JP2009110702A

JP2009110702A - 無電極放電灯及び照明器具

Info

Publication number: JP2009110702A
Application number: JP2007279086A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Ura; 竜介浦
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】ランプ部の発光効率と誘導コイル部の回路効率をともに向上させる。
【解決手段】放電ガスが封入された球状のバルブ１内に、コア８とこれに巻かれたコイル９から成る誘導コイル部が設けられ、この誘導コイル部により高周波電磁界を発生させて上記放電ガスを励起し発光させる無電極放電灯において、誘導コイル部のコイル９を第１巻回部９ａと第２巻回部９ｂとに分割し、第１巻回部９ａをバルブの最大径部となるバルブセンターＣ１で、第２巻回部９ｂをコア８の長さ方向の中心となるコアセンターＣ２でそれぞれコア８に巻回した。
【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高周波電磁界を発生させて放電ガスを励起し発光させる無電極放電灯、及び同放電灯を備えた照明器具に関するものである。

無電極放電灯は、周知のように放電ガスが封入された透光性の気密容器である球状のバルブの内部に、フェライト製のコアとこれに巻かれた誘導コイルとから成る誘導コイル部を配置し、この誘導コイル部（誘導コイル）に高周波電源からの高周波電流を流すことにより高周波電磁界（誘導電界）を発生させる。

そして、この高周波電磁界を放電ガスに作用させてプラズマを発生させ、水銀原子から発生する紫外線をバルブ内周の蛍光皮膜で可視光に変換して外部に放出させることで点灯する。

従来の無電極放電灯装置の具体的構成例を図４に示す。ここでは、説明を分かり易くするために原理構成のみを図示、説明する。

この無電極放電灯Ａは、発光体であるランプ部Ａ１と、高周波電磁界発生手段であるカプラ部Ａ２とによって構成される。

ランプ部Ａ１は、放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ１と、このバルブ１の基端側に装着された口金２（通常は合成樹脂製）とによって構成される。なお、図４において、バルブ１の断面を太線で表している。

バルブ１には、内周面に保護膜と蛍光皮膜（図示省略）が二重膜状に設けられるとともに、中心部に、下方（図示のようにバルブ１を上向きとした場合の下方。以下にいう上下の方向性について同じ）が開口する円筒状のキャビティ３と、このキャビティ３の中心部においてキャビティ上面から下方に延びる排気細管４とが一体に設けられている。

カプラ部Ａ２は、円筒状のシリンダ５を有し、このシリンダ５の上部外周に、フェライト製のコア６とこのコア６の外周に巻かれた誘導コイル７とから成る誘導コイル部（符号は付していない）が設けられ、この誘導コイル部がランプ部Ａ１におけるキャビティ３の上部に位置するようにシリンダ５が口金２を通してキャビティ３内に下から挿入される。

なお、カプラ部Ａ２は、詳しくは、シリンダ５の外周に柔軟性樹脂を介してコア６が設けられ、このコア６のさらに外周に樹脂製のボビンを介してコイル７が巻装された構成となっている。

以上の構成は特許文献１に示されている。また、同放電灯において、誘導コイル部のコイル７をコイル長さ方向に分割したものが特許文献２に示されている。
特開２００６−１２６４１号特開平９−３５６９１号

このような無電極放電灯において、ランプ部Ａ１の発光効率を上げるためには、プラズマをバルブ１内の中央部に発生させるのが望ましい。そこで従来は、図示のようにコイル７をバルブ１の最大径部であるバルブセンターＣ１に配置している。

ところが、このバルブセンターＣ１は、コア６の長さ方向の中心であるコアセンターＣ２よりもかなり上に位置するため、誘導コイル部のインダクタンス値が低くなる。

このインダクタンス値が小さくなると、インダクタンス成分に流れる電流が増え、それだけ供給電力のうちプラズマ生成に消費される電力が少なくなって回路効率が悪くなる（この点は本発明の実施形態の説明の項で詳述する）という弊害が生じていた。

ここで、バルブセンターＣ１とコアセンターＣ２を一致させ、この一致したセンター上にコイル７を配置することによって発光効率と回路効率（インダクタンス値の増加）を両立させることは理論上可能である。しかし、放電灯ではキャビティ３の上下方向スペースに制約があるため、これは現実には不可能であった。

なお、特許文献２には、コイル７を長さ方向に分割してコア６に巻いた技術が開示されているが、この技術は、プラズマをバルブ内の広い範囲に分布させてコイル７の高温化を抑えるだけのものであるため、上記課題は解決されない。

そこで本発明は、発光効率と回路効率を両立させることができる無電極放電灯及び照明器具を提供するものである。

請求項１の発明(無電極放電灯)は、放電ガスが封入された球状のバルブ内に、コアとこれに巻かれたコイルとから成る誘導コイル部が設けられ、この誘導コイル部により高周波電磁界を発生させて上記放電ガスを励起し発光させる無電極放電灯において、上記誘導コイル部のコイルをコイル長さ方向に第１巻回部と第２巻回部とに分割し、第１巻回部を上記バルブの最大径部となるバルブセンターで、第２巻回部を上記コアの長さ方向の中心となるコアセンターでそれぞれ上記コアに巻回したものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記第１巻回部の巻数をｎ１、上記第２巻回部の巻数をｎ２として、ｎ１<ｎ２に設定したものである。

請求項３の発明(照明器具)は、請求項１または２記載の無電極放電灯を備えたものである。

本発明によると、誘導コイル部のコイルを第１及び第２両巻回部に分割し、これらをバルブセンターとコアセンターとに分けて巻回しているため、第１巻回部によって発光効率を上げ、第２巻回部によってインダクタンス値を増加させることができる。

つまり、発光効率と回路効率をともに良くすることができる。

この場合、請求項２の発明によると、バルブセンター側の第１巻回部の巻数ｎ１と、コアセンター側の第２巻回部の巻数ｎ２をｎ１<ｎ２に設定したから、回路効率を重視する場合に有利となる。

本発明の実施形態を図１〜図３によって説明する。

実施形態において、次の基本構成は図４に示す従来の無電極放電灯と同じである。

（ｉ）放電灯Ｂは、発光体であるランプ部Ｂ１と、高周波電磁界発生手段であるカプラ部Ｂ２とによって構成される点。

（ｉｉ）ランプ部Ｂ１は、放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ１と、このバルブ１の基端側に装着された口金２（通常は合成樹脂製）とによって構成される点。

（ｉｉｉ）バルブ１には、内周面に保護膜と蛍光皮膜が二重膜状に設けられるとともに、中心部に、下方が開口する円筒状のキャビティ３と、このキャビティ３の中心部においてキャビティ上面から下方に延びる排気細管４とが一体に設けられる点。

（ｉｖ）カプラ部Ｂ２は、円筒状のシリンダ５を有し、このシリンダ５の上部外周に、フェライト製のコア８と同コア８の外周に巻かれた誘導コイル９とから成る誘導コイル部が設けられ、この誘導コイル部がランプ部Ｂ１におけるキャビティ３の上部に位置するようにシリンダ５が口金２を通してキャビティ３内に下から挿入される点。

上記構成を前提として、この実施形態にかかる放電灯のコイル９は、図１，２に示すように第１巻回部９ａと第２巻回部９ｂとに分割され、第１巻回部９ａがバルブセンターＣ１に、第２巻回部９ｂがコアセンターＣ２にそれぞれ位置する状態でコア８に巻回されている。

この両巻回部９ａ,９ｂは、それぞれの巻き端同士が接続された状態で図示しない高周波電源に接続され、高周波電流が流されることによってそれぞれバルブ１内にプラズマを発生させる。

ここで、第１巻回部９ａをバルブセンターＣ１に配置することにより、プラズマがバルブ１内の中央部に発生するため、ランプ部Ｂ１の発光効率を上げることができる。

一方、第２巻回部９ｂをコアセンターＣ２に配置することにより、誘導コイル部のインダクタンス値を増加させ、回路効率を上げることができる。

つまり、放電灯Ｂの発光効率と回路効率を両立させることが可能となる。

第２巻回部９ｂによってインダクタンス値が増加し、これによって回路効率が上がる点について説明する。

この無電極放電灯Ｂは、コイル９の巻数をｎターン、バルブ１の内部に生成されるプラズマを１ターンとしたトランスモデルとして考えることができる。

このトランスモデルをさらに等価回路で表し、この等価回路に流れる電流をＩ、コイル９のインダクタンス成分Ｋ²Ｌに流れる電流をＩＬ、抵抗成分ｎ²Ｒｐに流れる電流をＩＲとする。Ｋはコイル９である一次巻線とプラズマである二次巻線の結合係数である。

ここで、回路効率を高くするには、放電灯Ｂに入力される電力のうち、バルブ１内のプラズマとして消費される電力が大きいほどよい。つまり、等価回路において、ＩＬよりＩＲの割合を大きくし、抵抗成分ｎ²Ｒｐに多くの電流を流せばよい。

これを実現するためには、インダクタンスＬを大きくすることによってＩＬを小さくする手段が考えられる。

そこで実施形態のように、コイル９の第１巻回部９ａをバルブセンターＣ１に配置して発光効率を保ちつつ、第２巻回部９ｂをコアセンターＣ２に配置することにより、インダクタンス値を上げて回路効率を高くし、無電極放電灯Ｂの高効率化を実現することができる。

図４に示す従来の無電極放電灯Ａと、図１に示す実施形態の無電極放電灯Ｂのコイル構成以外の構成を同じとしたときのインダクタンス値と発光効率を比較したものを次の表１に示す。

上表の通り、インダクタンス値は８％増加し、発光効率は４％増加した。

ここで、実施形態では第１巻回部９ａの巻数ｎ１と第２巻回部９ｂの巻数ｎ２の関係がｎ１<ｎ２に設定されている。具体的には、表中に示すようにたとえば総巻数が３３．５ターンの場合に、ｎ１＝１０．５ターン、ｎ２＝２３ターンに設定されている。

こうすれば、回路効率の改善効果が高くなり、これを重視する場合に有利となる。

但し、本発明においては、両巻回部９ａ,９ｂの具体的な巻数と巻数比は、放電灯に望まれる特性等に応じて適宜変更することができる。

図３は上記無電極放電灯Ｂを用いた照明器具の一例を示す。図中、１０は放電灯Ｂが点灯装置や高周波電源とともに収容された器具ケーシング、１１はアクリル等から成る透光パネルである。

本発明の実施形態にかかる無電極放電灯の断面図である。図１の一部の拡大図である。実施形態の無電極放電灯を用いた照明器具の半部断面正面図である。従来の無電極放電灯の断面図である。

符号の説明

Ｂ無電極放電灯
Ｂ１ランプ部
１ランプ部を構成するバルブ
Ｂ２カプラ部
８誘導コイル部を構成するコア
９同、コイル
９ａコイルの第１巻回部
９ｂコイルの第２巻回部
Ｃ１バルブセンター
Ｃ２コアセンター

Claims

放電ガスが封入された球状のバルブ内に、コアとこれに巻かれたコイルとから成る誘導コイル部が設けられ、この誘導コイル部により高周波電磁界を発生させて上記放電ガスを励起し発光させる無電極放電灯において、上記誘導コイル部のコイルをコイル長さ方向に第１巻回部と第２巻回部とに分割し、第１巻回部を上記バルブの最大径部となるバルブセンターで、第２巻回部を上記コアの長さ方向の中心となるコアセンターでそれぞれ上記コアに巻回したことを特徴とする無電極放電灯。
上記第１巻回部の巻数をｎ１、上記第２巻回部の巻数をｎ２として、ｎ１<ｎ２に設定したことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯。
請求項１または２記載の無電極放電灯を備えたことを特徴とする照明器具。