JPH0697607B2 - 無電極放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ランプ内部に電極を持たず、外部からの高周
波電磁界によってランプ内部の放電ガスを励起発光させ
る無電極放電ランプに関する。

［従来の技術］ 従来より、無電極放電ランプは小型で高出力、長寿命と
いった特徴を有する為、各所で研究開発されている。そ
の用途は様々であるが、例えば、高出力点光源としての
利用が考えられている。

このような無電極放電ランプのうち、例えば、特開昭57
−78766号公報に開示されたランプでは、第５図に示す
ように、空芯コイル21を被うようなバルブ22を形成し、
この空芯コイル21に高周波電流を流して発生する電磁界
によってバルブ22内の水銀蒸気を放電させるもので、こ
こで使われる円筒形コイルによる磁界は、その内部で最
も強いものであるが、この例ではその部分に放電空間は
存在せず、専らコイル外部の磁界を利用する形でバルブ
22が形成されている。

また、最近各所で開発されている電磁波によって発光さ
せる高出力無電極放電ランプの形状は、第６図に示すよ
うに球状であり、透明石英等で形成されたバルブ23内に
希ガスと発光物質が封入されて、バルブ23の回りに誘導
コイル24が巻かれている。発光物質として水銀を選んだ
場合、初期始動は比較的容易であるが再始動は困難であ
り、また、温度上昇に伴い水銀蒸気圧が指数関数的に変
化するため、回路系とランプとの間の整合状態が非常に
悪くなり、ランプを安定に動作させられない。整合状態
を良くするために水銀を入れなかった場合には、初期始
動が非常に困難になり、高電圧を印加して強制的に始動
させようとすれば、大型の点灯装置が必要になる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、その目的と
するところは、始動性が良く、高周波回路との整合性も
良い無電極放電ランプを提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するため、透光性バルブの外周
壁に沿って巻かれた誘導コイルに高周波電流を通電する
ことにより、前記バルブ内に封入した放電ガスを励起発
光させて成る無電極放電ランプにおいて、前記バルブと
同一気密空間を形成する細管部をバルブと一体に設け、
該細管部に箔状導電性材料よりなる一対の補助電極を空
気中で絶縁破壊が生じない程度の間隔をあけて配設する
とともに、該両電極間に始動時のみ高周波電圧を印加し
たことを特徴とするものであり、また、前記一対の補助
電極の面積を、前記バルブに近い側の電極の面積を他方
の電極の面積より小さくすると共に、バルブに近い側の
電極を大地電位としたことを特徴とするものである。な
お、前記補助電極に代えて、前記細管部に前記誘導コイ
ルのターン数よりも多いターン数を有する誘導補助用コ
イルを巻回した構成でもよく、また、前記細管部に水銀
を付加してもよい。

［実施例１］ 第１図は本発明の第１の実施例を示すもので、１は細管
部２を有する球状のバルブであって、気密性で透光性を
有し、内部には放電ガスとしてキセノン（Xe）ガス100T
orrが封入されている。３は前記バルブ１の外周壁に沿
って巻かれた誘導コイルで、本実施例では３ターン巻か
れ、その両端はマッチング回路４、増幅器５を介して高
周波発生器６に接続されている。7,8は箔状導電性材料
よりなる一対の補助電極で、前記細管部２に僅かな間隔
（空気中で絶縁破壊が生じない程度、本実施例では0.5m
m、離れている）をもって巻き付けられており、該電極
7,8は前記誘導コイル３の両端に接続線９を介してそれ
ぞれ接続されている。

このように構成された無電極放電ランプにおいて、誘導
コイル３に高周波電流を流した場合、コイル端子間に電
圧が発生する。この発生電圧は、前記細管部２の電極7,
8間にもかかる。しかるに、この電極間距離はコイル端
子間距離に比べて小さいので、電極7,8間の電界強度は
コイル３間の電界強度よりも大きい。従って、先ず、細
管部２でXeガスの絶縁破壊が生じる。細管部２で生じた
放電プラズマは、入力が増すに従いバルブ１の主放電空
間へと伸びて行く。そして、主放電空間内で十分に電子
密度が増えると、誘導コイル３に沿って主放電空間であ
るバルブ１内でリング状の強い発光を伴う放電が生じ
る。

従って、水銀を封入しなくても初期始動は容易であり、
しかも、高周波回路との整合性も良い無電極放電ランプ
を提供できる。

なお、Xeガスの代わりに、他の１種類のガスあるいは２
種類以上の混合ガスを用いても勿論良い。

［実施例２］ 第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、前記実施
例１と異なる点は、２枚の補助電極7,8の面積を異なら
せる、つまり、主放電空間を形成するバルブ１に近い側
の電極７の面積を他方の電極８の面積より小さくする
（本実施例では電極７の幅が1mmで、電極８の幅が10mm
である）と共に、電極７を大地電位としたことであり、
他の構成は前記実施例１と同様であるので、同等構成に
同一符号を付すことにより説明を省略する。

このように構成したことにより、実施例１において、細
管部２で生じた放電プラズマが、入力が増すに従いバル
ブ１の主放電空間へと伸びて行った時、バルブ１に近い
側の補助電極７が大地電圧であるため、また、バルブ１
から遠い側の補助電極８の面積が大きいため、補助電極
7,8で覆われていない部分の体積（放電空間）が、細管
部２では小さくなり、ストリーマー状放電は細管部２方
向には伸びず、主放電空間であるバルブ１方向のみに伸
び、より効率的な始動が得られる。

［実施例３］ 本実施例では、前記実施例１または実施例２における封
入ガスに加え金属ハロゲン化物、例えばNaI−TaI−InI
を封入したことを特徴とするもので、他の構成は前記実
施例と同様である。

このように構成したことにより、初期始動及び初期リン
グ状放電はXeガスで行ない、その後、金属蒸気の蒸気圧
が上昇することにより金属蒸気の発光が生じてくる。つ
まり、点灯初期はXeガスの白色発光を利用し、その後は
金属蒸気の放電発光を利用することになる。従って、立
ち上がりの非常に良い高輝度放電ランプを提供できる。

［実施例４］ 実施例１または実施例２と異なる点は、前記細管部２に
水銀を加えたことで、他の構成は前記実施例１または実
施例２と同様である。

このように構成したことにより、細管部２での初期始動
をXeガスよりも始動容易な水銀蒸気で行い、電子を十分
に主放電空間に供給することができる。その後、主放電
空間にはリング状放電を維持するに足る水銀蒸気がない
ため、Xeのリング状放電が生じる。従って、さらに始動
の容易な無電極放電ランプを提供することができる。

なお、本実施例の構成は、実施例３にも適用できるのは
勿論である。

［実施例５］ 本実施例は、実施例１または実施例２における細管部２
の始動補助用の２枚の電極7,8間に印加する電圧を、主
放電コイルである誘導コイル３用とは別に設けた高周波
発振器で行うようにしたことを特徴とするものであり、
他の構成は前記実施例１または実施例２と同様である。

実施例１または実施例２においては、主放電開始後、始
動補助用電極7,8への給電を停止しなければ細管部２で
の放電電流が増加し、この部分での電力ロスが大きくな
るが、本実施例のように構成すれば、細管部２では始動
に必要な電力以上の電力消費はなく、電力ロスの少ない
無電極放電ランプを提供できる。

［実施例６］ 実施例１または実施例２の構成に加え、細管部２にさら
に、例えば圧電素子の如き始動補助体を設けてもよい。
このように構成すると、３段階の始動になり、始動がさ
らに困難な場合に有効である。

［実施例７］ 第３図は本発明の第７の実施例を示すもので、前記実施
例２における主放電空間に近い側の補助電極７から主放
電空間つまりバルブ１に沿って近接導体10を配設したこ
とを特徴とするものである。なお、近接導体10はバルブ
１に接触して配設しても、所定の隙間を置いて配設して
もよいのは勿論である。

このように構成することにより、近接導体10に沿う方向
にストリーマー状放電が伸びやすく、つまり、さらに始
動し易い無電極放電ランプを提供できる。

［実施例８］ 第４図は本発明の第８の実施例を示すもので、第１の実
施例における補助電極7,8の代わりに前記細管部２に誘
導補助用コイル11を設けたもので、つまり、主放電コイ
ルである誘導コイル３のターン数よりも多いターン数の
コイル11を設け、細管部２で補助放電を行わせるように
したものである。勿論、主放電と補助放電を別電源で行
っても良い。

本実施例においても前記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 本発明に係る無電極放電ランプは、上記のように、バル
ブと同一気密空間を形成する細管部をバルブと一体に設
け、該細管部に箔状導電性材料よりなる一対の補助電極
を空気中で絶縁破壊が生じない程度の間隔をあけて配設
するとともに、該両電極間に始動時のみ高周波電圧を印
加したことにより、あるいは前記補助電極に代えて前記
細管部に誘導コイルのターン数よりも多いターン数を有
する誘導補助用コイルを設けたことにより、始動性が良
く、高周波回路との整合性も良い高輝度の無電極放電ラ
ンプを提供できる。また、前記一対の補助電極の面積
を、前記バルブに近い側の電極の面積を他方の電極の面
積より小さくすると共に、バルブに近い側の電極を大地
電位としたことにより、さらにまた、前記細管部に水銀
を付加したことにより、さらに始動性の容易な無電極放
電ランプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す簡略図、第２図乃至第
４図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示す簡略図、第
５図は従来例を示す一部断面の正面図、第６図は異なる
従来例を示す簡略図である。 １…バルブ、２…細管部、３…誘導コイル、４…マッチ
ング回路、５…増幅器、６…高周波発生器、7,8…補助
電極、９…接続線、10…近接導体、11…誘導補助用コイ
ル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透光性バルブの外周壁に沿って巻かれた誘
   導コイルに高周波電流を通電することにより、前記バル
   ブ内に封入した放電ガスを励起発光させて成る無電極放
   電ランプにおいて、前記バルブと同一気密空間を形成す
   る細管部をバルブと一体に設け、該細管部に箔状導電性
   材料よりなる一対の補助電極を空気中で絶縁破壊が生じ
   ない程度の間隔をあけて配設するとともに、該両電極間
   に始動時のみ高周波電圧を印加したことを特徴とする無
   電極放電ランプ。
2. 【請求項２】前記一対の補助電極の面積を、前記バルブ
   に近い側の電極の面積を他方の電極の面積より小さくす
   ると共に、バルブに近い側の電極を大地電位とした請求
   項１記載の無電極放電ランプ。
3. 【請求項３】請求項１記載の補助電極に代えて、前記細
   管部に前記誘導コイルのターン数よりも多いターン数を
   有する誘導補助用コイルを設けたことを特徴とする無電
   極放電ランプ。
4. 【請求項４】前記細管部に水銀を付加したことを特徴と
   する請求項１、請求項２または請求項３記載の無電極放
   電ランプ。