JPH0684509A - ソレノイド磁界式放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アークの安定化を図ったソレノイド磁界式放電
灯を提供する。 【構成】透光性のバルブ１０内に発光物質を封入し、こ
のバルブの周りに設けた高周波励起コイル２０に高周波
電流を流して上記バルブ内にプラズマ放電を発生させ、
これにより上記発光物質を発光させるようにしたソレノ
イド磁界式放電灯において、上記高周波励起コイルは１
巻コイルからなり、この１巻コイルは３６０度以上の巻
回をなしていることを特徴とする。 【作用】コイル部が３６０度以上の巻回を完了している
ので端子部は少なくともコイルの軸方向に対向されるよ
うになり、これら端子部間に電界が発生してもこれはバ
ルブの軸方向に向かって発生するから、プラズマ放電は
リング形に保たれ、アークが安定化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波励起コイルによ
りバルブ内にプラズマ放電を発生させ、この放電により
バルブ内の発光物質を発光させるようにしたソレノイド
磁界式放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に良く知られている高圧金属蒸気放
電灯、つまりＨＩＤ放電灯は、発光管バルブの両端部に
高融点金属の構体からなる電極をそれぞれ封装し、これ
ら電極間でアーク放電を発生させ、バルブ内に封入した
発光金属を電離および励起させて発光させるようになっ
ている。

【０００３】しかしながら、このような構造のランプ
は、バルブ内に電極を配置するので、電極の封止構造が
複雑になり、電極封止部からのリークを防止するための
格別な工夫が必要となり、かつ電極が放電空間に露出し
ているので電極が侵蝕されるなど、種々の不具合が生じ
る。

【０００４】このような有電極形の放電灯の不具合を解
消するランプとして、ソレノイド磁界式放電灯が注目さ
れている。ソレノイド磁界式放電灯は、透明なバルブ内
に発光物質を封入し、このバルブを取り巻くようにして
高周波励起コイルを配し、この励起コイルを高周波発振
回路に接続して構成してあり、高周波発振回路より励起
コイルに高周波電流を流すと、高周波磁界が発生し、こ
れにより上記バルブ内でリング形状のプラズマ放電を発
生させ、このプラズマ放電にて上記発光物質を発光させ
る。このようなランプは、バルブ内に電極が無いことか
ら無電極放電灯とも称されており、上記有電極形ランプ
の不具合を解消することができる。ところで、この種の
ソレノイド磁界式放電灯において、バルブを取り巻く高
周波励起コイルを１巻（ワンタ−ン）コイルによって構
成する場合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに高周波励起コイルを１巻コイルによって構成した場
合、バルブ内を高精度の排気し、封入薬品を慎重に封入
したランプの場合は問題が少ないが、量産製造ラインで
製造したランプの場合、残留ガスを完全に除去すること
ができないなどの理由から、アークが不安定になり、揺
らぎや立ち消えを生じる場合がある。

【０００６】このようなアークの不安定について検討し
た結果、従来の１巻コイルからなる高周波励起コイル
は、図４に示す通り、コイル部４１が３６０度未満の角
度に形成され、このコイル部４１の周方向両端に連続し
て形成された端子部４２、４２が相互に周方向に離間し
て対向されていることに原因があることが判った。

【０００７】すなわち、例えば板厚３mm、内径３４mm、
外径６２mmからなるコイル部４１を有する図４の高周波
励起コイルに高周波発振回路から１３．５６ＭＨｚの高
周波電力を投入し、バルブ４５をプラズマ放電により点
灯させた場合、この高周波励起コイルの電磁誘導作用に
よりバルブ４５内には１〜５Ｖ程度の電界が生成され
る。この時、周方向に対向する端子部４１、４１間の電
圧は約５００Ｖであり、これら端子部４１、４１間に形
成された周方向の隙間４２の寸法ｓが２mmの場合は、こ
の隙間４２に１０００Ｖ／mmの極度の強い電界が発生す
る。この電界のため、この隙間４２の近傍４４の放電が
強くなる。

【０００８】特に、排気不良で残留ガスのあるバルブ、
または排気不十分でメタルハライドを封入したランプの
ように遊離ヨウ素が発生するランプの場合は、電離電圧
の高いこれらのガスが、上記隙間近傍の放電が強い領域
４４で励起されるようになり、このためリング形状に発
生されるべきプラズマ放電の形が崩れ、バルブ４５全体
からみるとア−クのむらやアークのうねりが発生する。
このようなことがアークの不安定を発生させる原因とな
っていた。

【０００９】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、１巻コイルからな
る高周波励起コイルを用いたこの種の放電灯において、
アークの安定化を実現できるソレノイド磁界式放電灯を
提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、１巻コイルか
らなる高周波励起コイルが３６０度以上の巻回を完了し
ていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、コイル部が３６０度以上の巻
回を完了しているので端子部は少なくともコイルの軸方
向に離間して対向されるようになり、これら端子部間に
強い電界が発生してもこれはバルブに対して軸方向に向
かって発生するから、プラズマ放電はリング形を保つこ
とができ、アークの不安定が解消または軽減される。

【００１２】

【実施例】以下本発明について、図１および図２に示す
第１の実施例にもとづき説明する。

【００１３】図において１０は発光管バルブであり、例
えば合成石英などのような高融点ガラスや、アルミナな
どのような透明セラミック材料により構成されている。
このバルブ１０内には、プラズマによるア−ク放電１２
によって発光する発光物質、例えば紫外線照射用の光源
として使用する場合は、鉄のハロゲン化物、例えば鉄の
ヨウ化物が封入されている。なお、バルブ１０内には上
記発光物質の外に、アルゴン、キセノン、クリプトン、
ネオンなどのような希ガスが少なくとも１種封入されて
いる。

【００１４】バルブ１０の周囲には高周波励起コイル２
０が配置されている。高周波励起コイル２０は１巻コイ
ルからなり、両端がマッチングボックス２５を介して高
周波発振回路２６に接続されており、この高周波発振回
路２６から供給される高周波電圧により高周波電流が流
されるようになっている。

【００１５】このような高周波電流により、高周波励起
コイル２０内にはこの励起コイル２０のコイル軸方向Ｏ
−Ｏに沿って磁界が発生し、これによりコイル２０の中
心部空間に収容されたバルブ１０内に、コイル軸Ｏ−Ｏ
を取巻くようにしてプラズマによるドーナツ形のア−ク
放電１２が発生する。この放電１２により発光金属が電
離および励起されて紫外線を発し、この紫外線はバルブ
１０を透過して外部に放射される。

【００１６】上記高周波励起コイル２０は、高純度アル
ミニウム、または銅、もしくは銀などの導電性に優れた
金属よりなり、コイル素線は断面形状が非円形、例えば
偏平をなしており、つまり平板形をなしている。この高
周波励起コイル２０は、図２に示す通り、コイル部２１
が３６０度以上の角度まで巻回され、このコイル部２１
の周方向両端に連続して形成された端子部２２、２２は
相互にコイル軸Ｏ−Ｏ方向に離間して対向されている。

【００１７】上記バルブ１０の一端には、例えば中心線
上に位置して始動用細管１５が接続されている。この細
管１５はバルブと同一材料であることが望ましく、バル
ブ１０の内部に対して隔壁１６を介して隔離されてい
る。そして、この細管１５内には始動用希ガスとして例
えばアルゴンまたはクリプトンの少なくとも１種が封入
されている。

【００１８】上記始動用細管１５には始動用電極１７が
取着されている。本実施例の場合、図２に示すように細
管１５の途中に径を絞った縮小径部１４を形成し、この
縮小径部１４に割りリング形の電極１７を嵌め込んであ
る。

【００１９】このような始動用電極１７はコンデンサ１
８ａ、１８ａ´およびインピーダンス１８ｂを含む始動
回路１８に接続されており、この始動回路１８は上記マ
ッチングボックス２５を介して高周波発振回路２６に接
続されている。

【００２０】上記始動回路１８にはスイッチング手段３
０が設けられている。スイッチング手段３０は詳図しな
いが、電子スイッチなどからなり、始動回路１８を間欠
的に開閉する。つまり、このスイッチング手段３０は、
始動回路１８を例えば１秒間オンすると、１秒間オフ
し、次ぎに再び１秒間オンする、などのようにオンとオ
フを交互に繰り返す作用をなす。

【００２１】なお、上記スイッチング手段３０は、光セ
ンサー３１からの信号を受けた場合にオン・オフの繰り
返しを止め、オフ状態を保つように切換え可能となって
いる。そして、上記光センサー３１はバルブ１０の発光
状態を検知することにより信号を発するようになってい
る。このような構成のソレノイド磁界式放電灯、つまり
無電極放電灯の作用を説明する。

【００２２】ランプを始動させる場合は、高周波発振回
路２６から始動用電極１７に始動電圧を供給し、同時に
励起コイル２０に高周波電流を流し、バルブ１０内に高
周波磁界による電界を発生させる。すると、始動用電極
１７とバルブ１０内の電界との間で電位差が生じ、細管
１５内の希ガスがグロー放電を発生する。このグロー放
電とバルブ１０内の電界との間に電界勾配が発生し、こ
のためバルブ１０内でプラズマ放電が誘起され、リング
形状の放電１２が発生する。

【００２３】本実施例の場合、始動用電極１７には、ス
イッチング手段３０の作用により始動電圧が間欠的に供
給される。このため、細管１５内でグロー放電が間欠的
に発生する。

【００２４】よって、電界は隔壁１６へ間欠的に作用
し、この隔壁１６に継続して集中電界が加わらなくなる
ので、隔壁１６の温度上昇が抑制され、隔壁１６が溶融
する不具合がない。上記のような間欠的なグロー放電に
より、ランプが始動すると、バルブ１０内の発光物質が
電離および励起されて発光する。この発光を光センサー
３１が検知すると、スイッチング手段３０が作動を停止
し、以後ランプの点灯中は始動回路１８を開き放しにす
る。

【００２５】このような作動をなすソレノイド磁界式放
電灯においては、バルブ１０にプラズマ放電を誘起する
高周波励起コイル２０は、コイル部２１を３６０度以上
に巻回を完了しているから、このコイル部２１に連なる
端子部２２、２２はコイル軸Ｏ−Ｏ方向に相互に離間し
て対向される。このため、これら端子部２２、２２間に
強い電界が発生しても、この電界はバルブ１０に対して
軸方向に向かって発生するものでから、バルブ１０内に
発生するリング形状のプラズマ放電が乱される割り合い
が少なくなり、確実なリング形状のプラズマ放電は保た
れる。したがって、排気不良により残留ガスや遊離ヨウ
素が存在しても、アークの不安定が解消または軽減され
る。

【００２６】なお、本実施例の場合、高周波励起コイル
２０が断面形状を偏平にしてあるから、表面積が増し、
高周波電流は導体の表面を流れる性質があるため表皮効
果が大きくなり、電流に対する抵抗が小さくなり、また
表面積が大きいことから放熱効果が大きくなり、上記抵
抗が小さくなることと相俟って自己発熱が軽減され、コ
イル効率が向上する。

【００２７】しかしながら、本発明の目的はアークの安
定化にあり、高周波励起コイルの素線の断面形状は平板
形に限らず、円形ワイヤにより構成した高周波励起コイ
ルであってもよい。次に、本発明の第２の実施例を図３
にもとづき説明する。

【００２８】本実施例の場合、高周波励起コイルをプリ
ント配線基板（ＰＣ板）に形成した例を示す。すなわ
ち、図３において６０は、テフロンポリイミドガラスエ
ポキシ樹脂からなる絶縁基板であり、中央部にバルブ１
０を収容する円形孔６１を形成してある。この基板６０
の表面には、図３の（Ａ）図に示す通り、銅などの導電
金属からなるコイルパターンが形成されている。このコ
イルパターンは、略３６０度に亘り形成されたコイル部
６５と、このコイル部６５の一端に連続して形成された
一方の端子部６６とからなる。

【００２９】この基板６０の裏面には、図３の（Ｂ）図
に示す通り、銅などの導電金属からなるパターンが形成
されており、このパターンは他方の端子部６７を構成し
ている。基板６０の裏面に形成された他方の端子部６７
は、表面側のコイル部６５の他端とは、スルーホールメ
ッキ付孔６８により電気的に接続されている。

【００３０】そして、基板６０の表面側の端子部６６
と、裏面側の端子部６７は、互いに基板６０の板厚方向
に対向しており、これによりコイル部６５が１ターン以
上の巻回を完了するようになっている。

【００３１】このような第２の実施例の場合も、端子部
６６、６７間に強い電界が発生するときは、バルブ１０
の軸方向に向かって発生するので、バルブ１０内に確実
なリング形状のプラズマ放電を発生することができ、ア
ークが安定する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、コ
イル部が３６０度以上の巻回を完了しているので、コイ
ル部の両端に形成される端子部はコイルの軸方向に離間
して対向されるようになり、これら端子部間に強い電界
が発生してもこれはバルブに対して軸方向に向かって発
生するから、リング形のプラズマ放電を乱すことが少な
くなり、アークの安定が保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すソレノイド磁界式
放電灯およびその点灯回路を示す構成図。

【図２】同実施例における１巻コイルからなる高周波励
起コイルの平面図。

【図３】本発明の第２の実施例に係るＰＣ基板形の高周
波励起コイルを示し、（Ａ）図は表面図、（Ｂ）図は裏
面図、（Ｃ）図は側面図。

【図４】従来の１巻コイルからなる高周波励起コイルの
平面図。

【符号の説明】

１０…バルブ、１２…プラズマ放電、１５…始動用細
管、２０…高周波励起コイル、２１…コイル部、２２…
端子部、２６…高周波発振回路、６０…絶縁基板、６５
…コイル部、６６、６７…端子部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性のバルブ内に発光物質を封入する
   とともに、このバルブを取り巻くようにして高周波励起
   コイルを配し、この高周波励起コイルに高周波電流を流
   して上記バルブ内にプラズマ放電を発生させ、このプラ
   ズマ放電により上記発光物質を発光させるようにしたソ
   レノイド磁界式放電灯において、 上記高周波励起コイルは１巻コイルからなり、この１巻
   コイルは３６０度以上の巻回をなしていることを特徴と
   するソレノイド磁界式放電灯。
2. 【請求項２】 発光物質が金属ハロゲン化物であること
   を特徴とする請求項１に記載のソレノイド磁界式放電
   灯。