JP3893928B2

JP3893928B2 - 無電極放電灯

Info

Publication number: JP3893928B2
Application number: JP2001298783A
Authority: JP
Inventors: 正平山本; 大志城戸
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003109547A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極のない放電灯に放電灯電流を流し、従来の電極のある放電灯と同様の原理で放電灯を点灯させるようにした無電極放電灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、たとえば、特開平１０−１１６５９１号公報のものが挙げられる。この従来例を図１４に示す。このものは、水銀蒸気と緩衝ガスを封印するチューブ状放電灯容器１２と、チューブ状放電灯容器１２に外嵌しチューブ状放電灯容器１２に高周波電力を供給する変圧器コア２２及び２４と、を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１４に示すような無電極放電灯において、チューブ状放電灯容器１２を調光する場合には、高周波電源からチューブ状放電灯容器１２に供給する電力を制御する方法が一般的である。ところが、高周波電源からチューブ状放電灯容器１２へ供給する電力を減少させると、変圧器コア２２及び２４での電力ロスが増加する。なぜなら、変圧器コア２２及び２４での電力ロスはチューブ状放電灯容器１２への入力電力（光出力）に依存し（これを裏付けるデータは、たとえば、特表平１０−５１１８０６号公報を参照）、通常は、チューブ状放電灯容器１２の光出力が１００％のときに変圧器コア２２及び２４での電力ロスが最小になるように、変圧器コア２２及び２４は選定、設計されている。
【０００４】
また、チューブ状放電灯容器１２の光出力を増加させようとする場合、上述したように変圧器コア２２及び２４での電力ロスを増加させないようにするためには、チューブ状放電灯容器１２の形状を大きくしなければならない。この場合には、チューブ状放電灯容器１２の始動時に必要となる電界強度が増加し、変圧器コア２２及び２４に巻回されている誘導コイル（図示しない）にかかる電圧も増大してしまう。したがって、誘導コイルの絶縁耐圧、始動時の電力ロス等の問題が生じる。また、当然のことながら、チューブ状放電灯容器１２の形状を大きくするとコストアップの要因となる。
【０００５】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたのもであり、その目的とするところは、無電極放電灯を調光させた場合にも、コアでの電力ロスを抑制することができ、また、無電極放電灯の始動性を容易にした無電極放電灯を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無電極放電灯は、放電ガスが封印されているバルブと、バルブに外嵌するコアと、コアに巻回するコイルと、を備えた無電極放電灯において、一のバルブが複数の放電ループを有し、各放電ループに少なくとも１つのコアが外嵌し、さらに、任意の放電ループで放電させるための切り替え手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、放電ループの定義をしておく。放電ループとは、放電電流が流れる閉ループであり、連続的に閉じた電気的な経路を形成するものである。たとえば、図１４に示す無電極放電灯では放電ループは１つ、図１５に示す無電極放電灯では放電ループは３つ存在することになる。
【０００８】
そして、このような無電極放電灯においては、放電灯電流を流す放電ループを選択することにより、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。また、このような無電極放電灯においては、放電ループが最短のループで、まず無電極放電灯の放電を開始させ、該放電ループで放電が開始すると、切り替え手段により、より長い放電ループに高周波電力を供給し、該放電ループで放電を開始させることができる。すなわち、放電ループが最短のループでまず無電極放電灯の放電を開始させるので、無電極放電灯の始動時に必要な電界強度が小さくて済み、コイルの小型化、コストダウンを図ることができる。また、始動時に高周波電源から供給しなければならない高周波電力が少なくて済む。すなわち、高周波電源を構成する電源回路の各回路素子の小型化を図ることができ、無電極放電灯のコストダウンを図ることができる。
【０００９】
請求項２記載の無電極放電灯は、請求項１記載の無電極放電灯において、一のバルブが複数の貫通開口部を有し、貫通開口部に沿って放電ループを設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
このような無電極放電灯においては、バルブに複数の貫通開口部を設けると、その貫通開口部の周囲にそれぞれ放電ループが形成されることになり、請求項１記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００１１】
請求項３記載の無電極放電灯は、請求項２記載の無電極放電灯において、貫通開口部の形状はそれぞれ略同一であることを特徴とするものである。
【００１２】
このような無電極放電灯においても、請求項２記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００１３】
請求項４記載の無電極放電灯は、請求項２記載の無電極放電灯において、貫通開口部の形状はそれぞれ異なることを特徴とするものである。
【００１４】
このような無電極放電灯においても、請求項２記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００１７】
請求項５記載の無電極放電灯は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無電極放電灯において、バルブ内が放電状態において、任意の２つのコイルに着目した場合に、第１のコイルの一端から他端に向けて生じる電圧と、第２のコイルの一端から他端に向けて生じる電圧との極性を切り替える極性切り替え手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
このような無電極放電灯においては、複数の放電ループが重なる部分の放電ループに流れる放電電流を、コイルに発生する高周波電圧で制御することにより、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００１９】
請求項６記載の無電極放電灯は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無電極放電灯において、一のバルブの内面を複数に分割し、分割した部分にそれぞれ異なる材質の蛍光体を塗布したことを特徴とするものである。
【００２０】
このような無電極放電灯においは、たとえば、各放電ループに対応する無電極放電灯の内面の蛍光体にそれぞれ異なる材質のものを塗布しておくと、コアでの電力ロスを増加させることなく、簡単に調色及び調光することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、請求項１ないし４に対応する本発明の第１の実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。
【００２２】
図１に示す無電極放電灯は、放電ガスが封印されているバルブ１と、バルブ１に高周波電磁界を印可する略同一形状のコア２ａ、２ｂと、コア２ａ、２ｂに巻回するコイル３（図２を参照）と、コア２ａ、２ｂ及びコイル３を介してバルブ１に高周波電力を供給する高周波電源（図示しない）と、を備えた無電極放電灯において、一のバルブ１が複数の放電ループ（図１の場合は６ａ、６ｂ、６ｃ）を有することを特徴とするものである。また、バルブ１には、形状が略同一の貫通開口部５ａ、５ｂがそれぞれ設けられており、この貫通開口部５ａ、５ｂにより放電ループが複数形成されることになる。図２は図１のａ−ａ’における断面図を示している。そして、バルブ１の内部には図２に示すように蛍光体４が塗布されている。
【００２３】
バルブ１は、ガラス容器内に不活性ガス（たとえば、アルゴン、クリプトン）や水銀（その他、ナトリウム、カドミウム）蒸気等の放電ガスが封印されている。そして、励起された水銀蒸気に電子が衝突することにより紫外線が発生し、紫外線がガラスバルブの内側に塗布された蛍光体４を照射することによりバルブ１は可視光を発生する。バルブ１の形状は、図１ではロ字状であるが、環状であってもよく、無電極放電灯であれば形状は特に限定されない。コア２ａ、２ｂの形状はロ字状で、バルブ１に外嵌しており、高周波（たとえば１３．５６ＭＨｚ）電力をバルブ１に供給するものである。材質は、亜鉛、マンガン、ニッケル等と鉄との金属酸化物のフェライトである。コア２ａ、２ｂの形状も特にロ字状に限定されるものではなく、ループ状のものであれば特に形状は限定されない。たとえば、リング状（トロイダル型コア）であってもよい。また、コア２ａ、２ｂはリッツ線等から形成されるコイル３が巻回されており、コイル３には高周波電磁界が発生する。
【００２４】
本実施の形態によれば、図１に示すようにバルブ１は、３個の放電ループ６ａ、６ｂ、６ｃを有している。
【００２５】
ここで、バルブ１を調光することを考える。始めに、コア２ａ、２ｂを介して２つの放電ループ６ａ、６ｂに高周波電力を供給し、バルブ１を点灯させる。その後、たとえば、コア２ｂへの電力供給を停止すると、放電ループ６ｂでの放電が停止し、放電ループ６ａの放電のみでバルブ１は点灯することになる。すなわち、コア２ａに供給する高周波電力を制御することなく、バルブ１を調光できることになり、発明が解決しようとする課題で述べたような、調光するためにコア２ａに供給する高周波電力を制御し、コア２ａでの電力ロスを招く、といった問題は本実施の形態では生じないことになる。
【００２６】
また、図１に示すバルブ１と図１４に示すバルブ１２において（両無電極放電灯の形状は略同一をする）、両無電極放電灯で略同一の光出力を得ようとした場合、バルブ１の放電ループ６ａ、６ｂはバルブ１２のそれよりも短いので、始動時にバルブ１のコイル３に印可する電界強度が小さくて済み、コイルの小型化、コストダウンを図ることができる。また始動時の入力電力を低減できるので、高周波電源を構成する電源回路の各回路素子の小型化を図ることができ、無電極放電灯のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
もちろん、コア２ａ、２ｂの形状はそれぞれ異なっても構わないし、図３に示すように、貫通開口部５ａ、５ｂの形状がそれぞれ異なっても構わない。
【００２８】
さらに、図４に示すような複数の形状が略同一の貫通開口部５ａ（この場合は４個）及び図５に示すような複数の形状の異なる貫通開口部５ａ、５ｂ（この場合は形状が略同一の貫通開口部５ａが３個と貫通開口部５ａと形状の異なる貫通開口部５ｂが１個）をバルブ１にそれぞれ設けると、より細かい調光や調色が可能となる。
【００２９】
あるいは、図６に示すように、環状のバルブ１に形状が略同一の扇状の貫通開口部５ｃを３つ設け、バルブ１の中心と外環を結ぶ放電管にコア２ａ，２ｂ，２ｃをそれぞれ外嵌させてもよい。この図に示すバルブ１の場合、たとえば、コア２ａを介して、バルブ１に高周波電力を供給すると最短の放電ループとして、放電ループ７ａ，７ｂの２つが存在することになる。すなわち、一のコアに高周波電力を供給した場合に、異なる２つの放電ループでバルブ１を放電させることができ、図１に示す無電極放電灯と比較して、より細かい調光や調色が可能となる。
【００３０】
あるいは、図７に示すように、環状のバルブ１に形状が略同一の扇状の貫通開口部５ｃを３つ設け、環状のバルブ１の外環にコア２を３つ設けた構成としてもよい。
【００３１】
以下、請求項１に対応する本発明の第２の実施の形態を図８を参照して説明する。
【００３２】
図８に示す無電極放電灯は、図１に示す無電極放電灯において、コア２ａ、２を介してバルブ１に電力を供給するための切り替え手段８を追加したものである。なお、図１と同一で本実施の形態の説明に不要な符号は省略している。
【００３３】
本実施の形態によれば、バルブ１を点灯させるために、まず最初にコア２ａを介してのみバルブ１に電力を供給し、放電ループ６ａでもって、バルブ１を点灯させる。そして、切り替え手段８で切り替え、コア２ｂを介してバルブ１に電力を供給してやると、放電ループ６ｂ及び６ｃでも放電が開始されることになる。すなわち、放電ループが短いので最初から放電ループ６ｃで放電させるときのようにコイルに過度の電界強度を印可する必要がなく、コイルの小型化、コストダウンを図ることができる。始動時の入力電力を低減できるので、高周波電源を構成する電源回路の各回路素子の小型化を図ることができ、無電極放電灯のコストダウンを図ることができる。
【００３４】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等はすべて第一の実施の形態と同様である。
【００３５】
以下、請求項５に対応する本発明の第３の実施の形態を図９ないし図１２を参照して説明する。
【００３６】
図９に示す無電極放電灯は、図１に示す無電極放電灯と基本的には同一であって、図９に示す方向をコイル３に高周波電圧を生じた場合の正の方向としている。なお、図１と同一で本実施の形態の説明に不要な符号は省略している。
【００３７】
図１０に示すようにコア２ａに巻回するコイルに発生する高周波電圧を９ａ、コア２ｂに巻回するコイルに発生する高周波電圧を９ｂとすると、高周波電圧を９ａ及び高周波電圧を９ｂがそれぞれ正のときには、図９に示すように放電ループ６ａでは時計回りに、放電ループ６ｂでは反時計回りにそれぞれ放電電流が流れる。すわなち、バルブ１の中央部に流れる電流は、２つの放電電流が合流して流れ、この部分の光出力は増加する、すなわち、調光可能となる。
【００３８】
これとは逆に、図１１に示すように高周波電圧を９ａと高周波電圧を９ｂとの位相がπだけずれている場合には、図１２に示すように放電ループ６ａでは時計回りに、放電ループ６ｂでも時計回りにそれぞれ放電電流が流れる。すわなち、バルブ１の中央部に流れる電流は、２つの放電電流が打ち消し合い、この部分の光出力は減少し調光可能となる。
【００３９】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等はすべて第一の実施の形態と同様である。
【００４０】
以下、請求項６に対応する本発明の第４の実施の形態を図１３を参照して説明する。
【００４１】
図１３に示す無電極放電灯は、図１に示す無電極放電灯において、コア２ａ及び２ｂの近傍に異なる材質の蛍光体１１ａ及び１１ｂをそれぞれ塗布したものである。なお、図１と同一で本実施の形態の説明に不要な符号は省略している。
【００４２】
店舗等の商業施設への利用目的のために、効果的な演出を狙った混色照明が必要な場合がある。従来、蛍光灯でこのような混色照明を提供したものはあったが、
一の無電極放電灯で混色照明を提供したものは存在しなかった。本実施の形態によれば、一の無電極放電灯で混色照明を実現できる。
【００４３】
蛍光体の材質として、赤色にはＹ２Ｏ３：Ｅｕ，（ＹＧｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、
緑色にはＬａＰＯ４：Ｃｅ，Ｔｂ，Ｚｎ２ＳｉＯ４：ＭｎやＹ２ＳｉＯ４：Ｔｂ、
青色には（ＳｒＣａＢａＭｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕや３（ＢａＭｇＥｕ）Ｏ・８Ａｌ２Ｏ３等を使用してもよい。もちろん、蛍光体の色、材質は上記したものには限られない。そして、たとえば、蛍光体１１ａに赤色を、蛍光体１１ｂに緑色を塗布しておくと、蛍光体１１ａ近傍は赤色発光となり、蛍光体１１ｂの近傍は緑色発光となり、残りの特に材質を選定していない部分は白色発光となる。すなわち、コアでの電力ロスを増加させることなく、バルブ１を簡単に調色、調光することができる。
【００４４】
また、図４に示すバルブ１に上記の蛍光体を多数組み合わせて塗布しておくと、複雑で効果的な演出を狙った調色も可能となる。
【００４５】
さらに、複数のバルブをバルブ全体を覆う外管等に収納し、各バルブに塗布する蛍光体の材質を変えておくと、色斑のない混色照明を提供することができ、効果的な演出をすることもできる。
【００４６】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等はすべて第一の実施の形態と同様である。
【００４７】
【発明の効果】
上記詳述したように、請求項１記載の無電極放電灯においては、一のバルブが複数の放電ループを有し、各放電ループに少なくとも１つのコアが外嵌しており、放電灯電流を流す放電ループを選択することにより、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。また、任意の放電ループで放電させるための切り替え手段を設けているので、まず最短の放電ループで無電極放電灯を放電させることができ、無電極放電灯の始動時に必要な電界強度が小さくて済むので、コイル及び電源回路の各回路素子の小型化、コストダウンを図ることができる。
【００４８】
請求項２記載の無電極放電灯においては、請求項１の無電極放電灯において、一のバルブが複数の貫通開口部を有し、貫通開口部に沿って複数の放電ループを設けているので、請求項１記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００４９】
請求項３記載の無電極放電灯においては、請求項２の無電極放電灯において、貫通開口部の形状はそれぞれ略同一としており、このような無電極放電灯においても、請求項２記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００５０】
請求項４記載の無電極放電灯においては、請求項２の無電極放電灯において、貫通開口部の形状はそれぞれ異なっており、このような無電極放電灯においても、請求項２記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００５２】
請求項５記載の無電極放電灯においては、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無電極放電灯において、任意の２つのコイルに着目した場合に、第１のコイルの一端から他端に向けて生じる電圧と、第２のコイルの一端から他端に向けて生じる電圧との極性を切り替える極性切り替え手段を設けているので、請求項１記載の無電極放電灯と同様に、コアでの電力ロスを増加させることなく、無電極放電灯の調光をすることができる。
【００５３】
請求項６記載の無電極放電灯においては、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無電極放電灯において、一のバルブの内面を複数に分割し、分割した部分にそれぞれ異なる材質の蛍光体を塗布しているので、コアでの電力ロスを増加させることなく、簡単に調色及び調光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１のａ―ａ’における断面図である。
【図３】第１の実施の形態の応用形態を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態の他の応用形態を示す平面図である。
【図５】第１の実施の形態の他の応用形態を示す平面図である。
【図６】第１の実施の形態の他の応用形態を示す平面図である。
【図７】第１の実施の形態の他の応用形態を示す平面図である。
【図８】第２の実施の形態を示す平面図である。
【図９】第３の実施の形態を示す平面図である。
【図１０】第３の実施の形態の動作を説明する説明図である。
【図１１】第３の実施の形態の応用形態の動作を説明する説明図である。
【図１２】第３の実施の形態の応用形態を示す平面図である。
【図１３】第４の実施の形態を示す平面図である。
【図１４】従来例を示す平面図である。
【図１５】放電ループの定義を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１バルブ
２、２ａ、２ｂ、２ｃコア
３コイル
４蛍光体
５ａ、５ｂ、５ｃ貫通開口部
６ａ、６ｂ放電ループ
７ａ、７ｂ放電ループ
８切り替え手段
１０極性切り替え手段
１１ａ、１１ｂ蛍光体

Claims

放電ガスが封印されているバルブと、バルブに外嵌するコアと、コアに巻回するコイルと、を備えた無電極放電灯において、一のバルブが複数の放電ループを有し、各放電ループに少なくとも１つのコアが外嵌し、さらに、任意の放電ループで放電させるための切り替え手段を設けたことを特徴とする無電極放電灯。
一のバルブが複数の貫通開口部を有し、貫通開口部に沿って放電ループを設けたことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯。
貫通開口部の形状はそれぞれ略同一であることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯。
貫通開口部の形状はそれぞれ異なることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯。
バルブ内が放電状態において、任意の２つのコイルに着目した場合に、第１のコイルの一端から他端に向けて生じる電圧と、第２のコイルの一端から他端に向けて生じる電圧との極性を切り替える極性切り替え手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無電極放電灯。
一のバルブの内面を複数に分割し、分割した部分にそれぞれ異なる材質の蛍光体を塗布したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無電極放電灯。