JP3107269B2 - 無電極放電灯 - Google Patents

無電極放電灯

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JP3107269B2
JP3107269B2 JP8172194A JP8172194A JP3107269B2 JP 3107269 B2 JP3107269 B2 JP 3107269B2 JP 8172194 A JP8172194 A JP 8172194A JP 8172194 A JP8172194 A JP 8172194A JP 3107269 B2 JP3107269 B2 JP 3107269B2
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茂樹 松尾
英二 塩浜
宏司 平松
信 請川
真一 阿南
正平 山本
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Description

【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、図3に示すような無電極放電灯
が商品化されている。
【0003】この無電極放電灯は、電球形のバルブ1の
外周に誘導コイル2を数ターン巻き、その誘導コイル2
に対して、装置本体3に内蔵された高周波電源(図示せ
ず)から出力される13.56MHzの高周波電流を通電
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
ものである。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、
バルブ1 の内面に塗布された蛍光体4で可視光に変換さ
れるようになっている。
【0004】ところで、このような無電極放電灯を、さ
らに小型、高出力した図4に示すような無電極放電灯が
現在研究されている。
【0005】ここで、バルブ1は石英ガラス等の透光性
材料によって球状に構成され、放電ガスとして希ガスと
金属ハロゲン化物を封入している。例えば、放電ガスと
して100Torrのキセノンガスと12mgのNaI−Tl
I−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)を用いている。
【0006】第2のバルブ5は、密封された石英ガラス
製のバルブであって、内部は高真空に排気され、第1の
バルブ1を囲う形で構成されており、第1のバルブ1は
支持体6を介して第2のバルブ5に固定されている。
【0007】誘導コイル2は、第2のバルブ5の外周で
第1のバルブ1が位置する略近傍に数ターン巻回されて
いる。誘導コイル2は高周波電源7に接続され、高周波
電源7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の周りに電磁界が発生する。この電磁
界によりバルブ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内部の電子が電磁界によりエネ
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。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イプの無電極放電灯は、放電維持中バルブ1が非常に高
温になるため、誘導コイル2も非常に高温になり、誘導
コイル2が劣化したり、誘導コイル2での消費電力が増
加し効率が悪くなる。また、バルブ1内で発生した光が
誘導コイル2に妨げられる割合も大きくなり、光出力を
有効に利用できなくなるという問題もある。
【0009】また、特開平2−7351号公報に開示さ
れたランプでは、光出力を有効に利用するために、誘導
コイルを上部と下部の2ヵ所に分割し、バルブの中心に
設けた円筒状の中空部で2つの誘導コイルを連結してい
る。このような構成にすることで、横方向の光出力を有
効に利用できるが、バルブ中央部に誘導コイルの連結部
があり、この部分が非常に高温になるという問題があ
る。
【0010】さらに、上記同様、誘導コイルを2ヵ所に
分割したHIDランプ用コイルが特開平2−11909
9号公報に開示されているが、このコイルは、2つのコ
イルの最も遠いコイルの端部を接続し、残りの近接した
位置にあるコイル端部に高電界を発生させる始動性改善
目的のコイルであり、上記問題点を解決するものではな
い。また、このコイルは最も遠いコイルの端部間での電
力ロスが大きくなるという問題がある。
【0011】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、誘導コイルの劣化防止と
消費電力低減のため誘導コイル温度を低減し、さらに光
出力を有効に利用できる無電極放電灯を提供することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、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、バルブ内の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
させる無電極放電灯において、上記誘導コイルを上記バ
ルブの中央近傍で上部と下部の2ヵ所に分割してそれぞ
れソレノイド状に配設すると共に、分割された上部コイ
ルと下部コイルを同方向に巻回し、上記バルブ内で発生
したアークプラズマの浮力による上昇を避けることがで
きるように下部コイルの巻数を上部コイルの巻数よりも
多くしたことを特徴とするものである。
【0013】
【0014】発明によれば、高温で且つ光強度の強い
バルブ中央近傍を避けて誘導コイルを2ヵ所に分割して
それぞれソレノイド状に配設しているので、コイル温度
を低減でき、しかも光出力を有効に取り出すことができ
る。また、分割された2つのコイルを同方向に巻回して
いるため、2つのコイルで発生した磁界は同相となりバ
ルブ内に強い磁界が発生するので、発光効率も良い。さ
らに、下部コイルの巻数を上部コイルの巻数よりも多く
しているので、下部コイル近傍の電磁界強度が強くな
り、バルブ内で発生したアークプラズマの浮力による上
昇を避けることができる。従って、アークプラズマをバ
ルブ中央部すなわち2つのコイル間に位置せしめること
ができ、コイル温度の低減や光出力のけられ減少に一層
効果がある。
【0015】
【実施例】(参考例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
料によって球状に構成され、放電ガスとして希ガスと金
属ハロゲン化物を封入している。例えば、放電ガスとし
て300Torrのキセノンガスと12mgのNaI−TlI
−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)を用いている。ここで、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。
【0016】第2のバルブ5は、密封された石英ガラス
製のバルブであって、内部は高真空に排気され、第1の
バルブ1を囲う形で構成されており、第1のバルブ1は
支持体6を介して第2のバルブ5に固定されている。
【0017】誘導コイル2は、第2のバルブ5の外側に
バルブ1の中央近傍で2ヵ所に分割して、それぞれソレ
ノイド状に3ターン同方向に巻回されている。分割され
た2つのコイルの連結部2aは、第2のバルブ5より少
し離して配設されている。なお、誘導コイル2のターン
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。
【0018】誘導コイル2は高周波電源7に接続され、
高周波電源7を動作させると、前記従来例と同様に、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
電磁界が発生し、この電磁界によりバルブ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
の電子が電磁界によりエネルギ−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。
【0019】ところで、この小型高出力タイプの無電極
放電灯は、放電維持中、つまりランプ動作中にはバルブ
1は高温となる。特に、放電維持中のアークプラズマP
は、誘導コイル2の軸と垂直な面のバルブ1中央近傍に
トロイダル状に形成されるため、バルブ1の外壁でもコ
イル2の軸と垂直な方向のバルブ1中央近傍は非常に高
温となり、例えば約800℃になる。
【0020】従って、図4に示す従来例では、誘導コイ
ル2も高温になり、誘導コイル2の中央部で約600℃
になるが、図1に示す参考例では、上述のように、誘導
コイル2をバルブ1中央近傍を避け2ヵ所に分割して巻
回しているので、誘導コイル2で最も高温となる連結部
2aでも約400℃であり、従来例に比べてかなり温度
が下がる。そのため、誘導コイル2の劣化を防ぐことが
でき、しかも誘導コイル2での消費電力を低減できる。
【0021】光強度は、アークプラズマP近傍が最も強
く、上記参考例では、誘導コイル2に遮られることなく
この光を取り出せるため、図4に示す従来例よりもラン
プ全体光量が4.5%増加する。また、コイル2の軸と
垂直方向の光が増すため、この無電極放電灯を光源とし
て用いる照明器具の設計において有利となる。
【0022】なお、この参考例では、2つのバルブから
なる二重管構造の無電極放電灯としたが、1つのバルブ
からなる無電極放電灯でも同様の効果を奏することは明
らかである。
【0023】(実施例) 図2は本発明の実施例を示すもので、前記参考例1
異なる点は、2ヵ所に分割して巻回した誘導コイル2の
上部コイル2bの巻数を3ターンとし、下部コイル2c
の巻数を4ターンとしたことで、他の構成は参考例1
同様であるので、同等構成に同一符号を付すことにより
説明を省略する。
【0024】ところで、一般にランプ動作中、バルブ1
内に形成されるアークプラズマPは、浮力によりバルブ
1の中央部よりも少し上部に形成されるが、本実施例で
は下部コイル2cの巻数を上部コイル2bの巻数よりも
多くしたので、バルブ中央よりもバルブ下部の電磁界強
度が強くなり、アークプラズマPは下方向にも力を受け
る。従って、本実施例では、アークプラズマPはこの下
方向の力と浮力とのバランスにより、バルブ1の中央す
なわち2つの誘導コイル2b,2c間に形成されるた
め、参考例1の効果を一層高めることができる。
【0025】
【発明の効果】
【0026】本発明によれば、高温で且つ光強度の強い
バルブ中央近傍を避けて誘導コイルを2ヵ所に分割して
それぞれソレノイド状に配設しているので、コイル温度
を低減でき、しかも光出力を有効に取り出すことができ
る。また、分割された2つのコイルを同方向に巻回して
いるため、2つのコイルで発生した磁界は同相となりバ
ルブ内に強い磁界が発生するので、発光効率も良い。そ
して、アークプラズマをバルブ中央部すなわち2つのコ
イル間に位置せしめることができるため、コイル温度の
低減や光出力のけられ減少に一層効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一参考例を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施例を示す模式図である。
【図3】従来例を示す斜視図である。
【図4】異なる従来例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 バルブ(第1のバルブ) 2 誘導コイル 3 装置本体 4 蛍光体 5 第2のバルブ 6 支持体 7 高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 請川 信 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 阿南 真一 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 山本 正平 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48−59687(JP,A) 特開 平4−292897(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/04 H05B 41/24

Claims (1)

    (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、バルブ内の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
    させる無電極放電灯において、上記誘導コイルを上記バ
    ルブの中央近傍で上部と下部の2ヵ所に分割してそれぞ
    れソレノイド状に配設すると共に、分割された上部コイ
    ルと下部コイルを同方向に巻回し、上記バルブ内で発生
    したアークプラズマの浮力による上昇を避けることがで
    きるように下部コイルの巻数を上部コイルの巻数よりも
    多くしたことを特徴とする無電極放電灯。
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