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JP2800608B2 - 無電極放電灯装置 - Google Patents

無電極放電灯装置

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Publication number
JP2800608B2
JP2800608B2 JP4344962A JP34496292A JP2800608B2 JP 2800608 B2 JP2800608 B2 JP 2800608B2 JP 4344962 A JP4344962 A JP 4344962A JP 34496292 A JP34496292 A JP 34496292A JP 2800608 B2 JP2800608 B2 JP 2800608B2
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JP
Japan
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arc tube
induction coil
discharge lamp
electrodeless discharge
lamp device
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JP4344962A
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JPH06196132A (ja
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淳典 岡田
成伍 和田
信 請川
真吾 東坂
幹 小谷
卓 住友
元洋 斉見
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光管内部に電極を持
たず、外部から印加された高周波電磁界によって発光管
内部の発光物質を励起発光させる無電極放電灯装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、発光管内部に電極を持たない無電
極放電灯に外部より電磁界を印加し、放電・発光させる
無電極放電灯装置が開発されている。この放電灯は、従
来の電極を有する放電灯に比べ、電極がない為に、電極
の飛散によって発光管内面に生じる黒化がなく、光束維
持率も良く長寿命な光源である。また、小型で高出力と
いった特長を持っている。
【0003】図4は、かかる無電極放電灯装置の一例を
示す概略図で、石英等の透光性を有する材料で形成され
た発光管1の内部には、希ガスや発光物質が気密封入さ
れている。また、発光管1の外周壁に沿って巻かれた高
周波電磁界印加用の誘導コイル2は、インピーダンス整
合器3を介して高周波電源4に接続されている。
【0004】発光物質として金属ハロゲン化物を用いた
無電極メタルハライドランプにおいて、発光効率を高め
る工夫がいろいろとなされている。その方法の一つに発
光管内の金属ハロゲン化物の蒸気圧を高める方法があ
る。また、メタルハライドランプにおいて、発光管内の
蒸気圧は最冷点部分の温度によって決まることが知られ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す無電極放電灯装置においては、発光管1の温度分布
は誘導コイル2の近辺が温度が高く、コイル2から離れ
たA部分、B部分の温度が低くなる。このA部分、B部
分の温度を上げる方法として、図5(a)に示す球形の
発光管断面のように直径と高さを決めると、図5
(b),(c),(d)のように直径寸法より高さ寸法
の方が低い略円筒形状にすることにより、最冷点部を点
灯中の放電プラズマに近づけ、最冷点温度を高める方法
が試みられている。この方法により、いくらかの発光効
率の改善は望めるが、大幅な発光効率の改善には至らな
い。
【0006】また最近、高演色化、高効率化の為に、金
属ハロゲン化物に希土類金属のハロゲン化物が用いられ
ているが、この希土類金属ハロゲン化物を用いた場合、
演色性や効率の改善は図れるが、点灯中に希土類金属と
発光管の石英ガラスが高温である為に次第に反応し、石
英ガラス面を失透させるという現象が生じ、発光管の光
の透過率を低下させるという問題が生じる。石英ガラス
の代わりに、高温下での耐アルカリ性の強いアルミナを
用いた発光管においても、希土類金属との反応が報告さ
れている。無電極放電灯においては、図6においてC部
分の温度が最も高く、且つ、発光管1内に生じるプラズ
マに接しやすいコイル2近傍のC部分に失透が生じやす
い。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、発光効率の大幅な向上が
図れると共に、失透現象の低減により長寿命化が達成で
きる無電極放電灯装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、透光性を有する発光管の外周壁に沿って巻か
れた誘導コイルに高周波電流を通電し、誘導コイルの内
側に形成される高周波電磁界を発光管内に封入されてい
る放電ガスや発光物質に作用させることにより、発光物
質を励起発光させる無電極放電灯装置において、前記発
光管をその回転軸が前記誘導コイルの巻線軸と交差する
ように配置して回転させたことを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照して説
明する。図において、1は石英等の透光性を有する材料
で形成された発光管で、その内部には希ガスや発光物質
が所定量気密封入されている。2は発光管1の外周壁に
沿って巻かれた高周波電磁界印加用の誘導コイルであ
り、前記従来例と同様、インピーダンス整合器(図示せ
ず)を介して高周波電源(図示せず)に接続されてい
る。6は発光管1を支持する発光管支持棒であり、その
先端は発光管回転装置5に接続されている。
【0010】ここで、発光管支持棒6は誘導コイル2の
巻線間より突出するように設けられると共に、その回転
軸Eが誘導コイル2の巻線軸D−D’と直交するように
配置されている。なお、巻線軸D−D’と回転軸Eが成
す角度は、上記の如く直角に限定される必要はなく、例
えば図2に示すような位置関係でもよいが、出来るだけ
直角に近い方が望ましい。
【0011】このように構成された無電極放電灯装置の
作用を図3を用いて説明する。図3は図1における巻線
軸D−D’に沿った断面図であり、発光管1を回転しな
い場合、誘導コイル2の近傍(図中、F部分)の温度が
高く、誘導コイル2から離れている部分(図中、G部
分)の温度が低くなる。発光管1を回転することによ
り、発光管1の管壁温度は、回転しない時に比べて、F
部分とG部分の温度差が少なくなる。つまり、最冷点部
分Gの温度が上昇することになり、発光管1内の発光物
質の蒸気圧を入力を増やすことなく高めることができ、
発光効率が向上する。
【0012】また、発光管1を回転したときの発光管1
の内面を観察すると、発光管1内に封入されている金属
ハロゲン化物が熱により溶け、発光管1の内面全体にわ
たって濡れた状態になる。従って、下記理由により、最
冷点の温度によって決まる発光管1内の金属ハロゲン化
物の蒸気圧以上に蒸気圧を高めることができ、発光効率
を著しく向上することができた。
【0013】1971年にMITプレスより出版された
JOHN F.WAYMOUTH著の「ELECTRI
C DISCHARGE LAMPS」の第8章「ME
TAL HALIDE ARC LAMPS」の第8.4
節「The Effectsof Arc Tube
Geometry」で、最冷点温度部から温度の高い側
に向かって拡がる濃縮物フィルム(金属ハロゲン化物が
溶けて発光管内面が濡れた状態になっているもの)は、
最冷点温度で決まる蒸気圧よりも金属ハロゲン化物の圧
力を増加させると述べている。また、金属ハロゲン化物
の溶けた状態で発光管内面を濡らした状態になっている
部分の面積が広い方が、蒸気圧が高くなるという他の報
告もある。
【0014】さらに、希土類金属ハロゲン化物を用いた
場合、上述のように石英との反応により失透現象が生じ
やすい。この反応について、いくつかの反応式が発表さ
れているが、代表的なものを次に記す。下式においてM
は希土類金属を、Xはハロゲンを表す。
【0015】
【化1】
【0016】SiOはガスとして蒸発するので、石英
(SiO2 )はエッチングされた状態になる。また、S
iOは不安定なので、安定な形SiO2 に再結晶し、微
粒子として発光管内面に付着する。これに加え、M2
3 ・BSiO2 (但し、Bは正の自然数)の複合化合物
によって発光管内面の失透現象が起こる。
【0017】しかし、発光管1を回転すると、希土類金
属ハロゲン化物が熱によって溶けたものがフィルム状に
発光管1内面を被うので、希土類金属(蒸発した希土類
金属ハロゲン化物がアーク中で熱により解離したもの)
と石英との接触を防ぐことができる。また、希土類金属
ハロゲン化物の形では安定で石英との反応はない。
【0018】さらに、発光管1を回転しない場合、発光
管1内に発生するプラズマに接している負荷の集中する
誘導コイル2の近傍に失透現象が発生したが、発光管1
を回転した場合、高温部の温度も少し低下し、発光管1
の一部分に負荷が集中することなく均一化するので、失
透現象も起こりにくくなっている。
【0019】次に、図1に示す実施例について具体的な
数値を説明する。外径23mmの石英で形成された球状の
発光管1内に、発光物質として、NdI3 :15mgとC
sI:5mg、Xeガス:100Torr封入し、誘導コイル
2を3ターン巻いたものを用いた場合、発光管1を回転
させないとき、発光効率は63lm/Wであったが、回転
させることにより、130lm/Wの光が得られた。
【0020】失透現象については、回転させない場合、
誘導コイル2の近傍に500時間点灯した段階で失透現
象が発生し始めたが、回転させた場合は、5000時間
経過した時点でも失透現象は見られなかった。
【0021】発光管1内に封入する物質、誘導コイル2
のターン数は上記に限定されるものではない。また、発
光管1の形状も上記の球状に限定されるものではない。
ただ、発光管支持棒6によって形成される回転中心線に
ついて回転対称である形状が望ましい。さらに、発光管
1の回転数も特に限定されるものではない。
【0022】
【発明の効果】本発明は上記のように、透光性を有する
発光管の外周壁に沿って巻かれた誘導コイルに高周波電
流を通電し、誘導コイルの内側に形成される高周波電磁
界を発光管内に封入されている放電ガスや発光物質に作
用させることにより、発光物質を励起発光させる無電極
放電灯装置において、前記発光管をその回転軸が前記誘
導コイルの巻線軸と交差するように配置して回転させた
ことにより、発光効率の大幅な向上が図れると共に、失
透現象の低減により長寿命化を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】本発明の異なる実施例を示す概略図である。
【図3】図1における巻線軸D−D’に沿った概略断面
図である。
【図4】従来例を示す概略図である。
【図5】最冷点温度を上昇させるための発光管形状の一
例を示す概略断面図である。
【図6】失透現象が発生する場所を示す概略断面図であ
る。
【符号の説明】
1 発光管 2 誘導コイル 3 インピーダンス整合器 4 高周波電源 5 発光管回転装置 6 発光管支持棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東坂 真吾 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 小谷 幹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 住友 卓 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 斉見 元洋 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−48836(JP,A) 米国特許4954756(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 65/04 H01J 61/88

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性を有する発光管の外周壁に沿って
    巻かれた誘導コイルに高周波電流を通電し、誘導コイル
    の内側に形成される高周波電磁界を発光管内に封入され
    ている放電ガスや発光物質に作用させることにより、発
    光物質を励起発光させる無電極放電灯装置において、前
    記発光管をその回転軸が前記誘導コイルの巻線軸と交差
    するように配置して回転させたことを特徴とする無電極
    放電灯装置。
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US6566144B1 (en) 2000-03-27 2003-05-20 Atrix Laboratories Cover plate for use in lyophilization

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US4954756A (en) 1987-07-15 1990-09-04 Fusion Systems Corporation Method and apparatus for changing the emission characteristics of an electrodeless lamp

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