JP3022160B2 - 無電極放電灯 - Google Patents

無電極放電灯

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JP3022160B2 JP10692594A JP10692594A JP3022160B2 JP 3022160 B2 JP3022160 B2 JP 3022160B2 JP 10692594 A JP10692594 A JP 10692594A JP 10692594 A JP10692594 A JP 10692594A JP 3022160 B2 JP3022160 B2 JP 3022160B2
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信 請川
成伍 和田
淳典 岡田
真吾 東坂
茂樹 松尾
元洋 斉見
浩二 西岡
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、放電ガスを封入した透
光性材料よりなるバルブ内部に電極を持たず、バルブ外
部から放電ガスに対して高周波電磁界を作用させること
によって、放電ガスを励起発光させるようにした無電極
放電灯に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、バルブ内に封入した放電ガス
に高周波電磁界を作用させることによって、放電ガスを
励起して発光させるようにした無電極放電ランプが知ら
れている。この種の無電極放電ランプは、小型、高出
力、長寿命などの特徴を有しているものであるから、各
所で研究開発がなされ、高出力点光源などとして様々の
利用が考えられている。
【0003】無電極放電ランプとしては、図4に示すよ
うに、電球形のバルブ1と誘導コイル2とを備え、バル
ブ1は誘導コイル2を囲むように形成されており、誘導
コイル2に対して高周波電流を通電し、バルブ1の中に
封入された放電ガスに高周波電磁界を作用させることに
よって、放電ガスを励起発光させるようにしたものがあ
る(特開昭57−78766号公報参照)。放電ガスと
しては、水銀蒸気を含むものが用いられ、水銀原子の励
起によって紫外線が放射され、蛍光体で可視光に変換さ
れるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導コイル
として用いられているコイル2は、バルブ1によって囲
まれているため、ランプ動作時に非常に高温になり、特
に高出力タイプの場合には、コイル2が劣化したりコイ
ル2での消費電力が増加し、効率が悪くなるという問題
がある。
【0005】これに対して図5に示すように、球状のバ
ルブ1と、バルブ1の外周に巻線を巻回した誘導コイル
2とを備え、高周波電源3から誘導コイル2に高周波電
流を通電する無電極放電灯が考えられている。かかる無
電極放電灯では、コイル2の熱を外気に逃がすことがで
きる上、コイル1内側の電磁界の強い部分を有効に放電
ガスに作用させることができる。
【0006】このような外巻型の無電極放電ランプ用コ
イルとして、図6に示すような、特開平5−10189
5号公報に開示されたコイルは、出力光遮蔽を最小限に
し、かつコイル断面積を最大にする形状に関するもので
ある。しかし、このような構成で熱対策を行なうには、
非常に大きなコイル断面積が必要になり、安価なコイル
を提供できない、あるいはコイルターン数が限られるの
で大電流を通電する必要がある、といった問題がある。
【0007】また、図7(a),(b)に示すような、
特開平2−12753号公報に開示されたコイルは、コ
イル表面に可視光の反射層2aを設けることにより光出
力の有効利用を意図している。なお、同図において、2
bはコイル導体、2cは中間層である。しかし、このよ
うな構成では、ランプからの熱によりコイル材料そのも
のが酸化劣化したり、ランプの点灯、消灯による熱サイ
クルによって、ひび割れが生じたり、材料が軟化しコイ
ル変形によるコイルインピーダンス変化が生じるという
問題がある。
【0008】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、ランプからの熱により高
温になったときに酸化劣化したり、変形したりすること
のない誘導コイルを備えた無電極放電灯を提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1記載の発明は、放電ガスを封入した透光性材料
よりなるバルブの外側に配置された誘導コイルに高周波
電源より高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放
電ガスに高周波電磁界を作用させることによって放電ガ
スを励起発光させる無電極放電灯において、前記誘導コ
イルの材質を銀とニッケルの合金で構成したことを特徴
とするものであり、請求項2記載の発明は、前記誘導コ
イルの材質を銀と酸化ニッケルの合金で構成したことを
特徴とするものである。
【0010】請求項3記載の発明は、誘導コイルの材質
を銀とニッケルまたは銀と酸化ニッケルの合金で構成す
るとともに、その外面を高融点の絶縁材料からなる繊維
層で被覆し、かつ、巻回した誘導コイルのコイル間隔が
拡がることを防止するコイル形状保持手段を設けたこと
を特徴とし、請求項4記載の発明は、誘導コイルの材質
を銀とニッケルまたは銀と酸化ニッケルの合金で構成す
るとともに、その外面を高融点の絶縁材料からなる形状
保持層を形成したことを特徴とする。さらに、請求項5
記載の発明は、前記銀・ニッケル合金の混合比率を、銀
85%〜95%、ニッケル15%〜5%としたことを特
徴とするものである。
【0011】
【作用】請求項1記載の発明によれば、誘導コイルの材
質が銀とニッケルの合金で構成されているので、高温状
態で長期使用した場合でも酸化劣化することがない。
【0012】請求項2記載の発明によれば、誘導コイル
の材質が銀と酸化ニッケルの合金で構成されているの
で、過酷な環境下で使用しても誘導コイルに亀裂が生じ
ず、長期にわたり寿命を維持できる。
【0013】請求項3記載の発明によれば、誘導コイル
の材質が、銀とニッケルまたは銀と酸化ニッケルの合金
で構成され、さらにその外面を覆う形で高融点の絶縁材
料からなる繊維層で被覆され、かつ、巻回した誘導コイ
ルのコイル間隔が拡がることを防止するコイル形状保持
手段が設けられているので、高温状態で長期使用した場
合でも酸化劣化することがなく、しかも、誘導コイルの
コイル形状が変化しない。
【0014】請求項4記載の発明によれば、誘導コイル
の材質が銀とニッケルまたは酸化ニッケルの合金で構成
され、さらにその外面を覆う形で高融点の絶縁材料から
なる形状保持層が形成されているので、高温状態で長期
使用した場合でも酸化劣化することがなく、しかも、誘
導コイルのコイル形状が変化しない。
【0015】請求項5記載の発明によれば、誘導コイル
は銀を85%〜95%含んでいるので、高温で長期使用
した場合でもほとんど酸化されず、コイルの表面が剥離
したりせず、良好な電気導電率を維持する。また、ニッ
ケルを15%〜5%含んでいるので、熱による変形が抑
制され、長期間、コイルのインピーダンスを変化させな
い。
【0016】
【実施例】
(実施例1)図1に示すように、バルブ1は石英ガラス
等の透光性材料によって球状に形成されており、その内
部には放電ガスとして希ガスと金属ハロゲン化物が封入
されている。例えば、放電ガスとして100Torrのキセ
ノンガスと12mgのNaI−TaI−InI(ナトリウ
ム沃化物、タリウム沃化物、インジウム沃化物の混合
物)を用いた。なお、バルブ1の形状は球状でなくても
良く、例えば円筒形のような他の形状であっても構わな
い。
【0017】誘導コイル2は断面円形で、バルブ1の外
壁面に巻回されるように配置されており、その材質は銀
とニッケルの合金であって、その混合比率は、例えば銀
90%、ニッケル10%の比率になっている。この実施
例では、誘導コイル2は3ターン巻回されているが、タ
ーン数は特に限定されるものではなく、1ターン以上巻
回されていればよい。また、誘導コイル2は高周波電源
(図示せず)に接続されている。
【0018】このように構成された無電極放電灯におい
て、高周波電源を動作させると、誘導コイル2に高周波
電流が流れ、誘導コイル2の周りに電磁場が発生する。
このとき、誘導コイル2は銀を90%含んでいるために
電気導電率が高く、効率良くコイル2に通電できる。こ
の電磁場によりバルブ1内部の放電ガスが放電維持され
る。放電維持中には、バルブ1内部の電子が電磁場によ
り運動エネルギ−を受け取り、放電ガス原子に衝突しエ
ネルギ−を与える。放電ガス原子は、電離されたり、励
起されたりする。励起された原子は基底状態に戻るとき
に発光する。この発光を光エネルギ−として利用するの
である。放電維持中、つまりランプ動作中には、バルブ
1は非常に高温となり、例えば、誘導コイル2の近傍の
バルブ1外壁の温度は約800℃になる。従って、誘導
コイル2も例えば約700℃になる。誘導コイル2は銀
を90%含んでいるので、このような高温で長期間使用
しても、ほとんど酸化されず、コイル2の表面が剥離し
たりせず、良好な電気導電率を維持する。また、ニッケ
ルを10%含んでいるので、熱による変形を抑制する効
果があり、長期間、コイル2のインピーダンスを変化さ
せない。
【0019】(実施例2)本実施例は、実施例1におけ
るニッケルの代わりに酸化ニッケルを用いたものであ
り、他の構成は実施例1と同様である。
【0020】実施例1よりもさらに高温状態で用いる場
合やヒートサイクルの激しい場合、あるいは酸化が非常
に促進されるような環境下で動作させる場合には、実施
例1の構成ではニッケルが酸化し膨張するため、誘導コ
イル2に亀裂が生じる可能性がある。しかし、本実施例
のように、合金材料作製段階で酸化ニッケルを含有した
合金線材でコイル2を構成しておけば、上記のような過
酷な環境下においても長期にわたり寿命を維持できる。
【0021】(実施例3)本実施例では、図2に示すよ
うに、誘導コイル2は前記実施例と同様、銀とニッケ
ル、あるいは銀と酸化ニッケルの合金で構成され、さら
にその外面を覆う形で高融点の絶縁材料からなる繊維層
(例えば石英繊維層)4で被覆されている。また、巻回
した誘導コイル2のコイル間隔が拡がることを防止する
コイル形状保持手段5が設けられており、ここでは、例
えば石英繊維からなる環状のひも状部材で構成されてい
る。他の構成は前記実施例1,2と同様であるので説明
を省略する。
【0022】このように構成することにより、実施例1
あるいは実施例2の効果に加えて、誘導コイル2のコイ
ル形状変化を防止する効果がある。なお、高融点の絶縁
材料からなる繊維層4については、特に石英繊維に限定
されるものではない。
【0023】(実施例4)本実施例では、図3に示すよ
うに、誘導コイル2は前記実施例と同様、銀とニッケ
ル、あるいは銀と酸化ニッケルの合金で構成され、さら
にその外面を覆う形で高融点の絶縁材料(例えばマグネ
シア(MgO))からなる形状保持層6が形成されてい
る。マグネシアは熱膨張係数が銀に近いので、誘導コイ
ル2に密着層として形成した場合でも、熱サイクルによ
る剥離がない。しかも、熱変形のない層を形成するの
で、誘導コイル2の変形を防止できる。なお、高融点の
絶縁材料からなる形状保持層6については、特にマグネ
シアに限定されるものではない。他の構成は実施例1,
2と同様であるので説明を省略する。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、誘導コイ
ルの材質が銀とニッケルの合金で構成されているので、
高温状態で長期使用しても、誘導コイルが酸化劣化せ
ず、長期間にわたり高い電気導電率を維持できるていう
効果があり、結果として、長寿命の無電極放電灯を提供
できる。
【0025】請求項2記載の発明によれば、誘導コイル
の材質が銀と酸化ニッケルの合金で構成されているの
で、過酷な環境下で使用しても誘導コイルに亀裂が生じ
ず、長寿命の無電極放電灯を提供できる。
【0026】請求項3記載の発明によれば、誘導コイル
の材質が銀とニッケルまたは酸化ニッケルの合金で構成
され、さらにその外面を覆う形で高融点の絶縁材料から
なる繊維層で被覆され、かつ、巻回した誘導コイルのコ
イル間隔が拡がることを防止するコイル形状保持手段が
設けられているので、請求項1,2記載の発明の効果に
加えて、誘導コイルのコイル形状変化を防止する効果、
つまりコイルのインピーダンス変化を防止する効果があ
り、結果として、長寿命の無電極放電灯を提供できる。
【0027】請求項4記載の発明によれば、誘導コイル
の材質が銀とニッケルまたは酸化ニッケルの合金で構成
され、さらにその外面を覆う形で高融点の絶縁材料から
なる形状保持層が形成されているので、請求項3記載の
発明の効果と同等の効果を奏する。
【0028】請求項5記載の発明によれば、誘導コイル
は銀を85%〜95%含んでいるので、高温で長期使用
した場合でもほとんど酸化されず、コイルの表面が剥離
したりせず、良好な電気導電率を維持でき、また、ニッ
ケルを15%〜5%含んでいるので、熱による変形が抑
制され、長期間、コイルのインピーダンスを変化させな
い。従って、請求項1から請求項4に記載の発明のそれ
ぞれの効果がより高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の要部を示す側面図であ
る。
【図2】本発明の第3実施例の誘導コイル部分を示すも
ので、(a)は側面図、(b)は拡大断面図である。
【図3】本発明の第4実施例に係る誘導コイルの断面図
である。
【図4】従来の無電極放電ランプの一例を示す一部断面
の側面図である。
【図5】従来の無電極放電灯の一例を示す概略構成図で
ある。
【図6】従来例に係る誘導コイルの一例を示す断面図で
ある。
【図7】異なる従来例に係る誘導コイルの一例を示す断
面図である。
【符号の説明】
1 バルブ 2 誘導コイル 3 高周波電源 4 繊維層 5 コイル形状保持手段 6 形状保持層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東坂 真吾 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 松尾 茂樹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 斉見 元洋 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 西岡 浩二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 竹川 禎信 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−4487(JP,A) 特開 平5−89852(JP,A) 実開 平5−59744(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放電ガスを封入した透光性材料よりなる
    バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
    高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに
    高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起
    発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材
    質を銀とニッケルの合金で構成したことを特徴とする無
    電極放電灯。
  2. 【請求項2】 放電ガスを封入した透光性材料よりなる
    バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
    高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに
    高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起
    発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材
    質を銀と酸化ニッケルの合金で構成したことを特徴とす
    る無電極放電灯。
  3. 【請求項3】 放電ガスを封入した透光性材料よりなる
    バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
    高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに
    高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起
    発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材
    質を銀とニッケルまたは銀と酸化ニッケルの合金で構成
    するとともに、その外面を高融点の絶縁材料からなる繊
    維層で被覆し、かつ、巻回した誘導コイルのコイル間隔
    が拡がることを防止するコイル形状保持手段を設けたこ
    とを特徴とする無電極放電灯。
  4. 【請求項4】 放電ガスを封入した透光性材料よりなる
    バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
    高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに
    高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起
    発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材
    質を銀とニッケルまたは銀と酸化ニッケルの合金で構成
    するとともに、その外面を高融点の絶縁材料からなる形
    状保持層を形成したことを特徴とする無電極放電灯。
  5. 【請求項5】 前記銀・ニッケル合金の混合比率を、銀
    85%〜95%、ニッケル15%〜5%とした請求項1
    から請求項4のいずれかに記載の無電極放電灯。
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