(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスが封入されたバルブと、前記バルブに設けられたくぼみ部と、前記くぼみ部に収納されて高周波電磁界を発生させる第１コイルと、前記第１コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記第１コイルに包囲されたコアと、前記第１コイルに磁気的に結合された第２コイルとからなり、前記第２コイルの第１端を前記第１コイルの第２端に接続した無電極放電灯装置において、第２コイルの第２端を少なくとも前記バルブと前記くぼみ部との接続部より外側まで延在しているとともに、少なくとも点弧状態において、第２コイルの第１端から第２端に向けて生ずる電圧が、前記第１コイルの第１端から第２端に向けて生ずる電圧と同じ極性を持つことを特徴とする無電極放電灯装置。
【請求項２】
前記第２コイルの第２端は、前記バルブと前記くぼみ部との接続部より外側にある近接点でバルブに近接していることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装置。
【請求項３】
前記近接点は金属で形成され、第２コイルの第２端に接続されることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯装置。
【請求項４】
前記近接点は透明導電膜で形成され、第２コイルの第２端に接続されることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯装置。
【請求項５】
前記第２コイルの第２端は、前記バルブと前記くぼみ部との接続部を通って、くぼみ部の外側まで延在していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項６】
前記第２コイルの第２端は、前記バルブに設けられた導入部材を用いてバルブを貫通し、くぼみ部の外側まで延在していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項７】
前記近接点は、前記バルブ上に複数箇所設けてあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項８】
第１コイルの第１端を、主電源の導入線の一方にインピーダンス素子を介して接続したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項９】
第１コイルの第２端を、主電源の導入線の一方にインピーダンス素子を介して接続したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項１０】
電源投入後、第２コイルの第１端と第１コイルの第２端との接続を切り離した後に、安定点灯状態となることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項１１】
電源投入後、第２コイルの第２端と、前記近接点との接続を切り離した後に、安定点灯状態となることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項１２】
電源投入後、第１コイルと第２コイルとの磁気的な結合を減少させることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
【請求項１３】
放電ガスが封入されたバルブと、前記バルブに設けられたくぼみ部と、前記くぼみ部に収納されて高周波電磁界を発生させる第１コイルと、前記第１コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記第１コイルに包囲されたコアと、前記第１コイルに磁気的に結合された第２コイルとからなり、前記第２コイルの第１端を前記第１コイルの第２端に接続した無電極放電灯装置において、第２コイル６の第２端を少なくとも前記バルブと前記くぼみ部との接続部より外側でバルブに近接するとともに、少なくとも点弧状態において、第２コイルの第１端から第２端に向けて生ずる電圧が、前記第１コイルの第１端から第２端に向けて生ずる電圧と同じ極性を持つことを特徴とする無電極放電灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波電源回路からの高周波電力を無電極放電灯バルブの近傍に配置させたコイルに供給し高周波電磁界を誘起して、バルブを点灯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】
（従来例１）
無電極放電灯装置の始動改善に関する従来例としては、特開平１０−２２０８６号がある。図１２に本従来例を示す。この無電極放電灯装置は、バルブ１と、第１コイル３と、点灯装置４、及び補助コイル６とを備えて構成されている。透光性部材により気密で略球状をなすように形成された透光性バルブ１の一方側に、略円筒状の凹部２が形成されており、その透光性バルブ１の内部には、不活性ガスや金属蒸気を含む放電ガスが封入されている。また、その周には、巻数が特に限定されるものではないが、３ターンの巻数の第１コイル３が、その巻回中心軸が凹部２の中心軸と略平行となるように巻回されており、また、凹部２にはフェライトコアなどの鉄芯５に巻回された補助コイル６が、第１コイル３と中心軸が略平行、または略一致するように収容されている。なお、第１コイル３の巻回中心軸が凹部２の中心軸と平行ではなく、補助コイル６と中心軸が一致しなくても良い。
【０００３】
点灯装置４は、第１コイル３に高周波電流を流すための第１の高周波発生回路４ａと、補助コイル６に高周波電流を流すための第２の高周波発生回路４ｂとを備えて構成されている。そして、第１コイル３は、第１の高周波発生回路４ａから高周波電流が通電されることにより高周波磁界を発生し、この高周波磁界がバルブ１の内部の放電ガスに作用することにより環状放電を生じさせ、放電ガスを励起することにより発光を生じさせる。すなわち、高周波磁界によってバルブ１の内部には環状の誘導電界が生ずるのであり、この誘導電界によりバルブ１の内部の放電ガスが電離して環状放電が生ずるのである。また、補助コイル６は、第２の高周波発生回路４ｂから高周波電流が通電されて、第１コイル３と同様に、周囲に高周波磁界を発生させるものであって、第１コイル３と同様にして予備放電となる環状放電を生じさせるようにされている。ここに、補助コイル６は第１コイル３よりも小径であって、予備放電として生ずる環状放電は、第１コイル３によって生じる環状放電よりも小形になる。したがって、第２の高周波発生回路４ｂから補助コイル６への供給エネルギを、第１の高周波発生回路４ａから第１コイル３への供給エネルギより小さくすることができ、始動性を改善することができる。
【０００４】
（従来例２）
図１３に無電極放電灯点灯装置の別の従来例（特開平９−３２０５４０号）を示す。この点灯装置においては、コイル２０の一端が高周波電源の一端につながれ、高周波電源の他端はコイル２０の中間付近２３で接続されている。前記特開平９−３２０５４０号において、先端２４と高周波電源の供給点２３の間の電界は供給点２２、２３との間で発生する軸方向の高周波電界の方向と反対になり、放射電界が打ち消される効果があると述べられている。ここで、本従来例は１つのコイル２０を用い、コイル２０の一端２２が高周波電源の一端につながれ、高周波電源の他端がコイル２０の中間付近２３で接続されているとある。しかしこれは、図１４に示すように、第１コイル３と第２コイル６とを用い、第１コイル３と第２コイル６とを磁気的に結合し、かつ、第１コイル３の端３ａ、３ｂを高周波電源４に接続し、第１コイル３の第２端３ｂと第２コイル６の第１端６ａを接続したものと電気的には等価であると考えられる。従来例１での供給点２２は第１コイル３の第１端３ａ、供給点２２は第１コイル３の第２端３ｂおよび第２コイル６の第１端６ａの接続点にそれぞれ相当する。また、従来例１での先端２４は、第２コイル６の第２端６ｂに相当する。
【０００５】
ところで、前記特開平９−３２０５４０号において先端２４の位置に関する記述はない。放射電界を打ち消す作用を達成するためには、先端２４の位置は高周波電源の供給点２２、２３に近接してあると考えられる。これは図１３内に示されている。また、前記特開平９−３２０５４０号において無電極放電灯の始動に関する記述はない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、従来例１の構成においては、補助コイル６へのエネルギ供給のために、第２の高周波発生回路４ｂが必要となる。また、第２の高周波発生回路４ｂが簡単な回路構成で実現できても、バルブ１近辺には電力供給線が２組必要となり、無電極放電灯点灯装置の構成が複雑になる。
【０００７】
ところで、図１２の無電極放電灯装置において、第１コイル３により環状の誘導電界を発生させておけば、バルブ１内には種となる放電ガスの電離を起こすだけで、環状放電が形成されることが分かっている。すなわち、静電結合によってバルブ１内に電界を生じても、種となる放電ガスの電離が起こり環状放電が形成されランプを始動させることができる。この静電結合によってバルブ１内に電界を生じる場合、電圧を印加させれば良く、電流はほとんど必要としない。結果として、種となる放電ガスを電離させるのに必要な電力は極めて少なくて良い。
【０００８】
この点を従来例２において考察する。前述したとおり、従来例２はノイズの低減という観点で記述されており、始動性に関する記述はない。このため、従来例２で始動性がどのようになるかを考察する。従来例２の構成において、結果的に先端２４と供給点２２との間には、高周波電源によって印加されるより高い電圧が発生する。しかし、この高い電圧は、主としてくぼみ部内に電界を生じるだけで、放電ガスを電離させるのには有効ではない。従って、放電ガスを電離させるには、先端２４に比較的高い電圧を発生させなければならず、コイルの絶縁設計が難しいばかりでなく、ノイズの発生量も増大させる恐れがある。
【０００９】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構成が簡単で始動性の良い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】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、放電ガスが封入されたバルブ１と、前記バルブに設けられたくぼみ部２と、前記くぼみ部に収納されて高周波電磁界を発生させる第１コイル３と、前記第１コイルに高周波電力を供給する高周波電源４と、前記第１コイルに包囲されたコア５と、前記第１コイル３に磁気的に結合された第２コイル６とからなり、前記第２コイル６の第１端６ａを前記第１コイル３の第２端３ｂに接続した無電極放電灯装置において、第２コイル６の第２端６ｂを少なくとも前記バルブ１と前記くぼみ部２との接続部９より外側まで延在しているとともに、少なくとも点弧状態において、第２コイル６の第１端６ａから第２端６ｂに向けて生ずる電圧が、前記第１コイル３の第１端３ａから第２端３ｂに向けて生ずる電圧と同じ極性を持つことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、高周波電源４によって第１コイル３に高周波電力が供給される。これにより、第１コイル３に磁気的に接続された第２コイル６に電圧が発生する。この結果、第２コイル６の第２端６ｂと第１コイルの第１端３ａの間には、高周波電源４によって供給される電圧より大きな電位差が生じる。ここで、第２コイル６の第２端６ｂを、第１コイル３の第１端３ａの収容されているくぼみ部２の外に設けることで、第２コイル６の第２端６ｂと第１コイル３の第１端３ａの間に生じる高い電位差による電界が、バルブ１の放電ガスの封入された部分を横切り、バルブ１内の放電ガスを有効的に電離することができるようになる。この電離を種として、第１コイル３による電界によって環状放電が形成される。環状放電の種となるように、バルブ１内の放電ガスの電離を有効的に行うことができるために、第２コイル６の第２端６ｂと第１コイル３の第１端３ａとの間に必要な電圧は小さくて済む。この結果、第２コイル６に必要な電圧を低減することができ、コイル間の絶縁設計や、第２コイル６から発生するノイズを抑えるための構成が簡単になる。これにより、構成が簡単で始動性の良い無電極放電灯装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は請求項１の発明を示したものである。放電ガスが封入されたバルブ１と、前記バルブに設けられたくぼみ部２と、前記くぼみ部に収納された高周波電磁界を発生させる第１コイル３と、前記第１コイルに高周波電力を供給する高周波電源４と、前記第１コイルに包囲されたコア５と、前記第１コイル３に磁気的に結合された第２コイル６とからなり、前記第２コイル６の第１端６ａを前記第１コイル３の第２端３ｂに接続した無電極放電灯装置において、第２コイル６の第２端６ｂは、前記バルブ１と前記くぼみ部２との接続部９を通って、くぼみ部２より外側まで延在しているとともに、少なくとも点弧状態において、第２コイル６の第１端６ａから第２端６ｂに向けて生ずる電圧が、前記第１コイル３の第１端３ａから第２端３ｂに向けて生ずる電圧と同じ極性を持つことを特徴とするものである。第２コイル６の第２端６ｂを、くぼみ部２の外側におくことで、高い電位差を持つ第１コイル３の第１端３ａとの間に、バルブ１の放電ガスの封入された部分を電界が横切り、バルブ１内の放電ガスを有効的に電離できるようになる。したがって、構成が簡単で、ランプ始動容易な無電極放電灯が実現できる。
【００１３】
（実施例２）
図２は請求項２の発明を示したものである。構成は図１に示したものと同一であるが、第２コイル６ａの第２端６ｂを、近接点８でバルブ１に近接させることで、より有効的にバルブ１内の放電ガスを電離できるようになる。これにより、第２コイル６の両端６ａ、６ｂに生じる電圧を低く設定することができるので、第２コイル６の巻数を少なくしたり、第１コイル３との磁気的な結合を小さく設定できるなど、第２コイルの設計に自由度が増す効果がある。
【００１４】
（実施例３）
図３は請求項３の発明を示したものである。構成は図２に示したものに加え、金属で作成した近接点８に第２コイル６の第２端６ｂを接続してある。これにより、バルブ１に第２コイル６の第２端６ｂの電圧をかけやすくなるとともに、近接点８の固定が容易になるという効果がある。また、近接点８を板状または箔状に形成すると、広い面積でバルブ１に接触することができ、より近接点８の固定が容易になるとともに、有効的にバルブ１内の放電ガスを電離できるようになる。
【００１５】
（実施例４）
図４は請求項４の発明を示したものである。構成は図２に示したものに加え、透明導電膜で作成した近接点８に第２コイル６の第２端６ｂを接続してある。これにより、バルブ１に第２コイル６の第２端６ｂの電圧をかけやすくなるとともに、広い面積でバルブ１に接触することができ、近接点８の固定が容易になるとともに、有効的にバルブ１内の放電ガスを電離できるようになるという効果がある。また、透明導電膜であるので、点灯中にバルブ上１に陰が生じないという効果もある。
【００１６】
（実施例５）
図５は請求項６の発明を示したものである。構成は図１に示したものにおいて、バルブ１を貫通する導入部材をくぼみ部２に設け、第２コイル６の第２端６ｂは、前記導入部材を介して、くぼみ部２より外側に延在している。これにより、第２コイル６の第２端６ｂは、くぼみ部２の入り口部分を通らずに、くぼみ部２の外側に延ばすことができる。くぼみ部２の入り口部分には、高周波電源４からの電源供給線や、バルブ１を器具に固定するための治具などが設けられるので構造設計が難しい。本発明により、電源供給線からの絶縁が容易であり、くぼみ部２の入り口の構造設計が複雑でない無電極放電灯が実現できる。
【００１７】
（実施例６）
図６は請求項７の発明を示したものである。構成は図３に示したものに加え、金属でできた近接点８をバルブ１上に複数個設けてある。これにより、より近接点８の１箇所の面積を大きくすることなく有効的にバルブ１内の放電ガスを電離できるようになるので、点灯中にバルブ１に生じる陰が目立ちにくくなるという効果がある。また、本実施例では第２コイル６の第２端６ｂは、くぼみ部２の入り口を通ってくぼみ部２の外に通じているが、実施例５のように、バルブ１を貫通する導入部材を設けて、この導入部材を通してくぼみ部２の外に通じても良い。また、近接点８は金属の代わりに透明導電膜を使用しても良い。
【００１８】
（実施例７）
図７は請求項８の発明を示したものである。構成は図３に示したものに加え、第１コイル３の第１端３ａを、主電源の導入線にコンデンサＣを介して接続してある。この結果、第１コイル３の第１端３ａの電位が安定的になり、逆に、第２コイル６の第２端６ｂの電位は筺体などに対して大きな振幅を持つようになる。これにより、バルブ１近辺の多くの部位が第２コイル６の第２端６ｂと大きな電位差を有するようになり、高い電界がバルブ１の放電ガスにかかりやすくなり、ランプの始動性が向上する。
【００１９】
（実施例８）
図８は請求項９の発明を示したものである。構成は図３に示したものに加え、第１コイル３の第２端３ｂを、主電源の導入線にコンデンサＣを介して接続してある。この結果、ランプ始動に関わる第２コイル６の第２端６ｂと第１コイル３の第１端３ａの間の電位差に比べて、第２コイル６の第２端６ｂと安定電位との間の電位差は小さくなる。したがって、無電極放電灯点灯装置から発生するノイズが削減されるという効果がある。
【００２０】
（実施例９）
図９は請求項１０の発明を示したものである。構成は図３に示したものに加え、第２コイル６の第１端６ａと第１コイル３の第２端３ｂとの間にスイッチ７を設けている。このスイッチ７を点弧時にはオンにしておき、ランプ点灯後にオフにする動作をさせる。これにより、ランプ点灯後には、第２コイル６が第１コイル３と切り離され、放射されるノイズが減少するという効果がある。
【００２１】
（実施例１０）
図１０は請求項１１の発明を示したものである。構成は図３に示したものに加え、第２コイル６の第２端６ｂと近接点８との接続点の間にスイッチ７を設けている。このスイッチ７を点弧時にはオンにしておき、ランプ点灯後にオフにする動作をさせる。これにより、ランプ点灯後には、近接点８が電気的に切り離され、放射されるノイズが減少するという効果がある。
【００２２】
このとき、スイッチ７をくぼみ部２内に設けておけば、くぼみ部２より外側で放射されるノイズが減るという効果がある。また逆に、スイッチ７をくぼみ部２の外に設けておけば、スイッチ７をくぼみ部２内の高温から避けることができ、装置の信頼性が増す。また同時に、くぼみ部２内に含まれる回路素子が減り、くぼみ部２付近の構造設計が楽になるという効果も持つ。
【００２３】
（実施例１１）
図１１は請求項１２の発明を示したものである。構成は図４に示したものに加え、第１コイル３と第２コイル６との磁気的な結合を変化させる手段を有する。ここでは、第２コイル６の巻かれた部分のコア５ｂの透磁率を、ランプ点灯後に低下させることで実現している。これは例えば、ランプ点灯による温度上昇を検知して透磁率を変化させることで実現できる。点弧時には結合を高く、点灯後には結合を低くなるように変化させる。これにより、点灯後、第２コイル６に発生する電圧が低くなり、ノイズが減少するという効果がある。また、コア５の第１コイル３の巻かれた部分に発生した磁束が通りにくいように、コア５の第２コイル６の巻かれた部分と距離を離す手段を設けても良いし、コア５の第２コイル６の巻かれた部分との間に磁気的なシールドを設けても同様の効果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１コイルに磁気的に結合した第２コイルを設けると共に第２コイルの第２端をくぼみ部の外側にまで延在させることにより、第２コイルの第２端と第１コイルの第１端との間の高電界を、バルブの放電ガスの封入された部分を横切るように発生させることができるので、バルブ内の放電ガスを有効的に電離することができるようになる。この結果、第２コイルに必要な電圧を低減することができ、コイル間の絶縁設計や、第２コイルから発生するノイズを抑えるための構成が簡単になる。これにより、構成が簡単で始動性の良い無電極放電灯装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の無電極放電灯の概略構成図である。
【図２】請求項２の無電極放電灯の概略構成図である。
【図３】請求項３の無電極放電灯の概略構成図である。
【図４】請求項４の無電極放電灯の概略構成図である。
【図５】請求項６の無電極放電灯の概略構成図である。
【図６】請求項７の無電極放電灯の概略構成図である。
【図７】請求項８の無電極放電灯の概略構成図である。
【図８】請求項９の無電極放電灯の概略構成図である。
【図９】請求項１０の無電極放電灯の概略構成図である。
【図１０】請求項１１の無電極放電灯の概略構成図である。
【図１１】請求項１２の無電極放電灯の概略構成図である。
【図１２】従来例１の概略構成図である。
【図１３】従来例２の断面図である。
【図１４】従来例２の等価回路図である。
【符号の説明】
１    バルブ
２    くぼみ部
３    第１コイル
４    高周波電源
５    コア
６    第２コイル
【図１】
0003671686.tif 000002
【図２】
0003671686.tif 000003
【図３】
0003671686.tif 000004
【図４】
0003671686.tif 000005
【図５】
0003671686.tif 000006
【図６】
0003671686.tif 000007
【図７】
0003671686.tif 000008
【図８】
0003671686.tif 000009
【図９】
0003671686.tif 000010
【図１０】
0003671686.tif 000011
【図１１】
0003671686.tif 000012
【図１２】
0003671686.tif 000013
【図１３】
0003671686.tif 000014
【図１４】
0003671686.tif 000015