JP5517099B2

JP5517099B2 - 光源装置

Info

Publication number: JP5517099B2
Application number: JP2010006663A
Authority: JP
Inventors: 洋介加納; 将二山本
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: JP2011146275A

Description

本発明は、高周波を利用した照明及び光源装置に関する。

近年、高周波を利用した光源装置は、放電空間に電極が無くても点灯ができ、封入物と電極の化学反応等による発光管内の黒化が抑えられるため、従来より長寿命な無電極照明装置として実用化されている。また、電極からの２次電子の放出が無くとも放電を維持でき、電極の損耗が少ないことからプロジェクタ等に使われる有電極の光源装置においても応用が進められている。

高周波を利用したランプの放電開始には一般に放電開始用の特別な装置や制御が必要であり、放電開始するための初期電子を確保するために紫外線発生電球などの始動補助光源を使用する方法がある。（特許文献１参照）

特開昭５５−１２２３９８

このような光源装置の場合、放電ランプは高周波を漏洩しないように大部分が金属製の容器で覆われており、紫外線発生電球からの紫外線を冷却口から照射するとあるが、冷却口が小さく紫外線は遮蔽されてしまう。また、紫外線は空気中で減衰しやすいため、発光管に照射されるまでに減衰してしまう。よって紫外線発生電球から発生した紫外線のうち発光管に照射される量は、その発生量に比べて大幅に減少している。このため、安定した始動性が確保できなくなるという問題がある。本発明は、高周波を利用した光源装置において安定した始動性の確保と光源装置の製作コストが嵩まない簡易で小型な構成とすることを技術的課題としている。

課題を解決するために請求項１の高周波光源装置は、高周波発振器と共振器からなり、前記共振器内に高周波によって放電する放電物質を封入した発光管を備え、前記発光管の点灯始動時に紫外線を発生する始動補助光源が前記共振器の外部に配置され、当該始動補助光源から発生した紫外線を前記発光管の放電容器内へと導く導光部が設けられており、前記始動補助光源と前記導光部が同一部材を使用し一体であることを特徴とする。
請求項２の高周波光源装置は、請求項１において、導光部が石英管を溶融シールしたものであることを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、発光管に始動補助光源からの紫外線を放電容器内へと導く導光部を設けることで発光管点灯始動時に効率よく発光部へ紫外線を照射できるようになり、光源装置の安定した始動性が確保できた。
また、請求項２によれば、発光管と導光部は同一部材を使用し同一工程で一体となるよう作製するため、製作コストは嵩まずに光源装置の安定した始動性が確保できた。
また、請求項３によれば、始動補助光源と導光部は同一部材を使用し同一工程で一体となるよう作製するため、製作コストは嵩まずに光源装置の安定した始動性が確保できた。
さらに、請求項４によれば、導光部は柔軟性のある光ファイバーであるため、導光部及び始動補助光源の配置の自由度が増し、光源装置の内の構成部品の配置の制約が減るため
光源装置の小型化が可能となり、光源装置の安定した始動性が確保できた。

本発明に係る光源装置の一例を示す図本発明に係る光源装置の別の実施例を示す図本発明に係る光源装置の別の実施例を示す図本発明に係る光源装置の別の実施例を示す図光源装置の始動性を高めるための従来技術を示す図。

本発明に係る光源装置の最良の実施形態は、高周波発振器と共振器からなり、前記共振器内に高周波によって放電する放電物質を封入した発光管を備え、前期発光管の点灯始動時に紫外線を発生する始動補助光源が配置され、当該始動補助光源から発生した紫外線を前記発光管の放電容器内へと導く導光部を設けてあることを特徴とする高周波光源装置である。

共振器は金属からなり、共振器内は高周波波発振器からの高周波によって共振状態が形成されており、また、共振器の形状は矩形または、円筒形などであり共振器を小型にするため共振器内に誘電体を配置した誘電体共振器構造とするのが好ましく、光の利用効率向上のため誘電体を楕円反射鏡形状にしても良い。

発光管は、その本体が紫外線を透過する耐熱性の容器で形成され、当該耐熱性容器の放電容器に放電物質が封入されると共に、タングステン等の金属棒でなる対向する１対の電極が収容配設されている。なお、電極は１対の対向する構成に限らず、片側１つだけでも良いし、無くても良い。

発光管の近傍には導光部が設けられており、導光部末端は共振器の外にまで延在し導光部末端部近傍には始動補助光源が配置されている。

本発明に係る光源装置の実施例を図１に示す。図１に示す光源装置は、発光管１と、φ４、長さ２０ｍｍの高周波励振アンテナ２を内部に配置している共振器３と前記共振器３と接続された高周波発振器４と発光管１の近傍に配置された導光部６aと導光部６aの末端近傍に配置された始動補助光源７と始動補助光源用電源（図示せず）からなる。

高周波発振器４より発振された高周波は周波数２．４５ＧＨｚであり、高周波励振アンテナ２に伝えられる。アンテナ２は金属製の棒で、このアンテナにより高周波が共振器３内に送られる。

共振器３は金属製であり内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒形状をしていて高周波が外部に漏洩しない構造となっている。また、共振器３の一部には発光管１からの光を取り出す光取り出し口９aと始動補助光源からの光を取り入れるための光取り入れ口９ｂが設けられ、光取り出し口９aと光取り入れ口９ｂは同軸上に配置されている。

発光管１は、外径φ６ｍｍ、内径φ３ｍｍの石英管を溶融シールすることで作製されるφ３ｍｍ×１０ｍｍの石英ガラスで覆われた放電容器５が光取り出し口９a近傍に配置され、放電容器５内に水銀と金属ハロゲン化物とアルゴンガス等の始動用ガスとが封入されており、接着剤により固定されている。

導光部６aは、石英製のロッドレンズであり、その一方の端面は発光管１と対向し、他方の端面は始動補助光源７と対向するように配置されており、接着剤により固定されている。これにより始動補助光源７から発生した紫外線はロッドレンズ内を全反射して進行し均一化され拡散されず発光管１に照射される。

始動補助光源７は外径５mm、内径３ｍｍ、長さ１５ｍｍの石英管でできており、内部には微量の水銀とアルゴンガスが５〜５０torr封入されている。また、前記始動補助光源７の外周には金属ワイヤ８が巻き回されており、発光管始動時に始動補助光源用電源より数百ＫHzの高周波電圧が印加されることによって、石英管内部の水銀及びアルゴンガスが励起され紫外線を発生する構造となっている。

これにより、光源装置始動時に始動補助光源７から発生した紫外線が導光部６内を伝播し発光管１に効率よく照射されるため、放電容器５内に放電開始に必要な初期電子を確実に発生することができるため始動性が向上した光源装置が実現できた。

図２は本発明に係る光源装置の他の構成を示す概略図である。図中同記号のものは実施例１と同仕様であるものとする。

図２に示す光源装置は、発光管１aと、φ３、長さ１０ｍｍの高周波励振アンテナ２を内部に配置している共振器３と前記共振器３と接続された高周波発振器４と発光管１と一体である導光部６bと導光部６bの末端近傍に配置された始動補助光源７と始動補助光源用電源（図示せず）からなる。

発光管１aは、外径φ６ｍｍ、内径φ３ｍｍの石英管を溶融シールすることで作製されるφ３ｍｍ×１０ｍｍの石英ガラスで覆われた放電容器５aが光取り出し口９a近傍に配置され、放電容器５a内に水銀と金属ハロゲン化物とアルゴンガス等の始動用ガスとが封入されている。

導光部６ｂは発光管１a作製時の石英管の溶融シール部であり、光取り入れ口９ｂを通って共振器３より外部まで延在している。よって、発光管１a作製時に同時に作製される。

これにより、光源装置始動時に始動補助光源７から発生した紫外線が導光部６ｂ内を伝播し発光管１aに効率よく照射されるため、放電容器５a内に放電開始に必要な初期電子を確実に発生することができ、導光部６ｂと発光管１aは同一部材を使用し、同一工程で一体となるよう作製するため、製作コストは嵩まずに光源装置の安定した始動性が確保できた。

図３は本発明に係る光源装置の他の構成を示す概略図である。図中同記号のものは実施例１と同仕様であるものとする。

図３に示す光源装置は、発光管１と、φ３、長さ１０ｍｍの高周波励振アンテナ２を内部に配置している共振器３と前記共振器３と接続された高周波発振器４と発光管１の近傍に配置された導光部６ｃと導光部６ｃと一体である始動補助光源７aと始動補助光源用電源（図示せず）からなる。

導光部６ｃは外径φ６ｍｍ、内径φ３ｍｍの石英管を溶融シールすることで作製され、
その一方の端面は発光管１と対向している。

始動補助光源７aは導光部６ｃ作製時にφ３×７ｍｍの溶融シールしない空洞部１０を設けることで作製され、空洞部１０内には微量の水銀とアルゴンガスが５〜５０torr封入されており、共振器３外部の導光部６ｃの端部に配置されている。

これにより、光源装置始動時に始動補助光源７aから発生した紫外線が導光部６c内を効率よく伝播し発光管１に照射されるため、放電容器５内に放電開始に必要な初期電子を確実に発生することができ、導光部６ｃと始動補助光源７aは同一部材を使用し、同一工程で一体となるよう作製するため、製作コストは嵩まずに光源装置の安定した始動性が確保できた。

図４は本発明に係る光源装置の他の構成を示す概略図である。図中同記号のものは実施例１と同仕様であるものとする。

図４に示す光源装置は、発光管１と、φ３、長さ１０ｍｍの高周波励振アンテナ２を内部に配置している共振器３aと前記共振器３aと接続された高周波発振器４と発光管１の近傍に配置された導光部６dと導光部６dの末端近傍に配置された始動補助光源７と始動補助光源用電源（図示せず）からなる。

共振器３aは金属製であり内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒形状をしていて高周波が外部に漏洩しない構造となっている。また、共振器３aの一部には発光管１からの光を取り出す光取り出し口９aと始動補助光源からの光を取り入れるための光取り入れ口９ｂが設けられている。

導光部６ｄは、石英ガラスからなるφ０．１２５ｍｍの光ファイバーであり、その一方の端面は発光管１と対向し、他方の端面は始動補助光源７と対向するように配置されており、接着剤により固定されている。また、一般的に光ファイバーは柔軟性があるため、その配線に制約がない。そのため、光取り入れ口９ｂの任意の場所に配置すれば良い。

これにより、光源装置始動時に始動補助光源７から発生した紫外線が導光部６ｄ内を効率よく伝播し発光管１に照射されるため、放電容器５内に放電開始に必要な初期電子を確実に発生することができ、また導光部６ｃは光ファイバーであるため、光取り入れ口９ｂ、始動補助光源７及び始動補助光源用電源の配置が自由にできるようになり光源装置の小型化と安定した始動性が確保できた。

本発明は高周波を利用した照明及び光源装置に関するものである。

１、１a・・・発光管
２・・・・・高周波励振アンテナ
３、３a・・・共振器
４・・・・・高周波発振器
５、５a・・・放電容器
６、６a、６ｂ、６ｃ・・・導光部
７、７a・・・始動補助光源
８・・・金属ワイヤ
９ａ・・光取り出し口
９ｂ・・光取り入れ口
１０・・・空洞部

Claims

高周波発振器と共振器からなり、
前記共振器内に高周波によって放電する放電物質を封入した発光管を備え、
点灯始動時に紫外線を発生する始動補助光源が前記共振器の外部に配置され、
当該始動補助光源から発生した紫外線を前記発光管の発光部へと導く導光部が設けられており、
前記始動補助光源と前記導光部が同一部材を使用し一体であることを特徴とする高周波光源装置。
前記導光部は石英管を溶融シールしたものであることを特徴とする
請求項1記載の高周波光源装置。