JP2010050055A - Electrodeless discharge lamp and lighting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電極を持たずに誘導コイルへの高周波電流の通電により形成される電磁界により放電ガスを励起発光させる無電極放電灯及び照明器具に関する。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp and a lighting fixture that excites a discharge gas by an electromagnetic field formed by energizing a high-frequency current to an induction coil without having an electrode.
一般に、無電極放電灯は、放電ガスと水銀蒸気とを封入したバルブと、誘導コイルと、からなり、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生する高周波電磁界によって水銀蒸気を励起し水銀蒸気により放射された紫外線が蛍先体により可視光に変換されるようになっている。このような無電極放電灯は、内部に電極を持たない構造であるために、電極の劣化による不点灯がなく、一般の蛍光灯に比べて長寿命である。 In general, an electrodeless discharge lamp is composed of a bulb enclosing discharge gas and mercury vapor and an induction coil, and the mercury vapor is excited by a high-frequency electromagnetic field generated by flowing a high-frequency current through the induction coil. The emitted ultraviolet light is converted into visible light by the phosphor. Such an electrodeless discharge lamp has a structure that does not have an electrode inside, and therefore does not turn off due to electrode deterioration, and has a longer life than a general fluorescent lamp.
一方、通常の電極を有する蛍光ランプの熱電極のような初期電子発生源が、無電極ランプのバルブ内に存在せず、バルブ内に偶然存在する電子によって放電を開始する。明所では、バルブに当たる紫外線や可視光によりバルブ内の放電ガスが、ある程度電離し、初期電子が比較的多く存在しているため、ランプが始動するまでの時問が比較的短い。これに対して暗所では、紫外線や可視光が少なく、バルブの放電ガスが殆ど電離しておらず、初期電子が少ないために、ランプが始動するまでの時間が長くなる。 On the other hand, an initial electron generation source such as a hot electrode of a fluorescent lamp having a normal electrode does not exist in the bulb of the electrodeless lamp, and discharge is started by an electron that exists by chance in the bulb. In a bright place, the discharge gas in the bulb is ionized to some extent by ultraviolet rays and visible light hitting the bulb, and there are relatively many initial electrons, so the time until the lamp starts is relatively short. On the other hand, in a dark place, there is little ultraviolet light and visible light, the discharge gas of the bulb is hardly ionized, and there are few initial electrons, so the time until the lamp starts is long.
そのため、従来の無電極放電灯では、暗所での点灯開始時間を短縮するために、暗所始動補助材が使用されている。暗所始動補肋材としては、例えばKr85などの放射性物質、セシウム(Cs)やナトリウム(Na)などの仕事関数の低い金属単体あるいはその酸化物、そして、長残光蛍光体や蓄光部材などがある。このうち、放射性物質は人体への危険性もあるため、利用を避けたいという願望がある。 Therefore, in a conventional electrodeless discharge lamp, a dark place starting auxiliary material is used in order to shorten the lighting start time in the dark place. Examples of dark starting aids include radioactive materials such as Kr85, simple metals with low work functions such as cesium (Cs) and sodium (Na) or their oxides, and long afterglow phosphors and phosphorescent members. is there. Of these, there is a desire to avoid the use of radioactive materials because of the dangers to the human body.
従来の無電極放電灯及び照明器具の一例として、発光管内に、始動補助剤を付着させた容器を収容した無電極放電灯がある(例えば、特許文献1参照)。 As an example of conventional electrodeless discharge lamps and lighting fixtures, there is an electrodeless discharge lamp in which a container with a starting aid adhered is accommodated in an arc tube (see, for example, Patent Document 1).
従来の無電極放電灯及び照明器具の他の一例として、通気管の上部に取り付けられた保持体に暗所始動補助体を固定した無電極放電灯がある(例えば、特許文献2参照)。 As another example of conventional electrodeless discharge lamps and lighting fixtures, there is an electrodeless discharge lamp in which a dark place starting auxiliary body is fixed to a holding body attached to the upper part of a vent pipe (for example, see Patent Document 2).
従来の無電極放電灯及び照明器具のさらに他の一例として、内管の外周に長残光蛍光体を含む蛍光体層を塗布した無電極放電灯がある(例えば、特許文献3参照)。
ところが、上記特許文献1に開示された無電極放電灯では、保持体として開口部を持つ容器を用いている。これによりスパッタの度合いを低減させることは可能ではあるものの、始動補助性能を十分に確保するにはプラズマ近傍に配置する必要があるため、寿命中の劣化が避けられず、例えば6万時間や10万時間といった長寿命ランプでは,暗所での始動遅れを回避できない虞がある。 However, the electrodeless discharge lamp disclosed in Patent Document 1 uses a container having an opening as a holding body. Although it is possible to reduce the degree of spattering by this, it is necessary to dispose in the vicinity of the plasma in order to ensure sufficient start-up assisting performance, so deterioration during the life cannot be avoided. For example, 60,000 hours or 10 With long-life lamps such as 10,000 hours, there is a risk that start delays in the dark cannot be avoided.
上記特許文献2に開示された無電極放電灯では、保持体としてメッシュを用いた場合、低仕事関数の材料が放電によるスパッタなどでメッシュから飛散することがありうる。これを回避するために、放電から離れた箇所に保持体を設けた場合には、始動補助性能が十分でなくなる虞がある。また、このような無電極放電灯に、開口部を持つ保持体を用いると、保持体自体が重くなり、保持体の支持構造の強度をするために大型化する虞がある。
In the electrodeless discharge lamp disclosed in
一方、上記特許文献3に開示された無電極放電灯では、凹入部に塗布した蛍光体に長残光蛍光体を含んでおり、この長残光蛍光体の残光による光電効果で電子を放出し、暗所での始動遅れを改善できるものの、この長残光蛍光体は、一般的に用いられている希土類蛍光体に比べて発光効率が劣るために、ランプの発光効率が低下する虞がある。
On the other hand, the electrodeless discharge lamp disclosed in
本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、ランプ寿命中の劣化がなく、さらにランプ発光効率に影響を与えずに始動補助を行うことができる無電極放電灯及び照明器具を提供することにある。 The present invention has been made to satisfy the above-described demands, and its purpose is to provide an electrodeless discharge lamp that can be started up without deterioration during the life of the lamp and without affecting the lamp luminous efficiency. It is to provide a luminaire.
本発明の無電極放電灯は、透光性を有し保護膜および蛍光体膜を内壁に塗布したバルブと、保護膜および蛍光体膜を塗布し前記バルブと一体に気密空間を形成するキャビティと、前記キャビティの底部から天部に向けて開放され、放電ガスおよび金属容器に封入された水銀を収容した排気細管と、前記バルブ内に誘導電界を発生する誘導コイル、前記誘導コイルを巻回したフェライトコアからなるカプラと、高周波電流を発生する点灯回路と、を備え、前記バルブおよび前記キャビティよりなるランプ部に前記カプラを着脱自在に組み付け、前記点灯回路から与えられた前記高周波電流により前記誘導コイルの発生した電磁界の作用により前記放電ガスを励起発光させる無電極放電灯において、前記キャビティの外面に長残光蛍光体を塗布し、前記キャビティを挟んで前記カプラ側にヒーターを設けたことを特徴とする。 The electrodeless discharge lamp of the present invention has a light-transmitting bulb in which a protective film and a phosphor film are applied to the inner wall, and a cavity that is coated with the protective film and the phosphor film to form an airtight space integrally with the bulb. The exhaust tube opened from the bottom of the cavity toward the top and containing mercury enclosed in a discharge gas and a metal container, an induction coil for generating an induction electric field in the bulb, and the induction coil were wound A coupler comprising a ferrite core and a lighting circuit for generating a high-frequency current, wherein the coupler is detachably assembled to the lamp portion comprising the bulb and the cavity, and the induction is performed by the high-frequency current supplied from the lighting circuit. In an electrodeless discharge lamp that excites and emits the discharge gas by the action of an electromagnetic field generated by a coil, a long afterglow phosphor is applied to the outer surface of the cavity. Characterized in that a heater on the coupler side across the cavity.
本発明においては、キャビティの外面に塗布した長残光蛍光体に対しキャビティを挟んでカプラ側にヒーターを設けることにより、従来のものようにセシウムなどの低仕事関数の材料を始動補助材としてメッシユ構造とした場合に比べて、寿命中のスバッタによる飛散や劣化の問題がなくなる。
よって、寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
In the present invention, by providing a heater on the coupler side across the cavity with respect to the long afterglow phosphor applied to the outer surface of the cavity, a material having a low work function such as cesium as a starting aid is used as a starting aid. Compared to the structure, there is no problem of scattering or deterioration due to the life of the sputtering.
Therefore, it is possible to ensure a stable starting performance in a dark place during the lifetime.
本発明の無電極放電灯は、前記ヒーターは、ランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路を通じて駆動されることを特徴とする。 The electrodeless discharge lamp of the present invention is characterized in that the heater is driven through a resonance circuit that operates in resonance with a starting oscillation frequency before the lamp is lit.
本発明においては、ヒーターがランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路を通じて駆動されることにより、始動時にのみヒーターを加熱することができるために、長残光蛍光体の劣化を少なくして、より寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。 In the present invention, since the heater can be heated only at the time of starting by being driven through a resonance circuit that operates by resonating with the starting oscillation frequency before the lamp is lit, the long afterglow phosphor is deteriorated. The starting performance in a dark place that is more stable during the lifetime can be secured.
本発明の無電極放電灯は、前記共振回路に、温度により抵抗値を変動可能な熱感温素子を備えていることを特徴とする。 The electrodeless discharge lamp of the present invention is characterized in that the resonance circuit is provided with a heat sensitive element whose resistance value can be varied according to temperature.
本発明においては、共振回路に、温度により抵抗値が変動する、例えばPTCサーミスタ等の熱感温素子を備えることにより、ランプ温度の高温時に抵抗値が高くなり、ランプ温度の低温時に抵抗値が低くなるようにすることで、低温時にヒーターを加熱させて長残光蛍光体を活性化させて長残光蛍光体から発する初期電子によって暗所始動性を確保することができる。 In the present invention, the resonance circuit is provided with a thermosensitive element such as a PTC thermistor whose resistance value varies depending on the temperature, so that the resistance value becomes high when the lamp temperature is high and the resistance value becomes low when the lamp temperature is low. By lowering the temperature, the heater can be heated at a low temperature to activate the long afterglow phosphor, and the dark startability can be ensured by the initial electrons emitted from the long afterglow phosphor.
本発明の照明器具は、本発明の無電極放電灯を用いたことを特徴とする。 The lighting fixture of the present invention uses the electrodeless discharge lamp of the present invention.
本発明においては、キャビティの外面に塗布した長残光蛍光体に対しキャビティを挟んでカプラ側にヒーターを設けることにより、寿命末期まで安定した暗所での始動性能を確保した照明器具を提供できる。 In the present invention, by providing a heater on the coupler side across the cavity with respect to the long afterglow phosphor applied to the outer surface of the cavity, it is possible to provide a luminaire that ensures stable starting performance in a dark place until the end of its lifetime. .
本発明の無電極放電灯及び照明器具によれば、キャビティの外面に長残光蛍光体を塗布し、キャビティを挟んでカプラ側にヒーターを設けた。
これにより、ランプ寿命中の劣化がなく、さらにランプ発光効率に影響を与えずに始動補助を行うことができるという効果を有する。
According to the electrodeless discharge lamp and the lighting fixture of the present invention, the long afterglow phosphor is applied to the outer surface of the cavity, and the heater is provided on the coupler side across the cavity.
As a result, there is no deterioration during the life of the lamp, and there is an effect that the starting assistance can be performed without affecting the lamp luminous efficiency.
以下、本発明の複数の実施形態に係る無電極放電灯及び照明器具について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an electrodeless discharge lamp and a lighting fixture according to a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明の第1実施形態の照明器具1は、反射板2と前面パネル3とで密閉された灯室内4に無電極放電灯10を組み付けている。無電極放電灯10は、照明器具1の外部で点灯回路5に電気的に接続され、点灯回路5は、天井や壁面に設けられている不図示の配線装置に電気的に接続される。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the luminaire 1 according to the first embodiment of the present invention has an
図2、図3、図4にも示すように、本発明の第1実施形態の無電極放電灯10は、球状のバルブ11と、バルブ11の中央部に設けられ内側に中空部13が形成されたキャビティ12と、中空部13に嵌装されたカプラ14と、長残光蛍光体15と、ヒーター16と、を備える。バルブ11とキャビティ12とでランプ部17を構成し、このランプ部17がカプラ14に分離可能に組み付けられている。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
バルブ11およびキャビティ12は、透光性を有するガラス材料を用いて成形されており、バルブ11の下端側のネック部18とキャビティ12の下端のフランジ部19とを溶融して密封することにより、バルブ11の内部に密閉空間20を形成している。密閉空間20には、放電ガスとしてアルゴンが40Pa封入されている。バルブ11の内面21には保護膜22と蛍光体膜23とが積層塗布されている。
The
キャビティ12は、上端が塞がれた筒状体であり、その中央部に有底の排気細管24が設けられている。そのため、キャビティ12の内部に水平断面視略ドーナツ形状の中空部13が形成される。
The
排気細管24内には、水銀を放出させるために、総量が略200mgで、含有比率5%のBi(ビスマス)-In(インジウム)-Hg(水銀)化合物を金属容器25に収容しており、金属容器25を位置決めするためのガラスロッド26が収容されている。
In the exhaust
キャビティ12の外周面には、その上部に保護膜27と短残光蛍光体28と長残光蛍光体29とを2層或いは3層に積層塗布しているとともに、その下部の外周全周に長残光蛍光体15を塗布している。これは、長残光蛍光体15の発光効率が良好ではないために、プラズマ近傍に塗布するとランプの発光効率が低下する虞があるからである。
On the outer peripheral surface of the
暗所始動補助材としての長残光蛍光体15は、一般の蛍光体の残光時間(励起光が遮断されてから発光強度が1/10に減衰するまでの時間)が数十ミリ秒であるのに対して、数十分と非常に長い。
The
この長残光蛍光体15としては、例えば、ユーロビウム、ディスブロシウム共付活アルミン酸ストロンチウム蛍光体(SrAl2O4:Eu,Dy,Sr4Al14O25:Eu,Dy)、ユーロピウム、ネオジウム共付活アルミン酸カルシウム蛍光体(CaAl2O4:Eu,Nd)などが挙げられる。これらの蛍光体は、特に近紫外線(波長300〜380nm)で励起されて発光するが,本実施形態の無電極放電灯10の低圧水銀放電にも同波長の発光が含まれているため、長残光蛍光体15を励起させることが可能である。これにより、ランブ消灯後も、長残光蛍光体15は、非常に長い間残光を維持することができ、残光により生成される電子により暗所でも始動遅れが抑制できることを確認した。また、長残光蛍光体15は、セシウム化合物のような低仕事関数の物質に比べて安定である。
Examples of the
カプラ14は、円筒形状の放熱シリンダ30と、放熱シリンダ30の上端側に外嵌された円筒状のフェライトコア31と、フェライトコア31の外周部に巻回された誘導コイル32と、で構成されている。
The
誘導コイル32に通電する高周波電流は、数百Hzオーダーの低周波であるため、誘導コイル32にフェライトコア31の磁心を配置している。
Since the high frequency current passed through the
そして、キャビティ12を挟んで長残光蛍光体15の反対側にヒーター16を対向配置している。
A
カプラ14の各部は、水平断面視環状を有し、その外径はキャビティ12の中空部13の内径よりもわずかに小さく設定されている。また、放熱シリンダ30の内径は、排気細管24の外径よりもわずかに大きく設定されている。これにより、カプラ14をキャビティ12の中空部13に内嵌することができる。
Each part of the
ランプ部17の下端には口金33が設けられており、口金33によってランプ部17とカプラ14とが結合されている。
A
図5にも示すように、ヒーター16は、二次コイル34に直列に接続されている。二次コイル34は、誘導コイル32の下方側においてフェライトコア31に巻回されている。そのため、ヒーター16は、ランプ点灯前の始動時に、誘導コイル32からの誘導起電力を受けて駆動され、ヒーター16に対向配置されている長残光蛍光体15を活性化する。
As shown in FIG. 5, the
このような無電極放電灯10は、点灯回路5から誘導コイル32に高周波電力を供給することにより、誘導コイル32の周囲に高周波磁界が発生する。この高周波磁界により、密閉空間20内の電子が加速され、電子の衝突によりガスが電離し放電が発生する。また、放電中は希ガスが励起され、励起された原子は基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線は、バルブ11の内壁に塗布されている蛍光体膜23により可視光に変換される。そして、変換された可視光がバルブ11を透過して外部に放出される。
In such an
このとき、ランプ点灯前の始動時に、誘導コイル32からの誘導起電力を受けてヒーター16が駆動されて長残光蛍光体15が活性化される。
よって、ランプ点灯前の始動時に、長残光蛍光灯15から発生する初期電子によって、その後の点灯時の放電を促進して暗所での始動性能を向上させる。
At this time, the
Therefore, the initial electrons generated from the long afterglow
前述した第1実施形態の無電極放電灯10によれば、キャビティ12の外面に塗布した長残光蛍光体15に対しキャビティ12を挟んでカプラ14側にヒーター16を設けた。
これにより、従来のものようにセシウムなどの低仕事関数の材料を始動補助材としてメッシユ構造とした場合に比べて、寿命中のスバッタによる飛散や劣化の問題がなくなる。
よって、寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
According to the
As a result, the problem of scattering and deterioration due to the splatter during the life is eliminated, as compared with the conventional case where a material having a low work function such as cesium is used as a starting auxiliary material and a mesh structure.
Therefore, it is possible to ensure a stable starting performance in a dark place during the lifetime.
また、第1実施形態の照明器具1によれば、キャビティ12の外面に塗布した長残光蛍光体15に対しキャビティ12を挟んでカプラ14側にヒーター16を設けた無電極放電灯10を装備したことにより、寿命末期まで安定した暗所での始動性能を確保した照明器具1を提供できる。
Moreover, according to the lighting fixture 1 of 1st Embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態の無電極放電灯及び照明器具について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第1実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
(Second Embodiment)
Next, an electrodeless discharge lamp and a lighting fixture according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, components that are the same as those in the first embodiment described above or functionally similar components are simplified or omitted by giving the same reference numerals or equivalent symbols in the drawings. To do.
図6に示すように、本発明の第2実施形態の無電極放電灯40は、ヒーター16に、二次コイル41とコンデンサーC1とからなる共振回路42を接続している。
As shown in FIG. 6, the
図7にも示すように、ヒーター16は、共振回路42がランプ点灯前の始動時周波数f1に対して、数1の関係により時間t1で共振してヒーター16を加熱し、ヒーター16の熱によって長残光蛍光体15を活性化する。その後、無電極放電灯10は、周波数f2により時間t2で点灯する。
第2実施形態の無電極放電灯40によれば、ヒーター16がランプ点灯前の始動時発振周波数に共振して作動する共振回路42を通じて駆動されることにより、始動時にのみヒーター16を加熱することができるために、長残光蛍光体15の劣化を少なくして、より寿命中に安定した暗所での始動性能を確保することができる。
According to the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態の無電極放電灯及び照明器具について説明する。
(Third embodiment)
Next, an electrodeless discharge lamp and a lighting fixture according to a third embodiment of the present invention will be described.
図8に示すように、本発明の第3実施形態の無電極放電灯50は、ヒーター16に、二次コイル41、コンデンサーC1、からなる共振回路42と、雰囲気温度に応じて抵抗値が変動する、例えばPTCサーミスタ等の熱感温素子51を接続している。
As shown in FIG. 8, the
熱感温素子51は、ランプ温度の高温時に抵抗値が高くなり、ランプ温度の低温時に抵抗値が低くなる。
The
無電極放電灯50は、暗所における始動時に、熱感温素子51の抵抗値が低くなることによりヒーター16を加熱し、ヒーター16の熱によって長残光蛍光体15を活性化し、長残光蛍光灯15から発生する初期電子によって、その後の点灯時の放電を促進する。
When the
第3実施形態の無電極放電灯50によれば、共振回路42に、温度により抵抗値が変動する熱感温素子51を接続することにより、低温時にヒーター16を加熱させて長残光蛍光体15を活性化させて長残光蛍光体15から発する初期電子によって暗所始動性を確保することができる。
According to the
なお、前記各実施形態で使用したバルブ11、口金33等は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
In addition, the valve |
1 照明器具
5 点灯回路
10、40、50 無電極放電灯
11 バルブ
12 キャビティ
14 カプラ
15 長残光蛍光体
16 ヒーター
20 密閉空間(気密空間)
22、27 保護膜
23 蛍光体膜
24 排気細管
25 金属容器
28 短残光蛍光体膜(蛍光体膜)
29 長残光蛍光体膜(蛍光体膜)
31 フェライトコア
32 誘導コイル
42 共振回路
51 熱感温素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
22, 27
29 Long afterglow phosphor film (phosphor film)
31
Claims (4)
保護膜および蛍光体膜を塗布し前記バルブと一体に気密空間を形成するキャビティと、
前記キャビティの底部から天部に向けて開放され、放電ガスおよび金属容器に封入された水銀を収容した排気細管と、
前記バルブ内に誘導電界を発生する誘導コイル、前記誘導コイルを巻回したフェライトコアからなるカプラと、
高周波電流を発生する点灯回路と、
を備え、
前記バルブおよび前記キャビティよりなるランプ部に前記カプラを着脱自在に組み付け、
前記点灯回路から与えられた前記高周波電流により前記誘導コイルの発生した電磁界の作用により前記放電ガスを励起発光させる無電極放電灯において、
前記キャビティの外面に長残光蛍光体を塗布し、
前記キャビティを挟んで前記カプラ側にヒーターを設けたことを特徴とする無電極放電灯。 A bulb having translucency and having a protective film and a phosphor film applied to the inner wall;
A cavity for applying a protective film and a phosphor film to form an airtight space integrally with the bulb;
An exhaust tube containing mercury that is opened from the bottom of the cavity toward the top and is enclosed in a discharge gas and a metal container;
An induction coil for generating an induction electric field in the bulb, a coupler comprising a ferrite core around which the induction coil is wound,
A lighting circuit that generates a high-frequency current;
With
The coupler is detachably assembled to the lamp part composed of the bulb and the cavity,
In an electrodeless discharge lamp for exciting and emitting the discharge gas by the action of an electromagnetic field generated by the induction coil by the high-frequency current given from the lighting circuit,
Apply a long afterglow phosphor on the outer surface of the cavity,
An electrodeless discharge lamp, wherein a heater is provided on the coupler side with the cavity interposed therebetween.
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CN108601152A (en) * | 2017-05-04 | 2018-09-28 | 方显峰 | A kind of excitation control method of the long-persistence luminous system of electroexcitation |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20111101 |