JPH05303960A - 高光度放電ランプ - Google Patents

高光度放電ランプ

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JPH05303960A
JPH05303960A JP5000400A JP40093A JPH05303960A JP H05303960 A JPH05303960 A JP H05303960A JP 5000400 A JP5000400 A JP 5000400A JP 40093 A JP40093 A JP 40093A JP H05303960 A JPH05303960 A JP H05303960A
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JP
Japan
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arc tube
lamp
excitation coil
mass
center
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Pending
Application number
JP5000400A
Other languages
English (en)
Inventor
Kirby G Vosburgh
カービー・ガネット・ボスバラー
James T Dakin
ジェームス・トーマス・デイキン
Mark E Duffy
マーク・エルトン・ダフィ
Raymond A Heindl
レイモンド・アルバート・ハインドル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPH05303960A publication Critical patent/JPH05303960A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/048Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using an excitation coil

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無電極高光度放電ランプの光出力を最大にす
る。 【構成】 励起コイルの質量中心が、アーク管の質量中
心から共通中心軸に沿って所定距離ずらして配置され
る。好適実施例における、光を下方に向けるように構成
されたランプでは、励起コイルの質量中心が回転楕円面
状のアーク管の質量中心より上方に位置ぎめされ、アー
ク管の上側半球体が光出力を更に最大にするために反射
コーティングで覆われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無電極型の高光度放電
(HID)ランプに関する。更に詳しくは、本発明は光
出力を最大にするための改良型HIDランプおよび励起
コイル構造に関する。
【0002】
【従来の技術】高光度放電(HID)ランプにおいて
は、水銀またはナトリウム蒸気のような中圧ないし高圧
のイオン化可能ガスに電流が流れることによって生ずる
励起時にガスが可視光を発生する。HIDランプの1つ
のクラスは誘導結合無電極ランプであり、このランプは
高圧力のガス状充填物内にソレノイド状の電界を発生す
ることによってアーク放電を発生する。特に、ランプの
充填物すなわち放電プラズマはアーク管を取り囲んでい
る励起コイル内の無線周波(RF)電流によって励起さ
れる。アーク管および励起コイル組立体は本質的にRF
エネルギをプラズマに結合する変圧器として作用する。
すなわち、励起コイルは1次コイルとして作用し、プラ
ズマは一巻きの2次巻線として作用する。励起コイル内
のRF電流は時間的に変化する磁界を発生し、これはま
たそれ自身で完全に閉じる電界すなわちソレノイド状電
界をプラズマ内に形成する。この電界の結果として電流
が流れ、アーク管内にトロイド状のアーク放電が生ず
る。
【0003】実際の励起コイル構造は光出力を最大にす
るためにできる限りコイルによって光が遮られることを
回避している。典型的なコイル構造は米国特許第5,0
39,903号に記載されている。しかしながら、この
特許の励起コイル構造はランプからの光が遮られること
を避けるのに有効ではあるが、光出力を更に増大する新
しいランプおよびコイル構造を提供することが要望され
ている。
【0004】
【発明の概要】無電極HIDランプの励起コイルの質量
中心が、全光出力を最大にするためにアーク管の質量中
心から共通中心軸に沿って所定距離ずらされる。好適実
施例においては、すなわち光を下方に向けるように構成
されたランプにおいては、励起コイルの質量中心は回転
楕円面状のアーク管の質量中心より上方に位置し、アー
ク管の上側半球体は光出力を更に最大にするために反射
コーティングで覆われている。
【0005】本発明の特徴および利点は添付図面ととも
に本発明の次に示す詳細な説明を閲読することにより明
らかになるであろう。
【0006】
【詳しい説明】図1は、本発明による無電極HIDラン
プの励起コイルの構成を示している。図示のように、H
IDランプ10は好ましくは融解石英のような高温ガラ
スまたは多結晶アルミナのような光学的に透明なセラミ
ックから形成されるアーク管14を有している。典型的
には、図示のように、光透過性エンベロープ15がアー
ク管14を取り囲んでいる。励起コイル16がアーク管
14の周りに、すなわち外側のエンベロープ15の周り
に設けられ、トロイド状アーク放電20を内部に励起す
るための無線周波(RF)安定器18に接続されてい
る。一例として、アーク管14はほぼ楕円の形状を有す
るものとして示されている。しかしながら、用途によっ
ては他の形状のアーク管でも好ましいものである。例え
ば、アーク管14は必要により球形状であったり、短い
円筒形であったり、または角の丸い「ピルボックス」の
形状のものであってもよい。
【0007】アーク管14は充填物を含有し、この充填
物中にほぼトロイド形状を有するアーク放電がランプ動
作中励起される。適当な充填物は米国特許第4,81
0,938号に記載されている。この特許に記載されて
いる充填物は、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化セリ
ウムおよびキセノンを重量パーセントで組み合わせたも
のであり、白色温度において高い効率および良好な演色
性を有する可視光を発生する。例えば、上記の特許によ
るこのような充填物は、約500トルの分圧でキセノン
と組み合わせた等しい重量パーセントのヨウ化ナトリウ
ムおよび塩化セリウムを含んでいる。他の適当な充填物
は米国特許第4,972,120号に記載されているも
ので、ハロゲン化ランタン、ハロゲン化ナトリウム、ハ
ロゲン化セリウムおよび緩衝ガスとしてのキセノンまた
はクリプトンを組み合わせたものである。例えば、この
特許による充填物はヨウ化ランタン、ヨウ化ナトリウ
ム、ヨウ化セリウムおよび250トルの分圧のキセノン
を組み合わせたものである。
【0008】図1に示すように、RF電力がRF安定器
18に接続された励起コイル16を介してRF安定器1
8からHIDランプに供給される。励起コイル16は上
述した米国特許第5,039,903号に記載されてい
るような構造を有する2巻きコイルを有するものとして
示されている。このようなコイル構造の結果、非常に高
い効率が得られ、ランプからの光が阻止されるものは最
小になっている。この特許の励起コイルの全体の形状
は、等脚台形を、該台形と同じ平面内にあり且つ該台形
を横切らないコイル中心線の周りに回転させることによ
って形成される表面形状を有している。しかしながら、
米国特許第4,812,702号に記載されているよう
な他の適当なコイル形状を使用してもよい。この特許で
は、コイルの中心線のまわりにほぼV字形断面を有する
ように構成される6巻きのコイルが記載されている。ま
た、例えばソレノイド形状のような他の適当な励起コイ
ルを用いてもよい。アーク管の少なくとも一部と同じ形
状を有するが間隔をあけて設けられている螺旋形の更に
他の適当な励起コイルを用いてもよい。
【0009】動作においては、コイル16にRF電流が
流れる結果、時間的に変化する磁界が発生し、この磁界
によってそれ自身で完全に閉じている電界がアーク管1
4内に発生する。このソレノイド状の電界が発生した結
果、アーク管14内の充填物を通って電流が流れ、内部
にトロイド状のアーク放電20が発生する。RF安定器
18用の適当な動作周波数は0.1ないし300メガヘ
ルツ(MHz)の範囲にあり、典型的な動作周波数は
6.78MHzおよび13.56MHzである。
【0010】本発明によると、無電極HIDランプの励
起コイルの質量中心aは共通中心軸Y−Yに沿って所定
距離dだけアーク管の質量中心bからずれている。図示
のように、好適実施例においては、励起コイルの質量中
心aは回転楕円面状のアーク管の質量中心bの上方に設
けられる。更に、光出力を更に最大にするために、反射
コーティング30をアーク管14の上側半球体の外表面
上に設けることが好ましい。1991年11月4日出願
の米国特許出願第787,158号に記載されているよ
うに、このような反射コーティングは励起コイルに最も
近いアーク管の一部に設けられ、コーティングを設けな
い場合にコイルによって遮られる光をアーク管の外側に
有効に向けている。このような反射コーティングはアー
ク管の約30%ないし70%をカバーすることが好まし
い。更に、このような反射コーティングは1つ以上の電
気的絶縁材料、好ましくは、アルミナ、シリカ、ジルコ
ニア、チタニア、マグネシアおよびタンタラのような1
つ以上の耐火性絶縁材料で構成される。
【0011】本発明のランプおよび励起コイル構造によ
り、全光出力が増大するとともに、前方ルーメン比、す
なわちランプからの全光出力に対するアーク管の下側半
球体による前方光出力の比率がより高くなった。一例と
して、アーク管の外径が約26mmであり、高さが約1
9mmである図1に示すように構成されたHIDランプ
の場合、約3ないし6ミリメートルの範囲の変位dによ
り全光出力および前方ルーメン比が増大した。これは励
起コイルの表面に入射する直接光が低減することによっ
て生ずるものである。しかしながら、コイルを更に変位
した場合には、アーク管と励起コイルとの間の結合効率
の低減により光出力が減少した。従って、図1に示すラ
ンプの場合、アーク管に対するコイルの変位に対して最
適な範囲が存在する。
【0012】図2に示すような他の実施例においては、
励起コイル16はアーク管のコーティングされていない
どの部分も覆わないように距離d’だけアーク管からず
れている。このように、光は事実上励起コイルによって
吸収されない。更に他の実施例においては、コーティン
グされたアーク管またはコーティングされないアーク管
が適当な反射器および/または屈折媒体とともに使用さ
れる。例えば、図3に示すように、本発明によって構成
される無電極HIDランプは照明装置40用の光源とし
て使用される。図示のように、照明装置40は光が透過
する開口端部44を有するカップ状エンクロージャ42
を有している。ボール状屈折媒体46が開口端部44に
取り付けられている。上述した米国特許出願第787,
158号に記載されているように、このような屈折媒体
はランプからの光を照明装置の下側の所望の場所に向け
るための外側プリズム面を有している。図3において、
照明装置40は漏洩光線を反射させるための反射仕切り
部48を有して示されている。
【0013】励起コイルの質量中心がアーク管の質量中
心の上方に配置される場合を図示したが、励起コイルの
質量中心は特定の用途および使用される特定の反射器/
屈折媒体構造によってはアーク管の質量中心の下側に配
置してもよいことを理解されたい。更に、本発明により
光出力を最大にするために、励起コイルの質量中心がア
ーク管の質量中心からずらされれば、他のアーク管形状
を希望により使用してもよい。
【0014】本発明の好適実施例について示し説明した
が、このような実施例は単なる一例として示されたもの
であることは明らかであろう。本技術分野に専門知識を
有する者には本発明から逸脱することなく、種々の変
更、変形および置き換えを行うことができるであろう。
従って、本発明は特許請求の範囲の精神および範囲によ
って制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による無電極HIDランプの構成図であ
る。
【図2】本発明の他の実施例による無電極HIDランプ
の構成図である。
【図3】本発明の更に他の実施例に係わる無電極HID
ランプの構成図である。
【符号の説明】
10 HIDランプ 14 アーク管 15 外側エンベロープ 16 励起コイル 18 RF安定器 20 アーク放電
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームス・トーマス・デイキン アメリカ合衆国、オハイオ州、シェーカ ー・ハイツ、ウェイブリッジ・ロード、 2867番 (72)発明者 マーク・エルトン・ダフィ アメリカ合衆国、オハイオ州、シェーカ ー・ハイツ、チャドボーン・ロード、3125 番 (72)発明者 レイモンド・アルバート・ハインドル アメリカ合衆国、オハイオ州、ユークリッ ド、イースト・ツーハンドレッドツェンテ ィフォア・ストリート、50番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アーク管の周りに配置されて、該アーク
    管内に入れられているイオン化可能な充填物中にアーク
    放電を励起させる励起コイルを有している無電極高光度
    放電ランプにおいて、 当該ランプからの光出力を最大にするために、前記励起
    コイルの質量中心が前記アーク管の質量中心から共通中
    心軸に沿って所定距離ずらして配置されていることを特
    徴とする無電極高光度放電ランプ。
  2. 【請求項2】 イオン化可能な充填物を入れたアーク管
    と、 前記アーク管の周りに配置され、前記充填物中にアーク
    放電を励起させるように無線周波電源に接続されている
    励起コイルであって、該励起コイルの質量中心がランプ
    からの光出力を最大にするために前記アーク管の質量中
    心から共通中心軸に沿って所定距離ずれている励起コイ
    ルと、 を有する無電極高光度放電ランプ。
  3. 【請求項3】 前記アーク管を取り囲み、前記アーク管
    と前記励起コイルとの間に配設されている外側エンベロ
    ープを更に有する請求項2記載のランプ。
  4. 【請求項4】 前記アーク管の一部上に設けられている
    反射コーティングを更に有する請求項2または3記載の
    ランプ。
  5. 【請求項5】 前記距離は、前記励起コイルが前記アー
    ク管のコーティングを施された部分の周りに位置するよ
    うに定められている請求項4記載のランプ。
  6. 【請求項6】 前記励起コイルの質量中心は前記アーク
    管の質量中心より上方に配置され、前記反射コーティン
    グは前記アーク管の上側部分に設けられている請求項4
    記載のランプ。
  7. 【請求項7】 前記励起コイルは前記アーク管の上側の
    コーティングを施された部分の周りに配置されている請
    求項6記載のランプ。
  8. 【請求項8】 前記反射コーティングは前記アーク管の
    約30%ないし70%を覆っている請求項4記載のラン
    プ。
  9. 【請求項9】 前記反射コーティングはアルミナ、シリ
    カ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、タンタラおよ
    びこれらの組合せからなるグループから選択された材料
    から構成されている請求項4記載のランプ。
  10. 【請求項10】 前記反射コーティングから反射された
    光を受け、この光の方向を変えて、前記ランプからの光
    出力の分布を制御する光の方向変更手段を更に有する請
    求項4記載のランプ。
JP5000400A 1992-01-09 1993-01-06 高光度放電ランプ Pending JPH05303960A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US81859692A 1992-01-09 1992-01-09
US818596 1992-01-09

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JPH05303960A true JPH05303960A (ja) 1993-11-16

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ID=25225909

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JP5000400A Pending JPH05303960A (ja) 1992-01-09 1993-01-06 高光度放電ランプ

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EP (1) EP0550985A1 (ja)
JP (1) JPH05303960A (ja)
KR (1) KR930017076A (ja)
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19950117