JPS63314752A - 無電極放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、高周波定常放電現象を利用した無電極放電灯
に関するものである。

［背景技術］ 無電極放電灯は高効率、長寿命であるため、古くから検
討されている。

無電極放電灯の駆動方式としては、放電管外部より高周
波電界を印加する方式と、高周波磁界を印加する方式、
およびマイクロ波帯では空洞共振器中に放電管を配置す
る方式の三通りの方式が知られている。ＶＨＦ帯で使用
する無電極放電灯では、特に小型放電灯の場合は、前記
方式のうち磁界駆動方式が高効率であるため多く用いら
れている。

第６図は上記磁界駆動方式の基本的な構成例を示すもの
で、図中、１は無電極放電管、２は磁界駆動用コイル、
３は高周波電力増幅器、４は高周波発振器であり、放電
管１に、その周囲に巻回したコイル２から高周波磁界が
印加されると、放電管１の管壁近くの電界強度が大きく
なり、環状の放電が発生する。環状放電の主径路を第６
図に点線で示す。この際、高周波入力電力を増して行く
と次第に管壁温度が上昇するので、管壁溶融温度、ある
いは管壁内面に螢光体を塗布した場合は、螢光体の可視
光変換効率が低下する限界温度などが、入力電力を制限
する要因となる。従って、高輝度光源を実現するために
は、外部より強制空冷を行なう必要があり、高価で重量
が増すという欠点があった。

第７図は、同様にして線状光源を実現するため直管型無
電極放電管を３組のコイルを用いて高周波励振し、３組
の独立した環状放電を発生させた例を示すもので、図中
、１）は直管型無電極放電管、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ
は磁界駆動用コイル、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは高周波
電力増幅器、１４は高周波発振器であり、コイル１２ａ
、１２ｂ、１２ｃに高周波電流が流れると、第６図に示
す例と同様に、それぞれのコイル１２ａ、１２ｂ、１２
Ｃに近接して放電管１）の内部で環状放電が発生する。

第７図に点線で３組の互いに独立に形成された環状放電
主径路を示す。

第６図に示す例の場合と異なるのは、同一管内に、独立
した３組の環状放電が生じている点であるが、コイル間
の相互影響を少なくし、それぞれ独立した環状放電を安
定に発生させる為、コイル相互間の距離を管径に応じて
一定値以上確保する必要がある。このため、第６図に示
す如き球状放電管の場合と異なり、直管の管軸方向に沿
って管壁温度の高くなる場所がコイルの数だけ分散して
存在することになる。

第８図は、直管の管軸方向に沿った管壁温度分布例を示
す図で、縦軸は管壁温度、横軸は直管の管軸に沿った位
置を表している。なお、図中、ＰＯ，ＰＩＯは直管の両
端位置であり、外気温に近い温度Ｔ４になっている。ま
た、ＰＬ、Ｐ３とＰ４、Ｐ６およびＰ７．Ｐ９は、それ
ぞれコイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの巻線の存在する位
置であり、管壁に密着したコイル巻線の放熱作用により
温度Ｔ３に維持されている。さらに、Ｐ２．Ｐ５、Ｐ８
は、各コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの中央部で、この
点の塩度Ｔ１が最高温度となっている。コイル中央部が
最高温度となるのは、環状放電により発生する熱がコイ
ル中央部に集中するためと考えられる。

以上の説明で明らかなように、複数個のコイルを管軸と
並行して配置した直管型無電極放電灯を実現しようとす
ると、管軸方向の管壁温度が不均一になり、第８図にお
いてＴ１で示す最高温度による制約で高周波入力電力が
著しく低い値に制限され、充分な量の光束を得られない
という欠点があった。

し発明の目的］ 本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、管軸方向に沿った管壁温度の均一化を図る
ことにより、高周波入力電力を増すことを可能にして発
光光量を増し、かつ熱的衝撃による管の破損を防止し、
螢光体等の剥落を防止するなど、高温度勾配による信頼
性の低下をなくし、高輝度、高信頼性の無電極放電灯を
提供するにある。

［発明の開示］ 本発明は、静電シールド板を直管型無電極放電管の管軸
に沿って無電極放電管の管壁と熱的に結合した状態で配
置し、この静電シールド板による導熱効果で、無電極放
電管の管軸方向に沿った管壁温度の均一化を図ったもの
である。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

（実施例１） 第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、図中、２１は直管型無電極放電管、２２は磁界駆動
用コイル、２５は静電シールド板である。磁界駆動用コ
イル２２は熱伝導率の良好な導体薄板で構成されており
、静電シールド板２５は、前記コイル２２からの磁界に
よる渦電流の発生をな（すため、無電極放電管２１の管
軸に沿って配設される細幅の複数本の導体板２５ａで構
成されると共に、それぞれの導体板２５ａの一端は互い
に接続されており、その接続端２５ｅは電気的にアース
と接続されている。なお、静電シールド板２５の表面は
第２図に示すように、耐熱性電気絶縁フィルム２６で覆
われており、製造上の配慮から本実施例では、耐熱性電
気絶縁フィルム２６としてポリイミドフィルムを用い、
静電シールド板２５はこの絶縁フィルム２６上に導体箔
を貼付けた形で構成されている。

ところで、前述のように、静電シールド板２５は放電管
２１の管壁に密着して熱的接触を保ち、特に管軸方向に
熱を伝達拡散することにより、放電管２１の管壁の管軸
に沿った温度分布を均一にするために設けられているが
、コイル２２と放電管２１との間に静電シールド板２５
が介在することにより、コイル端子部の高周波電位差に
よる螢光体の部分的黒化等を防止する副次的役割も果た
す、なお、本実施例においては、放電管２１より放射さ
れた光を、コイル２２の取付面と反対側で利用する構成
であるので、光反射効率を向上させるために、耐熱性絶
縁フィルム２６を白色に着色したり、あるいは静電シー
ルド板２５の管壁に密着する面をメッキ等の表面処理に
より光反射面とすることができ、光利用効率を高めるこ
とができる。

（実施例２） 第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、前記実施
例と異なる構成は、静電シールド板２５を構成する導体
板２５ａとしての細幅薄板導体部が、無電極放電管２１
の管軸に垂直な面内の円周に沿って複数本並設されてい
ると共に、前記各導体板２５ａの一端が無電極放電管２
１の管軸に沿って配設される第２の導体板２５ｂとして
のＪ！ｊＥＪｆｆｌ導体部に接続されている点であり、
第２の導体板２５ｂの一端２５ｅは接地されている。な
お、他の構成は前記実施例と同様であるので、同等構成
に同一符号を付すことにより説明を省略する。

この実施例では、管軸方向の熱伝導度を改善するため、
コイル２２の外側に第２の導体板２５ｂとしての大幅の
金属厚板を配置したことが前記実施例と異なる。すなわ
ち、前記実施例で静電シールド坂２５を厚くすると、コ
イル２２と管壁間の距離が拡がり、コイル２２と放電プ
ラズマとの結合係数が小さくなるので、本実施例ではこ
の点に留意した構造となっている。

（実施例３） 第４図および第５図は本発明の第３の実施例を示すもの
で、前記実施例１と異なる構成は、静電シールド板２５
と管壁との間にコイル２２を挟み込んだ形となっている
点で、他の構成は前記実施例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。なお
、第５図において、２７はコイル２２を静電シールド板
２５から絶縁するための部分被覆材で、例えば、シリコ
ンゴムあるいは導熱性コンパウンド等で構成される。２
６は耐熱性電気絶縁フィルムであり、この実施例では、
静電シールド板２５をフレキシブル配線基板で構成した
場合の例として示しているが、静電シールド板２５を厚
板で構成した場合は不要である。

本実施例では、コイル２２が放電管２１の管壁に密着し
ているので、コイル２２と放電プラズマとの結合係数は
最大限に維持できる。また、静電シールド板２５はコイ
ル２２の外側に配置されるから、厚さに制約が生ゼず、
充分な厚さのものを使用することができる。従って、こ
の静電シールド板２５による管軸方向に沿った管壁温度
分布を均一化する効果を増すことができる。さらに、静
電シールド板２５がコイル２２と管壁との間に介在しな
いので、この間の静電シールド効果はなく、コイル２２
と周辺の機器との間の静電シールドとして作用する。さ
らに本実施例においては、静電シールド板２５の板厚を
厚くすることができるので、静電シールド板２５を放電
管保持構造体の一部として利用でき、放電管２１の確実
な保持が可能になる。

なお、上記各実施例において導熱手段として使用した静
電シールド板２５は、本来のシールド坂として、不要輻
射防止、高周波電界によるランプの黒化防止、ランプ周
辺部材間の相互作用の軽減等に役立つことは云うまでも
ない。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、複数個の磁界駆動用コイルを直
管型無電極放電管の管軸方向に沿って配設して成る無電
極放電灯において、静電シールド板を無電極放電管の管
軸に沿って無電極放電管の管壁と熱的に結合した状態で
配置したことにより、直管型無電極放電管を複数個のコ
イルで磁界駆動する場合に問題となる管壁温度分布の不
均一が生ずる現象を抑えることができる。従って、本発
明によれば、高周波入力電力の増大が可能となり、発光
光量の増大が図れる無電極放電灯を提供できる。また、
管壁温度分布が均一になるので、熱的衝撃による放電管
の破損の防止が図れ、信頼性を向上させることができる
。

なお、放電管内面に螢光体を塗布した無電極放電灯では
、管壁温度上昇に伴う螢光体の紫外線・可視光変換効率
の低下を防止できるので、高出力・高効率光源の実現が
容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の要部を示す斜視図、第
２図は同上の要部拡大断面図、第３図は本発明の第２の
実施例の要部を示す斜視図、第４図は本発明の第３の実
施例の要部を示す斜視図、第５図は同上の要部拡大断面
図、第６図は磁界駆動方式の基本的な構成例を示す図、
第７図は従来例を示す構成図、第８図は従来例に係る管
軸方向に沿った管壁温度分布例を示す図である。 ２１・・・直管型無電極放電管、２２・・・磁界駆動用
コイル、２５・・・静電シールド板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直管型無電極放電管と、前記無電極放電管の管軸
   に沿って管壁に近接して配置された複数個の磁界駆動用
   コイルと、前記無電極放電管の管軸に沿って無電極放電
   管の管壁と熱的に結合した状態で配置された静電シール
   ド板とより成る無電極放電灯。
2. （２）上記静電シールド板を、無電極放電管の管軸に沿
   った複数本の導体板で構成すると共に、各導体板の一端
   を共通に接続し、その接続端を接地端とした特許請求の
   範囲第１項記載の無電極放電灯。
3. （３）上記静電シールド板を、無電極放電管の管軸に垂
   直な面内の円周に沿った複数本の導体板で構成すると共
   に、各導体板の一端を無電極放電管の管軸に沿って配設
   した第２の導体板で電気的および熱的に結合し、前記第
   ２の導体板の一端を接地端とした特許請求の範囲第１項
   記載の無電極放電灯。