WO2001088952A1 - Electrodeless discharge lamp - Google Patents

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WO2001088952A1
WO2001088952A1 PCT/JP2001/003969 JP0103969W WO0188952A1 WO 2001088952 A1 WO2001088952 A1 WO 2001088952A1 JP 0103969 W JP0103969 W JP 0103969W WO 0188952 A1 WO0188952 A1 WO 0188952A1
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WO
WIPO (PCT)
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envelope
coil
lamp
discharge lamp
electrodeless discharge
Prior art date
Application number
PCT/JP2001/003969
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Robert Chandler
Oleg Popov
Jakob Maya
Edward Shapiro
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/048Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using an excitation coil

Definitions

  • the present invention relates to air lamps, and more particularly to electrodeless fluorescent lamps that operate at frequencies between 50 kHz and 1 MHz and at low or intermediate pressures.
  • Background technology ''
  • Electrodeless fluorescent lamps operating at frequencies in the range of tens of kHz to tens of MHz have a longer life than conventional fluorescent lamps having internal electrodes and heating filaments.
  • General Electric Corp. introduced an electrodeless miniature fluorescent lamp mainly for indoor use (“Genura"). This lamp has a light output of 1100 lumens at a total power of 23 W and a long life of 15,000 hours.
  • the lamp In order to provide high lamp light output at low and high ambient temperatures, the lamp must be close to approximately 6 mTorr (approximately 798 mPa) within a wide range of amalgam, from about 70 ° C to about 120 ° C. Utilize bismuth amalgam to maintain optimal mercury vapor pressure.
  • the disadvantage of this lamp is that the rise time of the lamp, the time required to reach 50% of the lamp's maximum light output, is relatively long.
  • the rise time of the G enura lamp is longer than 80 seconds.
  • the longer rise time is due to the relatively long time (about 1 minute) required to heat the amalgam to the required temperature of about 70 ° C.
  • the supplemental amalgam was placed in a flag (see, for example, Maya et al., US Pat. No. 5,698,951; Cocoma et al., US Pat. No. 5,783,912, Borowiec).
  • U.S. Pat. No. 5,841,229 or the vacuum side of a concave cavity wall heated directly by a discharge plasma (Wah rmby et al., U.S. Pat. No. 5,767,617; Forsdyke et al.).
  • U.S. Pat. No. 5,789,855 using more than one amalgam did not reduce the rise time to less than 80 seconds.
  • the lamp operates stably on the surface of the lamp. No point could have a temperature below 70 ° C.
  • the pressure of the mercury droplet during stable operation was higher than 6 mTorr, and the stable light output was as low as about 75 to 80% of the maximum light output.
  • the objective is to design a compact electrodeless fluorescent lamp that produces visible light with a maximum output of 650 lumens.
  • Another object of the present invention is to provide a 100 W power supply with much higher efficiency and a 5 to 10 times longer lifespan than an incandescent light bulb while having dimensions comparable to an incandescent light bulb.
  • An object of the present invention is to provide a compact fluorescent lamp that can directly replace an incandescent light bulb. Disclosure of the invention
  • An electrodeless discharge lamp includes an envelope filled with a discharge gas, a coil that generates an electromagnetic field in the envelope, and a protrusion formed on the envelope and protruding toward the outside of the envelope.
  • the tube wall load is 0.05 WZ cm 2 or more, whereby the object is achieved.
  • the envelope may have a concave cavity, and the coil may be disposed inside the concave cavity.
  • the electrodeless discharge lamp further includes a ferrite core, and the coil includes: It may be wound around a ferrite core.
  • the height of the ridge may be less than 7 mm.
  • Another electrodeless discharge lamp of the present invention includes an envelope filled with a discharge gas, a coil that generates an electromagnetic field in the envelope, and a protrusion formed on the envelope and protruding toward the outside of the envelope.
  • the coil has an inductive coupling power frequency of 50 kHz or more and 1 MHz or less, thereby achieving the above object.
  • the tube wall load of the electrodeless discharge lamp may be 0.05 WZ cm 2 or more.
  • the envelope may have a concave cavity, and the coil may be disposed inside the concave cavity.
  • the electrodeless discharge lamp may further include a ferrite core, and the coil may be wound around the ferrite core.
  • It may be 0.1 mm or more and 2 mm or less.
  • the height of the ridge may be less than 7 mm.
  • Another electrodeless discharge lamp includes an envelope filled with a discharge gas therein, and a coil that generates an electromagnetic field in the envelope, wherein the envelope has a side wall and a top, and the side wall.
  • the radius of curvature of the corner formed by the top and the top is 10 mm or less, thereby achieving the above object.
  • the present invention encompasses an electrodeless fluorescent lamp including a glass envelope containing a fill of an inert gas containing mercury vapor.
  • the top of the envelope has a small thin glass dome that acts as the cold spot for mercury vapor when the lamp is lit "base up”.
  • Glass “skirt” with a gap of a few mm Sealed to the bottom edge of the force envelope. This glass “skirt” It is likely to provide the coldest point when it lights up with its “down” position.
  • a ferrite core and a coil formed from the Ritzwire are placed in the recess cavity.
  • the cooling structure includes a metal (aluminum, copper) tube disposed inside the magnetic core and a ceramic enclosure adhered to the metal tube and the Edison socket with a material having high thermal conductivity.
  • a power driver and matching circuit are located inside the ceramic enclosure and receive power from the main power supply via an Edison socket.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the present invention, showing an electrodeless compact fluorescent lamp that operates in a base-up position and a base-down position.
  • FIG. 2 is a view showing an electrodeless fluorescent lamp which is a variation of Embodiment 1 of the present invention in which a skirt is removed for a simpler manufacturing process.
  • 3A to 3C are diagrams showing a modification of a thin glass dome on a spherical envelop in which the coldest point for controlling the mercury vapor pressure is formed.
  • 4A to 4D show an annular ridge scart that can be placed on the top, bottom, or sides of the glass envelope.
  • 5A to 5C are schematic diagrams of modified examples of the coldest corner formed by the top and side walls of the envelope that can be used in the electrodeless fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention. .
  • FIG. 1 shows an electrodeless fluorescent lamp 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a glass spherical envelope 1 has a recessed cavity 2 and an exhaust capillary 3 located on its axis inside the cavity 2.
  • an inert filling gas eg, argon, krypton, etc.
  • mercury vapor is sealed inside Envelope 1
  • the inert fill gas is at a pressure of 50 mT orr to 5 T orr (665 OmPa to 665 Pa).
  • the diameter and height of the envelope are 5 O mm and 65 mm, respectively.
  • the concave cavity 2 is recessed from the outside of the envelope 1 toward the inside.
  • the mercury pressure in envelope 1 is maintained by the temperature of the coldest spot on the envelope surface. After several hours of operation, mercury drops condense to this cold spot.
  • the coldest point lies in the gap formed by the inner wall 5 and the outer wall 6 of the skirt 4 (first ridge). After several hours of lamp operation, mercury vapor condenses at the bottom of the gap, which becomes the coldest point of the envelope and controls the mercury vapor pressure.
  • the length of the skirt is 25 mm and its inner and outer diameters are 40 mm and 45 mm, respectively.
  • the dome (second ridge) 7 is provided on a spherical top as shown in FIG.
  • the height h of the dome 7 is 5 mm
  • the diameter d at the bottom of the dome 7 is about 9 mm
  • the thickness of the glass is about 0.3 mm.
  • the present inventors have found that when the diameter at the bottom of the dome 7 is smaller than about 8 mm, the effect of improving the light output is reduced. This is because if the diameter at the bottom of the dome 7 is small, it becomes extremely difficult for the discharge gas in the envelope 1 to enter the dome 7 by convection, and as a result, the function of controlling the mercury vapor pressure This is due to a decrease in On the contrary, the present inventors have also found that even when the diameter at the bottom of the dome 7 is extremely large, the effect of improving the light output is still small. This is because the discharge gas intrusion due to convection becomes excessive, and the heat inflow thereby increases, so that the temperature at the coldest point rises. Dome 7 has a bottom diameter of 15 mm If it becomes larger, the effect of improving the light output becomes smaller.
  • the raised portion is a portion where the curvature of the envelope 1 changes from negative to positive to negative along at least one cross section of the envelope 1, and at that portion, the envelope 1
  • this is where the electrodeless fluorescent lamp is in contact with the outside.
  • the curvature of the envelope 1 is positive when it is convex toward the outside of the envelope 1 and negative when it is convex toward the inside of the envelope 1.
  • the curvature of the envelope 1 changes from negative (part 101) to positive (part 102) to negative (part 103).
  • This change in the curvature of Envelope 1 means that the ridge protrudes outward from Envelope 1.
  • the contact area between the envelope 1 and the surrounding atmosphere is increased as compared with the case where no raised portion is provided. This lowers the temperature of the ridge and the temperature at the coldest point is low enough to provide the required stable light output.
  • a coil 8 formed from a plurality of strand wires (Litz wires) is wound around a ferrite core 9.
  • the wire has 66 insulated coated strands, each of which is # 40 gauge.
  • the coil has two layers with a total of 65 turns.
  • the hollow I-shaped ferrite core 9 is formed from a MnZn material (see US Patent Application No. 09-3, filed May 3, 1999 by Chamber 1 ain et al.). No. 0,3,951, and U.S. Patent Application No. 0,934,5,960 filed on Jan. 9, 1999 by C handler et al. It is located in the recessed cavity 2).
  • the ferrite core has a diameter of 15 mm and a length of 55 mm.
  • the inductance of the coil / ferrite core is larger than the inductance of the coil 8 alone. Become. Thereby, the luminous efficiency of the electrodeless fluorescent lamp 100 is increased.
  • the coil 8 and the ferrite core 9 are maintained at a temperature below the Curie point ( ⁇ 220 ° C) by the cooling structure including the metal tube 10 and the ceramic enclosure 11.
  • Tube 10 is formed of metal (copper) having high thermal conductivity and low induced power loss.
  • the ceramic enclosure 11 is formed from several alumina parts integrally bonded with a material having high thermal conductivity. The ceramic enclosure 11 may also be formed from a single piece.
  • the ceramic enclosure 11 is bonded to a copper plate 12 welded to an Edison socket 13. In a preferred embodiment, the thickness of the wall of the ceramic enclosure is 4 mm.
  • Two ceramic spacers 14 and 15 are inserted inside the ferrite core 9 to prevent the tube 10 from extending outside the core, thereby reducing power loss in the copper tube 10.
  • the length of the ceramic spacers 14 and 15 is 5 mm.
  • a matching circuit and driver (not shown) are located in the ceramic enclosure 11 on the PC board 16. The position of the PC pod 16 is selected so that the temperature of the driver components does not exceed 100 ° C.
  • the main power supply is connected to the driver via Edison socket 13.
  • the inner surface of the envelope 1 including the inner surface of the skirt 4 is covered with a protective coating 17 and a phosphor coating 18.
  • Reflective coating 1 9 (Alumina Etc.) are applied on the inner surface of the cavity 9 '.
  • the outer wall of the cavity 2 adjacent to the coil 8 is covered with a reflective coating 20 (alumina, etc.) to reduce the amount of visible light passing through the inner cavity wall 2.
  • the electrodeless fluorescent lamp 100 can be used in a base up position, a base down position, and a horizontal position.
  • FIG. 2 shows an electrodeless fluorescent lamp 200 which is a variation of the first embodiment of the present invention.
  • the electrodeless fluorescent lamp 2000 has an envelope 1, a cavity 2, a coil 8, and a ferrite core 9 as in the electrodeless fluorescent lamp 100, but does not have a glass skirt 4.
  • the electrodeless compact fluorescent lamp 200 can be used for lamp-up lighting when the coldest point is on the inner surface of the thin glass dome 7.
  • FIGS. 3A-3C show the shapes of the envelopes 22 that can be used in place of the envelopes 1 of the electrodeless fluorescent lamp 100 (FIG. 1) and the electrodeless fluorescent lamp 200 (FIG. 2). Show some.
  • the glass bulge shown in FIG. 3A has a wedge shape 21 and is provided at the top of the envelope 22.
  • Another type of glass ridge that serves as the coldest point is shown in FIGS. 3B and 3C.
  • One ridge has a shape of ⁇ 23, and the other has a shape of a sphere 24.
  • a deep annular depression 25 separates the ridge from the hot walls of the envelope and reduces the temperature of the ridge by improving contact with the surrounding atmosphere.
  • FIGS. 4A to 4D show the shapes of the envelope 34 that can be used in place of the envelope 1 of the electrodeless fluorescent lamp 100 (FIG. 1) and the electrodeless fluorescent lamp 200 (FIG. 2). Show.
  • the coldest point ridge has the shape of an annular ridge 32 having an annular gap 33 where the coldest point is formed.
  • Figure 4 A and In FIG. 4B, an annular ridge is provided at the top of the envelope 34. Ridges 32 with gaps 33 can be provided on the bottom and side walls of the envelope as well (FIGS. 4C and 4D).
  • the lamp operates as follows. Normal inert gas pressure (argon) is about 1 TO rr (about 133 Pa), and inductive coupling power frequency (frequency of alternating current applied to coil 8) is about 100 kHz.
  • AC power from the main power supply (60 Hz) is supplied via the Edison socket 13 to a driver and a matching circuit (not shown) arranged on the PC board 16 in the ceramic enclosure 11.
  • An induced voltage at a frequency of 100 kHz is applied to the coil 8 from the matching circuit.
  • the coil current 1 c generates an induced magnetic field, and the generated induced magnetic field generates an RF azimuthal electric field E z in the envelope.
  • the coil 8 generates an electromagnetic field in the envelope.
  • the voltage V e applied to the coil 8 reaches 200-300 V
  • the voltage V c generates a capacitive discharge along the cavity wall 2 in the envelope.
  • the light output of the lamp depends not only on the power P lamp, but also on the mercury vapor pressure which rises with a temperature of the coldest point 7 (lighting up the base) or 4 (lighting down the base).
  • the maximum light output ie the highest lamp efficiency, is reached when the coldest point temperature is around 44-55 ° C.
  • a further increase in cold spot temperature results in an increase in mercury vapor pressure and a decrease in lamp brightness. Therefore, if the temperature on the surface is sufficiently low, the effect is not so great even if there are bumps.
  • the temperature on the surface of the lamp depends on the lamp wall loading of the lamp.
  • the present inventors found that the tube wall load of the lamp was 0.05 WZc It has been found that when it is not less than m 2 , there is an effect of the ridge. When the lamp wall load is more than 0.07 cm 2 , the effect of the ridge becomes very large.
  • the tube wall load is defined as a value obtained by dividing the active power input to the coil 8 by the inner wall surface area of the envelope 1. The active power input to the coil 8 is measured, for example, by connecting a power meter to the input side of the matching circuit.
  • Light output is achieved when the temperature outside the thin glass dome 7 is 46-48 ° C.
  • the lamp reaches a steady light output after 2 hours of continuous operation at 23W for 2 hours.
  • the stable light output at 23 W was 1515 lumens (66 LPW), and the temperature at the coldest point 7 was 57-59 ° C.
  • the stable light output of the lamp according to the invention corresponds to 93% of the maximum lamp light output of 1630 lumens.
  • the electrodeless miniature fluorescent lamp without specially designed glass addenda (bulges) was found to have low stable light output, only 80-85% of the maximum light output.
  • the tube wall load of this lamp was 0.1 lWZcm 2 .
  • the present inventors have discovered that the higher the height h of the glass dome 7, the lower its temperature and the higher the lamp light output.
  • the height h of the glass dome 7 was preferably less than 7 mm.
  • the other ridges shown in FIGS. 3A-C and 4A-D are also preferably less than 7 mm.
  • the inventors have determined that the temperature of the coldest point on the ridge must not be less than 40 ° C. I discovered that.
  • the inductively coupled power frequency of the electrodeless fluorescent lamp to which the present invention can be applied is not limited to 100 kHz. However, if the inductively coupled power frequency is too low, the electrodeless fluorescent lamp will not be easy to start, and if the inductively coupled power frequency is too high, the cost of the driver will be high, and it will be necessary to prevent electromagnetic interference (EMI). Costs are also high. In consideration of such a point, it is preferable that the inductive coupling power frequency of the electrodeless fluorescent lamp is 50 kHz or more and 1 MHz or less.
  • the ferrite core 9 can be omitted. However, when the electrodeless fluorescent lamp is driven at a relatively low inductive coupling power frequency such as 50 kHz or more and 1 MHz or less, the ferrite core 9 is preferably used. When an electrodeless fluorescent lamp is driven at a low inductively coupled power frequency, the induced voltage V p ⁇ induced in the lamp is lower than when an electrodeless fluorescent lamp is driven at a higher inductively coupled power frequency. Is smaller, and this is compensated for by using the ferrite core 9. When the ferrite core 9 is used, when the electrodeless fluorescent lamp is driven, the heat generated by the loss (iron loss) in the ferrite core 9 increases in addition to the Joule heat of the coil 8.
  • the driven ferrite core 9 is cooled by the cooling structure including the metal tube 10 and the ceramic enclosure 11, but its temperature can rise to about 200 ° C.
  • the coldest point is the top of the lamp away from the plasma.
  • the top of the lamp is close to the top of the ferrite core 9 (near the ceramic spacer 14). Therefore, the top of the lamp is affected by the heat transfer from the ferrite core 9 and the temperature rises. Therefore, when the ferrite core 9 is used, In addition, it is preferable to provide a raised portion for providing the coldest point on the envelope 1. (Embodiment 2)
  • 5A to 5C show shapes of an envelope 44 that can be used for the electrodeless fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention.
  • the envelope 44 can be used in place of the envelope 1 of the electrodeless fluorescent lamp 100 (FIG. 1) of the first embodiment of the present invention.
  • the electrodeless fluorescent lamp according to Embodiment 2 of the present invention has the same configuration as the electrodeless fluorescent lamp 100 except for the envelope 44. Therefore, the overall diagram is not shown.
  • 5A to 5C the exhaust tubing inside the concave cavity 2 is not shown.
  • the coldest point 43 is within the corner 42 formed by the top 46 and the side wall 45 of the envelope. As shown in FIG.
  • corner - 4 2 of the curvature radius r is equal to or less than 1 0 mm, it has been found that the effect of lowering the temperature of the coldest spot 4 3 is obtained.
  • the radius of curvature r is 8 mm or less, the effect of lowering the temperature at the coldest point 43 is further increased, which is more preferable.
  • the inductive coupling power is increased, it is preferable to reduce the radius of curvature to obtain a desired effect.
  • the electrodeless fluorescent lamp of the second embodiment of the present invention is the same as the electrodeless fluorescent lamp of the first embodiment (the electrodeless fluorescent lamp 100 shown in FIG. 1 and the electrodeless fluorescent lamp shown in FIG. 2). It has a corner with a radius of curvature of 1 O mm or less instead of the 200) raised portion.
  • the corners formed by the top of the envelope and the sidewalls of the envelope can have a “mushroom” shape with an angle much less than 90 ° (Figure 5B).
  • the corner having a radius of curvature r of 10 mm or less may not be formed over the entire circumference of the envelope.
  • the envelope may also have an irregular shape without azimuthal symmetry, as shown in FIG. 5C.
  • the corners 42 formed by the top of the envelope and its side walls also have no azimuthal symmetry.
  • the electrodeless fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention operates similarly to the electrodeless fluorescent lamp according to the first embodiment.
  • the application of the principles of the present invention is not limited to electrodeless fluorescent lamps.
  • the fluorescent film coating 18 is not applied to the inner wall of the envelope 1 (FIGS. 1 and 2), so that light due to discharge is directly emitted to the outside of the envelope 1.
  • the present invention can be applied to the electrode discharge lamp based on the same principle as the above-described operation principle. .
  • the application of the present invention is not limited to electrodeless discharge lamps that do not use amalgam. Even in the electrodeless discharge lamp using amalgam, when the ratio of mercury in the amalgam is high, the effect of lowering the temperature of the coldest point by the protuberances or corners increases.
  • the principle of the present invention can be applied as long as the discharge gas enclosed in the envelope of the electrodeless discharge lamp contains mercury vapor. Further, any vaporizable metal may be used instead of or in addition to mercury.
  • the electrodeless discharge lamp of the present invention has a raised portion formed on an envelope and protruding toward the outside of the envelope. This lowers the temperature of the ridges, which increases lamp efficiency.

Abstract

An electrodeless discharge lamp with high lamp efficiency. The electrodeless discharge lamp (100) comprises an envelope (1) having a discharge gas filled therein, a coil (8) producing an electromagnetic field in the envelop (1), and a raised portion formed in the envelope (1) and projecting outward of the envelope (1). The tube wall load of the electrodeless discharge lamp (100) is not less than 0.05 W/cm2. The envelop (1) has a recess cavity (2) and the coil (8) may be disposed in the recess cavity (2).

Description

明 細 書 無電極放電ランプ 技術分野  Description Electrodeless discharge lamp Technical field
本発明は、 ½気ランプに関し、 より詳細には、 50 kHz〜lMHzの周波数 ならびに低圧または中間圧で動作する無電極蛍光ランプに関する。 背景技術 '  The present invention relates to air lamps, and more particularly to electrodeless fluorescent lamps that operate at frequencies between 50 kHz and 1 MHz and at low or intermediate pressures. Background technology ''
数十 kHz〜数十 MHzの範囲の周波数で動作する無電極蛍光ランプは、 内部 電極および加熱フィラメントを有する従来の蛍光ランプよりも寿命が長い。 先頃、 Gene r a l E l ec t r i c Co rp. によって、 主に屋内用途のため の無電極小型蛍光ランプが市場に出された ( 「Genu r a」 ) 。 このランプは、 23 Wの総電力で 1100ルーメンの光出力を有し、 且つ、 15, 000時間の 長い寿命を有する。 低い周囲温度および高い周囲温度で高いランプ光出力を提供 するために、 ランプは、 約 70°C〜約 120°Cの、 アマルガムの広い温度範囲内 で、 約 6mTo r r (約 798mP a) 近傍の最適な水銀蒸気圧を維持する、 ビ スマスーィンジゥムアマルガムを利用する。  Electrodeless fluorescent lamps operating at frequencies in the range of tens of kHz to tens of MHz have a longer life than conventional fluorescent lamps having internal electrodes and heating filaments. Recently, General Electric Corp. introduced an electrodeless miniature fluorescent lamp mainly for indoor use ("Genura"). This lamp has a light output of 1100 lumens at a total power of 23 W and a long life of 15,000 hours. In order to provide high lamp light output at low and high ambient temperatures, the lamp must be close to approximately 6 mTorr (approximately 798 mPa) within a wide range of amalgam, from about 70 ° C to about 120 ° C. Utilize bismuth amalgam to maintain optimal mercury vapor pressure.
このランプの欠点は、 ランプの立ち上がり時間、 つまり、 ランプの最大光出力 の 50 %に達するのに必要な時間が比較的長い点にある。 G e n u r aランプの 立ち上がり時間は、 80秒よりも長い。 立ち上がり時間が長くなるのは、 ァマル ガムを約 70°Cの必要温度に加熱するのに必要な時間が比較的長い (約 1分) た めである。  The disadvantage of this lamp is that the rise time of the lamp, the time required to reach 50% of the lamp's maximum light output, is relatively long. The rise time of the G enura lamp is longer than 80 seconds. The longer rise time is due to the relatively long time (about 1 minute) required to heat the amalgam to the required temperature of about 70 ° C.
実際、 6mTo r rで得られる最大の光出力の 70~80%に相当する高い光 出力を生成するのに十分な、 3〜4mTo r r ( 399〜 532mP a) の高い 水銀蒸気圧を提供するために、 アマルガムは 70°Cの温度である必要がある。 急 速なアマルガムの加熱を達成するために、 従来の技術は、 ランプエンベロープの 異なる部分にアマルガムを配置した (Bo r owi e cらの米国特許第 5, 41 2, 288号、 Th oma sらの米国特許第 5, 412, 289号、 Bo row i ecらの米国特許第 5, 434, 482号、 および F o r s d y k eらの米国 特許第 5, 789, 855号) 。 いくつかのケ一スでは、 補助アマルガムが、 フ ラグ内 (例えば、 Ma y aらの米国特許第 5, 698, 951号、 Coc oma らの米国特許第 5, 783, 912号、 Bo r ow i e cらの米国特許第 5, 8 41, 229号) 、 または放電プラズマによって直接加熱される凹部キヤビティ 壁の真空側 (Wh a rmbyらの米国特許第 5, 767, 617号、 Fo r sd ykeらの米国特許第 5, 789, 855号) に配置された。 しかし、 2つ以上 のアマルガムを使用しても、 立ち上がり時間は 80秒未満に短縮されなかった。 In fact, to provide a high mercury vapor pressure of 3-4 mTo rr (399-532 mPa), sufficient to produce a high light output corresponding to 70-80% of the maximum light output obtained at 6 mTo rr The amalgam must be at a temperature of 70 ° C. Sudden In order to achieve rapid heating of the amalgam, the prior art has placed amalgam in different parts of the lamp envelope (US Pat. No. 5,412,288 to Borowiec et al., US Pat. No. 5,412,289, U.S. Pat. No. 5,434,482 to Bourowiec et al. And U.S. Pat. No. 5,789,855 to Forsdyke et al.). In some cases, the supplemental amalgam was placed in a flag (see, for example, Maya et al., US Pat. No. 5,698,951; Cocoma et al., US Pat. No. 5,783,912, Borowiec). U.S. Pat. No. 5,841,229), or the vacuum side of a concave cavity wall heated directly by a discharge plasma (Wah rmby et al., U.S. Pat. No. 5,767,617; Forsdyke et al.). U.S. Pat. No. 5,789,855). However, using more than one amalgam did not reduce the rise time to less than 80 seconds.
1999年 11月 8日出願の米国特許出願番号第 09Z435, 968号 (本 願が優先権の基礎とする出願と同一讓受人) に、 本発明者らは、 100kHzの 比較的低い RF周波数で動作する無電極小型蛍光ランプを記載した。 フェライト 磁心および抵抗の低いリッッワイヤの使用により、 低いコイル/磁心電力損失が 提供され、 この低いコイル Z磁心電力損失の結果、 アマルガムを細管内に配置し た場合、 ランプに対する高い電力効率 8) と、 高い 最大ランプ効率とが得られた。  In U.S. patent application Ser. No. 09Z435,968, filed Nov. 8, 1999, which is the same assignee as the application on which the priority is based, we have found that at relatively low RF frequencies of 100 kHz, An operating electrodeless miniature fluorescent lamp has been described. The use of ferrite cores and low-resistance ripwires provides low coil / core power loss, and this low coil Z core power loss results in high power efficiency for the lamp when amalgam is placed in the tubule8) High maximum lamp efficiency was obtained.
このランプの立ち上がり時間はやや長く (=lmi n) 、 Genu r aランプ の立ち上がり時間に相当するものであった。 立ち上がり時間を短縮するために、 本発明者らは、 アマルガムの代わりに純粋な水銀滴を用いた。  The rise time of this lamp was rather long (= lmin) and corresponded to the rise time of the Genura lamp. To shorten the rise time, we used pure mercury drops instead of amalgam.
しかし、 上で述べた、 本発明者らによる特許出願に記載された形状を有し、 ァ マルガムを用いずに 「純粋な」 水銀滴で動作するランプにおいて、 ランプの表面 上で、 安定動作中に 70°C未満の温度を有し得た点はなかった。 その結果、 安定 動作中の水銀滴圧力は 6 mTo r rより高く、 安定した光出力は、 最大光出力の 75〜80%程度と低くなつた。 本発明の目的は、 約 1 0 0 k H zの周波数および約 2 3 Wの誘導結合電力で動 作し、 標準的な白熱電球よりも大きくないサイズであって、 約 1 6 0 0〜1 6 5 0ルーメンの最大出力で可視光を生成する、 無電極小型蛍光ランプを設計するこ とである。 However, in the lamp described above and having the shape described in the patent application by the present inventors and operating with "pure" mercury droplets without using amalgam, the lamp operates stably on the surface of the lamp. No point could have a temperature below 70 ° C. As a result, the pressure of the mercury droplet during stable operation was higher than 6 mTorr, and the stable light output was as low as about 75 to 80% of the maximum light output. It is an object of the present invention to operate at a frequency of about 100 kHz and an inductively coupled power of about 23 W, not to be larger than a standard incandescent lamp, and to have a size of about 160 to 1 The objective is to design a compact electrodeless fluorescent lamp that produces visible light with a maximum output of 650 lumens.
本発明の別の目的は、 ランプのベースを上にした点灯およびベースを下にした 点灯において水銀蒸気圧を制御し、 1 6 5 0ルーメンの最大光出力の約 9 0 %に 相当する安定した光出力をもたらす最冷点を提供することである。  It is another object of the present invention to control the mercury vapor pressure during lamp operation with the base up and base down, providing a stable equivalent of about 90% of the maximum light output of 165 lumens. It is to provide the coldest point that results in light output.
本発明のさらなる目的は、 フェライト磁心の温度をそのキュリー点未満に維持 する冷却構造体を提供することである。  It is a further object of the present invention to provide a cooling structure that maintains the temperature of a ferrite core below its Curie point.
本発明のさらに別の目的は、 冷却構造体内部のドライバおよび整合回路のため のェンクロージャを提供することである。  It is yet another object of the present invention to provide an enclosure for drivers and matching circuits inside a cooling structure.
本発明のさらなる目的は、 ドライパぉよび整合回路が配置されたセラミックェ ンクロージャの内部の温度を低く (T< 1 0 0 °C) 維持する冷却構造体を提供す るしと める。 '  It is a further object of the present invention to provide a cooling structure which keeps the temperature inside the ceramic enclosure in which the dry and matching circuits are arranged low (T <100 ° C.). '
本発明の別の目的は、 白熱電球と同程度の寸法を有しつつ、 白熱電球よりもは るかに高い効率と 5〜1 0倍の長さの寿命とを有する、 1 0 0 Wの白熱電球を直 接置き換えることのできる小型蛍光ランプを提供することである。 発明の開示  Another object of the present invention is to provide a 100 W power supply with much higher efficiency and a 5 to 10 times longer lifespan than an incandescent light bulb while having dimensions comparable to an incandescent light bulb. An object of the present invention is to provide a compact fluorescent lamp that can directly replace an incandescent light bulb. Disclosure of the invention
本発明の無電極放電ランプは、 内部に放電ガスを充填したエンベロープと、 前 記エンベロープ内に電磁界を生成するコイルと、 前記エンベロープに形成され、 前記エンベロープの外部に向けて突き出した隆起部とを備え、 管壁負荷が 0 . 0 5 WZ c m2以上であり、 これにより、 上記目的が達成される。 An electrodeless discharge lamp according to the present invention includes an envelope filled with a discharge gas, a coil that generates an electromagnetic field in the envelope, and a protrusion formed on the envelope and protruding toward the outside of the envelope. And the tube wall load is 0.05 WZ cm 2 or more, whereby the object is achieved.
前記エンベロープは、 凹部キヤビティを有し、 前記コイルは、 前記凹部キヤビ ティの内部に配置されていてもよい。  The envelope may have a concave cavity, and the coil may be disposed inside the concave cavity.
前記無電極放電ランプは、 フェライト磁心をさらに備え、 前記コイルは、 前記 フェライト磁心に巻きつけられていてもよい。 The electrodeless discharge lamp further includes a ferrite core, and the coil includes: It may be wound around a ferrite core.
前記隆起部における前記エンベロープの最大の厚さと最小と厚さとは、 ともに The maximum thickness, the minimum and the thickness of the envelope at the raised portion are both
0. 1 mm以上 2 mm以下であってもよい。 0.1 mm or more and 2 mm or less.
前記隆起部の高さは、 7 mm未満であってもよい。  The height of the ridge may be less than 7 mm.
本発明の他の無電極放電ランプは、 内部に放電ガスを充填したエンベロープと、 前記エンベロープ内に電磁界を生成するコイルと、 前記エンベロープに形成され、 前記エンベロープの外部に向けて突き出した隆起部とを備え、 前記コイルの誘導 結合電力周波数は、 5 0 k H z以上 1 MH z以下であり、 これにより、 上記目的 が達成される。  Another electrodeless discharge lamp of the present invention includes an envelope filled with a discharge gas, a coil that generates an electromagnetic field in the envelope, and a protrusion formed on the envelope and protruding toward the outside of the envelope. The coil has an inductive coupling power frequency of 50 kHz or more and 1 MHz or less, thereby achieving the above object.
前記無電極放電ランプの管壁負荷が 0 . 0 5 WZ c m2以上であってもよい。 前記エンベロープは、 凹部キヤビティを有し、 前記コイルは、 前記凹部キヤビ ティの内部に配置されていてもよい。 The tube wall load of the electrodeless discharge lamp may be 0.05 WZ cm 2 or more. The envelope may have a concave cavity, and the coil may be disposed inside the concave cavity.
前記無電極放電ランプは、 フェライト磁心をさらに備え、 前記コイルは、 前記 フェライト磁心に巻きつけられていてもよい。  The electrodeless discharge lamp may further include a ferrite core, and the coil may be wound around the ferrite core.
前記隆起部における前記エンベロープの最大の厚さと最小の厚さとは、 ともに The maximum thickness and the minimum thickness of the envelope at the raised portion are both
0 . 1 mm以上 2 mm以下であってもよい。 It may be 0.1 mm or more and 2 mm or less.
前記隆起部の高さは、 7 mm未満であってもよい。  The height of the ridge may be less than 7 mm.
本発明の他の無電極放電ランプは、 内部に放電ガスを充填したエンベロープと、 前記エンベロープ内に電磁界を生成するコイルとを備え、 前記エンベロープは側 壁と頂上部とを有し、 前記側壁と前記頂上部とによって形成されるコーナーの曲 率半径が 1 0 mm以下であり、 これにより、 上記目的が達成される。  Another electrodeless discharge lamp according to the present invention includes an envelope filled with a discharge gas therein, and a coil that generates an electromagnetic field in the envelope, wherein the envelope has a side wall and a top, and the side wall. The radius of curvature of the corner formed by the top and the top is 10 mm or less, thereby achieving the above object.
本発明は、 水銀蒸気を含んだ不活性ガスの充填物を含有するガラスェンベロ一 プを含む無電極蛍光ランプを包含する。 エンベロープの頂上部は、 ランプが 「ベ ースを上にして」 点灯する場合に水銀蒸気についての最冷点として機能する、 小 さな薄いガラスドームを有する。 数 mmの間隙を有するガラス 「スカート」 力 エンベロープの底部のエッジにシールされる。 このガラス 「スカート」 が、 「ベ —スを下にして」 点灯する場合に、 最冷点を提供するとみられる。 フェライト磁 心とリッツワイャから形成されたコイルとが、 凹部キヤビティ内に配置される。 冷却構造体は、 磁心の内部に配置された金属 (アルミニウム、 銅) チューブと、 高い熱伝導率を有する材料で金属チューブおよびエジソンソケッ卜に接着された セラミックェンクロージャとを含む。 パワードライバおよび整合回路が、 セラミ ックェンクロージャの内部に配置され、 エジソンソケットを介して主電源から電 力供給を受ける。 図面の簡単な説明 ' The present invention encompasses an electrodeless fluorescent lamp including a glass envelope containing a fill of an inert gas containing mercury vapor. The top of the envelope has a small thin glass dome that acts as the cold spot for mercury vapor when the lamp is lit "base up". Glass "skirt" with a gap of a few mm Sealed to the bottom edge of the force envelope. This glass “skirt” It is likely to provide the coldest point when it lights up with its “down” position. A ferrite core and a coil formed from the Ritzwire are placed in the recess cavity. The cooling structure includes a metal (aluminum, copper) tube disposed inside the magnetic core and a ceramic enclosure adhered to the metal tube and the Edison socket with a material having high thermal conductivity. A power driver and matching circuit are located inside the ceramic enclosure and receive power from the main power supply via an Edison socket. Brief description of the drawings ''
図 1は、 ベースを上にした位置およびべ一スを下にした位置で動作する無電極 小型蛍光ランプを示す、 本発明の第 1の実施形態の断面図である。  FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the present invention, showing an electrodeless compact fluorescent lamp that operates in a base-up position and a base-down position.
図 2は、 より簡単な製造プロセスのためにスカートを除去した本発明の実施の 形態 1のバリエ一ションである無電極蛍光ランプを示す図である。  FIG. 2 is a view showing an electrodeless fluorescent lamp which is a variation of Embodiment 1 of the present invention in which a skirt is removed for a simpler manufacturing process.
図 3 A〜図 3 Cは、 水銀蒸気圧を制御する最冷点が形成された球状ェンベロー プ上の薄いガラスドームの改変例を示す図である。  3A to 3C are diagrams showing a modification of a thin glass dome on a spherical envelop in which the coldest point for controlling the mercury vapor pressure is formed.
図 4 A〜図 4 Dは、 ガラスエンベロープの頂上部、 底部、 または側部に配置し 得る環状リッジスカー卜を示す図である。  4A to 4D show an annular ridge scart that can be placed on the top, bottom, or sides of the glass envelope.
図 5 A〜図 5 Cは、 本発明の実施の形態 2の無電極蛍光ランプに使用すること が可能なエンベロープの頂上部および側壁によって形成される最冷点コーナーの 改変例の模式図である。 発明を実施するための最良の形態  5A to 5C are schematic diagrams of modified examples of the coldest corner formed by the top and side walls of the envelope that can be used in the electrodeless fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention. . BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(実施の形態 1 )  (Embodiment 1)
図 1は、 本発明の実施の形態 1の無電極蛍光ランプ 1 0 0を示す。 図 1を参照 すると、 ガラス球状エンベロープ 1が、 凹部キヤビティ 2と、 キヤビティ 2の内 部のその軸上に配置された排気細管 3とを有する。 エンベロープ 1の内部には、 放電ガスとして、 不活性充填ガス (例えば、 アルゴン、 クリプトン等) と水銀蒸 気との混合ガスが封入されている。 不活性充填ガスは、 5 0 mT o r r〜5 T o r r ( 6 6 5 O mP a〜6 6 5 P a ) の圧力である。 無電極蛍光ランプ 1 0 0に おいて、 エンベロープの直径および高さは、 それぞれ 5 O mmおよび 6 5 mmで ある。 凹部キヤビティ 2は、 エンベロープ 1の外部から内部に向けて凹入してい る。 FIG. 1 shows an electrodeless fluorescent lamp 100 according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a glass spherical envelope 1 has a recessed cavity 2 and an exhaust capillary 3 located on its axis inside the cavity 2. Inside Envelope 1, As the discharge gas, a mixed gas of an inert filling gas (eg, argon, krypton, etc.) and mercury vapor is sealed. The inert fill gas is at a pressure of 50 mT orr to 5 T orr (665 OmPa to 665 Pa). In the electrodeless fluorescent lamp 100, the diameter and height of the envelope are 5 O mm and 65 mm, respectively. The concave cavity 2 is recessed from the outside of the envelope 1 toward the inside.
エンベロープ 1内の水銀圧は、 エンベロープ表面上の最冷点の温度によって維 持される。 この最冷点には、 数時間の動作の後、 水銀滴が凝縮される。 ベースを 下にした位置で動作するランプにおいて、 最冷点は、 スカート 4 (第 1の隆起 部) の内壁 5および外壁 6によって形成される間隙内に存在する。 数時間のラン プ動作の後、 水銀蒸気が、 間隙の底に凝縮され、 これが、 エンベロープの最冷点 になり、 水銀蒸気圧を制御する。 好適な実施形態において、 スカートの長さは 2 5 mmであり、 その内径および外径は、 それぞれ 4 O mmおよび 4 5 mmである。 ベースを上にした位置において、 ランプ内の最も温度の低い場所は、 薄いガラ スドーム 7の内表面上に存在する。 好適な実施形態において、 ドーム (第 2の隆 起部) 7は、 図 1に示すように、 球状の頂上部の上に設けられる。 ドーム 7の高 さ hは 5 mmであり、 ドーム 7の底部の直径 dは約 9 mmであり、 ガラスの厚さ は約 0 . 3 mmである。  The mercury pressure in envelope 1 is maintained by the temperature of the coldest spot on the envelope surface. After several hours of operation, mercury drops condense to this cold spot. In a lamp operating with the base down, the coldest point lies in the gap formed by the inner wall 5 and the outer wall 6 of the skirt 4 (first ridge). After several hours of lamp operation, mercury vapor condenses at the bottom of the gap, which becomes the coldest point of the envelope and controls the mercury vapor pressure. In a preferred embodiment, the length of the skirt is 25 mm and its inner and outer diameters are 40 mm and 45 mm, respectively. With the base up, the coldest spot in the lamp is on the inner surface of the thin glass dome 7. In a preferred embodiment, the dome (second ridge) 7 is provided on a spherical top as shown in FIG. The height h of the dome 7 is 5 mm, the diameter d at the bottom of the dome 7 is about 9 mm, and the thickness of the glass is about 0.3 mm.
本発明者らは、 ドーム 7の底部における直径が約 8 mmよりも小さい場合には 光出力向上の効果は小さくなることを見出した。 これは、 ドーム 7の底部におけ る直径が小さいと、 エンベロープ 1内の放電ガスがドーム 7の内部に対流によつ て進入することが著しく難しくなり、 その結果、 水銀蒸気圧を制御する機能が低 下するためである。 本発明者らは、 逆に、 ドーム 7の底部での直径が著しく大き い場合にも、 やはり光出力向上の効果は小さくなることも発見した。 これは、 対 流による放電ガスの侵入が過大になり、 それによる熱の流入が大きくなることに よって、 最冷点の温度が上昇するからである。 ドーム 7の底部の直径が 1 5 mm よりも大きくなると、 光出力向上の効果は小さくなる。 The present inventors have found that when the diameter at the bottom of the dome 7 is smaller than about 8 mm, the effect of improving the light output is reduced. This is because if the diameter at the bottom of the dome 7 is small, it becomes extremely difficult for the discharge gas in the envelope 1 to enter the dome 7 by convection, and as a result, the function of controlling the mercury vapor pressure This is due to a decrease in On the contrary, the present inventors have also found that even when the diameter at the bottom of the dome 7 is extremely large, the effect of improving the light output is still small. This is because the discharge gas intrusion due to convection becomes excessive, and the heat inflow thereby increases, so that the temperature at the coldest point rises. Dome 7 has a bottom diameter of 15 mm If it becomes larger, the effect of improving the light output becomes smaller.
なお、 本明細書において、 隆起部とは、 エンベロープ 1の少なくとも 1つの断 面に沿って、 エンベロープ 1の曲率が負〜正〜負と変化する箇所であって、 かつ、 その箇所において、 エンベロープ 1が、 無電極蛍光ランプの外部と接している箇 所をいう.。 ここで、 エンベロープ 1の曲率は、 エンベロープ 1の外側に向けて凸 である場合に正であるとし、 エンベロープ 1の内側に向けて凸である場合に負で あるとする。 例えば、 図 1に示されるドーム 7の箇所では、 エンベロープ 1の曲 率が負 (部分 1 0 1 ) 〜正 (部分 1 0 2 ) 〜負 (部分 1 0 3 ) と変化している。 エンベロープ 1の曲率がこのように変化することは、 隆起部が、 エンベロープ 1 の外部に向けて突き出していることを意味する。 隆起部において、 エンベロープ 1が、 無電極蛍光ランプの外部 (周囲雰囲気) と接するので、 隆起部が設けられ ない場合と比較して、 エンベロープ 1と周囲雰囲気との接触面積が増加する。 こ れにより、 隆起部の温度が低下し、 最冷点の温度は、 必要とされる安定した光出 力を提供できる十分な低さになる。  In the present specification, the raised portion is a portion where the curvature of the envelope 1 changes from negative to positive to negative along at least one cross section of the envelope 1, and at that portion, the envelope 1 However, this is where the electrodeless fluorescent lamp is in contact with the outside. Here, it is assumed that the curvature of the envelope 1 is positive when it is convex toward the outside of the envelope 1 and negative when it is convex toward the inside of the envelope 1. For example, at the dome 7 shown in FIG. 1, the curvature of the envelope 1 changes from negative (part 101) to positive (part 102) to negative (part 103). This change in the curvature of Envelope 1 means that the ridge protrudes outward from Envelope 1. Since the envelope 1 is in contact with the outside (ambient atmosphere) of the electrodeless fluorescent lamp at the raised portion, the contact area between the envelope 1 and the surrounding atmosphere is increased as compared with the case where no raised portion is provided. This lowers the temperature of the ridge and the temperature at the coldest point is low enough to provide the required stable light output.
複数のストランドワイヤ (リッツワイヤ) から形成されたコイル 8が、 フェラ イト磁心 9の周囲に巻きつけられる。 好適な実施形態において、 ワイヤは、 それ ぞれが # 4 0ゲージである、 6 6本の絶縁コ一ティングが施されたストランドを 有する。 コイルは、 2つの層を有し、 合計巻数が 6 5である。 中空の I形状のフ ェライト磁心 9は、 M n Z n材料から形成され (C h a m b e r 1 a i nらによ り 1 9 9 9年 5月 3日に出願された米国特許出願番号第 0 9ノ3 0 3 , 9 5 1号、 および C h a n d l e rらにより 1 9 9 9年 1 1月 9日に出願された米国特許出 願番号第 0 9 4 3 5, 9 6 0号 (共に本願が優先権の基礎とする出願と同一讓 受人の所有) 参照) 、 凹部キヤビティ 2内に配置される。 好適な実施形態におい て、 フェライ卜磁心は、 1 5 mmの直径および 5 5 mmの長さを有する。  A coil 8 formed from a plurality of strand wires (Litz wires) is wound around a ferrite core 9. In a preferred embodiment, the wire has 66 insulated coated strands, each of which is # 40 gauge. The coil has two layers with a total of 65 turns. The hollow I-shaped ferrite core 9 is formed from a MnZn material (see US Patent Application No. 09-3, filed May 3, 1999 by Chamber 1 ain et al.). No. 0,3,951, and U.S. Patent Application No. 0,934,5,960 filed on Jan. 9, 1999 by C handler et al. It is located in the recessed cavity 2). In a preferred embodiment, the ferrite core has a diameter of 15 mm and a length of 55 mm.
コイル 8が、 フェライト磁心 9の周囲に巻きつけられているので、 コイル 8の みのインダクタンスよりも、 コイル/フェライト磁心のインダクタンスが大きく なる。 これにより、 無電極蛍光ランプ 1 0 0の発光効率が高くなる。 Since the coil 8 is wound around the ferrite core 9, the inductance of the coil / ferrite core is larger than the inductance of the coil 8 alone. Become. Thereby, the luminous efficiency of the electrodeless fluorescent lamp 100 is increased.
コイル 8およびフェライト磁心 9は、 金属チューブ 1 0およびセラミックェン クロージャ 1 1を含む冷却構造体の働きにより、 キュリー点未満の温度 (< 2 2 0 °C) に維持される。 チューブ 1 0は、 高い熱伝導率および低い誘導電力損失を 有する金属 (銅) で形成される。 セラミックェンクロージャ 1 1は、 高い熱伝導 率を有する材 で一体的に接着された数個のアルミナ製の部品から形成される。 セラミックェンクロージャ 1 1はまた、 単一の部品から形成されてもよい。 セラ ミックェンクロ一ジャ 1 1は、 エジソンソケット 1 3に溶接された銅プレート 1 2に接着される。 好適な実施形態において、 セラミックェンクロージャの壁の厚 さは 4 mmである。  The coil 8 and the ferrite core 9 are maintained at a temperature below the Curie point (<220 ° C) by the cooling structure including the metal tube 10 and the ceramic enclosure 11. Tube 10 is formed of metal (copper) having high thermal conductivity and low induced power loss. The ceramic enclosure 11 is formed from several alumina parts integrally bonded with a material having high thermal conductivity. The ceramic enclosure 11 may also be formed from a single piece. The ceramic enclosure 11 is bonded to a copper plate 12 welded to an Edison socket 13. In a preferred embodiment, the thickness of the wall of the ceramic enclosure is 4 mm.
2つのセラミックスぺーサ 1 4および 1 5が、 フェライト磁心 9内部に挿入さ れて、 チューブ 1 0が磁心の外側に延びるのを防ぎ、 それにより、 銅チューブ 1 0内の電力損失を低減する。'好適な実施形態において、 セラミックスぺ一サ 1 4 および 1 5の長さは 5 mmである。 整合回路およびドライバ (図示せず) が、 P Cボード 1 6上のセラミックェンクロージャ 1 1内に配置される。 P Cポ一ド 1 6の位置は、 ドライバの部品の温度が 1 0 0 °Cを超えないように選択される。 主 電源は、 エジソンソケット 1 3を介してドライバに接続される。  Two ceramic spacers 14 and 15 are inserted inside the ferrite core 9 to prevent the tube 10 from extending outside the core, thereby reducing power loss in the copper tube 10. 'In a preferred embodiment, the length of the ceramic spacers 14 and 15 is 5 mm. A matching circuit and driver (not shown) are located in the ceramic enclosure 11 on the PC board 16. The position of the PC pod 16 is selected so that the temperature of the driver components does not exceed 100 ° C. The main power supply is connected to the driver via Edison socket 13.
プラズマと、 フェライト磁心 9内に吸収された誘導電力 (= 3 ~ 4W) とによ つて発生した熱は、 銅チュ一ブ 1 0およびセラミックェンクロージャ 1 1を介し てエジソンソケット 1 3に送られ、 その後、 ランプホルダ (図示せず) に送られ る。 熱の一部は、 セラミックェンクロージャ 1 1およびガラスス力一卜 4の外表 面 6を介して、 対流により散逸される。 その結果、 周囲温度が 2 5 °Cで誘導結合 電力が 2 3 Wである場合、 P Cポ一ド 1 6が配置されたセラミックェンクロージ ャ 1 1内部の温度は、 1 0 0 °Cを超えない。  The heat generated by the plasma and the induced power (= 3 to 4 W) absorbed in the ferrite core 9 is sent to the Edison socket 13 via the copper tube 10 and the ceramic enclosure 11. And then sent to a lamp holder (not shown). Some of the heat is dissipated by convection through the ceramic enclosure 11 and the outer surface 6 of the glass container 4. As a result, when the ambient temperature is 25 ° C and the inductive coupling power is 23 W, the temperature inside the ceramic enclosure 11 where the PC pod 16 is placed is 100 ° C. Do not exceed.
スカート 4の内表面を含むエンベロープ 1の内表面は、 保護コーティング 1 7 および蛍光膜コーティング 1 8で覆われる。 反射コーティング 1 9 (アルミナ 等) が、 キヤビティ 9'の内表面上に施される。 内部キヤビティ壁 2を通過する可 視光の量を低減するために、 コイル 8に隣接するキヤビティ 2の外壁が、 反射コ 一ティング 2 0 (アルミナ等) で覆われる。 The inner surface of the envelope 1 including the inner surface of the skirt 4 is covered with a protective coating 17 and a phosphor coating 18. Reflective coating 1 9 (Alumina Etc.) are applied on the inner surface of the cavity 9 '. The outer wall of the cavity 2 adjacent to the coil 8 is covered with a reflective coating 20 (alumina, etc.) to reduce the amount of visible light passing through the inner cavity wall 2.
無電極蛍光ランプ 1 0 0は、 ベースを上にした位置、 ベースを下にした位置、 および水平位置で使用できる。  The electrodeless fluorescent lamp 100 can be used in a base up position, a base down position, and a horizontal position.
図 2は、 本発明の実施の形態 1のバリエーションである無電極蛍光ランプ 2 0 0を示す。 図 2において、 図 1に示される構成要素と同一の構成要素には同一の 参照番号を付し、 その説明を省略する。 無電極蛍光ランプ 2 0 0は、 無電極蛍光 ランプ 1 0 0と同様めエンベロープ 1、 キヤビティ 2、 コイル 8、 およびフェラ イト磁心 9を有するが、 ガラススカート 4を有さない。 無電極小型蛍光ランプ 2 0 0は、 最冷点が薄いガラスドーム 7の内表面上に存在する場合にランプのベ一 スを上にした点灯に使用し得る。  FIG. 2 shows an electrodeless fluorescent lamp 200 which is a variation of the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The electrodeless fluorescent lamp 2000 has an envelope 1, a cavity 2, a coil 8, and a ferrite core 9 as in the electrodeless fluorescent lamp 100, but does not have a glass skirt 4. The electrodeless compact fluorescent lamp 200 can be used for lamp-up lighting when the coldest point is on the inner surface of the thin glass dome 7.
最冷点として機能する薄いガラスの隆起部のさまざまな改変例を図 3 A〜図 3 Cに模式的に示す。 図 3 A〜図 3 Cは、 無電極蛍光ランプ 1 0 0 (図 1 ) および 無電極蛍光ランプ 2 0 0 (図 2 ) のエンベロープ 1に替えて使用することが可能 なエンベロープ 2 2の形状の一部を示す。  Various modifications of the thin glass bulge that functions as the coldest point are shown schematically in FIGS. 3A-3C. 3A to 3C show the shapes of the envelopes 22 that can be used in place of the envelopes 1 of the electrodeless fluorescent lamp 100 (FIG. 1) and the electrodeless fluorescent lamp 200 (FIG. 2). Show some.
図 3 Aに示すガラス隆起部は、 くさび形状 2 1を有し、 エンベロープ 2 2の頂 上部に設けられる。 最冷点として機能する他のタイプのガラス隆起部を、 図 3 B および図 3 Cに示す。 一方の隆起部は拄 2 3の形状を有し、 他方は球体 2 4の形 状を有する。 深い環状の陥没部 2 5が、 隆起部を、 エンベロープの熱い壁から分 離し、 隆起部の周囲雰囲気との接触を向上することにより、 隆起部の温度を低下 させる。  The glass bulge shown in FIG. 3A has a wedge shape 21 and is provided at the top of the envelope 22. Another type of glass ridge that serves as the coldest point is shown in FIGS. 3B and 3C. One ridge has a shape of 拄 23, and the other has a shape of a sphere 24. A deep annular depression 25 separates the ridge from the hot walls of the envelope and reduces the temperature of the ridge by improving contact with the surrounding atmosphere.
図 4 A〜図 4 Dは、 無電極蛍光ランプ 1 0 0 (図 1 ) および無電極蛍光ランプ 2 0 0 (図 2 ) のエンベロープ 1に替えて使用することが可能なエンベロープ 3 4の形状を示す。 図 4 A〜図 4 Dに示すように、 最冷点隆起部は、 最冷点が形成 される環状ギャップ 3 3を有する環状リッジ 3 2の形状を有する。 図 4 Aおよび 図 4Bにおいて、 環状リ ジ (隆起部) は、 エンベロープ 34の頂上部に設けら れる。 ギャップ 33を有するリッジ (隆起部) 32は、 エンベロープの底部およ び側壁にも同様に設けられ得る (図 4 Cおよび図 4 D) 。 4A to 4D show the shapes of the envelope 34 that can be used in place of the envelope 1 of the electrodeless fluorescent lamp 100 (FIG. 1) and the electrodeless fluorescent lamp 200 (FIG. 2). Show. As shown in FIGS. 4A to 4D, the coldest point ridge has the shape of an annular ridge 32 having an annular gap 33 where the coldest point is formed. Figure 4 A and In FIG. 4B, an annular ridge is provided at the top of the envelope 34. Ridges 32 with gaps 33 can be provided on the bottom and side walls of the envelope as well (FIGS. 4C and 4D).
ランプは次のように動作する。 通常の不活性ガス圧力 (アルゴン) は約 1 TO r r (約 133Pa) であり、 誘導結合電力周波数 (コイル 8に加えられる交流 電流の周波数) は約 100 kHzである。 主電源 (60Hz) からの AC電力は、 エジソンソケット 13を介して、 セラミックェンクロージャ 11内の PCボード 16上に配置されたドライバおよび整合回路 (図示せず) に給送される。 周波数 100 k H zでの誘導電圧が、 整合回路からコイル 8に印加される。 コイル電流 1 cが誘導磁場を生成し、 生成した誘導磁場が、 RF方位角方向電場 Ezをェン ベロープ内に生成する。 このように、 コイル 8はエンベロープ内に電磁界を生成 する。 コイル 8に印加される電圧 Veが 200~300 Vに達する場合、 電圧 V cは、 エンベロープ内に、 キヤビティ壁 2に沿って、 容量放電を生成する。 The lamp operates as follows. Normal inert gas pressure (argon) is about 1 TO rr (about 133 Pa), and inductive coupling power frequency (frequency of alternating current applied to coil 8) is about 100 kHz. AC power from the main power supply (60 Hz) is supplied via the Edison socket 13 to a driver and a matching circuit (not shown) arranged on the PC board 16 in the ceramic enclosure 11. An induced voltage at a frequency of 100 kHz is applied to the coil 8 from the matching circuit. The coil current 1 c generates an induced magnetic field, and the generated induced magnetic field generates an RF azimuthal electric field E z in the envelope. Thus, the coil 8 generates an electromagnetic field in the envelope. When the voltage V e applied to the coil 8 reaches 200-300 V, the voltage V c generates a capacitive discharge along the cavity wall 2 in the envelope.
ランプ内で誘導された誘導 (方位角方向) 電圧 Vplが、 エンベロープ内の誘 導結合放電を維持するのに十分な値に達した場合、 コイル電圧 (Vc) およびコ ィル電流 (Ic) が減少する。 これにしたがって、 .反射波電力 Prefが減少し、 プラズマ輝度が急峻に上昇する。 容量放電から誘導放電への遷移は、 ランプ始動If the induced (azimuthal) voltage V pl induced in the lamp reaches a value sufficient to maintain the inductively coupled discharge in the envelope, the coil voltage (V c ) and the coil current (I c ) decreases. As a result, the reflected wave power Pref decreases, and the plasma brightness sharply increases. The transition from capacitive discharge to inductive discharge is the lamp start
(イダニシヨン) と呼ばれる。 ランプに吸収される電力 P l ampの増大の結果、 光出力が増大し、 コイル維持電流 1 mおよびコイル維持電圧 Vmが減少する。 It is called (Danidanion). Result of increased power P l # 038 which is absorbed by the lamp, the light output is increased, the coil holding current 1 m and the coil holding voltage V m is reduced.
ランプの光出力は、 電力 Plampだけでなく、 最冷点 7 (ベースを上にした点 灯) または 4 (ベースを下にした点灯) の温度と共に上昇する水銀蒸気圧にも依 存する。 最冷点の温度が約 44〜55°Cの場合に、 最大光出力、 すなわち、 最も 高いランプ効率に達する。 最冷点温度のさらなる上昇の結果、 水銀蒸気圧が上昇 し、 ランプの明るさが減少する。 従って、 表面上の温度が十分に低い場合には、 隆起部があっても、 その効果はあまり大きくない。 ランプの表面上の温度は、 ラ ンプの管壁負荷に依存する。 本発明者らは、 ランプの管壁負荷が 0. 05WZc m2以上である場合に、 隆起部の効果があることを見出した。 ランプの管壁負荷 が 0. 07 cm2以上である場合には、 隆起部の効果が非常に大きくなる。 なお、 管壁負荷とは、 コイル 8に入力される有効電力をエンベロープ 1の内壁 表面積で割った値と定義される。 コイル 8に入力される有効電力は、 例えば、 整 合回路の入力側にパワーメータを接続することによって測定される。 The light output of the lamp depends not only on the power P lamp, but also on the mercury vapor pressure which rises with a temperature of the coldest point 7 (lighting up the base) or 4 (lighting down the base). The maximum light output, ie the highest lamp efficiency, is reached when the coldest point temperature is around 44-55 ° C. A further increase in cold spot temperature results in an increase in mercury vapor pressure and a decrease in lamp brightness. Therefore, if the temperature on the surface is sufficiently low, the effect is not so great even if there are bumps. The temperature on the surface of the lamp depends on the lamp wall loading of the lamp. The present inventors found that the tube wall load of the lamp was 0.05 WZc It has been found that when it is not less than m 2 , there is an effect of the ridge. When the lamp wall load is more than 0.07 cm 2 , the effect of the ridge becomes very large. The tube wall load is defined as a value obtained by dividing the active power input to the coil 8 by the inner wall surface area of the envelope 1. The active power input to the coil 8 is measured, for example, by connecting a power meter to the input side of the matching circuit.
好適な実施形態 (図 1) およびべ一スを上にした点灯において、 ベースを上に した位置で、 且つ周波数 100 kHzおよび電力 23W (1630ル一メン、 7 1 LPW) で動作するランプの最大光出力は、 薄いガラスのドーム 7の外側の温 度が 46〜48 °Cの場合に達成される。 ランプは、 2時間に亘る 23Wでの連続 点灯の後に、 安定した光出力に達する。 23Wでの安定した光出力は 1515ル ーメン (66LPW) であり、 最冷点 7の温度は 57〜59°Cであった。 したが つて、 本発明に記載したランプの安定した光出力は、 1630ルーメンの最大ラ ンプ光出力の 93%に該当する。 特別に設計されたガラス付加物 (隆起部) を有 さない無電極小型蛍光ランプは、 安定した光出力が低く、 最大光出力の 80~8 5%にすぎないことが分かった。 このランプの管壁負荷は、 0. lWZcm2で あった。 In the preferred embodiment (FIG. 1) and with the base up, the maximum lamp operating at 100 kHz frequency and 23 W (1630 lumens, 71 LPW) at base up position Light output is achieved when the temperature outside the thin glass dome 7 is 46-48 ° C. The lamp reaches a steady light output after 2 hours of continuous operation at 23W for 2 hours. The stable light output at 23 W was 1515 lumens (66 LPW), and the temperature at the coldest point 7 was 57-59 ° C. Thus, the stable light output of the lamp according to the invention corresponds to 93% of the maximum lamp light output of 1630 lumens. The electrodeless miniature fluorescent lamp without specially designed glass addenda (bulges) was found to have low stable light output, only 80-85% of the maximum light output. The tube wall load of this lamp was 0.1 lWZcm 2 .
本発明にしたがつて製造されたランプの立ち上がり測定により、 ランプが始動 した後 2〜 3秒以内に最大光出力の 50%に達したことを示した。 この立ち上が り時間は、 従来の有電極小型蛍光ランプの立ち上がり時間よりも短い。  Rise measurements of lamps manufactured according to the present invention showed that within 2-3 seconds of starting the lamp, 50% of the maximum light output was reached. This rise time is shorter than the rise time of the conventional electrodeed fluorescent lamp.
本発明者らは、 ガラスドーム 7の高さ hが高いほど、 その温度が低くなり、 ラ ンプ光出力が高くなることを発見した。 しかし、 本発明者らは、 ガラスドーム 7 は、 図 3 A〜図 3 Cおよび図 4A〜図 4Dに示した他の隆起部と同様、 美的理由 およびの強度に関わる理由のためにあまり大きくすることができず、 ガラスドー ム 7の高さ hは、 7 mm未満であることが好ましいことを見出した。 図 3A〜C および図 4 A〜Dに示した他の隆起部も同様に 7 mm未満であることが好ましい。 また、 本発明者らは、 隆起部上の最冷点の温度が 40°C未満になってはならない ことを発見した。 The present inventors have discovered that the higher the height h of the glass dome 7, the lower its temperature and the higher the lamp light output. However, we have found that the glass dome 7, like the other ridges shown in FIGS.3A-3C and FIGS.4A-4D, is too large for aesthetic reasons and strength related reasons. It was found that the height h of the glass dome 7 was preferably less than 7 mm. The other ridges shown in FIGS. 3A-C and 4A-D are also preferably less than 7 mm. In addition, the inventors have determined that the temperature of the coldest point on the ridge must not be less than 40 ° C. I discovered that.
隆起部におけるエンベロープ 1の厚さが小さくなりすぎると隆起部の強度が低 下し、 隆起部におけるエンベロープ 1の厚さが大きくなりすぎると最冷点の温度 を十分に低くすることができない。 隆起部におけるエンベロープ 1の最大の厚さ と最小の厚さとは、 ともに 0 . 1 mm以上 2 mm以下であることが好ましい。 本発明の適用可能な無電極蛍光ランプの誘導結合電力周波数は、 1 0 0 k H z に限定されない。 しかし、 誘導結合電力周波数が低くなりすぎると、 無電極蛍光 ランプが始動しにくくなり、 誘導結合電力周波数が高くなりすぎると、 ドライバ のコストが高くなり、 電磁障害 (EM I ) を防止するためのコストも高くなる。 このような点を考慮すると、 無電極蛍光ランプの誘導結合電力周波数は、 5 0 k H z以上 1 MH z以下であることが好ましい。  If the thickness of the envelope 1 at the ridge is too small, the strength of the ridge is reduced. If the thickness of the envelope 1 at the ridge is too large, the temperature at the coldest point cannot be lowered sufficiently. It is preferable that both the maximum thickness and the minimum thickness of the envelope 1 in the protruding portion are 0.1 mm or more and 2 mm or less. The inductively coupled power frequency of the electrodeless fluorescent lamp to which the present invention can be applied is not limited to 100 kHz. However, if the inductively coupled power frequency is too low, the electrodeless fluorescent lamp will not be easy to start, and if the inductively coupled power frequency is too high, the cost of the driver will be high, and it will be necessary to prevent electromagnetic interference (EMI). Costs are also high. In consideration of such a point, it is preferable that the inductive coupling power frequency of the electrodeless fluorescent lamp is 50 kHz or more and 1 MHz or less.
フェライト磁心 9は省略され得る。 しかし、 5 0 k H z以上 1 MH z以下とい うような、 比較的低い誘導結合電力周波数で無電極蛍光ランプが駆動される場合 には、 フェライト磁心 9が使用されることが好ましい。 低い誘導結合電力周波数 で無電極蛍光ランプが駆動される場合には、 より高い誘導結合電力周波数で無電 極蛍光ランプが駆動される場合に比較して、 ランプ内に誘導される誘導電圧 V p 〖は小さくなり、 フェライト磁心 9を使用することによりこれが補われるからで ある。 フェライト磁心 9が使用される場合には、 無電極蛍光ランプの駆動時には、 コイル 8のジュール発熱に加えてフェライト磁心 9での損失 (鉄損) による発熱 が大きくなる。 このため、 駆動中のフェライ卜磁心 9は、 金属チューブ 1 0およ びセラミックェンクロージャ 1 1を含む冷却構造体によって冷却されるものの、 その温度は 2 0 0 °C前後まで上昇し得る。 ベースを上にした位置での点灯の場合、 プラズマから離れたランプの頂部が最冷点となる。 図 1から理解されるように、 ランプの頂部と、 フェライト磁心 9の頂部 (セラミックスぺーサ 1 4付近) とは 近接している。 このため、 ランプの頂部はフェライト磁心 9からの熱伝達の影響 を受け、 温度が上昇する。 従って、 フェライト磁心 9が使用される場合には、 特 に、 最冷点を提供する隆起部をエンベロープ 1に設けることが好ましい。 (実施の形態 2 ) The ferrite core 9 can be omitted. However, when the electrodeless fluorescent lamp is driven at a relatively low inductive coupling power frequency such as 50 kHz or more and 1 MHz or less, the ferrite core 9 is preferably used. When an electrodeless fluorescent lamp is driven at a low inductively coupled power frequency, the induced voltage V p 〖induced in the lamp is lower than when an electrodeless fluorescent lamp is driven at a higher inductively coupled power frequency. Is smaller, and this is compensated for by using the ferrite core 9. When the ferrite core 9 is used, when the electrodeless fluorescent lamp is driven, the heat generated by the loss (iron loss) in the ferrite core 9 increases in addition to the Joule heat of the coil 8. For this reason, the driven ferrite core 9 is cooled by the cooling structure including the metal tube 10 and the ceramic enclosure 11, but its temperature can rise to about 200 ° C. For lighting with the base up, the coldest point is the top of the lamp away from the plasma. As can be understood from FIG. 1, the top of the lamp is close to the top of the ferrite core 9 (near the ceramic spacer 14). Therefore, the top of the lamp is affected by the heat transfer from the ferrite core 9 and the temperature rises. Therefore, when the ferrite core 9 is used, In addition, it is preferable to provide a raised portion for providing the coldest point on the envelope 1. (Embodiment 2)
図 5 A〜図 5 Cは、 本発明の実施の形態 2の無電極蛍光ランプに使用すること が可能なエンベロープ 4 4の形状を示す。 エンベロープ 4 4は、 本発明の実施の 形態 1の無電極蛍光ランプ 1 0 0 (図 1 ) のエンベロープ 1に替えて用いられ得 る。 本発明の実施の形態 2の無電極蛍光ランプは、 エンベロープ 4 4以外は無電 極蛍光ランプ 1 0 0と同様の構成を有する。 従って、 その全体図は示していない。 図 5 A〜図 5 Cにおいて、 凹部キヤビティ 2の内部の排気細管は図示していない。 図 5 A〜図 5 Cにおいて、 最冷点 4 3は、 エンベロープの頂上部 4 6および側 壁 4 5によって形成されたコーナ一 4 2内に存在する。 図 5 Aに示されるように、 コーナ— 4 2の曲率半径 rが、 1 0 mm以下である場合に、 最冷点 4 3の温度を 下げる効果が得られることが見出された。 また、 曲率半径 rが 8 mm以下である 場合には、 最冷点 4 3の温度を下げる効果がより大きくなり、 より好ましい。 な お、 誘導結合電力をより大きくする場合には、 所望の効果を得るためには曲率半 径をより小さくすることが好ましい。 5A to 5C show shapes of an envelope 44 that can be used for the electrodeless fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention. The envelope 44 can be used in place of the envelope 1 of the electrodeless fluorescent lamp 100 (FIG. 1) of the first embodiment of the present invention. The electrodeless fluorescent lamp according to Embodiment 2 of the present invention has the same configuration as the electrodeless fluorescent lamp 100 except for the envelope 44. Therefore, the overall diagram is not shown. 5A to 5C, the exhaust tubing inside the concave cavity 2 is not shown. In FIGS. 5A-5C, the coldest point 43 is within the corner 42 formed by the top 46 and the side wall 45 of the envelope. As shown in FIG. 5 A, corner - 4 2 of the curvature radius r is equal to or less than 1 0 mm, it has been found that the effect of lowering the temperature of the coldest spot 4 3 is obtained. When the radius of curvature r is 8 mm or less, the effect of lowering the temperature at the coldest point 43 is further increased, which is more preferable. When the inductive coupling power is increased, it is preferable to reduce the radius of curvature to obtain a desired effect.
このように、 本発明の実施の形態 2の無電極蛍光ランプは、 実施の形態 1の無 電極蛍光ランプ (図 1に示される無電極蛍光ランプ 1 0 0および図 2に示される 無電極蛍光ランプ 2 0 0 ) の隆起部に替えて、 曲率半径が 1 O mm以下のコーナ —部を有する。  Thus, the electrodeless fluorescent lamp of the second embodiment of the present invention is the same as the electrodeless fluorescent lamp of the first embodiment (the electrodeless fluorescent lamp 100 shown in FIG. 1 and the electrodeless fluorescent lamp shown in FIG. 2). It has a corner with a radius of curvature of 1 O mm or less instead of the 200) raised portion.
ェンベロープの頂上部およびェンベロ一プの側壁によつて形成されたコーナー は、 9 0 ° よりもかなり小さな角度の 「マッシュルーム」 形状を有し得る (図 5 B) 。 曲率半径 rが 1 0 mm以下であるコーナ一はエンベロープの全周にわたつ て形成されていなくてもよい。 エンベロープはまた、 図 5 Cに示すように、 方位 角上の対称性がない不規則な形状を有し得る。 エンベロープの頂上部およびその 側壁によって形成されたコーナー 4 2も、 方位角上の対称性を有さない。 本発明の実施の形態 2の無電極蛍光ランプは、 実施の形態 1の無電極蛍光ラン プと同様に動作する。 The corners formed by the top of the envelope and the sidewalls of the envelope can have a “mushroom” shape with an angle much less than 90 ° (Figure 5B). The corner having a radius of curvature r of 10 mm or less may not be formed over the entire circumference of the envelope. The envelope may also have an irregular shape without azimuthal symmetry, as shown in FIG. 5C. The corners 42 formed by the top of the envelope and its side walls also have no azimuthal symmetry. The electrodeless fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention operates similarly to the electrodeless fluorescent lamp according to the first embodiment.
本発明の原理の適用は、 無電極蛍光ランプに限定されない。 例えば、 本発明は、 エンベロープ 1 (図 1および図 2 ) の内壁に蛍光膜コ一ティング 1 8が塗布され おらず、 放電による光が直接ェンべロープ 1の外部に放出されるような無電極放 電ランプにも、 上述した動作原理と同様の原理に基づいて適用し得る。 .  The application of the principles of the present invention is not limited to electrodeless fluorescent lamps. For example, in the present invention, the fluorescent film coating 18 is not applied to the inner wall of the envelope 1 (FIGS. 1 and 2), so that light due to discharge is directly emitted to the outside of the envelope 1. The present invention can be applied to the electrode discharge lamp based on the same principle as the above-described operation principle. .
本発明の適用は、 アマルガムを用いない無電極放電ランプに限定されない。 ァ マルガムを用いた無電極放電ランプであっても、 ァマルガム中の水銀の比率が高 い場合には、 隆起部またはコーナー部によって最冷点の温度が下げられることの 効果が大きくなる。 無電極放電ランプのエンベロープに封入される放電ガスが水 銀の蒸気を含む限り、 本発明の原理が適用され得る。 さらに、 水銀に替えて、 あ るいは水銀に加えて、 任意の気化可能金属を用いてもよい。  The application of the present invention is not limited to electrodeless discharge lamps that do not use amalgam. Even in the electrodeless discharge lamp using amalgam, when the ratio of mercury in the amalgam is high, the effect of lowering the temperature of the coldest point by the protuberances or corners increases. The principle of the present invention can be applied as long as the discharge gas enclosed in the envelope of the electrodeless discharge lamp contains mercury vapor. Further, any vaporizable metal may be used instead of or in addition to mercury.
本発明の趣旨および範囲内で変更および改変が可能であるが、 本発明は添付の 請求の範囲によってのみ限定されることが意図される。 ' 産業上の利用可能性  While changes and modifications are possible within the spirit and scope of the invention, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims. '' Industrial applicability
本発明の無電極放電ランプは、 エンベロープに形成され、 エンベロープの外部 に向けて突き出した隆起部を有する。 これにより、 隆起部の温度が低下するので、 ランプ効率が高くなる。  The electrodeless discharge lamp of the present invention has a raised portion formed on an envelope and protruding toward the outside of the envelope. This lowers the temperature of the ridges, which increases lamp efficiency.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1. 内部に放電ガスを充填したエンベロープと、 1. an envelope filled with discharge gas,
前記ェンべロープ内に電磁界を生成するコイルと、  A coil for generating an electromagnetic field in the envelope,
前記エンベロープに形成され、 前記エンベロープの外部に向けて突き出した隆 起部と '  A ridge formed on the envelope and protruding toward the outside of the envelope;
を備え、  With
管壁負荷が 0. 05WZcm2以上である、 無電極放電ランプ。 An electrodeless discharge lamp having a tube wall load of 0.05 WZcm 2 or more.
2. 前記エンベロープは、 凹部キヤビティを有し、 前記コイルは、 前記凹部キヤ ビティの内部に配置されている、 請求の範囲第 1項に記載の無電極放電ランプ。 2. The electrodeless discharge lamp according to claim 1, wherein the envelope has a concave cavity, and the coil is disposed inside the concave cavity.
3. フェライト磁心をさらに備え、 前記コイルは、 前記フェライト磁心に巻きつ けられている、 請求の範囲第 1項に記載の無電極放電ランプ。 3. The electrodeless discharge lamp according to claim 1, further comprising a ferrite core, wherein the coil is wound around the ferrite core.
4. 前記隆起部における前記エンベロープの最大の厚さと最小の厚さとは、 とも に 0. 1mm以上 2 mm以下である、 請求の範囲第 1項に記載の無電極放電ラン プ。 4. The electrodeless discharge lamp according to claim 1, wherein a maximum thickness and a minimum thickness of the envelope at the raised portion are both 0.1 mm or more and 2 mm or less.
5. 前記隆起部の高さは、 7mm未満である、 請求の範囲第 1項に記載の無電極 放電ランプ。 5. The electrodeless discharge lamp according to claim 1, wherein the height of the raised portion is less than 7 mm.
6. 内部に放電ガスを充填したエンベロープと、 6. An envelope filled with discharge gas,
前記エンベロープ内に電磁界を生成するコイルと、  A coil for generating an electromagnetic field in the envelope;
前記エンベロープに形成され、 前記エンベロープの外部に向けて突き出した隆 起部と を備え、 A ridge formed on the envelope and protruding toward the outside of the envelope; With
前記コイルの誘導結合電力周波数は、 50 kHz以上 1MHz以下である、 無 電極放電ランプ。  An electrodeless discharge lamp, wherein an inductive coupling power frequency of the coil is 50 kHz or more and 1 MHz or less.
7. 管壁負荷が 0. 05WZcm2以上である、 請求の範囲第 6項に記載の無電 極放電ランプ。 7. The electrodeless discharge lamp according to claim 6, wherein a tube wall load is 0.05 WZcm 2 or more.
8. 前記エンベロープは、 凹部キヤビティを有し、 前記コイルは、 前記凹部キヤ ビティの内部に配置きれている、 請求の範囲第 6項に記載の無電極放電ランプ。 8. The electrodeless discharge lamp according to claim 6, wherein the envelope has a concave cavity, and the coil is completely disposed inside the concave cavity.
9. フェライト磁心をさらに備え、 前記コイルは、 前記フェライト磁心に巻きつ けられている、 請求の範囲第 6項に記載の無電極放電ランプ。 9. The electrodeless discharge lamp according to claim 6, further comprising a ferrite core, wherein the coil is wound around the ferrite core.
10. 前記隆起部における前記エンベロープの最大の厚さと最小の厚さとは、 と もに 0. 1mm以上 2 mm以下である、 請求の範囲第 6項に記載の無電極放電ラ ンプ。 10. The electrodeless lamp according to claim 6, wherein a maximum thickness and a minimum thickness of the envelope at the ridge are both 0.1 mm or more and 2 mm or less.
1 1. 前記隆起部の高さは、 7mm未満である、 請求の範囲第 6項に記載の無電 極放電ランプ。 1 1. The electrodeless discharge lamp according to claim 6, wherein the height of the raised portion is less than 7 mm.
12. 内部に放電ガスを充填したエンベロープと、 12. An envelope filled with discharge gas,
前記ェンベロ一プ内に電磁界を生成するコイルと  A coil for generating an electromagnetic field in the envelope;
を備え、  With
前記ェンベロープは側壁と頂上部とを有し、 前記側壁と前記頂上部とによって 形成されるコーナーの曲率半径が 10mm以下である、 無電極放電ランプ。  The electrodeless discharge lamp, wherein the envelope has a side wall and a top, and a radius of curvature of a corner formed by the side wall and the top is 10 mm or less.
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