JP3879299B2 - Electrodeless discharge lamp device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ガスが封入されたバルブ内に電極を持たず、バルブの近傍に配置した誘導コイルに高周波電流を通電することによって形成した高周波電磁界を放電ガスに作用させることにより放電ガスを放電させる無電極放電灯装置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、放電ガスを励起させるようにした無電極放電灯が知られている。この種の無電極放電灯は、小型、高出力、長寿命などの特徴を有しており、各所で研究開発がなされている。
【0003】
この種の無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯装置として、図6に示すような構成のものが知られている。無電極放電灯1は、水銀蒸気および希ガス(例えばアルゴン)からなる数Torrの放電ガスを封入したガラスのような透光性材料よりなるバルブ1aを備え、バルブ1aの外周面に数ターンの誘導コイル2が近接して巻回されている。
【0004】
誘導コイル2には、高周波電源(図示せず)から高周波電流が供給される。ここにおいて、誘導コイル2に供給される高周波電流の周波数は、主に13.56MHzに設定されている。また、放電ガスは、主として紫外線(主波長254nm)を発生(発光)するように調整されており、バルブ1aの内周面には、蛍光体層4が形成されている。
【0005】
この無電極放電灯装置では、高周波電源によって誘導コイル2に高周波電流を流すことにより、誘導コイル2の周囲に高周波電磁界を発生させ、バルブ1a内の放電ガスが励起されて放電するのである。放電により生じた紫外線は蛍光体層4により可視光線に変換されて放射される。
【0006】
ところで、高周波電源と誘導コイル2との間には、高周波電源で発生した高周波電流を誘導コイル2に効率良く供給するために、高周波電源と誘導コイル2およびバルブ1aからなるランプ部との整合をとる目的で、高周波電源と誘導コイル2とのインピーダンスを整合させる整合回路(図示せず)が挿入されている。整合回路は、高周波電源の特性のばらつきやランプ部の特性のばらつきを考慮して設計され、無電極放電灯装置の製造時に調整される。ここにおいて、誘導コイル2およびバルブ1aからなるランプ部の特性を変化させる要因の一つに誘導コイル2のインピーダンスの変化がある。なお、誘導コイル2のインピーダンスは、当該誘導コイル2のコイル線材の巻き径、巻き数、巻き方、巻き形状などによって変化する。
【0007】
上述の高周波電源および整合回路は、ランプ部が装着される金属製のケース6’に収納されており、ケース6’には、ランプ部を囲む半球状のシールドケージ10が取着されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来構成の無電極放電灯装置では、製造時に整合回路を調整することにより、高周波電源とランプ部とのインピーダンスの整合をとっているが、誘導コイル2を保持する部材が設けられていないので、外力や誘導コイル2の自重あるいは設置状態によってはバルブ1aの重さなどにより誘導コイル2の巻き径や巻き形状が変化してしまい、誘導コイル2の特性が変化してしまうという恐れがあった。一方、整合回路は上述のように高周波電源およびランプ部それぞれの特性のばらつきを考慮して設計されているが、誘導コイル2の特性のばらつきが大きいと、整合回路の特性の可変範囲を大きくしなければならず、装置の大型化やコストの増大を招き、さらには整合回路の設計が難しくなるという不具合があった。
【0009】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、誘導コイルの特性のばらつきが少なく整合回路の設計が容易な無電極放電灯装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、放電ガスが封入された透光性を有するバルブと、該バルブの外周面に内面が近接して配設されたボビンと、該ボビンに巻回された誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給して上記放電ガスを励起し発光させる高周波電源と、高周波電源と誘導コイルとのインピーダンスを整合させる整合回路とを備え、ボビンは、誘導コイルのコイル線材が巻回される部位に、コイル線材の一部がバルブに接するようにコイル線材の上記一部を通す切欠部が設けられてなることを特徴とするものであり、誘導コイルがボビンに巻回されていることにより誘導コイルの巻き径や巻き形状などの変化を防止することができて、誘導コイルの特性のばらつきが少なくなるので、整合回路の設計が容易になり、また、誘導コイルのコイル線材の一部がボビンに設けられた切欠部を通してバルブに接するので、放電が開始するときの誘導コイルの両端の電圧である放電開始電圧がボビンの影響で上昇するのを防止することができる。
【0012】
また、請求項1の発明では、誘導コイルは、コイル線材がボビンの径方向に重ねて巻回されているので、ボビンの軸方向の寸法を小さくすることができて、コイル線材がボビンの軸方向に重ねて巻回されている場合に比べてバルブから出た光のボビンによるけられを少なくすることができ、光の取り出し効率を高めることができる。
【0013】
また、請求項1の発明では、誘導コイルは、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線を整合回路を介して高周波電源の活線側に接続したので、放電開始電圧の上昇を防止することができる。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、上記コイル線材が撚り線よりなるので、誘導コイルのコイル線材が単線の場合に比べて誘導コイルの抵抗分を小さくでき、該抵抗分による損失を低減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(参考例)
本参考例の無電極放電灯装置は、図1に示すように、ガラスからなる電球形(いわゆるPS形)のバブル1a内部の気密空間に、アルゴンやクリプトンのような希ガスおよび水銀蒸気からなる放電ガスが封入され、バルブ1aの内表面に蛍光体層4が形成されている。バルブ1aの外部には、該バルブ1aの外周面に内面が近接するボビン3が配設されている。ボビン3には、誘導コイル2が巻回されている。バルブ1aと誘導コイル2とによりランプ部が構成されている。
【0016】
また、本参考例の無電極放電灯装置は、ボビン3を支持する支柱5が突設された金属製のケース6と、誘導コイル2に高周波電流を供給する高周波電源(図示せず)とを備えている。また、高周波電源と誘導コイル2との間には、高周波電源で発生した高周波電流を誘導コイル2に効率良く供給するために、高周波電源と誘導コイル2とのインピーダンスを整合させる整合回路7が挿入されている。ここにおいて、整合回路7は、上述のケース6内に収納されており、同軸ケーブル11などの接続手段によって、ケース6の外部に設けられた高周波電源に接続されている。また、整合回路7にはボビン3に巻回された誘導コイル2の引き出し線9が接続されている。
【0017】
ところで、ボビン3は、非金属の材料、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)などにより形成されており、図2に示すように、円筒状であって誘導コイル2が巻回される巻胴部32の両端部、つまり、該ボビン3の軸方向(図1における上下方向)の両端部に鍔部31を有している。ここにおいて、ボビン3の内径は、該ボビン3の軸方向に直交する面におけるバルブ1aの最大径に略等しい寸法に形成されている。
【0018】
一方、ボビン3に巻回される誘導コイル2は、図2および図3に示すように、コイル線材がボビン3の径方向(図3における左右方向)に重ならないようにボビン3の軸方向に重ねて巻回されている(いわゆる単層ソレノイド状に巻回されている)。また、ボビン3の巻胴部32には、図2に示すように、周方向に沿って切欠部8が形成されており、該巻胴部32に巻回された誘導コイル2のコイル線材の一部が直線状になりボビン3の内側にはみ出すようになっている。ここにおいて、切欠部8は、誘導コイル2のコイル線材の一部がバルブ1aに接することができるように設けられている。なお、誘導コイル2のボビン3に巻回された部分からの引き出し線9は上述のようにケース6内で整合回路7に接続される。
【0019】
しかして、本参考例では、誘導コイル2がボビン3に巻回されているので、外力や誘導コイル2の自重あるいは設置状態によってはバルブ1aの重さなどにより誘導コイル2の巻き径や巻き形状などが変化するのを防止することができて、誘導コイル2の特性のばらつきが少なくなるから、整合回路7の設計が容易になる。また、誘導コイル2を上述の切欠部8が設けられていないボビンに巻回すると、誘導コイル2がバルブ1aに接しなくなるので、放電が開始するときの誘導コイル2の両端の電圧である放電開始電圧が上昇してしまう。これに対し、本参考例では、誘導コイル2のコイル線材の一部がボビン3に設けられた切欠部8を通してバルブ1aに接するから、放電開始電圧がボビン3の影響で上昇するのを防止することができ、無電極放電灯1を安定に始動させることができる。要するに、本参考例では、放電開始電圧に影響を与えずに特性の安定した誘導コイル2を作ることができ、結果として誘導コイル2の特性が安定し、整合回路7の設計が容易になる。
【0020】
また、本参考例では、誘導コイル2は、コイル線材がボビン3の軸方向に重ねて巻回されているので、誘導コイル2の巻き径や巻き形状が安定し、誘導コイル2の特性が安定する。さらに、支柱5によってボビン3が支持(固定)されているので、誘導コイル2とバルブ1aとの位置関係も安定し、誘導コイル2の特性がより一層安定する。
【0021】
なお、ボビン3の形状は円筒状に限らず、開口面が多角形の筒状であってもよい。
【0022】
(実施形態1)
本実施形態の無電極放電灯装置の基本構成は図1に示した参考例と略同じであって、図4および図5に示すように、ボビン3の巻胴部32の軸方向の寸法を誘導コイル2のコイル線材の太さに合わせ、コイル線材をボビン3の径方向(図5における左右方向)に重ねて巻いてある点に特徴がある。なお、その他の構成要素は図1に示した参考例と同じなので図示および説明を省略する。また、参考例と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【0023】
なお、誘導コイル2の一対の引き出し線9のうち、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線9(図4における右側の引き出し線9)はボビン3の鍔部31に設けた挿通穴(図示せず)または切欠(図示せず)を通して引き出してある。ここにおいて、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線9を参考例で説明した整合回路7(図1参照)の活線側(非接地側)に接続している。要するに、当該引き出し線9を整合回路7を介して高周波電源の活線側に接続している。
【0024】
しかして、本実施形態では、誘導コイル2がボビン3に巻回されていることにより、外力や誘導コイル2の自重あるいは設置状態によってはバルブ1aの重さなどにより誘導コイル2の巻き径や巻き形状などが変化するのを防止することができて、誘導コイル2の特性のばらつきが少なくなるから、整合回路7の設計が容易になる。また、誘導コイル2を上述の切欠部8が設けられていないボビンに巻回すると、誘導コイル2がバルブ1aに接しなくなるので、放電が開始するときの誘導コイル2の両端の電圧である放電開始電圧が上昇してしまう。これに対し、本実施形態では、誘導コイル2のコイル線材の一部がボビン3に設けられた切欠部8を通してバルブ1aに接するから、放電開始電圧がボビン3の影響で上昇するのを防止することができ、無電極放電灯1を安定に始動させることができる。要するに、本実施形態では、放電開始電圧に影響を与えずに特性の安定した誘導コイル2を作ることができ、結果として誘導コイル2の特性が安定し、整合回路7の設計が容易になる。
【0025】
また、本実施形態では、誘導コイル2は、コイル線材がボビン3の径方向に重ねて巻回されているので、参考例に比べてボビン3の軸方向の寸法を小さくすることができて、参考例に比べてバルブ1aから出た光のボビン3によるけられを少なくすることができ、光の取り出し効率を高めることができる。
【0026】
また、誘導コイル2は、コイル線材を径方向に重ねて巻回されているが、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線9を整合回路7を介して高周波電源の活線側に接続したので、誘導コイル2の活線側がバルブ1aに接することになり、放電開始電圧の上昇を防止することができる。
【0027】
(実施形態2)
本実施形態の無電極放電灯装置は、実施形態1の構成において、誘導コイル2のコイル線材として単線の代わりに撚り線を用いている点に特徴があり、その他の構成は実施形態1と同じなので、図示および説明を省略する。
【0028】
ところで、無電極放電灯装置では誘導コイル2に大きな高周波電流が流れるので、表皮効果により、誘導コイル2の電流密度が高くなる。したがって、誘導コイル2の抵抗分での損失(ロス)を低減するためにはコイル線材の太さをできるだけ太くするのが望ましい。しかしながら、コイル線材が太くなると、単線では誘導コイル2の成形が難しくなるという不具合がある。また、図6で説明した従来構成の無電極放電灯装置において、誘導コイル2のコイル線材に太くて抵抗成分が小さく成形が容易な撚り線を用いることが考えられるが、コイル線材が柔らかいので、誘導コイル2の形状が安定しないという不具合がある。
【0029】
これに対し、本実施形態では、誘導コイル2のコイル線材として撚り線を用いることにより、誘導コイル2の成形性を損なうことなく、コイル線材が単線の場合に比べて誘導コイル2の抵抗分を小さくでき、該抵抗分による損失を低減することができ、しかも、コイル線材はボビン3に巻回されるから、誘導コイル2の形状が安定し、実施形態1と同様の効果が得られる。
【0030】
なお、参考例における誘導コイル2のコイル線材として撚り線を用いてもよいことは勿論である。
【0031】
【発明の効果】
請求項1の発明は、放電ガスが封入された透光性を有するバルブと、該バルブの外周面に内面が近接して配設されたボビンと、該ボビンに巻回された誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給して上記放電ガスを励起し発光させる高周波電源と、高周波電源と誘導コイルとのインピーダンスを整合させる整合回路とを備え、ボビンは、誘導コイルのコイル線材が巻回される部位に、コイル線材の一部がバルブに接するようにコイル線材の上記一部を通す切欠部が設けられているので、誘導コイルがボビンに巻回されていることにより誘導コイルの巻き径や巻き形状などの変化を防止することができて、誘導コイルの特性のばらつきが少なくなるから、整合回路の設計が容易になり、また、誘導コイルのコイル線材の一部がボビンに設けられた切欠部を通してバルブに接するから、放電が開始するときの誘導コイルの両端の電圧である放電開始電圧がボビンの影響で上昇するのを防止することができるという効果がある。
【0033】
また、請求項1の発明では、誘導コイルは、コイル線材がボビンの径方向に重ねて巻回されているので、ボビンの軸方向の寸法を小さくすることができて、コイル線材がボビンの軸方向に重ねて巻回されている場合に比べてバルブから出た光のボビンによるけられを少なくすることができ、光の取り出し効率を高めることができるという効果がある。
【0034】
また、請求項1の発明では、誘導コイルは、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線を整合回路を介して高周波電源の活線側に接続したので、放電開始電圧の上昇を防止することができるという効果がある。
【0035】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、上記コイル線材が撚り線よりなるので、誘導コイルのコイル線材が単線の場合に比べて誘導コイルの抵抗分を小さくでき、該抵抗分による損失を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例を示す概略構成図である。
【図2】 同上を示し、誘導コイルが巻回されたボビンの斜視図である。
【図3】 同上を示し、図2の要部断面図である。
【図4】 実施形態1を示し、誘導コイルが巻回されたボビンの斜視図である。
【図5】 同上を示し、図4の要部断面図である。
【図6】 従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1a バルブ
2 誘導コイル
3 ボビン
4 蛍光体層
5 支柱
6 ケース
7 整合回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention does not have an electrode in a bulb in which a discharge gas is sealed, and causes the discharge gas to act by applying a high-frequency electromagnetic field formed by energizing a high-frequency current to an induction coil disposed in the vicinity of the bulb. The present invention relates to an electrodeless discharge lamp device for discharging.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrodeless discharge lamp is known that excites a discharge gas by applying a high-frequency electromagnetic field to the discharge gas sealed in the bulb. This type of electrodeless discharge lamp has features such as small size, high output, and long life, and has been researched and developed in various places.
[0003]
As an electrodeless discharge lamp device for lighting this type of electrodeless discharge lamp, one having a configuration as shown in FIG. 6 is known. The electrodeless discharge lamp 1 includes a bulb 1a made of a translucent material such as glass in which a discharge gas of several Torr made of mercury vapor and a rare gas (for example, argon) is sealed, and several turns on the outer peripheral surface of the bulb 1a. The
[0004]
The
[0005]
In this electrodeless discharge lamp device, a high frequency current is passed through the
[0006]
By the way, between the high frequency power source and the
[0007]
The above-described high-frequency power supply and matching circuit are housed in a
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the electrodeless discharge lamp device having the above-described conventional configuration, impedance matching between the high frequency power source and the lamp unit is achieved by adjusting the matching circuit at the time of manufacture, but a member for holding the
[0009]
The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp device in which the characteristics of the induction coil are small and the matching circuit can be easily designed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 provides a light-transmitting bulb in which a discharge gas is sealed, a bobbin whose inner surface is disposed close to the outer peripheral surface of the bulb, and the bobbin. A wound induction coil; a high-frequency power source that supplies a high-frequency current to the induction coil to excite the discharge gas to emit light; and a matching circuit that matches impedances of the high-frequency power source and the induction coil. The induction coil is provided with a notch through which the part of the coil wire is passed so that a part of the coil wire is in contact with the valve at a portion where the coil wire of the induction coil is wound. Is wound around the bobbin, so that changes in the winding diameter and winding shape of the induction coil can be prevented, and variations in the characteristics of the induction coil are reduced. In addition, since a part of the coil wire of the induction coil contacts the bulb through the notch provided in the bobbin, the discharge start voltage, which is the voltage at both ends of the induction coil when the discharge starts, increases due to the influence of the bobbin. Can be prevented.
[0012]
Further, in the invention of claim 1, inductive coil, since the coil wire is wound to overlap in the radial direction of the bobbin, it is possible to reduce the axial dimension of the bobbin, the coil wire is of a bobbin If the overlapping in the axial direction are wound base ratio can be reduced eclipse by bobbin of light exiting from the valve, it is possible to increase the light extraction efficiency.
[0013]
Further, in the invention of claim 1, inductive coils, so connected to the hot line side of the high-frequency power supply via a matching circuit lead lines from the portion located inside in the radial direction, an increase in discharge starting voltage Can be prevented.
[0014]
The invention of
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Reference example)
As shown in FIG. 1, the electrodeless discharge lamp apparatus of this reference example is made of a rare gas such as argon or krypton and mercury vapor in an airtight space inside a bulb-shaped bubble 1a made of glass (so-called PS type). A discharge gas is enclosed, and a
[0016]
Further, the electrodeless discharge lamp apparatus of the present reference example includes a
[0017]
By the way, the
[0018]
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the
[0019]
In this reference example, since the
[0020]
In this reference example, since the coil wire is wound in the axial direction of the
[0021]
Note that the shape of the
[0022]
(Embodiment 1 )
The basic configuration of the electrodeless discharge lamp device of the present embodiment is substantially the same as the reference example shown in FIG. 1, and as shown in FIGS. 4 and 5, the axial dimension of the winding
[0023]
Of the pair of
[0024]
In the present embodiment, since the
[0025]
In the present embodiment, the
[0026]
In addition, the
[0027]
(Embodiment 2 )
Electrodeless discharge lamp device of the present embodiment, in the configuration of Embodiment 1 is characterized in that it uses a stranded wire instead of a single wire as a coil wire of the
[0028]
By the way, in the electrodeless discharge lamp apparatus, a large high-frequency current flows through the
[0029]
On the other hand, in this embodiment, by using a stranded wire as the coil wire of the
[0030]
Incidentally, it is needless to say that may be used stranded wire as a coil wire of the
[0031]
【The invention's effect】
The invention of claim 1 is a light-transmitting bulb in which a discharge gas is enclosed, a bobbin having an inner surface disposed close to the outer peripheral surface of the bulb, an induction coil wound around the bobbin, A high-frequency power source that supplies a high-frequency current to the induction coil to excite and emit the discharge gas; and a matching circuit that matches impedances of the high-frequency power source and the induction coil, and the bobbin is wound by the coil wire of the induction coil Since the notched portion through which the part of the coil wire passes is provided so that a part of the coil wire is in contact with the valve, the winding diameter of the induction coil is reduced when the induction coil is wound around the bobbin. Since the variation in the characteristics of the induction coil is reduced, the matching circuit can be easily designed, and a part of the coil wire of the induction coil is provided on the bobbin. Since contact with the valve through the notch, the voltage across which the discharge start voltage of the induction coil when the discharge starts there is an effect that it is possible to prevent the increase in the influence of the bobbin.
[0033]
Further, in the invention of claim 1, inductive coil, since the coil wire is wound to overlap in the radial direction of the bobbin, it is possible to reduce the axial dimension of the bobbin, the coil wire is of a bobbin If the overlapping in the axial direction are wound base ratio can be reduced eclipse by bobbin of light exiting from the valve, there is an effect that it is possible to enhance the light extraction efficiency.
[0034]
Further, in the invention of claim 1, inductive coils, so connected to the hot line side of the high-frequency power supply via a matching circuit lead lines from the portion located inside in the radial direction, an increase in discharge starting voltage There is an effect that it can be prevented.
[0035]
The invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a reference example .
FIG. 2 is a perspective view of the bobbin shown above and wound with an induction coil.
3 is a cross-sectional view of the main part of FIG. 2, showing the same as above. FIG.
Figure 4 shows an embodiment 1 is a perspective view of a bobbin which induction coil is wound.
5 is a cross-sectional view of the main part of FIG. 4, showing the same as above. FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
Claims (2)
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