JPH0992229A

JPH0992229A - 無電極放電灯

Info

Publication number: JPH0992229A
Application number: JP25070895A
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: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ランプからの熱により高温になったときに酸
化劣化したり、変形したりすることのない誘導コイルを
備えた無電極放電灯を、また、コイルターン数が多い場
合でも絶縁不良の生じない無電極放電灯を提供するこ
と。【解決手段】放電ガスを封入した透光性材料よりなる
バルブ１の外側に配置された誘導コイル２に高周波電源
４より高周波電流を通電し、バルブ１内に封入された放
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無電極放電灯において、誘導コイル
２のターン数が巻き始めから数えて半分になる位置を接
地電位とするとともに、誘導コイル２と高周波電源４と
の間にバラン６を介在させたことを特徴とする。

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７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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導コイル
として用いられているコイル２は、バルブ１によって囲
まれているため、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８に示すように、球状のバ
ルブ１と、バルブ１の外周に巻線を巻回した誘導コイル
２とを備え、高周波電源４から誘導コイル２に高周波電
流を通電する無電極放電灯が考えられている。かかる無
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】このような外巻型の無電極放電ランプ用コ
イルとして、図９に示すような、特開平５−１０１８９
５号公報に開示されたコイルは、出力光遮蔽を最小限に
し、かつコイル断面積を最大にする形状に関するもので
ある。しかし、このような構成で熱対策を行なうには、
非常に大きなコイル断面積が必要になり、安価なコイル
を提供できない、あるいはコイルターン数が限られるの
で大電流を通電する必要がある、といった問題がある。

【０００７】また、図１０（ａ），（ｂ）に示すよう
な、特開平２−１２７５３号公報に開示されたコイル
は、コイル表面に可視光の反射層２ａを設けることによ
り光出力の有効利用を意図している。なお、同図におい
て、２ｂはコイル導体、２ｃは中間層である。しかし、
このような構成では、ランプからの熱によりコイル材料
そのものが酸化劣化したり、ランプの点灯、消灯による
熱サイクルによって、ひび割れが生じたり、材料が軟化
しコイル変形によるコイルインピーダンス変化が生じる
という問題がある。

【０００８】さらに、ランプ始動性を良好にするため
に、コイルターン数を多く（例えば５ターン以上）した
場合に特に顕著であるが、コイル電圧が高くなり、絶縁
不良が生じやすくなるという問題がある。

【０００９】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、ランプからの熱により高
温になったときに酸化劣化したり、変形したりすること
のない誘導コイルを備えた無電極放電灯を提供しようと
するものであり、また、コイルターン数が多い場合でも
絶縁不良の生じない無電極放電灯を提供しようとするも
のである。

【００１０】

【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、放電ガスを封入した透光性材料
よりなるバルブの外側に配置された誘導コイルに高周波
電源より高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放
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無電極放電灯において、前記誘導コ
イルのターン数が巻き始めから数えて半分になる位置を
接地電位とするとともに、前記誘導コイルと前記高周波
電源との間にバランを介在させたことを特徴とする。

【００１１】また、前記誘導コイルのターン数が巻き始
めから数えて半分になる位置の接地手段として、請求項
２記載の発明は金属材料を用いたことを特徴とし、請求
項３記載の発明はヒートパイプを用いたことを特徴とす
る。さらに、請求項４記載の発明は、前記接地手段を接
地された灯具に接続したものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１に示すように、バルブ１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１００Torrの
キセノンガスと１０mgのＮａＩ−ＴｌＩ−ＩｎＩ（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。ここで、バルブ１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。

【００１３】誘導コイル２はバルブ１の外壁面を巻回す
る形で形成され、材質は金属製であって例えば銅や銀が
用いられる。この実施形態では５ターン巻回されている
が、ターン数は特に限定されるものではなく、１ターン
以上巻回されていればよい。そして、誘導コイル２はそ
の巻き始めから数えて半分程度巻いた部分Ｃが接地線５
を介して接地されている。

【００１４】誘導コイル２はバラン６を介して高周波電
源４に接続されている。「バラン」とは、「Balance to
Unbalance transformer」の略称であり、平衡型回路と
不平衡型回路を円滑に行うために用いる変換器で、色々
な構成があるが、最も基本的なものは図２に示す３巻き
線の伝送線路トランス、あるいは図３に示すフロートバ
ランといわれるアイソレーショントランスである。本発
明では、中点接地した誘導コイル側が平衡型回路で、電
源側が不平衡型回路に相当する。

【００１５】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４を動作させると、誘導コイル２に高周
波電流が流れ、誘導コイル２のまわりに電磁場が発生す
る。この時、誘導コイル２の両端には電圧Ｖが発生する
（特にコイルターン数が多い場合には、非常に高電圧に
なりキロボルト以上になる）。不平衡回路の場合（バラ
ン６を介在させない場合）、誘導コイル２の一端が接地
電位になり、他端がマイナスＶからプラスＶの間を変動
する。

【００１６】一般的に、照明器具に限らず電気製品は安
全のために器具を接地電位にしている。そのため誘導コ
イルが不平衡回路の場合、器具と誘導コイルの引出し線
との間の絶縁耐圧をＶ以上にしなければならない。この
ような耐圧を確保するには非常に努力を要する。

【００１７】本発明ではバラン６を介在させるととも
に、誘導コイル２の中点を接地しているので、誘導コイ
ル２の引出し線にはマイナスＶ／２からプラスＶ／２の
間の電圧が発生する。従って、灯具との間の絶縁耐圧は
上記の場合の半分で済む。高周波電源４からバラン６ま
での間は不平衡回路であるが、誘導コイル２に比べて低
い電圧しか発生しないので、絶縁耐圧の問題はあまりな
い。

【００１８】ランプの動作については以下のようにな
る。上述のように、誘導コイル２のまわりに発生した電
磁場により、バルブ１内部の放電ガスが放電維持され
る。放電維持中にはバルブ１内部の電子がが電磁場によ
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。

【００１９】（実施形態２）上記実施形態１と異なる点
は、誘導コイル２の中点接地を熱伝導性の良い金属を用
いるとともに、灯具に直接接続することにより、誘導コ
イル２の最も高温の部分を直接放熱するようにしたこと
である。

【００２０】放電維持中、つまり、ランプ動作中にはバ
ルブ１は非常に高温となる（例えば誘導コイル２の近傍
のバルブ外壁の温度は約８００℃になる）。従って、誘
導コイル２も例えば約７００℃になる。誘導コイル２の
温度分布は、図４に示すように、誘導コイル２の中央部
付近が最も温度が高く７００℃、端部で４００℃程度に
なる。

【００２１】誘導コイル２をこのような高温で長期間使
用すると、酸化されたり、コイル表面が剥離したり、変
形したりして、誘導コイル２のインピーダンスが変化
し、ランプ始動が困難になったり、光出力が低下した
り、高周波電源回路の半導体素子が破損したりする問題
が生じる。

【００２２】図６に示すような不平衡型の無電極放電灯
では、誘導コイル２の一端２ａが高周波電源４を介して
灯具７に接地され、他端２ｂは電気絶縁物（図示せず）
を介して灯具７に接続されている。つまり、誘導コイル
２の放熱は、主に灯具７と接続されたコイル端２ｂから
であり、誘導コイル２の比較的温度の低い部位からの放
熱しかできない。従って、誘導コイル２の放熱を効率良
く行うことができなかった。

【００２３】これに対して本発明の実施形態２によれ
ば、図５に示すように、誘導コイル２の最も高温になる
部分２ｃは、バラン６を介在させことにより中点接地で
きるので、この部分２ｃと灯具７とを熱伝導性の良い金
属５で接続している。このように構成することにより、
誘導コイル２の温度を効率良く下げることができるので
４００℃程度になる。

【００２４】（実施形態３）この実施形態は、実施形態
２における誘導コイル２の中点２ｃと灯具７との接続を
ヒートパイプで行うものである。ヒートパイプは、排気
して揮発性の液体を少量封入した管体であって、これを
用いることにより、金属単体よりも遙かに大きな熱伝導
性を確保でき、より誘導コイル２の温度を低減できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、誘導コイルの
ターン数が巻き始めから数えて半分になる位置を接地電
位とするとともに、誘導コイルと高周波電源との間にバ
ランを介在させたので、誘導コイル引出し線と灯具との
間の絶縁耐圧を低くでき、結果として、信頼性の高い無
電極放電灯を提供できる。

【００２６】請求項２の発明によれば、誘導コイルのタ
ーン数が巻き始めから数えて半分になる位置の接地手段
として金属材料を用いたので、熱伝導性が良好で誘導コ
イルの最も高温になる部位を効率良く放熱することがで
き、誘導コイルの劣化を防止できる。従って、信頼性が
高く、しかも長寿命の無電極放電灯を提供できる。

【００２７】請求項３の発明によれば、前記接地手段と
してヒートパイプを用いたので、金属単体よりも遙かに
大きな熱伝導性を確保できる。従って、信頼性が高く、
しかも、より長寿命の無電極放電灯を提供できる。

【００２８】請求項４の発明によれば、前記接地手段は
接地された灯具に接続されているので、熱容量が大き
く、表面積の大きな灯具に効率良く熱を伝達できる。従
って、信頼性が高く、しかも、より長寿命の無電極放電
灯を提供できる。

【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】本発明に係るバランの一例を示す構成図であ
る。

【図３】本発明に係るバランの異なる例を示す構成図で
ある。

【図４】誘導コイルの温度分布を説明するための簡略図
である。

【図５】本発明に係る実施形態２を示す構成図である。

【図６】実施形態２との差異を説明するための構成図で
ある。

【図７】従来の無電極放電ランプを示す断面図である。

【図８】異なる従来例を示す構成図である。

【図９】従来の無電極放電ランプ用コイルの一例を示す
断面図である。

【図１０】従来の無電極放電ランプ用コイル線の一例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１バルブ２誘導コイル３蛍光体４高周波電源５接地線６バラン７灯具

───────────────────────────────────────────────────── 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】放電ガスを封入した透光性材料よりなる
バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
高周波電流を通電し、バルブ内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
発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルのタ
ーン数が巻き始めから数えて半分になる位置を接地電位
とするとともに、前記誘導コイルと前記高周波電源との
間にバランを介在させたことを特徴とする無電極放電
灯。
【請求項２】前記誘導コイルのターン数が巻き始めか
ら数えて半分になる位置の接地手段として金属材料を用
いたことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯。
【請求項３】前記誘導コイルのターン数が巻き始めか
ら数えて半分になる位置の接地手段としてヒートパイプ
を用いたことを特徴とする請求項１記載の無電極放電
灯。
【請求項４】前記接地手段は、接地された灯具に接続
されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の
無電極放電灯。