JP4258368B2

JP4258368B2 - Electrodeless discharge lamp

Info

Publication number: JP4258368B2
Application number: JP2003425652A
Authority: JP
Inventors: 和彦酒井; 宏司平松; 淳典岡田; 茂樹松尾; 晋二日妻
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2023-12-22
Also published as: JP2005183316A

Description

本発明は、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより形成した高周波電磁界で放電ガスを放電させる無電極放電ランプに関する。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp that discharges a discharge gas with a high-frequency electromagnetic field formed by passing a high-frequency current through an induction coil.

無電極放電ランプの従来例としては、特開平６ー１８１０５２号公報に示されるものがある。このものは、発光物質を封入した透光性を有するバルブと、バルブ外から高周波電磁界を作用させて発光物質を励起発光させる誘導コイルとを備えた無電極放電ランプにおいて、バルブの管壁外周面におけるコイル近傍を除く部位に導電膜を被着したものである。
そしてこの構成により、誘導コイルの周囲に生じる高周波電磁界の一部が導電膜に誘導電流を発生させ、導電膜に電流損が生じて導電膜が発熱することになる。また、導電膜をバルブに被着していることによって導電膜は保護膜としても機能するから、最冷点部の温度が上昇して発光物質の気化量が多くなる。このように発光物質の気化量が増大することによって、発光効率が増大することになる。
特開平６ー１８１０５２号公報 A conventional example of an electrodeless discharge lamp is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-181052. This is an electrodeless discharge lamp having a light-transmitting bulb encapsulating a luminescent material and an induction coil for exciting and emitting the luminescent material by applying a high-frequency electromagnetic field from the outside of the bulb. A conductive film is deposited on the surface except for the vicinity of the coil.
With this configuration, a part of the high-frequency electromagnetic field generated around the induction coil generates an induced current in the conductive film, causing current loss in the conductive film and generating heat in the conductive film. Further, since the conductive film also functions as a protective film by attaching the conductive film to the bulb, the temperature at the coldest spot increases and the amount of vaporization of the luminescent material increases. Thus, the luminous efficiency increases by increasing the amount of vaporization of the luminescent substance.
JP-A-6-181052

ところで、従来例に示したような無電極放電ランプは、熱電極のように点灯開始時に初期電子の発生源がないため、気密容器内の偶存電子によって放電を開始する。明所では紫外線や可視光による光電効果等により気密容器内にいくらかの初期電子が存在しているが、暗所では初期電子が少ない。これにより、無電極放電ランプにおいては、特に暗所で放電の開始に時間がかかるという課題があった。 By the way, the electrodeless discharge lamp as shown in the conventional example does not have an initial electron generation source at the start of lighting like a hot electrode, and therefore, discharge is started by even electrons in an airtight container. In the bright place, some initial electrons exist in the hermetic container due to the photoelectric effect by ultraviolet rays or visible light, but in the dark place, there are few initial electrons. As a result, the electrodeless discharge lamp has a problem that it takes time to start discharge particularly in a dark place.

本発明は、このような課題を鑑みてなしたものであって、その目的とするところは、放電の開始を容易にし、特に暗所での放電の開始までの時間を短くすることができる無電極放電ランプを提供することである。
The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to facilitate the start of discharge, and in particular, to shorten the time until the start of discharge in a dark place. An electrodeless discharge lamp is provided.

請求項１に係る発明は、窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面の誘導コイル近傍にのみ導電膜を設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 1 includes a hermetic container having a hollow part, in which discharge gas is sealed, and an induction coil that is inserted into the hollow part and generates an induction electric field in the hermetic container. in electrodeless lamps to form a high-frequency electromagnetic field to excite the enclosed gas in an airtight container in an airtight container by a high-frequency current to the induction coil, depression of the gas side of the internal side which is sealed A conductive film is provided only in the vicinity of the induction coil .

請求項２に係る発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the electrodeless discharge lamp according to the first aspect of the present invention, at least an alkali metal, an alkaline earth metal , or a rare earth metal, which is a low work function material, is provided on the inner side surface in which the gas in the depression is sealed. A phosphor film in which one or more kinds of compounds are mixed is provided.

請求項３に係る発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいてTh-W、Pm、 ⁸⁵ Kr、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質を封入したことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is characterized in that in the electrodeless discharge lamp according to claim 1, a radioactive substance made of at least one of Th-W, Pm, ⁸⁵ Kr, and ThO ₂ is enclosed.

本発明によれば、無電極放電ランプにおいて気密容器内の初期電子の数を増加させることにより、放電の開始が容易となり、特に暗所での放電の開始までの時間を短くすることができる。
According to the present invention, by increasing the number of initial electrons in the hermetic container in the electrodeless discharge lamp, the discharge can be easily started, and the time until the start of the discharge particularly in the dark place can be shortened.

（第１の実施形態）
本実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の無電極放電ランプの断面図である。 (First embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the electrodeless discharge lamp of this embodiment.

本実施形態の無電極放電ランプは、窪み部１を有して内部に放電用のガスが封入された気密容器２と、窪み部１内に挿入され気密容器２内に誘導電界を発生する誘導コイル３と、を備えている。 The electrodeless discharge lamp of the present embodiment includes a hermetic container 2 having a hollow portion 1 in which discharge gas is sealed, and an induction that is inserted into the hollow portion 1 and generates an induced electric field in the hermetic container 2. A coil 3.

次に、本実施形態について詳細に説明する。気密容器２は、例えばガラス等の透光性の材料により、外観視において略電球形状に形成されている。気密容器２内には、例えばアルゴンやクリプトン等の希ガス及び水銀蒸気圧を制御するアマルガム４が封入されている。気密容器２の内面には、気密容器２内に存在する水銀とガラス材料との反応を防止するため保護膜５を設けている。さらに保護膜５上には、水銀が放射する紫外線を可視光に変換する蛍光体が塗布されて蛍光体膜６を形成している。ここで、蛍光体膜６には、蛍光体の劣化を防止するために例えばAｌ₂O₃からなる結着材が混入されている。 Next, this embodiment will be described in detail. The hermetic container 2 is formed in a substantially light bulb shape in appearance from a light-transmitting material such as glass. In the hermetic container 2, a rare gas such as argon or krypton and an amalgam 4 for controlling the mercury vapor pressure are enclosed. A protective film 5 is provided on the inner surface of the hermetic container 2 in order to prevent reaction between mercury and the glass material present in the hermetic container 2. Further, a phosphor film 6 is formed on the protective film 5 by applying a phosphor that converts ultraviolet rays emitted from mercury into visible light. Here, the phosphor film 6 is mixed with a binder made of, for example, Al ₂ O ₃ in order to prevent the phosphor from being deteriorated.

気密容器２の一部には、気密容器２の内側方向にへこんだ窪み部１が設けられている。窪み部１のガスが封入された内部側の面の誘導コイル３近傍には、例えば酸化錫からなる導電膜７が設けられている。導電膜７上には、前述と同様に保護膜５が設けられており、さらに保護膜５上には、蛍光体膜６が設けられている。窪み部１の頂部には、気密容器２内に放電用のガスを封入するための筒状の排気管９が封着されている。ここで、排気管９の表面の一部は窪んでおり、排気管９の末端と間に例えばビスマスーインジウムー水銀等の合金からなり、気密容器２内の水銀蒸気圧を制御するアマルガム４及びアマルガム４の位置を固定するためのガラスロッド８が設けられている。また、窪み部１と排気管９の間の空間には、排気管９の表面に沿って密に７ターン巻回され、高周波電流が通電される誘導コイル３が設けられている。 In a part of the airtight container 2, a recess 1 that is recessed inward of the airtight container 2 is provided. A conductive film 7 made of, for example, tin oxide is provided in the vicinity of the induction coil 3 on the inner side surface in which the gas of the hollow portion 1 is sealed. A protective film 5 is provided on the conductive film 7 as described above, and a phosphor film 6 is further provided on the protective film 5. A cylindrical exhaust pipe 9 for sealing discharge gas in the hermetic container 2 is sealed at the top of the recess 1. Here, a part of the surface of the exhaust pipe 9 is depressed, and it is made of an alloy such as bismuth-indium-mercury between the ends of the exhaust pipe 9 and controls the mercury vapor pressure in the hermetic vessel 2 and A glass rod 8 for fixing the position of the amalgam 4 is provided. In addition, in the space between the hollow portion 1 and the exhaust pipe 9, there is provided an induction coil 3 that is densely wound around the surface of the exhaust pipe 9 and is supplied with a high-frequency current.

以上の構成において、誘導コイル３に１３５ｋＨｚの高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界によって初期電子を増加させて放電を開始させる。ここで、本実施形態のように窪み部１のガスが封入された内部側の面の誘導コイル３近傍にのみ導電膜７が設けられているので、誘導コイル３の上端又は下端と導電膜７との間に強電界が生じるため、初期電子が増加しやすくなり、放電の開始が容易になる。 In the above configuration, when a high frequency current of 135 kHz is passed through the induction coil 3, an electric field is generated between the induction coils 3, and the initial electrons are increased by this electric field to start discharge. Here, since the conductive film 7 is provided only in the vicinity of the induction coil 3 on the inner side surface in which the gas of the hollow portion 1 is sealed as in the present embodiment, the upper end or the lower end of the induction coil 3 and the conductive film 7 are provided. Since a strong electric field is generated between the first and second electrons, initial electrons are likely to increase, and discharge can be easily started.

表１は、暗所における導電膜７の有無と放電開始のし易さの関係を示したものである。表１中、○印は、気密容器８への電圧印加後、放電開始に至るまでの時間が０．７ｓｅｃ以下のものを示し、０．７ｓｅｃを越えるものについては「×」印で示している。ここで、気密容器８への印加電圧は１ｋＶである。また、暗所においては、放電が開始するまでの時間にばらつきがあるため、計５回の測定を行っている。表１により、導電膜７がある場合には、無い場合に比べて放電が開始するまでの時間が短くなっていることが明らかである。 Table 1 shows the relationship between the presence or absence of the conductive film 7 in a dark place and the ease of starting discharge. In Table 1, ◯ indicates that the time until the start of discharge after voltage application to the hermetic vessel 8 is 0.7 sec or less, and those exceeding 0.7 sec are indicated by “x”. . Here, the voltage applied to the airtight container 8 is 1 kV. In the dark place, since the time until the discharge starts varies, the measurement is performed five times in total. From Table 1, it is clear that when the conductive film 7 is present, the time until discharge starts is shorter than when the conductive film 7 is absent.

以上に示したように、窪み部１に導電膜７を設けることにより、誘導コイル３と導電膜７の間に強電界を生じさせることができるので、気密容器２内の初期電子の数が増加し、放電の開始を容易にすることができる。 As described above, by providing the conductive film 7 in the recess 1, a strong electric field can be generated between the induction coil 3 and the conductive film 7, thereby increasing the number of initial electrons in the hermetic container 2. Thus, the start of discharge can be facilitated.

なお、本実施形態においては、導電膜７として酸化錫を用いたが、酸化インジウム等の金属導電膜であっても同様の効果を得ることができる。
（第２の実施形態）
本実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態の無電極放電ランプの断面図である。 In the present embodiment, tin oxide is used as the conductive film 7, but the same effect can be obtained even with a metal conductive film such as indium oxide.
(Second Embodiment)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrodeless discharge lamp of the present embodiment.

本実施形態の無電極放電ランプは、第１の実施形態に記載した導電膜７に代えて、窪み部１のガスが封入された内部側の面に設けた蛍光体膜６に低仕事関数材料１０であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだものであり、他は第１の実施形態と同じである。 The electrodeless discharge lamp according to the present embodiment has a low work function material on the phosphor film 6 provided on the inner side surface in which the gas of the recess 1 is sealed, instead of the conductive film 7 described in the first embodiment. 10 is mixed with cesium, which is one of the alkali metals, and the others are the same as in the first embodiment.

この構成において、誘導コイル３に高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界により、仕事関数の低いセシウムが電気的刺激を受け、セシウムから電子が放出される。そして、セシウムから放出された電子は誘導コイル３に発生する電界によって加速されて、放電ガスに衝突して電子を増加させる。 In this configuration, when a high frequency current is passed through the induction coil 3, an electric field is generated between the induction coils 3, and cesium having a low work function is electrically stimulated by the electric field, and electrons are emitted from the cesium. The electrons emitted from the cesium are accelerated by the electric field generated in the induction coil 3 and collide with the discharge gas to increase the electrons.

表２は、暗所におけるセシウムの有無と放電開始のし易さの関係を示したものである。表２中、○印は気密容器２への電圧印加後、放電開始に至るまでの時間が０．７ｓｅｃ以下のものを示し、０．７ｓｅｃを越えるものについては「×」印で示している。 Table 2 shows the relationship between the presence or absence of cesium in a dark place and the ease of starting discharge. In Table 2, ◯ indicates that the time until the start of discharge after voltage application to the hermetic container 2 is 0.7 sec or less, and those exceeding 0.7 sec are indicated by “x”.

表２により、蛍光体膜６に低仕事関数材料であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだ場合、セシウムの無い場合に比べて放電が開始するまでの時間が短くなっていることが明らかである。 According to Table 2, when cesium, which is one of alkali metals, which is a low work function material, is mixed in the phosphor film 6, the time until discharge starts is shorter than when cesium is not present. it is obvious.

以上に示したように、窪み部１の気密容器２の内部側の面に設けた蛍光体膜６に低仕事関数材料であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込むことにより、気密容器２内の初期電子の数を増加させ、放電の開始を容易にすることができる。 As described above, by mixing cesium, which is one of alkali metals, which is a low work function material, into the phosphor film 6 provided on the inner side surface of the hermetic container 2 of the recess 1, the hermetic container 2. It is possible to increase the number of initial electrons and to facilitate the start of discharge.

なお、本実施形態においては、仕事関数の低い材料としてセシウムを用いたが、他のアルカリ金属又はアルカリ土類金属、希土類金属を蛍光体膜６に混ぜ込んでもよい。
（第３の実施形態）
本実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態の無電極放電ランプの断面図である。
In this embodiment, cesium is used as a material having a low work function. However, other alkali metal, alkaline earth metal , or rare earth metal may be mixed in the phosphor film 6.
(Third embodiment)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrodeless discharge lamp of the present embodiment.

本実施形態の無電極放電ランプは、第１の実施形態に記載した導電膜７に代えて、気密容器２内に放射性物質１１を配設したもので、他は第１の実施形態と同じである。ここで、放射性物質１１は、Pmを粒状に形成したもので、窪み部１の下端付近に設置している。
The electrodeless discharge lamp of the present embodiment is the same as the first embodiment except that the radioactive substance 11 is disposed in the airtight container 2 instead of the conductive film 7 described in the first embodiment. is there. Here, the radioactive substance 11 is formed of Pm in a granular form, and is installed near the lower end of the recess 1.

この構成によれば、放射性物質１１が放射する放射線によって放電ガスが電離されて電子が生成される。これにより、気密容器２内には、偶存電子に加えて放射線によって生成された電子が存在することになる。この状態で、誘導コイル３に高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界により、気密容器２内の偶存電子及び放射線によって生成された電子の両方が加速されて、さらに電子を増加させるため、放射性物質１１を用いない場合に比べて、放電を容易に開始させることができる。 According to this configuration, the discharge gas is ionized by the radiation emitted by the radioactive substance 11 to generate electrons. As a result, electrons generated by radiation exist in the airtight container 2 in addition to the even electrons. In this state, when a high-frequency current is applied to the induction coil 3, an electric field is generated between the induction coils 3, and both the surplus electrons in the hermetic container 2 and the electrons generated by radiation are accelerated by this electric field, and further Since electrons are increased, discharge can be started more easily than in the case where the radioactive substance 11 is not used.

次に放射性物質１１であるPm（プロメチウム）の有無と放電開始のし易さの関係を表３に示す。表３中、○印は気密容器２への電圧印加後、放電開始に至るまでの時間が０．７ｓｅｃ以下のものを示し、０．７ｓｅｃを越えるものについては「×」印で示している。
Next, Table 3 shows the relationship between the presence or absence of Pm (promethium) as the radioactive substance 11 and the ease of starting discharge. In Table 3, a circle mark indicates that the time until the start of discharge after voltage application to the hermetic vessel 2 is 0.7 sec or less, and a mark exceeding 0.7 sec is indicated by a “x” mark.

表３により、放射性物質１１であるPmを気密容器２内に設けた場合、設けない場合に比べて放電が開始するまでの時間が短くなっていることが明らかである。
From Table 3, it is clear that when Pm , which is the radioactive substance 11, is provided in the hermetic container 2, the time until the discharge starts is shorter than when it is not provided.

なお、本実施形態においては、放射性物質１１としてPmを用いたが、Th-W、ThO ₂ 、 ⁸⁵ Kr等を用いてもよい。
In the present embodiment, Pm is used as the radioactive substance 11, but Th-W, ThO ₂ , ⁸⁵ Kr, or the like may be used.

以上、第１〜３の実施形態について述べたが、第１〜３の実施形態を組み合わせてもよい（図示はしない）。すなわち、窪み部１に導電膜７を設け、さらにその上に低仕事関数材料１０であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだ蛍光体膜６を設ける。この場合においても、仕事関数の低いセシウムが電気的刺激を受け、セシウムから電子が放出され易くなるとともに、誘導コイル３の上端又は下端と導電膜７との間に強電界が生じるため、電子が増加しやすくなり、放電の開始が容易となる。特に、導電膜７と誘導コイル３の端部間の強い電界で生成された電子が低仕事関数材料１０に衝突することにより、より多くの２次電子を生成するので、より放電の開始を容易にすることができる。 Although the first to third embodiments have been described above, the first to third embodiments may be combined (not shown). That is, the conductive film 7 is provided in the recess 1, and the phosphor film 6 mixed with cesium, which is one of the alkali metals as the low work function material 10, is further provided thereon. Also in this case, cesium having a low work function is electrically stimulated, and electrons are easily emitted from the cesium, and a strong electric field is generated between the upper end or the lower end of the induction coil 3 and the conductive film 7, so that the electrons are It becomes easy to increase and the start of discharge becomes easy. In particular, since electrons generated by a strong electric field between the conductive film 7 and the end of the induction coil 3 collide with the low work function material 10, more secondary electrons are generated, so that it is easier to start discharge. Can be.

また、窪み部１のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだ蛍光体膜６を設け、さらに放射性物質１１を気密容器２に封入してもよい。この場合、放射性物質１１から放射線によって生成された電子が誘導コイル３の電界によって加速され、低仕事関数材料１０に衝突することにより、より多くの２次電子が生成されるため、さらに放電の開始を容易にすることができる。 In addition, a phosphor film 6 in which cesium, which is one of alkali metals as a low work function material, is provided on the inner surface of the hollow portion 1 where the gas is sealed, and the radioactive substance 11 is provided in the hermetic container 2. It may be enclosed. In this case, since electrons generated by radiation from the radioactive substance 11 are accelerated by the electric field of the induction coil 3 and collide with the low work function material 10, more secondary electrons are generated. Can be made easier.

そしてまた、窪み部１に導電膜７を設け、更にTh-W、Pm、 ⁸⁵ Kr、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質１１を封入してもよい。 In addition, a conductive film 7 may be provided in the depression 1 and a radioactive substance 11 made of at least one kind of substance of Th-W, Pm, ⁸⁵ Kr, and ThO ₂ may be enclosed.

なお、以上の実施形態において、誘導コイル３に通電する高周波電流が数百kHz程度の場合には、誘導コイル３と排気管９との間に磁性体を設けてもよい。また、蛍光体膜６の結着材としてAｌ₂O₃を用いたが、Y₂O₃やＭｇＯを用いてもよい。 In the above embodiment, when the high-frequency current to be passed through the induction coil 3 is about several hundred kHz, a magnetic material may be provided between the induction coil 3 and the exhaust pipe 9. In addition, Al ₂ O ₃ is used as the binder for the phosphor film 6, but Y ₂ O ₃ or MgO may be used.

第１の実施形態の無電極放電ランプの断面図である。It is sectional drawing of the electrodeless discharge lamp of 1st Embodiment. 第２の実施形態の無電極放電ランプの断面図である。It is sectional drawing of the electrodeless discharge lamp of 2nd Embodiment. 第３の実施形態の無電極放電ランプの断面図である。It is sectional drawing of the electrodeless discharge lamp of 3rd Embodiment.

Explanation of symbols

１窪み部
２気密容器
３誘導コイル
４アマルガム
５保護膜
６蛍光体膜
７導電膜
８ガラスロッド
９排気管
１０低仕事関数材料
１１放射性物質 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Depression part 2 Airtight container 3 Induction coil 4 Amalgam 5 Protective film 6 Phosphor film 7 Conductive film 8 Glass rod 9 Exhaust pipe 10 Low work function material 11 Radioactive substance

Claims

An airtight container having a hollow portion, in which discharge gas is sealed, and an induction coil that is inserted into the hollow portion and generates an induction electric field in the airtight container, and causes the induction coil to pass a high-frequency current In the electrodeless lamp that excites the gas enclosed in the hermetic container by forming a high-frequency electromagnetic field in the hermetic container, the conductive film is provided only in the vicinity of the induction coil on the inner surface in which the gas in the hollow portion is encapsulated. An electrodeless discharge lamp provided.

It is characterized in that a phosphor film in which at least one compound of alkali metal, alkaline earth metal, and rare earth metal, which is a low work function material, is mixed is provided on the inner side surface in which the gas in the depression is sealed. The electrodeless discharge lamp according to claim 1.

Th-W, Pm, ⁸⁵⁸⁵ Kr, ThO ₂₂ The electrodeless discharge lamp according to claim 1, wherein a radioactive substance made of at least one kind of substance is enclosed.