JP2008186608A - 無電極放電灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】照明効率を向上させることができる無電極放電灯装置および照明器具を提供する。
【解決手段】バルブ２０の曲線部２１ａに配置されたコア３０は、内周面がバルブ２０の曲線部２１ａの外形状に沿う曲面で構成されるため、バルブ２０の外周面とコアの内周面との間の隙間が少なくなる。この結果、バルブ２０とコア３０間の結合は非常に高くなり、コア３０からの誘導電界が十分にバルブ２０に伝わるので発光効率を向上させることができる。また、コア３０を曲線部２１ａに配置することにより、直線部分２１ｂから放射される光を有効に利用できるため、器具設計が容易になる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電極のない無電極放電灯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蛍光灯や殺菌灯等の無電極放電灯装置および照明器具に関するものである。

図７に示すように、従来の無電極放電灯装置１００は、透光性材料により閉ループ形状に形成され、内部に放電ガスが封入されたバルブ１０１と、バルブ１０１の略中心軸上に配設されるとともに少なくとも一部がバルブ１０１の内側に挿通された空心コイルからなる誘導コイル１０３を有しており、外部から高周波電流が供給されている。バルブ１０１はガラス製であって、矩形枠形の閉ループ形状に形成され、リング状コア１０５を貫通している。このリング状コア１０５には、補助誘導コイル１０４が巻回されている。誘導コイル１０３はバルブ１０１の略中心軸上、すなわちバルブ１０１の貫通孔１０１ａの略中心上に挿通されている。なお、誘導コイル１０３ならびに補助誘導コイル１０４はそれぞれ点灯回路１０６、１０７と接続されており、高周波電流が通電されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−８６１４５号公報（図５）

しかしながら、前述した特許文献１に記載の無電極放電灯装置１００においては、コア１０５が円筒形状であるため、曲線部に配置するとバルブ１０１の外周面とコア１０５の内周面との間に大きな隙間を生じて、発光効率を低下させるという問題があった。このような問題は、コア１０５を直線部に配置することによって回避することが可能であるが、コア１０５が直線部からの発光を疎外するため照明効率を低下するという問題が生じてくる。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、照明効率を向上させることができる無電極放電灯装置および照明器具を提供することを目的とする。

本発明の無電極放電灯装置は、透光性を有する管体の内部に放電ガスが封入された無端管状のバルブと、前記バルブの一部を前記バルブの周回方向に対して直交するように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に巻回された誘導コイルと、前記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装置であって、前記コアが前記バルブの曲線部に配置されているとともに、前記コアの内周面が前記曲線部の外形状に沿う曲面である構成を有している。

この構成により、バルブの曲線部に配置されたコアは、内周面がバルブの曲線部の外形状に沿う曲面で構成されるため、バルブの外周面とコアの内周面との間の隙間が少なくなる。この結果、バルブとコア間の結合は非常に高くなり、コアからの誘導電界が十分にバルブに伝わるので発光効率を向上させることができる。また、コアを曲線部に配置することにより、直線部分から放射される光を有効に利用できるため、器具設計が容易になる。ここで、曲線部とは、放電路方向であって曲率を有する部分を総称している。

また、本発明の無電極放電灯装置は、前記コアにおける放電路方向に対して直交する断面形状が一定である構成を有している。

コア内の磁束密度はコア断面積のもっとも狭い部分により決定されるが、この構成により、コア円周方向においてコア断面積を一定にするとともに、最適なコア形状を設計することができることとなる。

さらに、本発明の無電極放電灯装置は、前記曲線部に前記コアが複数設けられている構成を有している。

コアを複数に分割して曲線部に配置することにより、それぞれのコア幅を細くすることができるので、構造上バルブの外周面とコアの内面との間隔をより小さくすることが可能となる。また、コアを複数に分割することで、複雑なコア形状を比較的容易な形状とすることができる。

さらに、本発明の照明器具は、請求項１から請求項３までに記載の無電極放電灯装置を用いた構成を有している。

この構成により、照明器具に用いるバルブの曲線部に配置されたコアは、内周面がバルブの曲線部の外形状に沿う曲面で構成されるため、バルブの外周面とコアの内周面との間に大きな隙間が生じるのを回避して、発光効率を向上させることができる。

本発明は、バルブの曲線部に配置されたコアが、内周面がバルブの曲線部の外形状に沿う曲面で構成されるため、バルブの外周面とコアの内周面との間の隙間が少なくなる。この結果、バルブとコア間の結合は非常に高くなり、コアからの誘導電界が十分にバルブに伝わるので発光効率を向上させることができる。また、コアを曲線部に配置することにより、直線部分から放射される光を有効に利用できるため、器具設計が容易になるという効果を有する無電極放電灯装置を提供することができるものである。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る実施形態の無電極放電灯装置について、図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る第１実施形態の無電極放電灯装置を示す正面図である。

図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の無電極放電灯装置１０は、透光性を有する管体２１の内部に放電ガス２２が封入された無端管状のバルブ２０と、このバルブ２０の一部をバルブ２０の周回方向に対して直交するように包囲する磁性体からなるコア３０と、このコア３０の少なくとも一部に巻回された誘導コイル３１と、この誘導コイル３１に高周波電流を流して電磁誘導により放電ガス２２を励起発光させる高周波電源１１とを備えている。そして、コア３０がバルブ２０の曲線部２１ａに配置されているとともに、コア３０の内周面が曲線部２１ａの外形状に沿う曲面を有している。
なお、ここで、曲線部２１ａとは、放電路方向（図１中矢印方向）であって曲率を有する部分を総称している。

バルブ２０の管体２１は、一対の半円形状をした曲線部２１ａ、２１ａの両端を一対の直線部２１ｂ、２１ｂで連結して、全体長円形状となっている。管体２１は、例えばガラスのような透光性材料からなる同じ円形断面の管体であり、内部は気密が保たれている。管体２１の内面には蛍光体が塗布されており、内部には不活性ガス(例えばネオン，アルゴン，クリプトン，キセノン等)や水銀（そのほかナトリウム、カドミウム、亜鉛等の金属）蒸気等の放電ガス２２が封入されている。

コア３０は、管体２１の一方の曲線部２１ａ（図１では、例えば右側）の全長にわたって設けられており、コア３０の内径が曲線部２１ａの外径よりも大きめの円筒を、曲線部２１ａの中心の曲率半径と同じ中心半径で屈曲させた形状となっていて、コア３０の内径の内側の領域を管体２１の曲線部２１ａが貫通している。コア３０は、バルブ２０の一部を包囲する磁性体(例えば亜鉛、マンガン、ニッケル、鉄等の金属化合物であるフェライト)からなる。

コア３０には誘導コイル３１(例えばリッツ線等) が巻回されている。誘導コイル３１は、コア３０の外周全体に巻くのではなく、コア３０の一部にできるだけ高周波電源１１との配線が短くなるように巻かれている。誘導コイル３１は高周波電源１１に接続されており、高周波電流が供給されるようになっている。
なお、高周波電源１１の出力の大きさ及び位相、誘導コイル３１の巻き数および巻方向は、バルブ２０内に放電が発生し維持されるように設定されている。

このように、コア３０がバルブ２０の曲線部２１ａに配置されているとともに、コア３０の内周面が曲線部２１ａの外形状に沿う曲面を有しているバルブ２０（例えばφ４０ｍｍ、放電路長１０００ｍｍ）を、バルブ２０との接面が平坦な形状で曲線部２１ａの外形状に沿っていないコアを用いた従来のバルブとを比較してみる。その結果、従来のバルブの方が本発明のバルブ２０に比して、発光効率が約５〜１０％低くなることがわかった。すなわち、従来のバルブでは、バルブとコアとの結合が悪くなるためである。
なお、放電路長が短い場合(例えば放電路長５００ｍｍ)には、コアサイズを小さくできるためコア幅を狭く設計でき(例えばコア幅１０ｍｍ）、発光効率の低下は少なくなる。

以上、説明した無電極放電灯装置１０によれば、バルブ２０の曲線部２１ａに配置されたコア３０は、内周面がバルブ２０の曲線部２１ａの外形状に沿う曲面で構成されるため、バルブ２０の外周面とコア３０の内周面との間の隙間が少なくなる。この結果、バルブ２０とコア３０との間の結合は非常に高くなり、コア３０からの誘導電界が十分にバルブ２０に伝わるので発光効率を向上させることができる。また、コア３０を曲線部２１ａに配置することにより、直線部２１ｂから放射される光を有効に利用できるため、器具設計が容易になる。

また、照明器具４０では、上述した無電極放電灯装置１０を用いることにより、バルブ２０の外周面とコア３０の内周面との間の隙間を小さくして、バルブ２０とコア３０との間の結合を高めることができるので、コア３０からの誘導電界が十分にバルブ２０に伝わって発光効率を向上させることができる。また、コア３０を曲線部２１ａに配置することにより、直線部２１ｂから放射される光を有効に利用できるため、器具設計が容易になる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の無電極放電灯装置を説明する。
図２は本発明に係る第２実施形態の無電極放電灯装置を示す正面図である。
なお、前述した第１実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図２に示すように、第２実施形態の無電極放電灯装置１０Ｂのバルブ２０Ｂでは、前述した第１の実施の形態にかかる無電極放電灯装置１０のバルブ２０において、コア３０Ｂの放電路方向（図２中矢印方向）に対して直交する断面形状を一定としたものである。

すなわち、コア断面積が一定のコア３０Ｂは、例えば、バルブ径Ｄ＝４０ｍｍを用いて長円形状のバルブ２０Ｂを形成し、直線部２１ｂ間の間隔Ｈを５０ｍｍとした場合、バルブ２０Ｂに囲まれるコア部分３２ａの断面形状は、例えば直径４５ｍｍの半円状となる。また、バルブ２０Ｂを囲むコア部分３２ｂの断面形状は、例えば内径１４０ｍｍ、外径１４４ｍｍの半円弧状となる。また、このときこれらのコア３２ａ、３２ｂの断面積はほぼ等しくなる。さらに、コア断面積を一定に保ったまま緩やかに形状を変えてお互いをつなぐことで、曲線部２１ａの形状にフィットしたコア３０Ｂを作製することができる。

ここで、磁束密度はコア断面積のもっとも狭いところで決定されるため、それより広い断面積を持つ部分では，その広い分だけの面積が無駄になってしまう。この面積が無駄の部分では、余分に電力が消費されるため、上述したようにコア断面積が一定のコア３０Ｂを用いることにより、電力損失を低減することができる。また、無駄の部分をなくすことにより、コア３０Ｂを形成する材料コストの低減を図ることができ、最適なコア形状を設計することができることとなる。

また、照明器具４０Ｂでは、上述した無電極放電灯装置１０Ｂを用いることにより、電力損失を低減することができるとともに、無駄の部分をなくすことにより、コア３０Ｂを形成する材料コストの低減を図ることができ、最適なコア形状を設計することができることとなる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の無電極放電灯装置を説明する。
図３は本発明に係る第３実施形態の無電極放電灯装置を示す正面図である。
なお、前述した第１実施形態または第２実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図３に示すように、第３実施形態の無電極放電灯装置１０Ｃのバルブ２０Ｃでは、前述した第１実施形態の無電極放電灯装置１０のバルブ２０において曲線部２１ａに設けたコア３０を、複数（ここでは２個）のコア３０Ｃ、３０Ｃに分割して配置したものである。すなわち、コア３０を複数個のコア３０Ｃに分割することにより、１個のコア３０Ｃの幅を小さく（例えば半分）に設計することができ、バルブ２０Ｃとコア３０Ｃとの間隔をより小さくすることが可能となる。

これにより、第１実施形態と同様の作用効果を有するとともに、さらに発光効率を向上させることができる。なお、コアを複数に分割することで、複雑なコア形状を比較的容易な形状とすることができる。さらに、３つ、４つと複数に分割するほどバルブ２０Ｃとコア３０Ｃとの間隔は狭くなり結合が良くなる。

また、本照明器具４０Ｃでは、上述した無電極放電灯装置１０Ｃを用いることにより、電力損失を低減することができるとともに、無駄の部分をなくすことにより、コア３０Ｂを形成する材料コストの低減を図ることができ、最適なコア形状を設計することができることとなる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態の無電極放電灯装置を説明する。
図４は本発明に係る第４実施形態にかかる無電極放電灯装置を示す正面図である。なお、前述した第１実施形態〜第３実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図４に示すように、第４実施形態の無電極放電灯装置１０Ｄのバルブ２０Ｄでは、前述した第１実施形態の無電極放電灯装置１０のバルブ２０において一方の曲線部２１ａのみに設けたコア３０を、両方の曲線部２１ａ、２１ａに設けたものである。

これにより、第１実施形態の無電極放電灯装置１０と同様の作用効果を有することができる。
また、照明器具４０Ｄでは、上述した無電極放電灯装置１０Ｄを用いることにより、第１実施形態の照明器具４０と同様の作用効果を有することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態の無電極放電灯装置を説明する。
図５は本発明に係る第５実施形態の無電極放電灯装置を示す正面図である。
なお、前述した第１実施形態〜第４実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図５に示すように、第５実施形態の無電極放電灯装置１０Ｅのバルブ２０Ｅでは、前述した第３実施形態の無電極放電灯装置１０Ｃのバルブ２０Ｃにおいて一方の曲線部２１ａのみに設けたコア３０Ｃを、両方の曲線部２１ａ、２１ａに設けたものである。

これにより、第３実施形態の無電極放電灯装置１０Ｃと同様の作用効果を有することができるとともに、さらに発光効率を向上させることができる。
また、照明器具４０Ｅでは、上述した無電極放電灯装置１０Ｅを用いることにより、第３実施形態の照明器具４０Ｃと同様の作用効果を有することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明に係る第６実施形態の無電極放電灯装置を説明する。
図６は本発明に係る第６実施形態の無電極放電灯装置を示す正面図である。
なお、前述した第１実施形態〜第５実施形態と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。

図６に示すように、第６実施形態の無電極放電灯装置１０Ｆのバルブ２０Ｆでは、前述した第１実施形態の無電極放電灯装置１０のバルブ２０を曲線部２１ａのみで構成したものであり、管体２１Ｆは全体円形となっている。従って、コア３０は円形の一部に配置されることになる。

これにより、第１実施形態の無電極放電灯装置１０と同様の作用効果を有することができる。
また、照明器具４０Ｆでは、上述した無電極放電灯装置１０Ｆを用いることにより、第１実施形態の照明器具４０と同様の作用効果を有することができる。

なお、以上の説明では、管体２１の断面形状が円形の場合について説明したが、管体の断面はこれに限る物ではない。例えば、４角形や正多角形等とすることも可能である。この場合には、コア３０の内面形状を管体の外形状に合わせるようにするのが望ましい。

以上のように、本発明にかかる無電極放電灯装置および照明器具は、バルブの曲線部に配置されたコアは、内周面がバルブの曲線部の外形状に沿う曲面で構成されるため、バルブの外周面とコアの内周面との間の隙間が少なくなる。この結果、バルブとコア間の結合は非常に高くなり、コアからの誘導電界が十分にバルブに伝わるので発光効率を向上させることができる。また、コアを曲線部に配置することにより、直線部分から放射される光を有効に利用できるため、器具設計が容易になるという効果を有し、電極のない無電極放電灯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蛍光灯や殺菌灯等の無電極放電灯装置および照明器具等として有用である。

本発明に係る第１実施形態の無電極放電灯装置および照明装置を示す正面図である。 本発明に係る第２実施形態の無電極放電灯装置および照明装置を示す正面図である。 本発明に係る第３実施形態の無電極放電灯装置および照明装置を示す正面図である。 本発明に係る第４実施形態の無電極放電灯装置および照明装置を示す正面図である。 本発明に係る第５実施形態の無電極放電灯装置および照明装置を示す正面図である。 本発明に係る第６実施形態の無電極放電灯装置および照明装置を示す正面図である。 従来の無電極放電灯装置を示す正面図である。

符号の説明

１０ 無電極放電灯装置
１１ 高周波電源
２０ バルブ
２１ 管体
２１ａ 曲線部
２２ 放電ガス
３０ コア
３１ 誘導コイル
４０ 照明器具

Claims (4)

1. 透光性を有する管体の内部に放電ガスが封入された無端管状のバルブと、
   前記バルブの一部を前記バルブの周回方向に対して直交するように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に巻回された誘導コイルと、
   前記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装置であって、
   前記コアが前記バルブの曲線部に配置されているとともに、前記コアの内周面が前記曲線部の外形状に沿う曲面である無電極放電灯装置。
2. 前記コアにおける放電路方向に対して直交する断面形状が一定である請求項１に記載の無電極放電灯装置。
3. 前記曲線部に前記コアが複数設けられている請求項１に記載の無電極放電灯装置。
4. 請求項１から請求項３までに記載の無電極放電灯装置を用いた照明器具。

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