JP3906751B2 - 無電極放電ランプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無電極放電ランプにかかり、特には、電力結合器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、照明器具のうちには無電極放電ランプといわれるものがあり、その一例としては、特開平６−１９６００６号公報で開示されたものがある。すなわち、この無電極放電ランプは、放電ガスが封入された気密容器と、この気密容器の凹部キャビティ内に収納された電力結合器とを備えている。そして、電力結合器は、高周波電流の印加に伴う高周波電磁界の発生により放電ガスを励起して発光させる誘導コイルと、この誘導コイルが巻回されたフェライト磁芯とを具備している。
【０００３】
この無電極放電ランプでは、放電に伴って発生する熱の影響を受けたり、自己発熱したりするのに伴って誘導コイルやフェライト磁芯が極めて高温となることが避けられない。なお、誘導コイルやフェライト磁芯、その他の絶縁物などが使用許容温度を超えると、無電極放電ランプが正常に機能しなくなったり、短寿命となったりすることが起こる。例えば、磁芯が高温となったときには、磁束が飽和してランプ効率が低下したり、ランプの点灯を維持できずに消灯することが起こってしまう。
【０００４】
このような不都合を解消するため、従来の無電極放電ランプでは、図１２の斜視図及び図１３の平面図で要部構造のみを示すように、断面視円形状を有する中空丸棒体である金属製の熱伝導体５１を用意したうえ、一回り直径が大きな中空丸棒体であるフェライト磁芯５２へと熱伝導体５１を密着した状態で直接的に内挿してなる構造の組立コアが採用されている。つまり、この際における熱伝導体５１は、フェライト磁芯５２に蓄積する熱を外部へと放熱させるものとして機能する。
【０００５】
さらに、このとき、熱伝導体５１が内挿されたフェライト磁芯５２の外表面に沿っては、誘導コイル５３が巻回されている。そして、この際における誘導コイル５３は、断面視円形状とされた芯線の外表面上に絶縁性の被覆層が形成された構造を有するのが一般的となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の組立コアにあっては、熱伝導体５１によるフェライト磁芯５２の放熱作用を最大限に引き出すため、熱伝導体５１とフェライト磁芯５２とを密着させることが必要となる。しかしながら、熱伝導体５１及びフェライト磁芯５２の各々がそれぞれ一体物であるため、フェライト磁芯５２に対して熱伝導体５１を直接的に内挿する場合には、これらの両者間に必ず若干の隙間が存在している必要がある。
【０００７】
すなわち、熱伝導体５１及びフェライト磁芯５２間に若干の隙間が存在していなければ、熱伝導体５１をフェライト磁芯５２に内挿することは不可能であり、また、これらの両者間に隙間が存在している限りは、熱伝導体５１とフェライト磁芯５２との間における密着性を確保できなくなる。従って、従来構造のような組立コアである場合には、熱伝導体５１とフェライト磁芯５２との密着性を確保することが困難となり、熱伝導体５１によってフェライト磁芯５２の放熱作用を最大限にまで引き出すことはでき難いのが実情である。
【０００８】
さらに、前記従来の構造とされた組立コアでは、断面視円形状とされた芯線の外表面上に絶縁性の被覆層が形成されてなる誘導コイル５３をフェライト磁芯５２の外表面上に１層で巻回するのが一般的であるため、誘導コイル５３の巻回幅が大きくなり、ひいては、フェライト磁芯５２の全長が長くなる結果として鉄損が増大してしまう。また、高温状態下においては、誘導コイル５３の被覆層が炭化することが起こり、誘導コイル５３の芯線同士間における絶縁性が確保されなくなるという不都合も生じることになっていた。また、誘導コイル５３を下側から巻き始めた結果として終端部が上側にまできた場合には、誘導コイル５３の終端部を下側にまで戻す処理が必要となる。
【０００９】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであって、熱伝導体とフェライト磁芯との密着性を確保することが容易であると共に、誘導コイルの巻回幅を小さくしてフェライト磁芯の全長を短くすることが可能であり、さらには、誘導コイルの絶縁性を有効に確保し、併せて誘導コイルの終端部の処理を容易化することができる構成とされた無電極放電ランプの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る無電極放電ランプは、放電ガスが封入された気密容器と、気密容器の凹部キャビティ内に挿入された電力結合器と、を備える無電極放電ランプであって、該電力結合器は、断面視円形状の金属製の熱伝導体と、熱伝導体の外表面に密着する断面視湾曲形状の複数個のフェライト磁心と、高周波電流が印加され短辺側がフェライト磁心の外表面と接触しておりその長辺側が突出する状態としてフェライト磁心に巻回されるとともに端部が熱伝導体の端部に電気的に接続される誘導コイルと、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明にかかる無電極放電ランプは請求項１に記載したものであって、前記誘導コイルの端部は前記熱伝導体及び前記フェライト磁心の端部位置に形成された溝部に収納して固定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明にかかる無電極放電ランプは請求項１に記載したものであって、前記誘導コイルと前記フェライト磁心との間には絶縁スリーブが介装されており、前記誘導コイルは断面視矩形状の平角線とされたうえで前記絶縁スリーブの外表面上にエッジワイズ巻きで巻回されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は実施の形態１及び実施の形態２にかかる無電極放電ランプの構造を示す全体断面図、図２は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの要部構造を一部省略して示す外観斜視図であり、図３は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図である。そして、図４は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第１変形例を示す外観斜視図であり、図５は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第２変形例を示す全体断面図である。
【００２１】
また、図６は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第３変形例を示す全体断面図であり、図７は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第４変形例を示す全体断面図である。さらに、図８は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図であり、図９は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第１変形例を示す全体断面図である。
【００２２】
さらにまた、図１０は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを構成する誘導コイルの変形例を示す断面図であり、図１１は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第２変形例を示す要部断面図である。
［実施の形態１］
実施の形態１にかかる無電極放電ランプは、図１で示すように、放電ガスが封入された透光性材料からなる気密容器１と、この気密容器１内に設けられた凹部キャビティ２と、この凹部キャビティ２内に挿入された電力結合器３とを備えている。そして、気密容器１内には、アルゴンやクリプトンなどの希ガス及び水銀が放電ガスとして封入されており、その内面上には蛍光体皮膜４及び保護皮膜５が塗布されている。なお、凹部キャビティ２の内面上にも、蛍光体皮膜４及び保護皮膜５、反射皮膜６が塗布されている。
【００２３】
また、無電極放電ランプは、気密容器１及び凹部キャビティ２がエンベロープの底部で封着され、かつ、排気細管７が凹部キャビティ２の上部で封着された放電空間を備えており、この放電空間内にも放電ガスが封入されている。さらに、この際における電力結合器３は、高周波電流の印加に伴う高周波電磁界の発生によって放電ガスを励起して発光させる誘導コイル８と、誘導コイル８が巻回される組立コアとを具備している。
【００２４】
そして、この組立コアは、図２で示すように、単一個の熱伝導体１０と、熱伝導体１０の外周囲に沿って並列配置された複数個（図では、４個）のフェライト磁芯１１とを組み合わせたものとなっている。なお、ここではフェライト磁芯１１の個数が４個であるとしているが、４個に限定されることはなく、２個以上でありさえすればよいことは勿論である。
【００２５】
すなわち、熱伝導体１０は、断面視円形状を有する中空丸棒体である金属製、例えば、アルミニウム製などの金属シリンダであり、その軸芯位置には、断面視円形状の貫通孔、つまり、排気細管配設用の空間が形成されている。そして、この空間に対しては排気細管７が内挿されており、この排気細管７には、水銀の蒸気圧を制御するためのアマルガム１３と、このアマルガム１３の位置を固定するガラスロッド１４とがそれぞれ配設されている。
【００２６】
一方、フェライト磁芯１１のそれぞれは、熱伝導体１０の外表面に密着し得るような断面視湾曲形状を有する平板部材であり、これらフェライト磁芯１１は、互い同士間に隙間が存在する状態としたうえで熱伝導体１０の外表面に沿って配設される。つまり、この際においては、熱伝導体１０が断面視円形状を有し、かつ、磁芯１１の各々が熱伝導体１０の外表面に密着する断面視湾曲形状を有しているので、これらの磁芯１１は必ず熱伝導体１０の外表面に密着した状態で配設されていることとなる。
【００２７】
さらに、このような構成とされた組立コアに対しては誘導コイル８が巻回されることになり、図３で示すように、この誘導コイル８は断面視矩形状の平角線とされたうえでフェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿ってエッジワイズ巻きで巻回されている。すなわち、誘導コイル８は、その短辺側がフェライト磁心１１それぞれの外表面と接触しており、かつ、その長辺側がフェライト磁心１１の外表面から突出する状態として巻回されている。
【００２８】
この構成においては、誘導コイル８が平角線であるため、巻回された誘導コイル８の全体断面積を従来と同等に保ちながらも通常の巻き方に比べて巻き幅Ｌが短くて済むことになり、その結果としてフェライト磁芯１１の全長も短くて済むことになる。従って、誘導コイル８は全体的に小型化されることとなり、フェライト磁芯１１で発生する鉄損は抑制されるという利点が確保される。
【００２９】
なお、導電性のないＮｉ−Ｚｎ系磁性材料からなるフェライト磁芯１１の場合であっても、平角線である誘導コイル８の一端面である短辺側がフェライト磁芯１１の外表面と直接的に接触しているので、誘導コイル８で発生する熱をフェライト磁芯１１を介して熱伝導体１０へと効率よく伝達することが可能となる。また、このとき、平角線からなる誘導コイル８をテフロン（登録商標）などで絶縁コーティングしておくと、高透磁率のＭｎ系磁性材料を使用してフェライト磁芯１１を作製することも可能となり、Ｑの増加を見込めることとなる。
【００３０】
ところで、本実施の形態にかかる組立コアにあっては、図４で示すように、熱伝導体１０及びフェライト磁心１１の端部位置に溝部２１を形成しておき、フェライト磁心１１それぞれの外表面上に巻回された誘導コイル８の端部を溝部２１に収納して固定することが好ましい。すなわち、平角線である誘導コイル８を巻回する際には、その巻き始め部分や巻き終わり部分がばらけることになりやすいが、熱伝導体１０及びフェライト磁心１１の端部位置に予め溝部２１を形成しておくと、誘導コイル８の端部を固定しやすくなる。なお、このような固定箇所を、キャップ（図示省略）で覆うようにしてもよい。
【００３１】
また、図５で示すように、フェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿って巻回された誘導コイル８の終端部を、熱伝導体１０の端部に接合しておいてもよい。なお、図５中の黒丸は、接合点を表している。
【００３２】
つまり、誘導コイル８を下側から巻き始めた結果として終端部が上側にまできた場合には、誘導コイル８の終端部を下側にまで戻す処理が必要となる。しかしながら、熱伝導体１０が熱伝導率の良好な金属製である場合には、誘導コイル８の端部を熱伝導体１０の端部と接合し、この熱伝導体１０そのものを誘導コイル８への電流供給路として利用することが可能なため、誘導コイル８の終端部の処理が容易化される。
【００３３】
さらに、本実施の形態では、平角線であるところの誘導コイル８を組立コアのフェライト磁心１１に沿って巻回するのに際し、誘導コイル８の短辺側がフェライト磁心１１それぞれの外表面と接し、かつ、その長辺側がフェライト磁心１１の外表面から突出する状態となるようにしながらエッジワイズ巻きで巻回するとしている。しかしながら、図６で示す参考例のように、この誘導コイル８の長辺側がフェライト磁心１１の外表面と接触する状態になるようにしておいてもよい。
【００３４】
すなわち、誘導コイル８の長辺側がフェライト磁心１１の外表面と接触している場合には、誘導コイル８とフェライト磁心１１との接触面積が増加することになり、誘導コイル８の熱がフェライト磁心１１及び熱伝導体１０へと効率的に伝達されやすくなる。従って、このような構成としておくことが、フェライト磁心１１の鉄損よりも誘導コイル８の銅損の方が大きくて誘導コイル８の温度上昇が問題となる場合などにあっては有効となる。
【００３５】
さらにまた、図７で示す組立コアの変形例のように、誘導コイル８とフェライト磁心１１との間に絶縁スリーブ２２を介装し、断面視矩形状の平角線とされた誘導コイル８を絶縁スリーブ２２の外表面上にエッジワイズ巻きで巻回してもよい。このような構成では、誘導コイル８及びフェライト磁心１１間の絶縁を有効に維持することが可能となり、導電性があるものの高透磁率である材料、例えば、Ｍｎ系磁性材料などでフェライト磁心１１を作製することも可能となる。なお、このようにした場合にあっては、比較的強い磁界を発生することが可能であるため、ランププラズマヘのエネルギー伝達効率が向上するという利点が確保される。
［参考例］
参考例にかかる無電極放電ランプは、図１に基づいて説明した実施の形態１と同じく、気密容器１と、その凹部キャビティ２内に挿入された電力結合器３とを備えており、電力結合器３は、誘導コイル８と、誘導コイル８が巻回される組立コアとを具備している。そして、この際における組立コアは、断面視円形状を有する中空丸棒体である金属製の熱伝導体１０と、この熱伝導体１０の外表面に密着し得る断面視湾曲形状とされたうえで巻回熱伝導体１０の外表面に沿って配設される複数個（図では、４個）のフェライト磁心１１とから構成されている。
【００３６】
また、組立コアに対して巻回される誘導コイル８は、断面視円形状とされたものであり、この誘導コイル８は組立コアを構成しているフェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿って巻回されている。さらに、この際、図８で示すように、フェライト磁心１１それぞれの外表面には、断面視円形状とされた誘導コイル８を案内するためのガイド溝２３が断面視矩形状を有するものとして形成されており、誘導コイル８はガイド溝２３でもって案内されながらフェライト磁心１１それぞれの外表面上に巻回されている。
【００３７】
このようなガイド溝２３を形成している際には、フェライト磁心１１それぞれの外表面に対して誘導コイル８を巻回しやすくなるばかりでなく、誘導コイル８の隣接しあう部分ごとの絶縁距離を容易に確保し得ることとなる。また、誘導コイル８と各フェライト磁心１１との接触面積が増加するので、これらフェライト磁心１１を介したうえでの熱伝導体１０による放熱作用の向上を実現することも可能になる。
【００３８】
なお、図８ではガイド溝２３が断面視矩形状を有するとしているが、その断面形状が制限されることはなく、図９で組立コアの第１変形例を示すように、底面部が半円形状として湾曲させられたガイド溝２３であってもよいことは勿論である。ところで、図示省略しているが、誘導コイル８とフェライト磁心１１との間に対し、絶縁スリーブ２２が介装されている場合もあることは勿論である。そして、この場合にあっては、ガイド溝２３を絶縁スリーブ２２の外表面に形成することが行われる。
【００３９】
さらに、誘導コイル８は、図１０で示すように、断面視円形状とされた芯線２４の外表面上に融点の異なる内外二重の被覆層、つまり、内側被覆層２５及び外側被覆層２６が互いに積層して形成されたものであってもよい。すなわち、この場合には、内側被覆層２５を形成する材料が有している融点よりも外側被覆層２６を形成する材料が有している融点の方を低く設定することが前以て行われており、図１１で示すように、フェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿って誘導コイル８を巻回した後の時点で加熱処理するのに伴って外側被覆層２６は熔融させられる。
【００４０】
このような構成としている場合には、加熱処理によって熔融した誘導コイル８の外側被覆層２６が互いに混ざりあうこととなるため、その後の工程で冷却すると、図１１で示すように、フェライト磁心１１の外表面上に沿って巻回された誘導コイル８の芯線２４及び内側被覆層２５それぞれが、熔融していた外側被覆層２６によってフェライト磁心１１へと固定される。そこで、誘導コイル８の巻き始め部分や巻き終わり部分などをわざわざ固定しなくても済むことになり、誘導コイル８の芯線２４やフェライト磁心１１が高温になったとしても絶縁性が損なわれることはなくなる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にかかる無電極放電ランプでは、電力結合器が、断面視円形状の金属製の熱伝導体と、熱伝導体の外表面に密着する断面視湾曲形状の複数個のフェライト磁心と、高周波電流が印加され短辺側がフェライト磁心の外表面と接触しておりその長辺側が突出する状態としてフェライト磁心に巻回されるとともに端部が熱伝導体の端部に電気的に接続される誘導コイルと、を有することにより、この熱伝導体そのものを誘導コイルへの電流供給路として利用することが可能なため、誘導コイルの終端部の処理が容易化される。
【００４２】
請求項２記載の発明にかかる無電極放電ランプでは、、誘導コイルの端部が熱伝導体及びフェライト磁心の端部位置に形成された溝部に収納したうえで固定されている。すなわち、平角線である誘導コイルを巻回する際には、その巻き始め部分や巻き終わり部分がばらけることになりやすいが、熱伝導体及びフェライト磁心の端部位置に予め溝部を形成しておくと、誘導コイルの端部を固定しやすくなるという効果が得られる。
【００４３】
請求項３記載の発明にかかる無電極放電ランプでは、誘導コイルとフェライト磁心との間に絶縁スリーブを介装しており、かつ、断面視矩形状の平角線とされた誘導コイルを絶縁スリーブの外表面上にエッジワイズ巻きで巻回することが行われている。このような構成であれば、絶縁スリーブにより誘導コイル及びフェライト磁心間の絶縁性を有効かつ確実に維持することができるという利点が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１及び実施の形態２にかかる無電極放電ランプの構造を示す全体断面図である。
【図２】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの要部構造を一部省略して示す外観斜視図である。
【図３】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図である。
【図４】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを示す外観斜視図である。
【図５】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを示す全体断面図である。
【図６】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを示す全体断面図である。
【図７】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第４変形例を示す全体断面図である。
【図８】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図である。
【図９】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第１変形例を示す全体断面図である。
【図１０】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを構成する誘導コイルの変形例を示す断面図である。
【図１１】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第２変形例を示す要部断面図である。
【図１２】 従来の形態にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの要部構造を一部省略して示す外観斜視図である。
【図１３】 従来の形態にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す要部平面図である。
【符号の説明】
１ 気密容器
２ 凹部キャビティ
３ 電力結合器
８ 誘導コイル
１０ 熱伝導体
１１ フェライト磁芯
２１ 溝部
２２ 絶縁スリーブ
２３ ガイド溝
２４ 芯線
２５ 内側被覆層
２６ 外側被覆層
【発明の属する技術分野】
本発明は無電極放電ランプにかかり、特には、電力結合器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、照明器具のうちには無電極放電ランプといわれるものがあり、その一例としては、特開平６−１９６００６号公報で開示されたものがある。すなわち、この無電極放電ランプは、放電ガスが封入された気密容器と、この気密容器の凹部キャビティ内に収納された電力結合器とを備えている。そして、電力結合器は、高周波電流の印加に伴う高周波電磁界の発生により放電ガスを励起して発光させる誘導コイルと、この誘導コイルが巻回されたフェライト磁芯とを具備している。
【０００３】
この無電極放電ランプでは、放電に伴って発生する熱の影響を受けたり、自己発熱したりするのに伴って誘導コイルやフェライト磁芯が極めて高温となることが避けられない。なお、誘導コイルやフェライト磁芯、その他の絶縁物などが使用許容温度を超えると、無電極放電ランプが正常に機能しなくなったり、短寿命となったりすることが起こる。例えば、磁芯が高温となったときには、磁束が飽和してランプ効率が低下したり、ランプの点灯を維持できずに消灯することが起こってしまう。
【０００４】
このような不都合を解消するため、従来の無電極放電ランプでは、図１２の斜視図及び図１３の平面図で要部構造のみを示すように、断面視円形状を有する中空丸棒体である金属製の熱伝導体５１を用意したうえ、一回り直径が大きな中空丸棒体であるフェライト磁芯５２へと熱伝導体５１を密着した状態で直接的に内挿してなる構造の組立コアが採用されている。つまり、この際における熱伝導体５１は、フェライト磁芯５２に蓄積する熱を外部へと放熱させるものとして機能する。
【０００５】
さらに、このとき、熱伝導体５１が内挿されたフェライト磁芯５２の外表面に沿っては、誘導コイル５３が巻回されている。そして、この際における誘導コイル５３は、断面視円形状とされた芯線の外表面上に絶縁性の被覆層が形成された構造を有するのが一般的となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の組立コアにあっては、熱伝導体５１によるフェライト磁芯５２の放熱作用を最大限に引き出すため、熱伝導体５１とフェライト磁芯５２とを密着させることが必要となる。しかしながら、熱伝導体５１及びフェライト磁芯５２の各々がそれぞれ一体物であるため、フェライト磁芯５２に対して熱伝導体５１を直接的に内挿する場合には、これらの両者間に必ず若干の隙間が存在している必要がある。
【０００７】
すなわち、熱伝導体５１及びフェライト磁芯５２間に若干の隙間が存在していなければ、熱伝導体５１をフェライト磁芯５２に内挿することは不可能であり、また、これらの両者間に隙間が存在している限りは、熱伝導体５１とフェライト磁芯５２との間における密着性を確保できなくなる。従って、従来構造のような組立コアである場合には、熱伝導体５１とフェライト磁芯５２との密着性を確保することが困難となり、熱伝導体５１によってフェライト磁芯５２の放熱作用を最大限にまで引き出すことはでき難いのが実情である。
【０００８】
さらに、前記従来の構造とされた組立コアでは、断面視円形状とされた芯線の外表面上に絶縁性の被覆層が形成されてなる誘導コイル５３をフェライト磁芯５２の外表面上に１層で巻回するのが一般的であるため、誘導コイル５３の巻回幅が大きくなり、ひいては、フェライト磁芯５２の全長が長くなる結果として鉄損が増大してしまう。また、高温状態下においては、誘導コイル５３の被覆層が炭化することが起こり、誘導コイル５３の芯線同士間における絶縁性が確保されなくなるという不都合も生じることになっていた。また、誘導コイル５３を下側から巻き始めた結果として終端部が上側にまできた場合には、誘導コイル５３の終端部を下側にまで戻す処理が必要となる。
【０００９】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであって、熱伝導体とフェライト磁芯との密着性を確保することが容易であると共に、誘導コイルの巻回幅を小さくしてフェライト磁芯の全長を短くすることが可能であり、さらには、誘導コイルの絶縁性を有効に確保し、併せて誘導コイルの終端部の処理を容易化することができる構成とされた無電極放電ランプの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る無電極放電ランプは、放電ガスが封入された気密容器と、気密容器の凹部キャビティ内に挿入された電力結合器と、を備える無電極放電ランプであって、該電力結合器は、断面視円形状の金属製の熱伝導体と、熱伝導体の外表面に密着する断面視湾曲形状の複数個のフェライト磁心と、高周波電流が印加され短辺側がフェライト磁心の外表面と接触しておりその長辺側が突出する状態としてフェライト磁心に巻回されるとともに端部が熱伝導体の端部に電気的に接続される誘導コイルと、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明にかかる無電極放電ランプは請求項１に記載したものであって、前記誘導コイルの端部は前記熱伝導体及び前記フェライト磁心の端部位置に形成された溝部に収納して固定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明にかかる無電極放電ランプは請求項１に記載したものであって、前記誘導コイルと前記フェライト磁心との間には絶縁スリーブが介装されており、前記誘導コイルは断面視矩形状の平角線とされたうえで前記絶縁スリーブの外表面上にエッジワイズ巻きで巻回されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は実施の形態１及び実施の形態２にかかる無電極放電ランプの構造を示す全体断面図、図２は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの要部構造を一部省略して示す外観斜視図であり、図３は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図である。そして、図４は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第１変形例を示す外観斜視図であり、図５は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第２変形例を示す全体断面図である。
【００２１】
また、図６は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第３変形例を示す全体断面図であり、図７は実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第４変形例を示す全体断面図である。さらに、図８は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図であり、図９は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第１変形例を示す全体断面図である。
【００２２】
さらにまた、図１０は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを構成する誘導コイルの変形例を示す断面図であり、図１１は実施の形態２にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第２変形例を示す要部断面図である。
［実施の形態１］
実施の形態１にかかる無電極放電ランプは、図１で示すように、放電ガスが封入された透光性材料からなる気密容器１と、この気密容器１内に設けられた凹部キャビティ２と、この凹部キャビティ２内に挿入された電力結合器３とを備えている。そして、気密容器１内には、アルゴンやクリプトンなどの希ガス及び水銀が放電ガスとして封入されており、その内面上には蛍光体皮膜４及び保護皮膜５が塗布されている。なお、凹部キャビティ２の内面上にも、蛍光体皮膜４及び保護皮膜５、反射皮膜６が塗布されている。
【００２３】
また、無電極放電ランプは、気密容器１及び凹部キャビティ２がエンベロープの底部で封着され、かつ、排気細管７が凹部キャビティ２の上部で封着された放電空間を備えており、この放電空間内にも放電ガスが封入されている。さらに、この際における電力結合器３は、高周波電流の印加に伴う高周波電磁界の発生によって放電ガスを励起して発光させる誘導コイル８と、誘導コイル８が巻回される組立コアとを具備している。
【００２４】
そして、この組立コアは、図２で示すように、単一個の熱伝導体１０と、熱伝導体１０の外周囲に沿って並列配置された複数個（図では、４個）のフェライト磁芯１１とを組み合わせたものとなっている。なお、ここではフェライト磁芯１１の個数が４個であるとしているが、４個に限定されることはなく、２個以上でありさえすればよいことは勿論である。
【００２５】
すなわち、熱伝導体１０は、断面視円形状を有する中空丸棒体である金属製、例えば、アルミニウム製などの金属シリンダであり、その軸芯位置には、断面視円形状の貫通孔、つまり、排気細管配設用の空間が形成されている。そして、この空間に対しては排気細管７が内挿されており、この排気細管７には、水銀の蒸気圧を制御するためのアマルガム１３と、このアマルガム１３の位置を固定するガラスロッド１４とがそれぞれ配設されている。
【００２６】
一方、フェライト磁芯１１のそれぞれは、熱伝導体１０の外表面に密着し得るような断面視湾曲形状を有する平板部材であり、これらフェライト磁芯１１は、互い同士間に隙間が存在する状態としたうえで熱伝導体１０の外表面に沿って配設される。つまり、この際においては、熱伝導体１０が断面視円形状を有し、かつ、磁芯１１の各々が熱伝導体１０の外表面に密着する断面視湾曲形状を有しているので、これらの磁芯１１は必ず熱伝導体１０の外表面に密着した状態で配設されていることとなる。
【００２７】
さらに、このような構成とされた組立コアに対しては誘導コイル８が巻回されることになり、図３で示すように、この誘導コイル８は断面視矩形状の平角線とされたうえでフェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿ってエッジワイズ巻きで巻回されている。すなわち、誘導コイル８は、その短辺側がフェライト磁心１１それぞれの外表面と接触しており、かつ、その長辺側がフェライト磁心１１の外表面から突出する状態として巻回されている。
【００２８】
この構成においては、誘導コイル８が平角線であるため、巻回された誘導コイル８の全体断面積を従来と同等に保ちながらも通常の巻き方に比べて巻き幅Ｌが短くて済むことになり、その結果としてフェライト磁芯１１の全長も短くて済むことになる。従って、誘導コイル８は全体的に小型化されることとなり、フェライト磁芯１１で発生する鉄損は抑制されるという利点が確保される。
【００２９】
なお、導電性のないＮｉ−Ｚｎ系磁性材料からなるフェライト磁芯１１の場合であっても、平角線である誘導コイル８の一端面である短辺側がフェライト磁芯１１の外表面と直接的に接触しているので、誘導コイル８で発生する熱をフェライト磁芯１１を介して熱伝導体１０へと効率よく伝達することが可能となる。また、このとき、平角線からなる誘導コイル８をテフロン（登録商標）などで絶縁コーティングしておくと、高透磁率のＭｎ系磁性材料を使用してフェライト磁芯１１を作製することも可能となり、Ｑの増加を見込めることとなる。
【００３０】
ところで、本実施の形態にかかる組立コアにあっては、図４で示すように、熱伝導体１０及びフェライト磁心１１の端部位置に溝部２１を形成しておき、フェライト磁心１１それぞれの外表面上に巻回された誘導コイル８の端部を溝部２１に収納して固定することが好ましい。すなわち、平角線である誘導コイル８を巻回する際には、その巻き始め部分や巻き終わり部分がばらけることになりやすいが、熱伝導体１０及びフェライト磁心１１の端部位置に予め溝部２１を形成しておくと、誘導コイル８の端部を固定しやすくなる。なお、このような固定箇所を、キャップ（図示省略）で覆うようにしてもよい。
【００３１】
また、図５で示すように、フェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿って巻回された誘導コイル８の終端部を、熱伝導体１０の端部に接合しておいてもよい。なお、図５中の黒丸は、接合点を表している。
【００３２】
つまり、誘導コイル８を下側から巻き始めた結果として終端部が上側にまできた場合には、誘導コイル８の終端部を下側にまで戻す処理が必要となる。しかしながら、熱伝導体１０が熱伝導率の良好な金属製である場合には、誘導コイル８の端部を熱伝導体１０の端部と接合し、この熱伝導体１０そのものを誘導コイル８への電流供給路として利用することが可能なため、誘導コイル８の終端部の処理が容易化される。
【００３３】
さらに、本実施の形態では、平角線であるところの誘導コイル８を組立コアのフェライト磁心１１に沿って巻回するのに際し、誘導コイル８の短辺側がフェライト磁心１１それぞれの外表面と接し、かつ、その長辺側がフェライト磁心１１の外表面から突出する状態となるようにしながらエッジワイズ巻きで巻回するとしている。しかしながら、図６で示す参考例のように、この誘導コイル８の長辺側がフェライト磁心１１の外表面と接触する状態になるようにしておいてもよい。
【００３４】
すなわち、誘導コイル８の長辺側がフェライト磁心１１の外表面と接触している場合には、誘導コイル８とフェライト磁心１１との接触面積が増加することになり、誘導コイル８の熱がフェライト磁心１１及び熱伝導体１０へと効率的に伝達されやすくなる。従って、このような構成としておくことが、フェライト磁心１１の鉄損よりも誘導コイル８の銅損の方が大きくて誘導コイル８の温度上昇が問題となる場合などにあっては有効となる。
【００３５】
さらにまた、図７で示す組立コアの変形例のように、誘導コイル８とフェライト磁心１１との間に絶縁スリーブ２２を介装し、断面視矩形状の平角線とされた誘導コイル８を絶縁スリーブ２２の外表面上にエッジワイズ巻きで巻回してもよい。このような構成では、誘導コイル８及びフェライト磁心１１間の絶縁を有効に維持することが可能となり、導電性があるものの高透磁率である材料、例えば、Ｍｎ系磁性材料などでフェライト磁心１１を作製することも可能となる。なお、このようにした場合にあっては、比較的強い磁界を発生することが可能であるため、ランププラズマヘのエネルギー伝達効率が向上するという利点が確保される。
［参考例］
参考例にかかる無電極放電ランプは、図１に基づいて説明した実施の形態１と同じく、気密容器１と、その凹部キャビティ２内に挿入された電力結合器３とを備えており、電力結合器３は、誘導コイル８と、誘導コイル８が巻回される組立コアとを具備している。そして、この際における組立コアは、断面視円形状を有する中空丸棒体である金属製の熱伝導体１０と、この熱伝導体１０の外表面に密着し得る断面視湾曲形状とされたうえで巻回熱伝導体１０の外表面に沿って配設される複数個（図では、４個）のフェライト磁心１１とから構成されている。
【００３６】
また、組立コアに対して巻回される誘導コイル８は、断面視円形状とされたものであり、この誘導コイル８は組立コアを構成しているフェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿って巻回されている。さらに、この際、図８で示すように、フェライト磁心１１それぞれの外表面には、断面視円形状とされた誘導コイル８を案内するためのガイド溝２３が断面視矩形状を有するものとして形成されており、誘導コイル８はガイド溝２３でもって案内されながらフェライト磁心１１それぞれの外表面上に巻回されている。
【００３７】
このようなガイド溝２３を形成している際には、フェライト磁心１１それぞれの外表面に対して誘導コイル８を巻回しやすくなるばかりでなく、誘導コイル８の隣接しあう部分ごとの絶縁距離を容易に確保し得ることとなる。また、誘導コイル８と各フェライト磁心１１との接触面積が増加するので、これらフェライト磁心１１を介したうえでの熱伝導体１０による放熱作用の向上を実現することも可能になる。
【００３８】
なお、図８ではガイド溝２３が断面視矩形状を有するとしているが、その断面形状が制限されることはなく、図９で組立コアの第１変形例を示すように、底面部が半円形状として湾曲させられたガイド溝２３であってもよいことは勿論である。ところで、図示省略しているが、誘導コイル８とフェライト磁心１１との間に対し、絶縁スリーブ２２が介装されている場合もあることは勿論である。そして、この場合にあっては、ガイド溝２３を絶縁スリーブ２２の外表面に形成することが行われる。
【００３９】
さらに、誘導コイル８は、図１０で示すように、断面視円形状とされた芯線２４の外表面上に融点の異なる内外二重の被覆層、つまり、内側被覆層２５及び外側被覆層２６が互いに積層して形成されたものであってもよい。すなわち、この場合には、内側被覆層２５を形成する材料が有している融点よりも外側被覆層２６を形成する材料が有している融点の方を低く設定することが前以て行われており、図１１で示すように、フェライト磁心１１それぞれの外表面上に沿って誘導コイル８を巻回した後の時点で加熱処理するのに伴って外側被覆層２６は熔融させられる。
【００４０】
このような構成としている場合には、加熱処理によって熔融した誘導コイル８の外側被覆層２６が互いに混ざりあうこととなるため、その後の工程で冷却すると、図１１で示すように、フェライト磁心１１の外表面上に沿って巻回された誘導コイル８の芯線２４及び内側被覆層２５それぞれが、熔融していた外側被覆層２６によってフェライト磁心１１へと固定される。そこで、誘導コイル８の巻き始め部分や巻き終わり部分などをわざわざ固定しなくても済むことになり、誘導コイル８の芯線２４やフェライト磁心１１が高温になったとしても絶縁性が損なわれることはなくなる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にかかる無電極放電ランプでは、電力結合器が、断面視円形状の金属製の熱伝導体と、熱伝導体の外表面に密着する断面視湾曲形状の複数個のフェライト磁心と、高周波電流が印加され短辺側がフェライト磁心の外表面と接触しておりその長辺側が突出する状態としてフェライト磁心に巻回されるとともに端部が熱伝導体の端部に電気的に接続される誘導コイルと、を有することにより、この熱伝導体そのものを誘導コイルへの電流供給路として利用することが可能なため、誘導コイルの終端部の処理が容易化される。
【００４２】
請求項２記載の発明にかかる無電極放電ランプでは、、誘導コイルの端部が熱伝導体及びフェライト磁心の端部位置に形成された溝部に収納したうえで固定されている。すなわち、平角線である誘導コイルを巻回する際には、その巻き始め部分や巻き終わり部分がばらけることになりやすいが、熱伝導体及びフェライト磁心の端部位置に予め溝部を形成しておくと、誘導コイルの端部を固定しやすくなるという効果が得られる。
【００４３】
請求項３記載の発明にかかる無電極放電ランプでは、誘導コイルとフェライト磁心との間に絶縁スリーブを介装しており、かつ、断面視矩形状の平角線とされた誘導コイルを絶縁スリーブの外表面上にエッジワイズ巻きで巻回することが行われている。このような構成であれば、絶縁スリーブにより誘導コイル及びフェライト磁心間の絶縁性を有効かつ確実に維持することができるという利点が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１及び実施の形態２にかかる無電極放電ランプの構造を示す全体断面図である。
【図２】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの要部構造を一部省略して示す外観斜視図である。
【図３】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図である。
【図４】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを示す外観斜視図である。
【図５】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを示す全体断面図である。
【図６】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを示す全体断面図である。
【図７】 実施の形態１にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第４変形例を示す全体断面図である。
【図８】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す全体断面図である。
【図９】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第１変形例を示す全体断面図である。
【図１０】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアを構成する誘導コイルの変形例を示す断面図である。
【図１１】 参考例にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの第２変形例を示す要部断面図である。
【図１２】 従来の形態にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの要部構造を一部省略して示す外観斜視図である。
【図１３】 従来の形態にかかる無電極放電ランプが備えている組立コアの構造を示す要部平面図である。
【符号の説明】
１ 気密容器
２ 凹部キャビティ
３ 電力結合器
８ 誘導コイル
１０ 熱伝導体
１１ フェライト磁芯
２１ 溝部
２２ 絶縁スリーブ
２３ ガイド溝
２４ 芯線
２５ 内側被覆層
２６ 外側被覆層
Claims (3)
- 放電ガスが封入された気密容器と、気密容器の凹部キャビティ内に挿入された電力結合器と、を備える無電極放電ランプであって、
該電力結合器は、断面視円形状の金属製の熱伝導体と、熱伝導体の外表面に密着する断面視湾曲形状の複数個のフェライト磁心と、高周波電流が印加され短辺側がフェライト磁心の外表面と接触しておりその長辺側が突出する状態としてフェライト磁心に巻回されるとともに端部が熱伝導体の端部に電気的に接続される誘導コイルと、を有することを特徴とする無電極放電ランプ。 - 前記誘導コイルの端部は前記熱伝導体及び前記フェライト磁心の端部位置に形成された溝部に収納して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプ。
- 前記誘導コイルと前記フェライト磁心との間には絶縁スリーブが介装されており、前記誘導コイルは断面視矩形状の平角線とされたうえで前記絶縁スリーブの外表面上にエッジワイズ巻きで巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプ。
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