ｍｍ、高さＨが８４ｍｍの半円筒状のコア片２０，２０を距離ｄ（＝２ｍｍ）隔てて互いに対向配置することで構成されている。そして、コア２Ｂは、図５（ｂ）に示すように弾性樹脂Ｂを用いてシリンダ３０に接着固定される。

また、図３（ｃ）に示すように、コア２Ａを軸方向に２分割したようなコア２Ｃを用いることができ、このコア２Ｃは、図４（ｅ），（ｆ）に示すように、内径Ｄ１が１０ｍｍ、外径Ｄ２が１８ｍｍ、高さｈが４２ｍｍの円筒状のコア２１を同軸上に２つ積重するとともに、これらコア２１，２１を図５（ｃ）に示すように弾性樹脂Ｂで接着固定して構成されている。そして、コア２Ｃは、コア２Ａと同様に弾性樹脂Ｂを用いてシリンダ３０に接着固定される。

或いは、図３（ｄ）に示すように、コア２Ａを軸方向及び軸方向に直交する方向にそれぞれ２分割したようなコア２Ｄを用いることができ、このコア２Ｄは、図４（ｇ），（ｆ）に示すように、内径Ｄ１が１０ｍｍ、外径Ｄ２が１８ｍｍ、高さｈが４２ｍｍの半円筒状のコア片２２，２２を距離ｄ（＝２ｍｍ）隔てて互いに対向配置してなるコア２３を同軸上に２つ積重するとともに、これらコア２３，２３を図５（ｄ）に示すように弾性樹脂Ｂで接着固定して構成されている。そして、コア２Ｄは、コア２Ｂと同様に弾性樹脂Ｂを用いてシリンダ３０に接着固定される。

尚、これらコア２Ｂ〜２Ｄの材料としては、コア２Ａと同様にＭｎ−Ｚｎ等の磁性材料を用いている。

そして、これら図３（ａ）〜（ｄ）の各々に示すコア２Ａ〜２Ｄを用いたカプラ１を備える照明器具１００のそれぞれについて、動作時の騒音レベルの測定を行った。この測定は、図２に示すように、無電極放電灯Ｌの下方に距離Ｘ（＝２０ｃｍ）だけ離間させて配置した集音マイクＭＣと、集音マイクＭＣの出力をモニタして騒音レベルを演算するパソコンＰＣを用いて、照明装置１００の動作停止時の暗雑音が２０ｄＢ以下となるような防音室内で行った。また、各コア２Ａ〜２Ｄの騒音レベルの比較は、無電極放電灯点灯装置１０を動作させて無電極放電灯Ｌを９０分間点灯させた際の騒音レベルのピーク値を比較することで行った。尚、この測定においては、コア２Ａ〜２Ｄの形状以外の条件（動作周波数等）は全て固定条件としている。また尚、コア２Ａ〜２Ｄとシリンダ３０との接着固定は、上述したように弾性樹脂Ｂを用いて行っている。

上記の測定によって、コア２Ｃ、コア２Ｄ、コア２Ａ、コア２Ｂの順に騒音レベルが低くなるという結果が得られた。

この測定結果から、コアが軸方向に分割されていない、言い換えれば誘導コイルの磁束方向（コアの軸方向）において連続一体となっているコア２Ａ又はコア２Ｂの方が、コアが軸方向に分割されているコア２Ｃ又はコア２Ｄよりも動作時の騒音を低減できることが分かった。

つまり、動作時のカプラ１の振動は、特に誘導コイル５の磁束方向（コアの軸方向）で大きいため、この磁束方向においてコアが連続一体となるように形成すれば、磁束方向ににコアが分割されている場合とは異なり分割されたコア同士がコアの分割面において衝突して騒音が発生することがないので、動作時に発生する騒音を低減できる。また、軸方向に分割しないことによりコアの部品点数を削減できるので、製造コストの低減を図ることができる。一方、コア２Ｃのように軸方向に分割されたコアは、騒音やコアの部品点数という点ではコア２Ａのように軸方向に連続一体となったコアに劣るものの、コアの製造を容易に行えるという利点があるため、コア２Ａ〜２Ｄのうちいずれのコアを用いるかは、目的に応じて適宜選択すればよい。

また、上記の測定結果から、コアが軸方向に直交する方向に分割されているコア２Ｂ又はコア２Ｄの方が、コアが軸方向に直交する方向に分割されていないコア２Ａ又はコア２Ｃよりも動作時の騒音を低減できることが分かった。

したがって、コアとしては、軸方向に直交する方向に分割されているコアを用いるほうが騒音を低減できるために好ましい。加えて、このように軸方向に直交する方向に分割されたコアでは、軸方向に直交する方向に分割されていないコアに比べて、コアと熱伝導体３とを接着固定する際に弾性樹脂Ｂを塗布し易いという点でも優れている。

以上の点を考慮すると、コア２Ｂが、騒音レベルの低さと、弾性樹脂Ｂの塗布し易さの点で優れているため、コア２Ｂを用いることが好ましい。

尚、本発明の無電極放電灯点灯装置１０に用いるコアは、上記のコア２Ａ〜２Ｄに限られるものではなく、上記の測定結果を基にして好適な形状のコアを用いるようにしてもよく、当然ながら大きさも上記の寸法に限られるものではない。

また尚、本発明の無電極放電灯点灯装置１０と、無電極放電灯点灯装置１０により点灯される無電極放電灯Ｌとを用いる照明器具も上記の照明器具１００に限られるものではなく、様々な照明器具に用いることができる。

本発明の無電極放電灯点灯装置の一実施形態の要部の概略断面図である。 本発明の無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具の概略説明図である。 （ａ）は、コアの一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、コアの他の例を示す概略斜視図であり、（ｃ）は、コアの他の例を示す概略斜視図であり、（ｄ）は、コアの他の例を示す概略斜視図である。 （ａ）は、図３（ａ）に示すコアの上面図であり、（ｂ）は、同上のコアの側面図であり、（ｃ）は、図３（ｂ）に示すコアの上面図であり、（ｄ）は、同上のコアの側面図であり、（ｅ）は、図３（ｃ）に示すコアの上面図であり、（ｆ）は、同上のコアの側面図であり、（ｇ）は、図３（ｄ）に示すコアの上面図であり、（ｈ）は、同上のコアの側面図である。 （ａ）は、コアと熱伝導体の接着固定状態の一例を示す説明図であり、（ｂ）は、コアと熱伝導体の接着固定状態の他の例を示す説明図であり、（ｃ）は、コア同士の接着固定状態の一例を示す説明図であり、（ｄ）は、コア同士の接着固定状態の他の例を示す説明図である。

符号の説明

１ カプラ
２Ａ コア
３ 熱伝導体
４ コイルボビン
５ 誘導コイル
６ バルブ
６ａ 空洞部
Ｌ 無電極放電灯
Ｂ 弾性樹脂

Claims (3)

1. 内部に放電ガスが封入されたバルブを有する無電極放電灯に近接配置され高周波電力を供給されることにより高周波電磁界を発生して前記放電ガスを励起させる誘導コイルと、誘導コイルが巻装される筒状のコアと、該コア内に一部が挿入されてコアと伝熱的に接続されコアで発生した熱を放熱させる熱伝導体とを備え、前記コアと前記熱伝導体とは、弾性樹脂を用いて接着固定されていることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. コアは、誘導コイルで発生する磁界の磁束方向において連続一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２に記載の無電極放電灯点灯装置と、該無電極放電灯点灯装置により点灯される無電極放電灯とを備えていることを特徴とする照明器具。

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