JP3890758B2

JP3890758B2 - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP3890758B2
Application number: JP21329898A
Authority: JP
Inventors: 正平山本; 大志城戸; 紳司牧村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000048986A

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は無電極放電灯点灯装置に関するものであり、更に詳しくは、バルブ内に主電極を有しておらず、そのバルブ内に封入された放電ガスに、バルブの外から高周波電磁界を作用させてバルブ内に高周波放電を生じさせることによって、発光させる無電極放電灯の無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る従来例としては、誘導コイルが巻かれたコアが無電極放電灯のバルブ近傍に配置されているものがある。この様な無電極放電灯点灯装置の場合、コアは、バルブからの熱や、コアに巻かれた誘導コイルの抵抗損による熱や、コア自体のヒステリシス現象によるコア自体の発熱を受けてしまう。それらの熱を放熱するあるいは遮熱する手段がなければ、コアの透磁率が減少するなどにより無電極放電灯点灯装置の効率が低下したり、性能劣化を招いたりしてしまう。
【０００３】
上述の様な熱を放熱する手段としては、特開昭５８−５７２５４号公報や特開平６−１９６００６号公報に示したものがあり、それらは、コアの軸方向側面に延在して棒状の熱伝導体を設け、コアの軸方向側面から熱伝導体を介して放熱するものである。
【０００４】
また、上述の様な熱を放熱する別の手段としては、特公平７−１９５８１号公報に示したものがあり、これは、磁気材料からなる軸棒状のコアはくぼみを有し、該くぼみ内にコアの同軸方向に軸棒状の熱伝導体を収納することにより、熱伝導体内部をその同軸方向に流れる電流に対する、インピーダンスを低下させることができるものである。
【０００５】
ここで、コア４の軸方向とは、コア４に巻かれたコイルの中心軸方向と略平行な向きを指す。これは、コア４内部を通る磁束１７の向きに略一致する。一方、コア４内部を通る磁束１７の向きに対し略垂直な任意の平面を仮想平面６と呼ぶ。コア４の半径方向とは、コイルの中心軸とコア４の側面とを結ぶ線の向きを指す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記全ての従来例では、以下に示すような問題点が生じてしまう。
【０００７】
熱伝導体とコアとの接触面積が小さいために、熱伝導体とコアとの間の熱抵抗が大きくなってしまう、という問題点が生じてしまう。
【０００８】
また、本出願の発明者は、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、無電極放電灯の始動時及び安定点灯時に、コア４内部を通る磁束１７の向きに対し略垂直な任意の仮想平面６上において、コイル５の中心軸７を中心とし、少なくともコア４の一部を通る閉曲線上に渦電流１１が流れ、その渦電流１１により、コアに大きな熱が発生することを見いだしたが、上記全ての従来例では、その対策はとられていない。つまり、特開昭５８−５７２５４号公報では、コアと熱伝導体とが、コア軸を中心とした同心円の円周方向に抵抗値の高い層を設けていない。また、特公平７−１９５８１号公報では、コアのくぼみ部においては、コアと熱伝導体との間の電気抵抗が低いため、任意の仮想平面６上に、コア軸を中心としコアと熱伝導体とを通る大きな渦電流１１と、渦電流１１による熱がコアに発生する。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コアの温度上昇を低減可能で、渦電流による発熱を低減可能な無電極放電灯点灯装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１記載の発明によれば、高周波電力を出力する高周波電源回路と、放電ガスが封入されたバルブと、バルブ近傍に設けられ高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、誘導コイルに周回された磁気素材からなるコアと、少なくともコアの内側に沿って延在する熱伝導体とを備え、コアの内側面または外側面に且つコアの軸方向に延びる第１の溝部を設け、熱伝導体と第１の溝部との間の電気抵抗値を高抵抗としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、電気抵抗は、空隙からなることを特徴とする。請求項３記載の発明によれば、電気抵抗は、電気絶縁体からなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、第１の溝部は、コアの半径方向の厚みと略同一の深さを有するスリット部であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、コアは、軸方向に沿って分割できる複数のコア部材からなることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明によれば、第１の溝部は、螺旋状に形成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項７記載の発明によれば、熱伝導体とコアとが接する部分は、凹凸に形成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の発明によれば、熱伝導体とコアとが接する部分は、螺旋状に形成されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項９記載の発明によれば、コアと熱伝導体とは、バルブに設けられるくぼみ内に収納配置されるものであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の発明によれば、コアと熱伝導体とは、バルブの外周に鉢巻状に巻かれて配置されるものであることを特徴とする。
【００２２】
【実施の形態】
まず、渦電流１１が発生する原理を、以下に簡単に述べる。
【００２３】
無電極放電灯においては、コイルとバルブ内に発生するプラズマとがトランス結合状態になっていると考えられる。このため、該トランス結合状態の二次側に当たるプラズマの発生及び維持に必要な電圧以上の電圧Ａが、該トランスの一次側に当たるコイルの１ターン間に必要となる。このコイルの１ターン間に必要な電圧Ａに比例した電圧Ｂは、該トランスの二次側だけではなくコア内部にも発生し、この電圧Ｂは、コア内部に渦電流１１を発生させる起電力となる。しかも、電圧Ａは、一般の機器用トランスを設計する際に考慮されるコイルの１ターン間に必要な電圧Ｃよりも大きいため、つまり、電圧Ａは高電圧のため、前記起電力は高電圧になる。
【００２４】
また、コアは、バルブから受ける熱を放熱するための溝部を設ける必要があるとともに、プラズマを発生し維持するために必要な磁束が大きいので、コアの軸方向に略垂直な平面で切った際の断面積は大きくなってしまう。断面積が大きくなると渦電流１１の電流ループも大きくなり、そのループ内を通る磁束も増加し、渦電流１１が増大する。
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態について述べる。
（実施の形態１）
本発明に係る第１の実施の形態における要部斜視図を図１に示す。
【００２６】
本装置は、高周波電力を出力する（図示しない）高周波電源回路と、前記高周波電源回路の接地側と同電位のくぼみを有し、透光性材料よりなり放電ガスが封入された（図示しない）バルブと、前記バルブのくぼみに設けた高周波電磁界を発生させる（図示しない）誘導コイルと、前記誘導コイルに周回された磁気素材からなるコア４と、コア４の内側に沿って延在する熱伝導体５とを備える無電極放電灯点灯装置であり、図１に示すように、コア４の側面且つコア４の軸方向に延びる第１の溝部（以下、溝部と呼ぶ。）８を設けて、渦電流に対して高い抵抗値を持たせると共に、熱伝導体５と溝部８との間に空隙１２を設けることにより、熱伝導体５と溝部８との間の電気抵抗値を高くして、溝部８の部分で渦電流が熱伝導体５に迂回することを低減している。
【００２７】
この様に構成したことにより、大きなループを有する渦電流を流れにくくすることができ、渦電流によるコア４内の発熱を低減することができる。なお、空隙１２は、熱伝導体５側をくぼませることにより形成しているが、コア４側をくぼませることにより形成しても構わない。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明に係る第２の実施の形態における要部斜視図を図２に示す。
【００２９】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、空隙１２の代わりに、熱伝導体５と溝部８との間に電気絶縁体９を設けることにより、熱伝導体５と溝部８との間の電気抵抗値を高くして、溝部８の部分で渦電流が熱伝導体５に迂回することを低減したことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３０】
（実施の形態３）
本発明に係る第３の実施の形態における要部斜視図を図３に示す。
【００３１】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、溝部８をコア４の熱伝導体５と面する内壁側に設けることにより、溝部８はコア４内を流れる渦電流に対して高い抵抗値を有することができ、また、上記空隙１２の様に、溝部８によって渦電流が熱伝導体５に迂回することを低減したことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３２】
なお、熱伝導体５側に、例えば図１に示すような空隙１２や、図２に示すような電気絶縁体９などを設けてもよく、この様に構成することで更なる効果が得られる。
【００３３】
（実施の形態４）
本発明に係る第４の実施の形態における要部斜視図を図４に示す。
【００３４】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、溝部８の深さをコア４の半径方向全体にまで深めることで、コア４に、溝部８としてスリット部１６を設けることにより、スリット部１６はコア４内を流れる渦電流に対して高い抵抗値を有することができ、また、熱伝導体５とコア４との熱膨張率の差によるストレスを緩衝することができる様にしたことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３５】
（実施の形態５）
本発明に係る第５の実施の形態における要部斜視図を図５に示す。
【００３６】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、コア４を複数のコア部材４ａ、４ｂで組み合わせて形成することで、各コア部材４ａ、４ｂ間に、溝部８としてスリット部１７を設けることができ、コア４の切断などの加工が不要になり、組立性が向上できる様にしたことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３７】
（実施の形態６）
本発明に係る第６の実施の形態における要部斜視図を図６に示す。
【００３８】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、コア４を複数の棒状のコア部材で組み合わせて熱伝導体５の周囲に配置することにより形成し、棒状のコア部材同士が面する部分と熱伝導体５との間に電気絶縁体９を設けたことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３９】
この様に構成することで、専用のコアを用いる必要がなく、一般の棒状コアを流用するなどにより、コア４の形状設計が容易になる。また、バルブの形状が変更されたときにも、棒状コアの数量変化により、コア４の形状設計が容易に対応することができる。
【００４０】
（実施の形態７）
本発明に係る第７の実施の形態における要部斜視図を図７に示す。
【００４１】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、本装置は、高周波電力を出力する（図示しない）高周波電源回路と、透光性材料よりなり放電ガスが封入されたバルブ１と、バルブ１の周囲に鉢巻状に設けられた高周波電磁界を発生させる（図示しない）誘導コイルと、磁気素材からなるコア４と、コア４の外側面に沿って延在し、前記誘導コイルに周回された熱伝導体５とを備える無電極放電灯点灯装置であり、図７に示すように、コア４を複数の棒状のコア部材で組み合わせてバルブ１の周囲に配置することにより形成し、棒状のコア部材同士が面する部分と熱伝導体５との間に電気絶縁体９を設けてなる様に構成したことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４２】
この様に構成したことにより、誘導コイルとコア４と熱伝導体５とは、バルブ１の外周側に形成することができ、また、専用のコアを用いる必要がなく、一般の棒状コアを流用するなどにより、コア４の形状設計が容易になる。また、バルブの形状が変更されたときにも、棒状コアの数量変化により、コア４の形状設計が容易に対応することができ、実質的に小さなコアとすることができる。
【００４３】
（実施の形態８）
本発明に係る第８の実施の形態における要部斜視図を図８に示す。
【００４４】
図２に示した第２の実施の形態と異なる点は、溝部８として、コア４の側面に螺旋状に溝部１８を形成したことであり、その他の第２の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４５】
この様に構成したことにより、大きなループを有する渦電流を流れにくくすることができ、渦電流によるコア４内の発熱を低減することができる。
【００４６】
（実施の形態９）
本発明に係る第９の実施の形態における要部斜視図を図９に示す。
【００４７】
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、溝部８と空隙１２とを除き、熱伝導体５は、コア４の軸方向に沿って延在するとともに、コア４の端面に沿っても延在するようにしたことであり、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４８】
この様に構成したことにより、コア４の軸方向に沿ってのみ延在させた場合よりも、良好にコア４の熱を外部に放出することができる。
【００４９】
（実施の形態１０）
本発明に係る第１０の実施の形態における要部斜視図を図１０に示す。
【００５０】
図９に示した第９の実施の形態と異なる点は、熱伝導体５とコア４の端面とが接する部分に、且つ、コア４の軸方向に略平行方向に、一定の深さを有する第２の溝部（以下、溝部と呼ぶ。）２２を設けたことであり、その他の第９の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５１】
この様に構成したことにより、更に、熱伝導体５内部を通る磁束による渦電流を減少させることができ、更に、コア４近傍の温度を低減させることが可能となる。
【００５２】
（実施の形態１１）
本発明に係る第１１の実施の形態における要部斜視図を図１１に示す。
【００５３】
図９に示した第９の実施の形態と異なる点は、コア４において、熱伝導体５とコア４の端面とが接する部分と誘導コイル２の巻回部分の端部との間である、略帯状部分１４の表面積が、コア４を軸方向と略垂直方向の断面積よりも大きくしたことであり、その他の第９の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５４】
この様に構成したことにより、熱伝導体５内部を通る磁束が減少して、熱伝導体５内部を流れる渦電流を減少させることができ、第９の実施の形態に比べて、更に、損失を低減することができる。なお、本実施の形態は、図１０に示す構成に用いても構わない。
【００５５】
（実施の形態１２）
本発明に係る第１２の実施の形態における要部斜視図を図１２に示す。
【００５６】
図９に示した第９の実施の形態と異なる点は、コア４と熱伝導体５とが接する面において凹凸を設けたことであり、その他の第９の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５７】
この様に構成したことにより、コア４と熱伝導体５とが接する面積を大きくすることができ、コア４の熱をより効率よく熱伝導体５に伝達することができ、よって、コア４の温度上昇を低減することができる。なお、本実施の形態は、図１０、図１１に示す構成に用いても構わない。また、コア４の軸方向に対する断面での凹凸の形状が、複数の断面の間で略一致することが望ましい。
【００５８】
（実施の形態１３）
本発明に係る第１３の実施の形態における要部斜視図を図１３に示す。
【００５９】
図１２に示した第１２の実施の形態と異なる点は、コア４と熱伝導体５とが接する面において、螺旋状の凹凸を設けたことであり、その他の第１２の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６０】
この様に構成したことにより、熱伝導体５にコア４を容易に固定することができ、コア４の軸方向のずれが低減され、コア４と熱伝導体５との熱的な接触が向上でき、コア４の熱をより効率よく熱伝導体５に伝達することができ、よって、コア４の温度上昇を低減することができる。なお、本実施の形態は、図９、図１０、図１１に示す構成に用いても構わない。
【００６１】
なお、上記全ての実施の形態に示した構成に関わらず、本発明の目的を達する構成であれば、どんな構成でも構わない。また、コア４の軸方向に対する断面での螺旋状の凹凸の形状が、複数の断面の間で略一致することが望ましい。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項６、請求項９、請求項１０に記載の発明によれば、大きなループを有する渦電流を流れにくくすることが可能で、コアの温度上昇を低減可能で、渦電流による発熱を低減可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。
【００６３】
請求項９、請求項１０に記載の発明によれば、コアの軸方向に沿ってのみ延在させた場合よりも、大きなループを有する渦電流を流れにくくすることが可能で、良好にコアの熱を外部に放出することが可能で、渦電流による発熱を低減可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。
【００６５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、更に、溝部はコア内を流れる渦電流に対して高い抵抗値を有することが可能で、また、熱伝導体とコアとの熱膨張率の差によるストレスを緩衝することが可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。
【００６６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、専用のコアを用いる必要がなく、コア部材を流用するなどにより、コアの形状設計が容易になり、また、バルブの形状が変更されたときにも、コア部材の数量変化により、コアの形状設計が容易に対応することが可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。
【００６８】
請求項７記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、コアと熱伝導体とが接する面積を大きくすることができ、コアの熱をより効率よく熱伝導体に伝達することができ、よって、コアの温度上昇を低減することが可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。
【００６９】
請求項８記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、熱伝導体にコアを容易に固定することができ、コアの軸方向のずれが低減され、コアと熱伝導体との熱的な接触が向上でき、コアの熱をより効率よく熱伝導体に伝達することができ、よって、コアの温度上昇を低減することが可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図２】本発明に係る第２の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図３】本発明に係る第３の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図４】本発明に係る第４の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図５】本発明に係る第５の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図６】本発明に係る第６の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図７】本発明に係る第７の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図８】本発明に係る第８の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図９】本発明に係る第９の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図１０】本発明に係る第１０の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図１１】本発明に係る第１１の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図１２】本発明に係る第１２の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図１３】本発明に係る第１３の実施の形態における要部斜視図を示す。
【図１４】本発明に係る従来の無電極放電灯点灯装置の一部切欠の要部断面図を示す。
【図１５】本発明に係る従来の無電極放電灯点灯装置にかかる、コアの軸方向と略垂直方向の第１の断面図を示す。
【図１６】本発明に係る従来の無電極放電灯点灯装置にかかる、コアの軸方向と略垂直方向の第２の断面図を示す。
【図１７】本発明に係る従来の無電極放電灯点灯装置にかかる、コアの軸方向と略垂直方向の第３の断面図を示す。
【図１８】渦電流を説明するための、（ａ）模式的斜視図、（ｂ）コアの軸方向と略垂直方向の断面図を示す。
【符号の説明】
１バルブ
２誘導コイル
４コア
５熱伝導体
８第１の溝部
９電気絶縁体
１１渦電流
１２空隙
２２第２の溝部

Claims

高周波電力を出力する高周波電源回路と、放電ガスが封入されたバルブと、前記バルブ近傍に設けられ高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、前記誘導コイルに周回された磁気素材からなるコアと、少なくとも前記コアの内側に沿って延在する熱伝導体とを備える無電極放電灯点灯装置において、
前記コアの内側面または外側面に且つ前記コアの軸方向に延びる第１の溝部を設け、前記熱伝導体と前記第１の溝部との間の電気抵抗値を高抵抗としたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
前記電気抵抗は、空隙からなることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
前記電気抵抗は、電気絶縁体からなることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
前記第１の溝部は、前記コアの半径方向の厚みと略同一の深さを有するスリット部であることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
前記コアは、軸方向に沿って分割できる複数のコア部材からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記第１の溝部は、螺旋状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記熱伝導体と前記コアとが接する部分は、凹凸に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記熱伝導体と前記コアとが接する部分は、螺旋状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記コアと前記熱伝導体とは、前記バルブに設けられるくぼみ内に収納配置されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記コアと前記熱伝導体とは、前記バルブの外周に鉢巻状に巻かれて配置されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。