JPH06290889A - コイル、無電極放電灯、照明器具及び照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】無電極放電灯に設けられコイルに並列に接続さ
れたコンデンサの温度変化が発生しても、安定した点灯
を維持できるようにする。 【構成】コンデンサＣ2 を構成する２枚の金属板１５
ａ、１５ｂの間に、絶縁物としてアルミナ板２１を挟み
込むことで、温度変化に伴う静電容量変化を±２００ｐ
ｐｍ／℃以下におさえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波励起コイルと、
該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
た無電極放電灯と、該無電極放電灯を備えた照明器具及
び照明装置に関する。

【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およびその点灯装置
の基本的原理を図１０に示し、これについて説明する。

【０００５】図１０において、１は透明なバルブであ
り、金属ハロゲン化物のような発光物質を封入してあ
る。このバルブ１はこれを取り巻くようにして配置され
た高周波励起コイル２によって包囲されており、この励
起コイル２は高周波発振回路３に接続されている。高周
波発振回路３は、例えば水晶発振器４にて高周波電力を
発振し、この高周波電力は増幅器５で増幅され、この高
周波電力はコンデンサＣ1、Ｃ2 を介して上記高周波励
起コイル２に送られるようになっている。ここで、高周
波励起コイル２とコンデンサＣ2 は並列に接続され、タ
ンク回路を構成しているものである。

【０００６】また、上記バルブ１の一端には始動用細管
（ガスプローブとも称する）６が連結されている。始動
用細管６は、バルブと同材料であり、この細管６はバル
ブ１の内部に対して隔壁７を介して隔離されている。そ
して、この細管６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。

【０００７】上記始動用細管６には始動用電極８が取着
されており、この始動用電極８は始動回路９に接続され
ている。始動回路９は、コンデンサＣ3 と、インダクタ
ンスＬと、抵抗Ｒとを並列に接続した共振回路１０と、
この共振回路１０に直列の接続されたコンデンサＣ4 と
で構成されており、このような始動回路９は前記タンク
回路に対して並列に接続されている。なお、１１は始動
回路９をオン・オフするスイッチである。

【０００８】このような構成のソレノイド磁界式放電灯
の点灯装置においては、高周波発振回路３から始動回路
９を通じて始動用電極８に高周波電圧を印加すると同時
に、高周波発振回路３から高周波励起コイル２に高周波
電力を供給すると、始動用電極８とバルブ１内部との間
で電位差が発生し、始動用細管６内に始動用希ガスによ
るグロー放電が発生する。また、同時に高周波励起コイ
ル２に高周波電流が流れるためバルブ１の内部に高周波
磁界が発生する。このため、始動用細管６内のグロー放
電とバルブ１内との間で電界勾配を発生し、したがっ
て、バルブ１内にリング形のプラズマ放電が誘起され
る。このプラズマ放電は高周波磁界によりグロー、アー
ク放電へ移行する。このようにしてバルブ１内に発生す
るドーナツ形状の放電により発光物質が発光し、この光
はバルブ１を透過して外部に放射されるものである。

【０００９】このようなソレノイド電界式放電灯は、バ
ルブ１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
できるなどの利点がある。

【００１０】ところで、この種のソレノイド磁界式放電
灯は、バルブ１内にプラズマ放電を発生させるために、
バルブ１内に非常に高い電界勾配をつくって放電を起こ
させる必要がある。このための対策の１つとして、高周
波励起コイル２を、図１１に示すように、断面が偏平な
形状とし、いわゆる平板形コイルとしてある。このよう
な平板形コイルによると、円形ワイヤに比べて表面積が
増し、高周波電流は導体の表面を流れる性質があること
から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ので放熱効果が大きくなり、
よって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ものである。このよう
な平板形コイルは、複数の導電性ドーナツ板をつないで
螺旋形電流経路を形成するようにすれば製造することが
できる。

【００１１】ところで、高周波励起コイル２とコンデン
サＣ2 は、図１０に示す点灯回路から理解できる通り、
相互に並列に接続されてタンク回路を構成している。ま
た、通常コンデンサはよく知られている通り、一対の導
電板や導電箔を、所定の静電容量を確保すべく絶縁して
対向させて構成してある。

【００１２】このような条件を考慮すると、上記高周波
励起コイル２を構成している平板形コイルと、コンデン
サＣ2 を一体に形成することが考えられる。すなわち、
平板形コイルの両端を延長し、これら延長部をそれぞれ
所定の面積を有する平面部に形成し、これら一対の平面
部を互いに絶縁して向かい合わせ積層すれば、これら一
対の平面部によってコンデンサＣ2 を構成することがで
きる。図１１は、コイル部２とコンデンサＣ2 部を一体
に形成した場合の例を示し、平板形コイル２を構成する
コイル構成円板２ａ、２ｂと、これに一体に連続してコ
ンデンサＣ2 を構成する延長平板部（金属板）１５ａ、
１５ｂからなり、金属板１５ａ、１５ｂは相互に絶縁積
層されている。

【００１３】コンデンサＣ2 は従来は図１２に示すよう
に構成されていた。図１２において、金属板１５ａ、１
５ｂ間には有機物質絶縁フィルム１６を挟持した２枚の
銅などで構成された極板１７ａ、１７ｂが挿入されてお
り、金属板１５ａ、１５ｂは外側から押え板１８ａ、１
８ｂで押えられ、複数本のネジ１９により締め付けて一
体に固定密着されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成において、
コイル２のリーケージインダクタンスを補正する目的を
持つ共振コンデンサＣ2 は、自己損失とバルブ１からコ
イル２を伝わってくる熱により動作中は高温となる。ま
た周囲温度及び消灯状態と点灯状態での温度差により、
有機物質絶縁フィルム１６の特性でコンデンサＣ2 の静
電容量が変化し、この変化量は−６００ｐｐｍ／℃以上
になることがある。この結果、コイル２の共振周波数が
変化して始動不能や不安定点灯を引きおこすという問題
があった。

【００１５】またコンデンサＣ2 は１対の押え板１８
ａ、１８ｂで挟持固定された構造となっているので、部
品点数が多くなり、しかも組立て時の極板１７ａ、１７
ｂと絶縁フィルム１６との位置がコンデンサＣ2 の静電
容量に関係するため、高い組立精度が要求されるという
問題もあった。さらに押え板１８ａ、１８ｂのネジ１９
による押圧力もコンデンサＣ2 の静電容量に影響するた
め、ネジ１９の締付力も管理する必要があった。これら
の結果、照明器具としての信頼性が低下し、しかもコス
ト高になるという欠点があった。

【００１６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、コンデンサの温度変化が発生しても安定した点灯を
維持することができるコイル、無電極放電灯、照明器具
及び照明装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載のコイルは、発光物質が封入された
透光性バルブの外周に巻回され、両端が絶縁物を挟持し
た１対の金属板を介して高周波発振回路に接続されたコ
イルであって、前記絶縁物が静電容量の温度係数が＋２
００ｐｐｍ／℃乃至−２００ｐｐｍ／℃である無機物質
で構成されることを特徴とする。

【００１８】請求項２に記載のコイルは、前記無機物質
がアルミナであることを特徴とする。

【００１９】請求項３に記載のコイルは、前記無機物質
が両面に銅板を接合したアルミナ板で構成され、該アル
ミナ板を前記銅板を介して前記金属板に接合したことを
特徴とする。

【００２０】請求項４に記載のコイルは、前記無機物質
が互いに、コンデンサ容量の温度係数を逆方向に偏移さ
せる複数の材料の積層により構成されることを特徴とす
る。

【００２１】請求項５に記載のコイルは、前記複数の材
料がフッ素樹脂フィルム及びマイカフィルムであり、前
記フッ素樹脂フィルムの厚さと前記マイカフィルムの厚
さとの比が、−３０℃乃至＋１２０℃の温度範囲におけ
る前記コンデンサ容量の温度係数がほぼ等しくなるよう
な比で構成されることを特徴とする。

【００２２】請求項６に記載の無電極放電灯は、請求項
１乃至５のうちいずれか記載のコイルを備えたことを特
徴とする。

【００２３】請求項７に記載の照明器具は、請求項６記
載の無電極放電灯と反射板とを備えたことを特徴とす
る。

【００２４】請求項８に記載の照明装置は、請求項７記
載の照明器具と点灯装置とを備えたことを特徴とする。

【００２５】

【作用】請求項１乃至３に記載のコイルにおいては、コ
ンデンサの絶縁材として無機物質としてのアルミナを用
いたので、温度変化に伴う静電容量変化を低くおさえる
ことができ、共振周波数変化を小さくして、放電灯の始
動特性と点灯安定性を使用温度にかかわらず良好に保つ
ことができる。

【００２６】また電極としての銅板とアルミナとが一体
化しているので、部品組立精度が向上し、静電容量が安
定する。さらに部品点数が少くなり組立てが容易とな
り、しかも器具本体への取付けや調整も容易となる。

【００２７】また請求項１，４，５に記載のコイルにお
いては、絶縁材であるフッ素樹脂フィルムの誘電率温度
係数は負であり、マイカフィルムの誘電率温度係数は正
であって、絶縁材としての無機材料全体での温度係数が
最小になるように構成されているため、コンデンサ容量
の温度変化による変動が低減され、放電灯の始動特性と
点灯安定性を良好に保つことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお、各実施例に示す各部分の図１２に示す従来
例の部分と対応する部分には同一の符号を付しており、
その説明は適宜省略する。

【００２９】図１及び図２に本発明の第１の実施例によ
るコンデンサＣ2 の構成を示す。図１，２において、絶
縁材である無機質材として矩形状のアルミナ板２１を用
い、アルミナ板２１の両面にそれぞれ銅板で構成された
極板１７ａ、１７ｂが、ダイレクトボンディングされて
いる。また矩形状の極板１７ａ、１７ｂは長辺方向が直
角の方向となっており、短辺側から長辺側が突出してい
る。極板１７ａ、１７ｂは圧着、リベット、ネジ止めな
どの手段で、コイル２と一体となった金属板１５ａ、１
５ｂと接合されており、一方の金属板１５ａと極板１７
ａとの接合部２２が、他方の金属板１５ｂと極板１７ｂ
との接合部２３に干渉しないようになっている。

【００３０】次に第１の実施例の作用を説明する。コン
デンサＣ2 の絶縁材としてアルミナ板２１を用いたの
で、温度変化に伴なう静電容量変化を±２００ｐｐｍ／
℃以下におさえることができ、共振周波数の変化を小さ
くすることができる。この結果、放電灯の始動特性、点
灯安定性を使用温度にかかわらず良好に保つことができ
る。また極板１７ａ、１７ｂとアルミナ板２１とが一体
化されているので、静電容量が安定しており、部品組立
精度を向上することができ、組立ても容易となる。

【００３１】また図１２に示す従来例のように押え板１
８ａ、１８ｂを用いないため、構造が簡単となり部品点
数を減少させることができる。さらに応力に弱いアルミ
ナ板２１を破損させることなく金属板１５ａ、１５ｂに
固定することができ、接合後はコンデンサＣ2 とコイル
２とが一体化し、照明器具本体への取り付けや調整が容
易となる。さらに押え板１８ａ、１８ｂにより圧力をか
けなくても、金属板１５ａ、１５ｂ、極板１７ａ、１７
ｂ及びアルミナ板２１は十分に広い面積で接触している
ので、コンデンサＣ2 の放熱を妨げることはない。

【００３２】本実施例によれば、温度変化にかかわらず
放電灯の始動特性と点灯安定性を良好に保つことができ
る。またコンデンサＣ2 は容易に高精度に組立てること
ができ、部品点数を少くすることができる。しかもコン
デンサＣ2 の放熱をそこなうことなく器具本体に容易に
取り付けることができる。

【００３３】図３及び図４に本発明の第２の実施例によ
るコンデンサＣ2 の構成を示す。本実施例は極板１７
ａ、１７ｂの長手方向の中間部を内側に膨出させ、金属
板１５ａ、１５ｂと極板１７ａ、１７ｂの膨出部との間
に金属のスペーサ２４ａ、２４ｂを挿入したものであ
る。そして極板１７ａ、１７ｂをそれぞれ金属板１５
ａ、１５ｂに、四隅においてネジ２５で固定した。

【００３４】本実施例によれば、金属板１５ａ、１５ｂ
間の距離を適当に保つことができ、金属板１５ａ、１５
ｂと極板１７ａ、１７ｂとの接合を容易にすることがで
きる。

【００３５】図５及び図６に本発明の第３の実施例によ
るコンデンサＣ2 の構成を示す。本実施例は図１に示す
第１の実施例におけるアルミナ板２１の両面の面積より
極板１７ａ、１７ｂの面積を小さいかまたは等しくした
ものである。

【００３６】本実施例によっても第１の実施例と同様の
作用及び効果を得ることができる。

【００３７】図７及び図８に本発明の第４の実施例によ
るコンデンサＣ2 の構成を示す。本実施例は絶縁物とし
ての無機物質をフッ素樹脂フィルム３１とマイカフィル
ム３２とを積層して構成し、この二層を極板１７ａ、１
７ｂ及び金属板１５ａ、１５ｂで挟持し、さらに金属板
１５ａ、１５ｂを外側から放熱板３３と押え板３４とに
より押圧密着させたものである。各層の接合は圧着、リ
ベット、ネジ止めなどで行われる。また、フッ素樹脂フ
ィルム３１の厚さとマイカフィルム３２の厚さとの比
は、−３０℃乃至＋１２０℃の温度範囲におけるコンデ
ンサＣ2 の誘電率の温度係数が最小となるような比で構
成されている。なお図８に示す符号３５は交流電源、符
号３６は整流器である。

【００３８】上記実施例において、フッ素樹脂フィルム
３１の誘電率温度係数は負で数百ｐｐｍ／℃であり、マ
イカフィルム３２の誘電率温度係数は正であって、絶縁
材全体としての温度係数は最小になる。図９にコンデン
サＣ2 の温度と容量変化率との関係を示す。すなわち、
本実施例によるコンデンサＣ2 では曲線Ａで示すように
容量変化率はほぼ一定である。これに対して従来のコン
デンサでは曲線Ｂで示すように、容量変化率は温度によ
って大きく変化する。

【００３９】本実施例によると、周囲温度変化や点灯消
灯時の温度変化によるコンデンサＣ2 の容量変化を最小
限とすることができる。この結果、共振周波数のずれか
ら生ずるマッチングの不整合による不点灯や点灯不安定
化をなくすことができ、良好な始動特性を保持すること
ができる。

【００４０】上記実施例では１個のコンデンサＣ2 にフ
ッ素樹脂フィルム３１とマイカフィルム３２とを積層し
て設けた場合について説明したが、それぞれを別のコン
デンサの絶縁フィルムとして用い、これらのコンデンサ
を並列に接続してもよい。また容量の温度係数が互いに
反対方向の絶縁フィルムであれば、フッ素樹脂フィルム
３１及びマイカフィルム３２以外の無機物質材料であっ
てもよい。

【００４１】なお、上記各実施例では説明の容易にする
ためにコイル２を１ターンコイルで示したが、通常は２
ターンコイルが用いられる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無電極放電灯のコイルに接続され、コンデンサを形成す
る１対の金属板に挟持された絶縁物を、静電容量の温度
係数の小さい無機物質で構成したので、温度変化に影響
されずに始動特性と点灯安定性を良好に保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイルの第１の実施例の構成を示す平
面図。

【図２】図１のＡ方向から縦に見た側面図。

【図３】本発明のコイルの第２の実施例の構成を示す平
面図。

【図４】図３のＡ方向から縦に見た側面図。

【図５】本発明のコイルの第３の実施例の構成を示す平
面図。

【図６】図５のＡ方向から見た側面図。

【図７】本発明のコイルの第４の実施例の構成を示す平
面図。

【図８】図７に示すコイルを電源側に接続した状態を示
す斜視図。

【図９】コンデンサの温度と容量変化率との関係を示す
線図。

【図１０】ソレノイド磁界式放電灯の基本構成を示す回
路図。

【図１１】従来のソレノイド磁界式放電灯及び高周波励
起コイルならびにコンデンサの構成図。

【図１２】従来のコイルの一例の構成を示す平面図。

【符号の説明】

１ 透光性バルブ ２ コイル ３ 高周波発振回路 ９ 始動回路（点
灯装置） １５ 金属板 １７ 極板（銅
板） ２１ アルミナ板 ３１ フッ素樹脂
フィルム ３２ マイカフィルム

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光物質が封入された透光性バルブの外
   周に巻回され、両端が絶縁物を挟持した１対の金属板を
   介して高周波発振回路に接続されたコイルであって、前
   記絶縁物が静電容量の温度係数が＋２００ｐｐｍ／℃乃
   至−２００ｐｐｍ／℃である無機物質で構成されること
   を特徴とするコイル。
2. 【請求項２】 前記無機物質がアルミナであることを特
   徴とする請求項１記載のコイル。
3. 【請求項３】 前記無機物質が両面に銅板を接合したア
   ルミナ板で構成され、該アルミナ板を前記銅板を介して
   前記金属板に接合したことを特徴とする請求項２記載の
   コイル。
4. 【請求項４】 前記無機物質が互いにコンデンサ容量の
   温度係数を逆方向に偏移させる複数の材料の積層により
   構成されることを特徴とする請求項１記載のコイル。
5. 【請求項５】 前記複数の材料がフッ素樹脂フィルム及
   びマイカフィルムであり、前記フッ素樹脂フィルムの厚
   さと前記マイカフィルムの厚さとの比が、−３０℃乃至
   ＋１２０℃の温度範囲における前記コンデンサ容量の温
   度係数がほぼ等しくなるような比で構成されることを特
   徴とする請求項４記載のコイル。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のうちいずれか記載のコ
   イルを備えたことを特徴とする無電極放電灯。
7. 【請求項７】 請求項６記載の無電極放電灯と反射板と
   を備えたことを特徴とする照明器具。
8. 【請求項８】 請求項７記載の照明器具と点灯装置とを
   備えたことを特徴とする照明装置。