JPH0992013A

JPH0992013A - 無電極放電灯

Info

Publication number: JPH0992013A
Application number: JP7242094A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ukekawa; 信請川; Eiji Shiohama; 英二塩浜; Shinichi Anami; 真一阿南; Motohiro Saimi; 元洋齋見; Shohei Yamamoto; 正平山本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】補助放電開始のための電圧を小さくし、始動
しやすい無電極放電灯を提供すること。【解決手段】放電ガスが封入された第１のバルブ１１
と、そのバルブ１１を覆うような形で形成された第２の
バルブ１２と、第２のバルブ１２に開口部を有しその底
面Ａが第１のバルブ１１の外壁面となる細管１３と、そ
の一端が底面Ａに当接するように配設された始動補助電
極１４と、第２のバルブ１２の外壁面に沿って巻回され
た誘導コイル１６とを備え、細管１３の底面Ａは誘導コ
イル１６から最も遠い部分よりもコイル１６に近づいた
部分に位置し、誘導コイル１６のターン数は、コイル巻
線間に発生する自己誘導電界により第１のバルブ１１内
で補助放電維持が可能なターン数であり、始動補助電極
１４に印加される電圧は、それのみでは放電維持が不可
能な繰り返し周波数のパルス電圧であることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ガスを封入し
た透光性材料よりなるバルブ内部に電極を持たず、バル
ブ外部から放電ガスに対して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
電極放電灯に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バルブ内に封入した放電ガス
に高周波電磁界を作用させることによって、放電ガスを
励起して発光させるようにした無電極放電灯が知られて
いる。この種の無電極放電灯は、小型、高出力、長寿命
などの特徴を有しているものであるから、各所で研究開
発がなされ、高出力点光源などとして様々の利用が考え
られている。

【０００３】無電極放電灯としては、図６に示すよう
に、誘導コイル２を囲む形の電球形のバルブ１を備え、
誘導コイル２に対して高周波電流を通電し、バルブ１の
中に封入された放電ガスに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もの
がある（特開昭５７−７８７６６号公報参照）。放電ガ
スとしては、水銀蒸気を含むものが用いられ、水銀原子
の励起によって紫外線が放射され、蛍光体３で可視光に
変換されるようになっている。

【０００４】かかる無電極放電灯においては、誘導コイ
ル２として用いられているコイルはバルブ１によって囲
われているため、ランプ動作時に非常に高温になり、特
に高出力タイプの場合には、コイル２が劣化したり、コ
イル２での消費電力が増加し効率が悪くなるという問題
がある。

【０００５】これに対して図７に示すように、球状のバ
ルブ１を備え、バルブ１の外周に巻回した誘導コイル２
に、高周波電源４から高周波電流を通電する無電極放電
灯が開発されている。この無電極放電灯では、コイル２
の熱を外気に逃がすことができる上、コイル１内側の電
磁界の強い部分を有効に放電ガスに作用させることがで
きる。

【０００６】また、バルブを保温し、発光効率向上を意
図した二重管構造の無電極放電灯として米国特許第５，
１５０，０１５号明細書に開示された構造では、図８に
示すように、始動補助チャンバー５がコイル２から最も
遠い位置に有り、この部分に高電圧を印加する仕組みに
なっている。このような位置に静電的なカップリングで
放電を維持するための補助手段を置くことは、動きやす
い補助放電を維持するために有利であるが、一方、補助
放電開始のための電圧を印加する場合には、コイル２と
の間に印加される電圧によるため、その距離が大きいと
発生する電界は小さくなり、補助放電開始のために非常
に大きな電圧を印加させる必要があるといった問題があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、その目的とするところは、補助放
電開始電圧が小さい、すなわち、始動しやすい無電極放
電灯を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明は、図１に示すように、放電ガスが
封入された透光性材料よりなる第１のバルブ１１と、そ
のバルブ１１を覆うような形で形成され、内部空間が高
真空に排気された透光性材料よりなる第２のバルブ１２
と、第２のバルブ１２に開口部を有し、その底面Ａが第
１のバルブ１１の外壁面となる細管１３と、その一端が
細管１３の底面Ａに当接するように配設された始動補助
電極１４と、第２のバルブ１２の外壁面に沿って巻回さ
れた誘導コイル１６とを備えた無電極放電灯であって、
細管１３の底面Ａは、誘導コイル１６から最も遠い部分
よりもコイル１６に近づいた部分に位置し、誘導コイル
１６のターン数は、コイル巻線間に発生する自己誘導電
界により第１のバルブ１１内で補助放電維持が可能なタ
ーン数であり、始動補助電極１４に印加される電圧は、
それのみでは放電維持が不可能な繰り返し周波数のパル
ス電圧であることを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、図２に示すよう
に、第１のバルブ１１と第２のバルブ１２と細管１３と
誘導コイル１６とを備え、細管１３には一対の始動補助
電極１４，１４が、その一端が細管１３の底面Ａに当接
するように配設されると共に、細管１３はその底面Ａが
誘導コイル１６から最も遠い部分に位置するように配置
され、始動補助電極１４，１４間にはそれのみでは放電
維持が不可能な繰り返し周波数のパルス電圧が印加され
るようになっている。

【００１０】請求項３記載の発明は、図４に示すよう
に、第１のバルブ１１と第２のバルブ１２と細管１３と
誘導コイル１６とを備え、細管１３にはその一端が細管
１３の底面Ａに当接する始動補助電極１４が配設され、
細管１３はその底面Ａが誘導コイル１６から最も遠い部
分に位置するように配置され、また、始動補助電極１４
に電気絶縁物を介する形で電気導電材１８が配置され、
その電気導電材１８が実質的に始動補助電極１４に対し
て大地電位を持つように構成されている。

【００１１】請求項４記載の発明は、電気導電材１８を
金属箔としたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１に示すように、第１のバルブ１１
は、石英ガラス等の透光性材料によって球状に形成され
ており、その内部には放電ガスとして希ガスと金属ハロ
ゲン化物が封入されている。例えば、放電ガスとして１
００Torrのキセノンガスと１０mgのＮａＩ−ＴａＩ−Ｉ
ｎＩ（ナトリウム沃化物、タリウム沃化物、インジウム
沃化物の混合物）が用いられる。

【００１３】第２のバルブ１２は、第１のバルブ１１を
覆うような形で形成され、その空間は真空に保たれてい
る。そして、第１のバルブ１１は第２のバルブ１２に開
口部を有する細管１３を介して固定されており、細管１
３が当接する第１のバルブ１１の部分Ａでは、バルブ１
１の構成材（ガラス）のみで外気と接するように構成さ
れている。つまり、第１のバルブ１１の外壁面が細管１
３の底面Ａとなるように構成されている。

【００１４】細管１３には補助放電開始用のニッケル製
の電極１４が封入されており、その始動補助電極１４の
一端は第１のバルブ１１の外壁（細管１３の底面）に接
する形で配置され、他端はパルス発生回路１５に接続さ
れている。ここで、上記バルブ１１の形状は球状でなく
ても良く、例えば、円筒形のような他の形状であっても
構わない。

【００１５】誘導コイル１６は、第１のバルブ１１の近
傍であって第２のバルブ１２の外壁面を巻回する形で形
成され、例えばこの実施形態では５ターン巻回されてお
り、その両端は高周波電源１７に接続されている。

【００１６】ここで、誘導コイル１６のターン数は、コ
イル巻線間に発生する自己誘導電界により第１のバルブ
１１内で補助放電維持が可能なターン数に設計されてお
り、また、始動補助電極１４に印加される電圧は、それ
のみでは放電維持が不可能な繰り返し周波数のパルス電
圧としてある。

【００１７】このように構成された無電極放電灯におい
て、高周波電源１７を動作させると、誘導コイル１６に
高周波電流が流れ、誘導コイル１６のまわりに電磁場が
発生する。この電磁場により、バルブ１１内の放電ガス
が放電維持される。

【００１８】しかしながら、キセノンガスのガス圧が高
い場合等には放電開始電圧が高く、誘導コイル１６で発
生する電圧では放電開始不可能な場合があり、このよう
な場合、上記始動補助電極１４に電圧を印加すると、バ
ルブ１１内に放電の種となる電子が発生し、この電子が
誘導コイル１６の線間に発生する電界により、静電結合
的に紐状の予備放電が維持される。

【００１９】この紐状放電は、誘導コイル１６による誘
導電界によりドーナツ状の放電に移行し、維持される。
放電維持中にはバルブ１１内部の電子が電磁場により運
動エネルギ−を受け取り、放電ガス原子に衝突しエネル
ギ−を与える。放電ガス原子は電離されたり、励起され
たりする。励起された原子は基底状態に戻るときに発光
する。この発光をエネルギ−として利用するのである。
場合によっては発生した紫外線を蛍光体により可視光に
変換して用いることもある。

【００２０】この紐状放電発生の種となる電子発生は、
始動補助電極１４に印加した電圧によって決まるもので
あるが、実際にはバルブ１１内部空間での電界強度によ
る。電界強度は、単純には（印加電圧）／（電圧印加距
離）で表せる。この実施形態では、細管１３が誘導コイ
ル１６に近づく方向に曲げて構成されている。このよう
に構成することにより、始動補助電極１４と誘導コイル
１６の距離、すなわち電圧印加距離が小さくなり、印加
電圧が小さくても始動補助可能となり、始動しやすい無
電極放電灯が得られる。

【００２１】（実施形態２）図２は実施形態２を示すも
ので、実施形態１と異なる点は、図３に拡大して示すよ
うに、第１のバルブ１１を固定する細管１３を仕切り１
３ａにより電気的に絶縁された２室に分離し、それぞれ
の室に始動補助電極１４，１４を配置すると共に、これ
らの電極１４，１４間にパルス電圧を印加できるように
したことで、他の構成は実施形態１と同様であるので、
同等構成に同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００２２】かかる実施形態においては、始動補助電極
１４，１４間にパルス電圧を印加すると、バルブ１１内
に放電の種となる電子が発生し、この電子が誘導コイル
１６の線間に発生する電界により、静電結合的に紐状の
予備放電が維持される。その後の作用は前記実施形態１
と同様である。また、紐状放電発生の種となる電子発生
は、前記実施形態１と同様、（印加電圧）／（電圧印加
距離）で表せるが、この実施形態では、細管１３内に絶
縁物を介して２本の電極１４，１４が配置されているの
で、前記電圧印加距離が小さくなり、印加電圧が小さく
ても始動補助可能となり、始動しやすい無電極放電灯が
得られる。

【００２３】（実施形態３）図４は実施形態３を示すも
ので、実施形態１と異なる点は、第１のバルブ１１を固
定する細管１３を誘導コイル１６から最も遠い所へ配置
すると共に、細管１３の外壁を覆う形で金属箔１８を配
設したことで、他の構成は実施形態１と同様であるの
で、同等構成に同一符号を付すことにより説明を省略す
る。

【００２４】ここで、金属箔１８は、始動補助電極１４
に比べて十分に大きな表面積を有しており、実質的に始
動補助電極１４に対して大地電位を持つ。従って、補助
放電開始の為の種となる電子を発生させる電界は、始動
補助電極１４と金属箔１８の間に印加される電圧による
が、その絶縁間隔が狭いので、比較的小さい電圧で補助
放電の開始が可能になる。補助放電の維持は誘導コイル
１６の線間電界によって行われ、ドーナツ状放電への移
行、維持は誘導電界によって行われるのは、上記各実施
形態で説明したのと同様である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、細管の底面が
誘導コイルから最も遠い部分よりもコイルに近づいた部
分に位置するようすると共に、その細管の底面に始動補
助電極が当接するように配設したので、補助放電開始の
ためのパルス電圧を低くすることができる。従って、始
動し易い無電極放電灯を提供できる。

【００２６】請求項２の発明によれば、細管はその底面
が誘導コイルから最も遠い部分に位置するように配置さ
れると共に、その細管の底面に当接するように一対の始
動補助電極が配設され、その始動補助電極間にはパルス
電圧が印加されるようになっているので、補助放電開始
のためのパルス電圧を低くできる。

【００２７】請求項３，４の発明によれば、その底面が
誘導コイルから最も遠い部分に位置するように配置され
た細管には、その底面に当接する始動補助電極が配設さ
れると共に、始動補助電極に電気絶縁物を介する形で電
気導電材が配置され、その電気導電材が実質的に始動補
助電極に対して大地電位を持つように構成されているの
で、補助放電開始のためのパルス電圧を低くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態１を示す構成図である。

【図２】本発明に係る実施形態２を示す構成図である。

【図３】本発明に係る実施形態２の要部拡大図である。

【図４】本発明に係る実施形態３を示す構成図である。

【図５】本発明に係る実施形態３の要部拡大図である。

【図６】従来の無電極放電ランプを示す断面図である。

【図７】異なる従来例を示す構成図である。

【図８】さらに異なる従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１１第１のバルブ１２第２のバルブ１３細管１４始動補助電極１５パルス発生回路１６誘導コイル１７高周波電源１８電気導電材（金属箔）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齋見元洋大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者山本正平大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ガスが封入された透光性材料よりな
る第１のバルブと、そのバルブを覆うような形で形成さ
れ、内部空間が高真空に排気された透光性材料よりなる
第２のバルブと、第２のバルブに開口部を有し、その底
面が第１のバルブの外壁面となる細管と、その一端が前
記細管の底面に当接するように配設された始動補助電極
と、前記第２のバルブの外壁面に沿って巻回された誘導
コイルとを備えた無電極放電灯であって、前記細管の底
面は、前記誘導コイルから最も遠い部分よりもコイルに
近づいた部分に位置し、前記誘導コイルのターン数は、
コイル巻線間に発生する自己誘導電界により第１のバル
ブ内で補助放電維持が可能なターン数であり、前記始動
補助電極に印加される電圧は、それのみでは放電維持が
不可能な繰り返し周波数のパルス電圧であることを特徴
とする無電極放電灯。
【請求項２】放電ガスが封入された透光性材料よりな
る第１のバルブと、そのバルブを覆うような形で形成さ
れ、内部空間が高真空に排気された透光性材料よりなる
第２のバルブと、第２のバルブに開口部を有し、その底
面が第１のバルブの外壁面となる細管と、それぞれの一
端が前記細管の底面に当接するように配設された一対の
始動補助電極と、前記第２のバルブの外壁面に沿って巻
回された誘導コイルとを備えた無電極放電灯であって、
前記細管の底面は、前記誘導コイルから最も遠い部分に
位置し、前記誘導コイルのターン数は、コイル巻線間に
発生する自己誘導電界により第１のバルブ内で補助放電
維持が可能なターン数であり、前記始動補助電極間に印
加される電圧は、それのみでは放電維持が不可能な繰り
返し周波数のパルス電圧であることを特徴とする無電極
放電灯。
【請求項３】放電ガスが封入された透光性材料よりな
る第１のバルブと、そのバルブを覆うような形で形成さ
れ、内部空間が高真空に排気された透光性材料よりなる
第２のバルブと、第２のバルブに開口部を有し、その底
面が第１のバルブの外壁面となる細管と、その一端が前
記細管の底面に当接するように配設された始動補助電極
と、前記第２のバルブの外壁面に沿って巻回された誘導
コイルとを備えた無電極放電灯であって、前記細管の底
面は、前記誘導コイルから最も遠い部分に位置すると共
に、前記始動補助電極に電気絶縁物を介する形で電気導
電材が配置され、その電気導電材が実質的に始動補助電
極に対して大地電位を持ち、前記誘導コイルのターン数
は、コイル巻線間に発生する自己誘導電界により第１の
バルブ内で補助放電維持が可能なターン数であり、前記
始動補助電極に印加される電圧は、それのみでは放電維
持が不可能な繰り返し周波数のパルス電圧であることを
特徴とする無電極放電灯。
【請求項４】前記電気導電材が金属箔である請求項３
記載の無電極放電灯。