JP3195628B2 - 無電極放電灯 - Google Patents
無電極放電灯Info
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- JP3195628B2 JP3195628B2 JP32924491A JP32924491A JP3195628B2 JP 3195628 B2 JP3195628 B2 JP 3195628B2 JP 32924491 A JP32924491 A JP 32924491A JP 32924491 A JP32924491 A JP 32924491A JP 3195628 B2 JP3195628 B2 JP 3195628B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バルブの内部に電極を
持たず、バルブ内に封入された放電ガスにバルブの外部
から高周波電磁界を作用させ、バルブ内に環状放電を生
じ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。
持たず、バルブ内に封入された放電ガスにバルブの外部
から高周波電磁界を作用させ、バルブ内に環状放電を生
じ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、バルブ内に環状放電を生じ
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、長寿命などの特長を有し
ているものであるから、各所で研究開発され、高出力点
光源などとして種々の利用が考えられている。
に高周波電磁界を作用させ、バルブ内に環状放電を生じ
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、長寿命などの特長を有し
ているものであるから、各所で研究開発され、高出力点
光源などとして種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8に示すよ
うに、誘導コイル2を囲む形の電球形のバルブ1を備
え、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、放電ガスを励起し発光させるものがあ
る(特開昭57−78766号公報)。放電ガスとして
は、水銀蒸気を含むものが用いられ、水銀蒸気の励起に
よって発光するようになっている。
うに、誘導コイル2を囲む形の電球形のバルブ1を備
え、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、放電ガスを励起し発光させるものがあ
る(特開昭57−78766号公報)。放電ガスとして
は、水銀蒸気を含むものが用いられ、水銀蒸気の励起に
よって発光するようになっている。
【0004】ところで、誘導コイル2として用いられて
いる空心コイルの周囲に形成される磁界は誘導コイル2
の内側でもっとも強くなるが、上記構成では誘導コイル
2の内側の高周波磁界を放電ガスに作用させていないも
のであるから、効率が低いという問題がある。これに対
して、図9に示すように、石英ガラス等により形成され
た球状のバルブ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、誘導コイル2の内側の高周波磁
界を放電ガスに作用させるようにした無電極放電ランプ
が考えられている。この構成では、誘導コイル2の内側
で放電ガスに高周波磁界を作用させているから、図8の
構成に比較すれば効率が高くなるのである。
いる空心コイルの周囲に形成される磁界は誘導コイル2
の内側でもっとも強くなるが、上記構成では誘導コイル
2の内側の高周波磁界を放電ガスに作用させていないも
のであるから、効率が低いという問題がある。これに対
して、図9に示すように、石英ガラス等により形成され
た球状のバルブ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、誘導コイル2の内側の高周波磁
界を放電ガスに作用させるようにした無電極放電ランプ
が考えられている。この構成では、誘導コイル2の内側
で放電ガスに高周波磁界を作用させているから、図8の
構成に比較すれば効率が高くなるのである。
【0005】これらの無電極放電ランプの放電ガスに
は、水銀蒸気等の発光物質と希ガスとの混合気体が一般
に用いられている。水銀を含む放電ガスを用いると、初
期始動は比較的容易になるが、再始動は困難であるとい
う問題がある。また、温度の上昇に伴って水銀の蒸気圧
が指数関数的に変化するから、誘導コイル2に高周波電
流を通電するための高周波電源との整合がとりにくく、
整合がとれなくなると立ち消えなどが生じて安定に点灯
させることができないという問題が生じる。一方、放電
ガスに水銀が含まれていなければ、整合はとりやすくな
るが、初期始動が困難になる。誘導コイルに高電圧を印
加すれば、強制的に始動させることは可能であるが、高
電圧を出力できる高周波電源が必要になり、点灯回路と
しての高周波電源が大型化するという問題が生じる。す
なわち、無電極放電ランプと高周波電源とを含む無電極
放電灯が大型化することになる。
は、水銀蒸気等の発光物質と希ガスとの混合気体が一般
に用いられている。水銀を含む放電ガスを用いると、初
期始動は比較的容易になるが、再始動は困難であるとい
う問題がある。また、温度の上昇に伴って水銀の蒸気圧
が指数関数的に変化するから、誘導コイル2に高周波電
流を通電するための高周波電源との整合がとりにくく、
整合がとれなくなると立ち消えなどが生じて安定に点灯
させることができないという問題が生じる。一方、放電
ガスに水銀が含まれていなければ、整合はとりやすくな
るが、初期始動が困難になる。誘導コイルに高電圧を印
加すれば、強制的に始動させることは可能であるが、高
電圧を出力できる高周波電源が必要になり、点灯回路と
しての高周波電源が大型化するという問題が生じる。す
なわち、無電極放電ランプと高周波電源とを含む無電極
放電灯が大型化することになる。
【0006】上述したような問題を解決するために、図
10に示すように、バルブ1の外周に誘導コイル2の巻
線を巻回して、高周波磁界を放電ガスに効率よく作用さ
せ、しかも、誘導コイル2の軸方向におけるバルブ1の
両側に、互いに対向する一対の補助電極4a,4bを配
置することによって、始動が比較的容易になるようにし
た無電極放電ランプが提案されている(米国特許第4,
894,589号、米国特許第4,902,937
号)。この無電極放電ランプでは、誘導コイル2への高
周波電流の通電に先立って、両補助電極4a,4bの間
に高周波電圧を印加することによって予備放電が行われ
るようにし、予備放電が生じた状態で誘導コイル2に高
周波電流を通電することによって始動を容易にしようと
するものである。
10に示すように、バルブ1の外周に誘導コイル2の巻
線を巻回して、高周波磁界を放電ガスに効率よく作用さ
せ、しかも、誘導コイル2の軸方向におけるバルブ1の
両側に、互いに対向する一対の補助電極4a,4bを配
置することによって、始動が比較的容易になるようにし
た無電極放電ランプが提案されている(米国特許第4,
894,589号、米国特許第4,902,937
号)。この無電極放電ランプでは、誘導コイル2への高
周波電流の通電に先立って、両補助電極4a,4bの間
に高周波電圧を印加することによって予備放電が行われ
るようにし、予備放電が生じた状態で誘導コイル2に高
周波電流を通電することによって始動を容易にしようと
するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導コイル
2に高周波電流を通電して点灯させると、高周波磁界に
よってバルブ1の中にリング状の誘導電界が生じ、この
誘導電界によって放電ガスが電離されて環状放電が生じ
るのである。誘導電界は高周波磁界に鎖交するから、点
灯時には誘導コイル2の巻線の巻回方向に沿うように放
電路が形成されることになる。一方、予備放電は補助電
極4a,4bの間で誘導電界に対して直交する方向に生
じ、両端が補助電極4a,4bによって拘束されている
ものであるから、予備放電から環状放電に移行させるた
めには、比較的大きなエネルギを必要とするという問題
がある。すなわち、一対の補助電極4a,4bを設けて
も始動はあまり容易にはならないという問題がある。
2に高周波電流を通電して点灯させると、高周波磁界に
よってバルブ1の中にリング状の誘導電界が生じ、この
誘導電界によって放電ガスが電離されて環状放電が生じ
るのである。誘導電界は高周波磁界に鎖交するから、点
灯時には誘導コイル2の巻線の巻回方向に沿うように放
電路が形成されることになる。一方、予備放電は補助電
極4a,4bの間で誘導電界に対して直交する方向に生
じ、両端が補助電極4a,4bによって拘束されている
ものであるから、予備放電から環状放電に移行させるた
めには、比較的大きなエネルギを必要とするという問題
がある。すなわち、一対の補助電極4a,4bを設けて
も始動はあまり容易にはならないという問題がある。
【0008】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、始動が容易であって大型の高周波電源を必要
とせず、比較的小型に形成できる無電極放電灯を提供し
ようとするものである。
のであり、始動が容易であって大型の高周波電源を必要
とせず、比較的小型に形成できる無電極放電灯を提供し
ようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、透
光性材料よりなるバルブの外周に巻線を巻回した誘導コ
イルに高周波電源より高周波電流を通電し、誘導コイル
の径方向における巻線の内側に形成されている高周波電
磁界をバルブ内に封入された放電ガスに作用させること
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、先行放電をバルブ内に生じさせる補助電極と、誘導
コイルの周囲の高周波磁界の作用により生じる環状放電
よりも放電路長が短い予備放電を生じさせる予備放電手
段とを設け、補助電極により生じる先行放電を予備放電
手段によって予備放電に移行させることができる程度に
予備放電手段に近接して補助電極を設けているのであ
る。
光性材料よりなるバルブの外周に巻線を巻回した誘導コ
イルに高周波電源より高周波電流を通電し、誘導コイル
の径方向における巻線の内側に形成されている高周波電
磁界をバルブ内に封入された放電ガスに作用させること
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、先行放電をバルブ内に生じさせる補助電極と、誘導
コイルの周囲の高周波磁界の作用により生じる環状放電
よりも放電路長が短い予備放電を生じさせる予備放電手
段とを設け、補助電極により生じる先行放電を予備放電
手段によって予備放電に移行させることができる程度に
予備放電手段に近接して補助電極を設けているのであ
る。
【0010】請求項2の発明では、予備放電手段は誘導
コイルよりも径が小さく高周波電流が通電される予備放
電コイルであって、バルブには誘導コイルを巻装してい
る部位よりも径の小さい小径部が形成され、予備放電コ
イルはバルブの小径部においてバルブの外側空間に配設
されている。請求項3の発明では、補助電極が一極であ
り、高周波電圧の印加により一端部のみが拘束された先
行放電をバルブ内に生じさせることができるようにバル
ブの内部空間に静電的に結合している。
コイルよりも径が小さく高周波電流が通電される予備放
電コイルであって、バルブには誘導コイルを巻装してい
る部位よりも径の小さい小径部が形成され、予備放電コ
イルはバルブの小径部においてバルブの外側空間に配設
されている。請求項3の発明では、補助電極が一極であ
り、高周波電圧の印加により一端部のみが拘束された先
行放電をバルブ内に生じさせることができるようにバル
ブの内部空間に静電的に結合している。
【0011】
【作用】請求項1の構成によれば、誘導コイルの周囲の
高周波磁界により生じる環状放電よりも放電路長が短い
予備放電を生じさせる予備放電手段を設けているので、
誘導コイルによる環状放電が生じるのに先立って予備放
電を生じさせれば、誘導コイルによる環状放電の発生が
容易になるのである。ここに、予備放電の放電路長が環
状放電の放電路長よりも短くなるように予備放電手段を
構成しているので、予備放電手段による予備放電は誘導
コイルによる環状放電に比較して低電力で生じるのであ
って、始動性が向上するのである。さらに、先行放電を
バルブ内に生じさせる補助電極を設け、補助電極により
生じる先行放電を予備放電手段によって予備放電に移行
させることができる程度に予備放電手段に近接して補助
電極を設けているので、予備放電手段を設けずに先行放
電から誘導コイルでの環状放電に移行させる場合よりも
消費電力を少なくし、また予備放電手段を設けて補助電
極を設けていない場合よりも容易に始動することができ
る。
高周波磁界により生じる環状放電よりも放電路長が短い
予備放電を生じさせる予備放電手段を設けているので、
誘導コイルによる環状放電が生じるのに先立って予備放
電を生じさせれば、誘導コイルによる環状放電の発生が
容易になるのである。ここに、予備放電の放電路長が環
状放電の放電路長よりも短くなるように予備放電手段を
構成しているので、予備放電手段による予備放電は誘導
コイルによる環状放電に比較して低電力で生じるのであ
って、始動性が向上するのである。さらに、先行放電を
バルブ内に生じさせる補助電極を設け、補助電極により
生じる先行放電を予備放電手段によって予備放電に移行
させることができる程度に予備放電手段に近接して補助
電極を設けているので、予備放電手段を設けずに先行放
電から誘導コイルでの環状放電に移行させる場合よりも
消費電力を少なくし、また予備放電手段を設けて補助電
極を設けていない場合よりも容易に始動することができ
る。
【0012】請求項2の構成によれば、予備放電手段と
して高周波電流が通電される予備放電コイルを用いてい
るのであって、予備放電コイルは誘導コイルよりも小径
であり、かつ、予備放電コイルの巻線はバルブに設けた
小径部に巻回されているので、予備放電として誘導コイ
ルによる環状放電よりも径の小さい環状放電を生じさせ
ることができるのであって、この予備放電を発生させる
エネルギは比較的小さいから容易に始動することができ
るのである。
して高周波電流が通電される予備放電コイルを用いてい
るのであって、予備放電コイルは誘導コイルよりも小径
であり、かつ、予備放電コイルの巻線はバルブに設けた
小径部に巻回されているので、予備放電として誘導コイ
ルによる環状放電よりも径の小さい環状放電を生じさせ
ることができるのであって、この予備放電を発生させる
エネルギは比較的小さいから容易に始動することができ
るのである。
【0013】請求項3の構成によれば、一端部のみが拘
束された先行放電を生じさせる一極の補助電極をバルブ
内の空間に静電的に結合しているので、先行放電は一端
部のみが拘束されて自由端である他端を容易に誘導する
ことができ、一対の補助電極を対向して配置して先行放
電の両端を拘束している場合に比較して、始動に要する
エネルギが小さくなるのである。
束された先行放電を生じさせる一極の補助電極をバルブ
内の空間に静電的に結合しているので、先行放電は一端
部のみが拘束されて自由端である他端を容易に誘導する
ことができ、一対の補助電極を対向して配置して先行放
電の両端を拘束している場合に比較して、始動に要する
エネルギが小さくなるのである。
【0014】
(実施例1)図1に示すように、バルブ1は透光性材料
によって気密な円筒状に形成され、放電ガスとして、た
とえば100Torrのキセノンガスを封入してある。図2
に示すように、バルブ1の一方の底面の中央部には凹部
1aが形成される。また、バルブ1の外周面には誘導コ
イル2の巻線が巻回される。ここでは、誘導コイル2は
4ターン巻回されているが、ターン数はとくに限定され
るものではなく1ターン以上巻回されていればよい。上
記凹部1aの中には予備放電手段である予備放電コイル
3が収納される。誘導コイル2と予備放電コイル3とは
中心軸が平行または一致するように配置される。バルブ
1の外周面には凹所1aの近傍で単極の補助電極4が密
着もしくは近接して配置され、バルブ1の内部空間に補
助電極4が静電的に結合できるようになっている。補助
電極4は、たとえば、金属箔によって一辺が5mmの正
方形として形成される。
によって気密な円筒状に形成され、放電ガスとして、た
とえば100Torrのキセノンガスを封入してある。図2
に示すように、バルブ1の一方の底面の中央部には凹部
1aが形成される。また、バルブ1の外周面には誘導コ
イル2の巻線が巻回される。ここでは、誘導コイル2は
4ターン巻回されているが、ターン数はとくに限定され
るものではなく1ターン以上巻回されていればよい。上
記凹部1aの中には予備放電手段である予備放電コイル
3が収納される。誘導コイル2と予備放電コイル3とは
中心軸が平行または一致するように配置される。バルブ
1の外周面には凹所1aの近傍で単極の補助電極4が密
着もしくは近接して配置され、バルブ1の内部空間に補
助電極4が静電的に結合できるようになっている。補助
電極4は、たとえば、金属箔によって一辺が5mmの正
方形として形成される。
【0015】誘導コイル2は、第1の高周波電源5aか
ら高周波電流が通電されて高周波磁界を発生し、この高
周波磁界がバルブ1の内部の放電ガスに作用することに
よって環状放電を生じさせ、放電ガスを励起して発光さ
せる。すなわち、高周波磁界によってバルブ1の中には
リング状の誘導電界が生じるのであり、この誘導電界に
よりバルブ1の中の放電ガスが電離して環状放電が生じ
るのである。
ら高周波電流が通電されて高周波磁界を発生し、この高
周波磁界がバルブ1の内部の放電ガスに作用することに
よって環状放電を生じさせ、放電ガスを励起して発光さ
せる。すなわち、高周波磁界によってバルブ1の中には
リング状の誘導電界が生じるのであり、この誘導電界に
よりバルブ1の中の放電ガスが電離して環状放電が生じ
るのである。
【0016】予備放電コイル3は、第2の高周波電源5
bから高周波電流が通電されて誘導コイル2と同様に周
囲に高周波磁界を発生させるのであって、誘導コイル2
と同様にして予備放電である環状放電を生じさせるよう
になっている。ここに、予備放電コイル3は誘導コイル
2よりも小径であって、予備放電として生じる環状放電
は誘導コイル2によって生じる環状放電よりも小径にな
る。したがって、第2の高周波電源5bから予備放電コ
イル3への供給エネルギは、第1の高周波電源5aから
誘導コイル2への供給エネルギよりも小さくすることが
できる。すなわち、予備放電コイル3による環状放電
は、誘導コイル2による環状放電よりも容易に発生させ
ることができる。
bから高周波電流が通電されて誘導コイル2と同様に周
囲に高周波磁界を発生させるのであって、誘導コイル2
と同様にして予備放電である環状放電を生じさせるよう
になっている。ここに、予備放電コイル3は誘導コイル
2よりも小径であって、予備放電として生じる環状放電
は誘導コイル2によって生じる環状放電よりも小径にな
る。したがって、第2の高周波電源5bから予備放電コ
イル3への供給エネルギは、第1の高周波電源5aから
誘導コイル2への供給エネルギよりも小さくすることが
できる。すなわち、予備放電コイル3による環状放電
は、誘導コイル2による環状放電よりも容易に発生させ
ることができる。
【0017】補助電極4は、接続線を介して第3の高周
波電源5cから高周波電圧が印加されており、補助電極
4の周囲に生じる高周波電界によって、バルブ1の中に
は先行放電が生じるようになっている。すなわち、補助
電極4の周囲に生じた高周波電界によって加速された電
子が、放電ガスの原子に衝突して電離させることによっ
て補助電極4からストリーマが進展し、補助電極4の近
傍で先行放電が生じるのである。この先行放電は、補助
電極4が単極であることから、一端は補助電極4に拘束
されるが他端は自由端となるのであり、比較的自由に移
動できるものである。
波電源5cから高周波電圧が印加されており、補助電極
4の周囲に生じる高周波電界によって、バルブ1の中に
は先行放電が生じるようになっている。すなわち、補助
電極4の周囲に生じた高周波電界によって加速された電
子が、放電ガスの原子に衝突して電離させることによっ
て補助電極4からストリーマが進展し、補助電極4の近
傍で先行放電が生じるのである。この先行放電は、補助
電極4が単極であることから、一端は補助電極4に拘束
されるが他端は自由端となるのであり、比較的自由に移
動できるものである。
【0018】第1の高周波電源5a、第2の高周波電源
5b、第3の高周波電源5cは、高周波発振器からなる
高周波発生部、高周波出力を電力増幅する増幅部、イン
ピーダンスを整合させるマッチング部などを備えてい
る。また、第3の高周波電源5cは、補助電極4と大地
との間に高周波電圧を印加する。第3の高周波電源5c
の出力部にはインダクタンスLとコンデンサCとからな
る並列共振回路が接続される。並列共振回路の共振周波
数fは、f=1/2π(LC)1/2 であって、コンデン
サCの容量を小さくしインダクタンスLを大きくするほ
ど、インダクタンスLの両端電圧を大きくとることがで
きる。共振状態では理想的にはインダクタンスLの両端
電圧は無限大になるが、実際には抵抗成分による損失が
あるから、第3の高周波電源5cの出力電圧はインダク
タンスLの大きさによって決定される。
5b、第3の高周波電源5cは、高周波発振器からなる
高周波発生部、高周波出力を電力増幅する増幅部、イン
ピーダンスを整合させるマッチング部などを備えてい
る。また、第3の高周波電源5cは、補助電極4と大地
との間に高周波電圧を印加する。第3の高周波電源5c
の出力部にはインダクタンスLとコンデンサCとからな
る並列共振回路が接続される。並列共振回路の共振周波
数fは、f=1/2π(LC)1/2 であって、コンデン
サCの容量を小さくしインダクタンスLを大きくするほ
ど、インダクタンスLの両端電圧を大きくとることがで
きる。共振状態では理想的にはインダクタンスLの両端
電圧は無限大になるが、実際には抵抗成分による損失が
あるから、第3の高周波電源5cの出力電圧はインダク
タンスLの大きさによって決定される。
【0019】上述のように構成された無電極放電灯を点
灯させるには、まず、補助電極4に第3の高周波電源5
cから高周波電圧を印加してひも状の先行放電を生じさ
せる。先行放電は補助電極4から次第に伸びる。このと
きに生じている先行放電は、一端が補助電極4に拘束さ
れているが他端は比較的自由であるから、自由に移動す
ることができる。そこで、先行放電が生じた状態で、予
備放電コイル3に第2の高周波電源5bから通電する
と、予備放電コイル3に鎖交する高周波磁界が生じ、こ
の高周波磁界に鎖交する誘導電界が生じることになる。
この誘導電界は予備放電コイル3の巻線に沿うように形
成されるから、補助電極4によって発生した先行放電
は、予備放電コイル3により生じた誘導電界に沿うよう
に自由端が誘導され、ループ状の環状放電が生じること
になる。
灯させるには、まず、補助電極4に第3の高周波電源5
cから高周波電圧を印加してひも状の先行放電を生じさ
せる。先行放電は補助電極4から次第に伸びる。このと
きに生じている先行放電は、一端が補助電極4に拘束さ
れているが他端は比較的自由であるから、自由に移動す
ることができる。そこで、先行放電が生じた状態で、予
備放電コイル3に第2の高周波電源5bから通電する
と、予備放電コイル3に鎖交する高周波磁界が生じ、こ
の高周波磁界に鎖交する誘導電界が生じることになる。
この誘導電界は予備放電コイル3の巻線に沿うように形
成されるから、補助電極4によって発生した先行放電
は、予備放電コイル3により生じた誘導電界に沿うよう
に自由端が誘導され、ループ状の環状放電が生じること
になる。
【0020】予備放電コイル3により生じる誘導電界
は、図3(予備放電コイル3の中心を原点としている)
に示すように、巻線(図3に破線で示す位置)の近傍で
もっとも強く、予備放電コイル3の径方向において巻線
から離れるほど弱くなる。したがって、予備放電コイル
3による環状放電6は、図4に示すように、凹部1aに
対応するバルブ1の内側面付近で生じることになる。こ
の環状放電6の直径はバルブ1に形成されている凹部1
aの径よりやや大きい程度であるから、比較的小さいも
のであり、予備放電コイル3への供給エネルギは比較的
小さいものである。
は、図3(予備放電コイル3の中心を原点としている)
に示すように、巻線(図3に破線で示す位置)の近傍で
もっとも強く、予備放電コイル3の径方向において巻線
から離れるほど弱くなる。したがって、予備放電コイル
3による環状放電6は、図4に示すように、凹部1aに
対応するバルブ1の内側面付近で生じることになる。こ
の環状放電6の直径はバルブ1に形成されている凹部1
aの径よりやや大きい程度であるから、比較的小さいも
のであり、予備放電コイル3への供給エネルギは比較的
小さいものである。
【0021】予備放電コイル3による環状放電が生じた
ときに、誘導コイル2に第1の高周波電源5aから高周
波電流を通電すると、誘導コイル2に鎖交する高周波磁
界が生じ、この高周波磁界は予備放電コイル3により形
成された環状放電6のループに鎖交することになる。し
たがって、環状放電6の電流密度が上昇するのであり、
誘導コイル2への供給電力をさらに大きくすると、図5
に示すように、環状放電7の放電路長が大きくなって誘
導コイル2の近傍で環状放電7が維持されることにな
る。このようにして生じた環状放電7によって放電ガス
の励起による強い発光が生じて点灯状態になるのであ
る。点灯状態に移行した後には、予備放電コイル3およ
び補助電極4に高周波電圧を印加することなく発光状態
が維持される。
ときに、誘導コイル2に第1の高周波電源5aから高周
波電流を通電すると、誘導コイル2に鎖交する高周波磁
界が生じ、この高周波磁界は予備放電コイル3により形
成された環状放電6のループに鎖交することになる。し
たがって、環状放電6の電流密度が上昇するのであり、
誘導コイル2への供給電力をさらに大きくすると、図5
に示すように、環状放電7の放電路長が大きくなって誘
導コイル2の近傍で環状放電7が維持されることにな
る。このようにして生じた環状放電7によって放電ガス
の励起による強い発光が生じて点灯状態になるのであ
る。点灯状態に移行した後には、予備放電コイル3およ
び補助電極4に高周波電圧を印加することなく発光状態
が維持される。
【0022】環状放電に必要な供給電力は、高周波磁界
を形成するコイルの径が小さいほど少なくなるから、予
備放電コイル3を設けていない場合に比較して、補助電
極4による先行放電から誘導コイル2による環状放電7
への移行に必要な供給電力を少なくすることができる。
すなわち、第1の高周波電源5aの供給電力を点灯維持
に必要な程度に設定すればよく、予備放電コイル3に電
力を供給する第2の高周波電源5bを設けているにもか
かわらず、電源の小型化を図ることができる。たとえ
ば、予備放電コイル3を設けず誘導コイル2のみによっ
て環状放電7を形成する場合に100W以上の電力が必
要であるとすれば、予備放電コイル3を設けることによ
って30W程度の電力で環状放電7への移行が可能にな
る。このことにより、始動が容易になって電源を小型化
できるのである。
を形成するコイルの径が小さいほど少なくなるから、予
備放電コイル3を設けていない場合に比較して、補助電
極4による先行放電から誘導コイル2による環状放電7
への移行に必要な供給電力を少なくすることができる。
すなわち、第1の高周波電源5aの供給電力を点灯維持
に必要な程度に設定すればよく、予備放電コイル3に電
力を供給する第2の高周波電源5bを設けているにもか
かわらず、電源の小型化を図ることができる。たとえ
ば、予備放電コイル3を設けず誘導コイル2のみによっ
て環状放電7を形成する場合に100W以上の電力が必
要であるとすれば、予備放電コイル3を設けることによ
って30W程度の電力で環状放電7への移行が可能にな
る。このことにより、始動が容易になって電源を小型化
できるのである。
【0023】ここに、放電ガスとしては、キセノンガス
に代えて、他の単一気体や混合気体を用いてもよい。ま
た、補助電極の大きさ、形状については、とくに限定さ
れるものではない。さらに、バルブ1は円筒状に限定さ
れるものではなく、球状のほかどのようなものでもよ
い。 (実施例2) 本実施例では、放電ガスとして、希ガスに金属や金属の
ハロゲン化物を混合したものを用いる。金属と金属のハ
ロゲン化物は単体でもまた混合物でもよい。たとえば、
NaI−TlI−InIなどを希ガスに混合する。
に代えて、他の単一気体や混合気体を用いてもよい。ま
た、補助電極の大きさ、形状については、とくに限定さ
れるものではない。さらに、バルブ1は円筒状に限定さ
れるものではなく、球状のほかどのようなものでもよ
い。 (実施例2) 本実施例では、放電ガスとして、希ガスに金属や金属の
ハロゲン化物を混合したものを用いる。金属と金属のハ
ロゲン化物は単体でもまた混合物でもよい。たとえば、
NaI−TlI−InIなどを希ガスに混合する。
【0024】このような物質を混合した放電ガスを用い
ると、環状放電が生じた直後は、希ガスの励起発光が生
じるのであって、希ガスがキセノンであれば白色の光が
生じることになる。その後、混合物質の蒸気圧が上昇
し、混合物質による発光色が生じるのである。以上のよ
うにして、初期状態から高い発光輝度を得ることがで
き、立ち上がりのよい高輝度な無電極放電灯が提供でき
るのである。放電ガスの成分を除いて構成は実施例1と
同じである。
ると、環状放電が生じた直後は、希ガスの励起発光が生
じるのであって、希ガスがキセノンであれば白色の光が
生じることになる。その後、混合物質の蒸気圧が上昇
し、混合物質による発光色が生じるのである。以上のよ
うにして、初期状態から高い発光輝度を得ることがで
き、立ち上がりのよい高輝度な無電極放電灯が提供でき
るのである。放電ガスの成分を除いて構成は実施例1と
同じである。
【0025】(実施例3) 本実施例は、図6に示すように、バルブ1に小径部とし
て凹部1aではなく凸部1bを設けたものであって、こ
の凸部1bの外周面に予備放電コイル3の巻線を巻回し
たものである。このような構成でも実施例1と同様に動
作し、凹部1aを設ける場合に比較してバルブ1の加工
が容易になる。また、補助電極4は凸部1bの先端付近
に設けるのが望ましい。他の構成および動作は実施例1
と同様である。
て凹部1aではなく凸部1bを設けたものであって、こ
の凸部1bの外周面に予備放電コイル3の巻線を巻回し
たものである。このような構成でも実施例1と同様に動
作し、凹部1aを設ける場合に比較してバルブ1の加工
が容易になる。また、補助電極4は凸部1bの先端付近
に設けるのが望ましい。他の構成および動作は実施例1
と同様である。
【0026】(実施例4)本実施例は、図7に示すよう
に、バルブ1を円錐形に形成したものであって、底面付
近に誘導コイル2を巻装するとともに、頂点付近に予備
放電コイル3を巻装し、さらに、頂点近傍に補助電極4
を配設したものである。他の構成および動作は実施例1
と同様である。
に、バルブ1を円錐形に形成したものであって、底面付
近に誘導コイル2を巻装するとともに、頂点付近に予備
放電コイル3を巻装し、さらに、頂点近傍に補助電極4
を配設したものである。他の構成および動作は実施例1
と同様である。
【0027】(実施例5)本実施例は、実施例1ないし
実施例4のいずれかの構成に、バルブ1の近傍に高電圧
を発生させる手段を付加したものであって、高電圧を発
生させる手段としては、たとえば、圧電素子に対して外
部から衝撃力を作用させることによって高電圧を発生さ
せるものが用いられる。補助電極4に高周波電圧を印加
する際に、バルブ1の近傍で高電圧を発生させれば、放
電ガスの電離が容易になり、ひも状の放電が容易に生じ
るのである。以後は実施例1と同様にして、ひも状の放
電から環状放電に移行させることができるのである。こ
の構成は始動の困難な場合にとくに有効である。他の構
成および動作は実施例1と同様である。
実施例4のいずれかの構成に、バルブ1の近傍に高電圧
を発生させる手段を付加したものであって、高電圧を発
生させる手段としては、たとえば、圧電素子に対して外
部から衝撃力を作用させることによって高電圧を発生さ
せるものが用いられる。補助電極4に高周波電圧を印加
する際に、バルブ1の近傍で高電圧を発生させれば、放
電ガスの電離が容易になり、ひも状の放電が容易に生じ
るのである。以後は実施例1と同様にして、ひも状の放
電から環状放電に移行させることができるのである。こ
の構成は始動の困難な場合にとくに有効である。他の構
成および動作は実施例1と同様である。
【0028】
【発明の効果】請求項1の発明は、誘導コイルの周囲の
高周波磁界により生じる環状放電よりも放電路長が短い
予備放電を生じさせる予備放電手段を設けているので、
誘導コイルによる環状放電が生じるのに先立って予備放
電を生じさせれば、誘導コイルによる環状放電の発生が
容易になるという効果がある。また、予備放電の放電路
長が環状放電の放電路長よりも短くなるように予備放電
手段を構成しているので、予備放電手段による予備放電
は誘導コイルによる環状放電に比較して低電力で生じる
のであって、始動性が向上するという利点がある。さら
に、先行放電をバルブ内に生じさせる補助電極を設け、
補助電極により生じる先行放電を予備放電手段によって
予備放電に移行させることができる程度に予備放電手段
に近接して補助電極を設けているので、予備放電手段を
設けずに先行放電から誘導コイルでの環状放電に移行さ
せる場合よりも消費電力を少なくし、また予備放電手段
を設けて補助電極を設けていない場合よりも容易に始動
することができるという利点がある。
高周波磁界により生じる環状放電よりも放電路長が短い
予備放電を生じさせる予備放電手段を設けているので、
誘導コイルによる環状放電が生じるのに先立って予備放
電を生じさせれば、誘導コイルによる環状放電の発生が
容易になるという効果がある。また、予備放電の放電路
長が環状放電の放電路長よりも短くなるように予備放電
手段を構成しているので、予備放電手段による予備放電
は誘導コイルによる環状放電に比較して低電力で生じる
のであって、始動性が向上するという利点がある。さら
に、先行放電をバルブ内に生じさせる補助電極を設け、
補助電極により生じる先行放電を予備放電手段によって
予備放電に移行させることができる程度に予備放電手段
に近接して補助電極を設けているので、予備放電手段を
設けずに先行放電から誘導コイルでの環状放電に移行さ
せる場合よりも消費電力を少なくし、また予備放電手段
を設けて補助電極を設けていない場合よりも容易に始動
することができるという利点がある。
【0029】請求項2の発明は、予備放電手段として高
周波電流が通電される予備放電コイルを用いているので
あって、予備放電コイルは誘導コイルよりも小径であ
り、かつ、予備放電コイルの巻線はバルブに設けた小径
部に巻回されているので、予備放電として誘導コイルに
よる環状放電よりも径の小さい環状放電を生じさせるこ
とができるのであって、この予備放電を発生させるエネ
ルギは比較的小さいから容易に始動することができると
いう利点がある。
周波電流が通電される予備放電コイルを用いているので
あって、予備放電コイルは誘導コイルよりも小径であ
り、かつ、予備放電コイルの巻線はバルブに設けた小径
部に巻回されているので、予備放電として誘導コイルに
よる環状放電よりも径の小さい環状放電を生じさせるこ
とができるのであって、この予備放電を発生させるエネ
ルギは比較的小さいから容易に始動することができると
いう利点がある。
【0030】請求項3の発明は、一端部のみが拘束され
た先行放電を生じさせる一極の補助電極をバルブ内の空
間に静電的に結合しているので、先行放電は一端部のみ
が拘束されて自由端である他端を容易に誘導することが
でき、一対の補助電極を対向して配置して先行放電の両
端を拘束している場合に比較して、始動に要するエネル
ギが小さくなるという効果を奏する。
た先行放電を生じさせる一極の補助電極をバルブ内の空
間に静電的に結合しているので、先行放電は一端部のみ
が拘束されて自由端である他端を容易に誘導することが
でき、一対の補助電極を対向して配置して先行放電の両
端を拘束している場合に比較して、始動に要するエネル
ギが小さくなるという効果を奏する。
【図1】実施例1を示す斜視図である。
【図2】実施例1を示す断面図である。
【図3】実施例1における予備放電コイルの動作説明図
である。
である。
【図4】実施例1における予備放電コイルによる環状放
電を示す動作説明図である。
電を示す動作説明図である。
【図5】実施例1における誘導コイルによる環状放電を
示す動作説明図である。
示す動作説明図である。
【図6】実施例2の側面図である。
【図7】実施例3の側面図である。
【図8】従来の無電極放電ランプを示す断面図である。
【図9】従来の他の無電極放電ランプを示す側面図であ
る。
る。
【図10】従来のさらに他の無電極放電ランプを示す側
面図である。
面図である。
1 バルブ 1a 凹部 1b 突部 2 誘導コイル 3 予備放電コイル 4 補助電極 5a 第1の高周波電源 5b 第2の高周波電源 5c 第3の高周波電源 6 環状放電 7 環状放電
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 小谷 幹 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62−97298(JP,A) 実開 平1−159356(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/04 H05B 41/24
Claims (3)
- 【請求項1】 透光性材料よりなるバルブの外周に巻線
を巻回した誘導コイルに高周波電源より高周波電流を通
電し、誘導コイルの径方向における巻線の内側に形成さ
れている高周波電磁界をバルブ内に封入された放電ガス
に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、先行放電をバルブ内に生じさせる
補助電極と、誘導コイルの周囲の高周波磁界の作用によ
り生じる環状放電よりも放電路長が短い予備放電を生じ
させる予備放電手段とを設け、補助電極により生じる先
行放電を予備放電手段によって予備放電に移行させるこ
とができる程度に予備放電手段に近接させて補助電極を
設けたことを特徴とする無電極放電灯。 - 【請求項2】 前記予備放電手段は誘導コイルよりも径
が小さく高周波電流が通電される予備放電コイルであっ
て、バルブには誘導コイルを巻装している部位よりも径
の小さい小径部が形成され、予備放電コイルはバルブの
小径部においてバルブの外側空間に配設されたことを特
徴とする請求項1記載の無電極放電灯。 - 【請求項3】 前記補助電極が一極であり、高周波電圧
の印加により一端部のみが拘束された先行放電をバルブ
内に生じさせることができるようにバルブの内部空間に
静電的に結合することを特徴とする請求項2記載の無電
極放電灯。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32924491A JP3195628B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 無電極放電灯 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32924491A JP3195628B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 無電極放電灯 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05166491A JPH05166491A (ja) | 1993-07-02 |
JP3195628B2 true JP3195628B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=18219268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32924491A Expired - Fee Related JP3195628B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 無電極放電灯 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3195628B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP32924491A patent/JP3195628B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH05166491A (ja) | 1993-07-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010116 |
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