JP3387242B2

JP3387242B2 - 無電極放電灯

Info

Publication number: JP3387242B2
Application number: JP28945894A
Authority: JP
Inventors: 信請川; 英二塩浜; 茂樹松尾; 真一阿南; 正平山本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH08148125A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電ガスを封入した透
光性材料よりなるバルブ内部に電極を持たず、バルブ外
部から放電ガスに対して高周波電磁界を作用させること
によって、放電ガスを励起発光させるようにした無電極
放電灯に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、バルブ内に封入した放電ガス
に高周波電磁界を作用させることによって、放電ガスを
励起して発光させるようにした無電極放電ランプが知ら
れている。この種の無電極放電ランプは、小型、高出
力、長寿命などの特徴を有しているものであるから、各
所で研究開発がなされ、高出力点光源などとして様々の
利用が考えられている。

【０００３】無電極放電ランプとしては、図６に示すよ
うに、電球形のバルブ１と誘導コイル２とを備え、バル
ブ１は誘導コイル２を囲むように形成されており、誘導
コイル２に対して高周波電流を通電し、バルブ１の中に
封入された放電ガスに高周波電磁界を作用させることに
よって、放電ガスを励起発光させるようにしたものがあ
る（特開昭５７−７８７６６号公報参照）。放電ガスと
しては、水銀蒸気を含むものが用いられ、水銀原子の励
起によって紫外線が放射され、蛍光体で可視光に変換さ
れるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、誘導コイル
として用いられているコイル２は、バルブ１によって囲
まれているため、ランプ動作時に非常に高温になり、特
に高出力タイプの場合には、コイル２が劣化したりコイ
ル２での消費電力が増加し、効率が悪くなるという問題
がある。

【０００５】これに対して図７に示すように、球状のバ
ルブ１と、バルブ１の外周に巻線を巻回した誘導コイル
２とを備え、高周波電源３から誘導コイル２に高周波電
流を通電する無電極放電灯が考えられている。かかる無
電極放電灯では、コイル２の熱を外気に逃がすことがで
きる上、コイル１内側の電磁界の強い部分を有効に放電
ガスに作用させることができる。

【０００６】このような外巻型の無電極放電ランプ用コ
イルとして、図８に示すような、特開平５−１０１８９
５号公報に開示されたコイルは、出力光遮蔽を最小限に
し、かつコイル断面積を最大にする形状に関するもので
ある。しかし、このような構成で熱対策を行なうには、
非常に大きなコイル断面積が必要になり、安価なコイル
を提供できない、あるいはコイルターン数が限られるの
で大電流を通電する必要がある、といった問題がある。

【０００７】また、図９（ａ），（ｂ）に示すような、
特開平２−１２７５３号公報に開示されたコイルは、コ
イル表面に可視光の反射層２ａを設けることにより光出
力の有効利用を意図している。なお、同図において、２
ｂはコイル導体、２ｃは中間層である。しかし、このよ
うな構成では、ランプからの熱によりコイル材料そのも
のが酸化劣化したり、ランプの点灯、消灯による熱サイ
クルによって、ひび割れが生じたり、材料が軟化しコイ
ル変形によるコイルインピーダンス変化が生じるという
問題がある。

【０００８】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、ランプからの熱により高
温になったときに酸化劣化したり、変形したりすること
のない誘導コイルを備えた無電極放電灯を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明は、放電ガスを封入した透光性材料
よりなるバルブの外側に配置された誘導コイルに高周波
電源より高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放
電ガスに高周波電磁界を作用させることによって放電ガ
スを励起発光させる無電極放電灯において、前記誘導コ
イルの材質を銀とするとともに、該誘導コイルをセラミ
ックス製のコイル形状保持手段を介して前記バルブに固
定し、前記誘導コイルの外面と前記コイル形状保持手段
との間に、高融点の絶縁材料からなる繊維層を介在させ
たことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、上記コイル
形状保持手段をバルブの外側に配置した外管に設けたも
のであり、請求項３記載の発明は、コイル形状保持手段
をバルブまたは外管に接着したことを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項４記載の発明は、上記コイ
ル形状保持手段に誘導コイルのコイル内径面積増加時に
コイルピッチが増大する機能を付加したものである。

【００１２】

【作用】請求項１または請求項２記載の発明によれば、
誘導コイルの材質が銀であるので、高温状態で長期使用
した場合でも酸化劣化することがなく、また、セラミッ
クス製のコイル形状保持手段により保持されているの
で、銀の軟化温度以上での使用においてもコイル形状が
変形せず、誘導コイルの外面とコイル形状保持手段との
間に、高融点の絶縁材料からなる繊維層を介在させたの
で、銀が熱膨張した場合でも、繊維層が膨張分を吸収し
コイル形状保持手段を破損するおそれがない。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、コイル形状
保持手段がバルブまたは外管に接着されているので、上
記作用に加えて、コイルとバルブの相対位置がずれな
い。

【００１４】

【００１５】

【００１６】請求項４記載の発明によれば、誘導コイル
のコイル内径面積増加時にコイルピッチが増大するコイ
ル形状保持手段を設けたので、コイルが熱膨張してコイ
ル内径面積が増大したときコイルピッチが増大し、コイ
ルのリアクタンス値は略一定に保たれる。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）図１に示すように、バルブ１は石英ガラス
等の透光性材料によって球状に形成されており、その内
部には放電ガスとして希ガスと金属ハロゲン化物が封入
されている。例えば、放電ガスとして１００Torrのキセ
ノンガスと１２mgのＮａＩ−ＴａＩ−ＩｎＩ（ナトリウ
ム沃化物、タリウム沃化物、インジウム沃化物の混合
物）を用いた。なお、バルブ１の形状は球状でなくても
良く、例えば円筒形のような他の形状であっても構わな
い。

【００１８】誘導コイル２はバルブ１の外壁面を巻回す
る形で形成されており、その材質は銀であって、コイル
形状が熱等によって変形しないように、セラミックス製
のコイル形状保持手段４が設けられている。この実施例
では、誘導コイル２は３ターン巻回されているが、ター
ン数は特に限定されるものではなく、１ターン以上巻回
されていればよい。また、この実施例では、コイル形状
保持手段４は２ヶ所に設けられているが、その数は特に
限定されるものではなく、コイル２全体を覆う形でもよ
い。

【００１９】このように構成された無電極放電灯におい
て、誘導コイル２に接続されている高周波電源（図示せ
ず）を動作させると、誘導コイル２に高周波電流が流
れ、誘導コイル２の周りに電磁場が発生する。このと
き、誘導コイル２は銀で構成されているため電気導電率
が高く、効率良くコイル２に通電できる。この電磁場に
よりバルブ１内部の放電ガスが放電維持される。放電維
持中には、バルブ１内部の電子が電磁場により運動エネ
ルギ−を受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギ−を
与える。放電ガス原子は、電離されたり、励起されたり
する。励起された原子は基底状態に戻るときに発光す
る。この発光を光エネルギ−として利用するのである。

【００２０】放電維持中、つまりランプ動作中にはバル
ブ１は非常に高温となり、例えば、誘導コイル２の近傍
のバルブ１外壁の温度は約８００℃になる。従って、誘
導コイル２も例えば約７００℃になる。誘導コイル２は
銀で構成されているので、このような高温で長期間使用
しても、ほとんど酸化されず、コイル２の表面が剥離し
たりせず、良好な電気導電率を維持する。また、このよ
うな高温では銀の軟化点を超えており、コイル２の自重
によりコイル２の形状が変形しがちであるが、本実施例
ではセラミックス製のコイル形状保持手段４でコイル２
を保持しているので、熱による変形を抑制する効果があ
り、長期間、コイル２のコイル２のインピーダンスを変
化させない。

【００２１】（実施例２）本実施例は、図２（ｂ）に示
すように、銀製のコイル２の外面とセラミックス製のコ
イル形状保持手段４との間に、高融点の絶縁材料からな
る繊維層５を介在させたものである。ここでは、石英製
の繊維状スリーブ５が被せられたコイル２の全体をセラ
ミックス製のコイル形状保持手段４で覆うよに構成され
ている。

【００２２】このように構成することにより、コイル２
が熱膨張したときに、その膨張分だけ繊維層５が緩衝材
として機能する。この機能により、バルブ１が非常に高
温になってもコイル形状保持手段４が破損する恐れがな
くなる。また、金属である銀とセラミックスは、通常膨
張係数が大きく異なるが、石英とセラミックスは膨張係
数が近いものが多い。このため、セラミックス製のコイ
ル形状保持手段４によるコイル２の固定がさらに容易に
なる。

【００２３】ところで、コイル形状保持手段４のセラミ
ックス材料として、銀と膨張係数の近い材料を用いたと
しても、実際には銀とセラミックスのなじみはあまり良
くなく、上述の如き繊維層５を介在させることなくコイ
ル２全体をセラミックスで覆うと、熱サイクルによって
ひび割れが生じるが、本実施例のように構成することに
より、そのような不都合はなくなる。

【００２４】（実施例３）本実施例は、コイル形状保持
手段４に、前述のコイル形状保持機能に加えて、コイル
２がコイル内径面積変化方向（図３において矢印線の方
向）に自由度を有する機能をもたせたものである。ここ
では、例として図３に示すように、セラミックスで形成
されるコイル形状保持手段４に、高温使用時に熱膨張し
たコイル２がその径方向に移動可能な溝４ａを設けたも
のである。

【００２５】このように、誘導コイル２の材質が銀であ
るため、誘導コイル２は高温使用時にも酸化せず、ま
た、コイル形状保持手段４はコイル内径面積変化方向に
自由度を有するので、高温使用時にコイル２が熱膨張す
るような場合においても、コイル２は自由度のある方向
に伸び、コイル形状保持手段４を破損させるおそれがな
い。さらに、コイル２のピッチ方向には自由度がないた
め、コイル間の短絡の心配がなく、電気絶縁も同時に確
保される。従って、コイル２のピッチ方向に重力が働く
ような態様でランプを点灯動作させるときに特に有効で
ある。

【００２６】なお、本実施例ではコイル形状保持手段４
はセラミックス製としたが、ガラス製でも良いのは勿論
である。セラミックス製とすれば、高温で長時間使用し
た場合においても信頼性が高く、ガラス製であれば、コ
イル形状保持手段４をバルブ１に容易に融着できる。

【００２７】（実施例４）本実施例は、コイル形状保持
手段４に、誘導コイル２のコイル内径面積増加時にコイ
ルピッチが増大する機能を付加したものであり、例とし
てここでは図４に示すように、コイル形状保持手段４の
形状を、バルブ１側が小なるくさび状とするとともに、
その中央部にコイル径方向にコイル２が移動可能な溝４
ａを設け、その溝４ａに３ターンよりなる誘導コイル２
の中央巻線が位置し、上下の巻線がそれぞれくさび状保
持手段４の両テーパ部４ｂ，４ｃに位置するように配置
したものである。

【００２８】このように構成したことにより、高温使用
時にコイル２が熱膨張しコイル内径面積増大すると、図
４（ｂ）に示すように、コイル２はコイルピッチが増大
する方向に移動する。従って、コイル２が膨張しコイル
内径面積が増大したときコイルピッチが増大するので、
コイル２のリアクタンス値は略一定に保たれる（コイル
内径面積が増大するとリアクタンスは増大し、コイルピ
ッチが増大するとリアクタンスは減少する）。

【００２９】このことにより、例えば、ランプ始動時の
ようにコイル温度が室温の場合も、ランプ点灯動作中の
ようにコイル温度が非常に高温の場合でも、コイル２の
リアクタンス値は略一定に保たれるので、高周波電源内
の整合回路の設計が容易になる。

【００３０】なお、本実施例ではコイル形状保持手段４
はセラミックス製としたが、ガラス製でも良いのは勿論
である。

【００３１】（実施例５）図５は第５の実施例を示すも
ので、前記バルブ１は外管６によって被われており、バ
ルブ１と外管６の間は真空に保たれ、誘導コイル２は外
管６の外周壁に沿って配置されている。なお、誘導コイ
ル２およびコイル形状保持手段４は前記実施例２で示し
たものと同様の構成であるので説明を省略する。

【００３２】ところで、一般に無電極放電ランプでは、
バルブ１とコイル２の相対位置により結合状態が決定さ
れ、その位置が設計値からずれると不都合が生じる。こ
のような位置ずれを防止するのに本実施例は有効なもの
である。すなわち、誘導コイル２の形状を保持するセラ
ミックス製のコイル形状保持手段４と外管６との接着が
本実施例では下記の方法により容易に行える。

【００３３】まず、予めコイル状に巻回された誘導コイ
ル２を外管６の外周壁に多少隙間をあけて配置し、その
誘導コイル２にバインダー液にセラミックス粉末が含有
された、いわゆる液状セラミックスを塗布し、その後、
熱処理を施すことによりバインダーが除去され、セラミ
ックスが固体状に固まると共に外管６と接着して固定さ
れる。勿論、コイル状に巻回された誘導コイル２に液状
セラミックスを塗布したものを外管６にはめ込み、その
後、熱処理して固定してもよい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１または請求項２記載の発明によ
れば、誘導コイルの材質が銀であるので、高温状態で長
期使用しても、誘導コイルが酸化劣化せず、長期間にわ
たり高い電気導電率を維持できるという効果があり、ま
た、セラミックス製のコイル形状保持手段により保持さ
れているので、銀の軟化温度以上での使用においてもコ
イル形状が変形したり、コイル巻線間の絶縁破壊が生じ
たりせず、さらに、セラミックス製であるので高温下で
の長期使用においても信頼性が高く、誘導コイルの外面
とコイル形状保持手段との間に、高融点の絶縁材料から
なる繊維層を介在させたので、銀が熱膨張した場合で
も、繊維層が膨張分を吸収しコイル形状保持手段を破損
するおそれがない。結果として、長寿命の無電極放電灯
を提供できる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、コイル形状
保持手段がバルブまたは外管に接着されているので、上
記効果に加えて、コイルとバルブの相対位置が変わら
ず、信頼性の高い無電極放電灯を提供できる。

【００３６】

【００３７】

【００３８】請求項４記載の発明によれば、誘導コイル
のコイル内径面積増加時にコイルピッチが増大するコイ
ル形状保持手段を設けたので、請求項１、請求項２の効
果に加えて、コイルが熱膨張したときにおいても、コイ
ル内径面積が増大することで増加したコイルリアクタン
ス分が、コイルピッチ増大によるコイルリアクタンス減
少分で補償され、結果としてリアクタンス値は略一定に
保たれる。従って、整合回路の設計が容易な長寿命の無
電極放電灯を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明の第２実施例の誘導コイル部分を示すも
ので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示すもので、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図である。

【図４】本発明の第４実施例の要部を示す断面図で、
（ａ）は低温時、（ｂ）は高温時の誘導コイルの状態を
示すものである。

【図５】本発明の第５実施例を示す断面図である。

【図６】従来の無電極放電ランプの一例を示す一部断面
の側面図である。

【図７】従来の無電極放電灯の一例を示す概略構成図で
ある。

【図８】従来例に係る誘導コイルの一例を示す断面図で
ある。

【図９】異なる従来例に係る誘導コイルの一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１バルブ２誘導コイル３高周波電源４コイル形状保持手段５繊維層６外管

フロントページの続き (72)発明者阿南真一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者山本正平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６−84508（ＪＰ，Ａ) 実開平６−50125（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−59744（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 65/04 H05B 41/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ガスを封入した透光性材料よりなる
バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに
高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起
発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材
質を銀とするとともに、該誘導コイルをセラミックス製
のコイル形状保持手段を介して前記バルブに固定し、前
記誘導コイルの外面と前記コイル形状保持手段との間
に、高融点の絶縁材料からなる繊維層を介在させたこと
を特徴とする無電極放電灯。
【請求項２】放電ガスを封入した透光性材料よりなる
バルブを透光性材料よりなる外管で被うとともに、外管
の外側に配置された誘導コイルに高周波電源より高周波
電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに高周波
電磁界を作用させることによって放電ガスを励起発光さ
せる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材質を銀
とするとともに、該誘導コイルをセラミックス製のコイ
ル形状保持手段を介して前記バルブに固定し、前記誘導
コイルの外面と前記コイル形状保持手段との間に、高融
点の絶縁材料からなる繊維層を介在させたことを特徴と
する無電極放電灯。
【請求項３】前記コイル形状保持手段を前記バルブま
たは外管に接着したことを特徴とする請求項１または請
求項２記載の無電極放電灯。
【請求項４】放電ガスを封入した透光性材料よりなる
バルブの外側に配置された誘導コイルに高周波電源より
高周波電流を通電し、バルブ内に封入された放電ガスに
高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起
発光させる無電極放電灯において、前記誘導コイルの材
質を銀とするとともに、該誘導コイルのコイル内径面積
増加時にコイルピッチが増大するコイル形状保持手段を
設けたことを特徴とする無電極放電灯。