(57)【要約】【課題】  無電極放電ランプの始動特性能を改善する。【解決手段】  無電極放電ランプ１１の誘導コイル２２は、軸線αの一端側から他端側に向けて巻線２１を複数回巻回してなる少なくとも１層の往路側巻線層３１と、軸線αの他端側から一端側に向けて巻線２１を複数回巻回してなる少なくとも１層の復路側巻線層３２とを含む２層以上の偶数層の積層された巻線層３０を備える。最内層の往路側巻線層３１の一端側の端部を構成している１回巻回された前記巻線である巻き始めリング部３４と、最外側層の往路側巻線層３１の一端側の端部を構成する１回巻回された前記巻線である巻き終わりリング部３８が、軸線方向に間隔ｇを隔てて配置されている。巻き終わりリング部３８は、高周波電源２４が備える整合回路２７の電位振幅が大きい第１の端子４５Ａに電気的に接続されている。【選択図】図１
2006236973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部によって形成されたキャビティを有する放電容器と、
巻線を軸線回りに複数回巻回してなり、前記軸線の一端側から他端側に向けて前記巻線を複数回巻回してなる少なくとも１層の往路側巻線層と、前記軸線の前記他端側から前記一端側に向けて前記巻線を複数回巻回してなる少なくとも１層の復路側巻線層とを含む２層以上の偶数層の積層された巻線層を有し、かつ最内層の前記往路側巻線層の前記一端側の端部を構成している１回巻回された前記巻線である巻き始めリング部と、最外側層の前記往路側巻線層の前記一端側の端部を構成する１回巻回された前記巻線である巻き終わりリング部が、前記軸線方向に間隔を隔てて配置されている、前記キャビティに配置された誘導コイルと、
前記巻き始めリング部及び前記巻き終わりリング部に電気的に接続されたインバータ回路と、このインバータ回路と前記誘導コイルの整合をとる整合回路とを有する、高周波電源とを備え、
前記整合回路は、
第１の電位振幅を有する第１の端子と前記第１の電位振幅よりも小さい第２の電位振幅を有する第２の端子とを有し、前記巻き始めリング部が前記第２の端子に電気的に接続され、前記巻き終わりリング部が前記第１の端子に電気的に接続されていることを特徴とする、無電極放電ランプ。
【請求項２】
前記最内層の往路側巻線層の前記巻線の巻き数である第１の巻き数と、前記最外層の復路側巻線層の前記巻線の巻き数である第２の巻き数の比は以下の不等式で規定される範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の無電極放電ランプ。
【数１】
2006236973.tif 000007
【請求項３】
前記最内層の往路側巻線層の前記巻線の巻き数である第１の巻き数と、前記最外層の復路側巻線層の前記巻線の巻き数である第２の巻き数の比は以下の不等式で規定される範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の無電極放電ランプ。
【数２】
2006236973.tif 000008
【請求項４】
前記最内層の往路側巻線層の前記巻線の巻き数である第１の巻き数と、前記最外層の復路側巻線層の前記巻線の巻き数である第２の巻き数の比は以下の不等式で規定される範囲にあることを特徴とする、請求項３に記載の無電極放電ランプ。
【数３】
2006236973.tif 000009
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電容器の内部空間に電極を備えず、高周波を用いた誘導電界により放電容器内で放電を発生、維持させる形式の無電極放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の省エネルギー化、省資源化への社会的な要請から、より長寿命、高効率なランプの開発が望まれている。こうした要請に応えるランプとして、放電容器の空間内部に電極を備えない、無電極放電ランプが一般照明用光源として実用化されている。一般照明用光源として広く用いられている蛍光ランプや白熱電球では、点灯時間の経過に伴う電極やフィラメントの劣化が寿命を制限する最大の要因であった。放電容器の空間内部に電極を持たない無電極放電ランプでは、こうした劣化要因が無いため長寿命が期待できる。
【０００３】
従来の無電極放電ランプとしては、コイルに高周波電流を供給することで生じる誘導電磁場により、放電容器内の可電離気体を電離、放電させ、安定したプラズマを持続するものがある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
図２０は、特許文献１に記載された従来の無電極放電ランプを示す。図２０において、放電容器１はソーダライムガラスなどの光透過性の材質で気密に封止成形され、内部空間に水銀及びクリプトン等の希ガス（図示しない）が封入されている。また、放電容器１の内壁には蛍光体２が塗布されている。誘導コイル３は、フェライトなどのマグネティックコア４に巻かれ、放電容器１に設けられた円筒状の凹部のキャビティ１ａに収容されている。誘導コイル３は、インピーダンスマッチングをとるための整合回路（図示しない）を介し、合成樹脂で成形されたランプハウジング５内に収容された高周波電源６に接続されている。高周波電源６はランプハウジング５の内部でランプ口金７に接続されている。ランプ口金７は点灯器具の白熱電球用ソケット（図示しない）に挿入することで商用電源に接続される。高周波電源６は、商用電源から供給される電力を数１０ｋＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波に変換して誘導コイル３に供給する。
【０００５】
このような構成の無電極放電ランプ１は、そのまま白熱電球用のソケットに接続して点灯することが可能であり、外形も概略白熱電球に近似した形状を呈する。従って、この無電極放電ランプ１は、従来白熱電球が使用されていた点灯器具をそのまま使用することができる。これによって白熱電球から、はるかに長寿命の無電極放電ランプへと容易に代替することが可能である。
【０００６】
図２０に示すような無電極放電ランプ１では、放電の開始時には高周波電源６から供給される電流によって誘導コイル３が高周波電磁場を発生する。放電容器１内では、まず誘導コイル３が発生させる電磁界の最も強くなる巻き線近傍において、静電結合放電によるプラズマ密度の低い微弱な放電（Ｅ放電）が発生する。このＥ放電はいわば「種火」として機能する。続いて、放電容器１内に誘導される誘導高周波電磁場が、封入された希ガス及び水銀原子の電離を加速することで誘導コイルと同心円状のプラズマリングを形成し、誘導コイルから効率よくプラズマへエネルギーを伝達することができる。このプラズマリングは電磁誘導結合放電によるプラズマ密度の高い放電（Ｈ放電）である。このように、無電極放電ランプ１の点灯始動時には、微弱でプラズマ密度の低いＥ放電から約１桁プラズマ密度の高いＨ放電へモードジャンプ（ブレークダウン）する。プラズマ中では水銀の原子が電子によって共鳴準位に励起され、その励起された水銀原子が基底状態に脱励起する際に主に紫外線を放射する。この紫外線のうち、主に波長２５３．７nmの共鳴線が放電容器１の内壁に塗布された蛍光体層２によって可視光に変換される。
【０００７】
Ｅ放電の領域では、一般的に、プラズマ密度が低いことから発光に必要な紫外線の放射量も相対的に低い。また、Ｅ放電の領域では、誘導コイル３にかかる電圧が高く、誘導コイル３に流れる電流値も高くなることから、誘導コイル３での損失が大きい。そのため、誘導コイル３での発熱による誘導コイル３の耐熱寿命特性の低下や、誘導コイル３を構成する巻き線間での絶縁破壊に対する信頼性の低下を引き起こす。しかも、損失が大きいので、誘導コイル３へより大きな電流、電圧を供給する必要があり、前述の整合回路部にかかる電気的負担が大きくなる。これにより、点灯回路の寿命と信頼性が著しく低下することとなる。これらの理由から、Ｅ放電は無電極放電ランプの放電形態としては通常使用されない。
【０００８】
一方、Ｈ放電では、誘導コイルを１次側のコイル、放電容器内に形成されたプラズマリングを誘導コイルとの間で相互誘導を行う２次側のコイルと見なせ、誘導コイルとプラズマは一種のトランスとして見なせる。従って、Ｈ放電では、一般的に、誘導コイルにかかる電圧が低く、かつ誘導コイルに流れる電流値も低いので、誘導コイルと回路素子に対する信頼性も高い。そのため、１０数Ｗ〜数１００Ｗの高出力な無電極放電ランプとして商品化されているものは、全てこのＨ放電を利用したものである。
【０００９】
しかしながら、図２０の構成の無電極放電ランプ１では、放電容器１の近辺に鉄等の金属磁性体製の器具（例えば、ダウンライト器具）が近接されると、誘導コイル３で発生する磁束に金属器具との間の結合による渦電流損が生じるので、実効的に放電に寄与する電磁界の強度が低下する。また、アルミニミウム等の反磁性体製の器具であっても、レンツの法則により磁束の変化を妨げる向きに反対方向の磁束が発生するため、同様に渦電流損は発生し、放電に寄与する電磁界の強度が低下する。
【００１０】
無電極放電ランプ１の放電始動時には前述のようにＥ放電からＨ放電にブレークダウンするために、誘導コイル３に発生させるとりわけ強い強度の電磁界、具体的には定常点灯状態の３倍〜５倍程度の強度の電磁界が要求される。そのため、前述のように近接して配置された金属器具により始動時の高周波の出力パルスが低下すると、無電極ランプ１はＨ放電に移行できず、Ｅ放電のままで停滞するおそれがある。Ｅ放電では誘導コイル３のみでなく、点灯回路にも大電流、大電力が投入されるので、Ｅ放電が継続すると誘導コイルと点灯回路の発熱により、数分から数１０分後には故障に至ることになる。また、たとえＥ放電からＨ放電へのブレークダウンに至ったとしても、Ｅ放電の状態の継続時間が長いと、Ｈ放電に至るまでにコイルの両端にかかる大電圧、コイルに流れる大電流パルスの回数が多くなり、それに対応した誘導コイル３と回路素子にかかる負担も増大する。この結果、金属器具に近接した場合、誘導コイル３と点灯回路の寿命特性が著しく低下することになる。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−３２０５４０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、比較的簡易、かつ低コストの手段で無電極放電ランプの始動特性能を改善し、それによって点灯回路及び励起コイルの長寿命化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明は、凹部によって形成されたキャビティを有する放電容器と、巻線を軸線回りに複数回巻回してなり、前記軸線の一端側から他端側に向けて前記巻線を複数回巻回してなる少なくとも１層の往路側巻線層と、前記軸線の前記他端側から前記一端側に向けて前記巻線を複数回巻回してなる少なくとも１層の復路側巻線層とを含む２層以上の偶数層の積層された巻線層を有し、かつ最内層の前記往路側巻線層の前記一端側の端部を構成している１回巻回された前記巻線である巻き始めリング部と、最外側層の前記往路側巻線層の前記一端側の端部を構成する１回巻回された前記巻線である巻き終わりリング部が、前記軸線方向に間隔を隔てて配置されている、前記キャビティに配置された誘導コイルと、前記巻き始めリング部及び前記巻き終わりリング部に電気的に接続されたインバータ回路と、このインバータ回路と前記誘導コイルの整合をとる整合回路とを有する、高周波電源とを備え、前記整合回路は、第１の電位振幅を有する第１の端子と前記第１の電位振幅よりも小さい第２の電位振幅を有する第２の端子とを有し、前記巻き始めリング部が前記第２の端子に電気的に接続され、前記巻き終わりリング部が前記第１の端子に電気的に接続されていることを特徴とする、無電極放電ランプを提供する。
【００１４】
高周波電源が誘導コイルに高周波電力を供給すると、誘電コイルが放電容器の内部空間で誘導高周波電磁場を誘起し、この誘導高周波電磁場によって放電容器内に封入された金属蒸気と希ガスを含む封入物が放電する。詳細には、誘導コイルの両端である巻き始めリング部と巻き終わりリング部との間で電位差が最も大きいので、これらの間でＥ放電（種火）が生じる。巻き始めリング部及び巻き終わりリング部の誘導コイルの周方向における一周分の電位差は小さいので、誘導コイルの巻き始めリング部及び巻き終わりリング部の間には、誘導コイルの周方向に渡ってほぼ均一な高い電位差が存在する。そのため、巻き始めリング部と巻き終わりリング部の間に作用する電界によって、誘導コイルの周方向全体に渡って種火が拡散し、初期のリング状プラズマが形成される。さらに、この初期のリング状プラズマが、隣接する巻線間に作用する誘導コイルの軸線方向の電界により軸線方向に拡散する。誘導コイルが１次側コイル、軸線方向に拡散したリング状プラズマ（プラズマコイル）が２次側コイルとして機能するトランスが形成され、誘導コイルからプラズマコイルへ効率よくエネルギーが伝達される。その結果、放電容器内はＨ放電の状態へ移行する
【００１５】
誘電コイルは２層以上の偶数層の巻線層を備え、巻き始めリング部と巻き終わりリング部は誘電コイルの軸線方向に間隔を隔てて配置されている。そのため、巻き始めリング部と巻き終わりリング部間に作用する電界の誘導コイルの軸線方向の成分が増大し、前述の初期のリング状プラズマが誘導コイルの軸線方向に速やかに拡散する。その結果、Ｅ放電からＨ放電に移行するために必要なブレークダウン電圧が低減し、無電極放電ランプの始動特性が向上する。
【００１６】
最外層の復路側巻線層、すなわち放電容器に最も近い巻線層の端部である巻き終わりリング部を電位振幅の大きい第１の端子に接続することで、誘導コイルの電位が最も高くなる部分がより放電容器に近づくため、誘導コイルと放電容器との空隙、放電容器の容器壁、及び放電空間で形成されるコンデンサ（寄生容量）が放電しやすくなる。その結果、放電空間内で誘導コイルの軸方向の放電が発生しやすくなり、Ｅ放電からＨ放電への移行が発生しやすくなる。換言すれば、前述のブレークダウン電圧がさらに低下し、無電極放電ランプの始動特性が一層向上する。
【００１７】
巻き始めリング部と巻き終わりリング部の誘電コイルの軸線方向の位置をずらすには、例えば、前記最内層の往路側巻線層の前記軸線方向の長さと、前記最外層の復路側巻線層の前記軸線方向の長さとを異ならせる。
【００１８】
また、前記最内層の往路側巻線層の前記巻線の巻き数である第１の巻き数と、前記最外層の復路側巻線層の前記巻線の巻き数である第２の巻き数とを異ならせても良い。例えば、前記第１の巻き数を、前記第２の巻き数よりも多い設定すれば良い。
【００１９】
前記最内層の往路側巻線層の前記巻線の巻き数である第１の巻き数と、前記最外層の復路側巻線層の前記巻線の巻き数である第２の巻き数の比は以下の不等式で規定される範囲にあることが好ましい。
【００２０】
【数１】
2006236973.tif 000003
【００２１】
また、無電極放電ランプをダウンライトのような金属製の器具と使用する場合を考慮すると、０．２３＜Ｆ＜０．９３であることが好ましい。
【００２２】
特に、無電極放電ランプが金属製の器具と比較的接近して配置される場合、０．３６＜Ｆ＜０．７４であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の無電極放電ランプでは、誘導コイルが２層以上の偶数層の巻線層を備える。また、誘導コイルの巻き始めリング部と巻き終わりリング部は誘電コイルの軸線方向に間隔を隔てて配置されている。そのため、巻き始めリング部と巻き終わりリング部間に作用する電界の誘導コイルの軸線方向の成分が増大し、初期のリング状プラズマが誘導コイルの軸線方向に速やかに拡散する。その結果、Ｅ放電からＨ放電に移行するために必要なブレークダウン電圧が低減される。また、放電容器に最も近い巻線層の端部である巻き終わりリング部を電位振幅の大きい第１の端子に接続することで、誘導コイルの電位が最も高くなる部分がより放電容器に近づくため、誘導コイルと放電容器との空隙、放電容器の容器壁、及び放電空間で形成されるコンデンサ（寄生容量）が放電しやすくなり、放電空間内で誘導コイルの軸方向の放電が発生しやすくなるので、それによってもブレークダウン電圧が低減される。ブレークダウン電圧の低減により、無電極放電ランプの点灯始動特性が向上し、誘導コイル及び点灯回路の長寿命化を図ることもできる。特に、無電極放電ランプが金属製の器具に近接して配置される場合の点灯始動特性低下を抑制し、誘導コイル及び点灯回路の短寿命化を防ぐことができる。このように巻き始めリング部と巻き終わりリング部の軸線方向の位置をずらし、巻き終わりリング部を電位振幅の大きい第１の端子に接続するという比較的簡易で製造が容易な低コストの構造により、無電極放電ランプの点灯始動特性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１から図３Ａは本発明の第１実施形態に係る無電極放電ランプ１１を示す。バルブないしは放電容器１２は、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス等の透光性材料を成形した気密な容器であり、本体１３と凹部１４とを備える。本体１３と凹部１４は封止着１５で互いに接着されている。放電空間である放電容器１２の内部には、金属蒸気としての水銀と、アルゴン、クリプトン、キセノン等の１種類又は複数種類の希ガス（封入物）が封入されている。また、放電容器１２の内壁面には蛍光体層１６が設けられている。凹部１４は放電容器１２の先端側に向かって延び、その内部にキャビティ１７が形成されている。キャビティ１７は真直な円柱状の空間であり、放電容器１２の内部に対して遮断され、外気と連通している。放電容器１２の基端側は合成樹脂製のランプホルダ１８に固定されている。
【００２６】
放電容器１２のキャビティ１７には、円柱状のフェライトコア１９と、このフェライトコア１９の外周に絶縁被覆を有するリッツ線からなる巻線２１を数１０回程度巻回してなるソレノイド状の誘導コイル２２が収容されている。誘導コイル２２については後に詳述する。
【００２７】
放電容器１２の基端側には合成樹脂製のランプハウジング２３が設けられている。このランプハウジング２３内には、ランプホルダ１８と高周波電源２４が収容されている。図２に概略的に示すように、高周波電源２４は、商用電源２５の電力を高周波に変換するインバータ回路２６と、このインバータ回路２６と誘導コイル２２の整合をとる整合回路２７を備える。
【００２８】
ランプハウジング２３の放電容器１２と反対側には、口金２８が設けられている。口金２８は一般的な白熱電球の口金と互換性を有する。すなわち、口金２８を白熱電球用の点灯器具のソケット（図示せず）に挿入することで商用電源２５の電力が高周波電源２４に供給され、かつ無電極放電ランプ全体が点灯器具に固定される。
【００２９】
なお、放電容器１２の寸法は既存の白熱電球と同様に、外径（直径）が５５〜９５ｍｍであることが実用的である。また、無電極放電ランプ１１の消費電力については、既存の電球置き換え用の電球形蛍光ランプと同程度で８〜３０Ｗが実用的である。
【００３０】
次に、誘導コイル２２について詳述する。円柱状のフェライトコア１９と誘導コイル２２は共通の軸線αを有し、誘導コイル２２は巻線２１を軸線α回りに螺旋状に数１０回程度巻回してなる。詳細には、巻線２１はフェライトコア１９の基端側（軸線αの一端側）から巻き始めている。続いて、巻線２１はフェライトコア１９の基端側からフェライトコア１９の先端側（軸線αの他端側）に向かって巻回されている。さらに、フェライトコア１９の先端側で巻線２１を巻回する向きが折り返され、フェライトコア１９の先端側からフェライトコア１９の基端側に向かって巻線２１が巻回されている。このように巻線２１を巻回することにより、誘導コイル２２は積層された２層の巻線層３０を備える。すなわち、誘導コイル２２は、フェライトコア１９の基端側から先端側に向けてフェライトコア１９の外周に複数回巻回された下層ないしは内層の巻線層（往路側巻線層３１）と、フェライトコア１９の先端側から基端側に向けて往路側巻線層３１上に複数回巻回された上層ないしは外層の巻線層（復路側巻線層３２）を備える。内層である往路側巻線層３１は外層である復路側巻線層３２よりも軸線α側に位置している。換言すれば、外層である復路側巻線層３２は内層である往路側巻線層３１よりも放電容器１２の容器壁に近接している。
【００３１】
往路側巻線層３１は、フェライトコア１９の周囲に１回巻回された巻線２１のリング（巻線リング部３３）を巻き数と同数個備える。隣接する巻線リング部３３は互いに密接している。往路側巻線層３１の基端側（軸線αの一端側）の端部を構成する巻線リング部３３（以下、巻き始めリング部３４と呼ぶ。）は、導線３５Ａの先端側と接続されている。巻き始めリング部３４と導線３５Ａの接続部分が誘導コイル２２の巻き始め端部３６である。
【００３２】
往路側巻線層３１と同様に、復路側巻線層３２は往路側巻線層３１の周囲に１回巻回された巻線２１のリング（巻線リング部３７）を巻き数と同数個備える。隣接する巻線リング部３７は互いに密接している。復路側巻線層３２の基端側（軸線αの一端側）の端部を構成する巻線リング部３７（以下、巻き終わりリング部３８と呼ぶ。）は、導線３５Ｂの先端側と接続されている。巻き終わりリング部３８と導線３５Ｂの接続部分が誘導コイル２２の巻き終わり端部３９である。巻き始め端部３６（導線３５Ａ）及び巻き終わり端部３９（導線３５Ｂ）と高周波電源２４との接続については後に詳述する。
【００３３】
往路側巻線層３１の軸線α方向の長さ（巻き幅Ｗ１）を、復路側巻線層３２の軸線α方向の長さ（巻き幅Ｗ２）よりも長く設定し、それによって巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）と巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）は、誘導コイル２２の軸線α方向の位置をずらして配置している。換言すれば、巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の間には軸線α方向に間隔ｇをあけている。この間隔ｇは例えば１．５〜２０．０mm程度の範囲に設定される。詳細には、巻き始めリング部３４よりも巻き終わりリング部３８が、誘導コイル２２の先端側に位置している。本実施形態では、巻線２１の径は一定であり、往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１よりも復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２を少なく設定することで、巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）と巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）との間に軸線α方向の間隔ｇを設けている。巻線数Ｎ１，Ｎ２については後に詳述する。
【００３４】
図３Ａに示すように、往路側巻線層３１の隣接する巻線リング部３３間に復路側巻線層３２を構成する巻線リング部３７が配置される整列巻で、巻線２１が巻回されている。代案としては、図３Ｂに示すように、往路側巻線層３１を構成する個々の巻線リング部３３上に復路側巻線層３２を構成する個々の巻線リング部３７が載置されるように巻線２１を巻回してもよい。
【００３５】
次に、以上のように構成された無電極放電ランプ１１の動作を説明する。図４Ａに示すように、無電極放電ランプ１１は放電の始動時には、まず誘導コイル２２により誘起される誘導高周波電磁場によって、コイル端部付近に放電の種火（Ｅ放電）４１が発生する。誘導コイル２２の巻き始め端部３６（巻き始めリング部３４）と巻き終わり端部３９（巻き終わりリング部３８）間が最も電位差が大きい。そのために、この線間電圧で発生する電界により、誘導コイル２２の巻き始め端部３６から近接する放電容器１２の容器壁までの空隙、誘電体である放電容器１２の容器壁、及び放電空間を介して、再び放電容器１２の容器壁及び空隙を経て、巻き終わり端部３９に到る電流パスを形成される。この電流パスがコンデンサとして機能して放電を誘起する。
【００３６】
巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８の誘導コイル２２の周方向の電位差は小さいので、巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８の間には、誘導コイル２２の周方向に渡ってほぼ均一な高い電位差が存在する。そのため、図４Ｂに示すように巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の間に作用する電界によって、誘導コイル２２の周方向全体に渡って発生した種火４１が拡散し、初期のリング状プラズマ４２が形成される。
【００３７】
続いて、図４Ｃに示すように、初期のリング状プラズマ４２は、隣接する巻線２１間に作用する誘導コイル２２の軸線α方向の電界により軸線α方向に拡散する。誘導コイル２２が１次側コイル、軸線方向に拡散したリング状プラズマ（プラズマコイル４３）が２次側コイルとして機能するトランスが形成され、誘導コイルからプラズマコイルへ効率よくエネルギーが伝達される。その結果、放電容器１２内はＨ放電の状態へ移行する。図５に示すように、誘導コイル２２の電圧（コイル電圧）及び電流（コイル電流）はＥ放電時には大きな値となるが、Ｈ放電に移行するとＥ放電時の１／３〜１／５程度に大幅に低下する。初期のリング状プラズマ４２の断面積（バルク）が大きいほど、プラズマは多くのエネルギーを吸収することができ、迅速にＨ放電に移行する。
【００３８】
誘導コイル２２から引き出された導線３５Ａ，３５Ｂ間でも高い電位差が発生しているので放電の種火が発生する。しかしながら、この部分では誘導コイル２２の周方向に放電の種火が広がらないためリング状プラズマは形成されず、Ｈ放電には移行しない。
【００３９】
このような放電の種火４１の発生からＨ放電への移行までに至るメカニズムにおいて、放電の初期段階であるＥ放電の状態の際に誘導コイル２２の軸線α方向の電界が極めて重要な役割を果たす。その理由を以下に説明する。前述の誘導コイル２２の巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８と放電容器１２の容器壁までの空隙、放電空間、及び誘電体である放電容器１２の容器壁によって形成されるコンデンサの容量は、誘導コイル２２と放電容器１２の容器壁までの空隙に依存する。詳細には、このコンデンサの容量には以下の式（１）の関係がある。
【００４０】
【数２】
2006236973.tif 000004
【００４１】
ここでＣはコンデンサ容量、εは誘電率、Ｓは電極（巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８）の面積または電流パスの断面積、ｌは電極間距離または電流パスの長さである。
【００４２】
また、このコンデンサの部分での荷電粒子（主として電子）の移動量は、誘導コイル２２の巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８の隙間と誘導コイル２２に発生する電圧の大きさで決定される。このコンデンサを流れる電流には以下の式（２）の関係がある。
【００４３】
【数３】
2006236973.tif 000005
【００４４】
ここで、Ｉはコンデンサを流れる電流、Ｑは荷電粒子の量、Ｖは巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８に発生する電圧である。
【００４５】
以上の点から、巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）と巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）に発生する電圧を高くすること、及び巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８と放電容器１２の空隙を小さくすることが、Ｅ放電からＨ放電への移行を促進する上で好ましい。しかしながら、単純に誘導コイル２２の発生電圧を高くするだけでは、巻線の線被覆の絶縁耐圧、高周波電源２４の回路素子の耐圧性能の向上を図らねばならずコストアップになるばかりか、安全性を高めるための新たに対策が必要となる。また、空隙を小さくすることは、放電容器１２の加工精度、歩留まりの点で制約があるので、Ｅ放電からＨ放電への移行を効果的に促進することはできない。
【００４６】
巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）と巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）との間には、もう一つのコンデンサないしは電流パス、すなわち巻き始めリング部３４から放電空間を通って巻き終わりリング部３８に到る電流パスが形成される。この電流パスは放電空間内を誘導コイル２２の軸線方向に延びる放電路であるため、誘導コイル２２の軸線α方向の電圧と電流パスの長さが重要な要素となる。すなわち、このもう一つの電流パスに生じる誘導コイルの軸線α方向の電界は、誘導コイル２２の軸線α方向の電圧と巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８との間の距離で決まる（電界＝電圧／距離）。
【００４７】
以上のような理由により、無電極放電ランプ１１の始動時に如何にして誘導コイル２２の軸線α方向の電界を高めるかということが、Ｅ放電からＨ放電への移行を容易にする上で重要である。本実施形態では、誘導コイル２２が２層（偶数層）の巻線層、すなわち往路側巻線層３１と復路側巻線層３２を備え、かつ巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８を誘導コイル２２の軸線α方向に間隔ｇを隔てて配置することで、誘導コイル２２の軸線α方向の電界を強め、それによって無電極放電ランプ１１の放電始動特性を高めている。詳細には、巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の位置を軸線α方向に僅かにずらすことで、両者にかかる電界の向きを誘導コイル２２の軸線αに対して垂直な方向に対して傾けることができる。その結果、巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８間に作用する電界の誘導コイル２２の軸線α方向の成分が増大し、それにより誘導コイル２２の軸線α方向の放電のパスが広がる。この放電のパスの広がりにより、前述の初期のリング状プラズマ４２（図４Ｂ参照）が誘導コイル２２の軸線α方向に速やかに拡散する。その結果、Ｅ放電からＨ放電に移行するために必要なブレークダウン電圧が低減し、無電極放電ランプ１の始動特性が向上する。
【００４８】
巻線層３０が偶数層あることと、巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８を軸線α方向にずらして配置していることの両方が始動特性を向上する上で重要である。例えば、仮に誘電コイルが１層又は３層以上の奇数層数の巻線層を備える場合、巻き始めリング部は誘導コアの基端側に位置する一方、巻き終わりリング部は誘導コアの先端側に位置し、両者の軸線方向に離れて配置される。この場合、巻き始めリング部と巻き終わりリング部間に高電圧を発生させることができても、両者の距離が離れているため軸線方向の電界は弱い。また、仮に、誘導コイルが２層以上の偶数層の巻線層を備えるが、巻き始めリング部と巻き終わりリング部と誘導コイルの軸線方向の位置が同一である場合、巻き始めリング部と巻き終わりリング部間には誘導コイルの軸線に対して垂直な方向の電界が発生する。この場合、隣接する巻線リング間の微弱な電界のみが誘導コイルの軸線方向の電界として作用するので、誘導コイルの軸線方向の電界のＨ放電への移行への寄与度は小さい。
【００４９】
次に、誘導コイル２２の巻き始め端部３６（導線３５Ａ）及び巻き終わり端部（導線３５Ｂ）と高周波電源２４との接続について説明する。
【００５０】
以下に詳述するように、高周波電源２４の整合回路２７が備える出力端子４５Ａ，４５Ｂは一方の電位振幅（波高値又は実効値）が大きく、他方の電位振幅が小さい。
【００５１】
図６は整合回路２７及び誘導コイル２２の簡易等価回路である。Ｖinは商用電源を高周波に変換するインバータ回路２６の出力電圧である。整合回路２７は２個のコンデンサＣ１，Ｃ２を２個直並列に接続したＬ型の整合回路であり、インバータ回路２６の出力端子４６Ａ，４６Ｂに接続されている。また、整合回路２７は誘導コイル２２の導線３５Ａ，３５Ｂに接続される出力端子４５Ａ，４５Ｂを備える。図中のＲは誘導コイル２２の抵抗成分、Ｌは誘導コイル２２のインダクタンス成分を示す。実際には、誘導コイル２２のインダクタンスＬ、抵抗Ｒと並列にランプの負荷があるが、ここでは誘導コイル２２に発生する起電圧についてのみ説明するので図６では省略している。また、整合回路２７の２個のコンデンサＣ１，Ｃ２にも抵抗成分は存在するが非常に微小なため省略している。図中、Ｉは電流、Ｖは電圧を示しこれらの記号の添字はいずれの素子の電流、電圧であるかを示す。図７は、図６の交流回路のベクトル図を示している。この図７に示すように、整合回路２７への入力Ｖin、Ｉinは小さくても、整合回路２７のコンデンサＣ１，Ｃ２と誘導コイル２２のインダクタンスＬが共振し、大きな電圧ＶLが誘導コイル２２両端間に作用する。
【００５２】
図６の構成では、インバータ回路２６の出力端子４６Ａが接地されている場合、整合回路２７の出力端子４５Ａでの電位振幅（波高値）の振れ幅ＶC1であるのに対し、出力端子４５Ｂでの電位振幅の振れ幅は大幅に小さいＶinである。図７のベクトル図からも明らかであるが、実際にはＶinの波高値は１０数V〜１００数１０以下であるのに対し、ＶC1は数百V〜数ｋVであり、Ｖinの数倍〜１０数倍のオーダである。従って、インバータ回路２６の出力端子４６Ａが接地されている場合、ＶC1＞＞Ｖinであり常に出力端子４５Ａでの電圧の振れ幅は出力端子４５Ｂでの電圧の振れ幅よりも大きい。また、インバータ回路２６の出力端子４６Ｂが接地されている場合は、出力端子４５Ｂは明らかにグランドレベルとなる。従って、この場合も出力端子４５Ａでの電圧の振れ幅は、出力端子４５Ｂでの電圧の振れ幅よりも大きい。
【００５３】
図８は整合回路２７の他の例の簡易等価回路を示し、図９はそのベクトル図である。図８中の記号は図６のものと同様である。図８の整合回路２７はコンデンサＣ１，Ｃ２の接続のみが図６のものと異なる。
【００５４】
図８の構成では、インバータ回路２６の出力端子４６Ａが接地されている場合、整合回路２７の出力端子４５Ａでの電位振幅はＶC2であるのに対し、出力端子４５Ｂでの電位振幅は大幅に小さいＶinである。図９のベクトル図からも明らかであるが、実際にはＶinの波高値は１０数V〜１００数１０V以下であるのに対し、ＶC2は数１００V〜数ｋVであり、Ｖinの数倍〜１０数倍のオーダである。従って、インバータ回路２６の出力端子４６Ａが接地されている場合、ＶC2＞＞Ｖinであり常に出力端子４５Ａでの電圧の振れ幅は出力端子４５Ｂでの電圧の振れ幅よりも大きい。また、インバータ回路２６の出力端子４６Ｂが接地されている場合は、出力端子４５Ｂは明らかにグランドレベルとなる。従って、この場合も出力端子４５Ａでの電圧の振れ幅は、出力端子４５Ｂでの電圧の振れ幅よりも大きい。
【００５５】
整合回路の構成には、この図８、図９のＬ型にコンデンサを直並列したもの以外に、T型やπ形にしたものや、これにさらにインダクタンスなどの素子を加えた構成もある。しかし、これらの基本構成はこのＬ型の整合回路を組み合わせものである。そのため、これらの整合回路についても出力端子のうち、一方の電位振幅が大きく、他方の電位振幅が小さい。
【００５６】
誘導コイル２２の導線３５Ａ，３５Ｂ（巻き始めリング部３４及び巻き終わりリング部３８）と整合回路２７の出力端子４５Ａ，４５Ｂとの接続を適切に設定することで、始動特性をさらに向上することができる。具体的には、図２に図示するように、電位振幅の大きい出力端子４５Ａを２層の巻線層３０のうち放電容器１２の容器壁に近い復路側巻線層３２（外層）の端部である巻き終わりリング部３８（導線３５Ｂ）に接続し、電位振幅の小さい出力端子４５Ｂを放電容器１２の容器壁から遠い往路側巻線層３１（内層）の端部である巻き始めリング部３４に接続することが好ましい。このような接続とした場合、放電容器１２の容器壁に近接する復路側巻線層３２の端部である巻き終わりリング部３８が電位振幅の大きい出力端子４５Ａに接続されることで、誘導コイル２２の電位が最も高くなる部分がより放電容器１２に近接し、誘導コイル２２と放電容器１２との空隙、放電容器の容器壁、及び放電空間で形成されるコンデンサが放電しやすくなる。その結果、放電空間内で誘導コイル２２の軸方向の放電が発生しやすくなり、Ｅ放電からＨ放電への移行が発生しやすくなる。換言すれば、前述のブレークダウン電圧がさらに低下し、無電極放電ランプ１１の始動特性が一層向上する。
【００５７】
次に、往路側巻線層３１及び復路側巻線層３２の巻き数Ｎ１，Ｎ２について詳述する。
【００５８】
前述のように、本実施形態では巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）と巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）との間に軸線α方向の間隔ｇを設けるために、往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１よりも復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２を少なく設定している。前述のように放電容器１２に近い復路側巻線層３２の巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）を整合回路２７の電位振幅の大きい出力端子４５Ａに接続し、放電容器１２から遠い往路側巻線層３１の巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）を電位振幅の小さい出力端子４５Ｂに接続する場合、巻き数Ｎ１に対する巻き数比Ｎ２の比Ｆ（Ｆ＝Ｎ２／Ｎ１）を０．１０＜Ｆ＜０．９５の範囲に設定することが好ましい。復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２が往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１よりも大きい場合にも（図１５及び図１６参照）、比Ｆ（Ｎ１／Ｎ２）を０．１０＜Ｆ＜０．９５の範囲に設定することが好ましい。巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆをこの範囲に設定することが好ましい理由は後述する。
【００５９】
放電容器１２に近い復路側巻線層３２の巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）を整合回路２７の電位振幅の小さい第２端子４５Ｂに接続し、放電容器１２から遠い往路側巻線層３１の巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）を電位振幅の大きい出力端子４５Ａに接続する場合、巻き数Ｎ１に対する巻き数比Ｎ２の比Ｆ（Ｆ＝Ｎ２／Ｎ１）は０．１５＜Ｆ＜０．９５の範囲に設定することが好ましい。復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２が往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１よりも大きい場合にも（図１５及び図１６参照）、比Ｆ（Ｎ１／Ｎ２）を０．１５＜Ｆ＜０．９５の範囲に設定することが好ましい。巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆをこの範囲に設定することが好ましい理由は後述する。
【００６０】
（実験１）
第１実施形態の無電極放電ランプ１１の点灯始動特性を確認する実験を行った。
【００６１】
まず、実験に供した無電極放電ランプについて説明する。図１０を参照すると、放電容器１２は外直径６５ｍｍ、高さ７２mmの略球形のソーダライムガラス容器を使用した。この放電容器１２の内部に水銀とアルゴン、クリプトンの混合ガス（Ar：Kr＝20：80の分圧比）をガス圧１９０Paで封入し、内壁には蛍光体が塗布されている。また、放電容器１２のキャビティ１７には、フェライトコア（Mn-Zn系）１９にリッツ線を巻き上げた誘導コイル２２を配置した。誘導コイル２２の両端子には、２個のフィルムコンデンサをＬ型に直並列した整合回路２７に接続した。また、整合回路２７へ高周波電力を供給する電源４８は市販の発振器（株式会社エヌエフ回路ブロック社製  品番：WF1945A）とアンプ（株式会社エヌエフ回路ブロック社製  品番：HSA4014）により構成し、約４５０ｋHzの高周波電力を供給する構成とした。整合回路２７に用いたコンデンサの定数は、誘導コイル２２のインダクタンスに合わせて４５０ｋHz付近で共振するように設定した。
【００６２】
誘導コイル２２の構成が異なる３種類の無電極放電ランプ（実験例、比較例１、比較例２）を準備して実験に供した。まず、図１０に示す実験例の無電極放電ランプ１１Ａは第１実施形態の無電極放電ランプに相当し、下層の往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１を42Turnとし、上層の復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２を28Turn設定した。図１１Ａに示す比較例１の無電極放電ランプ１１Ｂは、１層の巻線層３０のみからなる誘導コイル２２を備え、巻き数は７０Turnに設定した。図１１Ｂに示す比較例２の無電極放電ランプ１１Ｃでは、誘導コイル２２は往路側巻線層３１と復路側巻線層３２を備え、これらの巻き数を共に３５Turnに設定した。実験例及び比較例１，２の無電極放電ランプ１１Ａ〜１１Ｃの誘電コイル２２の総巻き数は７０Turnに統一している。また、無電極放電ランプ１１Ａ〜１１Ｃの誘導コイル２２の外径及び高さがほぼ等しくなるように、巻線の線径を調整した。なお、放電容器は省略して図示している。
【００６３】
これら誘導コイル２２が異なる３種類の無電極放電ランプ１１Ａ〜１１Ｃについて波電源４８の印加電圧を徐々に増加させながら、印加電圧の変化毎に電源のON／OFFを繰り返してＥ放電からＨ放電への移行（Ｈ放電へのブレークダウン）するかを確認する始動試験を行った。Ｈ放電へのブレークダウンが起きるまで、電源電圧を上げて始動試験を繰り返した。ブレークダウンに至った時の誘導コイル２２の両端に作用する電圧（コイル電圧Ｖcoil）と誘導コイル２２に流れる電流（コイル電流Ｉcoil）をモニターした。コイル電圧Ｖcoil及びコイル電流Ｉcoilのモニターには、市販のオシロスコープ（Tektronix社製  品番：TDS3054）を使用した。時系列でモニタリングすると、Ｅ放電時には大きなコイル電圧coil、コイル電流ＩcoilとなるがＨ放電に移行した途端に、始動時の１／３〜１／５程度の電圧・電流値へと変化する様子が確認できた。ブレークダウンした場合、ブレークダウン電圧（Ｈ放電に移行するのに必要な最低始動電圧）として、Ｅ放電時のコイル電圧Ｖcoil（ピーク・ツー・ピーク）を測定した。また、ブレークダウンした場合、Ｅ放電時のコイル電流Ｉcoil（ピーク・ツー・ピーク）を測定した。さらに、整合回路２７の２つの出力端子４５Ａ，４５Ｂのうち、電位振幅が大きい出力端子４５Ａに誘電コイルの巻き終わり端部３９を接続した場合、及び電位振幅が小さい出力端子４５Ｂに誘導コイル２２の巻き終わり端部３９を接続した場合について、ブレークダウンが発生するコイル電圧Ｖcoil及びコイル電流Ｉcoilを測定した。さらにまた、各条件について３回ずつブレークダウンが発生するコイル電圧Ｖcoil及びコイル電流Ｉcoilを測定した。
【００６４】
表１に実験１の結果を示す。
【００６５】
【表１】
2006236973.tif 000006
【００６６】
実験例の無電極放電ランプ１１Ａでは、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合のブレークダウンに到る平均のコイル電圧Ｖcoilは２．８９kＶp-pであった。また、実験例の無電極放電ランプ１１Ａでは、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ｂ(電位振幅小)に接続した場合のブレークダウンに到る平均のコイル電圧Ｖcoilは３．２２kＶp-pであった。これらの値はいずれも比較例１，２の無電極放電ランプ１１Ｂ，１１Ｃよりも小さい。従って、誘導コイル２２が２層（偶数層）の巻線層、すなわち往路側巻線層３１と復路側巻線層３２を備え、かつ巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８を誘導コイル２２の軸線α方向に間隔ｇを隔てて配置することで、Ｅ放電からＨ放電に移行するために必要な電圧を低減され、点灯始動特性が向上していることが確認できる。
【００６７】
また、実験例の無電極放電ランプ１１Ａについて巻き終わり端部３９を出力端子４５Ｂ(電位振幅小)に接続した場合と、出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合のブレークダウンに到る平均のコイル電圧Ｖcoilを比較すると、前者が３．２２kＶp-pであるのに対して後者は２．８９kＶp-pであり、放電容器１２の容器壁に近い復路側巻線層３２の巻き終わり端部３９を整合回路２７の電位振幅の大きい出力端子４５Ａに接続することで、始動特性がより向上することが確認できる。一方、比較例１，２の無電極放電ランプ１１Ｂ，１１Ｃについては、巻き終わり端部３９を整合回路２７の電位振幅の大きい出力端子４５Ａに接続しても、ブレークダウンに到る平均のコイル電圧Ｖcoilは低下していないか又は低下の幅は極めて小さい。このことから、誘導コイル２２が２層（偶数層）構造で、かつ巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８を誘導コイル２２の軸線α方向に間隔ｇを隔てて配置することが、整合回路２７の出力端子４５Ａ，４５Ｂと誘導コイル２２の接続の設定により始動特性が向上する前提であることが確認できる。
【００６８】
（実験２）
第１実施形態の無電極放電ランプ１１について、巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆとブレークダウン電圧との関係を調べる実験を行った。実験に供した無電極放電ランプ１１の基本的な構造及び電源４８の構成等は実験１で使用したものと同様である。
【００６９】
往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１と復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２の比Ｆ（Ｆ＝Ｎ２／Ｎ１）が異なる８種類の誘導コイル２２を製作して実験に供した。具体的には、比Ｆが０、０．１７、０．３６、０．５６、０．６７、０．８９、０．９７、１．０（Ｎ２／Ｎ１＝０／７０、１０／６０、１８／５２、２５／４５、２８／４２、３３／３７、３４／３５、３５／３５）の８種類の誘導コイル２２を実験に供した。８種類の誘導コイル２２について巻線２１の径や総巻き数は統一しており、比Ｆは巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）と巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）の軸線α方向の間隔ｇ（図１参照）の大きさを示す。具体的には、比Ｆが大きい程、間隔ｇは小さくなる。比Ｆが０の場合は巻線層３０が１層のみの場合（図１１Ａ参照）に対応する。また、比Ｆが１．０の場合は巻き数Ｎ１，Ｎ２が同数であり、巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８が軸線α方向の同一位置にある場合（図１１Ｂ参照）に対応する。
【００７０】
これら８種類の誘導コイル２２を用いて、Ｅ放電からＨ放電へのブレークダウンを起こすために電源４８から誘導コイル２２に供給する必要のある電圧を測定した。また、８種類の誘導コイル２２について、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合と、出力端子４５Ｂ(電位振幅小)に接続した場合について電圧を測定した。また、すべての場合について３回ずつ測定を行った。このブレークダウンを起こすために必要な供給電圧が低い程、誘導コイル２２及び回路素子の負荷が低減され、誘導コイル２２及び回路素子の寿命及び信頼性が向上する。
【００７１】
実験２の結果を図１２に示す。図１２において、横軸は巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆ、縦軸はブレークダウンに必要な誘導コイル２２への供給電圧（ピーク・ツー・ピーク）である。また、図１２において実線Ｌ１は巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合、破線Ｌ２は巻き終わり端部３９を出力端子４５Ｂ(電位振幅小)に接続した場合を示す。
【００７２】
図１２から明らかなように、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合も出力端子４５Ｂ（電位振幅小）に接続した場合も、比Ｆが０（単一の巻線層３０）から増加（巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の間隔ｇが縮小）するのに伴い、ブレークダウンを起こすために必要な供給電圧は低下している。また、比Ｆが１（巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の軸線α方向の位置が同一）に近づくのに伴い、必要な供給電圧が再び増加している。
【００７３】
実線Ｌ１から明らかなように、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合、０．１０＜Ｆ＜０．９５の範囲で比Ｆが０の場合や１の場合と比較して必要な供給電圧が低減されている。また、破線Ｌ２から明らかなように、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ｂ(電位振幅小)に接続した場合、０．１５＜Ｆ＜０．９５の範囲で比Ｆが０の場合や１の場合と比較して必要な供給電圧が低減されている。これらの理由から巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続する場合には０．１０＜Ｆ＜０．９５、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ｂ(電位振幅小)に接続する場合には０．１５＜Ｆ＜０．９５が巻線Ｎ１，Ｎ２の比Ｆとして好ましい。
【００７４】
（第２実施形態）
図１３に示す本発明の第２実施形態では、第１実施形態と同様の無電極放電ランプ１１が金属製の点灯器具の一種であるダウンライト５１に装着されている。具体的には、口金２８がダウンライト５１側のソケット５２に挿入されている。
【００７５】
放電容器１２がダウンライト５１のような金属製の器具に近接して配置される場合には、誘導コイル２２の励起する電磁界が金属製の器具にカップリングすることにより損失があり、放電容器１２に対するエネルギーカップリングが相対的に減少するので、損失を補うためにより大きな突入電力が必要となる。従って、放電容器１２が金属製の器具に近接して配置される場合、ブレークダウンに必要な電力はより小さいことが好ましい。この理由より、無電極放電ランプ１１がダウンライト５１に装着されている本実施形態では、第１実施形態の場合よりも巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆは、ブレークダウンに必要な電力が低減される範囲に設定する。具体的には、金属製のダウンライト５１とのカップリングよる損失を考慮すると、往路側巻線層３１と復路側巻線層３２の巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆは０．２３＜Ｆ＜０．９３の範囲で設定することが好ましく、特に０．３６＜Ｆ＜０．７４の範囲で設定することが好ましい。これらの範囲が好ましい理由は以下の実験３と関連して詳述する。
【００７６】
（実験３）
無電極放電ランプ１１を金属製のダウンライト５１に装着して使用する場合のカップリングによる損失を測定する実験を行った。
【００７７】
器具効率向上のための配光設計の観点から、ダウンライト５１の反射材にアルミの高反射材又は樹脂にアルミ蒸着した反射材を使用したものが増えつつある。しかし、コストの観点から鉄板に塗装を施した反射材が使われている器具も広く使用されている。この理由から、鉄及びアルミニウムの２種類のダウンライト５１を作製して実験に供した。また、鉄製及びアルミニウム製のそれぞれについて、複数種類の開口径（内直径）Ｄのダウンライト５１を作製した。測定に使用した無電極放電ランプ１１は６０Ｗ相当の白熱電球の代替の電球形蛍光ランプ用に設計された市販品（松下電器産業株式会社製  無電極パルックボール  品番：PFA15EL/12）である。
【００７８】
作製した鉄製及びアルミニウム製のダウンライト５１に対する誘導コイル２２への出力パルス電圧（ブレークダウンさせるために点灯回路が供給できる誘導コイル端出力電圧）を測定した。
【００７９】
図１４に実験３の結果を示す。図１４では測定した出力パルス電圧をダウンライト５１に装着しない場合の出力パルス電圧を１００％として正規化している。図１４の太実線Ｌ３は鉄製のダウンライト５１の場合の開口径Ｄと出力パルス電圧の関係を示し、細実線Ｌ４はアルミニウム製のダウンライト５１の場合の開口径Ｄと出力パルス電圧の関係を示す。
【００８０】
開口径Ｄが小さくなるほどに出力パルス電圧が低下しており、出力パルス電圧は器具の開口径Ｄに対する依存性があることが確認できる。詳細には、鉄製の場合もアルミニウム製の場合も、開口径Ｄが小さくなる程、出力パルス電圧が低下して無電極放電ランプ１１が点灯しにくくなっている。特に、鉄製の器具はアルミ製の器具に比べ高透磁率かつ高抵抗であるため、誘導コイルにより生成された磁束がカップリングしランプの放電に有効に使用されないことと、渦電流による高損失とにより出力パルス電圧の低下率が大きい。この出力パルス電圧の器具開口径依存性は、点灯回路、誘導コイル、放電容器の仕様によらず、ほぼ同じ変化率であった。これは、実使用の範囲内では、点灯回路や、誘導コイル、放電容器の仕様に大きな設計自由度がなく、自ずと制限されてしまうからである。
【００８１】
一般的にダウンライト５１で比較的多い開口径Ｄは１４０mmである。この１４０mmの開口径Ｄを有するダウンライト５１は、配光設計上、比較的器具効率が高く取れる。また、この開口径Ｄであれば、高天井等のランプを交換するためにランプを保持する器具（例えば、松下電器産業株式会社製  ランプチェンジャー  品番：Ｋ−Ｌ１，Ｋ−Ｌ２，Ｋ−Ｌ３等）をダウンライト５１内に容易に挿入できる。図１４の太実線Ｌ３から明らかなように、鉄製のダウンライト５１の場合、開口径Ｄが１４０mmであると、ダウンライト５１に装着しない場合と比較して出力パルス電圧が６％低下する。Ｅ放電からＨ放電へのブレークダウンを起こすために必要な誘導コイル２２への供給電圧を低減すれば、この６％の出力パルス電圧の低下を補うことができる。前述の図１２を参照すると、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合（実線Ｌ１）、巻線Ｎ１，Ｎ２の比Ｆを０．２３＜Ｆ＜０．９３の範囲に設定すれば、ブレークダウンを起こすために必要な誘導コイル２２への供給電圧を６％低減し、ダウンライト５１に装着したことによる出力パルス電圧の低下を補うことができる。アルミ製のダウンライト５１の場合、図１４の細実線Ｌ４に示すように、開口径Ｄが１４０mmであれば出力パルス電圧は殆ど低下せず、巻線Ｎ１，Ｎ２の比Ｆを０．２３＜Ｆ＜０．９３の範囲に設定すれば確実に無電極放電ランプ１１を点灯できる。また、ユーザーが天井に設置されたダウンライト５１が鉄製であるのかアルミ製であるのかを確認するのは困難である。以上の理由で、ダウンライト５１が鉄製である場合もアルミニウム製である場合も、巻線Ｎ１，Ｎ２の比Ｆを０．２３＜Ｆ＜０．９３の範囲に設定することが好ましい。
【００８２】
ダウンライト５１の開口径Ｄがデザイン性を重視、比較的狭小な器具に使用されることを想定して１２０mmであると、開口径Ｄが１４０mmである場合と比較して無電極放電ランプ１１がダウンライト５１にさらに近接して配置されるので、出力パルス電圧がさらに低下する。具体的には、図１４の太実線Ｌ３から明らかなように、鉄製のダウンライト５１の場合、開口径Ｄが１２０mmであると、ダウンライト５１に装着しない場合と比較して出力パルス電圧が１４％低下する。図１２を参照すると、巻き終わり端部３９を出力端子４５Ａ(電位振幅大)に接続した場合（実線Ｌ１）、巻線Ｎ１，Ｎ２の比Ｆを０．３６＜F＜０．７４の範囲に設定すれば、ブレークダウンを起こすために必要な誘導コイル２２への供給電圧を１４％低減し、ダウンライト５１に装着したことによる出力パルス電圧の低下を補うことができる。また、前述のようにダウンライト５１がアルミニウム製の場合、鉄製の場合よりも出力パルス電圧の低下は少なく、鉄製のダウンライト５１に装着して点灯始動可能な条件であれば、アルミニウム製のダウンライト５１に装着した無電極放電ランプ１１を確実に点灯始動できる。以上の理由で、ダウンライト５１の開口径が比較的小さい場合を考慮すると、巻線Ｎ１，Ｎ２の比Ｆを０．３６＜F＜０．７４の範囲に設定することが好ましい。
【００８３】
（第３実施形態）
図１５及び図１６は本発明の第３実施形態に係る無電極放電ランプ１１を示す。本実施形態の無電極放電ランプ１１は、往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１よりも復路側巻線層３２の巻き数Ｎ２が大きい（Ｎ２＞Ｎ１）点が第１実施形態と異なる。往路側巻線層３１及び復路側巻線層３２の巻き数Ｎ１，Ｎ２をこのように設定することで、巻き幅Ｗ１，Ｗ２が異なり、往路側巻線層３１の巻き始めリング部３４（巻き始め端部３６）が復路側巻線層３２の巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）よりも誘導コイル２２の先端側に位置している。
【００８４】
巻き始め端部３６よりも誘導コイル２２の基端側にある復路側巻線層３２の巻線リング部３４（巻き終わりリング部３８を含む。）を保持するために、樹脂製の筒体５３がフェライトコア１９に嵌め込まれている。
【００８５】
巻き数Ｎ１，Ｎ２の比Ｆ（Ｎ１／Ｎ２）は、第１実施形態及び第２実施形態で言及した範囲に設定することが好ましい。すなわち、放電容器１２に近い復路側巻線層３２の巻き終わりリング部３８（巻き終わり端部３９）を整合回路２７の出力端子４５Ａ（電位振幅大）に接続する場合には、比Ｆは０．１０＜Ｆ＜０．９５の範囲に設定することが好ましい。また、巻き終わりリング部３８を整合回路２７の出力端子４５Ｂ（電位振幅小）に接続する場合には、比Ｆは０．１５＜Ｆ＜０．９５の範囲に設定することが好ましい。さらに、ダウンライトのような金属製の器具と使用することを考慮すると、比Ｆは０．２３＜Ｆ＜０．９３の範囲に設定することが好ましい。さらにまた、金属製の器具に近接して配置される場合を考慮すると、比Ｆは０．３６＜Ｆ＜０．７４の範囲に設定することが好ましい。
【００８６】
図１７から図１９は第１から第３実施形態の変形例を示す。
【００８７】
図１７の変形例では、誘導コイル２２は４層の巻線層３０、すなわち２層の往路側巻線層３１と２層の復路側巻線層３２を有する。４層の巻線層３０のうち最内層、すなわち放電容器１２（図１参照）の容器壁から最も離れている往路側巻線層３１が巻き始めリング部３４及び巻き始め端部３６を備える。また、４層の巻線層３０のうち最外層、すなわち放電容器１２の容器壁に最も近接している復路側巻線層３２が巻き終わりリング部３８及び巻き終わり端部３９を備える。巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８は軸線α方向にずらして配置されている。最内層の往路側巻線層３１の巻き数Ｎ１と復路側巻線層３２の巻き数Ｎ１は第１及び第２実施形態に関して説明した範囲に設定される。この図１７の変形例のように、本発明は誘導コイル２２の巻線層の総数が２層の場合に限定されず、４層以上の偶数層の場合にも適用できる。
【００８８】
図１８に示す第２の代案では、巻線２１を巻回する密度によって往路側巻線層３１の巻き幅Ｗ１と復路側巻線層３２の巻き幅Ｗ２を異ならせ、それによって巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の軸線α方向の位置ずらしている。復路側巻線層３２では、第１から第３実施形態と同様に、隣接する巻線リング部３７が互いに接触するように巻線２１を密に巻回している。一方、往路側巻線層３１では、隣接する巻線リング部３３間に隙間が設けられるように巻線２１を疎に巻回している。
【００８９】
図１９に示す第３の代案では、巻線２１の径を変えることで往路側巻線層３１の巻き幅Ｗ１と復路側巻線層３２の巻き幅Ｗ２を異ならせ、それによって巻き始めリング部３４と巻き終わりリング部３８の軸線α方向の位置ずらしている。具体的には、復路側巻線層３２での巻線２１の径を往路側巻線層３１の径よりも小さく設定し、それによって復路側巻線層３２の巻き幅Ｗ２を往路側巻線層３１の巻き幅Ｗ１よりも小さく設定している。
【００９０】
誘導コイル２２は空芯であってもよく、樹脂、磁性体材料とのコンポジット樹脂、セラミックなどで形成されたボビンに巻かれていても良い。放電容器１２の仕様も実施形態に関して言及したものに限定されない。また、放電容器１２内に封入されるガスは、アルゴン、クリプトンの混合ガスのみでなく他の希ガス（ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン）の単体または混合ガスでもよい。また、水銀の代わりに他の金属蒸気を用いても良いし、希ガスのみを使用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３Ａ】図２のIII−III線での断面図。
【図３Ｂ】巻線の巻き方の代案を示す断面図。
【図４Ａ】Ｅ放電が起きた状態の無電極放電ランプの部分斜視図。
【図４Ｂ】初期のリング状プラズマが生じた状態の無電極放電ランプの部分斜視図。
【図４Ｃ】Ｈ放電に移行した状態の無電極放電ランプの部分斜視図。
【図５】コイル電圧及びコイル電流と時間の関係を示す模式的なグラフ。
【図６】点灯回路の一例を示す簡易等価回路図。
【図７】の図６の点灯回路のベクトル線図。
【図８】点灯回路の他の例を示す簡易等価回路図。
【図９】の図８の点灯回路のベクトル線図。
【図１０】実験１の実験方法を説明するための模式図。
【図１１Ａ】比較例１の無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図１１Ｂ】比較例２の無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図１２】巻き数の比とブレークダウンに必要な誘導コイルへの供給電圧の関係を示す線図。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図１４】開口径と出力パルス電圧変化率の関係を示す線図。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図１６】図１５のXVI−XVI線での断面図。
【図１７】本発明の第１の変形例の無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図１８】本発明の第２の変形例の無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図１９】本発明の第３の変形例の無電極放電ランプを示す一部断面正面図。
【図２０】従来の無電極放電ランプの一例を示す一部断面正面図。
【符号の説明】
【００９２】
１１  無電極放電ランプ
１２  放電容器
１３  本体
１４  凹部
１５  封止着
１６  蛍光体層
１７  キャビティ
１８  ランプホルダ
１９  フェライトコア
２１  巻線
２２  誘導コイル
２３  ランプハウジング
２４  高周波電源
２５  商用電源
２６  インバータ回路
２７  整合回路
２８  口金
３０  巻線層
３１  往路側巻線層
３２  復路側巻線層
３３，３７  巻線リング部
３４  巻き始めリング部
３５Ａ，３５Ｂ  導線
３６  巻き始め端部
３８  巻き終わりリング部
３９  巻き終わり端部
４１  種火
４２  リング状プラズマ
４３  プラズマコイル
４８  電源
５１  ダウンライト
５２  ソケット
５３  筒体
α  軸線
ｇ  間隔
Ｗ１，Ｗ２  巻線幅
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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