JPH08287877A - 無電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 高周波電力によって点灯される放電容器内に
電極を有しない無電極放電ランプであって、放電容器に
密接して高周波電磁界を発生させるコイルと、このコイ
ルとシールド手段との間の浮遊容量とで共振状態にある
ように構成する。 【効果】 本発明によれば、長寿命で、始動しやすく、
発光効率が高く、小形で安価な無電極蛍光ランプが実現
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、放電容器内に電極を有
せず長寿命の無電極放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】照明用光源として商用周波数もしくは数
十ｋＨｚ程度の周波数で点灯される蛍光ランプが広く用
いられている。これらの蛍光ランプは通常管状もしくは
曲管状をしてその両端部に電極を有している。この電極
間に電圧を印加して商用周波数もしくは数十ｋＨｚ程度
の周波数の放電を発生させ、放電で発生する紫外線をガ
ラス容器内面に塗布された蛍光体によって可視光に変換
して外部に取り出す。電極には放電空間中に電子を放出
しやすい電子放射物質が塗布されている。この電子放射
物質はイオンによるスパッタリングや、温度が上がるこ
とによる蒸発により飛散減少する。電子放射物質が消耗
し尽くすと電子が電極から放出しにくくなり放電を維持
できなくなる。したがってこのような電極を有するラン
プの寿命は電極に塗布された電子放射物質の消耗で決ま
っていた。

【０００３】近年、長寿命の無電極放電ランプが検討さ
れている。例えば、公開特許公報、特開昭６３−３１０
５５０号などがある。無電極放電ランプは放電気体を封
入した放電容器に近接して配置した誘導コイルに高周波
電流を流し、または放電容器に近接して配置した一対の
対向電極に高周波電圧を印加し、発生する高周波電磁界
で放電容器内の放電気体を放電、発光させるものであ
る。上記高周波の周波数は数ＭＨｚから数十ＭＨｚ程度
である。この無電極放電ランプは放電容器内に電極を持
たないため、電子放射物質の消耗に関係なく、長寿命で
あることが特長である。上記の無電極放電ランプの点灯
回路を含む構成は、図７のようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記励起コイルは放電
を起動させやすくし放電と高効率に結合させるため、コ
ンデンサと共振回路を形成するように構成されていた。
これまでの点灯回路では励起コイルのインダクタンスは
小さく、その分大きなコンデンサが必要であった。また
回路のＱを上げ始動させやすくするためには、空気コン
デンサ等が必要となり、さらに大型のコンデンサとなっ
てしまう。このため点灯回路が大形化し、全体のランプ
形状も大きくなって使い勝手が悪く、価格も高くなって
しまっていた。

【０００５】本発明の目的は、始動しやすく、発光効率
が高く、小形で安価な無電極蛍光ランプを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、共振用の容
量として、少なくとも上記励起コイルとシールド手段と
の間の浮遊容量を用いるように構成することによって達
成される。

【０００７】また上記目的は、励起コイルの全長を大略
波長の１／４となるようにして共振器を構成するのが、
さらに最適である。

【０００８】

【作用】上記励起コイルとシールド手段との間の浮遊容
量が共振回路を構成する容量の役割をはたすため、特に
回路素子としてのコンデンサが不要となる。大きな容積
を占めていたコンデンサが不要となるため小形の使い勝
手のよいランプが実現できる。また部品点数が減って安
価となり、信頼性が向上する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である無電極蛍光
ランプを示す図である。放電容器１は通常の蛍光ランプ
と同様のガラス容器からできている。外観は略球形をし
ており、その底辺から内側に向かって円筒状の凹部とな
っている。放電容器１の中にはアルゴン等の希ガスと水
銀が封入されている。放電容器１の内面には蛍光体２が
塗布されている。また放電容器１の外面には光透過性の
導電膜３が塗布されている。放電容器１の下部には商用
電源に接続するための通常の口金１０が設けられてい
る。放電容器１の内側への円筒状凹部の内部から口金１
０の内部にかけて点灯回路１２が設置されている。点灯
回路１２は商用電源から数ＭＨｚの高周波を発生してい
る。点灯回路１２の一方の高周波出力は円筒状凹部の内
部に設けられた励起コイル２０の一端に接続されてい
る。他方の高周波出力１４は光透過性の導電膜３に接続
されている。励起コイル２０の他端は見かけ上開放され
ているが、電気的には光透過性の導電膜３との間にある
浮遊容量を通して導電膜３、さらに高周波出力１４に接
続されている。しかもこの実施例では励起コイル２０の
インダクタンスと浮遊容量とで共振回路を構成してい
る。点灯時の動作は次のようになる。商用電源に接続さ
れ、点灯回路１２から励起コイル２０と浮遊容量とで構
成される共振回路に高周波電力が供給される。共振状態
にあるため励起コイル２０の両端間の電圧は高電圧とな
り、コイル近傍にコイルの軸方向に強い電界が発生す
る。この電界により放電破壊が発生し放電始動する。こ
の後は励起コイル２０の周りに発生している高周波電磁
場によってコイルの周りにコイルと同心のリング状の高
周波プラズマが発生する。高周波プラズマ中から発生す
る紫外線が蛍光体２に照射されて可視光に変換され、放
電容器１の外側に取り出される。また導電膜３は高周波
エネルギーが外部へ漏洩するのを防ぐシールドの役割を
しており、外部へのノイズの影響をなくしている。本実
施例では共振回路の容量として励起コイル２０と導電膜
３との間の浮遊容量を用いているため従来回路で用いら
れていたコンデンサが必要なくなりランプ構成が簡単と
なって、原価が低減され、組立が容易となる。このため
安価なランプが実現できる。また構造が簡単なため調整
部分がなく、製品の信頼性が向上する。

【００１０】上記実施例の一応用例として次のように構
成することもできる。すなわち、励起コイル２０を軸方
向に可動できるようにする。これによって励起コイル２
０と導電膜３との間の浮遊容量を微調節し、正確に調節
して高効率のランプが実現できる。また、上記実施例で
は、導電膜３は放電容器１の外壁に塗布したが、内壁に
塗布してもよい。

【００１１】本発明の他の実施例を図２に示す。図２は
励起コイル２０の先端に筒状の導体２１を設けたもので
ある。この筒状の導体２１を設けたことによって導電膜
３との間の浮遊容量が増加する。このため、励起コイル
２０の巻数を少なくしたり、浮遊容量の調整が容易とな
る。また大形のランプの場合には励起コイル２０と導電
膜３との距離が遠くなり浮遊容量が少なくなるが、本実
施例のように構成することによって、必要な浮遊容量を
確保することができるので、容易に大形のランプを実現
することができる。

【００１２】本発明の他の実施例を図３に示す。本実施
例においては、点灯回路１２の高周波出力は円筒状凹部
の内部に設けられた励起コイル２０の一端２１と中間の
点２２の間に接続されている。励起コイル２０の他端２
３は見かけ上開放されている。励起コイル２０は２１と
２２間を一次コイルとし、２１と他端２３間を二次コイ
ルとする変成器構造となっている。バルブは接している
部分の大きい二次コイルと主に結合していると考えてよ
い。このとき励起コイル２０すなわち二次コイルのイン
ダクタンスと、励起コイル２０と導電膜３との間の浮遊
容量とで共振回路を構成している。このようにいったん
変成器を通してプラズマと結合するように構成すること
によって電源の出力インピーダンスと、プラズマのイン
ピーダンスの整合が容易に取れるようになる。

【００１３】上記図１、図２および図３の実施例におい
ては、励起コイル２０の展開したコイル長をおおよそ波
長の１／４にするのがさらに良い。このようにすると内
部導体の一端が外部導体に接続され、他端が開放状態に
あるＭＨｚ付近から百ＭＨｚ付近のいわゆる半同軸共振
器を構成することになるので、より正確に共振状態を作
ることができる。

【００１４】本発明の他の実施例を図４に示す。本実施
例においては、励起コイル２０は放電容器１の外側に設
置されている。放電容器１の内壁には蛍光体２が塗布さ
れ、また高周波電磁界の漏洩を防ぐシールドとしては金
網３０が用いられている。放電容器１の内部には水銀と
アルゴンガスが数Ｔｏｒｒ封入されている。これらの機
能は上記した実施例と全く同様であり、説明は省略す
る。励起コイル２０のインダクタンスと励起コイル２０
と金網３０との間の浮遊容量によって共振回路を構成し
ている。

【００１５】本発明の他の実施例を図５に示す。本実施
例では放電容器１の外側に励起コイル２０を設置し、図
２の実施例と同様に励起コイル２０の先端に筒状の導体
３１を金網３０と対向する位置に設置したもので、これ
により浮遊容量を増やすことができるようになってい
る。

【００１６】本発明の他の実施例を図６に示す。本実施
例においては、励起コイル２０と金網３０との間の浮遊
容量の調整ができるようになっている。すなわち金網３
０の一部分に可動の金属製のねじ３２を設置し、このね
じ３２で正確に共振を取るようになっている。調整後は
ねじ３２が動かないよう接着剤等で固定する。

【００１７】上記した実施例では放電容器内への封入物
質として水銀とアルゴンガスとした。しかし本発明はこ
れらに限定されるものではない。たとえば水銀の代わり
に各種アマルガムを用いることができる。この場合には
ランプの動作時のランプの温度によって最も発光効率の
良いアマルガムを選択する。このことによってランプの
さまざまな動作条件に対応できるようになる。またアル
ゴンガスの代わりにキセノンガスやネオンガスを用いる
ことができる。また全く水銀等を用いずキセノンなどの
希ガスのみでもよい。この場合には周囲温度に左右され
ず温度特性の安定した、また始動時の立ち上がりの早い
ランプが実現できる。

【００１８】上記した実施例では、励起コイル２０は全
て空芯であるが、必要に応じてフェライトコアを中心部
に設置してもよいことは当然である。

【００１９】また上記した実施例では点灯回路はすべて
ランプ一体型であったが、点灯回路は専用の別容器内に
設置し、高周波ケーブルで放電容器部分まで導くように
してもよい。この場合は発光部分がよりコンパクトにな
り、使い勝手がよく、設置場所の自由度が増す。

【００２０】さらには蛍光体を用いず、封入物質として
ナトリウムを用いる低圧ナトリウムランプにおいても、
全く同様に構成することができる。

【００２１】また点灯回路中に若干のコンデンサを設
け、上記浮遊容量との合成で共振回路を構成するように
しても、本発明の主旨を逸脱するものではない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、長寿命で、始動しやす
く、発光効率が高く、小形で安価な無電極放電ランプが
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無電極放電ランプの一実施例を示す
図。

【図２】本発明の他の無電極放電ランプの一実施例を示
す図。

【図３】本発明の他の無電極放電ランプの一実施例を示
す図。

【図４】本発明の他の無電極放電ランプの一実施例を示
す図。

【図５】本発明の他の無電極放電ランプの一実施例を示
す図。

【図６】本発明の他の無電極放電ランプの一実施例を示
す図。

【図７】従来の無電極放電ランプの構成を示す図。

【符号の説明】

１…放電容器、２…蛍光体、３…光透過性の導電膜、１
２…点灯回路、２０…励起コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 正大 東京都青梅市藤橋888番地 株式会社日立 製作所熱器ライティング事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放電状態に励起しえるガス充填物を内部に
   封入した光透過性の放電容器と、上記放電容器に密接し
   て上記放電を発生させるための高周波電磁界を発生させ
   るためのコイルと、上記放電と上記コイルを取り囲み高
   周波電磁界が外部へ漏洩するのを防止するためのシール
   ド手段と、上記コイルに高周波電力を供給するための高
   周波電源とより構成される無電極放電ランプにおいて、 上記コイルのインダクタンスとの間で略共振状態にする
   ために、少なくとも上記コイルと上記シールド手段との
   間の浮遊容量を用いることを特徴とする無電極放電ラン
   プ。
2. 【請求項２】請求項１に記載した無電極放電ランプにお
   いて、上記放電により発生した紫外線を可視光に変換す
   るための、上記放電容器の内部または近傍に設けられた
   蛍光体を有することを特徴とする無電極放電ランプ。