JPH06349453A

JPH06349453A - 高周波照明装置

Info

Publication number: JPH06349453A
Application number: JP14182493A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Inoue; 昭浩井上; Yumi Shibata; 由美柴田; Masashi Saigo; 雅志西郷; Kunio Yuasa; 邦夫湯浅; Hitoshi Nakanishi; 仁中西; Fumio Hirano; 文雄平野; Hitoshi Kono; 仁志河野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】放電形態を磁界結合放電（Ｈ放電）と電界結合
放電（Ｅ放電）に切換え、発光の印象を変えるようにし
た高周波照明装置を提供する。【構成】放電容器１０に放電媒体を封入した放電ランプ
１と、この放電ランプにコイル１７を通じて高周波電磁
波を供給しこの放電ランプ内に磁界結合放電を発生させ
る手段と、上記放電ランプに外部電極１５を通じて高周
波電磁波を供給して放電ランプ内に電界結合放電を発生
させる手段と、を具備した。【作用】Ｅ放電モードの場合は、放電が全体的に淡く、
広がりをもち、柔らかい発光を呈することから、発光の
感じが優しく、幻想的なイメージを発し、Ｈ放電モード
の場合は、放電が集中し、光束が高く、力強い感じの発
光を呈し、十分な光量を出す。このため、放電形態を切
り変えれば、照明イメージを変えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電媒体を封入した放
電容器内に高周波電磁波を供給して放電発光させるよう
にした高周波照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、照明環境においては、全体の明
るさ、照射場所、発光色などを変更すると照明雰囲気が
変化し、従来、このような照明雰囲気を変更する方法と
して、例えば複数のランプを切り替え点灯したり、また
は１つのランプで光量を変えたり（調光）、発光色を変
更するなどの手段が知られている。

【０００３】特に、１つのランプで照明雰囲気を変更す
るには、ランプ電流や電圧を制御して発光量を変化させ
たり（調光）、複数の発光媒体を選択的に励起させて発
光色を変更する等の手段が採用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は照明環境に対する種々の需要が高まる傾向にあり、上
記従来のような調光や発光色の変更以外の方法によって
照明雰囲気を変えらえないかという要請がある。

【０００５】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、放電容器に高周波
電磁波を供給して高周波放電を発生させるようにしたラ
ンプにおいて、放電形態を変更することにより、明るさ
のみならず発光の印象も変えることができる高周波照明
装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、放電
容器に放電媒体を封入した放電ランプと、この放電ラン
プに高周波電磁波を供給して放電ランプ内に磁界結合放
電を発生させる手段と、上記放電ランプに高周波電磁波
を供給して放電ランプ内に電界結合放電を発生させる手
段と、を具備したことを特徴とする。請求項２の発明
は、上記放電ランプ内に磁界結合放電を発生させる手段
と放電ランプ内に電界結合放電を発生させる手段とを切
換える手段を備えたことを特徴とする。請求項３の発明
は、上記放電ランプ内に磁界結合放電を発生させる手段
と放電ランプ内に電界結合放電を発生させる手段とを同
時に作動させて、上記放電ランプ内に磁界結合放電と電
界結合放電を同時に発生させる手段を備えたことを特徴
とする。請求項４の発明は、上記磁界結合放電の入力エ
ネルギーは電界結合放電の入力エネルギーよりも大きい
ことを特徴とする。請求項５の発明は、上記磁界結合放
電と電界結合放電は、同一周波数で行わせることを特徴
とする。請求項６の発明は、上記電界結合放電は、磁界
結合放電の周波数より高い周波数で行うことを特徴とす
る。請求項７の発明は、上記磁界結合放電を発生させる
手段は入力手段として励起コイルを備え、この励起コイ
ルを通じて放電ランプに高周波電磁波を供給するととも
に、上記電界結合放電を発生させる手段は入力手段とし
て電極を備え、この電極を通じて放電ランプに高周波電
磁波を供給することを特徴とする。請求項８の発明は、
上記磁界結合放電を発生させる手段および電界結合放電
を発生させる手段は、それぞれ入力手段として共通の励
起コイルまたは電極を備え、この励起コイルまたは電極
を通じて高周波電磁波を入力するようにしたことを特徴
とする。請求項９に発明は、上記放電容器の内面にけい
光体を塗布し、この放電容器内に水銀と希ガスを封入し
たこと特徴とする。

【０００７】

【作用】従来の放電灯は、調光タイプまたは調色タイプ
であっても、アークの形態が変化することはなかった。
これに対し、高周波放電ランプの場合は、放電形態とし
て磁界結合放電（以下、Ｈ放電形と称す）と、電界結合
放電（以下、Ｅ放電形と称する）との２種類がある。Ｅ
放電形の場合は、放電が全体的に淡く、広がりをもち、
光束が低い放電形態をとり、けい光ランプに似た柔らか
い発光を呈することから、その発光の感じは優しく、幻
想的なイメージを発する。これに対し、Ｈ放電形の場合
は、放電が集中し、エネルギーが集中されて光束が高い
放電形態をとり、ＨＩＤ放電灯に似て力強い感じの発光
を呈し、周囲に十分な光量を提供する。このため、１個
の放電ランプで放電形態を上記アーク分散形とアーク集
中形とに切り変えてやれば、明るさが変化し、イメージ
の異なる発光が得られる。

【０００８】したがって、請求項１の高周波照明装置に
よれば、一個のランプでありながらＨ放電とＥ放電が得
られ、アーク分散形とアーク集中形とに切り変え可能に
なる。

【０００９】請求項２の高周波照明装置によれば、アー
ク分散形とアーク集中形とを切り変えて明るさを変化さ
せることができ、イメージの異なる発光が得られる。請
求項３の高周波照明装置によれば、Ｈ放電とＥ放電を同
時に発生させて、アークを放電ランプの全体に亘り分散
して発生させることができ、この場合もさらにイメージ
の異なる発光が得られる。請求項４の高周波照明装置に
よれば、入力エネルギーを変えることで明るさを変える
ことができる。請求項５の高周波照明装置によれば、周
波数を変えることなく入力エネルギーを変えることで明
るさを変えることができる。請求項６の高周波照明装置
によれば、入力エネルギーの変化を小さくすることがで
きる。請求項７の高周波照明装置によれば、それぞれ入
力手段が異なるから、放電ランプに異なる大きさの入力
エネルギーを供給し易く、同時に供給することもでき
る。請求項８の高周波照明装置によれば、入力手段を共
用するから構造が簡単になる。請求項９の高周波照明装
置によれば、紫外線を可視光に効果的に変換できる。

【００１０】

【実施例】以下本発明について、図１ないし図３に示す
第１の実施例にもとづき説明する。図１は高周波照明装
置の全体を示す構成図であり、図において１は放電ラン
プ、２は高周波発振装置である。放電ランプ１は、例え
ば外形が略球形をなしたソーダライムガラスからなる放
電容器１０を備えており、この放電容器１０の内面には
けい光体被膜１１が形成されている。またこの放電容器
１０内には、例えば２０mg程度の水銀と、数Torrのアル
ゴンなどの希ガスが封入されている。

【００１１】この放電容器１０の内部には放電空間１２
と区画されて外部に通じる凹部１３が形成されている。
この凹部１３には放電容器１０に対する入力手段として
の外部電極１５が挿入されている。この放電容器１０の
外周には放電容器１０に対する他の入力手段として、少
なくとも１ターン以上の励起コイル１７が巻回されてい
る。

【００１２】高周波発振装置２は、商用電源周波数を例
えば１３．５６ＭＨｚの周波数に変換するものであり、
この高周波発振装置２は放電形態切換え手段としての切
換スイッチ２１を通じて、上記外部電極１５および励起
コイル１７に接続されている。

【００１３】つまり、スイッチ２１をＡ側の端子に接続
すると励起コイル１７の両端が高周波発振装置２に接続
されるようになっている。この場合、励起コイル１７に
は周波数が１３．５６ＭＨｚの電磁波が供給され、しか
も１０ｋＷ程度の電力が入力されるようになっている。
一方、スイッチ２１をＢ側の端子に接続すると励起コイ
ル１７の一端と外部電極１５が高周波発振装置２に接続
されるようになっている。この場合、励起コイル１７は
一方の外部電極となり、上記外部電極１５との間で放電
を発生する。そして、この場合、これら励起コイル１７
と外部電極１５との間に周波数１３．５６ＭＨｚの電磁
波が供給され、抵抗素子などからなる入力変換器２２に
より制御された入力ワット、例えば１００Ｗ程度の電力
が入力されるようになっている。

【００１４】さらに、スイッチ２１をＣの共通端子に接
続すると、高周波発振装置２は励起コイル１７および外
部電極１５にそれぞれ接続され、これら励起コイル１７
および外部電極１５から放電ランプ１に高周波電磁波が
同時に供給されるようになっている。

【００１５】ところで、高周波の放電形態は、図２に示
すように、磁界結合放電（Ｈ放電形）と、電界結合放電
（Ｅ放電形）とに区分することができる。つまり、放電
空間に入力する電磁波エネルギーがある程度以下の範囲
であって同一周波数の場合、入力ワットがほぼ１０００
Ｗ程度より小さい場合はＥ放電を発生し、入力ワットが
ほぼ１０００Ｗ程度より大きい場合はＨ放電を発する。
但し、これらの区分は、周波数が３００ＭＨｚ以下の場
合に区分できるが、図２のＤ領域で示すように、周波数
が３００ＭＨｚを越えるとＨ放電形とＥ放電形の境界が
明瞭でなくなり、放電が放電容器の内表面全体に広がっ
て表面波放電を生じるようになる。

【００１６】図３は表面波放電の特徴を示すものであ
り、周波数が３００ＭＨｚ以上では表面波放電を生じる
が、周波数が３００ＭＨｚ以下では磁界結合放電（Ｈ放
電形）または電界結合放電（Ｅ放電形）を生じる。そし
て、周波数が３００ＭＨｚ以下では磁界結合放電（Ｈ放
電形）または電界結合放電（Ｅ放電形）を生じることか
ら、これらＨ放電形とＥ放電形を使い分けたい場合は、
図２の特性より、同一周波数の場合、入力ワットを変え
ればよいことになる。

【００１７】このような原理にもとづいて、上記構成に
よる高周波照明装置の作用を説明する。高周波発振装置
２を作動させてマイクロ電磁波を出力すると、この電磁
波は放電ランプ１に供給される。この場合、切換スイッ
チ２１をＡ側の端子に接続すると、励起コイル１７の両
端が高周波発振装置２に接続されるため、この励起コイ
ル１７には周波数が１３．５６ＭＨｚでかつ１０ｋＷの
電力が供給され、このような高周波が放電容器１０に入
力される。このため、放電空間１２内に磁界が発生し、
この磁界がプラズマを発生し、このプラズマ中で円環電
流が起り、電磁波が集中して放電を生じることから、図
２のＨ放電を生じる。この場合、放電空間１２内の水銀
が紫外線を発し、よってけい光体被膜１１で可視光に変
換され、この可視光が外部に放出される。この場合は、
電磁波エネルギーが集中して放電に変化し、強い放電が
発生するから、明るく力強い発光がなされ、光束が高
く、周囲を照明するのに充分な明るさの光量を得ること
ができる。換言すれば、ＨＩＤ放電灯のような輝度の高
い、男性的な発光がなされるうようになる。

【００１８】一方、切換スイッチ２１をＢ側の端子に接
続すると、外部電極１５と励起コイル１７の一端が高周
波発振装置２に接続され、これら外部電極１５との間で
放電を発生する。この場合、これら励起コイル１７と外
部電極１５との間に周波数が１３．５６ＭＨｚの電磁波
が供給されるとともに、入力変換器２２により制御され
た１００Ｗの電力が供給され、このため、励起コイル１
７と外部電極１５との間の放電空間１３に図２のＥ放電
が発生する。このＥ放電は、いわゆる高周波点灯式けい
光ランプの放電に似ており、放電が全体的に淡く、広が
りをもち、光束も比較的小さく、優しくて幻想的な発光
を呈する。

【００１９】さらに、切換スイッチ２１をＣ側の共通端
子に接続すると、外部電極１５および励起コイル１７が
同時に、周波数１３．５６ＭＨｚでかつ１０ｋＷの電力
と、周波数１３．５６ＭＨｚで１００Ｗの電力を供給
し、Ｈ放電とＥ放電を同時に発生する。この場合は、全
体的に広がりをもち、しかも輝度の高い発光をなす。

【００２０】このように、放電ランプの放電形態をＨ放
電形とＥ放電形とに選択、または同時に発生させること
により、照明雰囲気を変化させることができ、新規な調
光手段を提供することができる。

【００２１】なお、上記実施例の場合、放電ランプ１は
けい光体被膜１１を備え、水銀とアルゴン等の希ガスを
封入したが、これに代わって、例えばネオンＮｅガスの
みを封入してもよい。このようにすると、Ｈ放電の場合
はネオンの発光スペクトルの赤くて強い光が集中して発
生し、Ｅ放電の場合はピンク色に近い淡くて弱い光が拡
散して発し、よって照明雰囲気が変化する。その他、封
入する発光媒体は、ハロゲン金属、ナトリウム等であっ
てもよい。

【００２２】また、上記実施例の場合、Ｈ放電モードと
Ｅ放電モードは、共に周波数を１３．５６ＭＨｚで同一
にし、入力ワットを異ならせるようにしたが、これと同
時に相互に周波数も変えてもよい。一般に、周波数が高
いと、放電の拡散が強くなる傾向にあり、よって周波数
と入力ワットの両者を変更する場合であっても実施可能
である。

【００２３】さらに、上記第１の実施例では、Ｈ放電は
励起コイル１７を用いて放電容器１０内に高周波エネル
ギーを入力するとともに、Ｅ放電は外部電極１５と励起
コイル１７を用いて放電容器１０内に高周波エネルギー
を入力するようにしたが、本発明はこれらの入力手段を
使い分けることには限らない。

【００２４】つまり、図４に示す第２の実施例のよう
に、一対の外部電極３１、３１を用いてＨ放電モードと
Ｅ放電モードを行わせるようにしてもよい。この実施例
は、放電容器３０が偏平な空間を有する平板形状をなし
ている。この放電容器３０の内面には図示を省略したけ
い光体が塗布されており、かつこの内部空間には所定量
の水銀と希ガスが封入されている。放電容器３０の両端
には、導電性ペーストを塗布した外部電極３１、３１が
対向して設けられている。これら外部電極３１、３１は
高周波電磁エネルギーを放電容器３０に入力する手段で
あり、高周波発振器３５および入力変換器３６に接続さ
れている。

【００２５】このような構成の場合は、高周波発振器３
５からマイクロ電磁波を出力し、外部電極３１、３１間
に周波数が１３．５６ＭＨｚでかつ１０ｋＷの電力を供
給すると、放電空間内でＨ放電が発生する。また、入力
変換器３６を操作して切換えると、外部電極３１、３１
間に周波数が１３．５６ＭＨｚでかつ１００Ｗの電力が
供給され、この場合はＥ放電が発生する。よって、入力
ワットを切換えるのみで、Ｈ放電モードとＥ放電モード
とに切換えることができる。

【００２６】また、図５に示す第３の実施例の場合は、
励起コイル４１のみでＨ放電モードとＥ放電モードを行
わせるようにした例であり、球形の放電容器４０の周囲
に１ターン以上のコイル４１を巻装してある。このコイ
ル４１は、高周波発振器３５および入力変換器３６に接
続されている。

【００２７】このような構成の場合は、高周波発振器３
５からマイクロ電磁波を出力し、コイル４１に周波数が
１３．５６ＭＨｚでかつ１０ｋＷの電力を供給すると、
放電空間内でＨ放電が発生する。また、入力変換器３６
を操作して切換えると、オイル４１に周波数が１３．５
６ＭＨｚでかつ１００Ｗの電力が供給され、この場合は
Ｅ放電が発生する。よって、この場合も入力ワットを切
換えるのみで、Ｈ放電モードとＥ放電モードとに切換え
ることができる。

【００２８】なお、本発明は放電ランプの形状に制約を
受けるものではなく、放電形態が変化することから、む
しろ従来では実現できなかった形状の放電ランプを作る
こともできる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、磁界
結合放電（Ｈ放電形）と、電界結合放電（Ｅ放電形）と
に切換えるようにしたから、放電が全体的に淡く、広が
りをもち、光束の低いＥ放電形態と、放電が集中し、エ
ネルギーが集中されて光束が高いＨ放電形態とに変化
し、１個の放電ランプでアーク分散形とアーク集中形と
に切り変え可能となって、明るさを変化させたり、発光
の大きさを変化させるなど、イメージの異なる発光が得
られる。よって、従来の手段とは異なる手段で、照明環
境の需要に対して照明雰囲気を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示し、球形放電ランプ
を用いた高周波照明装置の概略的構成を示す断面図。

【図２】磁界結合放電（Ｈ放電）と、電界結合放電（Ｅ
放電）との発生条件を示す特性図。

【図３】表面波放電の特徴を分類して示す図。

【図４】本発明の第２の実施例を示し、（Ａ）は平板形
放電ランプを用いた高周波照明装置の平面図、（Ｂ）は
下面図。

【図５】本発明の第３の実施例を示す球形放電ランプを
用いた高周波照明装置の図。

【符号の説明】

１…放電ランプ２…高周波発振装置１０、３０、４０…放電容器１１…けい光体被膜
１２…放電空間１５、３１…外部電極１５、４１…コイル２１…切換スイッチ２２、３６…入力変換
器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湯浅邦夫東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者中西仁東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者平野文雄東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者河野仁志東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電容器に放電媒体を封入した放電ラン
プと、この放電ランプに高周波電磁波を供給して放電ランプ内
に磁界結合放電を発生させる手段と、上記放電ランプに高周波電磁波を供給して放電ランプ内
に電界結合放電を発生させる手段と、を具備したことを特徴とする高周波照明装置。
【請求項２】上記放電ランプ内に磁界結合放電を発生
させる手段と放電ランプ内に電界結合放電を発生させる
手段とを切換える手段を備えたことを特徴とする請求項
１に記載の高周波照明装置。
【請求項３】上記放電ランプ内に磁界結合放電を発生
させる手段と放電ランプ内に電界結合放電を発生させる
手段とを同時に作動させて、上記放電ランプ内に磁界結
合放電と電界結合放電を同時に発生させる手段を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波照明装置。
【請求項４】上記磁界結合放電の入力エネルギーは電
界結合放電の入力エネルギーよりも大きいことを特徴と
する請求項１に記載の高周波照明装置。
【請求項５】上記磁界結合放電と電界結合放電は、同
一周波数で行わせることを特徴とする請求項１に記載の
高周波照明装置。
【請求項６】上記電界結合放電は、磁界結合放電の周
波数より高い周波数で行うことを特徴とする請求項１に
記載の高周波照明装置。
【請求項７】上記磁界結合放電を発生させる手段は入
力手段として励起コイルを備え、この励起コイルを通じ
て放電ランプに高周波電磁波を供給するとともに、上記
電界結合放電を発生させる手段は入力手段として電極を
備え、この電極を通じて放電ランプに高周波電磁波を供
給することを特徴とする請求項１に記載の高周波照明装
置。
【請求項８】上記磁界結合放電を発生させる手段およ
び電界結合放電を発生させる手段は、それぞれ入力手段
として共通の励起コイルまたは電極を備え、この励起コ
イルまたは電極を通じて高周波電磁波を入力するように
したことを特徴とする請求項１に記載の高周波照明装
置。
【請求項９】上記放電容器の内面にけい光体を塗布
し、この放電容器内に水銀と希ガスを封入したこと特徴
とする請求項１に記載の高周波照明装置。