JPH05347143A - 無電極放電ランプ - Google Patents

無電極放電ランプ

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JPH05347143A
JPH05347143A JP15395892A JP15395892A JPH05347143A JP H05347143 A JPH05347143 A JP H05347143A JP 15395892 A JP15395892 A JP 15395892A JP 15395892 A JP15395892 A JP 15395892A JP H05347143 A JPH05347143 A JP H05347143A
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Shingo Tosaka
真吾 東坂
Seigo Wada
成伍 和田
Atsunori Okada
淳典 岡田
Makoto Ukekawa
信 請川
Miki Kotani
幹 小谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】始動補助電極に対して大きな電力を供給する必
要がなく始動性のよい無電極放電ランプを提供する。 【構成】透光性材料よりなるバルブ1の外周に誘導コイ
ルの巻線を巻回し、誘導コイルに高周波電源より高周波
電流を通電する。バルブ1の中に放電ガスを封入し、誘
導コイルの周囲の高周波電磁界を放電ガスに作用させて
放電ガスを励起発光させる。バルブ1は球状であって外
側に膨出した凸部1aを下端に有する。また、バルブ1
の外周壁には略T形の2個の始動補助電極3a,3bを
密着させ、始動補助電極3a,3bの縦片32 を凸部1
aの周面まで延長する。始動補助電極3a,3bに高周
波電圧を印加すると凸部1aの内部で微小な放電が生じ
て予備放電の発生を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バルブの内部に電極を
持たず、バルブ内の放電ガスにバルブの外部から高周波
電磁界を作用させることによって、放電ガスを励起発光
させるようにした無電極放電ランプに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の無電極放電ランプ
は、小型、高出力、長寿命などの特長を有しているもの
であるから、各所で研究開発され、たとえば、高出力点
光源などへの利用が考えられている。無電極放電ランプ
としては、図3に示すように、石英ガラス等の透光性材
料により形成されたバルブ1に希ガスと発光物質とを混
合した放電ガスを封入し、バルブ1の回りに誘導コイル
2を巻装したものが提供されている。誘導コイル2には
高周波電源4より高周波電流が通電される。また、バル
ブ1の外周壁には導電板(たとえば銅板)により略T形
に形成され横片31 が誘導コイル2の巻線の巻回方向に
沿って配置された2個の始動補助電極3a,3bを備
え、横片31 をバルブ1の周方向に並べる形でバルブ1
に密着して配設される。両始動補助電極3a,3bの横
片31 の間隔は比較的狭く設定される。この始動補助電
極3a,3bには縦片32 に接続された高周波電源5に
より高周波電圧が印加される。
【0003】始動時には、まず高周波電源5により始動
補助電極3a,3bに高周波電圧を印加する。このと
き、両始動補助電極3a,3bの周囲には高周波電界が
生じ、始動補助電極3a,3bはバルブ1の内部空間に
静電結合しているから、バルブ1の中で始動補助電極3
a,3bの近傍の電子が放電ガスの原子に衝突して放電
ガスの原子を電離させる。このような現象が繰り返され
ることによって放電を維持するのに十分な電子が供給さ
れると、始動補助電極3a,3bに沿うようにストリー
マ状の予備放電が生じる。予備放電が生じた状態で、誘
導コイル2に高周波電源4から高周波電流を通電する
と、誘導コイルに鎖交する高周波磁界が生じ、この高周
波磁界に鎖交するトロイド状の誘導電界が生じることに
なる。また、誘導コイル2によって生じた高周波磁界は
予備放電に鎖交する。したがって、予備放電は誘導電界
に沿って誘導されて伸展し、最終的に予備放電が一つに
つながるとトロイド状の放電路を有した主放電(一般に
環状放電、あるいは高周波リング放電と呼ばれている放
電状態)に移行し、放電ガスの励起による強い発光が生
じて点灯状態になる。ここで、誘導コイル2は予備放電
と同じ向きに誘導電界を発生させるから、予備放電から
主放電への移行に際して放電路の向きを変化させるよう
なエネルギが不要になるのである。点灯状態に移行すれ
ば、始動補助電極3a,3bに高周波電圧を印加するこ
となく点灯状態が維持される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、放電ガス
に、発光物質として水銀を含む放電ガスを用いると、初
期始動は比較的容易になるが、消灯直後に再始動するの
は困難であるという問題がある。また、温度の上昇に伴
って水銀の蒸気圧が指数関数的に変化するから、誘導コ
イル2に高周波電流を通電するための高周波電源との整
合がとりにくく、整合がとれなくなると立ち消えなどが
生じて安定に点灯させることができないという問題が生
じる。一方、放電ガスに水銀が含まれていなければ整合
はとりやすくなるが、初期始動が非常に困難になる。誘
導コイルに高電圧を印加すれば、強制的に始動させるこ
とは可能であるが、高電圧を出力できる高周波電源が必
要になり、点灯回路としての高周波電源が大型化すると
いう問題が生じる。
【0005】このような問題を解決するには、始動補助
電極3a,3bの間の電界強度を大きくして予備放電が
容易に生じるようにすることが考えられる。すなわち、
両始動補助電極3a,3bの距離を小さくすることが必
要である。しかしながら、両始動補助電極3a,3bの
間隙を小さくすると、バルブ1の内部に予備放電が生じ
る前に、両始動補助電極3a,3bの間にバルブ1の外
部で放電が生じて、始動補助電極3a,3bが損傷する
という問題がある。
【0006】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、始動補助電極に対して大きな電力を供給する
必要がなく始動性のよい無電極放電ランプを提供しよう
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、透光性材料よりなるバルブ1の外周に
巻線を巻回した誘導コイル2に高周波電源4より高周波
電流を通電し、誘導コイル2の径方向における巻線の内
側に形成されている高周波電磁界をバルブ1内に封入さ
れた放電ガスに作用させることによって放電ガスを励起
発光させる無電極放電ランプにおいて、バルブ1の内部
空間に静電結合するようにバルブ1の外壁面の近傍に配
設され高周波電圧が印加される複数の始動補助電極3
a,3bを設け、バルブ1の周壁の要所には外向きに膨
出した凸部1aを形成するともに各始動補助電極3a,
3bの一部を凸部1aの内部空間に静電結合する位置に
配置しているのである。
【0008】
【作用】請求項1の構成によれば、誘導コイル2に高周
波電流を通電すると、誘導コイル2の周囲に形成された
高周波磁界がバルブ1の中に封入されている放電ガスに
作用してバルブ1の中にトロイド状の誘導電界が生じ、
この誘導電界によってトロイド状の放電路を有する主放
電が生じて点灯状態になる。ここで、誘導コイル2に高
周波電流を通電するのに先立って始動補助電極3a,3
bに高周波電圧を印加すると、バルブ内に両始動補助電
極3a,3bに沿うようにストリーマ状の予備放電が生
じる。また、バルブ1に外向きに膨出した凸部1aを形
成し、各始動補助電極3a,3bの一部を凸部1aの内
部空間に静電結合する位置に配置していることによっ
て、始動補助電極3a,3bの距離を凸部1aの近傍で
近付けることができ、凸部1aの近傍において始動補助
電極3a,3bの周囲に発生した強い電界を凸部1aの
内部の放電ガスに作用させて電子の生成を容易にするこ
とができる。要するに、凸部1aの中の狭い空間に高周
波電界を集中的に形成して、放電ガスに絶縁破壊が生じ
やすい環境を提供し、予備放電の発生を容易にしている
のである。その結果、バルブ1の外部で放電を生じるこ
となく、予備放電を容易に発生させることができるので
ある。このように予備放電が生じやすくなった結果、始
動時の供給エネルギが少なくなって電源を小型化するこ
とが可能になり、全体としての小型化が可能になるので
ある。
【0009】
【実施例】(実施例1)図1に示すように、バルブ1は
石英ガラス等の透光性材料によって気密な球状に形成さ
れ、バルブ1の一所には外向きに膨出した凸部1aが形
成される。バルブ1の中には、たとえば100Torrのキ
セノンガスを放電ガスとして封入してある。バルブ1の
外周には凸部1aの突出方向に中心線を持つように誘導
コイル2の巻線が巻回される(図3参照)。誘導コイル
2は、たとえば3ターン巻回される。バルブ1の外周壁
には導電板(たとえば、銅板)よりなる略T形の2個の
始動補助電極3a,3bが密着して配置される。T形の
横片31 は凸部1aの中心線に直交する平面とバルブ1
の外周壁との交線である円環上において配列され、T形
の縦片32 はバルブ1の外周壁に沿って凸部1aの両側
まで延長される。したがって、凸部1aは両始動補助電
極3a,3bの縦片32 の間に挟まれることになる。こ
こに、凸部1aを挟む両始動補助電極3a,3bの縦片
2 の間隔は、始動補助電極3a,3bの間に高周波電
源5によって高周波電圧を印加したときにバルブ1の外
部で放電が生じることがない程度の寸法に設定される。
【0010】誘導コイル2は、高周波電源4から高周波
電流が通電されて高周波磁界を発生し、この高周波磁界
がバルブ1の内部の放電ガスに作用することによってト
ロイド状の放電路を有する主放電を生じさせ、放電ガス
を励起して発光させる。すなわち、高周波磁界によって
バルブ1の中には誘導コイル2の巻線の巻回方向に沿う
形でトロイド状の誘導電界が生じるのであり、この誘導
電界によりバルブ1の中に放電プラズマが発生して主放
電が維持される。高周波電源4は、高周波を発生する高
周波発生器と、高周波発生器の出力を増幅する増幅器
と、増幅器と誘導コイル2との間に挿入されインピーダ
ンスを整合させるマッチング回路とを備える。
【0011】両始動補助電極3a,3bの間には、高周
波電源5により高周波電圧が印加され、バルブ1の中に
ストリーマ状の予備放電を発生させる。すなわち、始動
補助電極3a,3bの間に高周波電圧を印加して高周波
電界を形成すると、バルブ1の中で始動補助電極3a,
3bの近傍の電子がキセノン原子に衝突してキセノン原
子を電離させるのであって、このような現象が繰り返さ
れることによって放電を維持するのに十分な電子が供給
されると、始動補助電極3a,3bに沿うようにストリ
ーマ状の予備放電が生じる。ここに、高周波電源5は高
周波電源4と同様にマッチング回路などを備える。
【0012】始動時には、まず高周波電源5により始動
補助電極3a,3bに高周波電圧を印加する。このと
き、凸部1aを挟んで配置された両始動補助電極3a,
3bの縦片32 は他の部分よりも距離が近いから、凸部
1aの近傍では始動補助電極3a,3bの周囲に形成さ
れる電界が他の部位よりも強くなる。また、縦片32
凸部1aを挟んで配設されているから、始動補助電極3
a,3bは放電ガスに静電結合して、放電ガスの電離を
促進する。すなわち、凸部1aの中の狭い空間において
微小な放電が発生して電子を生成するから、両始動補助
電極3a,3bの周囲に生じた高周波電界によって始動
補助電極3a,3bに沿うように予備放電が容易に生じ
るのである。予備放電が生じた状態で、誘導コイル2に
高周波電源4から高周波電流を通電すると、誘導コイル
に鎖交する高周波磁界が生じ、この高周波磁界に鎖交す
る誘導電界が生じることになる。また、誘導コイル2に
よって生じた高周波磁界は予備放電に鎖交する。このよ
うに誘導電界が予備放電に作用することによって主放電
に移行し、放電ガスの励起による強い発光が生じて点灯
状態になる。ここで、誘導コイル2は予備放電と同じ向
きに誘導電界を発生させるから、予備放電から主放電へ
の移行に際して放電路の向きを変化させるようなエネル
ギは不要である。点灯状態に移行すれば、始動補助電極
3a,3bに高周波電圧を印加することなく点灯状態が
維持される。
【0013】上述したような始動補助電極3a,3bを
設けることによって、主放電を形成するための初期入力
を大幅に減少させることができる。このことにより、電
源を小型化でき、容易に始動できるようになるのであ
る。ここに、放電ガスとしては、キセノンガスに代え
て、他の単一気体や混合気体を用いてもよく、ガス圧も
100Torrに限定されるものではない。また、バルブ1
の形状についても球状のほか各種形状を採用することが
できる。さらに、誘導コイル2のターン数や始動補助電
極3a,3bの形状についても上記のものに限定される
ものではない。
【0014】(実施例2)本実施例では、金属あるいは
金属のハロゲン化物をキセノンガスに混合した放電ガス
を用いる。この場合、金属あるいは金属のハロゲン化物
の蒸気圧は最冷点の温度に依存することになる。主放電
は誘導コイル2の巻線の巻回方向に沿ったトロイド状の
放電路を有し、放電ガスがバルブ1の中に封入されてい
るから、バルブの中に対流が生じることによって、バル
ブ1の下部に最冷点が形成されることになる。したがっ
て、凸部1aをバルブ1の下部に設けていると、凸部1
aが最冷点になり、金属や金属のハロゲン化物が凸部1
aに入り込むことになって、発光色の変化などが生じる
ことになる。
【0015】本実施例では、図2に示すように、凸部1
aをバルブ1の上部に設けているのであって、凸部1a
は主放電の際に加熱されるから、最冷点になることがな
く、金属あるいは金属のハロゲン化物を含む放電ガスを
用いている場合でも、発光色に変化が生じるのを防止で
きるのである。ここに、凸部1aの位置はバルブ1の上
端ではなくても、最冷点にならない位置であれば、同様
の効果が得られるものである。他の構成は実施例1と同
様である。
【0016】
【発明の効果】本発明は上述したように、バルブの内部
空間に静電結合するようにバルブの外壁面の近傍に配設
され高周波電圧が印加される複数の始動補助電極を設
け、バルブの周壁の要所には外向きに膨出した凸部を形
成するともに各始動補助電極の一部を凸部の内部空間に
静電結合する位置に配置しているので、始動補助電極の
距離を凸部の近傍で小さくすることができ、凸部の近傍
において始動補助電極の周囲に発生した強い電界を凸部
の内部の放電ガスに作用させることができ、微小な空間
に強い電界を作用させることによって絶縁破壊を容易に
するのである。その結果、予備放電を生じさせるための
電子の生成が促進され、予備放電の発生を容易にするこ
とができるという利点を有する。しかも、バルブの外部
で放電を生じることなく、始動補助電極に沿う予備放電
を容易に発生させることができるのである。また、予備
放電が生じた後は、誘導コイルへの高周波電流の通電に
よってバルブの中に形成されるトロイド状の誘導電界を
予備放電に作用させて、主放電に移行させることがで
き、始動が容易になるのである。このように予備放電が
生じやすくなった結果、始動時の供給エネルギが少なく
なって電源を小型化することが可能になり、全体として
の小型化が可能になるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における誘導コイルを除いた概略構成
図である。
【図2】実施例2における誘導コイルを除いた概略構成
図である。
【図3】従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 バルブ 1a 凸部 2 誘導コイル 3a 始動補助電極 3b 始動補助電極 4 高周波電源 5 高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 請川 信 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小谷 幹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性材料よりなるバルブの外周に巻線
    を巻回した誘導コイルに高周波電源より高周波電流を通
    電し、誘導コイルの径方向における巻線の内側に形成さ
    れている高周波電磁界をバルブ内に封入された放電ガス
    に作用させることによって放電ガスを励起発光させる無
    電極放電ランプにおいて、バルブの内部空間に静電結合
    するようにバルブの外壁面の近傍に配設され高周波電圧
    が印加される複数の始動補助電極を設け、バルブの周壁
    の要所には外向きに膨出した凸部を形成するともに各始
    動補助電極の一部を凸部の内部空間に静電結合する位置
    に配置したことを特徴とする無電極放電ランプ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7253555B2 (en) * 2002-10-24 2007-08-07 Lg Electronics Inc. Electrodeless lamp system and bulb thereof

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US7253555B2 (en) * 2002-10-24 2007-08-07 Lg Electronics Inc. Electrodeless lamp system and bulb thereof

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