WO2007023573A1 - 無電極放電灯装置及びこの無電極放電灯装置を備えた照明器具 - Google Patents

無電極放電灯装置及びこの無電極放電灯装置を備えた照明器具 Download PDF

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WO2007023573A1
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WO
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bobbin
induction coil
winding
discharge lamp
electrodeless discharge
Prior art date
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PCT/JP2005/017883
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroshi Ogasawara
Hiroshi Miyasaki
Hidenori Kakehashi
Keisuke Harada
Yoshinobu Shibata
Original Assignee
Matsushita Electric Works, Ltd.
Ikeda Electric Co., Ltd.
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Publication date
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    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/08Lighting devices intended for fixed installation with a standard
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21WINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/10Outdoor lighting
    • F21W2131/103Outdoor lighting of streets or roads

Definitions

  • Electrodeless discharge lamp device and lighting apparatus equipped with this electrodeless discharge lamp device are Electrodeless discharge lamp device and lighting apparatus equipped with this electrodeless discharge lamp device
  • the present invention relates to an electrodeless discharge lamp device that excites a discharge gas sealed in a bulb with a high frequency electromagnetic field to emit light, and a lighting apparatus including the electrodeless discharge lamp device.
  • an electrodeless discharge lamp device of this type for example, as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 11 501152 or International Publication WO05-0441245 pamphlet, a translucent valve containing a discharge gas, and a bulb
  • a so-called inner coil type device which comprises a high frequency electromagnetic field generation unit (hereinafter referred to as a power bra) which is housed in the cavity formed in and generates a high frequency electromagnetic field.
  • the coupler is formed of an induction coil that generates a high frequency electromagnetic field when a high frequency current flows, a core formed of a soft magnetic material and inserted into the induction coil, an induction coil and Z or the core. It is equipped with a heat conductor that conducts the emitted heat near the entrance of the cavity, and a resin bobbin that holds and holds the core and Z or heat conductor, and the induction coil is wound. It is.
  • Such an electrodeless discharge lamp device has features such as long life without any electrodes, excellent response during lighting, and high efficiency, so it is difficult to maintain road lights and downlights. Are suitably used for lighting equipment for high ceilings and the like.
  • the apparatus described in the above-mentioned former document improves the heat dissipation of the force bra by causing the heat conductor to occupy at least half of the outer peripheral surface of the force bra. Also, in the device disclosed in the latter document, a coil is wound on the surface of a skeleton-shaped bobbin and core, and a core disposed in an opening formed by the skeleton is made to substantially contact the heat conductor. The heat dissipation characteristics of the power bra are improved.
  • a bobbin made of resin is generally formed into a cylindrical shape using a mold. If the size of the force bra increases and the size of the bobbin increases with the increase in output of the electrodeless discharge lamp device while the force is being applied, a large draft is given to the bobbin when forming the cylindrical bobbin. There is a need. For this reason, the bobbin is enlarged in the radial direction of the induction coil, and the valve cavity diameter is also limited, so that the ratio of the heat conductor to the volume of the cavity is reduced, and the heat dissipation of the force bra is bad. There was a problem of having
  • the induction coil is formed by stretching the winding along the surface of the bobbin substantially in parallel with the axial direction of the induction coil, bending the winding into an L shape, and winding it around the bobbin.
  • Patent Document 2 an example in which the insulation between the winding start portion and the winding portion of the coil is secured by interposing a glass cloth tape as an insulator between the winding start portion and the winding portion
  • a glass cloth tape as an insulator between the winding start portion and the winding portion
  • FIGS. 8A and 8B An example of securing the insulation is shown (see the patent document, FIGS. 8A and 8B).
  • a member other than the bobbin will be used to cover the beginning of the crucible, and the workability at the time of manufacture of the device will deteriorate and the cost will be increased. Will also be disadvantageous.
  • the bobbin when securing the insulation by securing the space distance between the winding start and the winding of the induction coil, the bobbin enlarges in the radial direction of the induction coil and the ratio of the heat conductor to the volume of the cavity decreases. It is difficult to more effectively improve the heat dissipation of the power bra.
  • the present invention has been made in view of the point of force, and is provided with an electrodeless discharge lamp device that is excellent in heat dissipation and can achieve high output of the device, and the electrodeless discharge lamp device.
  • the purpose is to provide a lighting fixture.
  • An electrodeless discharge lamp apparatus is a high-frequency electromagnetic wave generating a high-frequency electromagnetic field, which is accommodated in a translucent bulb in which a discharge gas is enclosed and a cavity formed in the bulb. And a field generation unit,
  • An induction coil that generates a high frequency electromagnetic field when a high frequency current flows; a core formed of a soft magnetic material and inserted into the induction coil;
  • a bobbin made of resin to hold and hold the core and Z or the heat conductor, and the induction coil is wound.
  • the bobbin may be disassembled in the radial direction of the induction coil.
  • the bobbin can be disassembled in the radial direction of the induction coil, It is possible to shape each part of the radially disassembled bobbin separately. For this reason, it is possible to make the thickness of the bobbin thin and uniform in the radial direction of the induction coil in which it is not necessary to form a draft on the bobbin, which has conventionally been required when molding a cylindrical bobbin. That is, since the proportion of the bobbin in the volume of the cavity can be suppressed and the proportion of the heat conductor can be increased, the heat dissipation of the force bra can be improved.
  • the induction coil can be securely fixed to the bobbin to prevent the displacement of the induction coil.
  • heat of core force can be dissipated through the heat conductor in the same manner as in the conventional example, if a part of the heat conductor is arranged in substantially contact with the induction coil, the temperature is It becomes easy to dissipate the heat around the particularly high induction coil through the heat conductor.
  • the contact surface of the core with the heat conductor is also provided for the increase in size of the core and the increase in length due to the increase in output
  • the dimensional accuracy of the core can be maintained high, and the adhesion between the core and the heat conductor can be secured. Therefore, the heat from the core can be efficiently dissipated through the heat conductor.
  • the electrodeless discharge lamp device which is excellent in heat dissipation and can increase the output of the device, a large luminous flux of the lighting apparatus can be achieved, and therefore, compared to the prior art.
  • the number of installed units can be reduced, and maintenance and resource saving can be achieved.
  • FIG. 1 is a side view of an electrodeless discharge lamp device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the same electrode discharge lamp device.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a force bra of the electrodeless discharge lamp device.
  • Fig. 4 is a perspective view of the same power bra with the induction coil removed.
  • FIG. 5 is a perspective view of the same power bra with the induction coil attached.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line II of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line II of FIG.
  • Fig. 8 is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in Fig. 5.
  • Fig. 9 is a perspective view around the induction cone in the same power bra.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a use example of the same electrode discharge lamp device.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a use example of the same electrode discharge lamp device.
  • FIG. 12 is a side view showing a usage example of the same electrode discharge lamp device.
  • the electrodeless discharge lamp device 1 is separably housed in a translucent noble 2 filled with a discharge gas and a cavity 21 formed in the bulb 2 to generate a high frequency electromagnetic field.
  • a force bra high frequency electromagnetic field generation unit 3.
  • the valve 2 is formed in a substantially spherical shape, and is provided with a stem 22 that forms a cavity 21 toward the center of the inside thereof. Further, the valve 2 has an exhaust pipe 23 provided in the cavity 21. The exhaust pipe 23 is used to exhaust the air in the nozzle 2 and fill the nozzle 2 with a discharge gas such as mercury. After the discharge gas is filled, the tip of the tube is sealed. Further, a fluorescent substance is applied to the inner surface 2a of the bulb 2, and the bulb 2 emits light by converting ultraviolet light emitted by the discharge gas being excited into visible light by the fluorescent substance.
  • the valve 2 is supported and fixed by the resin base portion 4, and the resin base portion 4 is separated from the force bra 3 together with the valve 2.
  • the force bra 3 includes an induction coil 31 which generates a high frequency electromagnetic field when a high frequency current flows, and a core 32 which is formed of a soft magnetic material and is inserted into the induction coil 31, an induction coil 31 and a core A heat conductive body 33 for conducting heat generated from the heat source 32 near the inlet of the cavity 21, a core 32 and the heat conductive body 33 are housed and held, and the induction coil 31 is wound. And 34.
  • the bobbin 34 is formed of two parts so that it can be disassembled in the radial direction of the induction coil 31 as will be described in detail later.
  • the radial direction of induction coil 31 is simply referred to as radial direction A, and the axial direction of induction coil 31 Is simply called axial direction B.
  • the electrodeless discharge lamp device 1 is equipped with a high frequency power supply (not shown) for supplying a high frequency current to the induction coil 31!
  • a litz wire is used for the induction coil 31.
  • the specification is a stranded wire obtained by bundling 19 amidimide wires each having a diameter of ⁇ 0 16 and the coating of a fluorine insulating layer on the jacket of the stranded wire was used.
  • the litz wire it is possible to reduce the power bra loss in the high frequency operating region.
  • Mn--Zn ferrite having good high frequency magnetic characteristics is used.
  • the heat conductor 33 for example, highly conductive aluminum or copper, or an alloy of these is used.
  • a heat-resistant resin such as a liquid crystal polymer is used for the bobbin 34, and each part is molded using a mold having a predetermined shape.
  • FIG. 3 shows the coupler 3 at the time of disassembly of the bobbin
  • FIG. 4 shows the coupler 3 at the time of assembly of the bobbin
  • FIG. 5 shows the force bra 3 in a state of winding the induction coil 31.
  • 6 to 8 show sectional views at each position of FIG.
  • the bobbin 34 is provided with an upper bobbin 35 and a lower bobbin 36
  • the upper bobbin 35 is an axis by assembling two parts 35a, 35b that can be disassembled in the radial direction A.
  • Each of the parts 35a, 35b has an opening 41 at a portion where the induction coil 31 is wound (hereinafter referred to as a coil attachment portion).
  • the core 32 and the heat conductor 33 are formed in a columnar shape extending in the axial direction B, and are respectively configured in a pair .
  • the heat conductive member 33 was used as a pair of substantially rectangular pillars each having a cross-sectional size of 12 mm ⁇ 10 mm and a length of 250 mm.
  • the material is copper.
  • the core 32 is substantially trapezoidal in cross section having an upper side 20 (lower side 28) x 6 mm, and a core having a length of 50 mm is connected so as to extend in the axial direction B. 3 cores are connected in total to make a total of 6 cores.
  • the cores 32 and the heat conductors 33 are disposed to face each other, and the pair of cores 32 is assembled so as to sandwich the respective heat conductors 33.
  • the core 32 is formed substantially flat so that the surface in contact with the heat conductor 33 is substantially planar.
  • a glass cloth tape 6 is wound around the assembled parts of the core 32 and the heat conductor 33 corresponding to the coil attachment parts.
  • the cross-sections of the assembled core 32 and the heat conductor 33 in the radial direction A are in the vicinity of the outer periphery of a circle. It is shaped like a pair of substantially parallel straight lines.
  • the flat portion of the assembled core 32 and heat conductor 33 is the flat portion 61 of the assembly
  • the curved portion of the assembled core 32 and heat conductor 33 is the curved portion of the assembly 62 It is.
  • the curved portion 62 of the assembly is arranged to face the opening 41 of the bobbin 34. Further, in the vicinity of the center of the assembled core 32 and the heat conductor 33, a space in which the exhaust pipe 23 is inserted is formed.
  • the notches 35a and 35b of the upper bobbin 35 are provided with a male fitting portion 42 and a female fitting portion 43 at positions facing each other.
  • each part 35a, 35b of the upper bobbin 35 The fitting portions 42 and 43 are fitted and assembled so as to enclose the core 32 and the heat conductor 33 (see FIG. 4).
  • the coupler 3 is simply assembled by fitting the fitting portions 42 and 43 so that the core 32 and the heat conductor 33 are encased in the respective parts 35a and 35b. Even if the size of the la 3 is increased, assembly work becomes easy.
  • induction coil 31 has a winding start portion formed by stretching a winding line along the surface of upper bobbin 35 substantially in parallel with axial direction B of induction coil 31. 31a and a winding portion 31b which is disposed on the outside in the radial direction A with respect to the winding start portion 31a, and which is formed by winding a winding around the upper bobbin 35.
  • the upper bobbin 35 is, as shown in FIG. 6, an upper cover disposed between the winding start 3 la and the winding 31 b so as to cover the winding start 3 la of the induction coil 31 at the coil attachment.
  • the unit (cover unit) 51 is provided. Further, as shown in FIG. 7 and FIG.
  • the upper bobbin 35 and the lower bobbin 36 have a lower cover portion 52 which is disposed below the coil attachment portion and is formed to cover the winding. .
  • the upper cover portion 51 and the lower cover portion 52 are disposed on the outside in the radial direction A with respect to the notches 53, 54 formed substantially parallel to the flat portion 61 of the assembly, and are accommodated in the notches 53, 54. It is shaped like a bowl to hold the winding.
  • the notches 53 and 54 and the upper cover portion 51 and the lower cover portion 52 extend in the axial direction B.
  • the upper cover portion 51 is formed in a portion where the opening portion 41 of the coil attachment portion is not formed, and as shown in FIG.
  • the tip of the ridge is in the opposite direction to the winding direction C of the induction coil 31. Formed to extend It is done.
  • the tip of the ridge of the lower cover portion 52 extends in the opposite direction (the same direction as the winding direction C of the induction coil) with respect to the upper cover portion 51. It is formed at a position slightly offset from the cover 51 in the circumferential direction of the bobbin 34.
  • the lower cover portion 52 is formed as a pair, and the winding wires on the winding start side and the winding end side are accommodated.
  • the winding is stretched downward substantially parallel to the axial direction B along the notch 54 and bent upward at the upper end of the lower cover portion 52 to hook the winding onto the lower cover portion 52. Then, after winding the winding wire in the circumferential direction of the bobbin 34, the winding wire is further bent in an L shape, and the winding wire is stretched substantially parallel to the axial direction B along the surface of the bobbin 34 to form the winding start portion 31a. Further, at the upper end of the upper cover portion 51, the winding line is bent in an L shape, and the winding wire is wound around the bobbin 34 to form a winding portion 31b.
  • the winding portion 31b is disposed outside the radial direction A with respect to the winding start portion 31a, and the upper force bar portion 51 is disposed between the winding start portion 31a and the winding portion 31b. Further, the curved surface portion (a part of the heat conductor) 62 of the assembly facing the opening 41 is disposed so as to substantially contact the induction coil 31 via only the glass cloth tape 6.
  • each of the bobbins 34 disassembled in the radial direction A of the induction coil 31
  • each of the bobbins 34 disassembled in the radial direction A It becomes possible to mold the parts 35a, 35b separately. Therefore, it is possible to make the thickness of the bobbin 34 thin and uniform with respect to the radial direction A in which it is not necessary to form a draft on the bobbin 34, which is conventionally required when molding a cylindrical bobbin. That is, since the ratio of the bobbin 34 to the volume of the cavity 21 can be suppressed and the ratio of the heat conductor 33 can be increased, the heat dissipation of the force bra 3 can be improved.
  • the upper cover portion 51 disposed between the winding start portion 31a and the winding portion 31b of the induction coil 31 covers the winding start portion 31a, the winding start portion 31a and the winding portion 31b A sufficient creepage distance is secured between the As a result, the withstand voltage is increased, and it is possible to cope with the increase in the start voltage as the output of the device increases.
  • the ratio of the heat conductor 33 to the volume of the cavity 21 is not reduced.
  • the tip of the bowl-shaped upper cover portion 51 extends in the direction opposite to the winding direction C of the induction coil 31, when winding the winding around the bobbin 34, the bowl start portion 31a is bowl-shaped The upper hippo of part 51 is caught and held. Therefore, the induction coil 31 can be securely fixed to the bobbin 34 to prevent the displacement of the induction coil 31.
  • the core 32 facing the opening 41 and the curved surface portion of the heat conductor 33 (a part of the heat conductor) force is disposed so as to substantially contact the induction coil 31 via the glass cloth tape 6 only.
  • the heat around the induction coil 31 where the temperature is particularly high is It becomes easy to dissipate heat through. Therefore, high luminous efficiency can be realized even when the output of the device is increased (for example, 90 LPW degree when the lamp power is 240 W).
  • the heat conductor of the core 32 can be used to cope with the increase in size and length of the core 32 as the output of the device increases.
  • the dimensional accuracy of the contact surface with 33 can be maintained high, and the adhesion between the core 32 and the heat conductor 33 can be secured. Therefore, the heat from the core 32 can be dissipated efficiently through the heat conductor 33.
  • FIGS. 10 to 12 show examples in which the electrodeless discharge lamp device 1 according to the present embodiment is incorporated in the downlight 11, the high ceiling light fixture 12, and the road light 13, respectively.
  • Each of the luminaires 11, 12, 13 is provided with a lamp 14 for housing the electrodeless discharge lamp device 1, and each lamp 14 may be installed at a high place where maintenance is difficult using the fixing portion 15, the support 16 and the like. It is possible.
  • the luminous flux of the equipment is increased (for example, luminous flux 220 OOlm
  • the lamp power can be about 240 W). As a result, the number of installed units can be reduced compared to the conventional case, and maintenance and resource saving can be achieved.
  • the number of divisions of the upper bobbin 35 is preferably two as described above, it may be three or more.
  • present application is based on Japanese Patent Application No. 2005-246835, and the contents of the patent application are incorporated into the present application by reference.

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Abstract

 無電極放電灯装置において、放熱性を向上させ、装置の高出力化に対応できるようにする。無電極放電灯装置は、放電ガスを封入したバルブと、バルブに形成されたキャビティに収納され、高周波電磁界を発生させるカプラとを備える。カプラは、誘導コイルと、コイルに挿入されるコアと、コイル及びコアから発せられた熱を伝導する熱伝導体と、コア及び熱伝導体を収納すると共に、コイルが巻回される樹脂製のボビンとを有する。ボビンをコイルの半径方向に分解できるようにしたので、ボビンの各パーツを、別々に成形することが可能になる。このため、従来、筒状のボビンを成形する場合に必要であった抜き勾配をボビンに形成する必要がなく、ボビンの厚みを薄く且つ均一にし、キャビティの容積に占めるボビンの割合を抑え、熱伝導体の割合を増やすことができる。

Description

明 細 書
無電極放電灯装置及びこの無電極放電灯装置を備えた照明器具 技術分野
[0001] 本発明は、バルブ内に封入された放電ガスを高周波電磁界により励起して発光さ せる無電極放電灯装置、及びこの無電極放電灯装置を備えた照明器具に関する。 背景技術
[0002] この種の無電極放電灯装置として、例えば、特表平 11 501152号公報又は国際 公開 05— 041245号パンフレットに示されるように、放電ガスを封入した透光性のバ ルブと、バルブに形成されたキヤビティに収納され、高周波電磁界を発生させる高周 波電磁界発生部(以下、力ブラという)とを備えた、いわゆる内卷コイル方式の装置が 知られている。このような装置において、カプラは、高周波電流が流れることにより高 周波電磁界を発生させる誘導コイルと、軟磁性材料により形成され、誘導コイルに挿 入されるコアと、誘導コイル及び Z又はコアから発せられた熱を、キヤビティの入口付 近に伝導する熱伝導体と、コア及び Z又は熱伝導体を収納して保持すると共に、誘 導コイルが卷回される榭脂製のボビンとを備えて 、る。
[0003] このような無電極放電灯装置は、電極を有しないこと力 長寿命であり、点灯時の 応答性に優れ、高効率であるという特徴を有するため、メンテナンスし難い道路灯や ダウンライト、高天井用の照明器具等に好適に用いられている。
[0004] ところで、近年、このような無電極放電灯装置においては、装置の高出力化が図ら れており、 200Wを超えるランプ電力で作動する装置の開発が望まれている。しかし ながら、 200Wを超えるランプ電力で装置を作動させた場合、発熱量が非常に大きく なるため、キヤビティに収納される力ブラの放熱性をより向上させる必要がある。すな わち、力ブラの放熱性が良くない場合、装置の高出力化に伴って力ブラに過大な熱 が加わると、コアが飽和に近づいて、コイルは安定したインピーダンスを維持すること ができなくなり、点灯が不安定になる虞がある。また、装置の高出力化に伴ってバル ブの温度も高くなり、ノ レブの内面に塗布されている蛍光物質へのストレスも大きくな るため、力ブラの放熱性が良くない場合、ランプの発光効率が低下する虡もある。こ のため、力ブラの放熱性を向上させてノ レブ及び力ブラの温度上昇を抑制すること は、装置の発光効率の低下を防ぐことにもなる。
[0005] なお、上述した前者の文献に示される装置は、熱伝導体が力ブラの外周面の少なく とも半分を占めるようにすることにより、力ブラの放熱性を向上させている。また、後者 の文献に示される装置は、スケルトン形状のボビン及びコアの表面にコイルが卷回さ れ、スケルトンによって形成される開口に配設されたコアを熱伝導体に略面接させる ことにより、力ブラの放熱'性を向上させている。
発明の開示
[0006] ところで、従来の無電極放電灯装置において、榭脂製のボビンは、一般的に、金型 を用いて筒状に成形される。し力しながら、無電極放電灯装置の高出力化に伴い、 力ブラ部のサイズが大きくなり、ボビンのサイズが大きくなると、筒状のボビンを成形す る際、ボビンに大きな抜き勾配をつける必要がある。このため、ボビンが誘導コイルの 半径方向に肥大化し、バルブのキヤビティ径にも制限があることから、キヤビティの容 積に占める熱伝導体の割合が減少することとなり、力ブラの放熱性が悪ィ匕してしまうと いう問題があった。
[0007] また、特許文献 1に示される無電極放電灯装置のように、側面に開口を有しな!/ヽ筒 状のボビンを用いる場合など、コア全体を包み込むように誘導コイルとコアの間に榭 脂製のボビンが介在すると、誘導コイルやその周囲から発せられる熱がボビンで遮ら れ、コアや熱伝導体に熱が伝わり難くなり、力ブラの放熱性が悪ィ匕してしまうという問 題もある。特に、無電極放電灯装置の高出力化を考えた場合、誘導コイルの周囲に はプラズマが集中し、温度が高くなり易いため、従来のように、コアからの熱を熱伝導 体を介して放熱するのみでは、誘導コイルの周囲の温度が上昇し、発光効率が著し く低下する虞がある。
[0008] また、 200Wを超えるランプ電力の無電極放電灯装置の場合、発光効率を上げる 手段として、封入ガスを lOPaまで低下させることが有効であることが実験的に検証さ れているが、このとき、始動電圧が 1. 5倍から 2倍程度に上昇することが知られている 。通常、誘導コイルは、巻き線をボビンの表面に沿って誘導コイルの軸方向と略平行 に張った後に、巻き線を L字状に折り曲げてボビンに卷回して形成されるが、始動電 圧と同じ電圧が、巻き線を誘導コイルの軸方向と略平行に張って形成された卷始め 部と、巻き線をボビンに卷回して形成された卷回部の間に印加されるため、無電極放 電灯装置の高出力化を考えた場合、絶縁耐性を向上させる必要がある。
[0009] なお、特許文献 2においては、卷始め部と卷回部の間に絶縁物であるガラスクロス テープを介在させて、コイルの卷始め部と卷回部の絶縁性を確保した例(同特許文 献、 FIG.5参照)や、卷始め部を収納するためにボビンに形成された溝部の側壁を高 くして、誘導コイルの卷回部と卷回部の間の空間距離を稼ぎ、絶縁性を確保した例 が示されている(同特許文献、 FIG.8A,8B参照)。しカゝしながら、ガラスクロステープを 用いて絶縁性を確保する場合、卷始め部を覆うためにボビン以外の部材を用いるこ ととなり、装置製造時の作業性が悪くなると共に、コスト的にも不利になる。また、誘導 コイルの卷始め部と卷回部の間の空間距離を稼いで絶縁性を確保する場合、ボビン が誘導コイルの半径方向に肥大化してキヤビティの容積に占める熱伝導体の割合が 減少することとなり、より効果的に力ブラの放熱性を改善することが難しい。
[0010] 本発明は、力かる点に鑑みてなされたものであり、放熱性に優れ、装置の高出力化 を図ることができる無電極放電灯装置、及び、この無電極放電灯装置を備えた照明 器具を提供することを目的とする。
[0011] 本発明の一態様に係る無電極放電灯装置は、放電ガスを封入した透光性のバル ブと、前記バルブに形成されたキヤビティに収納され、高周波電磁界を発生させる高 周波電磁界発生部とを備え、
前記高周波電磁界発生部は、
高周波電流が流れることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、 軟磁性材料により形成され、前記誘導コイルに挿入されるコアと、
前記誘導コイル及び Z又は前記コアから発せられた熱を、前記キヤビティの入口付 近に伝導する熱伝導体と、
前記コア及び Z又は前記熱伝導体を収納して保持すると共に、前記誘導コイルが 卷回される榭脂製のボビンとを有し、
前記ボビンが、前記誘導コイルの半径方向に分解可能とされたことを特徴とする。
[0012] このような構成によれば、ボビンが誘導コイルの半径方向に分解可能であるので、 半径方向に分解されるボビンの各パーツを、別々に成形することが可能になる。この ため、従来、筒状のボビンを成形する場合に必要であった抜き勾配をボビンに形成 する必要がなぐ誘導コイルの半径方向に対し、ボビンの厚みを薄く且つ均一にする ことができる。すなわち、キヤビティの容積に占めるボビンの割合を抑え、熱伝導体の 割合を増やすことができるので、力ブラの放熱性を改善することができる。
[0013] また、卷始め部と卷回部の間に配置されるカバー部により卷始め部を覆うようにす れば、卷始め部と卷回部の間に十分な沿面距離を確保でき、従って、絶縁耐圧が高 くなり、装置の高出力化に伴う始動電圧の上昇にも対応できる。
[0014] また、鉤状のカバー部の先端力 誘導コイルの巻き方向と反対方向に延びていれ ば、巻き線をボビンに卷回する際、卷始め部が鉤状のカバー部に引っ掛力つて保持 される。このため、誘導コイルをボビンに確実に固定して、誘導コイルの位置ずれを 防止することができる。
[0015] また、熱伝導体の一部を誘導コイルに略接するように配置すれば、従来例と同様に コア力 の熱を熱伝導体を介して放熱することができることに加えて、温度が特に高く なる誘導コイルの周囲の熱を熱伝導体を介して放熱し易くなる。
[0016] また、コアの熱伝導体と接する面が略平面状とすれば、装置の高出力化に伴うコア の大型化、長尺化に対しても、コアの熱伝導体との接触面の寸法精度を高く維持す ることができ、コアと熱伝導体の密着性を確保することができる。このため、コアからの 熱を熱伝導体を介して効率よく放熱することができる。
[0017] また、放熱性に優れ、装置の高出力化を図ることができる無電極放電灯装置を備え ることで、照明器具の大光束ィ匕を図ることができ、このため、従来に比べて設置台数 を削減することができ、省メンテナンス化、及び省資源化を図ることができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る無電極放電灯装置の側面図。
[図 2]図 2は同無電極放電灯装置の断面図。
[図 3]図 3は同無電極放電灯装置の力ブラの分解斜視図。
[図 4]図 4は同力ブラの誘導コイルを外した状態の斜視図。
[図 5]図 5は同力ブラの誘導コイルを取り付けた状態の斜視図。 [図 6]図 6は図 5の I I線断面図。
[図 7]図 7は図 5の II II線断面図。
[図 8]図 8は図 5の ΠΙ— ΠΙ線断面図。
[図 9]図 9は同力ブラの誘導コィノレ付近の斜視図。
[図 10]図 10は同無電極放電灯装置の使用例を示す斜視図。
[図 11]図 11は同無電極放電灯装置の使用例を示す斜視図。
[図 12]図 12は同無電極放電灯装置の使用例を示す側面図。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の一実施形態に係る無電極放電灯装置について図面を参照して説 明する。図 1に示されるように、無電極放電灯装置 1は、放電ガスを封入した透光性 のノ レブ 2と、バルブ 2に形成されたキヤビティ 21に分離自在に収納され、高周波電 磁界を発生させる力ブラ (高周波電磁界発生部) 3とを備えて 、る。
[0020] 図 2に示されるように、バルブ 2は、略球状に形成されており、その内部中央に向け てキヤビティ 21を形成するステム 22が設けられている。また、バルブ 2は、キヤビティ 2 1内に設けられた排気管 23を有している。排気管 23は、ノ レブ 2内の空気を排気し 、ノ レブ 2内に水銀などの放電ガスを充填するために用いられ、放電ガス充填後は 管先端部が封止される。また、バルブ 2の内面 2aには、蛍光物質が塗布されており、 放電ガスが励起されることにより放射される紫外線が、この蛍光物質によって可視光 に変換されることによってバルブ 2が発光する。なお、バルブ 2は、榭脂ベース部 4に よって支持固定されており、榭脂ベース部 4はバルブ 2と共に力ブラ 3に対して分離自 在である。
[0021] 力ブラ 3は、高周波電流が流れることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイル 3 1と、軟磁性材料により形成され、誘導コイル 31に挿入されるコア 32と、誘導コイル 3 1及びコア 32から発せられた熱を、キヤビティ 21の入口付近に伝導する熱伝導体 33 と、コア 32及び熱伝導体 33を収納して保持すると共に、誘導コイル 31が卷回される 榭脂製のボビン 34とを有している。ボビン 34は、後に詳述するように、誘導コイル 31 の半径方向に分解可能となるように 2つのパーツで形成されている。なお、以下にお いては、誘導コイル 31の半径方向を単に半径方向 Aといい、誘導コイル 31の軸方向 を単に軸方向 Bという。その他、無電極放電灯装置 1は、誘導コイル 31に高周波電 流を供給するための高周波電源(図示せず)を備えて!/、る。
[0022] なお、誘導コイル 31には、例えば、リッツ線が用いられる。その仕様は、素線が φ 0 16のアミドイミド線を 19本束ねた撚り線であり、この撚り線の外被にフッ素絶縁層をコ ートしたものを用いた。リッツ線を用いることにより、高周波の動作領域で力ブラ損失 を低減することができる。また、コア 32には、例えば、高周波磁気特性の良好な Mn —Znフェライトが用いられる。熱伝導体 33には、例えば、伝導性の高いアルミニウム 若しくは銅、又はこれらの合金が用いられる。ボビン 34には、例えば、液晶ポリマーな どの耐熱性の榭脂が用いられ、各パーツ毎に所定形状の金型を用いて成形される。
[0023] 図 3はボビン分解時のカプラ 3を、図 4はボビン組立時のカプラ 3を、図 5は誘導コィ ル 31を卷回した状態の力ブラ 3をそれぞれ示す。また、図 6乃至図 8は、図 5の各位 置における断面図を示す。図 3に示されるように、ボビン 34は、上部ボビン 35と下部 ボビン 36とを備えており、上部ボビン 35は、半径方向 Aに分解可能な 2つのパーツ 3 5a, 35bを組み立てることにより、軸方向 Bに延びる略円筒を形成する。また、各パー ッ 35a, 35bは、誘導コイル 31が卷回される部分 (以下、コイル取付部という)に開口 部 41を有している。
[0024] 図 3、及び、図 6乃至図 8の断面図に示されるように、コア 32及び熱伝導体 33は、 軸方向 Bに延びる柱状に形成されており、それぞれ一対で構成されている。熱伝導 体 33は、その断面寸法が 12mm X 10mmで、長さ 250mmの略角柱形状のものを 一対にして用いた。材質は銅である。また、コア 32は、その断面が上辺 20(下辺 28) X 6mmの略台形状であり、長さが 50mmのものを軸方向 Bに延びるように 3個連結さ せ、さらに半径方向 Aに対をなすように 3個連結させ、計 6個のコアを使用している。 コア 32同士及び熱伝導体 33同士は互いに対向するように配置され、一対のコア 32 で、各熱伝導体 33を挟み込むように組み立てられる。なお、コア 32は、熱伝導体 33 と接する面が略平面状となるように略扁平に形成されている。図 3に示されるように、 組み立てられたこれらコア 32及び熱伝導体 33のコイル取付部に対応する部分には 、ガラスクロステープ 6が卷回される。また、図 6及び図 7に示されるように、組み立てら れたこれらコア 32及び熱伝導体 33の半径方向 Aの断面は、円形の外周縁付近を互 いに略平行な一対の直線で切り取つたような形状になっている。なお、以下において は、組み立てられたコア 32及び熱伝導体 33の平面部分を組立体の平面部 61、及 び、組み立てられたコア 32及び熱伝導体 33の曲面部分を組立体の曲面部 62という 。組立体の曲面部 62は、ボビン 34の開口部 41に面するように配置される。また、組 み立てられたコア 32及び熱伝導体 33の中央付近には、排気管 23が挿入される隙 間が形成される。
[0025] 図 3に示されるように、上部ボビン 35の各ノーッ 35a, 35bは、互いに対向する位 置にォス型の嵌合部 42とメス型の嵌合部 43を備えている。力ブラ 3は、下部ボビン 3 6にコア 32及び熱伝導体 33を立設し、コイル取付部に対応する部分にガラスクロス テープ 6を卷回した状態で、上部ボビン 35の各パーツ 35a, 35bでコア 32及び熱伝 導体 33を包み込むように嵌合部 42, 43を嵌合させて組み立てられる(図 4参照)。こ のように、カプラ 3は、各パーツ 35a, 35bでコア 32及び熱伝導体 33を包み込むよう に、嵌合部 42, 43を嵌合させて組み立てるだけなので、装置の高出力化に伴いカブ ラ 3が大型化した場合であっても組立作業が容易になる。
[0026] 図 6及び図 9に示されるように、誘導コイル 31は、上部ボビン 35の表面に沿って卷 き線を誘導コイル 31の軸方向 Bと略平行に張って形成された卷始め部 31aと、卷始 め部 31aに対して半径方向 Aの外側に配置され、巻き線を上部ボビン 35に卷回して 形成された卷回部 31bとを有している。上部ボビン 35は、図 6に示されるように、コィ ル取付部において、誘導コイル 31の卷始め部 3 laを覆うように卷始め部 3 laと卷回 部 31bの間に配置される上部カバー部 (カバー部) 51を有している。また、図 7及び 図 8に示されるように、上部ボビン 35及び下部ボビン 36は、コイル取付部よりも下方 に配置され、巻き線を覆うように形成された下部カバー部 52を有している。これら上 部カバー部 51及び下部カバー部 52は、組立体の平面部 61と略平行に形成された 切欠 53, 54に対して半径方向 Aの外側に配置され、切欠 53, 54に収納された巻き 線を保持できるように鉤状に形成されている。これら切欠 53, 54、並びに、上部カバ 一部 51及び下部カバー部 52は、軸方向 Bに延設されている。上部カバー部 51は、 コイル取付部の開口部 41が形成されていない部分に形成されており、図 6に示され るように、鈎の先端が、誘導コイル 31の巻き方向 Cと反対方向に延びるように形成さ れている。一方、図 7及び図 8に示されるように、下部カバー部 52の鈎の先端は、上 部カバー部 51に対して反対方向(誘導コイルの巻き方向 Cと同方向)に延びており、 上部カバー部 51に対してボビン 34の周方向に僅かにずれた位置に形成されている 。なお、下部カバー部 52は 1対で構成されており、それぞれ卷始め側と巻き終り側の 巻き線が収納される。
[0027] 次に、誘導コイル 31の卷回方法について説明する。まず、切欠 54に沿って巻き線 を軸方向 Bと略平行に下方力 上方に張って下部カバー部 52の上端で L字状に折り 曲げ、巻き線を下部カバー部 52に引っ掛ける。そして、巻き線をボビン 34の周方向 に這わせた後に、更に L字状に折り曲げ、ボビン 34の表面に沿って巻き線を軸方向 Bと略平行に張って卷始め部 31aを形成する。更に、上部カバー部 51の上端で、卷 き線を L字状に折り曲げ、巻き線をボビン 34に卷回して卷回部 31bを形成する。この 状態で、卷回部 31bは卷始め部 31aに対して半径方向 Aの外側に配置され、上部力 バー部 51は、卷始め部 31aと卷回部 31bの間に配置される。また、開口部 41に面し ている組立体の曲面部(熱伝導体の一部) 62は、ガラスクロステープ 6のみを介して、 誘導コイル 31に略接するように配置される。
[0028] 以上のように本実施形態の無電極放電灯装置 1によれば、ボビン 34が誘導コイル 3 1の半径方向 Aに分解可能であるので、半径方向 Aに分解されるボビン 34の各パー ッ 35a, 35bを、別々に成形することが可能になる。このため、従来、筒状のボビンを 成形する場合に必要であった抜き勾配をボビン 34に形成する必要がなぐ半径方向 Aに対し、ボビン 34の厚みを薄く且つ均一にすることができる。すなわち、キヤビティ 21の容積に占めるボビン 34の割合を抑え、熱伝導体 33の割合を増やすことができ るので、力ブラ 3の放熱性を改善することができる。
[0029] また、誘導コイル 31の卷始め部 31aと卷回部 31bの間に配置される上部カバー部 5 1により卷始め部 31aを覆うようにしたので、卷始め部 31aと卷回部 31bの間に十分な 沿面距離が確保される。このため、絶縁耐圧が高くなり、装置の高出力化に伴う始動 電圧の上昇にも対応できる。また、絶縁耐性を向上させるために別部材を用いる必 要がないので、キヤビティ 21の容積に占める熱伝導体 33の割合が削減されることも ない。 [0030] また、鉤状の上部カバー部 51の先端が、誘導コイル 31の巻き方向 Cと反対方向に 延びているので、巻き線をボビン 34に卷回する際、卷始め部 31aが鉤状の上部カバ 一部 51に引っ掛かって保持される。このため、誘導コイル 31をボビン 34に確実に固 定して、誘導コイル 31の位置ずれを防止することができる。
[0031] また、開口部 41に面しているコア 32及び熱伝導体 33の曲面部 (熱伝導体の一部) 力 ガラスクロステープ 6のみを介して、誘導コイル 31に略接するように配置されてい るので、従来例と同様にコア 32からの熱を熱伝導体 33を介して放熱することができる ことに加えて、温度が特に高くなる誘導コイル 31の周囲の熱を熱伝導体 33を介して 放熱し易くなる。このため、装置を高出力化した場合においても、高い発光効率を実 現できる(例えば、ランプ電力 240Wにした場合において、 90LPW©度)。
[0032] また、コア 32の熱伝導体 33と接する面が略平面状であるので、装置の高出力化に 伴うコア 32の大型化、長尺化に対しても、コア 32の熱伝導体 33との接触面の寸法精 度を高く維持することができ、コア 32と熱伝導体 33の密着性を確保することができる 。このため、コア 32からの熱を熱伝導体 33を介して効率よく放熱することができる。
[0033] 図 10乃至図 12は、本実施形態に係る無電極放電灯装置 1を、それぞれダウンライ ト 11、高天井用の照明器具 12、及び道路灯 13に組み込んだ例を示す。各照明器具 11, 12, 13は無電極放電灯装置 1を収納する灯具 14を備えており、各灯具 14は、 固定部 15や支柱 16等を用いてメンテナンスし難い高所に設置することが可能である 。このような照明器具 11, 12, 13によれば、放熱性に優れ、装置の高出力化を図る ことができる無電極放電灯装置 1を備えるので、器具の大光束化 (例えば、光束 220 OOlm,ランプ電力 240W程度)を図ることができる。このため、従来に比べて設置台 数を削減することができ、省メンテナンス化、及び省資源化を図ることができる。
[0034] なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。
例えば、上部ボビン 35の分割数は上述したように 2つであることが好ましいが、 3っ以 上であってもよい。また、本出願は、日本国特許出願 2005— 246835号に基づいて おり、その特許出願の内容は、参照によって本出願に組み込まれる。

Claims

請求の範囲
[1] 1. 放電ガスを封入した透光性のノ レブと、前記バルブに形成されたキヤビティに 収納され、高周波電磁界を発生させる高周波電磁界発生部とを備え、
前記高周波電磁界発生部は、
高周波電流が流れることにより高周波電磁界を発生させる誘導コイルと、 軟磁性材料により形成され、前記誘導コイルに挿入されるコアと、
前記誘導コイル及び Z又は前記コアから発せられた熱を、前記キヤビティの入口付 近に伝導する熱伝導体と、
前記コア及び Z又は前記熱伝導体を収納して保持すると共に、前記誘導コイルが 卷回される榭脂製のボビンとを有する無電極放電灯装置において、
前記ボビンが、前記誘導コイルの半径方向に分解可能であることを特徴とする無電 極放電灯装置。
[2] 2. 前記誘導コイルは、前記ボビンの表面に沿って巻き線を該誘導コイルの軸方向 と略平行に張って形成された卷始め部と、該卷始め部に対して前記半径方向の外側 に配置され、前記巻き線を前記ボビンに卷回して形成された卷回部とを有し、 前記ボビンは、前記誘導コイルの卷始め部を覆うように該卷始め部と前記卷回部の 間に配置されるカバー部を有することを特徴とする請求項 1に記載の無電極放電灯 装置。
[3] 3. 前記カバー部は鉤状に形成され、該鉤の先端は、前記誘導コイルの巻き方向と 反対方向に延びて 、ることを特徴とする請求項 2に記載の無電極放電灯装置。
[4] 4. 前記熱伝導体の一部を前記誘導コイルに略接するように配置したことを特徴と する請求項 1乃至請求項 3の何れかに記載の無電極放電灯装置。
[5] 5. 前記コアは、前記熱伝導体と接する面が略平面状であることを特徴とする請求 項 1乃至請求項 4の何れかに記載の無電極放電灯装置。
[6] 6. 請求項 1乃至請求項 5の何れかに記載の無電極放電灯装置を備えることを特徴 とする照明器具。
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