JP2003178721A - 無電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効果的な冷却および低コスト化を達成できる
とともに、ランプ効率の低下を防止できる無電極放電ラ
ンプを提供する。 【解決手段】 バルブ１０の凹入部１０ａに挿入され、
コア３０ａと巻線３０ｂとからなる誘導コイル３０と、
誘導コイル３０に電力を供給する電源回路４０と、電源
回路４０を収容するハウジング５０と、誘導コイル３０
に沿って設けられた第１の熱伝導部材７０とを備えた無
電極放電ランプ１００である。第１の熱伝導部材７０
は、電源回路４０側に設けられた第２の熱伝導部材９０
に熱的に接続されており、バルブ１０と第２の熱伝導部
材９０との間には、フェライトから構成された磁場遮蔽
部材８０が設けられている。磁場遮蔽部材８０を構成す
るフェライトの比透磁率は、コア３０ａの比透磁率より
も小さく、磁場遮蔽部材８０は、バルブ１０内に発生す
るプラズマの位置を制御するプラズマ位置制御手段とし
て機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電ランプ
に関する。特に、電球形蛍光ランプとして構成された無
電極放電ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護と経済性の視点か
ら、電球に比べて効率が約５倍高い有電極の電球形蛍光
ランプが、住宅やホテルなどにおいて電球代替用として
広く利用されてきている。さらに、最近、従来から存在
する有電極の電球形蛍光ランプの他に、無電極の電球形
蛍光ランプが普及し始めている。無電極蛍光ランプは、
電極が無いことから寿命が有電極蛍光ランプに比べて更
に長いことが特徴であり、今後ますます普及していくこ
とが期待される。

【０００３】そのような電球形無電極蛍光ランプは、例
えば、特願２０００−０８６１１４号明細書に開示され
ている。同公報に開示された電球形無電極蛍光ランプを
図１７に示す。

【０００４】図１７に示した電球形無電極蛍光ランプ１
０００は、装置全体として電球形状を有している。より
具体的に説明すると、このランプ１０００は、透光性の
放電容器１０１と、放電容器１０１の凹入部１０１ａ内
に挿入されたコイル１０３と、コイル１０３に交流電流
を供給する電源回路１０４とから構成されている。コイ
ル１０３は、略棒状のフェライトコア１０３ａと巻線１
０３ｂとから構成されており、巻線１０３ｂは、電源回
路１０４に接続されている。電源回路１０４は、プラス
チック製のハウジング１０５によって覆われており、そ
して、ハウジング１０５の一部に設けられた口金１０６
を介して、電源回路１０４の入力電力は供給されること
になる。

【０００５】放電容器１０１の内部には、発光物質とし
て水銀とアルゴンが封入されており、放電容器１０１の
内面には、蛍光体層１０２が形成されている。この蛍光
体層１０２によって、放電容器１０１内で発生した紫外
線は、可視光に変換されることになる。凹入部１０１ａ
のコイル１０３側の面には、巻線１０３ｂの巻回方向に
沿って、電気絶縁性の第１の熱伝導部材１０７が配置さ
れている。第１の熱伝導部材１０７は、電気絶縁性の第
２の熱伝導部材１０８に熱的に接続されており、それに
よって、放電動作中に放電容器１０１内で発生するプラ
ズマ発生熱のうち、コイル１０３に伝達された熱は、第
１の熱伝導部材１から第２の熱伝導部材２を経て、さら
にハウジング１０５を介してランプ外に放熱される。こ
れにより、巻線１０３ｂの温度低下を実現できる。ま
た、第１熱伝導部材１０７および第２の熱伝導部材１０
８ともに、電気絶縁性であるので、コイル１０３から発
生する磁界による渦電流損失もなくすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本願出願人は、図１７
に示したようなタイプの電球形無電極蛍光ランプのコイ
ルを効果的に冷却できる構造を、低コストで実現すべく
鋭意研究し、その結果、そのような構造の電球形無電極
蛍光ランプを完成させることに成功し、特願２００１−
２１００６３号（出願日；平成１３年７月１０日）に開
示した。そのランプの構成を図１８に示す。なお、説明
の簡潔化を図るために、図１７中の構成要素と実質的に
同一の機能を有する構成要素については、同一の参照符
号を付してその説明を省略する。

【０００７】図１８に示したランプ２０００は、図１７
に示したランプ１０００と比べて、放電容器１０１と、
第２の熱伝導部材１０８との間に、フェライトディスク
１１０が設けられている点が大きく異なる。このフェラ
イトディスク１１０を設けた構成にすることにより、第
２の熱伝導部材１０８が熱伝導部材（例えば、銅）であ
っても、第２の熱伝導部材１０８に渦電流がほとんど生
じないようにすることができる。すなわち、フェライト
ディスク１１０によって、点灯中に放電容器１０１内に
生じる磁場（電磁界）が、フェライトディスク１１０よ
りも電源回路１０４側に位置する第２の熱伝導部材１０
８に実質的に達しなくなるため、第２の熱伝導部材１０
８として銅製の部材を用いても、第２の熱伝導部材１０
８に渦電流が生じないようにすることができる。ランプ
１０００で用いた電気絶縁性の第２の熱伝導部材１０８
（セラミック製の部材１０８）よりも、銅製の第２の熱
伝導部材１０８の方が、高い熱伝導率を有するので、ラ
ンプ２０００の構成の方がコア１０３ａをより効果的に
冷却することができる。加えて、銅は、セラミックより
も安価で、加工性に優れているので、より低コスト化を
図ることが可能となる。

【０００８】ランプ２０００の第２の熱伝導部材１０８
は、より放熱性を向上させるために、円筒部１０８ａを
備えている。また、放電容器１０１内に生じる磁束が、
第２の熱伝導部材１０８および円筒部１０８ａに達しな
いように、フェライトディスク１１０は、第２の熱伝導
部材１０８および円筒部１０８ａの外径よりも大きくし
た部分１１１を有している。第１の熱伝導部材１０７
は、銅製のチューブであり、円筒状のコア１０３ａの内
部に設けられており、フェライトディスク１１０の中央
部に位置する開口部を通じて、第２の熱伝導部材（プレ
ート）１０８に連結されている。第１の熱伝導部材１０
７のチューブ内には、放電容器１０１の排気細管１０１
ｂが挿入されている。放電容器１０１の内壁には、図示
しないが、保護膜や蛍光体層、場所によっては反射膜も
形成されている。

【０００９】しかしながら、ランプ２０００には、次の
ような問題が生じることを本願発明者は見出した。すな
わち、フェライトディスク１１０を用いると、より効果
的な冷却および低コスト化を達成することができるもの
の、そのフェライトの磁性の影響により、放電容器１０
１内に生じるプラズマが口金１０６側へ移動し、ランプ
効率が悪くなるという問題である。

【００１０】この問題は、電球形無電極蛍光ランプをベ
ースアップで使用する場合に特に顕著になる。この場
合、点灯中に放電容器１０１内の対流にて生じる浮力
と、フェライトディスク１１０の磁性の影響とによっ
て、プラズマがより大きく口金１０６側へ移動してしま
い、その結果、放電容器１０１から出射する光の量が減
ってしまう。つまり、本来、放電容器１０１の中央部に
プラズマの中心が位置するようにランプは設計されてい
たのであるが、プラズマが口金１０６に移動すると、透
光性でないハウジング１０５の方へ出射する光の割合が
増え、その結果、放電容器１０１から外部へ出る光の総
量が減ってしまう。

【００１１】また、放電容器１０１が略球形の場合に
は、放電容器１０１の中央部よりも、放電容器１０１内
の口金１０６側の部分の方が狭くなる構造をしているの
で、プラズマが口金１０６側へ移動すると、放電容器１
０１の内壁による抵抗が大きくなり、それゆえ、両極性
拡散で失われる電子の数が増大することになる。このた
め、放電を維持するためにより多くの電子を必要とし、
その結果、投入電力が増大する。すなわち、放電容器１
０１中の封入ガスを励起してある一定量の紫外放射を発
生させるために必要な投入電力が増大する。したがっ
て、放射効率が低下することとなり、ランプ効率が低下
する。

【００１２】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、効果的な冷却および低コスト
化を達成できるとともに、ランプ効率の低下を防止でき
る無電極放電ランプを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の無電
極放電ランプは、凹入部を有し、発光物質が封入された
バルブと、前記バルブの前記凹入部に挿入され、コアと
巻線とからなる誘導コイルと、前記誘導コイルに電力を
供給する電源回路と、前記電源回路を収容するハウジン
グと、前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導
部材とを備え、前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路
側に設けられた第２の熱伝導部材に熱的に接続されてお
り、前記バルブと前記第２の熱伝導部材との間には、フ
ェライトから構成された磁場遮蔽部材が設けられてお
り、前記磁場遮蔽部材を構成する前記フェライトの比透
磁率は、前記コアの比透磁率よりも小さく、それによっ
て、前記磁場遮蔽部材は、前記バルブ内に発生するプラ
ズマの位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能
する。

【００１４】前記コアの比透磁率は、２０００以上であ
り、前記フェライトの比透磁率は、１３以上、１００以
下であることが好ましい。

【００１５】ある好適な実施形態において、前記磁場遮
蔽部材および前記第２の熱伝導部材は、前記ハウジング
内に設けられており、前記第２の熱伝導部材は、金属か
ら構成されている。

【００１６】前記磁場遮蔽部材は、前記第１の熱伝導部
材および前記第２の熱伝導部材の両者に熱的に接続され
ていることが好ましい。

【００１７】ある好適な実施形態において、前記電源回
路の周波数は、５０ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下である。

【００１８】前記電源回路の周波数は、５０ｋＨｚ以
上、５００ｋＨｚ以下であることが好ましい。

【００１９】本発明による第２の無電極放電ランプは、
凹入部を有し、発光物質が封入されたバルブと、前記バ
ルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる誘導コ
イルと、前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路を収容するハウジングと、前記誘導コイル
に沿って設けられた第１の熱伝導部材とを備え、前記第
１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた第２の
熱伝導部材に熱的に接続されており、前記バルブと前記
第２の熱伝導部材との間には、磁場を遮蔽する機能を有
するフェライトディスクが設けられており、前記フェラ
イトディスクの比透磁率は、前記コアの比透磁率よりも
小さく、それによって、前記バルブ内に発生するプラズ
マの位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能
し、前記第２の熱伝導部材は、少なくともディスク状部
分を有しており、前記フェライトディスクのディスク直
径をＤ１とし、前記第２の熱伝導部材における前記ディ
スク状部分のディスク直径をＤ２としたとき、Ｄ２≦Ｄ
１≦１．１×Ｄ２の関係を満たす。

【００２０】本発明による第３の無電極放電ランプは、
凹入部を有し、発光物質が封入されたバルブと、前記バ
ルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる誘導コ
イルと、前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路を収容するハウジングと、前記誘導コイル
に沿って設けられた第１の熱伝導部材とを備え、前記第
１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた第２の
熱伝導部材に熱的に接続されており、前記バルブと前記
第２の熱伝導部材との間には、フェライトから構成され
た磁場遮蔽部材が設けられており、前記磁場遮蔽部材を
構成する前記フェライトの比透磁率は、前記コアの比透
磁率よりも小さく、それによって、前記磁場遮蔽部材
は、前記バルブ内に発生するプラズマの位置を制御する
プラズマ位置制御手段として機能し、前記磁場遮蔽部材
は、ディスク状の形状を有しており、前記第２の熱伝導
部材は、ディスク状部分と、当該ディスク状部分の周辺
部に設けられた壁部とを含む。

【００２１】前記第２の熱伝導部材の前記壁部は、前記
ハウジングに接触していることが好ましい。

【００２２】本発明による第４の無電極放電ランプは、
凹入部を有し、発光物質が封入されたバルブと、前記バ
ルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる誘導コ
イルと、前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路を収容するハウジングと、前記誘導コイル
に沿って設けられた第１の熱伝導部材とを備え、前記第
１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた第２の
熱伝導部材に熱的に接続されており、前記バルブと前記
第２の熱伝導部材との間には、フェライトから構成され
た磁場遮蔽部材が設けられており、前記磁場遮蔽部材を
構成する前記フェライトの比透磁率は、前記コアの比透
磁率よりも小さく、それによって、前記磁場遮蔽部材
は、前記バルブ内に発生するプラズマの位置を制御する
プラズマ位置制御手段として機能し、前記磁場遮蔽部材
は、径方向について比透磁率が不均一となる構成のディ
スク状の部材であり、前記第２の熱伝導部材は、少なく
ともディスク状部分を有している。

【００２３】本発明による第５の無電極放電ランプは、
凹入部を有し、発光物質が封入されたバルブと、前記バ
ルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる誘導コ
イルと、前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路を収容するハウジングと、前記誘導コイル
に沿って設けられた第１の熱伝導部材とを備え、前記第
１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた第２の
熱伝導部材に熱的に接続されており、前記バルブと前記
第２の熱伝導部材との間には、フェライトから構成され
た磁場遮蔽部材が設けられており、前記磁場遮蔽部材を
構成する前記フェライトの比透磁率は、前記コアの比透
磁率よりも小さく、それによって、前記磁場遮蔽部材
は、前記バルブ内に発生するプラズマの位置を制御する
プラズマ位置制御手段として機能し、前記磁場遮蔽部材
は、ディスク状の形状を有しており、前記第２の熱伝導
部材は、少なくともディスク状部分を有しており、前記
磁場遮蔽部材と前記第２の熱伝導部材との間には、空隙
が設けられている。

【００２４】本発明による第５の無電極放電ランプは、
凹入部を有し、発光物質が封入されたバルブと、前記バ
ルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる誘導コ
イルと、前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路を収容するハウジングと、前記誘導コイル
に沿って設けられた第１の熱伝導部材とを備え、前記第
１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた第２の
熱伝導部材に熱的に接続されており、前記コアは、当該
コアの軸方向に沿って比透磁率の異なる部分を有し、そ
れによって、前記コアは、前記バルブ内に発生するプラ
ズマの位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能
する。

【００２５】ある好適な実施形態において、前記バルブ
の形状は、略球形であり、前記バルブの内面には、蛍光
体層が形成されている。

【００２６】さらに、前記電源回路に電気的に接続され
た口金を備え、電球形蛍光ランプとして構成されている
ことが好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明による実施の形態を説明する。以下の図面において
は、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する
構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下
の実施形態に限定されない。 （実施形態１）図１は、本発明による実施形態１にかか
る無電極放電ランプ１００の断面構成を模式的に示して
いる。

【００２８】図１に示したランプ１００は、ベースアッ
プ状態にされた電球形の無電極放電蛍光ランプである。
ランプ１００は、発光物質が封入されるバルブ（放電容
器）１０と、バルブ１０の凹入部１０ａに挿入された誘
導コイル３０と、誘導コイル３０に電力を供給する電源
回路４０とを有している。誘導コイル３０は、コア３０
ａと、コア３０ａに巻き付けられた巻線３０ｂとからな
り、巻線３０ｂは、電気回路４０に電気的に接続されて
いる。電気回路４０は、ハウジング５０内に収容されて
おり、ハウジング５０の上部には、口金６０が取り付け
られている。口金６０は、電源回路４０に電気的に接続
されており、口金６０によって入力電力を供給すること
ができる。

【００２９】ランプ１００においては、誘導コイル３０
の放熱機能を果たす第１の熱伝導部材７０が誘導コイル
３０に沿って設けられている。この第１の熱伝導部材７
０は、電源回路４０側に設けられた第２の熱伝導部材９
０に熱的に接続されており、そして、バルブ１０と第２
の熱伝導部材９０との間には、フェライトから構成され
た磁場遮蔽部材８０が設けられている。磁場遮蔽部材８
０を構成するフェライトは、透磁率の高いソフト磁性材
料であるので、磁場遮蔽部材８０によって、点灯中にバ
ルブ１０内に生じる磁場（電磁界）の磁束が、磁場遮蔽
部材８０よりも電源回路４０側へ延びることを防止する
ことができる。その結果、第２の熱伝導部材９０の材料
の自由度が高まり、例えば、熱伝導性に優れた金属（例
えば、銅）から第２の熱伝導部材９０を構成しても、磁
場遮蔽部材８０のシールド効果により、第２の熱伝導部
材９０における渦電流の発生を抑制することができる。
ここで、磁場遮蔽部材８０を構成するフェライトの比透
磁率は、コア３０ａの比透磁率よりも小さくなるように
構成されている。この構成により、磁場遮蔽部材８０
は、シールド機能を発揮するだけでなく、点灯中にバル
ブ１０内に形成されるプラズマの位置を制御する機能も
発揮する。換言すると、磁場遮蔽部材８０は、磁場を遮
断する手段として機能するとともに、プラズマの位置を
制御する手段としても機能する。この磁場遮断部材８０
が、プラズマの位置を制御できる機構の詳細は後述す
る。

【００３０】本実施形態のバルブ１０は、略球形の形状
をしており、バルブ１０の中には、例えば、水銀と希ガ
ス（例えばアルゴン）が封入されている。水銀は、液体
またはアマルガムとして封入され、動作時のプラズマに
よって加熱され、その温度で規定される蒸気圧となる。
バルブ１０の内容積は、例えば、１００〜２７０ｃｍ ³
であり、そしてバルブ１０内には、２〜１０ｍｇの水
銀、封入圧力５０〜３００Ｐａ（２５℃時）のアルゴン
が封入されている。バルブ１０の内壁には、蛍光体から
なる蛍光体層（不図示）が形成されている。なお、蛍光
体層の他に、例えばアルミナ等からなる保護膜や、反射
膜も形成してもよい。本実施形態では、突出部の無いの
バルブ１０を示しているが、図１８に示すような最冷点
を規定するための突出部を設けたバルブを用いても良
い。本実施形態におけるバルブ１０の中心の外径は、５
０〜９０ｍｍ（肉厚；約１ｍｍ）であり、バルブ１０
は、例えば、ソーダライムガラスから構成されている。
バルブ１０の高さ、および口金を含むランプ１００の高
さは、それぞれ、例えば、６０〜８０ｍｍ、１３０〜２
４０ｍｍである。そして、バルブ１０の凹入部１０ａの
内径は、例えば、１６〜２６ｍｍである。

【００３１】バルブ１０の凹入部１０ａに挿入される誘
導コイル３０のコア３０ａは、Ｍｎ−Ｚｎフェライトか
ら構成されており、その比透磁率は、２０００以上（例
えば、２３００）である。コア３０ａは、略筒状の形状
を有しており、そのコア３０ａの筒内に、第１の熱伝導
部材７０が配置されている。より詳細に述べると、第１
の熱伝導部材７０は、コア３０ａの内面に接しており、
そして、巻線３０ｂの巻回軸方向に沿って配置されてい
る。第１の熱伝導部材７０は、熱伝導性に優れる金属
（例えば、銅）から構成されており、その熱導電率は、
例えば、約４００Ｗ／ｍ・Ｋである。この例では、第１
の熱伝導部材７０は、管状構造を有しており、この第１
の熱伝導部材７０（例えば、銅製の円管）の管内に、バ
ルブ１０の排気細管１０ｂが貫通している。

【００３２】また、バルブ１０と第２の熱伝導部材９０
との間に配置される磁場遮蔽部材８０は、フェライトデ
ィスク（例えば、フェライト製の円板）であり、このフ
ェライトディスク８０は、第１の熱伝導部材７０の円管
と略直角となるように配置されている。フェライトディ
スク８０の比透磁率は、約１３以上であり、フェライト
コア３０ａの比透磁率の値より小さい。好ましくは、フ
ェライトディスク８０の比透磁率は、約１３以上、約１
００以下であり、例えば３０である。また、フェライト
ディスク８０の熱伝導率は、例えば、約５Ｗ／ｍ・Ｋで
ある。フェライトディスク８０の中心部には、第１の熱
伝導部材（例えば、銅製の円管）７０およびバルブ１０
の排気細管１０ｂを通す開口部が形成されている。フェ
ライトディスク８０の電源回路４０側には、フェライト
ディスク８０に接するようにして、少なくともディスク
状部分９２を有する第２の熱伝導部材９０が位置してい
る。

【００３３】本実施形態における第２の熱伝導部材９０
は、フェライトディスク８０に接触しているディスク状
部分９２と、当該ディスク状部分９２の周辺部に設けら
れた、円筒状の壁部９４とを含んでいる。言い換える
と、第２の熱伝導部材９０は、ディスク状部分９２に、
円筒状の壁部９４を設けた構成をしている。このような
構成にすることによって、ディスクだけの構成よりも、
第２の熱伝導部材９０の表面積を大きくすることがで
き、その結果、放熱性を向上させることができる。ま
た、壁部９４を設けることにより、第２の熱伝導部材の
保持性も向上する。

【００３４】第２の熱伝導部材９０は、第１の熱伝導部
材７０と同様に、熱伝導性に優れる金属（例えば、銅）
から構成されており、その熱導電率は、例えば、約４０
０Ｗ／ｍ・Ｋである。本実施形態では、第２の熱伝導部
材９０の壁部９４をハウジング５０の一部に接触させ、
それによって、さらに放熱性を向上させている。また、
フェライトディスク８０の側面もハウジング５０に接触
させており、それゆえ、第２の熱伝導部材９０およびフ
ェライトディスク８０は、ハウジング８０と熱的に接続
されている。なお、これらは熱的に接続されていれば良
いので、第２の熱伝導部材９０、フェライトディスク８
０、ハウジング８０の間に、熱伝導性の良好な部材（例
えば、グリス）が介在してもよい。勿論、それぞれ直接
接合されていてもよい。

【００３５】シールド機能を有するフェライトディスク
８０は、ディスク状部分９２よりも突き出た部分（突出
部）８２を有しており、言い換えると、フェライトディ
スク８０の直径は、ディスク状部分９２の直径よりも大
きくされている。この突出部８２によって、点灯中に生
じる磁場の磁束が、第２の熱伝導部材９０（９２，９
４）にまで回り込まないようにして、金属製の第２の熱
伝導部材９０に渦電流が生じることを抑制している。

【００３６】ハウジング５０内に設けられた電源回路４
０は、口金６０を介して入力された商用交流電力を高周
波交流電力に変換し、巻線３０ａに供給する機能を有し
ている。電源回路４０は、回路を構成する電子部品（例
えば、半導体素子、コンデンサ、抵抗、コイルなど）
と、これらの電子部品を配設するためのプリント基板と
から構成されている。電源回路４０を収容するハウジン
グ５０は、耐熱性の材料から構成されており、本実施形
態では、耐熱性の樹脂（例えば、ポリブチレンテレフタ
レート）から構成されている。また、より放熱性を向上
させるために、熱伝導性に優れた材料（例えば、金属な
ど）からハウジング５０を構成することも可能である。

【００３７】次に、本実施形態にかかるランプ１００の
動作を説明する。口金６０を介して、電源回路４０に商
用交流電力が供給されると、電源回路４０は、商用交流
電力を高周波交流電力に変換して、巻線３０ｂに供給す
る。電源回路４０が供給する交流電流の周波数は、例え
ば、５０〜５００ｋＨｚであり、そして、供給する電力
は、例えば、５〜２００Ｗである。巻線３０ｂが高周波
交流電力の供給を受けると、誘導コイル３０は、その近
傍の空間に高周波交流磁界を形成する。すると、当該高
周波交流磁界に直交するように誘導電界が生じ、バルブ
１０の内部の発光ガスが励起発光し、その結果、紫外域
もしくは可視域の発光が得られる。紫外域の発光は、バ
ルブ１０の内壁に形成された蛍光体層（不図示）によっ
て、可視域の発光（可視光）に変換される。なお、蛍光
体層を形成せずに、紫外域の発光（または、可視域の発
光）をそのまま利用するランプを構成することも可能で
ある。紫外域の発光は、主として、水銀から生じる。詳
述すると、バルブ１０に近接させた誘導コイル３０に高
周波電流を流した場合、電磁誘導による磁力線によって
形成された誘導電界により、バルブ１０内の水銀原子と
電子との衝突が起き、それにより、励起した水銀原子か
ら紫外線が得られる。

【００３８】ここで、電源回路４０が供給する交流電流
の周波数について説明する。本実施形態において、電源
回路４０が供給する交流電流の周波数は、実用的に一般
的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは
数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５
００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域である。この低
周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次のよ
うである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのよ
うな比較的高い周波数領域で動作させる場合、電源回路
（高周波電源回路）４０から発生するラインノイズを抑
制するためのノイズフィルタが大型となり、電源回路４
０の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射
または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波
ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられている
ため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを
設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大
きな障害となる。一方、５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周
波数領域で動作させる場合には、電源回路４０を構成す
る部材として、一般電子機器用の電子部品として使用さ
れている安価な汎用品を使用することができるととも
に、寸法の小さい部材を使用することが可能となるた
め、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点
が大きい。ただし、本実施形態のランプ１００は、１Ｍ
Ｈｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数Ｍ
Ｈｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものであ
る。

【００３９】次に、磁場遮蔽部材８０が、プラズマの位
置を制御する機構について説明する。まず、当該機構を
説明する前に、図２を参照しながら、フェライトディス
クによって、プラズマの中心が口金６０側に移動する量
について説明する。

【００４０】図２は、ランプ１００の要部拡大図であ
り、誘導コイル３０と、第１の熱伝導部材７０と、フェ
ライトディスク８０と、第２の熱伝導部材９０との各構
成を模式的に示している。

【００４１】図２中のＳ０は、フェライトディスク８０
が無い場合のプラズマの中心位置を表しており、一方、
Ｓ１は、フェライトディスク８０を設けた場合のプラズ
マの中心位置を表している。そして、Δｈは、フェライ
トディスク８０が存在することにより、プラズマの中心
が口金６０側にシフトする距離（以下、「シフト距離」
という。）を表している。図２に示した例では、フェラ
イトディスク８０による効果に着目して説明するため、
浮力の影響は無視し、フェライトディスク８０の無い場
合のプラズマの中心位置は、誘導コイル３０の中央部の
垂直断面上、より正確には、巻線３０ｂの中央部の垂直
断面上に存在するものとする。ここで、「プラズマの中
心」とは、蛍光体を塗布しない透明バルブの放射輝度分
布を測定し、この輝度値が極大となる軌跡からなるリン
グ状の部位を意味するものとする。このように定義した
のは、プラズマの中心は、実際に目視にて特定しきれな
いからである。また、「輝度値が極大となる軌跡」とし
た理由は、バルブ１０内に形成されるプラズマは、誘導
コイル３０の周りにドーナツ状に形成されるため、最大
点のような一点を特定するのが難しいからである。した
がって、バルブ１０内のある特定の一つの部位をプラズ
マの中心とすることは避けて、放射輝度が高い極大点を
結んでなるリング状の部位をプラズマ中心としている。

【００４２】本願発明者は、コア３０ａの比透磁率μを
２３００と一定とした上で、フェライトディスク８０の
比透磁率μを変化させて、シフト距離Δｈがどのように
変化するかを電磁場シミュレーション解析によって調べ
た。つまり、フェライトディスク８０の比透磁率μをパ
ラメータとして、誘導コイル３０中央部垂直断面上から
口金６０側へ、プラズマ中心がシフトしたシフト距離Δ
ｈを調べた。この電磁場シミュレーション解析では、プ
ラズマ中心位置は、単位面積当たりの電磁エネルギー流
量を表すポインティング・ベクトルを電磁場空間で算出
することにより求めた。これと共に、蛍光ランプの効率
に影響する渦電流損失Ｗｅの値（Ｗ）も算出した。な
お、この渦電流損失は、主に、電気伝導性を有する第２
の熱伝導部材９０で発生するものであり、フェライトデ
ィスク８０の磁場遮蔽効果によって、その大きさは変化
する。

【００４３】電磁場シミュレーション解析の計算条件と
して、誘導コイル３０のコア３０ａの長さを５０ｍｍと
し、巻線３０ｂの長さを４０ｍｍとし、巻数を６６ター
ンとし、フェライトディスク８０の直径を５０ｍｍと
し、第２の熱伝導部材９０の直径を４４ｍｍとし、電源
回路４０の周波数を１００ｋＨｚとし、印加電圧を３４
０Ｖとした。その電磁場シミュレーション解析結果を図
３に示す。図３では、フェライトディスク８０の比透磁
率μを横軸にとり、一方の縦軸にシフト距離Δｈ（ｍ
ｍ）をとり、そして、もう一方の縦軸に渦電流損失Ｗｅ
（Ｗ）をとっている。

【００４４】ランプ効率の低下を抑制するためには、渦
電流損失Ｗｅおよびシフト距離△ｈの両者とも小さい方
が良いのであるが、図３からわかるように、渦電流損失
Ｗｅは、比透磁率μが大きいほど小さくなり、一方、シ
フト距離△ｈは、比透磁率μが小さいときに小さくな
る。つまり、両者はトレードオフの関係にある。ただ
し、渦電流損失Ｗｅは、比透磁率μが３０より高くなる
とほぼ一定となり、その値は、シフト距離△ｈが一定値
に近づく値よりも小さい。このことを考慮すると、ラン
プ効率の低下を最低限に抑えるのに、好適な比透磁率μ
の範囲が存在することがわかる。

【００４５】そこで、本願発明者は、１８Ｗの試作ラン
プを作製して、シフト距離△ｈが増大することによって
ランプ光束がどの程度低下するかを実験的に検討した。
その結果を図４に示す。図４の横軸は、シフト距離Δｈ
（ｍｍ）を表し、そして、縦軸は、プラズマ中心がシフ
トすることによるランプ光束の低下ΔＦ（ｌｍ）を表し
ている。なお、シフト距離Δｈが０ｍｍのときを、ラン
プ光束の低下ΔＦ（ｌｍ）の基準としている。シフト距
離Δｈが０ｍｍのときの試作ランプの全光束は、渦電流
損失が無い理想的な条件では１４５０ｌｍであった。図
４からわかるように、シフト距離Δｈが大きくなるほ
ど、ランプ光束の低下ΔＦは大きくなる。

【００４６】さらに、図３および図４の結果をもとにし
て、フェライトディスク８０の比透磁率μをパラメータ
として変化させたときに、これによってシフト距離Δｈ
と渦電流損失Ｗｅとが変化し、結果として生ずるランプ
光束低下ΔＦ（ｌｍ）を求めた。その結果を図５に示
す。図５中の菱形点は、解析計算により算出された値で
あり、曲線は、これらの点をスプライン補間したもので
ある。なお、渦電流損失による光束低下は、試作ランプ
の光束測定値をもとに損失１Ｗあたり８０ｌｍとして求
めた。

【００４７】図５からわかるように、シフト距離および
渦電流損失の影響による光束低下を同時に抑制するため
には、フェライトディスク８０の比透磁率を点Ａ（四
角）未満にしないようにすることが好ましい。点Ａは、
比透磁率１３であるので、フェライトディスク８０の比
透磁率は、１３以上の範囲にすることが好ましい。ただ
し、フェライトコアの比透磁率（例えば、２０００程
度）にまで、フェライトディスク８０の比透磁率を大き
くしてしまうと、プラズマ位置のシフトによる弊害が大
きくなってしまうので、その範囲は、例えば、点Ａから
点Ｄの範囲α（１３以上、１００以下）にすることが好
ましい。フェライトディスク８０の比透磁率を範囲α内
にした場合、図５に示すように、その光束低下（ΔＦ）
は、８４ｌｍであり、理想的な条件での光束に対する光
束低下を６％以下に抑えることが可能となっている。

【００４８】より好ましくは、フェライトディスク８０
の比透磁率をＢ点（比透磁率２０）からＣ点（比透磁率
６０）の範囲β内にする。この範囲β内にすることによ
って、プラズマ中心シフトと渦電流損失による光束低下
をさらに低くことができる。さらには、フェライトディ
スク８０の比透磁率を、８０ｌｍよりも小さく抑えるこ
とができる範囲にすることがより望ましい。以上の検討
の下、本実施形態では、光束低下を効果的に抑制できる
ように、範囲αまたはβ内の透磁率を有するＮｉ−Ｚｎ
フェライトからフェライトディスク８０を構成してい
る。

【００４９】本実施形態では、誘導コイル３０のコア３
０ａの材料として、比透磁率が比較的高い比透磁率２３
００のＭｎ−Ｚｎフェライトを用いている。このような
高い比透磁率を有するフェライトにより強い磁界を形成
することが可能であり、そして、発光ガスの励起のため
に大きな電磁エネルギーを供給することができる。誘導
コイル３０によって供給される電磁エネルギーは、フェ
ライトのコア３０ａの軸方向のほぼ中央部が大きくな
り、より厳密には、巻線３０ｂの巻かれる領域の中央部
と直交する断面上が最も大きくなるため、この断面上に
おいて、バルブ１０内のプラズマはコア３０ａの周りに
リング状に形成される。

【００５０】このリング状のプラズマは、フェライト製
の磁場遮蔽部材８０の磁性の影響を受けるので、口金６
０側にシフトすることになるのであるが、比透磁率が範
囲α（１３以上、１００以下）または範囲β（２０以
上、６０以下）内にあるＮｉ−Ｚｎフェライトから、磁
場遮蔽部材８０を構成しているので、この磁場遮蔽部材
８０にプラズマ位置制御の機能を持たせることができ
る。したがって、プラズマ中心が口金６０側にシフトす
る距離を抑えて、プラズマの位置の制御することによ
り、光束低下を効果的に抑制することができる。つま
り、本実施形態における磁場遮蔽部材８０を用いると、
プラズマ中心が口金６０側にシフトするシフト距離Δｈ
と渦電流損失Ｗｅとを共に小さく抑えることができ、図
１８に示したような無電極蛍光ランプと比べて、ランプ
効率を向上させることができる。加えて、プラズマの位
置を制御できることより、略球形のバルブ１０を用いて
も、バルブ１０の内壁によって受けるプラズマの抵抗が
大きくならないようにすることができる。したがって、
両極性拡散で失われる電子の数が増大することを抑制す
ることができ、その結果、安定放電の維持に必要な最低
電力を低減することも可能となる。

【００５１】図６は、無電極蛍光ランプをベースアップ
状態で点灯したときの配光曲線を示しており、図６中の
点線は、フェライトディスク８０の比透磁率が５０のと
きを表し、一方、実線は、フェライトディスク８０の比
透磁率が２３００のときを表している。図６において、
０°と１８０°とが真横方向（水平方向）であり、２７
０°が真下方向（垂直上方）、９０°が真上方向（垂直
下方）である。

【００５２】図６からわかるように、比較例となる比透
磁率が２３００の場合（実線）、一番ポイントとなる２
７０°の方向の光度が低下しており、したがって、配光
が良いとはいえない。一方、比透磁率が５０の場合（点
線）、比較例のときのような２７０°の方向における凹
みは改善されており、比較例のときと比べて、配光が非
常に改善されていることがわかる。また、比透磁率が５
０の場合（点線）には、上述したように光束低下も抑制
されているので、比較例と比べて、各方向についての光
度も大きくなっている。このように、本実施形態のラン
プ１００によれば、配光特性に優れた無電極放電ランプ
を実現することができる。つまり、磁場遮蔽部材である
フェライトディスク８０をプラズマ位置制御手段として
機能させることにより、配光特性を向上させることがで
きる。

【００５３】ランプ内で発生する熱は、ランプの動作や
ランプの効率に大きな影響を及ぼすが、本実施形態で
は、その熱を効果的に外部に放熱することができる。特
に、誘導コイル３０のコア３０ａを構成するフェライト
は、安定な放電を維持するためにキュリー温度以下で動
作させる必要があるところ、本実施形態では、良好にキ
ュリー温度以下で動作させることが可能である。ランプ
内で発生する熱で最も大きいのはプラズマ発生熱である
が、本実施形態のランプは、このプラズマ発生熱を効果
的に外部に放熱できる構造を有している。より詳細に述
べると、本実施形態の構造では、プラズマ発生熱のうち
の約半分余りはバルブ１０を通して外部に放熱され、残
りの約半分弱は誘導コイル３０に与えられる。この誘導
コイル３０に与えられる熱の大半は、熱伝導性の良い銅
製の第１の熱伝導部材７０に伝導され、さらに、磁場遮
蔽部材であるフェライトディスク８０および銅製の第２
の熱伝導部材９０を介してハウジング５０に伝達された
後、ハウジング５０の外に放熱される。このような放熱
構造とすることによって、誘導コイル３０のコア３０ａ
の温度を、フェライトのキュリー温度以下に維持するこ
とができ、その結果、安定放電を確保することができ
る。

【００５４】なお、本実施形態においては、第１の熱伝
導部材７０および第２の熱伝導部材９０を構成する材料
として、金属の中で最も熱伝導率の高い銅を用いたが、
これに限定されない。銅の他にも、金、銀、アルミニウ
ム、真鍮など、熱伝導率が例えば１００Ｗ／ｍ・Ｋ〜４
００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の材料も良好に用いることができ
る。また、第１の熱伝導部材７０を金属から構成した
が、第１の熱伝導部材７０における渦電流損失を抑制し
たいならば、前記第１の熱伝導部材を、絶縁性の材料
（例えば、熱伝導性が比較的良好なセラミック等）から
構成してもよい。なお、第２の熱伝導部材９０について
は、磁場遮蔽部材８０によってその渦電流損失が抑制さ
れているので、価格が安く、熱伝導率が高い金属を用い
ればよい。ただし、第２の熱伝導部材９０に絶縁性の材
料を用いることを排除するものではない。

【００５５】本実施形態では、磁場遮蔽部材８０を構成
する材料として、高い電気絶縁性と中程度の熱伝導性と
を備えたＮｉ−Ｚｎフェライトを用いたが、これに限定
されず、他の材料（例えば、他のソフト磁性材料）を用
いてもよい。つまり、磁場遮蔽部材８０は、渦電流損失
を抑制できる電気絶縁性と、中程度の熱伝導性という２
つの条件を満足するソフト磁性材料から構成されていれ
ば良く、例えば、フェライトから構成されている。誘導
コイル３０のコア３０ａを構成する材料としては、発光
ガスを励起するために大きな電磁エネルギーを供給でき
るという観点から、比透磁率が２０００〜３０００と高
いフェライトが好適である。

【００５６】本実施形態では、発光物質として水銀とア
ルゴンを使用しているが、水銀と組み合わせる物質とし
てはネオン、クリプトン、キセノンといった他の希ガス
も可能である。また、水銀を除いて、無水銀の無電極放
電ランプとしてもよい。 （実施形態２）次に、図７および図８を参照しながら、
本発明による実施形態２にかかる無電極放電ランプにつ
いて説明する。上記実施形態１では、磁場遮蔽効果をよ
り確実なものにするために、磁場遮蔽部材であるフェラ
イトディスク８０のディスク直径Ｄ２を、第２の熱伝導
部材９０のディスク部分９２のディスク直径Ｄ３よりも
大きくしているが、本願発明者は、さらに、そのディス
ク直径Ｄ２とディスク直径Ｄ３とが、シフト距離△ｈお
よび渦電流損失に及ぼす影響を調べ、好適な関係を導き
だした。以下、さらに詳述する。なお、本実施形態およ
び後述する実施形態の説明の簡潔化のために、以下で
は、実施形態１と異なる点を主に説明し、実施形態１と
同様の点の説明は省略または簡略化する。

【００５７】本願発明者は、電磁場シミュレーション解
析を用いて、シフト距離Δｈと渦電流損失Ｗｅへの影響
を調べた。この解析においては、第２の熱伝導部材９０
のディスク直径Ｄ３は４４ｍｍ一定とした上で、フェラ
イトディスク８０のディスク直径Ｄ２をパラメータとし
て、Ｄ２が３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと変化させ
た。なお、誘導コイル３０の形状、巻数、電源周波数な
どの条件は、上記実施形態１の構成と同様なので説明を
省略する。

【００５８】電磁場シミュレーションの解析結果を図７
に示す。図７中の各点における数字は、シフト距離Δｈ
の値、または、渦電流損失Ｗｅの値を表している。図６
からわかるように、シフト距離Δｈと渦電流損失Ｗｅと
は相反関係にあり、ディスク直径Ｄ２がディスク直径Ｄ
３（４０ｍｍ）よりも大きくすれば、渦電流損失Ｗｅを
大幅に低減することができる。しかし、シフト距離は逆
に増大する。

【００５９】そこで、本願発明者は、シフト距離Δｈに
よる光束低下と、渦電流損失Ｗｅによる光束低下とを総
合的に評価するために、ディスク直径Ｄ２を、３０ｍ
ｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍとした変化させたときの光束低
下をそれぞれ算定し、ディスク直径をどのようにするの
がランプ効率の点から得策であるかを検討した。以下、
その検討結果を説明する。

【００６０】図８は、プラズマ中心のシフト及び渦電流
損失が無いときのランプ光束に対して、ディスク直径Ｄ
２とディスク直径Ｄ３との比（Ｄ２／Ｄ３）を変えたと
きに、ランプ光束がどのように低下するかを示したグラ
フである。図８において、横軸はＤ２／Ｄ３比を、縦軸
は光束低下ΔＦ（ｌｍ）を表す。そして、Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３は、それぞれ、フェライトディスク８０の直径Ｄ２
が３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍの条件に対応する点を
表しており、カッコ内の数値は、それぞれの点における
横軸、縦軸の座標の値を表している。また、点Ｃ１から
点Ｃ２の間の光束低下ΔＦがＤ２／Ｄ３の変化に対して
直線的に変化すると考えた上で、Ｄ２／Ｄ３比が１．０
および１．１としたときの光束低下ΔＦを示す座標点
を、それぞれ、Ｐ１、Ｐ２として表している。

【００６１】図８からわかるように、Ｃ２からＣ３へと
近づくほど、光束低下は小さくなる。すなわち、シフト
距離Δｈと渦電流損失Ｗｅとによる光束低下を小さく抑
えるためには、Ｄ２／Ｄ３が約０．９よりも大きけれ
ば、大きい程良い。換言すれば、フェライトディスク８
０のディスク直径Ｄ２に比べて、第２の熱伝導部材９０
のディスク直径Ｄ３を小さくするほど光束の低下が小さ
くなり、その結果、ランプ効率を高くすることができ
る。

【００６２】図８から、例えばＰ１、Ｐ２の光束低下値
を読みとると、それぞれ、１４７ｌｍ、９１ｌｍであ
り、Ｐ１、Ｐ２では、それぞれ、光束低下をＣ２に対し
て約２５％および５４％低減することができる。したが
って、Ｃ１、Ｃ２の条件のランプに比べて、光束低下を
例えば約２５％以内にするには、Ｐ１の横座標Ｄ２／Ｄ
３＝１．０以上となるようなＤ２／Ｄ３値の条件にする
ことが望ましい。

【００６３】一方、第２の熱伝導部材９０は、熱伝導率
が高い銅製からなるので、本来、ヒートシンクとしての
機能を持つものである。本実施形態の構成では、第２の
熱伝導部材９０は、ハウジング５０と熱的に接続されて
おり、その結果、プラズマ発生熱を第１の熱伝導部材７
０を介して外部に放散することができる。第２の熱伝導
部材９０がヒートシンク機能を十分果たすためには、第
２の熱伝導部材９０は、ハウジング５０と熱的に接続さ
せることが好ましく、すると、第２の熱伝導部材９０の
ディスク直径Ｄ３は、ハウジング５０の形状設計上およ
びランプ全体の外観上の美的観点からみて、フェライト
ディスク８０のディスク直径Ｄ２よりも極端に大きいも
のは好ましくない。したがって、第２の熱伝導部材９０
のディスク直径Ｄ３は、フェライトディスク８０とほぼ
同等ないしは少し大きい程度とすることが望ましい。以
上述べたことを総合して判断すると、フェライトディス
ク８０のディスクの直径Ｄ２と、第２の熱伝導部材９０
のディスク状部分の直径Ｄ３とは、Ｐ１とＰ２に対応す
る横軸の範囲内にすること、すなわち、Ｄ３≦Ｄ２≦
１．１×Ｄ３なる関係を満足することが望ましい。 （実施形態３）図９から図１２を参照しながら、本発明
による実施形態３にかかる無電極放電ランプについて説
明する。本実施形態にかかる無電極放電ランプの構成
は、上記実施形態１の構成と基本的に同じであるが、フ
ェライトディスク８０が、比透磁率の異なる複数の部材
から構成されている点において異なる。以下、この点に
ついて詳述する。

【００６４】本実施形態の無電極放電ランプにおいて
は、図９に示すように、外径Ｄ２＝５０ｍｍ、内径Ｄ２
０＝１４ｍｍのフェライトディスク８０は、比透磁率が
異なる２枚の円環状のディスク８１および８２から構成
されている。ディスク８１の比透磁率μは１０であり、
そして、ディスク８２の比透磁率μは２３００である。

【００６５】本実施形態の構成を決定するにあたり、本
願発明者は、フェライトディスク８０の比透磁率が不均
一であることより、プラズマ中心位置及び渦電流損失へ
及ぼす影響について検討を行った。具体的には、図１０
に示すように、径方向に３分割された円環状のディスク
８１〜８３から構成されたのフェライトディスク８０を
用いて、電磁場シミュレーション解析により検討した。
つまり、ディスク８１〜８３の３枚のディスクから、フ
ェライトディスク８０を構成したとき、各々のディスク
８１〜８３がシフト距離Δｈ及び渦電流損失Ｗｅにどの
ように寄与するかを電磁場シミュレーション解析により
検討した。

【００６６】電磁場シミュレーション解析における検討
条件は、フェライトディスク８０が３枚のディスクから
構成されていることを除き、上記実施形態１の電磁場シ
ミュレーション解析で用いた条件と同じ条件を用いた。
図１１に、その検討結果の一例を示す。図１１中、ディ
スク８１、ディスク８２、ディスク８３の比透磁率は、
それぞれ、μ１、μ２、μ３で表している。

【００６７】図１１からわかるように、フェライトディ
スク８０を構成するディスク８１〜８３の比透磁率を変
えることにより、シフト距離Δｈおよび渦電流損失Ｗｅ
を制御することが可能である。ただし、図１１から理解
できるように、シフト距離Δｈと渦電流損失Ｗｅとの関
係は、トレードオフの関係にあるため、μ１＝μ２＝μ
３である条件Ａと比べると、シフト距離△ｈが小さくな
った条件では、渦電流損失Ｗｅは大きくなる。

【００６８】このトレードオフの関係を踏まえて、シフ
ト距離Δｈによる光束低下と、渦電流損失Ｗｅとによる
光束低下とを総合して考えたときに、光束低下ΔＦ（ｌ
ｍ）がどのようになるかを求めた。その結果を図１２に
示す。図１２の棒グラフにおいては、数値も併記した。

【００６９】図１２に示した結果を検討すると、シフト
距離Δｈ及び渦電流損失Ｗｅによる光束低下をトータル
として低く押さえるためには、フェライトディスク８０
内側のディスク８１の比透磁率を１００以下とし、でき
るだけ１０に近づけるのが好適であることがわかった。
特に、ディスク８１の比透磁率は１０程度とすることが
より好ましい。このことを踏まえると、フェライトディ
スク８０の内径をＤ２０、外径をＤ２で表すとき、直径
が（Ｄ２−Ｄ２０）／３以内の領域に含まれる熱伝導部
材の比透磁率を１０以上、１００以下に、より好ましく
は１０程度とするのが好適であることが導き出された。

【００７０】このような検討の下、図９に示した構成が
決定された。つまり、図１０に示した構成において、デ
ィスク８１の比透磁率を１０とし、ディスク８２および
８３の比透磁率を２３００とした構成の１枚のディスク
とした構造である。図９中のディスク８１の比透磁率μ
を１０とし、ディスク８２の比透磁率μを２３００とし
た構成のフェライトディスク８０を用いたランプの光束
低下は、６５ｌｍとなり、一方、μ１＝μ２＝μ３＝２
３００としたフェライトディスク８０を用いたランプの
光束低下（これを「基準条件における光束低下」と呼
ぶ。）は、７２ｌｍであった。したがって、図９に示し
た構成によれば、光束低下を約１０％低減できることに
なる。

【００７１】また、図１２からわかるように、ディスク
８２の比透磁率の比透磁率を１０、１００、２３００と
３段階で変化させた場合、比透磁率を１００としたとき
が最も光束低下を低減する効果が大きい。ディスク８３
の比透磁率の比透磁率を１０、１００、２３００の３段
階で変化させた場合もやはり比透磁率を１００としたと
きが最も光束低下を低減する効果が大きい。以上述べた
ことを総合すると、ディスク８１、ディスク８２、ディ
スク８３のいずれか一つのディスクの比透磁率を１００
程度とすることは、プラズマ中心のシフトや渦電流損失
による光束低下を抑制するために有効であると言えるで
あろう。このような構成にした無電極放電ランプは、解
析シミュレーション結果から評価すると、基準条件にお
ける光束低下に比べて、約５％光束低下を抑えることが
できる。 （実施形態４）図１３を参照しながら、本発明による実
施形態４にかかる無電極放電ランプについて説明する。
本実施形態にかかる無電極放電ランプの構成は、上記実
施形態１の構成と基本的に同じであるが、フェライトデ
ィスク８０と、第２の熱伝導部材９０とが密着しておら
ず、両者の間に空隙が設けられている点において異な
る。

【００７２】図１３は、本実施形態の無電極放電ランプ
における要部拡大図であり、図２に対応するものであ
る。図１３は、第１の熱伝導部材７０、フェライトディ
スク８０、第２の熱伝導部材９０、および、誘導コイル
（３０ａ、３０ｂ）を模式的に示している。なお、第１
の熱伝導部材７０の中空部分、および、バルブ１０の排
気細管１０ｂは、省略して表している。

【００７３】図１３に示すように、フェライトディスク
８０と第２の熱伝導部材９０の間には、間隔ｄの空隙が
設けられており、間隔ｄは、例えば５ｍｍである。

【００７４】本願発明者は、直径Ｄ２が５０ｍｍのフェ
ライトディスク８０と、直径Ｄ３が４４ｍｍの第２の熱
伝導部材９０との間隔ｄを０ｍｍまたは５ｍｍとした場
合について電磁場シミュレーション解析を行い、シフト
距離Δｈおよび渦電流損失Ｗｅがどのように変化するか
を調べた。その結果を表１に示す。

【００７５】

【表１】

【００７６】上記表１には、シフト距離Δｈおよび渦電
流損失Ｗｅとともに、それらによって生ずる光束低下Δ
Ｆも算出して示してある。なお、誘導コイル３０の形
状、巻数、電源の周波数などの解析条件は、上記実施形
態１と同様である。表１を見るとわかるように、フェラ
イトディスク８０の比透磁率μが１０の場合、間隔ｄを
０ｍｍから５ｍｍにすると、光束低下ΔＦをより小さく
することができることがわかった。比透磁率μが１００
および２３００のときには、間隔ｄを５ｍｍにしても、
光束低下ΔＦが小さくならなかったことを考えると、比
透磁率μが比較的小さい場合（例えば、μが１０〜６
０）に、間隔ｄを設けるのが効果的であると思われる。
また、比透磁率μが１０で、間隔ｄを５ｍｍにした場合
は、他のいずれの条件の場合よりも光束低下ΔＦが小さ
くなった。比透磁率μが比較的小さい場合に間隔ｄを５
ｍｍ程度あける方が良い理由は、比透磁率μが小さいと
きは、フェライトディスク８０の磁場遮蔽効果が小さい
ため、間隔をあけることで熱伝導部材９０への磁束の侵
入を小さくできる効果が顕著になったからと思われる。 （実施形態５）図１４から図１６を参照しながら、本発
明による実施形態５にかかる無電極放電ランプについて
説明する。本実施形態にかかる無電極放電ランプの構成
は、上記実施形態１の構成と基本的に同じであるが、誘
導コイル３０のコア３０ａが軸方向（長手方向）に沿っ
て比透磁率の異なる部分を有しており、そのコア３０ａ
が、プラズマの位置を制御する手段として機能する点が
異なる。

【００７７】図１４は、本実施形態の無電極放電ランプ
における要部拡大図である。図１４は、図１３と同様
に、第１の熱伝導部材７０、フェライトディスク８０、
第２の熱伝導部材９０、誘導コイルのコア３０ａおよび
巻線３０ｂを模式的に示しており、第１の熱伝導部材７
０の中空部分、および、バルブ１０の排気細管１０ｂ
は、省略して表している。

【００７８】図１４に示すように、本実施形態のコア３
０ａは、それぞれ比透磁率の異なる２つの部分（３１、
３２）から構成されている。具体的には、コア３０ａ
は、巻線３０ｂの巻回軸方向（コアの長手方向）に沿っ
て、高透磁率部３１と低透磁率部３２とから構成されて
いる。高透磁率部３１は、先端側（紙面下方側）に配置
されており、その比透磁率は、例えば２５００である。
一方、低透磁率部３２は、フェライトディスク８０側
（紙面上方側）に配置されており、その比透磁率は、高
透磁率部３１の比透磁率よりも低く、例えば１０００で
ある。本実施形態では、２つのコアを接合することによ
り、高透磁率部３１と低透磁率部３２とを含むコア３０
ａを作製しているが、これに限らず、比透磁率の異なる
２つの磁性体材質を一体として整形し焼結させることで
作製することも可能である。

【００７９】このように２つの部分（３１、３２）から
コア３０ａを構成すると、バルブ１０内での磁束の分布
に偏りが生じる。すなわち、誘導コイル３０の巻線３０
ｂで形成された磁束は、高透磁率部３１側を通る成分
と、低透磁率部３２側を通る成分とで、コア３０ａ内の
磁気抵抗が異なることになり、その結果、バルブ１０内
での磁束の分布に偏りが生じる。本実施形態の構成で
は、口金側（すなわち、低透磁率部３２側）の磁束密度
が低下することになるため、プラズマ中心位置を口金か
ら離す効果を得ることができ、プラズマの位置を制御す
ることができる。

【００８０】図１４に示した構成では、コア３０ａを２
つの部分から構成したが、これに限らず、３つまたはそ
れ以上の部分から構成してもよい。図１５は、コア３０
ａを３つの部分（３５、３６、３７）から構成した例を
示している。図１５に示したコア３０ａは、第１の低透
磁率部３５と、高透磁率部３６と、第２の低透磁率部３
７とから構成されている。高透磁率部３６は、３つの部
分のうちの中央に配置されている。本実施形態では、高
透磁率部３６は、誘導コイル３０の長手方向における巻
線３０ｂの中心位置を含むように配置されている。高透
磁率部３６の比透磁率は、例えば２５００である。第１
の低透磁率部３５および第２の低透磁率部３７は、高透
磁率部３６を挟むように配置されており、その比透磁率
は、それぞれ、例えば１０００である。

【００８１】本願発明者は、図１５に示した構成の場合
においてバルブ１０内に形成される磁束密度Ｂｒを、電
磁場シミュレーション解析により求めた。その結果を図
１６（ａ）に示し、図１６（ａ）の横軸に対応するコア
３０ａの構成を図１６（ｂ）に示す。

【００８２】図１６（ａ）中の横軸は、誘導コイル３０
の巻回軸方向を表しており、縦軸は、コア３０ａと平行
に、コア３０ａから５ｍｍ離れた線上に形成される巻回
軸方向成分の磁束密度Ｂｒ（Ｔ）を表している。すなわ
ち、縦軸は、コア３０ａの表面から５ｍｍ離れた位置に
おける磁束密度Ｂｒ（Ｔ）を表している。図１６（ａ）
中の実線は、コア３０ａが比透磁率２３００の単一の材
質から構成されている場合の比較例の結果であり、点線
が、図１５に示した構成の結果である。

【００８３】図１６（ａ）からわかるように、比較例の
場合（実線）では、端部効果によりコア３０ａの両端付
近に磁束密度が極端に高くなる領域が形成される。これ
に対し、本実施形態の構成（図１６（ｂ））のようにコ
ア３０ａの両端部に低透磁率部３５および３７を配置し
た場合（点線）には、比較例のように磁束密度が極端に
高くなることを抑制することができ、その結果、プラズ
マの分布を適切に制御することが可能となる。

【００８４】上述した各実施形態においては、電源回路
４０の周波数を１００ｋＨｚとしたが、上述したよう
に、この周波数は１００ｋＨｚに限定されない。ただ
し、フェライトの磁性損失を低く押さえるために、当該
周波数は、５０ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以下であることが
好ましく、５０ｋＨｚ以上、５００ｋＨｚ以下とするこ
とがより好ましい。

【００８５】また、プラズマ位置制御手段として機能す
る磁場遮蔽部材８０の形状は、ディスク状に特に限定さ
れるわけでない。ディスク状に形成する場合であって
も、Ｑ値を高くするために、ディスクの周辺にスカート
状の鍔を付けたものであっても良い。さらに、外観は悪
くなるが、ハウジング５０から一部が飛び出すようにし
て磁場遮蔽部材８０を設けてもよい。なお、バルブ１０
として略球形のものを使用したが、それ以外の形状のバ
ルブの使用を排除するものではない。

【００８６】誘導コイル３０のコア３０ａとして用いる
フェライトの比透磁率は２０００以上であれば大きけれ
ば大きいほど、放電ガスを励起するエネルギー供給の観
点から有利であることを述べた。さらに付け加えて説明
すると、この比透磁率が大きいことは、シフト距離△ｈ
を低減する方向に作用するため、この観点からみてもコ
ア３０ａに用いるフェライトの比透磁率は大きいことが
望ましい。

【００８７】なお、上記実施形態において、誘導コイル
３０のコア３０ａを構成するフェライトと、磁場遮蔽部
材８０を構成するフェライトについて、それぞれの好適
な比透磁率の範囲を電磁界シミュレーション解析によっ
て求め、その結果を述べたが、この場合の比透磁率の値
は厳密にはランプ動作中の比透磁率である。一般にフェ
ライト材料の比透磁率には温度特性があり、材質によっ
ても異なるが温度が上昇するにつれてキュリー点の直下
までは比透磁率の値は上昇し、キュリー点付近で急激に
低下する。したがって、実際の無電極放電ランプに使用
するフェライトの選定にあたっては、そのフェライトの
比透磁率の温度特性がどうであるかを予め考慮すること
が望ましい。

【００８８】

【発明の効果】本発明によると、フェライトから構成さ
れた磁場遮蔽部材がバルブと第２の熱伝導部材との間に
設けられており、かつ、磁場遮蔽部材が、プラズマ位置
制御手段として機能して、バルブ内に発生するプラズマ
の位置を制御するため、効果的な冷却および低コスト化
を達成できるとともに、ランプ効率の低下を防止できる
ができる。

【００８９】磁場遮蔽部材がディスク状の形状を有し、
そして、第２の熱伝導部材が少なくともディスク状部分
を有している場合、磁場遮蔽部材のディスク直径をＤ１
とし、第２の熱伝導部材におけるディスク状部分のディ
スク直径をＤ２としたときに、Ｄ２≦Ｄ１≦１．１×Ｄ
２の関係を満たすようにすると、さらにランプ効率の低
下を防止することができる。また、第２の熱伝導部材
が、ディスク状部分と、当該ディスク状部分の周辺部に
設けられた壁部とを含む場合には、第２の熱伝導部材の
表面積が広くなるため、放熱性を向上させることができ
る。さらに、当該壁部がハウジングに接触している構成
にすると、さらに放熱性を良好にすることができる。磁
場遮蔽部材は、径方向について比透磁率が不均一となる
構成のディスク状の部材としてもよいし、磁場遮蔽部材
と第２の熱伝導部材との間に、空隙が設けられた構成に
してもよい。そして、コアの軸方向に沿って比透磁率の
異なる部分を有する構成のコアにし、当該コアをプラズ
マ位置制御手段として機能させるようにしてもよい。

【００９０】本発明の無電極放電ランプが、電球形蛍光
ランプとして構成されている場合には、電球の代替品と
して使用できるため、無電極放電ランプに特に好適な用
途だけなく、より広範な用途に適用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態１にかかる無電極放電ラ
ンプ１００の構成を模式的に示す断面図である。

【図２】実施形態１のランプ１００の要部拡大図であ
る。

【図３】フェライトディスク８０の比透磁率μと、シフ
ト距離Δｈ（ｍｍ）および渦電流損失Ｗｅ（Ｗ）との関
係を示すグラフである。

【図４】シフト距離Δｈ（ｍｍ）とランプ光束の低下Δ
Ｆ（ｌｍ）との関係を示すグラフである。

【図５】比透磁率μとランプ光束低下ΔＦ（ｌｍ）との
関係を示すグラフである。

【図６】ベースアップ状態で点灯したときの配光曲線を
示すグラフである。

【図７】フェライトディスク８０のディスク直径Ｄ２
と、シフト距離Δｈ（ｍｍ）および渦電流損失Ｗｅ
（Ｗ）との関係を示すグラフである。

【図８】Ｄ２／Ｄ３と光束低下ΔＦ（ｌｍ）との関係を
示すグラフである。

【図９】実施形態３かかる無電極放電ランプのフェライ
トディスク８０の構成を模式的に示す図である。

【図１０】径方向に３分割された円環状のディスク８１
〜８３から構成されたのフェライトディスク８０の構成
を模式的に示す図である。

【図１１】条件Ａ〜Ｇのフェライトディスク８０と、シ
フト距離Δｈおよび渦電流損失Ｗｅとの関係を示す棒グ
ラフである。

【図１２】条件Ａ〜Ｇのフェライトディスク８０と、光
束低下ΔＦ（ｌｍ）との関係を示す棒グラフである。

【図１３】実施形態４にかかる無電極放電ランプの要部
拡大図である。

【図１４】実施形態５にかかる無電極放電ランプの要部
拡大図である。

【図１５】コア３０ａを３つの部分から構成した例を示
す要部拡大図である。

【図１６】（ａ）は、コア３０ａから５ｍｍ離れた線上
に形成される巻回軸方向成分の磁束密度Ｂｒ（Ｔ）を示
すグラフである。（ｂ）は、（ａ）の横軸に対応するコ
ア３０ａの構成を模式的に示す断面図である。

【図１７】従来の電球形無電極蛍光ランプの構成を模式
的に示す断面図である。

【図１８】電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示
す断面図である。

【符号の説明】

１０ バルブ（放電容器） １０ａ 凹入部 １０ｂ 排気細管 ３０ 誘導コイル ３０ａ コア（磁芯） ３０ｂ 巻線 ４０ 電源回路 ５０ ハウジング ６０ 口金 ７０ 第１の熱伝導部材 ８０ 磁場遮蔽部材（プラズマ位置制御手段） ９０ 第２の熱伝導部材 １００ 無電極放電ランプ（電球形無電極蛍光ランプ） １０１ 放電容器 １０１ａ 凹入部 １０２ 蛍光体層 １０３ 誘導コイル １０３ａ 巻線 １０３ｂ コア（磁芯） １０４ 電源 １０５ ハウジング １０６ 口金 １０００、２０００ 電球形無電極蛍光ランプ

フロントページの続き (72)発明者 ▲荒▼川 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川▲崎▼ 充晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C039 NN02

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹入部を有し、発光物質が封入されたバ
   ルブと、 前記バルブの前記凹入部に挿入され、コアと巻線とから
   なる誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、 前記電源回路を収容するハウジングと、 前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導部材と
   を備え、 前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた
   第２の熱伝導部材に熱的に接続されており、 前記バルブと前記第２の熱伝導部材との間には、フェラ
   イトから構成された磁場遮蔽部材が設けられており、 前記磁場遮蔽部材を構成する前記フェライトの比透磁率
   は、前記コアの比透磁率よりも小さく、それによって、
   前記磁場遮蔽部材は、前記バルブ内に発生するプラズマ
   の位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能す
   る、無電極放電ランプ。
2. 【請求項２】 前記コアの比透磁率は、２０００以上で
   あり、 前記フェライトの比透磁率が１３以上、１００以下であ
   る、請求項１に記載の無電極放電ランプ。
3. 【請求項３】 前記磁場遮蔽部材および前記第２の熱伝
   導部材は、前記ハウジング内に設けられており、 前記第２の熱伝導部材は、金属から構成されている、請
   求項１または２に記載の無電極放電ランプ。
4. 【請求項４】 前記磁場遮蔽部材は、前記第１の熱伝導
   部材および前記第２の熱伝導部材の両者に熱的に接続さ
   れている、請求項１から３の何れか一つに記載の無電極
   放電ランプ。
5. 【請求項５】 前記電源回路の周波数は、５０ｋＨｚ以
   上、１ＭＨｚ以下である、請求項１から４の何れか一つ
   に記載の無電極放電ランプ。
6. 【請求項６】 前記電源回路の周波数は、５０ｋＨｚ以
   上、５００ｋＨｚ以下である、請求項５に記載の無電極
   放電ランプ。
7. 【請求項７】 凹入部を有し、発光物質が封入されたバ
   ルブと、 前記バルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる
   誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、 前記電源回路を収容するハウジングと、 前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導部材と
   を備え、 前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた
   第２の熱伝導部材に熱的に接続されており、 前記バルブと前記第２の熱伝導部材との間には、磁場を
   遮蔽する機能を有するフェライトディスクが設けられて
   おり、 前記フェライトディスクの比透磁率は、前記コアの比透
   磁率よりも小さくされ、それによって、前記バルブ内に
   発生するプラズマの位置を制御するプラズマ位置制御手
   段として機能し、 前記第２の熱伝導部材は、少なくともディスク状部分を
   有しており、 前記フェライトディスクのディスク直径をＤ１とし、前
   記第２の熱伝導部材における前記ディスク状部分のディ
   スク直径をＤ２としたとき、 Ｄ２≦Ｄ１≦１．１×Ｄ２ の関係を満たす、無電極放電ランプ。
8. 【請求項８】 凹入部を有し、発光物質が封入されたバ
   ルブと、 前記バルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる
   誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、 前記電源回路を収容するハウジングと、 前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導部材と
   を備え、 前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた
   第２の熱伝導部材に熱的に接続されており、 前記バルブと前記第２の熱伝導部材との間には、フェラ
   イトから構成された磁場遮蔽部材が設けられており、 前記磁場遮蔽部材を構成する前記フェライトの比透磁率
   は、前記コアの比透磁率よりも小さく、それによって、
   前記磁場遮蔽部材は、前記バルブ内に発生するプラズマ
   の位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能し、 前記磁場遮蔽部材は、ディスク状の形状を有しており、 前記第２の熱伝導部材は、ディスク状部分と、当該ディ
   スク状部分の周辺部に設けられた壁部とを含む、無電極
   放電ランプ。
9. 【請求項９】 前記第２の熱伝導部材の前記壁部は、前
   記ハウジングに接触している、請求項８に記載の無電極
   放電ランプ。
10. 【請求項１０】 凹入部を有し、発光物質が封入された
    バルブと、 前記バルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる
    誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、 前記電源回路を収容するハウジングと、 前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導部材と
    を備え、 前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた
    第２の熱伝導部材に熱的に接続されており、 前記バルブと前記第２の熱伝導部材との間には、フェラ
    イトから構成された磁場遮蔽部材が設けられており、 前記磁場遮蔽部材を構成する前記フェライトの比透磁率
    は、前記コアの比透磁率よりも小さく、それによって、
    前記磁場遮蔽部材は、前記バルブ内に発生するプラズマ
    の位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能し、 前記磁場遮蔽部材は、径方向について比透磁率が不均一
    となる構成のディスク状の部材であり、 前記第２の熱伝導部材は、少なくともディスク状部分を
    有している、無電極放電ランプ。
11. 【請求項１１】 凹入部を有し、発光物質が封入された
    バルブと、 前記バルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる
    誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、 前記電源回路を収容するハウジングと、 前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導部材と
    を備え、 前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた
    第２の熱伝導部材に熱的に接続されており、 前記バルブと前記第２の熱伝導部材との間には、フェラ
    イトから構成された磁場遮蔽部材が設けられており、 前記磁場遮蔽部材を構成する前記フェライトの比透磁率
    は、前記コアの比透磁率よりも小さく、それによって、
    前記磁場遮蔽部材は、前記バルブ内に発生するプラズマ
    の位置を制御するプラズマ位置制御手段として機能し、 前記磁場遮蔽部材は、ディスク状の形状を有しており、 前記第２の熱伝導部材は、少なくともディスク状部分を
    有しており、 前記磁場遮蔽部材と前記第２の熱伝導部材との間には、
    空隙が設けられている、無電極放電ランプ。
12. 【請求項１２】 凹入部を有し、発光物質が封入された
    バルブと、 前記バルブの凹入部に挿入され、コアと巻線とからなる
    誘導コイルと、 前記誘導コイルに電力を供給する電源回路と、 前記電源回路を収容するハウジングと、 前記誘導コイルに沿って設けられた第１の熱伝導部材と
    を備え、 前記第１の熱伝導部材は、前記電源回路側に設けられた
    第２の熱伝導部材に熱的に接続されており、 前記コアは、当該コアの軸方向に沿って比透磁率の異な
    る部分を有し、それによって、前記コアは、前記バルブ
    内に発生するプラズマの位置を制御するプラズマ位置制
    御手段として機能する、無電極放電ランプ。
13. 【請求項１３】 前記バルブの形状は、略球形であり、 前記バルブの内面には、蛍光体層が形成されている、請
    求項１から１２の何れか一つに記載の無電極放電ラン
    プ。
14. 【請求項１４】 さらに、前記電源回路に電気的に接続
    された口金を備え、電球形蛍光ランプとして構成されて
    いる、請求項１３に記載の無電極放電ランプ。