JP3879299B2 - 無電極放電灯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ガスが封入されたバルブ内に電極を持たず、バルブの近傍に配置した誘導コイルに高周波電流を通電することによって形成した高周波電磁界を放電ガスに作用させることにより放電ガスを放電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】
従来より、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、放電ガスを励起させるようにした無電極放電灯が知られている。この種の無電極放電灯は、小型、高出力、長寿命などの特徴を有しており、各所で研究開発がなされている。
【０００３】
この種の無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯装置として、図６に示すような構成のものが知られている。無電極放電灯１は、水銀蒸気および希ガス（例えばアルゴン）からなる数Ｔｏｒｒの放電ガスを封入したガラスのような透光性材料よりなるバルブ１ａを備え、バルブ１ａの外周面に数ターンの誘導コイル２が近接して巻回されている。
【０００４】
誘導コイル２には、高周波電源（図示せず）から高周波電流が供給される。ここにおいて、誘導コイル２に供給される高周波電流の周波数は、主に１３．５６ＭＨｚに設定されている。また、放電ガスは、主として紫外線（主波長２５４ｎｍ）を発生（発光）するように調整されており、バルブ１ａの内周面には、蛍光体層４が形成されている。
【０００５】
この無電極放電灯装置では、高周波電源によって誘導コイル２に高周波電流を流すことにより、誘導コイル２の周囲に高周波電磁界を発生させ、バルブ１ａ内の放電ガスが励起されて放電するのである。放電により生じた紫外線は蛍光体層４により可視光線に変換されて放射される。
【０００６】
ところで、高周波電源と誘導コイル２との間には、高周波電源で発生した高周波電流を誘導コイル２に効率良く供給するために、高周波電源と誘導コイル２およびバルブ１ａからなるランプ部との整合をとる目的で、高周波電源と誘導コイル２とのインピーダンスを整合させる整合回路（図示せず）が挿入されている。整合回路は、高周波電源の特性のばらつきやランプ部の特性のばらつきを考慮して設計され、無電極放電灯装置の製造時に調整される。ここにおいて、誘導コイル２およびバルブ１ａからなるランプ部の特性を変化させる要因の一つに誘導コイル２のインピーダンスの変化がある。なお、誘導コイル２のインピーダンスは、当該誘導コイル２のコイル線材の巻き径、巻き数、巻き方、巻き形状などによって変化する。
【０００７】
上述の高周波電源および整合回路は、ランプ部が装着される金属製のケース６’に収納されており、ケース６’には、ランプ部を囲む半球状のシールドケージ１０が取着されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来構成の無電極放電灯装置では、製造時に整合回路を調整することにより、高周波電源とランプ部とのインピーダンスの整合をとっているが、誘導コイル２を保持する部材が設けられていないので、外力や誘導コイル２の自重あるいは設置状態によってはバルブ１ａの重さなどにより誘導コイル２の巻き径や巻き形状が変化してしまい、誘導コイル２の特性が変化してしまうという恐れがあった。一方、整合回路は上述のように高周波電源およびランプ部それぞれの特性のばらつきを考慮して設計されているが、誘導コイル２の特性のばらつきが大きいと、整合回路の特性の可変範囲を大きくしなければならず、装置の大型化やコストの増大を招き、さらには整合回路の設計が難しくなるという不具合があった。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、誘導コイルの特性のばらつきが少なく整合回路の設計が容易な無電極放電灯装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、放電ガスが封入された透光性を有するバルブと、該バルブの外周面に内面が近接して配設されたボビンと、該ボビンに巻回された誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給して上記放電ガスを励起し発光させる高周波電源と、高周波電源と誘導コイルとのインピーダンスを整合させる整合回路とを備え、ボビンは、誘導コイルのコイル線材が巻回される部位に、コイル線材の一部がバルブに接するようにコイル線材の上記一部を通す切欠部が設けられてなることを特徴とするものであり、誘導コイルがボビンに巻回されていることにより誘導コイルの巻き径や巻き形状などの変化を防止することができて、誘導コイルの特性のばらつきが少なくなるので、整合回路の設計が容易になり、また、誘導コイルのコイル線材の一部がボビンに設けられた切欠部を通してバルブに接するので、放電が開始するときの誘導コイルの両端の電圧である放電開始電圧がボビンの影響で上昇するのを防止することができる。
【００１２】
また、請求項１の発明では、誘導コイルは、コイル線材がボビンの径方向に重ねて巻回されているので、ボビンの軸方向の寸法を小さくすることができて、コイル線材がボビンの軸方向に重ねて巻回されている場合に比べてバルブから出た光のボビンによるけられを少なくすることができ、光の取り出し効率を高めることができる。
【００１３】
また、請求項１の発明では、誘導コイルは、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線を整合回路を介して高周波電源の活線側に接続したので、放電開始電圧の上昇を防止することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記コイル線材が撚り線よりなるので、誘導コイルのコイル線材が単線の場合に比べて誘導コイルの抵抗分を小さくでき、該抵抗分による損失を低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（参考例）
本参考例の無電極放電灯装置は、図１に示すように、ガラスからなる電球形（いわゆるＰＳ形）のバブル１ａ内部の気密空間に、アルゴンやクリプトンのような希ガスおよび水銀蒸気からなる放電ガスが封入され、バルブ１ａの内表面に蛍光体層４が形成されている。バルブ１ａの外部には、該バルブ１ａの外周面に内面が近接するボビン３が配設されている。ボビン３には、誘導コイル２が巻回されている。バルブ１ａと誘導コイル２とによりランプ部が構成されている。
【００１６】
また、本参考例の無電極放電灯装置は、ボビン３を支持する支柱５が突設された金属製のケース６と、誘導コイル２に高周波電流を供給する高周波電源（図示せず）とを備えている。また、高周波電源と誘導コイル２との間には、高周波電源で発生した高周波電流を誘導コイル２に効率良く供給するために、高周波電源と誘導コイル２とのインピーダンスを整合させる整合回路７が挿入されている。ここにおいて、整合回路７は、上述のケース６内に収納されており、同軸ケーブル１１などの接続手段によって、ケース６の外部に設けられた高周波電源に接続されている。また、整合回路７にはボビン３に巻回された誘導コイル２の引き出し線９が接続されている。
【００１７】
ところで、ボビン３は、非金属の材料、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などにより形成されており、図２に示すように、円筒状であって誘導コイル２が巻回される巻胴部３２の両端部、つまり、該ボビン３の軸方向（図１における上下方向）の両端部に鍔部３１を有している。ここにおいて、ボビン３の内径は、該ボビン３の軸方向に直交する面におけるバルブ１ａの最大径に略等しい寸法に形成されている。
【００１８】
一方、ボビン３に巻回される誘導コイル２は、図２および図３に示すように、コイル線材がボビン３の径方向（図３における左右方向）に重ならないようにボビン３の軸方向に重ねて巻回されている（いわゆる単層ソレノイド状に巻回されている）。また、ボビン３の巻胴部３２には、図２に示すように、周方向に沿って切欠部８が形成されており、該巻胴部３２に巻回された誘導コイル２のコイル線材の一部が直線状になりボビン３の内側にはみ出すようになっている。ここにおいて、切欠部８は、誘導コイル２のコイル線材の一部がバルブ１ａに接することができるように設けられている。なお、誘導コイル２のボビン３に巻回された部分からの引き出し線９は上述のようにケース６内で整合回路７に接続される。
【００１９】
しかして、本参考例では、誘導コイル２がボビン３に巻回されているので、外力や誘導コイル２の自重あるいは設置状態によってはバルブ１ａの重さなどにより誘導コイル２の巻き径や巻き形状などが変化するのを防止することができて、誘導コイル２の特性のばらつきが少なくなるから、整合回路７の設計が容易になる。また、誘導コイル２を上述の切欠部８が設けられていないボビンに巻回すると、誘導コイル２がバルブ１ａに接しなくなるので、放電が開始するときの誘導コイル２の両端の電圧である放電開始電圧が上昇してしまう。これに対し、本参考例では、誘導コイル２のコイル線材の一部がボビン３に設けられた切欠部８を通してバルブ１ａに接するから、放電開始電圧がボビン３の影響で上昇するのを防止することができ、無電極放電灯１を安定に始動させることができる。要するに、本参考例では、放電開始電圧に影響を与えずに特性の安定した誘導コイル２を作ることができ、結果として誘導コイル２の特性が安定し、整合回路７の設計が容易になる。
【００２０】
また、本参考例では、誘導コイル２は、コイル線材がボビン３の軸方向に重ねて巻回されているので、誘導コイル２の巻き径や巻き形状が安定し、誘導コイル２の特性が安定する。さらに、支柱５によってボビン３が支持（固定）されているので、誘導コイル２とバルブ１ａとの位置関係も安定し、誘導コイル２の特性がより一層安定する。
【００２１】
なお、ボビン３の形状は円筒状に限らず、開口面が多角形の筒状であってもよい。
【００２２】
（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯装置の基本構成は図１に示した参考例と略同じであって、図４および図５に示すように、ボビン３の巻胴部３２の軸方向の寸法を誘導コイル２のコイル線材の太さに合わせ、コイル線材をボビン３の径方向（図５における左右方向）に重ねて巻いてある点に特徴がある。なお、その他の構成要素は図１に示した参考例と同じなので図示および説明を省略する。また、参考例と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２３】
なお、誘導コイル２の一対の引き出し線９のうち、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線９（図４における右側の引き出し線９）はボビン３の鍔部３１に設けた挿通穴（図示せず）または切欠（図示せず）を通して引き出してある。ここにおいて、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線９を参考例で説明した整合回路７（図１参照）の活線側（非接地側）に接続している。要するに、当該引き出し線９を整合回路７を介して高周波電源の活線側に接続している。
【００２４】
しかして、本実施形態では、誘導コイル２がボビン３に巻回されていることにより、外力や誘導コイル２の自重あるいは設置状態によってはバルブ１ａの重さなどにより誘導コイル２の巻き径や巻き形状などが変化するのを防止することができて、誘導コイル２の特性のばらつきが少なくなるから、整合回路７の設計が容易になる。また、誘導コイル２を上述の切欠部８が設けられていないボビンに巻回すると、誘導コイル２がバルブ１ａに接しなくなるので、放電が開始するときの誘導コイル２の両端の電圧である放電開始電圧が上昇してしまう。これに対し、本実施形態では、誘導コイル２のコイル線材の一部がボビン３に設けられた切欠部８を通してバルブ１ａに接するから、放電開始電圧がボビン３の影響で上昇するのを防止することができ、無電極放電灯１を安定に始動させることができる。要するに、本実施形態では、放電開始電圧に影響を与えずに特性の安定した誘導コイル２を作ることができ、結果として誘導コイル２の特性が安定し、整合回路７の設計が容易になる。
【００２５】
また、本実施形態では、誘導コイル２は、コイル線材がボビン３の径方向に重ねて巻回されているので、参考例に比べてボビン３の軸方向の寸法を小さくすることができて、参考例に比べてバルブ１ａから出た光のボビン３によるけられを少なくすることができ、光の取り出し効率を高めることができる。
【００２６】
また、誘導コイル２は、コイル線材を径方向に重ねて巻回されているが、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線９を整合回路７を介して高周波電源の活線側に接続したので、誘導コイル２の活線側がバルブ１ａに接することになり、放電開始電圧の上昇を防止することができる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯装置は、実施形態１の構成において、誘導コイル２のコイル線材として単線の代わりに撚り線を用いている点に特徴があり、その他の構成は実施形態１と同じなので、図示および説明を省略する。
【００２８】
ところで、無電極放電灯装置では誘導コイル２に大きな高周波電流が流れるので、表皮効果により、誘導コイル２の電流密度が高くなる。したがって、誘導コイル２の抵抗分での損失（ロス）を低減するためにはコイル線材の太さをできるだけ太くするのが望ましい。しかしながら、コイル線材が太くなると、単線では誘導コイル２の成形が難しくなるという不具合がある。また、図６で説明した従来構成の無電極放電灯装置において、誘導コイル２のコイル線材に太くて抵抗成分が小さく成形が容易な撚り線を用いることが考えられるが、コイル線材が柔らかいので、誘導コイル２の形状が安定しないという不具合がある。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、誘導コイル２のコイル線材として撚り線を用いることにより、誘導コイル２の成形性を損なうことなく、コイル線材が単線の場合に比べて誘導コイル２の抵抗分を小さくでき、該抵抗分による損失を低減することができ、しかも、コイル線材はボビン３に巻回されるから、誘導コイル２の形状が安定し、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００３０】
なお、参考例における誘導コイル２のコイル線材として撚り線を用いてもよいことは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、放電ガスが封入された透光性を有するバルブと、該バルブの外周面に内面が近接して配設されたボビンと、該ボビンに巻回された誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給して上記放電ガスを励起し発光させる高周波電源と、高周波電源と誘導コイルとのインピーダンスを整合させる整合回路とを備え、ボビンは、誘導コイルのコイル線材が巻回される部位に、コイル線材の一部がバルブに接するようにコイル線材の上記一部を通す切欠部が設けられているので、誘導コイルがボビンに巻回されていることにより誘導コイルの巻き径や巻き形状などの変化を防止することができて、誘導コイルの特性のばらつきが少なくなるから、整合回路の設計が容易になり、また、誘導コイルのコイル線材の一部がボビンに設けられた切欠部を通してバルブに接するから、放電が開始するときの誘導コイルの両端の電圧である放電開始電圧がボビンの影響で上昇するのを防止することができるという効果がある。
【００３３】
また、請求項１の発明では、誘導コイルは、コイル線材がボビンの径方向に重ねて巻回されているので、ボビンの軸方向の寸法を小さくすることができて、コイル線材がボビンの軸方向に重ねて巻回されている場合に比べてバルブから出た光のボビンによるけられを少なくすることができ、光の取り出し効率を高めることができるという効果がある。
【００３４】
また、請求項１の発明では、誘導コイルは、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線を整合回路を介して高周波電源の活線側に接続したので、放電開始電圧の上昇を防止することができるという効果がある。
【００３５】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記コイル線材が撚り線よりなるので、誘導コイルのコイル線材が単線の場合に比べて誘導コイルの抵抗分を小さくでき、該抵抗分による損失を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例を示す概略構成図である。
【図２】 同上を示し、誘導コイルが巻回されたボビンの斜視図である。
【図３】 同上を示し、図２の要部断面図である。
【図４】 実施形態１を示し、誘導コイルが巻回されたボビンの斜視図である。
【図５】 同上を示し、図４の要部断面図である。
【図６】 従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ａ バルブ
２ 誘導コイル
３ ボビン
４ 蛍光体層
５ 支柱
６ ケース
７ 整合回路

Claims (2)

1. 放電ガスが封入された透光性を有するバルブと、該バルブの外周面に内面が近接して配設されたボビンと、該ボビンに巻回された誘導コイルと、該誘導コイルに高周波電流を供給して上記放電ガスを励起し発光させる高周波電源と、高周波電源と誘導コイルとのインピーダンスを整合させる整合回路とを備え、ボビンは、誘導コイルのコイル線材が巻回される部位に、コイル線材の一部がバルブに接するようにコイル線材の上記一部を通す切欠部が設けられ、誘導コイルは、コイル線材がボビンの径方向に重ねて巻回され、上記径方向において内側に位置する部分からの引き出し線を整合回路を介して高周波電源の活線側に接続してなることを特徴とする無電極放電灯装置。
2. 上記コイル線材が撚り線よりなることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装置。

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