JP2006210249A - Electrodeless discharge lamp, electrodeless discharge lamp device, and illumination apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電空間が周回状をなしている気密容器を備えた無電極放電ランプ、これを備えた無電極放電ランプ装置および照明装置に関する。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp including an airtight container in which a discharge space has a circular shape, an electrodeless discharge lamp device including the same, and an illumination device.
対をなして平行する直管部を有する周回状の気密容器を備えた無電極放電ランプ装置は既知である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載された無電極放電ランプ装置では、コイルが気密容器の周回状をなす外周面に鉢巻状に巻回している。このため、磁束がコイルの電流通流方向と直交する方向で、かつ、コイル導体の周囲を取り巻くように形成される。したがって、磁束は、気密容器の管軸方向と直交する面内を周回するように生じるので、磁束の一部は気密容器内を通過するように分布するが、気密容器の外部の空間に分布する磁束が多くなる。
特許文献１に示す従来技術においては、コイル径が大きくなるとともに、コイル巻数を多くしたり、コイルに流す電流を大きくしたりしないと放電を維持することができないという問題がある。すなわち、コイルにより発生する磁束のうち、管軸方向と直交する方向に気密容器内を貫通して分布する磁束が少なくなるので、放電空間内における磁束密度が小さくなる。他方、気密容器内を貫通しないで分布する磁束が多くなり、このため放電に寄与しない磁束が多くなる。
In the prior art disclosed in
また、上記従来技術では、放電に寄与する磁束をなるべく多くするために、その図に示すように気密容器の管径を大きくし、かつ、短くしている。このため、外観が悪くなるとともに、一般的に広く普及しているような構造の照明器具に馴染みにくく、したがって照明光源として使いにくいという問題もある。さらに、気密容器の管径が大きいので、照明装置の薄型化に対応させることができない。 Further, in the above prior art, in order to increase the magnetic flux contributing to the discharge as much as possible, the tube diameter of the hermetic container is increased and shortened as shown in the figure. For this reason, there is a problem that the external appearance is deteriorated and it is difficult to adapt to a lighting apparatus having a structure that is generally widely used, and therefore, it is difficult to use it as an illumination light source. Furthermore, since the tube diameter of the airtight container is large, it is impossible to cope with the thinning of the lighting device.
本発明は、放電空間が周回状をなしている気密容器内における磁束密度を増加した無電極放電ランプ、これを備えた無電極放電ランプ装置および照明装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp having an increased magnetic flux density in an airtight container having a circular discharge space, and an electrodeless discharge lamp device and an illumination device including the same.
また、本発明は、放電空間が周回状をなしている気密容器の管長に制約を受けないで任意所望の管長にすることが可能な無電極放電ランプ、これを備えた無電極放電ランプ装置および照明装置を提供することを他の目的とする。 In addition, the present invention provides an electrodeless discharge lamp that can have any desired tube length without being restricted by the tube length of an airtight container having a circular discharge space, an electrodeless discharge lamp device including the same, and Another object is to provide a lighting device.
さらに、本発明は、放電空間が周回状をなしている気密容器の管径を小さくした無電極放電ランプ、これを備えた無電極放電ランプ装置および照明装置を提供することを他の目的とする。 Furthermore, another object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp in which the tube diameter of an airtight container having a circular discharge space is reduced, an electrodeless discharge lamp device including the same, and an illumination device. .
第１の発明の無電極放電ランプは、放電空間が周回状をなしている気密容器と；気密容器内に封入された放電媒体と；気密容器の外周に管軸に沿って緩やかなピッチで巻装されたコイルと；を具備していることを特徴としている。 An electrodeless discharge lamp according to a first aspect of the present invention is an airtight container in which a discharge space has a circular shape; a discharge medium enclosed in the airtight container; and an outer periphery of the airtight container wound at a moderate pitch along the tube axis. And a coil mounted thereon.
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。 In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
〔気密容器について〕 気密容器は、その内部に形成される放電空間が周回状すなわち閉ループ状をなしている。周回の形状は自由であり、特定のものに限定されない。例えば、四角形、円環形および長円形などである。また、四角形では、正四角形、長方形などにすることができる。さらに、気密容器が四角形の場合、少なくとも互いに平行な一対の直管部を形成することができる。この場合、一対の直管部間の離間距離を比較的小さく設定して、一対の直管部を接近させると、一対の直管部の対面側において発生磁束が相殺し合うことによって、外部へ漏れる磁束が低減する。このため、外部へ放射する電磁波が減少する。しかし、一対の直管部を接近させすぎると、発生磁束の相殺の影響が気密容器内にまでおよんで放電維持が困難になるので、一対の直管部を気密容器の管径の１／２以上の距離だけ離間させることが望ましい。 [Regarding the airtight container] In the airtight container, the discharge space formed therein has a circular shape, that is, a closed loop shape. The shape of the lap is free and is not limited to a specific one. For example, there are a quadrangle, an annulus, and an oval. Further, in the case of a quadrangle, it can be a regular square, a rectangle, or the like. Further, when the airtight container is a quadrangle, at least a pair of straight pipe portions parallel to each other can be formed. In this case, when the separation distance between the pair of straight pipe portions is set to be relatively small and the pair of straight pipe portions are brought close to each other, the generated magnetic fluxes cancel each other on the facing side of the pair of straight pipe portions, and thus to the outside. Leakage magnetic flux is reduced. For this reason, the electromagnetic wave radiated | emitted outside reduces. However, if the pair of straight pipe portions are brought too close together, the effect of canceling the generated magnetic flux reaches the inside of the hermetic container and it becomes difficult to maintain the discharge. Therefore, the pair of straight pipe parts becomes 1/2 of the tube diameter of the hermetic container. It is desirable to separate the distances above.
気密容器の外径は、特段限定されない。しかし、本発明によれば、後述の理由により外径２０ｍｍ以下の細径の気密容器を採用することができる。これにより、薄型やコンパクトな照明装置を得やすくなる。 The outer diameter of the airtight container is not particularly limited. However, according to the present invention, an airtight container having a small outer diameter of 20 mm or less can be employed for the reasons described later. Thereby, it becomes easy to obtain a thin and compact lighting device.
気密容器の管軸方向の長さは特段限定されない。本発明においては、コイルを気密容器の外周に管軸に沿って巻装すなわち巻き付けているので、コイル径が気密容器の周回のサイズに対して無関係となるため、気密容器の管軸方向の長さを所望により自由に設定することができる。このため、所望の大きさの無電極放電ランプ装置を得ることが可能になる。 The length of the airtight container in the tube axis direction is not particularly limited. In the present invention, since the coil is wound around the outer periphery of the hermetic container along the tube axis, that is, the coil diameter is irrelevant to the size of the circulation of the hermetic container, the length of the hermetic container in the tube axis direction is increased. The height can be freely set as desired. For this reason, it becomes possible to obtain an electrodeless discharge lamp device of a desired size.
気密容器の管軸方向の横断面形状は特段限定されない。しかし、気密容器の横断面形状が円形であれば、１コイルターン当たりの導体長が最短になるとともに、コイルを気密容器に巻き付けやすくなるので、横断面形状は円形であるのが好ましい。とはいえ、所望により横断面楕円形、四角形など多様な横断面形状を採用することも許容される。 The cross-sectional shape of the airtight container in the tube axis direction is not particularly limited. However, if the cross-sectional shape of the hermetic container is circular, the conductor length per one coil turn is the shortest and the coil is easily wound around the hermetic container. Therefore, the cross-sectional shape is preferably circular. However, it is also acceptable to adopt various cross-sectional shapes such as an elliptical cross-section and a quadrilateral as desired.
気密容器の材質は、気密性で通常の作動温度に耐え、透光性を有していて、望ましくは加工性に優れていれば特定の物質に限定されない。ガラスや透光性セラミックスなどが気密容器の材質として好ましい。ガラスを用いて気密容器を形成する場合、作動温度が低いのなら軟質ガラスを用いることができる。しかし、作動温度が高いときには、硬質ガラスや石英ガラスなど軟化温度の相対的に高いガラスを用いることもできる。 The material of the airtight container is not limited to a specific substance as long as it is airtight, can withstand normal operating temperature, has translucency, and preferably has excellent workability. Glass, translucent ceramics and the like are preferable as the material of the hermetic container. When an airtight container is formed using glass, soft glass can be used if the operating temperature is low. However, when the operating temperature is high, a glass having a relatively high softening temperature such as hard glass or quartz glass can be used.
また、後述するように外管を具備するとともに、外管の内面側に蛍光体層を配設する場合、気密容器内で生じた短波長光の放射が気密容器を透過するように構成して、上記放射を蛍光体層に照射することにより蛍光体を励起させるため、気密容器に蛍光体層を照射する短波長光の透過特性を付与する必要がある。例えば、放電媒体が亜鉛（Ｚｎ）または亜鉛ハロゲン化物の場合には、気密容器の透過率特性が波長３００〜３１０ｎｍの領域において８０％以上の透過率を有していればよい。なお、水銀を封入する場合には、波長２５４ｎｍの紫外線を放射するため、気密容器に上記紫外線の透過特性を付与するのが経済的に不利になる。そこで、水銀を封入する場合には、気密容器の内面側に蛍光体層を配設すれば、気密容器に上記紫外線の透過特性を付与する必要がなくなる。 In addition, as will be described later, when an outer tube is provided and a phosphor layer is disposed on the inner surface side of the outer tube, the short-wavelength light generated in the hermetic vessel is configured to be transmitted through the hermetic vessel. In order to excite the phosphor by irradiating the phosphor layer with the above-mentioned radiation, it is necessary to impart a short wavelength light transmission characteristic to the hermetic container to irradiate the phosphor layer. For example, when the discharge medium is zinc (Zn) or zinc halide, the transmittance characteristic of the hermetic container only needs to have a transmittance of 80% or more in the wavelength range of 300 to 310 nm. When mercury is enclosed, ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm are radiated, so that it is economically disadvantageous to impart the ultraviolet ray transmission characteristics to the hermetic container. Therefore, in the case of enclosing mercury, if the phosphor layer is disposed on the inner surface side of the hermetic container, it is not necessary to provide the ultraviolet light transmission characteristics to the hermetic container.
作動中における放電媒体の圧力を調整するために、気密容器に最冷部を形成することが許容される。最冷部の好ましい構成として、気密容器の一部に周回形状部分から突出した部位を形成することができる。例えば、一対の直管部を備えた気密容器の場合、当該直管部の一端部または両端部を周回形状部分から直線的に延長させることによって突出部を形成し、この突出部を最冷部として機能するように構成することができる。 In order to adjust the pressure of the discharge medium during operation, it is allowed to form the coldest part in the hermetic vessel. As a preferred configuration of the coldest part, a part protruding from the circular shape part can be formed in a part of the hermetic container. For example, in the case of an airtight container having a pair of straight pipe portions, one end portion or both end portions of the straight pipe portion are linearly extended from the circumferential shape portion to form a protrusion portion, and this protrusion portion is the coldest portion. Can be configured to function as.
ガラスを用いて気密容器を形成する場合、１本のガラス管を湾曲または屈曲させることによって気密容器を得ることができる。また、一対のガラス管を、その両端部で吹き破り法により連結したり、連結管を接合して連結したりすることにより、多角形、例えば四角形の気密容器を得ることができる。 When forming an airtight container using glass, the airtight container can be obtained by bending or bending one glass tube. Moreover, a polygonal, for example, square airtight container can be obtained by connecting a pair of glass tubes by a blow-blow method at both ends thereof or joining and connecting the connecting tubes.
なお、気密容器内を排気したり、気密容器内に放電媒体を封入したりするために、既知のように細管を気密容器の内部に連通させて接合し、使用後に封じ切ることができる。 In order to evacuate the inside of the hermetic container or to enclose the discharge medium in the hermetic container, it is possible to connect a thin tube in communication with the inside of the hermetic container as known in the art and seal it after use.
〔放電媒体について〕 放電媒体は、気密容器の内部に封入され、コイルから発生する磁界により励起されて放電した際に所望の放射を生じるイオン化媒体であればよく、本発明においては、具体的な物質は特段限定されない。主として紫外光を放射させるためには、水銀（Ｈｇ）、亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）などの比較的蒸気圧が高くて、かつ、主として短波長光を放射する金属またはそれらのハロゲン化物、例えばヨウ化物などの一種または複数種を用いることができる。 [Discharge Medium] The discharge medium may be any ionization medium that is sealed in an airtight container and generates desired radiation when discharged by being excited by a magnetic field generated from a coil. The substance is not particularly limited. In order to mainly emit ultraviolet light, metals or their halides having a relatively high vapor pressure such as mercury (Hg), zinc (Zn) and gallium (Ga) and mainly emitting short wavelength light, For example, one type or a plurality of types such as iodide can be used.
また、水銀（Ｈｇ）は、その低圧蒸気放電により波長２５４ｎｍの紫外線を放射する。これに対して、水銀に代えて亜鉛（Ｚｎ）または／およびガリウム（Ｇａ）などの金属あるいはそれらのハロゲン化物を用いる場合には、いわゆる水銀フリーとなり、環境負荷の大きな水銀の使用を実質的に回避することができる。しかし、水銀を不純物程度含んでいても差し支えない。なお、亜鉛は、気密容器内の温度が３００℃以上になると、波長３０７ｎｍの長波長紫外線を放射する。また、ヨウ化ガリウム（ＧａＩ３）は、気密容器内の温度が２００℃前後になると、波長４０３ｎｍおよび４１７ｎｍの光を放射し、この放射を蛍光体層に照射することによって蛍光体を励起させて可視光を発生させることができる。 Mercury (Hg) emits ultraviolet light having a wavelength of 254 nm due to its low-pressure vapor discharge. On the other hand, when metals such as zinc (Zn) and / or gallium (Ga) or their halides are used instead of mercury, so-called mercury-free operation is achieved, and the use of mercury with a large environmental load is substantially reduced. It can be avoided. However, mercury may be included to the extent of impurities. In addition, zinc radiates | emits long wavelength ultraviolet-ray with a wavelength of 307 nm, when the temperature in an airtight container will be 300 degreeC or more. In addition, gallium iodide (GaI 3 ) emits light with wavelengths of 403 nm and 417 nm when the temperature in the hermetic container reaches around 200 ° C., and the phosphor is excited by irradiating the phosphor layer with this radiation. Visible light can be generated.
さらに、放電媒体には、上述の発光媒体に加えて始動ガスおよび緩衝ガスとして希ガス、例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）の一種または複数種を封入することができる。 Furthermore, in addition to the above-mentioned luminescent medium, the discharge medium can be filled with a rare gas such as argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) as a starting gas and a buffer gas.
〔コイルについて〕 コイルは、気密容器の外部に配設されて気密容器内に高周波磁界を発生させることにより、気密容器内に封入された放電媒体に高周波電磁エネルギーを供給して放電媒体を励起し、イオン化させて放電を生起させる手段である。そして、本発明において、コイルは、気密容器の管軸を取り巻くように気密容器の外周面に緩やかなピッチで巻装されている。換言すれば、コイルは、気密容器の外周面にその管軸に沿って大きなピッチでスパイラルに巻回されている。このため、コイルのコイルターン間には、気密容器外面の殆どの部分が見えるような大きな隙間が形成される。 [About the coil] The coil is disposed outside the hermetic container and generates a high-frequency magnetic field in the hermetic container, thereby supplying high-frequency electromagnetic energy to the discharge medium enclosed in the hermetic container and exciting the discharge medium. , Means to cause ionization to cause discharge. In the present invention, the coil is wound around the outer peripheral surface of the hermetic container at a moderate pitch so as to surround the tube axis of the hermetic container. In other words, the coil is wound in a spiral at a large pitch along the tube axis on the outer peripheral surface of the hermetic container. For this reason, a large gap is formed between the coil turns of the coil so that most of the outer surface of the hermetic container can be seen.
〔本発明の作用について〕 本発明においては、コイルが上述のように巻回されているので、周回状をなす気密容器内に、その管軸方向に沿って閉ループ状に高周波の第１の磁束成分が生じる。このため、主として第１の磁束成分により気密容器内の磁束密度が大きくなる。第１の磁束成分は、上述のように気密容器の管軸方向に生じるので、気密容器が外径２０ｍｍ以下の細管であっても気密容器内の磁束密度が大きくなる。 [Regarding the Action of the Present Invention] In the present invention, since the coil is wound as described above, a high-frequency first magnetic flux is formed in a closed loop shape along the tube axis direction in an airtight container having a circular shape. Ingredients are produced. For this reason, the magnetic flux density in the hermetic container is increased mainly by the first magnetic flux component. Since the first magnetic flux component is generated in the tube axis direction of the hermetic container as described above, the magnetic flux density in the hermetic container increases even if the hermetic container is a thin tube having an outer diameter of 20 mm or less.
気密容器内の磁束密度が大きくなると、放電プラズマが迅速に生起されて無電極放電ランプ装置が点灯しやすくなるとともに、点灯時に放電媒体から発生する放射も多くなる。そして、発生した放射は、気密容器または外管の内面に形成した後述する蛍光体層を励起して可視光に波長変換されるか、あるいは構成によってはそのままの状態で、緩く巻回されることによって形成されたコイルターン間の大きな隙間を通じて無電極放電ランプ装置の外部へ導出され、利用される。 When the magnetic flux density in the hermetic container is increased, discharge plasma is quickly generated and the electrodeless discharge lamp device is easily turned on, and more radiation is generated from the discharge medium during lighting. The generated radiation can be converted into visible light by exciting a phosphor layer, which will be described later, formed on the inner surface of the hermetic container or outer tube, or may be loosely wound depending on the configuration. Is led out to the outside of the electrodeless discharge lamp device through a large gap between the coil turns formed by, and used.
以上から理解できるように、気密容器内の磁束密度の増大は、第１の磁束成分によって大きくなるので、気密容器が２０ｍｍ以下の細管であっても上記発生効率が向上する。このため、本発明によれば、無電極放電ランプ装置を光源とする照明装置の薄型化を実現することができる。 As can be understood from the above, since the increase in the magnetic flux density in the hermetic container is increased by the first magnetic flux component, the generation efficiency is improved even if the hermetic container is a thin tube of 20 mm or less. For this reason, according to this invention, thickness reduction of the illuminating device which uses an electrodeless discharge lamp apparatus as a light source is realizable.
また、上記コイルは、緩く巻回されているために、高周波電流が供給されて励磁されると、上述した第１の磁束成分の他に気密容器の管軸を中心として気密容器の管軸の周りを周回する第２の磁束成分も発生する。第２の磁束成分は、特許文献１に記載されている従来技術において発生する磁束と同様であり、必ずしも大きな磁束密度をもたらすわけではないが、気密容器内における磁束分布の形成にも寄与する。このため、第２の磁束成分もまた気密容器内に封入された放電媒体の放電に貢献する。
Further, since the coil is loosely wound, when a high frequency current is supplied and excited, in addition to the first magnetic flux component described above, the tube axis of the hermetic container is centered on the tube axis of the hermetic container. A second magnetic flux component that circulates around is also generated. The second magnetic flux component is the same as the magnetic flux generated in the prior art described in
以上を要約すれば、本発明においては、第１および第２の磁束成分の両方によって放電が生起するので、可視光や上記放射の発生効率がより一層向上する。 Summarizing the above, in the present invention, since the discharge is generated by both the first and second magnetic flux components, the generation efficiency of visible light and the radiation is further improved.
〔本発明のその他の構成について〕 本発明の必須構成要素ではないが、以下の構成要素を所望により付加することが許容される。これにより、無電極放電ランプ装置の性能が向上したり、機能が追加されて使用上の利便性が向上したりする。 [Other Configurations of the Present Invention] Although not essential components of the present invention, it is allowed to add the following components as desired. As a result, the performance of the electrodeless discharge lamp device is improved, and functions are added to improve convenience in use.
１．（蛍光体層について） 無電極放電により生じる放射が照射される位置に蛍光体層を配設して放電媒体からの短波長の放射を波長変換することができる。上記位置としては、例えば気密容器の内面側または外管を具備する場合には外管の内面側に蛍光体層を配設することができる。なお、蛍光体層に用いる蛍光体の種類はどのようなものであってもよく、短波長を可視光に波長変換する場合には、例えば３波長発光形の蛍光体を用いることができる。 1. (Regarding the phosphor layer) The phosphor layer can be disposed at a position where the radiation generated by the electrodeless discharge is irradiated to convert the wavelength of the short wavelength radiation from the discharge medium. As the position, for example, in the case where the inner side of the airtight container or the outer tube is provided, the phosphor layer can be arranged on the inner surface side of the outer tube. In addition, what kind of fluorescent substance may be used for a fluorescent substance layer, and when converting a short wavelength into visible light, for example, a three wavelength light emission type fluorescent substance can be used.
また、蛍光体層は、気密容器または外管の内面に直接形成してもよいし、所望により例えば保護膜などを介して気密容器または外管の内面に間接的に形成してもよい。 Further, the phosphor layer may be directly formed on the inner surface of the hermetic container or the outer tube, or may be indirectly formed on the inner surface of the hermetic container or the outer tube, for example, via a protective film, if desired.
２．（外管について） 気密容器およびコイルの組立体を外管内に収納することができる。外管を用いることにより、所望に応じて気密容器およびコイルを機械的に保護したり、気密容器を保温したり、あるいは気密容器から外部へ放射される紫外線をカットしたりすることができる。 2. (Outer tube) The assembly of an airtight container and a coil can be accommodated in the outer tube. By using the outer tube, it is possible to mechanically protect the hermetic container and the coil, to keep the hermetic container warm, or to cut off the ultraviolet rays emitted from the hermetic container to the outside as desired.
気密容器内に封入される放電媒体が既述のように亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）などの比較的蒸気圧が高くて、かつ、主として短波長光を放射する金属またはそれらのハロゲン化物である場合、これらの放電媒体は、水銀に比較して蒸気圧が相対的に低いので、外管を用いて気密容器を保温するのが望ましい。外管を付加することによって、気密容器を保温して放電媒体の蒸気圧を所望の値まで高め、その結果放電媒体から放射した短波長光を蛍光体層に照射してこれを励起したときに生じる可視光などの発光量を増大させるのに効果的である。 As described above, the discharge medium sealed in the hermetic vessel is a metal or a halide thereof having a relatively high vapor pressure such as zinc (Zn) or gallium (Ga) and mainly emitting short wavelength light. In some cases, these discharge media have a relatively low vapor pressure compared to mercury, so it is desirable to keep the hermetic vessel warm using an outer tube. By adding an outer tube, the airtight container is kept warm to increase the vapor pressure of the discharge medium to a desired value, and as a result, when the phosphor layer is irradiated with short-wavelength light emitted from the discharge medium, this is excited. This is effective in increasing the amount of light emitted such as visible light.
３．（口金について） 気密容器または気密容器を収納する外管の一端または両端に口金すなわち片口金または両口金を配設することができる。口金を配設することにより、無電極放電ランプ装置に対する高周波電源からの給電を容易にするとともに、無電極放電ランプ装置の照明装置本体に対する支持を容易にすることができる。なお、この場合、口金の構造は既知の各種構成を選択して採用することができ、したがって特定のものに限定されない。 3. (Regarding the Base) A base, that is, a single base or both bases can be provided at one or both ends of the airtight container or the outer tube that houses the airtight container. By disposing the base, it is possible to facilitate power feeding from the high-frequency power source to the electrodeless discharge lamp device and to easily support the electrodeless discharge lamp device to the lighting device body. In this case, the structure of the base can be selected and adopted from various known configurations, and therefore is not limited to a specific one.
第２の発明の無電極放電ランプ装置は、周回状をなしている気密容器と；気密容器内に封入された放電媒体と；気密容器の内部の軸方向に沿って周回するように分布する第１の磁束成分と気密容器の管軸の周りを周回するように分布する第２の磁束成分とが発生するように気密容器の外周に管軸に沿って巻装されたコイルと；を具備していることを特徴としている。 An electrodeless discharge lamp device according to a second aspect of the present invention is an airtight container having a circular shape; a discharge medium enclosed in the airtight container; and a first distribution distributed so as to circulate along an axial direction inside the airtight container. And a coil wound around the outer circumference of the hermetic container along the tube axis so as to generate a first magnetic flux component and a second magnetic flux component distributed so as to circulate around the tube axis of the hermetic container. It is characterized by having.
本発明は、コイルの構成が第１の発明と異なる。すなわち、本発明において、コイルは、上記第１および第２の磁束成分が発生するように構成されていればよく、巻回の態様は特段限定されない。 The present invention differs from the first invention in the configuration of the coil. That is, in the present invention, the coil is not particularly limited as long as the coil is configured to generate the first and second magnetic flux components.
そうして、本発明においては、第１および第２の磁束成分により気密容器内の磁束密度が高くなり、無電極放電が生起しやすく、かつ、発光量が多くなる。 Thus, in the present invention, the magnetic flux density in the hermetic container is increased by the first and second magnetic flux components, electrodeless discharge is likely to occur, and the amount of light emission is increased.
本発明の無電極放電ランプ装置は、前記第１および第２の本発明のいずれかの無電極放電ランプと；無電極放電ランプのコイルに高周波電流を供給する高周波電源と；を具備していることを特徴としている。 An electrodeless discharge lamp apparatus according to the present invention comprises: the electrodeless discharge lamp according to any one of the first and second aspects of the present invention; and a high-frequency power source that supplies a high-frequency current to a coil of the electrodeless discharge lamp. It is characterized by that.
〔高周波電源について〕 高周波電源は、無電極放電ランプのコイルに高周波電流を供給する手段であり、既知の各種高周波発生回路、例えば高周波発振器および高周波増幅器の組合せ回路や高周波インバータなどを用いて構成することができる。本発明において、高周波電源から出力される高周波の周波数は特段限定されないが、一般的には１００ｋＨｚ以上とすることができる。好ましくは１ＭＨｚ以上である。しかし、放射ノイズの問題をなるべく回避しやすくするためには、１５ＭＨｚ以下が実用的である。 [High-frequency power supply] The high-frequency power supply is means for supplying a high-frequency current to the coil of the electrodeless discharge lamp, and is configured using various known high-frequency generation circuits, for example, a combination circuit of a high-frequency oscillator and a high-frequency amplifier, a high-frequency inverter, or the like. be able to. In the present invention, the frequency of the high frequency output from the high frequency power supply is not particularly limited, but can generally be 100 kHz or more. Preferably it is 1 MHz or more. However, in order to avoid the problem of radiation noise as much as possible, 15 MHz or less is practical.
本発明の照明装置は、照明装置本体と；本発明の無電極放電ランプ装置と；を具備していることを特徴としている。 The illuminating device of the present invention comprises: an illuminating device main body; and the electrodeless discharge lamp device of the present invention.
本発明において、照明装置は、無電極放電ランプ装置の発光を何らかの目的で利用する全ての装置を含む概念であり、例えば照明器具、バックライト装置、標識灯、表示灯、信号灯、殺菌灯および化学反応装置などを包含する。また、照明装置本体は、照明装置から無電極放電ランプ装置を除外した残余の全ての部分を意味する。 In the present invention, the illuminating device is a concept including all devices that utilize the light emission of the electrodeless discharge lamp device for some purpose. For example, the illuminating device, the backlight device, the indicator lamp, the indicator lamp, the signal lamp, the germicidal lamp, and the chemical lamp. Includes reactors and the like. The lighting device main body means all remaining portions excluding the electrodeless discharge lamp device from the lighting device.
また、無電極放電ランプ装置の高周波電源は、照明装置本体に配設することはもちろんおこと、照明装置本体から離間した位置に配置することもできる。 In addition, the high-frequency power source of the electrodeless discharge lamp device can be disposed not only in the lighting device main body but also in a position separated from the lighting device main body.
本発明によれば、気密容器内の磁束密度が大きくなり、薄型化に対応が可能で、しかも無電極放電が生起しやすくて発光量の多い無電極放電ランプ、これを備えた無電極放電ランプ装置および照明装置を提供することができる。 According to the present invention, the magnetic flux density in the hermetic container is increased, and it is possible to cope with a reduction in thickness, and an electrodeless discharge lamp that easily generates electrodeless discharge and has a large amount of light emission, and an electrodeless discharge lamp including the same. Devices and lighting devices can be provided.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の無電極放電ランプおよび無電極放電ランプ装置を実施するための第１の形態を示す概念図である。本形態において、無電極放電ランプＥＬＬは、気密容器１、放電媒体およびコイル２を具備している。また、無電極放電ランプ装置１２は、無電極放電ランプＥＬＬおよび高周波電源３を具備している。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment for carrying out an electrodeless discharge lamp and an electrodeless discharge lamp apparatus of the present invention. In this embodiment, the electrodeless discharge lamp ELL includes an
気密容器１は、正方形であり、細長い１本の横断面円形のガラス管を加熱軟化させて４本の直管部１ａおよび４個の隅角部１ｂを備えた正４角形で、内部に形成される放電路が周回状、換言すれば閉ループ状をなしている。また、気密容器１の内面側には図示を省略しているが、蛍光体層が配設されている。
The
放電媒体は、適量の水銀および希ガスやヨウ化亜鉛および希ガスなどからなり、気密容器１の内部に封入されている。
The discharge medium is made of an appropriate amount of mercury and a rare gas, zinc iodide, a rare gas, or the like, and is enclosed in the
コイル２は、気密容器１の管軸方向に沿って気密容器１の外周面に全長にわたり緩やかなピッチで巻回されている。そして、コイル２の両端部２ａ、２ｂが高周波電源３に接続するために導出されている。なお、図中コイル２は、断面で示されている。
The
高周波電源３は、その入力端が低周波交流電源ＡＣに接続し、出力端が上記コイル２の両端部２ａ、２ｂに接続して、高周波電流をコイル２に給電する。
The high
そうして、コイル２に高周波電流を供給すると、気密容器１の内部に管軸方向に沿って分布する第１の磁束成分φ１と、管軸の周りに周回状に分布する第２の磁束成分φ２とが発生する。そして、気密容器１の内部に分布する第１および第２の磁束成分φ１、φ２により気密容器１内の磁束密度が高くなり、気密容器１の内部に放電媒体の無電極放電が生起する。
Then, when a high frequency current is supplied to the
無電極放電が生起すると、放電媒体から短波長光が放射され、蛍光体層を照射するので、蛍光体層から可視光が発生する。この可視光は、気密容器１を透過し、さらにコイル２のコイルターン間に形成された隙間を通過して外部へ導出される。
When electrodeless discharge occurs, short-wavelength light is emitted from the discharge medium and irradiates the phosphor layer, so that visible light is generated from the phosphor layer. The visible light passes through the
図１に示す第１の形態において、以下の仕様である。
気密容器 ：管径１６ｍｍ、１辺の長さ２２５ｍｍの正方形
放電媒体 ：水銀、アルゴン
コイル ：ピッチ３０ｍｍ、ターン数２５、素線径０．４５ｍｍ・３５本のより線
ランプ入力 ：７０Ｗ
点灯周波数 ：１３．５６ＭＨｚ
システム効率：６５ｌｍ／Ｗ
全光束 ：４５５０ｌｍ
In the first embodiment shown in FIG.
Airtight container: Square discharge medium with a tube diameter of 16 mm and a side length of 225 mm: Mercury, argon coil: Pitch of 30 mm, number of turns of 25, strand diameter of 0.45 mm, 35 strand lamp input: 70 W
Lighting frequency: 13.56 MHz
System efficiency: 65lm / W
Total luminous flux: 4550lm
放電媒体 ：ヨウ化亜鉛（ＺｎＩ2）、クリプトン
その他の仕様は実施例１と同じ。
システム効率：４０ｌｍ／Ｗ
全光束 ：２８００ｌｍ
以下、図２および図３を参照して本発明の無電極放電ランプを実施するためのその他の形態について説明する。なお、図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
Discharge medium: Zinc iodide (ZnI 2 ), krypton and other specifications are the same as in Example 1.
System efficiency: 40lm / W
Total luminous flux: 2800lm
Hereinafter, another embodiment for carrying out the electrodeless discharge lamp of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, the same parts as those in FIG.
図２は、本発明の無電極放電ランプを実施するための第２の形態を示す正面図である。本形態は、気密容器１の形状が異なる。
FIG. 2 is a front view showing a second embodiment for carrying out the electrodeless discharge lamp of the present invention. In this embodiment, the shape of the
すなわち、気密容器１は、一対の直管部１ａ、１ａと一対の連結部１ｃ、１ｃとで図において左右方向に細長い長方形状に形成されている。なお、連結部１ｃは、吹き破り法により形成されている。また、一対の直管部１ａ、１ａの両端部をそれぞれ連結部１ｃの外側へ延長して突出部１ｄを形成している。この突出部１ｄは、最冷部となる。
That is, the
コイル２は、その両端部２ａ、２ｂが気密容器１の図において左側の一端から導出されている。
The
図２に示す第２の形態において、以下の仕様である。
気密容器 ：管径１６．５ｍｍ、直管部の長さ５００ｍｍ、直管部間の間隔３ｍｍ
放電媒体 ：水銀、アルゴン
コイル ：ピッチ３０ｍｍ、ターン数３０、素線径０．４５ｍｍ・３５本のより線
ランプ入力 ：７０Ｗ
点灯周波数 ：１３．５６ＭＨｚ
システム効率：６５ｌｍ／Ｗ
全光束 ：４５５０ｌｍ
図３は、本発明の無電極放電ランプを実施するための第３の形態を示す正面図である。本形態は、外管４を具備している点で図２に示す第２の形態と異なる。
In the second embodiment shown in FIG.
Airtight container: tube diameter 16.5 mm, length of straight pipe part 500 mm, interval between
Discharge medium: Mercury, Argon coil: Pitch 30 mm, number of turns 30, strand diameter 0.45 mm, 35 strand lamp input: 70 W
Lighting frequency: 13.56 MHz
System efficiency: 65lm / W
Total luminous flux: 4550lm
FIG. 3 is a front view showing a third embodiment for carrying out the electrodeless discharge lamp of the present invention. This embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 2 in that the
すなわち、外管４は、気密容器１およびコイル２の組立体を内部に収納している。また、外管４のネック部には片口金５が装着されている。そして、コイル２の両端部２ａ、２ｂが片口金５の一対の端子に接続している。
That is, the
外管４の内部を真空にしたり、あるいは低圧のガス、例えば窒素ガスを封入したりすることにより、気密容器１を外管４の内部を外管４の外部と断熱できるので、放電媒体として亜鉛（Ｚｎ）およびガリウム（Ｇａ）などの蒸気圧が比較的高いとはいうものの、水銀に比較すれば蒸気圧が低くて、かつ、主として短波長光を発生する金属またはそれらのハロゲン化物を水銀に代えて封入する場合に好適である。
Since the inside of the
図３に示す第３の形態において、以下の仕様である。
放電媒体 ：亜鉛、クリプトン
外管 ：管径４０ｍｍ
その他は実施例３と同じ。
ランプ入力 ：７０Ｗ
点灯周波数 ：１３．５６ＭＨｚ
システム効率：４０ｌｍ／Ｗ
全光束 ：２８００ｌｍ
図４は、本発明の照明装置を実施するための一形態を示す概念図である。本形態において、照明装置は、天井取付け形照明器具であり、照明装置本体１１および無電極放電ランプ装置１２を具備している。
In the 3rd form shown in FIG. 3, it is the following specifications.
Discharge medium: Zinc, krypton outer tube: Tube diameter 40mm
Others are the same as Example 3.
Lamp input: 70W
Lighting frequency: 13.56 MHz
System efficiency: 40lm / W
Total luminous flux: 2800lm
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an embodiment for implementing the illumination device of the present invention. In this embodiment, the lighting device is a ceiling-mounted lighting fixture, and includes a
照明装置本体１１は、シャーシ１１ａおよび反射板１１ｂを含み、反射板１１ｂの内部に高周波電源（図示しない。）を収納している。シャーシ１１ａは、天井に取り付けられる。
The illuminating device
無電極放電ランプ装置１２は、図１に示す第１の形態と同様な正方形の気密容器１を備えている。なお、コイルは図示を省略している。そして、反射板１１ｂの周囲に気密容器１が配置される。
The electrodeless
１…気密容器、１ａ…直管部、１ｂ…隅角部、２コイル、２ａ、２ｂ…両端部、３…高周波電源、ＡＣ…低周波交流電源、ＥＬＬ…無電極放電ランプ、φ１…第１の磁束成分、φ２…第２の磁束成分
DESCRIPTION OF
Claims (6)
気密容器内に封入された放電媒体と；
気密容器の外周に管軸に沿って緩やかなピッチで巻装されたコイルと；
を具備していることを特徴とする無電極放電ランプ。 An airtight container with a circular discharge space;
A discharge medium enclosed in an airtight container;
A coil wound around the outer circumference of the hermetic container at a moderate pitch along the tube axis;
An electrodeless discharge lamp comprising:
気密容器内に封入された放電媒体と；
気密容器の内部の軸方向に沿って周回するように分布する第１の磁束成分と気密容器の管軸の周りを周回するように分布する第２の磁束成分とが発生するように気密容器の外周に管軸に沿って巻装されたコイルと；
を具備していることを特徴とする無電極放電ランプ。 An airtight container with a circular discharge space;
A discharge medium enclosed in an airtight container;
The first magnetic flux component distributed so as to circulate along the axial direction inside the hermetic container and the second magnetic flux component distributed so as to circulate around the tube axis of the hermetic container are generated. A coil wound around the outer circumference along the tube axis;
An electrodeless discharge lamp comprising:
放電媒体は、蒸気圧が比較的高く、かつ、主として短波長光を放射する金属または金属ハロゲン化物を含み、水銀を本質的に含まない；
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の無電極放電ランプ。 Comprising a phosphor layer disposed at a position irradiated with short-wavelength radiation generated by electrodeless discharge;
The discharge medium has a relatively high vapor pressure and contains mainly metals or metal halides that emit short-wavelength light and is essentially free of mercury;
The electrodeless discharge lamp according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp is provided.
無電極放電ランプのコイルに高周波電流を供給する高周波電源と；
を具備していることを特徴とする無電極放電ランプ装置。 An electrodeless discharge lamp according to any one of claims 1 to 4;
A high frequency power supply for supplying high frequency current to the coil of the electrodeless discharge lamp;
An electrodeless discharge lamp device comprising:
照明装置本体に配設された請求５記載の無電極放電ランプ装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。 A lighting device body;
An electrodeless discharge lamp device according to claim 5 disposed in the illuminating device body;
An illumination device comprising:
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|---|---|---|---|---|
| JP2010267403A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Ushio Inc | Discharge lamp |
| KR101194788B1 (en) | 2012-06-28 | 2012-10-25 | 주식회사 바이옵틱 | Electrodeless fluorescent lamp apparatus using a coil |
| JP2016076452A (en) * | 2014-10-08 | 2016-05-12 | 岩崎電気株式会社 | Microwave electrodeless lamp and light irradiation device using the same |
| CN114464522A (en) * | 2021-12-31 | 2022-05-10 | 四川大学 | Microwave electrodeless ultraviolet light source, system and application |
-
2005
- 2005-01-31 JP JP2005023344A patent/JP2006210249A/en active Pending
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