JPH079336Y2 - 無電極放電灯 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、放電ガスに対して高周波電磁界を作用させる
ことにより、放電ガスを発光させるようにした無放電放
電灯に関するものである。

［従来の技術］ 従来よりこの種の無電放電灯として、第８図に示すよう
に、放電ガスが封入された透光性のバルブ１の外周にコ
イル２を巻回し、このコイル２に接続した高周波電源５
によってコイル２に高周波電流を通電するものがある。
この構成では、コイル２の周囲に形成される高周波電磁
界をバルブ１内の放電ガスに作用させることにより、第
９図に斜線で示すようなコイル２と略平行な高周波プラ
ズマ電流６を発生させ、放電ガスを励起して紫外線ある
いは可視光線を発生させるのである。

［考案が解決しようとする課題］ 上記構成では、コイル２に流れる電流と高周波プラズマ
電流６とを、それぞれ高周波トランスの一次電流と２次
電流に見立てることができる。すなわち、コイル２に流
れる電流を一定とした場合に、１次側と２次側との結合
係数を大きくすれば、それだけ高周波プラズマ電流６が
増大し、発光エネルギーが大きくなって発光効率がよい
ことになる。しかしながら、上記構成では、コイル２が
バルブ１の外周に巻回されているから、コイル２の周囲
の高周波電磁界はバルブ１の内周面付近の放電ガスにし
か有効に作用せず、高周波プラズマ電流６はあまり大き
く取れないものである（つまり、係合係数が小さい）。
また、放電ガスに対してはコイル２の内側の高周波電磁
界しか作用しないから、コイル２の外周の高周波電磁界
が外部に漏洩することになり、エネルギーの利用効率が
悪く、しかも、高周波を空中に多量に輻射するからノイ
ズ発生源となるという問題も生じる。

これに対して、米国特許第4233541号、米国特許第42451
78号、特開昭54-142881号公報等に開示された無電極放
電灯のように、バルブ内にコイルを配設した構成のもの
が提供されている。しかしながら、この構成では、コイ
ルの発熱に伴なってコイルの表面に吸着されているガス
がバルブ内に放出されるなどの現象が生じ、放電ガスに
悪影響を及ぼして無電極放電灯の放電特性に変化が生じ
たり、バルブの内周面に付着する物質によりバルブの内
周面が黒化して、光束が減少する等の問題が生じてい
た。

本考案は上記問題点を解決することを目的とするもので
あり、コイルをバルブ内に配設することにより、高周波
電磁界を放電ガスに対して効率よく作用させて発光効率
を増大させ、かつ、外部に漏洩する高周波電磁界を減少
させて輻射ノイズを低減し、さらには、コイルを放電ガ
スに悪影響を与えない耐熱材料で覆うことにより、放電
特性の変化や光束の減少を抑制するようにした無電極放
電灯を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案は、放電ガスが封入
された透光性のバルブと、バルブと一体にバルブ内に配
設された閉ループ状のコイルと、コイルに高周波電流を
通電する高周波電源とを具備し、コイルを放電ガスに悪
影響を与えないような耐熱材料の被覆で覆っているので
ある。

［作用］ 上記構成によれば、閉ループ状のコイルをバルブと一体
にバルブ内に配設していることにより、閉ループ状のコ
イルの周囲に形成される高周波電磁界による電磁誘導作
用で生じる高周波プラズマ電流と閉ループ状のコイルと
の距離を小さくすることができるから、電磁結合により
コイルからエネルギが与えられる高周波プラズマ電流と
コイルとの間の結合係数が小さくなり、コイルの周囲に
形成されている高周波電磁界が放電ガスに効率よく作用
して、発光効率が高くなるのであり、しかも、コイルの
全周囲に放電ガスが存在することになるから、コイルに
通電される高周波電流の大部分が放電ガスの励起発光に
利用され、外部への輻射ノイズが減少するのである。す
なわち、閉ループ状のコイルから高周波プラズマ電流に
対して電磁結合によりエネルギを供給するから、コイル
へは１〜100MHzの周波数範囲の高周波電流を通電するこ
とで高周波プラズマ電流に大きなエネルギを供給するこ
とができ、結果的に半導体素子を用いて大電力を供給す
ることが可能な周波数範囲で使用することができる。さ
らに、コイルにより形成される電磁エネルギ（磁束）は
通電される高周波電流の電流値が同じであればコイル径
に比例するのであり、本発明では閉ループ状のコイルを
バルブと一体に形成しているから、発光効率を高めるた
めにバルブ内にコイルを配置した形式を採用しながらコ
イル径を比較的大きくとることができ、コイルにより形
成される電磁エネルギを大きくすることができる。この
ように、コイルにより形成される電磁エネルギを大きく
し、かつ高周波プラズマとの距離を小さくして電磁結合
の結合係数を小さくし、しかもコイルの内外に形成され
る高周波電磁界の大部分を放電ガスに無駄なく作用させ
ることによって、高周波電流をきわめて効率よく発光に
寄与させることができ、高出力、高効率の無電極放電灯
を提供することができるのである。ここに、コイルが放
電ガスに悪影響を与えないような耐熱材料の被覆で覆わ
れているから、コイルの発熱時にコイル表面に吸着され
ている不純ガスが放電ガスに混合されたり、コイル材料
と放電ガスとが結合したりすることがなく、放電特性が
変化したり、バルブの内周面が黒化したりすることが防
止できる。

［実施例１］ 第１図および第２図に示すように、石英ガラスやセラミ
ック等の透光性材料で形成されたバルブ１内に、コイル
２が配置される。バルブ１は略球状に形成されており、
低圧の希ガスと水銀蒸気等とを混合した放電ガスが封入
される。バルブ１は、第１図に示すように、一対の半球
体10a,10bを結合して形成されるのであって、各半球体1
0a,10bの開口縁の一所にはそれぞれ切欠部11a,11bが形
成されている。また、一方の半球体10bの頂部には、両
半球体10a,10bを結合した後に、内部の空気を排気し、
放電ガスを封入するための排気管12が設けられる。一
方、コイル２はバルブ１の内周面に沿うように円環状に
形成されており、コイル２は全周囲に亘って石英ガラス
等の耐熱性材料よりなる被覆３で覆われる。この被覆３
は絶縁材料であることが望ましく、そうすれば、コイル
２が発熱して高温になったときに、コイル２と高周波プ
ラズマ電流との絶縁状態を維持して放電を安定した状態
に保つことができる。また、コイル２には、被覆３を形
成しているガラスやセラミック等の材料と熱膨張率がほ
ぼ等しく、長期に亘って被覆３とのシール状態を保つ材
料を用いることが望ましく、こうした条件を満たすもの
として、モリブデン線やデュメット線が選択される。被
覆３は、コイル２とバルブ１の内周面との間を結合する
橋絡部15を有しており、この橋絡部15によりコイル２が
バルブ１に対して支持されるのである。また、被覆３に
はステム16が形成されており、コイル２の口出線４はス
テム16内を通ってバルブ１から引き出される。コイル２
をバルブ１内に装着するにあたっては、バルブ１を形成
する各半球体10a,10bの切欠部11a,11bにステム16を嵌合
させ、橋絡部15の先端部を両半球体10a,10b間に挟むと
ともに、第３図に示すように、両半球体10a,10bの突合
せ部分をバーナ21の炎22等を用いて溶着すればよいので
ある。

ここで、第８図従来例と同様に、コイル２に対して高周
波電源５から高周波電流を通電すれば、コイル２の周囲
において放電ガスに高周波プラズマ電流６が流れ、放電
ガスが励起発光して紫外線あるいは可視光線が発生する
のである。この場合、コイル２がバルブ１内に配設され
ていることにより、高周波電磁界が放電ガスに対して作
用する領域が従来よりも大きくなり、第２図に斜線で示
すように、高周波プラズマ電流６がコイル２を包み込む
ように形成されるのである。したがって、コイル２の周
囲に形成される高周波電磁界が効率よく発光に寄与する
ことになり、発光効率が高まるのである。また、発光効
率が高まる結果、エネルギーの損失が減少し、外部への
輻射ノイズが低減されるのである。さらに、コイル２を
バルブ１の外周に巻装している従来構成に比較すれば、
高周波プラズマ電流６がバルブ１の中心側に形成される
から、発光部をバルブ１の中心付近に集中させて点光源
に近い状態とすることができるとともに、高周波プラズ
マ電流６の発生領域とバルブ１の内周面との距離が大き
くなることができて、バルブ１の局所的な温度上昇を抑
制することができるのである。

［実施例２］ 本実施例では、第４図に示すように、コイル２を形成す
る導電線の断面形状を偏平状ないし平角状としたもので
あって、断面円形の導電線を用いる場合に比較すれば、
同じ断面積に対して表面積を大きくとることができるか
ら、高周波プラズマ電流６の発生領域をさらに大きくす
ることができるのである。他の構成、効果については実
施例１と同等である。

［実施例３］ 本実施例は、第５図に示すように、導電線を複数ターン
（３ターン）巻回してコイル２を形成しているのであっ
て、実施例２と同様に高周波プラズマ電流６の発生領域
を実施例１よりも大きくする効果がある。他の構成、効
果については実施例１と同等である。

［実施例４］ 上記各実施例では、バルブ１が球状に形成されていた
が、第６図に示すように、バルブ１を偏平形状に形成し
てもよい。ここでは、コイル２の導電線を渦巻き状に巻
回して３ターンの構成としている。また、第７図に示す
ように、バルブ１を環状に形成してもよいものである。
いずれの構成も、動作は実施例１と同等である。

さらに、直管状のバルブや、一対の直管を連通管で連通
させた形状のバルブを用いてもよい。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、放電ガスが封入された透光性の
バルブと、バルブと一体にバルブ内に配設された閉ルー
プ状のコイルと、コイルに高周波電流を通電する高周波
電源とを具備し、コイルを放電ガスに悪影響を与えない
ような耐熱材料の被覆で覆っているものであり、バルブ
内にコイルが配設されているから、コイルの周囲に形成
されている高周波電磁界が放電ガスに効率よく作用され
て、発光効率が高くなるのであり、しかも、コイルの全
周囲に放電ガスが存在することになるから、コイルに通
電され高周波電流の大部分が放電ガスの励起発光に利用
され、外部への輻射ノイズが減少するという利点があ
る。すなわち、閉ループ状のコイルをバルブと一体にバ
ルブ内に配設しているので、閉ループ状のコイルの周囲
に形成される高周波電磁界による電磁誘導作用で生じる
高周波プラズマ電流と閉ループ状のコイルとの距離を小
さくすることができ、電磁結合によりコイルからエネル
ギが与えられる高周波プラズマ電流とコイルとの間の結
合係数が小さくなるという効果がある。また、閉ループ
状のコイルから高周波プラズマ電流に対して電磁結合に
よりエネルギを供給することから、コイルへは１〜100M
Hzの周波数範囲の高周波電流を通電することで高周波プ
ラズマ電流に大きなエネルギを供給することができ、結
果的に半導体素子を用いて大電力を供給することが可能
な周波数範囲で使用することができるという利点があ
る。さらに、コイルにより形成される電磁エネルギ（磁
束）は通電される高周波電流の電流値が同じであればコ
イル径に比例するのであり、本発明では閉ループ状のコ
イルをバルブと一体に形成しているから、発光効率を重
視してバルブ内にコイルを配置した形式の無電極放電灯
を採用しながもコイル径を比較的大きくとることがで
き、コイルにより形成される電磁エネルギを大きくする
ことができるのである。結局、コイルにより形成される
電磁エネルギを大きくし、かつ高周波プラズマとの距離
を小さくして電磁結合の結合係数を小さくし、しかもコ
イルの内外に形成される高周波電磁界の大部分を放電ガ
スに無駄なく作用させることによって、高周波電流をき
わめて効率よく発光に寄与させることができ、高出力、
高効率の無電極放電灯を提供することができるという利
点を有するのである。ここに、コイルが放電ガスに悪影
響を与えないような耐熱材料の被覆で覆われているか
ら、コイルの発熱時にコイル表面に吸着されている不純
ガスが放電ガスに混合されたり、コイル材料と放電ガス
とが結合したりすることがなく、放電特性の変化や、バ
ルブの内周面の黒化が防止されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す分解斜視図、第２図は
同上の断面図、第３図は同上の製造方法を示す要部断面
図、第４図は本考案の他の実施例を示す断面図、第５図
は本考案のさらに他の実施例を示す断面図、第６図およ
び第７図はそれぞれ本考案の別の実施例を示す断面図、
第８図は従来例を示す外観斜視図、第９図は同上の断面
図である。 １……バルブ、２……コイル、３……被覆、５……高周
波電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】放電ガスが封入された透光性のバルブと、
   バルブと一体にバルブ内に配設された閉ループ状のコイ
   ルと、コイルに高周波電流を通電する高周波電源とを具
   備し、コイルは放電ガスに悪影響を与えないような耐熱
   材料の被覆で覆われて成る無電極放電灯。