JPS63314753A - 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（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４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４
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５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
、１１は直管型無電極放電管、１２　ａ、　　１２　ｂ
、　　１２　ｃ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４図に示す例と同様に、それぞれのコイル１２ａ
、１２ｂ、１２Ｃに近接して放電管１１の内部で環状放
電が発生する。第５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４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４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６図は、直管の管軸方向に沿った管壁温度分布例１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，Ｐｌｏ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、Ｐ
８は、各コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃの中央部で、こ
の点の温度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６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。

〔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、電気的には絶縁体であり、熱的には良伝導体
である材料で構成された導熱体を、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
状態で配置して、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図は本発明の第１の実施例を示すもので、図中、２
１は直管型無電極放電管、２２は熱伝導性の良好な絶縁
体、例えばセラミック等の材料で形成された導熱体、２
３は前記導熱体２２と熱的に一体に構成された磁界駆動
用コイルであり、導熱体２２の外側表面には放熱用フィ
ン２４が形成されている。なお、本実施例における放熱
用フィン２４は、管軸方向と直角な管周方向に関して凹
凸を設けた形状のものであるが、管軸方向に凹凸を設け
た形状のものでも、導熱体２２の対流による放熱に効果
がある。

導熱体２２の内側表面は、放電管２１の管壁の曲率に合
わせて彎曲しており、かつ滑らかに仕上げられている。

また、導熱体２２の内側には、前記磁界駆動用コイル２
３が埋め込まれる凹部２５が形成されており、このコイ
ル埋込用凹部２５の深さは、コイル２３が埋め込まれと
き、コイル表面と導熱体２２の内側表面とが面一になる
ように設計される。

管壁と導熱体２２およびコイル２３と導熱体２２との間
は、シリコンコンパウンド等の導熱材により埋められて
、良好な熱的接触を維持している、導熱体２２は前述の
ように、セラミック等の電気絶縁性導熱材料で成形して
造られる。

本実施例においては、コイル２３と放電管２１の管壁が
密着するので、管内の放電プラズマとコイル２３との結
合度が良好となる特徴がある。

（実施例２） 第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、導熱体２
２は平板を曲げた形の電気絶縁性導熱材であり、磁界駆
動用コイル２３は導体板で形成されており、前記導熱体
２２の表面に貼付は固定されている。導熱体２２の裏面
すなわち放電管２１と接する面には、導電体箔２６が配
設されている。この導電体箔２６は導電性塗料あるいは
他の導電層形成処理法により造られる。この導電体箔２
６自体は導熱効果はなく、静電シールド用電極として用
いられる。従って、導電体箔２６は渦電流損失をなくす
ため充分線（し、その一端２６ｅにおいて接地されてい
る。

この実施例においては、導熱体２２が単純な形状である
ため製造が容易であり、かつ、導熱体２２が放電管２１
の管壁に密着しているので、導熱効果が高く、放電管２
１の管軸方向に沿った管壁温度分布を均一化できる。ま
た、前記実施例１の場合と異なり、磁界駆動用コイル２
３と放電管２１との間隔が広がっているので、放電プラ
ズマとコイル２３との結合係数は小さいが、この間に上
述のように静電シールド層を挿入したため、高周波電圧
に基づく放電管の黒化を避けることができる。

（実施例３） 第３図は本発明の第３の実施例を示すもので、図におい
て、２１は直管型無電極放電管、２３は磁界駆動用コイ
ル、２７は無電極放電管２１を保持する構造体で、電気
絶縁性を有する導熱部材で形成されている。２３ａはそ
れぞれのコイル２３の端子で、構造体２７の後面の孔２
８から引き出されている。２９は導熱性コンパウンド材
で、同図中）に示すように、構造体２７とコイル２３お
よびコイル２３と放電管２１の表面の間隙に充填されて
いる。３０は磁気シールド手段としての導電体膜で、構
造体２７の外側表面すなわち放電管２１に接しない面の
全面に被着されている。なお、図中矢印は主光束の指向
方向を示す。

このように構成することにより、放電管２１で発生した
熱は、導熱性コンパウンド材２９を介して構造体２７に
伝達され管軸方向に拡散され、熱分布を均一化する。ま
た、構造体２７の外側表面に貼られた導電体ＩＩ！３０
は、コイル２３より発生した漏洩磁束を、渦電流により
打ち消す役目を果たす。この導電体膜３０は図示したよ
うに接地されており、静電シールド板としても機能する
。さらに、構造体２７が放熱板として働いているので、
全体の構造が簡単になる利点がある。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、電気的には絶縁体であり、熱的
には良伝導体である材料で構成された導熱体を、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
る放電管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。すなわち、特に高温となるコイル中央部の
熱を、電気的絶縁性を有する導熱体により、比較的低温
度となる隣接コイル間に導いて、管軸方向管壁温度の均
一化を実現できる。

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。また、導熱体は電気的絶縁性を有し、低
誘電率・低損失のものを用いることで、磁界駆動用コイ
ルと放電管との結合に悪影響を及ぼさないようにするこ
とができるので通用が容易である。

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もので、（
ａ）は斜視図、（ｂ）は導熱体の斜視図、第２図は本発
明の第２の実施例の要部を示すもので、（ａｌは斜視図
、Ｔｂ）は導熱体の斜視図、第３図は本発明の第３の実
施例を示すもので、（ａｌは斜視図、（ｂｌは断面図、
第４図は磁界駆動方式の基本的な構成例を示す図、第５
図は従来例を示す構成図、第６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・・・導熱体、２
３・・・磁界駆動用コイル。

Claims (5)

【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電気絶縁性
   を有する導熱体とより成る無電極放電灯。
2. （２）前記導熱体は、前記無電極放電管と接する面に前
   記磁界駆動用コイルを埋め込む凹部が形成され、その凹
   部に磁界駆動用コイルが埋め込まれた特許請求の範囲第
   １項記載の無電極放電灯。
3. （３）前記磁界駆動用コイルは、導体板で形成されて前
   記導熱体の無電極放電管に接しない面に貼着され、前記
   導熱体の無電極放電管と接する面に、一端が接地される
   導電体箔が配設された特許請求の範囲第１項記載の無電
   極放電灯。
4. （４）電気絶縁性を有する導熱部材で前記無電極放電管
   を保持する構造体を形成し、この構造体と前記無電極放
   電管との間に磁界駆動用コイルを配置すると共に、前記
   構造体と前記コイルおよび前記コイルと前記放電管表面
   の間隙に導熱性コンパウンド材を充填した特許請求の範
   囲第１項記載の無電極放電灯。
5. （５）前記構造体の無電極放電管に接しない面の全面に
   導電体膜を設け磁気シールド手段とした特許請求の範囲
   第４項記載の無電極放電灯。