(57)【要約】【課題】磁界発生器から発生する磁界を効率よく放電管の中に取り込むことができ、電力の使用効率に優れた無電極放電ランプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、放電ガスが封入された放電管と、放電管内に電磁界を発生させる磁界発生器とからなる放電ランプであって、磁界発生器が、段差部を有するコアと段差部に巻線を巻き回して構成されるので、磁界発生器から放出される磁界を効率よく放電管内に取り込むことが出来、放電に作用する磁界の利用効率を高くできる。【選択図】  図１
2004234944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガス封入した放電管と、前記放電管磁界を供給する磁界発生器を配した放電ランプであって、前記磁界発生器は、段差部を有するコアと前記段差部の凹部に設けた巻線とを有することを特徴とする無電極放電ランプ。
【請求項２】
磁界発生器のコアの、段差部の凹部が、前記コアの中央部に位置す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。
【請求項３】
磁界発生器のコアの段差部外部は中空形状であることを特徴とす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。
【請求項４】
磁界発生器のコアの段差部外部に長軸方向の溝を設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項２、３記載の無電極放電ランプ。
【請求項５】
磁界発生器のコアの段差部外部に設けた長軸方向の溝に、前記段差部の凹部に設けた巻線に繋がるリード線を沿わせてなることを特徴とする請求項４記載の無電極放電ランプ。
【請求項６】
磁界発生器のコアの、段差部の凹部に設けた巻線が作る包絡面は、前記コアの表面より内側に設けられたことを特徴とする請求項５記載の無電極放電ランプ。
【請求項７】
磁界発生器のコアの、段差部の凹部が、前記コアの両端側に位置す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。
【請求項８】
磁界発生器のコアの段差部外部に長軸方向の溝を設けたことを特徴とする請求７記載の無電極放電ランプ。
【請求項９】
磁界発生器のコアの段差部外部に設けた長軸方向の溝に、段差部に形成した巻線に繋がるリード線を沿わせてなることを特徴とする請求項８記載の無電極放電ランプ。
【請求項１０】
磁界発生器のコアの、段差部の凹部に設けた巻線が作る包絡面は、前記コアの表面より内側に設けられたことを特徴とする請求項９記載の無電極放電ランプ。
【請求項１１】
磁界発生器のコアはフェライト材からなることを特徴とする請求項１から１０記載の無電極放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプ、特に内部に放電管の内部に磁界発生器が設けられた無電極放電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁界発生器を内部に設け、それにより発生する磁界を駆動源とする放電ランプは、放電管内部に電極を持たない事から、無電極放電ランプと呼ばれ、現在の主流である有電極の放電ランプと比較して長寿命であるという特徴を有することから、近年の環境問題の高まりと相俟って注目を浴びてきている。
【０００３】
無電極放電ランプの従来の技術として、（特許文献１）を参照にして以下に示す。図９に従来の無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図を模式的に示す。無電極放電ランプは、主として磁界発生器２と放電管１、及び高周波電源３とから構成されている。放電管１は一部に窪み部分８を有した構造となっており、この窪み部分８の中に磁界発生器２が配置される。磁界発生器２は、リード線７を介して高周波電源３と結合され、高周波電源３から供給される電力に応じて高周波磁界を発生する。磁界発生器２から放出される磁界が放電管内部４の放電ガスに作用することで、放電が開始及び維持される。ここで、放電管内部４に水銀蒸気を封入しておくと、放電ガスの作用により強い紫外線が放出されることになる。放電管１の管壁に紫外線に反応する蛍光物質等を固着させた構成とする事で、紫外線は可視光線に変換されて、照明用の光源として利用されるようになる。
【０００４】
磁界発生器２は、コア５、巻線６とからなる。コアの形状は、円筒形状であり、コアの周囲に巻線を巻き回した構成となっている。好適な実施の形態として、高さ５５ｍｍ、外径１４ｍｍ、内径７ｍｍのフェライトコアの表面に、リッツ線を０〜１０ｍｍの巻間ピッチで１０〜８０回巻いて構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４８６８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成の磁界発生器２は、コアの表面全体に巻線を施した構成であり、磁界発生器２を窪み部分８に配した場合、コア５と窪み部分８との隙間には巻線６が間に入る構成となること、更に巻線６の巻き数も多い事から、コア５と放電管１の窪み部分８との間の隙間は、ある一定の距離を必要とする構成であった。その為、磁界発生器２より放出される磁界で、実際に無電極ランプの放電に寄与する磁界の使用効率は低いものとならざるを得なかった。従って、例えば所定の光束を得るためには、放電管内部４に所定の強さの磁界を導入しなければならないが、その際はより多くの電力を巻線へ供給する事により所定の強さの磁界を得る必要があった。そのため、巻線で損失する銅損、フェライトコアで損失するコア損失、及び電源等での損失が一斉に増加し、無駄な発熱の増大による回路部品の信頼性への影響の問題、電力の消費が多くなるなどの問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するもので、磁界発生器から発生する磁界を効率よく放電管内部４に取り込むことができ、電力の使用効率に優れた無電極放電ランプを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の無電極放電ランプは、放電ガスが封入された放電管と、放電管を内包する空間に電磁界を発生させる磁界発生器を配した放電ランプであって、磁界発生器が段差部を有するコアと段差部の凹部に設けた巻線とから構成される無電極放電ランプを用いる。
【０００９】
本発明の無電極放電ランプによれば、磁界発生器から発生する磁界を効率よく放電管内部に取り込むことが出来るので、磁界発生器から発生する磁界を有効に放電に使用でき、電力の使用効率に優れた無電極放電ランプを提供することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、放電ガスを封入した放電管と、前記放電管磁界を供給する磁界発生器を配した放電ランプであって、前記磁界発生器は、段差部を有するコアと前記段差部の凹部に設けた巻線とを有する無電極放電ランプであるから、磁界発生器から発生する強い磁界を有効に放電管内部に取り込むことが出来るので、磁界発生器から発生する磁界を有効に放電に使用できる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、磁界発生器のコアの、段差部の凹部が、前記コアの中央部に位置する請求項１に記載の無電極放電ランプであるから、巻線近傍に２つの段差を有する構成となり、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００１２】
請求項３記載の発明は、磁界発生器のコアの段差部外部は中空形状である請求項２に記載の無電極放電ランプであるから、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来ると共に、コアの肉厚が薄くなるため、原材料を減らせると共に、ランプ放電中のコア損失の低減、ランプの重量増加の抑制ができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、磁界発生器のコアの段差部外部に長軸方向の溝を設けた請求項２、３記載の無電極放電ランプであるから、磁界放出部の断面積の狭化により、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００１４】
請求項５記載の発明は、磁界発生器のコアの段差部外部に設けた長軸方向の溝に、前記段差部の凹部に設けた巻線に繋がるリード線を沿わせてなる請求項４記載の無電極放電ランプであるから、リード線引き回し用の空隙をコアと放電管との間に設ける必要が無いため、コアと放電管との隙間を狭くでき、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００１５】
請求項６記載の発明は、磁界発生器のコアの、段差部の凹部に設けた巻線が作る包絡面は、コアの表面より内側に設けられた請求項５記載の無電極放電ランプであるから、コアと放電管との隙間を狭くでき、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００１６】
請求項７記載の発明は、磁界発生器のコアの、段差部の凹部が、前記コアの両端側に位置する請求項１に記載の無電極放電ランプであるから、巻線部がコアの両端側に位置するために、巻線により誘導される強い磁界を均質に放電管内部に導くことが出来ると共に、コア形状は一体成型可能な形状となるために、生産性の向上が図れる。
【００１７】
請求項８記載の発明は、磁界発生器のコアの段差部外部に長軸方向の溝を設けた、請求７記載の無電極放電ランプであるから、磁界放出部の断面積の狭化により、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００１８】
請求項９記載の発明は、磁界発生器のコアの段差部外部に設けた長軸方向の溝に、段差部に形成した巻線に繋がるリード線を沿わせてなる、請求項８記載の無電極放電ランプであるから、リード線引き回し用の空隙をコアと放電管との間に設ける必要が無いため、コアと放電管との隙間を狭くでき、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、磁界発生器のコアの、段差部の凹部に設けた巻線が作る包絡面は、前記コアの表面より内側に設けられた請求項９記載の無電極放電ランプであるから、コアと放電管との隙間を狭くでき、巻線により誘導される強い磁界を放電管内部に導くことが出来る。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、磁界発生器のコアはフェライト材からなる請求項１から１０記載の無電極放電ランプであるから、コア損失を少なく出来ると共に巻線により誘導される磁界を効率よく放電管内部に導くことが出来る。
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を、図面を参照にしながら述べる。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態として図１（ａ）に実施の形態１の無電極放電ランプの磁界発生器の斜視図の概略図と、図１（ｂ）に実施の形態１の無電極放電ランプの部分断面図とを示す。実施の形態１の無電極放電ランプは、放電管１と磁界発生器２、及び磁界発生器２に電力を供給するための高周波電源３とから構成される。放電管１は、内部に放電ガスを封入したガラス容器よりなる。更に、放電管内部４には紫外線を有効に放出させるための水銀蒸気等が封入されている。また、放電管１の管壁内面には、紫外線を可視光線に変えるための蛍光体が固着されている。磁界発生器２は、コア５と巻線６、及び巻線６と高周波電源３とを結合するリード線７とから構成され、放電管１に設けられた窪み部分８内部に配置されている。
【００２３】
次に、無電極放電ランプの動作を説明する。高周波電源３から、リード線７を介して巻線６に高周波電力が供給される。この供給電力に応じて、巻線６に誘導磁界が発生する。巻線６に誘導された磁界は、コア５により強められ、磁界発生器２の近傍に高周波磁界を発生する。この高周波磁界が、放電管内部４の放電ガスに作用して放電管内部４で、放電が開始及び維持されることになる。放電により発生した電離気体は水銀蒸気に作用して紫外線を発生させる。この紫外線が蛍光体に照射されることで可視光線となり、放電管１の外部へ放射されることで、例えば照明用の光源となる。
【００２４】
さて、本実施の形態１の磁界発生器２のコア５は、コア５中央部に段差部９を有し、その段差部の凹部１０に巻線６を施して構成される。この磁界発生器２は以下のようにして作製した。図２（ａ）、（ｂ）にコアの作製方法を示す。図示したように、コア５の中心軸を通る面で２分した分割コア１１をフェライト材を用いて作製し、２組を貼り合せることでフェライト材からなるコア５を作製した。なお、本実施の形態では２分割した分割コアを用いたが、３分割や４分割した分割コアを用いても良い。コア５は段差部９、段差部の凹部１０、段差部外部１２からなっている。フェライト材の組成は、放電ランプの駆動周波数に応じて選択すれば良い。実施の形態１では、ＭｎＺｎ系のフェライト材を用いた。ここで、コア５は、大振幅の磁界振幅で駆動されること、駆動時のコア５の温度は１５０℃程度と高温に成ること等から、この温度領域でコア損失が極小を有するようなフェライトの組成を選択した。ＭｎＺｎ系のフェライト材からなるコア５の場合、電気抵抗が小さいので、巻線６を施すコア５の中央部に設けた段差部の凹部１０に電気的絶縁性の材料（図示せず）を介して巻線６を施すことになる。本実施の形態１では、ポリイミドテープを電気的絶縁性の材料として用いたが、コア５に表面に絶縁性の薄膜を設けたり、あるいは樹脂などを塗布して形成された絶縁材を介して巻線６をコア５に巻回しても良い。巻線６を施す段差部の凹部１０は長さ１５ｍｍ、凹部１０の深さは３ｍｍとした。この段差部の凹部１０の寸法は、磁界発生器２のインダクタンスが所望の値となる巻数分だけ巻線６を巻きまわした際に、巻線６の包絡面１３がコア５の表面からはみ出さない形状とした。磁界発生器２は、放電管１の窪み部分８に設けられる。従って、磁界発生器２の外径は、この放電管１の窪み部分８の大きさにより決まるものである。本実施の形態１では、放電管１の窪み部分８の大きさより僅かに小さいものとした。
【００２５】
次に比較例の磁界発生器を作製した。比較例の磁界発生器は、図９に示したように従来の無電極放電ランプの構成と同様な、段差がない形状のフェライト材からなるコア５に巻線６を施した構成からなる。フェライト材の組成は実施の形態１と同じ組成であり、巻線部となるコア５の表面にはポリイミドテープを電気的絶縁性の材料に用いて巻線６を施した。巻線は、実施の形態１とインダクタンスが同じとなるように巻数を調整した。実際には実施の形態１と比べて３割程度増の巻数が必要であった。  磁界発生器２は、放電管１の窪み部分８に設けられる。従って、磁界発生器２の外径は、この放電管１の窪み部分８の大きさにより決まるものである。比較例の場合、最外部には巻線６となるために、この巻線６の外径が、実施の形態１のコア径と同じになる。即ち、実施の形態１では、巻線６をコア５の段差部の凹部１０に設けたので、コア形状は放電管１の窪み部分８の大きさに応じて大きく出来るが、巻線６をコア５の外周部に巻く比較例の場合は、巻線６の大きさを放電管１の窪み部分８の大きさに対応させなければならない。そのため、実施の形態１では、比較例と比べて、コア５の外径大きくすることが出来る。
【００２６】
ここで、図３に実施の形態１の磁界発生器と比較例の磁界発生器とに関して、磁束密度の放電管１の窪み部分８の壁面からの距離による変化の計算結果を示す。計算はインダクタンス一定の条件で行ったものである。
【００２７】
なお、磁束密度は磁界強度に対応するものとして考えることができる。何れの場合も、コア５の近傍では強い磁束密度を示すが、距離が離れるとともに磁束密度は急速に減少することが図３に示される。すなわち、放電管１の窪み部分８に磁界発生器２を入れた構成の放電ランプの場合、放電管内部４の磁束密度分布は、実施の形態１においても、また比較例においても、磁界発生器２の近傍では磁束密度は強く、磁界発生器２からの距離が離れると急速に磁束密度は減少するような分布となっている。
【００２８】
また、コア５に設けた段差部の凹部１０に巻線６を施した本実施の形態１では、例えばコアの中心軸を通る断面で見た場合、巻線６をフェライト材がコの字型に覆う構成となっていることから、特に段差部９の近傍から強い磁界が発生する。
【００２９】
このように、本実施の形態１では、コア５に設けた段差部の凹部１０に巻線６を施すことで、比較例と比べて強い磁界を得ることが出来ると共に、磁界の実質的な放出部となるフェライト材からなるコア５を放電管１の窪み部分８の内壁と、狭い間隙で配置出来るので、磁界強度の距離による減衰を抑制した状態で磁界を放電管内部４に導入できるのである。
【００３０】
次に、放電管内部４の磁束の強度の影響が最も顕著に現れる起動特性、即ち放電管内部４で放電が開始する電圧を、実施の形態１と比較例とについて調べた。その結果を（表１）に示す。なお、試験は実施の形態１と比較例とで、インダクタンスの値が同じ値となるように巻線数を調整して行った。
【００３１】
【表１】
2004234944.tif 000003
【００３２】
（表１）から、実施の形態１では、比較例と比べ、放電開始に要する電圧の低下が確認できる。この、電圧低下の要因は、実施の形態１では比較例と比べて、放電管内部４に磁界強度が強い磁界を導くことができた結果であると考えられる。
【００３３】
放電開始には磁界強度の強い磁界を放電管内部に導くことが必要である。磁界強度の強い磁界を放電管内部に導く方法としては、例えば比較例においては、巻線に流す電流値を増やすことで対処することが出来る。しかしながら、図３からもわかるように比較例の場合の磁束密度の分布は、実施の形態１と比べて緩やかなものとなっている。これは、放電開始の為に巻線に流す電流値を増やした場合、放電管の外部の影響を受け易いことを意味するものである。例えば、放電管の周囲に鉄を主成分とするような保護カバーが存在する場合、磁界発生器から発生する磁界は、保護カバーと結合し易いと言うことである。この場合、たとえ巻線に流す電流値を増やして磁界発生器から発生する磁界強度を増したとしても、磁界発生器から発生した磁界は、放電開始に対して有効に寄与しないことになる。即ち、磁界発生器から発生する磁界を放電管の外部の影響無く効果的に寄与させるためには、本実施の形態１のように急峻な磁界分布を有する磁界を管内に無駄なく有効に取り込む事が必要であり、本実施の形態１はそれを満足するものである。
【００３４】
また、点灯中の放電管１の光束を、実施の形態１と比較例とで調べた。各々の入力電力を一定とし、定常状態となった時の放電管１の発光効率を（表２）に示した。
【００３５】
【表２】
2004234944.tif 000004
【００３６】
（表２）より、実施の形態１では放電管１の発光効が比較例と比べて増加していることが確認できる。
【００３７】
このように、コア５の中央部に段差部９を設け、その段差部の凹部１０に巻線６を配して構成される磁界発生器２からなる実施の形態１では、強い磁界を有効に放電管内部４に取り込むことが出来るので、比較例と比べて起動電圧の低減と、放電管１の輝度の増大が図れるのである。
【００３８】
また、実施の形態１では、同じインダクタンスを得るのに巻線の巻数を少なくできる事を示したが、巻線を減らす事で、巻線の電気抵抗が減少するので、巻線からの無駄な発熱も抑制できる。従って、巻線部の温度上昇が抑制でき、巻線の被覆材や、コアと巻線との電気的絶縁材などは、耐熱温度の低いものを使うことが出来るようになり、製造コストを安く押さえることが出来る。また、巻線の被覆材の耐熱温度を下げることが出来るために、電気回路形成のための巻線の被覆材の除去が容易になり、生産性が向上する。
【００３９】
なお、本実施の形態１ではフェライト材からなるコア５は、中心軸を通る面で切断した形状の２分割コア１１を貼り合せることでコア５を形成したが、フェライト材からなるコア５の形成方法は、これにこだわるものではなく、例えば段差部外部１２、段差部の凹部１０の各形状のコアを軸方向で貼りつけて構成しても構わない。ただしこの場合は、実施の形態１で用いたコア５では、コア５の磁化方向となる軸方向には連続した一体の形状となっているのに対して、コア５の磁化方向が途切れた形状となるので、コアを軸方向に貼りつけて形成する際は、コア間に不要な空隙ができないように注意を要する。磁化方向に存在する不要な空隙は磁界を有効に利用する上での妨げとなるからである。
【００４０】
また、本実施の形態１では、フェライト材からなるコア５と巻線６との電気的な絶縁手段にポリイミドテープを用いたが、この電気的絶縁手段は、ポリイミドテープにこだわるものではなく、耐熱性の絶縁体であれば、例えばＰＰＳ樹脂製のボビンなどを用いても何ら構わない。但し、コア５と窪み部分８との間隙を出来る限り狭くして、コア５からの磁界の減衰の影響を小さくすることが肝要である。
【００４１】
また、本実施の形態１では、フェライト材料にＭｎＺｎ系のフェライト材を用いたが、フェライト材はＭｎＺｎ系材料にこだわるものではなく、動作周波数に応じて選択すれば良い。例えば、動作周波数が５００ｋＨｚ以上となった場合は、ＭｎＺｎ系フェライトよりもＮｉＺｎ系フェライト材の方が磁気特性に関して優れてくるので、ＮｉＺｎ系のフェライト材を選べばよいことになる。ＮｉＺｎ系のフェライト材を用いる場合は、ＮｉＺｎ系のフェライト材の電気抵抗は極めて大きいことから、巻線とフェライトコアとの電気的絶縁手段を設ける必要は無い。ただ、巻線時にフェライトコアのエッジ部のバリ等に注意して巻線を巻けば良い。
【００４２】
また、本実施の形態１のコア５の形状は中心軸と垂直方向の断面形状は、円筒形状としたが、コア５の形状は円筒形状にこだわるものではない。外形は、多角形状でも何ら構わないし、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示した様な段差部外部１２に軸方向の溝１４を入れた場合、コア５の段差部９の断面積を小さくする事で、コア５を通る磁束が集中し、その結果より強い磁界を放電管内部４に導けるようになる。また、段差部外部１２に設けた溝１４に、高周波電源から巻線６に電力を供給するリード線７を沿わせれば、コア５と放電管１の窪み部分８との隙間にリード線７を引き回すための空隙を設ける必要もなくなり、コア５と放電管１の窪み部分８との隙間を更に小さく出来、従って、コア５から発生する磁界の減少を抑制した状態の強い磁界を放電管内部４に導くことが出来、磁界の使用効率は更に向上する。なお、コア５の中心部の貫通穴１５は、放電管球製造時に使用する細管を通すため、或いは、コアの放熱のための受熱器の挿入などに使用するためのものである。貫通穴１５の必要性は、管球の形状や受熱器の必要性の有無などに応じる。
【００４３】
また、実施の形態１では、段差部外部１２は、貫通穴１５のみを有した構成としたが、段差部外部１２の内部は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように中空としても構わない。段差部外部１２の長軸を法線とする断面の面積は、コア５内の磁束の流れを考慮した場合、少なくとも巻線６を施した段差部の凹部１０の断面積と同程度の断面積であれば良いからである。なお、段差部外部１２を中空とすることで、コアの無駄な部分が減ることから、材料の減少、重量の減少など形状的な利点が得られると共に、高周波駆動で特に問題となる渦電流損失の低減にも寄与し、無駄な電力を消費しない無電極放電ランプを得ることができる。なお、段差部外部１２の内部を中空とする場合、例えば円錐状にすることで、コア内部の空気流の障壁が無くなり、放電管１の窪み部分８内の温度差に対応した対流が発生し易くなり、磁界発生器２の局所的な温度上昇の抑制が図れ、放電管動作時の信頼性が向上する。
【００４４】
以上示したように、本実施の形態１の磁界発生器２を無電極放電ランプに用いることで、磁界発生器２から発生する磁界の磁界強度の強い磁界を放電管内部４に有効に無駄なく導入できるので、同一の投入電力とした場合の電球の光束の増加を図れるとともに、放電開始電圧の低減を図れる、動作性に優れた無電極放電ランプを提供できる。
（実施の形態２）
本発明の一実施の形態として図６（ａ）は実施の形態２の無電極放電ランプの磁界発生器２部分の斜視図を、図６（ｂ）に実施の形態２の無電極放電ランプの部分断面図とを示す。実施の形態２の無電極放電ランプは、実施の形態１の無電極放電ランプと同様に、放電管１と磁界発生器２、及び磁界発生器２に電力を供給するための高周波電源３とから構成され、実施の形態１の無電極放電ランプと同様に動作する。
【００４５】
さて、本実施の形態２の磁界発生器２は、コア５の両端側に段差部９を有し、従ってコア５の両端側にその段差部の凹部１０が存在し、両方の段差部の凹部１０に巻線６が施され、巻線６は高周波電源からの電力を供給するリード線７に結合して構成される。コア５は、実施の形態１と同様にＭｎＺｎ系からなるフェライト材で作製した。実施の形態１が２枚のコアを貼り合わせて作製したのに対して、実施の形態２のコア５は、金型を用いて一体に成型できる形状であるため、フェライト材を一体にプレス成型して作製した。
【００４６】
コア５の両端に存在する段差部の凹部１０に巻線６を施すが、フェライト材からなるコア５と巻線６との電気的絶縁は、耐熱塗料を用いて確保した。巻線６を施す段差部の凹部１０は長さ８ｍｍ、深さは３ｍｍとしたが、この段差部の凹部の寸法は、磁界発生器２のインダクタンスが所望の値となる巻数分だけ巻線６を巻きまわした際に、巻線６の包絡面１３がフェライト材からなるコア５の表面からはみ出さない形状となるように決めたものである。磁界発生器２は、放電管１の窪み部分８に設けられる。従って、磁界発生器２の外径は、この放電管１の窪み部分８の大きさにより制限される。本実施の形態２では、放電管１の窪み部分８の大きさより僅かに小さいものを作製した。
【００４７】
なお、比較例の磁界発生器には、実施の形態１で用いたものを用いた。
【００４８】
磁界発生器２は、放電管１の窪み部分８に設けられる。従って、磁界発生器２の外径は、この放電管１の窪み部分８の大きさにより決まるものである。比較例の場合、最外部には巻線６となるために、この巻線６の外径が、実施の形態２のコア径と同じになる。即ち、実施の形態２では、巻線６をフェライト材からなるコア５の段差部の凹部１０に設けたので、コア形状を放電管１の窪み部分８に応じた大きさで大きく出来、巻線６をコア５の外周部に巻く比較例の場合は、巻線６の大きさを放電管１の窪み部分８の大きさに対応させなければならない。そのため、実施の形態２では、比較例と比べて、コア５の外径を大きく出来る。
【００４９】
実施の形態２の磁界発生器と比較例の磁界発生器とに関して、磁束密度の放電管１の窪み部分８の壁面からの距離による変化の計算結果を図３に示す。なお、磁束密度は磁界強度に対応するものとして考えることができる。何れの場合も、コア５の近傍では強い磁束密度を示すが、距離が離れるとともに磁束密度は急速に減少することが図３に示される。すなわち、放電管１の窪み部分８に磁界発生器２を入れた構成の放電ランプの場合、放電管内部４の磁束密度分布は、実施の形態２においても、また比較例においても、磁界発生器２の近傍では磁束密度は強く、磁界発生器２からの距離が離れると急速に磁束密度は減少するような分布となっている。
【００５０】
また、コア５に設けた段差部の凹部１０に巻線６を施した本実施の形態２では、例えばコア５の中心軸を通る断面で見た場合、巻線６の片端部をフェライト材が覆う構成となっていることから、特に段差部９の近傍から強い磁界が発生するのである。しかしながら、巻線６がコアの両端側に２分されることから、磁束密度の値は、実施の形態１と比べ小さいものとなっている。
【００５１】
このように、本実施の形態２では、コア５に設けた段差部の凹部１０に巻線６を施すことで、比較例と比べて強い磁界を得ることが出来ると共に、磁界の実質的な放出部となる、フェライト材からなるコア５を放電管１の窪み部分８の内壁と、狭い間隙で配置出来るので、磁界強度の距離による減衰を抑制した状態で磁界を放電管内部４に導入できるのである。
【００５２】
次に、放電管内部４の磁束の強度の影響が最も顕著に現れる起動特性、即ち放電管内部４で放電が開始する電圧を、実施の形態２と比較例とについて調べた。その結果を（表３）に示す。なお、試験は実施の形態１と比較例とで、インダクタンスの値が同じ値となるように巻線数を調整して行った。
【００５３】
【表３】
2004234944.tif 000005
【００５４】
（表３）から、実施の形態２では、比較例と比べ、放電開始に要する電圧の低下が確認できる。この、電圧低下の要因は、実施の形態２では比較例と比べて、放電管内部４に強度が強い磁界を導くことができた結果であると考えられる。
【００５５】
本実施の形態２でも実施の形態１と同様に急峻な磁界分布を有する磁界を管内に無駄なく有効に取り込む事ができるので、磁界発生器から発生する磁界を放電管の外部の影響無く効果的に寄与させることが出来る。
【００５６】
また、点灯中の放電管１の光束を、実施の形態２と比較例とで調べた。各々の入力電力を一定とし、定常状態となった時の放電管１の発光効率を（表４）に示した。
【００５７】
【表４】
2004234944.tif 000006
【００５８】
（表４）から、実施の形態２で放電管１の発光効率は比較例と比べて増加していることが確認できる。このように、コアの両端側に段差部９を設け、その段差部の凹部１０に巻線６を設けて成る磁界発生器２からなる実施の形態２では、強い磁界を有効に放電管内部４に取り込むことが出来るので、比較例と比べて起動電圧の低下と、放電管１の輝度の増大が図れるのである。また、コア５の両端側に段差部９を設けたコア５とすることで、コア５の製造を金型により一体に成型できるので、コアを貼り合せて作製した実施の形態１と比べ生産性良くコア５を作製できる。
【００５９】
また、実施の形態２では、同じインダクタンスを得るのに巻線の巻数を少なくできる事を示したが、巻線を減らす事で、巻線の電気抵抗が減少するので、巻線からの無駄な発熱も抑制できる。従って、巻線部の温度上昇が抑制でき、巻線の被覆材や、コアと巻線との電気的絶縁材などは、耐熱温度の低いものを使うことが出来るようになり、製造コストを安く押さえることが出来る。また、巻線の被覆材の耐熱温度を下げることが出来るために、電気回路形成のための巻線の被覆材の除去が容易になり、生産性が向上する。
【００６０】
また、本実施の形態２のコアの形状は中心軸と垂直方向の断面形状は、円筒形状としたが、コアの形状は円筒形状にこだわるものではない。外形は、多角形状でも何ら構わないし、例えば、図７に示した様な、段差部外部１２に軸方向の溝を入れた場合、コアの段差部９の断面積を小さくする事で、コアの磁束が集中し、その結果より強い磁界を放電管４の中に導けるようになる。また、段差部外部１２に設けた溝１４に、高周波電源３から巻線６に電力を供給するリード線７を沿わせれば、コア５と放電管１の窪み部分８との間にリード線７を引き回すための空隙を設ける必要もなくなり、コア５と放電管１の窪み部分８との隙間を更に小さく出来、従って、コア５から発生する磁界の減少を抑制した状態で放電管内部４に導くことが出来、磁界の使用効率は更に向上するのである。
【００６１】
なお、コアの中心部の貫通穴１５は、放電管球製造時に使用する細管を通すため、或いは、コアの放熱のための受熱器の挿入などに使用するためのものである。貫通穴１５の必要性は、管球の形状や受熱器の必要性の有無などに応じる。
【００６２】
また、本実施の形態２では、両端側に段差部の凹部１０を設けた形状としたが、段差部の凹部１０は、図８に示したようにコア５の両端側から、内側寄りへずれていても磁界発生器２とした場合の特性は、比較例と比べて優れたものとなるのであるが、コア５の作製には、例えば実施の形態１で示したように複数のコアの貼りつけが必要となる。
【００６３】
以上示したように、本実施の形態２の磁界発生器を無電極放電ランプに用いることで、磁界発生器２から発生する磁界の磁界強度の強い磁界を放電管内部４に有効に無駄なく導入できるので、同一の投入電力とした場合の電球の光束の増加を図れるとともに、放電開始電圧の低減を図れる、動作性に優れた無電極放電ランプを提供できる。また、本実施の形態２のコア５は一体成型で加工できるので、生産性が向上する。  なお、各実施の形態において、コア５に設けられた凹部に関しては、コア５の全周に亘って設けられた設けた例を説明したが、例えば、凹部は全周ではなく、１／４周，１／２周，１／３周などの様に、部分的に凹部を設けても良く、その凹部内に巻線を収納するように構成しても良い。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の無電極放電ランプによれば放電ガスが封入された放電管と、放電管を内包する空間に電磁界を発生させる磁界発生器を配した放電ランプであって、磁界発生器が、段差部を有するコアと段差部の凹部に設けた巻線とから構成されるので、磁界発生器から発生する磁界の磁界強度の強い磁界を放電管内部に有効に導入できるので、同一の投入電力とした場合の電球の光束の増加を図れるとともに、放電開始の電圧を低減出来る、電力効率に優れた無電極放電ランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の無電極放電ランプを示す図
【図２】本発明の実施の形態１の無電極放電ランプのコアの組み立て説明する図
【図３】本発明の実施の形態１と実施の形態２および比較例の磁界発生器から発生する磁束密度の放電管窪み部壁からの距離による変化の計算結果のグラフ
【図４】本発明の実施の形態１の無電極放電ランプの磁界発生器の他の例の斜視図とそれを用いた無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図
【図５】本発明の実施の形態１の無電極放電ランプの磁界発生器の更に他の例の斜視図とそれを用いた無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図
【図６】本発明の実施の形態２の無電極放電ランプの磁界発生器の斜視図とそれを用いた無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図
【図７】本発明の実施の形態２の無電極放電ランプの磁界発生器の他の例の斜視図とそれを用いた無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図
【図８】本発明の実施の形態２の無電極放電ランプの磁界発生器の更に他の例の斜視図とそれを用いた無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図
【図９】従来の無電極放電ランプの構成を示した概略の断面図
【符号の説明】
１  放電管
２  磁界発生器
３  高周波電源
４  放電管内部
５  コア
６  巻線
７  リード線
８  窪み部分
９  段差部
１０  段差部の凹部
１１  分割コア
１２  段差部外部
１３  包絡面
１４  軸方向の溝
１５  貫通穴
【図１】
2004234944.tif 000007
【図２】
2004234944.tif 000008
【図３】
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【図４】
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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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