JP2007220387A - Electroless discharge lamp and luminaire - Google Patents
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本発明は、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装置及び照明器具に関するものである。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp device and a lighting fixture that excites and emits discharge gas sealed in a bulb by electromagnetic induction.
従来、蛍光灯または紫外線殺菌などの無電極ランプとして、特許文献1(特開平11−191398号公報)には、透光性材料の管体であって放電ガスが封入されたループ形状のバルブと、前記バルブの一部を包囲する磁性体からなるコアと、前記コアの少なくとも一部を巻回した誘導コイルと、前記コイルに高周波電流を流して電磁誘導により放電ガスを励起発光させる高周波電源とを備えた無電極放電灯装置が開示されている。この無電極放電灯装置は、長尺で、発光効率、始動性が良好なものであるが、排気管の位置に関して製造性の観点から問題があった。
上記ループバルブが特に長尺(例えば600mmの長さなど)の場合、バルブの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取り付けられているため、バルブ内でのコイルから遠い箇所(例えば長手方向中央付近)では電界強度が小さいため、プラズマが存在しにくくなる。そのため、バルブ内全体で電流パスを形成するには、高電力を印加しなければならない。したがって、低電力で電流パスを発生させ、高効率発光を得るためには、例えば長手方向中央付近にさらにコイルが必要となり、多数のコアを使用しなければならない。 When the loop valve is particularly long (for example, a length of 600 mm, for example), induction coils for generating plasma are attached only to both ends in the longitudinal direction of the valve, so that a location far from the coil in the bulb ( For example, in the vicinity of the center in the longitudinal direction), since the electric field strength is small, it is difficult for plasma to exist. Therefore, high power must be applied to form a current path throughout the valve. Therefore, in order to generate a current path with low power and obtain high-efficiency light emission, for example, an additional coil is required near the center in the longitudinal direction, and a large number of cores must be used.
一方、コアを多数使用すると、バルブからバルブ外に放射される発光効率は向上するものの、不透明であるコア自身により光のケラレが増加してしまう。その結果、発光効率を上昇させるために使用したコア自身が結果として実際の発光効率を下げてしまうという不都合が生じる。さらには、その光のケラレが配光に悪影響を及ぼすと考えられる。 On the other hand, when a large number of cores are used, the luminous efficiency emitted from the bulb to the outside of the bulb is improved, but the vignetting of the light increases due to the opaque core itself. As a result, there is a disadvantage that the core itself used to increase the luminous efficiency lowers the actual luminous efficiency as a result. Furthermore, the vignetting of the light is thought to adversely affect the light distribution.
さらにはコアが多数存在すると、コイルの配線やコアの取り付け構造などが複雑となり、製造性が複雑化する。
以上より、コアの個数はできるだけ少なくすることが望ましい。
Furthermore, if there are a large number of cores, the wiring of the coils, the structure for attaching the cores, etc. become complicated, and the manufacturability becomes complicated.
From the above, it is desirable to reduce the number of cores as much as possible.
また、ループバルブの長手方向両端部にコアを取り付けると、取り付け部分の発光管の直線部分が短いため、電界の漏れが発生する。つまり、プラズマにエネルギーを付与する割合が小さくなると考えられ、コアはできるだけ直線部分の長い部分に取り付けることが好ましいと考えられる。 In addition, when cores are attached to both ends in the longitudinal direction of the loop bulb, electric field leakage occurs because the straight portion of the arc tube at the attachment portion is short. In other words, it is considered that the ratio of applying energy to the plasma is reduced, and it is considered that the core is preferably attached to a portion having a linear portion as long as possible.
なお、2つのガラスを接続してループ状のバルブを作るとき、接続部はガラス加工時にバーナーを用いて溶接するため高温になる。そのため、接続部周辺の蛍光体を一部剥ぎ取る必要がある。蛍光体剥ぎ取り部は発光効率の観点からその部分はロスになるが、コア取り付け部はコアによる光のケラレでいずれにせよロスになるため、その個所にコアを取り付けると発光ロスが最小限に抑えられる。 In addition, when connecting two glass and making a loop-shaped bulb | ball, since a connection part is welded using a burner at the time of glass processing, it becomes high temperature. Therefore, it is necessary to remove a part of the phosphor around the connection portion. The phosphor stripping part is a loss from the viewpoint of light emission efficiency, but the core attachment part is lost anyway due to the light vignetting by the core. It can be suppressed.
さらには、ループバルブの長手方向両端部付近ではプラズマの経路が90度曲がっているため、プラズマの観点から、このことはエネルギーロスとなる。そのため、ループ状のプラズマの経路を作る場合、急激にプラズマの経路が変化することは避け、図10に示すように、徐々に変化していく(変化率の小さい)ことが好ましい形状と考えられる。 Furthermore, since the plasma path is bent 90 degrees near both ends in the longitudinal direction of the loop valve, this is an energy loss from the viewpoint of plasma. For this reason, when creating a loop-shaped plasma path, it is considered that a preferable shape is to avoid a sudden change in the plasma path, and to gradually change (small change rate) as shown in FIG. .
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、長尺で発光効率、始動特性、製造性の良好な無電極放電灯装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp device that is long and has good luminous efficiency, starting characteristics, and manufacturability.
請求項1の無電極放電灯装置は、上記の課題を解決するために、図1に示すように、透光性材料の管体であって放電ガスが封入されたループ形状のバルブ1と、前記バルブ1の一部を包囲する磁性体からなるコア2と、前記コア2の少なくとも一部を巻回した誘導コイル3と、前記コイル3に高周波電流を流して電磁誘導により放電ガスを励起発光させる高周波電源(点灯回路4)とを備え、バルブ1の長手方向の端部における曲げ部付近の中央に排気管9を有したことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an electrodeless discharge lamp device according to
請求項2の無電極放電灯装置は、請求項1において、図13〜図18に示すように、バルブ接続部付近の対向する位置のバルブ径を小さくし、その個所にコア2を取り付けたことを特徴とする。
The electrodeless discharge lamp device according to
請求項3の無電極放電灯装置は、請求項1又は2において、図10〜図12に示すように、バルブ1の曲げ部の曲率を略一定にしたことを特徴とする。
The electrodeless discharge lamp device according to
請求項4の無電極放電灯装置は、請求項1〜3のいずれかにおいて、コア2をバルブ接続部に配置したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the electrodeless discharge lamp device according to any one of the first to third aspects is characterized in that the
請求項1の発明によれば、ループ形状のバルブの長手方向の端部における曲げ部付近の中央に排気管を有するので、ループ形状のバルブを有する無電極放電灯装置の製造性を改善することが可能となった。無電極放電灯装置の製造時には、バルブ内面の蛍光体の塗布直後にエアーを流すことによって蛍光体膜の乾燥を行うが、図3に示すように、双方に均等にエアーを流すことによって、短時間で同等の乾燥度を達成することができる。さらに、蛍光体の焼成時に発生する不純ガスを充分バルブ外部に排気されなければならないが、この排気管を使用して左右均等にエアーを流すことによって焼成を充分にし、また焼成時間の短縮効果も発生することになる。 According to the first aspect of the present invention, since the exhaust pipe is provided in the center near the bent portion at the end portion in the longitudinal direction of the loop-shaped bulb, the manufacturability of the electrodeless discharge lamp device having the loop-shaped bulb is improved. Became possible. At the time of manufacturing the electrodeless discharge lamp device, the phosphor film is dried by flowing air immediately after application of the phosphor on the inner surface of the bulb. However, as shown in FIG. Equivalent dryness can be achieved in time. In addition, the impure gas generated during the firing of the phosphor must be exhausted to the outside of the bulb sufficiently. By using this exhaust pipe, air can flow evenly on the left and right, and firing can be shortened. Will occur.
請求項2の発明によれば、請求項1において、バルブ接続部付近の対向する位置のバルブ径を小さくし、その個所にコアを取り付けたので、コアとバルブの相対位置を固定する効果があり、さらにコアの小型化、ランプからコアへの輻射熱を小さくする効果がある。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1において、バルブの曲げ部の曲率を略一定にしたので、プラズマがループ形状を作るときのプラズマに対する抵抗を小さくし、エネルギーロスを小さくして発光効率を向上させる効果がある。さらには、蛍光体焼成時にエアーを流すとき、エアーがよどみなく流れてさらに充分に不純物を除去できる効果が期待できる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1において、コアの位置をバルブ接続部に配置したので、バルブ接続部の蛍光体が剥がれていてもコアによる光のケラレが生じる箇所であるから、発光ロスが最小限に抑えられる効果がある。
According to the invention of
(実施の形態1)
本実施形態における無電極放電灯装置は、図1に示すように透光性材料の管体であって放電ガスが封入されたループ形状のバルブ1と、前記バルブ1の一部を包囲する磁性体からなるコア2と、前記コア2の少なくとも一部を巻回した誘導コイル3と、前記コイル3に高周波電流を流して電磁誘導により放電ガスを励起発光させる高周波電源(点灯回路4)とを備え、バルブ1の長手方向の端部における曲げ部付近(折り返し部)の中央に排気管9を有したことを特徴とする。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the electrodeless discharge lamp apparatus according to the present embodiment is a
長尺なループ形状のバルブ1は透光性材料によって形成され、長さが約550mmでφ35mmで内面に蛍光体が塗布されている。ここでは、図2に示すように、コの字型バルブ1a,1aを破線部で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。
The long loop-
バルブ1内にはアルゴン、水銀が封入されている。さらに、上記φ35mmのバルブ長手方向の端部における曲げ部付近の中央にφ6mmの排気管9を有する。その排気管9を用いて蛍光体の焼成、排気を行い、不純ガスをバルブ外に排出しやすい構造とする。
The
無電極放電灯装置の製造時には、バルブ内面の蛍光体の塗布直後にエアーを流すことによって蛍光体膜の乾燥を行うが、図3に示すように、双方に均等にエアーを流すことによって、短時間で同等の乾燥度を達成することができる。さらに、蛍光体の焼成時に発生する不純ガスを充分バルブ外部に排気されなければならないが、この排気管を使用して左右均等にエアーを流すことによって焼成を充分にし、また焼成時間の短縮効果も発生することになる。図3において、灰色で示した部分は蛍光体が塗布された部分である。 At the time of manufacturing the electrodeless discharge lamp device, the phosphor film is dried by flowing air immediately after application of the phosphor on the inner surface of the bulb. However, as shown in FIG. Equivalent dryness can be achieved in time. In addition, the impure gas generated during the firing of the phosphor must be exhausted to the outside of the bulb sufficiently. By using this exhaust pipe, air can flow evenly on the left and right, and firing can be shortened. Will occur. In FIG. 3, the part shown in gray is the part to which the phosphor is applied.
また、ループ状バルブ1を包囲するコア2を設け、そのコア2に誘導コイル3が巻回されている。コア2は排気管9以外のところに配置する。図1では、コア2はバルブ1の接続部である長手方向の略中央部に配置されている。この位置に配置すると、バルブ内に形成される放電経路を同程度の長さに2分割できる。このように、バルブの長手方向の中央付近の対向する箇所に一対のコア2を配置することによって発光効率、始動特性の良好な長尺の無電極ランプとすることができる。
A
コア2は、例えば図4に示すように、断面が日の字状に形成されている。すなわち、矩形状の外枠部の内側の領域を外枠部の長手方向の中央部で中足部により2分し、中足部と外枠部との間にそれぞれ貫通穴を備えた構造を有している。バルブ1の各直線状管部は各貫通穴にそれぞれ貫装される。外枠部は両直線状管部に跨る形でバルブ1を囲んでおり、中足部は両直線状管部の間に位置する。このようなコア2は、I型のコア2aとE型のコア2bを組み合わせた周知のEI型コアによって実現できる。なお、コア2の厚さを一定とすれば、中足部の幅は外枠部の幅の2倍程度とすることが磁気飽和防止の観点から望ましい。
For example, as shown in FIG. 4, the
コア2の長手方向の中央部の中足部にコイル3が巻装され、コイル3には点灯回路4が接続されている。点灯回路4は高周波電源を内蔵し、コイル3に高周波電力を供給する。点灯回路4の出力の大きさ及び位相、コイル3の巻き数および巻き方向は、バルブ1内に放電が発生し、維持されるように設定される。
A
上記構成によれば、コア2の中足部の断面積を12cm2 としたとき、120Wの電力を投入すると、約85lm/Wの効率が得られる。
According to the above configuration, when the cross-sectional area of the middle leg portion of the
また、図5に示すように、バルブ1の接続部を長手方向の略端部として、そこにコア2を配置しても同程度の効率が得られる。図5の例では、コの字型バルブ1b,1cをコア2の部分で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。コの字型バルブ1bは、コの字型バルブ1cよりも直線部分が長く形成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the same degree of efficiency can be obtained even if the connecting portion of the
図4では、コア2の形状を日の字状としているが、図6に示すように、トロイダル状のコア2cを使用しても良く、図7に示すように、2本の直線状管部を包囲する形状を有するコア2dを使用した場合にも同様の効果が得られる。
In FIG. 4, the shape of the
また、コイル3の巻き位置はバルブ1に挟まれる中足部としているが、これに限らず、図8や図9に示すように、少なくともコア2の一部を巻回していれば、同様に高い効率が得られる。
Further, the winding position of the
(実施の形態2)
図10は実施の形態2の要部構成を示している。上述の実施の形態1において、バルブ1の曲げ部の曲率を略一定にしたことを特徴とする。より具体的な構成を図11に示す。この例では、コア2はバルブ1の接続部である長手方向の略中央部に配置されている。バルブ1は、Uの字型バルブ1d,1dをコア2の部分で接続してループ形状としている。この場合、実施の形態1よりも効率が少し改善され、約87lm/Wの効率が得られる。
(Embodiment 2)
FIG. 10 shows a main configuration of the second embodiment. In the first embodiment described above, the curvature of the bent portion of the
また、図12に示すように、バルブ1の接続部を長手方向の略端部として、そこにコア2を配置しても同程度の効率が得られる。図12の例では、Uの字型バルブ1e,1fをコア2の部分で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。Uの字型バルブ1eは、Uの字型バルブ1fよりも直線部分が長く形成されている。
Further, as shown in FIG. 12, the same degree of efficiency can be obtained even if the connecting portion of the
(実施の形態3)
図13は実施の形態3の構成を示している。これは実施の形態1において、バルブ1の接続部付近の対向する位置のバルブ径をφ25mmに小さくし、その個所にコア2を取り付けたことを特徴とする。図14にバルブ1の形状を示す。ここでは、接続部付近6が細くなったコの字型バルブ1g,1gを破線部で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。このように、バルブ1の接続部付近6のバルブ径を小さくすることで、2個のバルブ1g,1gを接続することが容易になる。また、コアロスを小さくできるため、実施の形態1と同様に効率が良くなる。
(Embodiment 3)
FIG. 13 shows the configuration of the third embodiment. This is characterized in that, in the first embodiment, the valve diameter at the opposite position in the vicinity of the connection portion of the
さらに、図15に示すように、バルブ1の接続部を長手方向の略端部として、そこにコア2を配置しても同程度の効率が得られる。図15の例では、接続部付近が細くなったコの字型バルブ1h,1iをコア2の部分で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。コの字型バルブ1hは、コの字型バルブ1iよりも直線部分が長く形成されている。
Furthermore, as shown in FIG. 15, the same degree of efficiency can be obtained even if the connecting portion of the
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態2と3を組み合わせて実施するものである。図16は、上述の図13において、バルブ1の曲げ部の曲率を略一定にしたことを特徴とする。図17にバルブ1の形状を示す。ここでは、接続部付近6が細くなったUの字型バルブ1j,1jを破線部で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, the second and third embodiments are combined. FIG. 16 is characterized in that the curvature of the bent portion of the
また、図18に示すように、バルブ1の接続部を長手方向の略端部として、そこにコア2を配置しても同程度の効率が得られる。図18は、図15において、バルブ1の曲げ部の曲率を略一定にしたものであり、接続部付近が細くなったUの字型バルブ1k,1lをコア2の部分で接続して、ループ形状のバルブ1を形成している。Uの字型バルブ1kは、Uの字型バルブ1lよりも直線部分が長く形成されている。
Further, as shown in FIG. 18, the same degree of efficiency can be obtained even if the connecting portion of the
なお、上述の各実施の形態の無電極放電灯装置を、各種の照明器具に搭載することで、効率の良い照明器具を実現することができる。 In addition, an efficient lighting fixture is realizable by mounting the electrodeless discharge lamp apparatus of each above-mentioned embodiment in various lighting fixtures.
1 バルブ
2 コア
3 コイル
4 点灯回路(高周波電源)
9 排気管
1
9 Exhaust pipe
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