JP4058304B2 - 無電極放電ランプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電容器の内部に電極を備えず、電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプに関し、特に発光駆動時におけるコイルでの絶縁破壊の発生を抑制するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプは、エネルギ効率および寿命という面で優れることから、近年注目を集めている。無電極放電ランプの構造について、図１０に基づいて説明する。
図１０に示すように、無電極放電ランプは、密閉容器である管球１１０と、磁性手段である電磁誘導部のコイル１２２と、コイル１２２に高周波電流を供給する駆動回路部１４０と、駆動時において駆動回路部１４０などに人の手が触れないようにするためのケース１５０などから構成されている。
【０００３】
無電極放電ランプは、図に示すように電球型形状に形成されることが多く、ケース１５０は、下部に口金１５１が設けられ、上部において管球１１０とシリコーン層１７０を介して接合されている。
コイル１２２は、円筒形をしたボビン１２１の外周面に沿って整列巻されてなる。コイル１２２の形成には、例えば、絶縁被覆された銅線が用いられる。ボビン１２１の中空部には、Ｍｎ―Ｚｎ系の材料からなるフェライトコア１２３が挿設されている。
【０００４】
ところで、フェライトコア１２３は、コイル１２２に供給する電流の周波数により用いられる材質が異なるが、５００（ｋＨｚ）以下の周波数の交流電流をコイル１２２に流す場合には、この周波数域の電流を流した際に透磁率の面で優れるＭｎ―Ｚｎ系の材料が用いられる。
また、フェライトコア１２３は、ボビン１２１と駆動回路部１４０との間に介挿されるホルダー１３０によって支持されている。
【０００５】
コイル１２２の両端から延びる接続リード部は、駆動回路部１４０に接続されるが、その内の一方（接続リード部１２２ｂ）は、コイル１２２の上方の端部で下方に向かって折り返された後、コイル１２２の外側を鉛直方向に通り、ボビン１２１、ホルダー１３０などに設けられた開口部を通って駆動回路部１４０に接続される。この際、コイル１２２の巻回部分と接続リード部１２２ｂとの間には、駆動開始時に大きな電位差が生じるので、この間における絶縁破壊の発生を防止する目的から絶縁層１６０が介挿されている。具体的な絶縁層１６０は、例えば、厚み５０（μｍ）の絶縁テープをコイル１２２の外周面を覆うように約４周巻いて形成された厚さ約０．２（ｍｍ）の層である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような絶縁層１６０の形成は、手作業で実施せざるを得ないので自動化することが困難であり、無電極放電ランプの製造コストを低減する上での阻害要因となっている。
ここで、５００（ｋＨｚ）よりも高い周波数（例えば、約２．７ＭＨｚ）の交流電流をコイル１２２に流す場合には、フェライトコアに絶縁性を有するＮｉ−Ｚｎ系の材料を用いるのが一般的である。この場合には、コイル１２２の一方の端部から延びる接続リード部１２２ｂをフェライトコアの中空部を通す取り回し方を採用することが可能であるが、渦電流損失による若干の発光効率の低下を伴う。
【０００７】
一方、上述のように５００（ｋＨｚ）以下の比較的低い周波数域の電流をコイル１２２に流す場合には、上述のように導電性を有するＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコアを備える必要がある。このようなＭｎ―Ｚｎ系のフェライトコア１２３を備える無電極放電ランプにおいて、コイル１２２の一方の端部から延びる接続リード部１２２ｂをフェライトコア１２３の中空部を通した場合には、接続リード部１２２ｂに流れる電流がフェライトコア１２３の内部における円周方向に非常に大きな磁束を発生させてしまう。その結果、発生した大きな磁束により渦電流損失が発生し、無電極放電ランプでは、管球１１０内での放電を開始させることができない。よって、Ｍｎ―Ｚｎ系などの導電性を有するフェライトコア１２２を備える無電極放電ランプには、このような取り回しを採用することができない。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に対してなされたものであって、コストの低減を図りながら、発光駆動時における誘導コイルでの絶縁破壊の発生が抑制される無電極放電ランプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、放電容器内に封入された放電ガスを、この放電容器に近接して配された電磁誘導部への電力供給で発生する磁界によって、励起し発光駆動する無電極放電ランプであって、絶縁性を有する筒状のボビンの外周面に沿ってコイルを巻回するとともに、ボビンの中空部に磁気コアを挿設することにより電磁誘導部を構成しておき、コイルの一方の端部から延びるリード部を、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間に挿通することを特徴とする。
【００１０】
この無電極放電ランプにあっては、コイルの一方の端部から延びるリード部が磁気コアの外周面とボビンの内周面との間を通るように配されているので、コイルの外周に絶縁テープを巻回しなくても、発光駆動時においてコイルの巻き始め部と巻き終わり部との間で絶縁破壊を生じることがない。つまり、この無電極放電ランプでは、コイルにおいて、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間を通るように取り回されたリード部と巻回部分および他方の端部から延びるリード部との間がボビンで絶縁されたことになる。
【００１１】
従って、本発明の無電極放電ランプは、コストの低減を図りながら、駆動時における電磁誘導部のコイルでの絶縁破壊の発生が抑制される。
上記無電極放電ランプでは、磁気コアの外周面の一部領域に切り欠き部を形成しておき、この切り欠き部とボビンの内周面との間に形成される隙間にリード部を挿通しておくことが望ましい。このようにリード部を挿通しておけば、無電極放電ランプに外部から衝撃が加わってコアが振動した場合などにも、リード部が受ける機械的なストレスを軽減できる。
【００１２】
また、上記のようにリード部を挿通することにより、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間の間隙を小さくすることができるので、この無電極放電ランプでは、磁気コアの振動時における振幅そのものが小さく抑えられる。
あるいは、上記と同様の理由より、ボビンの内周面に溝部を形成しておき、この溝部にリード部を這設しておくことが望ましい。
【００１３】
上記無電極放電ランプでは、透磁率の確保という面から、磁気コアがフェライトからなることが望ましい。
また、無電極放電ランプにおいては、コイルに供給する電流の周波数によって磁気コアに導電性を有するものを備えることがあるが、この場合に磁気コアの外周面を絶縁性の層で被覆しておくことが望ましい。これは、リード部と導電性の磁気コアとの間におけるコロナ放電の発生を抑制することができ、リード部における線材の絶縁被覆が劣化するのを防ぐことができるためである。
【００１４】
また、無電極放電ランプにおいては、ランプの設計寸法およびコイル巻き数などの関係からコイルを多層巻構造にすることもあるが、本発明の無電極放電ランプでは、上記構成に加えて、ボビンの外周面に沿って巻回されたコイルを、互いの間に間隙をあけた状態でボビンの軸方向に沿って並設された複数の要素コイルから構成し、その各々が少なくとも２回巻回されてなる、という構成を採ることが望ましい。
【００１５】
このような構成を採用する本発明に係る無電極放電ランプでは、上記効果に加えて、各要素コイル内の巻線間に大きな電位差を生じることがないので、コイルの一層目と二層目の間といった、層間に絶縁テープを設けなくても、駆動時におけるコイル内での絶縁破壊の発生を抑制することができる。
【００１６】
本発明は、ケースの一端部に外部回路との接続用としての電球型の口金を備える電球型の無電極放電ランプに適用した場合に、特に効果的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る無電極放電ランプ１について、図１〜４を用いて説明する。
図１に示すように、無電極放電ランプ１は、放電容器としての管球１０と、ホルダー３０を介して駆動回路部４０が取り付けられた電磁誘導部２０と、ランプ駆動時に駆動回路部４０が人の手に触れないようにするためのケース５０とから構成されている。
【００１８】
管球１０は、内部に水銀と希ガス（例えば、アルゴンガスなど）との混合ガス（放電ガス）が封入され、内表面に蛍光体層が形成されている。そして、この管球１０の底部から内方に向けては、凹入部（不図示）が形成されており、凹入部の内底部分から外方に向けて細管が形成されている。この細管は、管球１０の製造時における排気工程で排気管として用いられる部分であり、製造の最終段階で封止される。なお、細管の内部には、水銀合金が封入されている（不図示）。
【００１９】
電磁誘導部２０におけるコイル２２は、管球１０の凹入部（不図示）に内挿されるようになっている。
駆動回路部４０は、供給された電流（周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を所定の周波数（例えば、４００ｋＨｚ）の交流電流に変換し、電磁誘導部２０に供給する。そして、駆動回路部４０とボビン２１とは、間に介挿されたホルダー３０によって接合されている。
【００２０】
ケース５０は、略漏斗状に形成された樹脂製のものであって、その一端部（図では、下方）にエジソン（Ｅ）口金５１が設けられている。無電極放電ランプ１は、天井などの取り付け箇所などに設けられた外部ソケットに口金５１を螺合することによって取り付けられ、また、この口金５１を介して駆動回路部４０が外部の商用電源と接続されることになる。
【００２１】
次に、図２に示すように、電磁誘導部２０は、円筒部の外周面にコイル２２が巻回された樹脂製のボビン２１と、このボビン２１の中空部に挿設されたフェライトコア２３とからなる。
フェライトコア２３は、駆動回路部４０から出力される交流電流の周波数が４００（ｋＨｚ）（電気用品安全法におけるノイズ規格の適用範囲外）に設定されていることから、この周波数域で優れた透磁率が確保されるようにＭｎ―Ｚｎ系の材料からなる。なお、Ｍｎ―Ｚｎ系の材料からなるフェライトコア２３は、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料からなるフェライトコアが絶縁性を有するのに対し、導電性を有している。そして、フェライトコア２３は、ホルダー３０を介して駆動回路部４０に取り付けられている。
【００２２】
コイル２２は、ボビン２１の外周面に沿って整列巻方式で２０（ｔｕｒｎ）巻回されたものであり、電力損失を低減するために、直径０．０８（ｍｍ）の芯線を３５本束ねて外周部が絶縁被覆されたリッツ線（外径約１ｍｍ）が用いられている。
なお、コイル２２とフェライトコア２３との軸方向における相対位置関係は、それぞれのセンターを合致させるのがインダクタンスを稼ぐということから望ましいが、本実施の形態では、高さ方向において、コイル２２におけるセンターがフェライトコア２３のセンターよりも少し上方向にずれるように設定している。これは、このような位置関係に設定することにより、無電極放電ランプ１の発光効率が最も優れるように管球１０内部におけるプラズマの発生位置を調整できるためである。
【００２３】
コイル２２の一方の端部から延びる接続リード部２２ａ（巻回部分から下方向に引き出された部分）は、ボビン２１の円盤部分に設けられた孔２１ａおよびホルダー３０の孔３０ａを通り駆動回路部４０に接続されている。
また、コイル２２のもう一方の端部から延びる接続リード部２２ｂ（巻回部分から上方端部から引き出された部分）は、ボビン２１の円筒部上端面に設けられた孔２１ｂからボビン２１の内部に引き込まれている。ボビン２１の内側を通った接続リード部２２ｂは、ボビン２１の下側より延出され、ホルダー３０に設けられた孔３０ｂを通って駆動回路部４０に接続されている。ボビン２１の内側における接続リード部２２ｂの取り回しについては、後述する。
【００２４】
以上のような構造の無電極放電ランプ１は、外部ソケットに取り付けられた口金５１から電力が供給され、供給された電力が駆動回路部４０で周波数４００（ｋＨｚ）の交流電流に変換されて後、電磁誘導部２０のコイル２２に供給される。交流電流が供給された電磁誘導部２０は、管球１０の内部空間に交流電磁界を生じさせ、これを受けた管球１０内部では、電磁誘導によりプラズマが励起され、管球１０内における電子と水銀原子との衝突により紫外線が放射される。この紫外線が管球１０の内表面に形成された蛍光体層で可視光に変換されることで、無電極放電ランプ１は、発光駆動する。
【００２５】
なお、コイル２２に供給する交流電流の周波数を４００（ｋＨｚ）に設定したのは、次のような理由からである。
日本の電気用品安全法におけるノイズ規格では、５２６（ｋＨｚ）以上の周波数域で規制を受け、また北米地域のＦＣＣ（Federal Communication Commission）では、４５０（ｋＨｚ）以上の周波数域で規制を受ける。上記無電極放電ランプでは、これらのノイズ規制を回避するために交流電流の周波数を４００（ｋＨｚ）としている。よって、この周波数域の電流をコイル２２に流す場合には、フェライトコア２３の材料として上記のようにこの周波数域で透磁率が優れるＭｎ―Ｚｎ系材料を用いており、その結果としてフェライトコア２３が導電性を有しているものである。
（接続リード部２２ｂの取り回し）
ボビン２１の内側における接続リード部２２ｂの取り回しについて、図３および図４を用いて説明する。図３は、電磁誘導部２０および駆動回路部４０の側面図（一部断面図）であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
ボビン２１の外周に形成されたコイル２２における上方の端部から延びた接続リード部２２ｂは、ボビン２１の上端面に設けられた孔２１ｂを通ってボビン２１の内側に引き込まれた後、ボビン２１の内周面とフェライトコア２３の外周面との間の隙間を通るように取り回されている。ここで、ボビン２１の円筒部における肉厚は、０．８（ｍｍ）であるので、コイル２２の巻回部分と接続リード部２２ｂとの間には厚み０．８（ｍｍ）の絶縁層が形成されたことになる。このように取り回された接続リード部２２ｂは、ホルダー３０に設けられた孔３０ｂを通ってその端部が駆動回路部４０と接続されている。
【００２７】
ボビン２１の円筒部分の高さ方向中央部における接続リード部２２ｂとボビン２１およびフェライトコア２３との位置関係は、図４に示す通りである。
図４に示すように、フェライトコア２３の外周面とボビン２１の内周面との間の隙間は、コイル２２を構成するリッツ線の外径（約１ｍｍ）よりもやや大きい。
【００２８】
図３に戻って、このように接続リード部２２ｂが取り回された電磁誘導部２０では、コイル２２における下方の端部から延びる接続リード部２２ａと上方から延びた接続リード部２２ｂとの間に絶縁性のボビン２１が介挿された状態となる。
（作用について）
ところで、管球１０内部において放電を開始させるために最低限必要な交流電磁界の値は、実効電流値×コイル巻き数（以下、「起磁力」という）で表すと、交流電流の周波数が４００（ｋＨｚ）で３００（Ａ・ｔｕｒｎ）である。つまり、コイル巻き数が２０（ｔｕｒｎ）の場合に必要な供給電流値は、３００（Ａ・ｔｕｒｎ）／２０（ｔｕｒｎ）＝１５（Ａ）となる。
【００２９】
なお、コイル２２の抵抗成分による電力損失は、コイル２２に流す交流電流値の２乗に比例するので、コイル２２の巻き数は、設計寸法上許容される範囲で多い方が望ましい。
上記コイル２２の巻き数が２０（ｔｕｒｎ）で、供給交流電流値が１５（Ａ）であるので、フェライトコア２３を含む電磁誘導部２０としてのインダクタンス値は、約２５（μＨ）となる。
【００３０】
この条件で無電極放電ランプ１を駆動した際におけるコイル２２の巻き始め部と巻き終わり部との間、言い換えるならば、コイル２２の上方端部から延びた接続リード部２２ｂとコイル２２の巻き始め部分（下方の端部）との間に発生する電圧実効値は、
【００３１】
【数１】
【００３２】
となる。ここで、ｆは交流電流周波数、Ｌは電磁誘導部２０のインダクタンス値、Ｉｓは交流電流実効値である。
また、上記電圧実効値Ｖｓより、電圧のピーク・トゥ・ピーク値は、
【００３３】
【数２】
【００３４】
となる。
このような電圧が接続リード部２２ｂとコイル２２の巻き始め部分との間にかかった場合にも、間に絶縁性のボビン２１が挿設されているため、この間における絶縁破壊の発生が抑制される。つまり、上記リッツ線の耐圧は、２０００（Ｖ）であるが、無電極放電ランプ１では、接続リード部２２ｂとコイル２２の巻き始め部と間に、厚み０．８（ｍｍ）の絶縁性を有するボビン２１が存在することにより、絶縁テープでコイル２２の外周を覆ったりしなくても、発光駆動時における絶縁破壊を生じることがない。
【００３５】
また、供給電力１２（Ｗ）で定常放電させた場合、コイル２２には、１．６（Ａ）の電流が流れることになる。これを起磁力で表すと、２０（ｔｕｒｎ）×１．６（Ａ）＝３２（Ａ・ｔｕｒｎ）となる。これは、放電開始時に必要な起磁力の約１０％に相当する値である。
ところで、仮に、導電性を有するフェライトコア２３の中空部に接続リード部２２ｂを通した場合には、コイル２２に電流を流すことにより接続リード部２２ｂを流れる電流により、フェライトコア２３の内部における円周方向に非常に大きな磁束が発生する。その結果、電磁誘導部２０では、フェライトコア２３の内部での渦電流損失により、管球１０内での放電開始に必要な磁界を発生させることができない。
【００３６】
これに対して、本実施の形態に係る無電極放電ランプ１では、図３に示すように、電磁誘導部２０におけるコイル２２の端部から延びる接続リード部２２ｂをボビン２１の内周面とフェライトコア２３の外周面との間を通しているので、接続リード部２２ｂに流れる電流によりフェライトコア２３の内部に大きな磁束が発生せず、渦電流が発生することがない。よって、無電極放電ランプ１では、渦電流損失が小さいため、管球１０内で放電開始することができる。
【００３７】
従って、上記無電極放電ランプ１では、コストの低減を図りながら、発光駆動時におけるコイル２２での絶縁破壊の発生が確実に抑制され、且つ、渦電流損失が小さく放電開始することができ、さらに発光効率が優れる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係る無電極放電ランプにおける電磁誘導部について、図５および図６を用いて説明する。
【００３８】
図５に示すように、本実施の形態に係る電磁誘導部では、ボビン２６の形状およびコイル２７の巻回構成に特徴を有する。それ以外の部分、コイル２７の両端部から延びる接続リード部２７ａ、２７ｂの取り回しやホルダー３０、駆動回路部４０などについては、上記無電極放電ランプ１と基本的に同一である。
また、フェライトコアの形状および材質などについても、図示はしていないが上記無電極放電ランプ１に用いたものと同一である。
【００３９】
図５に示すように、ボビン２６の外周面に形成されたコイル２７の巻回部分は、６つの要素コイル２７１〜２７６から構成されている。各々の要素コイル２７１〜２７６は、７（ｔｕｒｎ）巻回されて構成されており（拡大図参照）、ボビン２６の円筒部に下から順に、且つ、互いに重なり合わないように配置されている。このような構成により、コイル２７は、７（ｔｕｒｎ）×６要素＝４２（ｔｕｒｎ）の巻き数のコイルとなっている。
【００４０】
また、６つの要素コイル２７１〜２７６から構成されるコイル２７は、全体が１本のリッツ線から構成されている。
ボビン２６の円筒部分には、互いに一定の間隔（例えば、３〜３．５ｍｍ）をおいて７つの隔壁２６１〜２６７が形成されている。
図６に示すように、この隔壁は、ボビン２６と一体形成されたものであり、各々が厚み０．８（ｍｍ）、高さ３（ｍｍ）程度の寸法で鍔状に形成されている。そして、隣り合う要素コイルと要素コイルとの間では、隔壁２６１〜２６７に設けられた切り欠き部２６１ａ〜２６７ａをリッツ線が通るようになっている。
【００４１】
なお、切り欠き部２６１ａ〜２６７ａは、ボビン２６の軸方向に対して各要素コイルの巻回方向に向けて若干の角度をもたせて設けられている。これは、コイルの巻回を容易にするためと、切り欠き部２６１ａ〜２６７ａを通るリッツ線が各切り欠き部の角部分で機械的なストレスを受けないようにするためである。
また、図示はしていないが、切り欠き部２６１ａ〜２６７ａにおけるリッツ線が接触する各コーナー部分は、リッツ線が受ける機械的なストレスを軽減するために、面取りが施されている。
【００４２】
上記電磁誘導部において、管球１０内で放電を開始させるのに最低限必要な供給電流は、起磁力が３００（Ａ・ｔｕｒｎ）以上であるとき、駆動回路部４０から、３００（Ａ・ｔｕｒｎ）／４２（ｔｕｒｎ）＝７．１（Ａ）となる。
また、コイル２７の巻き数が４２（ｔｕｒｎ）で、供給電流が７．１（Ａ）であるので、フェライトコア２３を含む電磁誘導部としてのインダクタンス値は、約１００（μＨ）となる。
【００４３】
この条件で無電極放電ランプを駆動した際におけるコイル２７の巻き始め部と巻き終わり部との間、つまりコイル２７の上方の端部から延びる接続リード部２７ｂと巻き始め部（下方の端部）との間に発生する電圧実効値は、
【００４４】
【数３】
【００４５】
となる。ここで、ｆは交流電流周波数、Ｌは電磁誘導部２０のインダクタンス値、Ｉｓは交流電流実効値である。
また、上記電圧実効値Ｖｓより、電圧のピーク・トゥ・ピーク値は、
【００４６】
【数４】
【００４７】
となる。
このような電圧が接続リード部２７ｂとコイル２７の巻き始め部との間にかかった場合にも、上記実施の形態１と同様に、間にボビン２６が介挿されているため、絶縁テープでコイル２７の外周を覆ったりしなくても、絶縁破壊の発生が抑制される。
【００４８】
また、本実施の形態に係る無電極放電ランプでは、電磁誘導部におけるコイル２７が６つの要素コイル２７１〜２７６から構成され、隣り合う要素コイル間が絶縁性の隔壁２６１〜２６７によって隔てられているので、コイル２７の内部におけるリッツ線どうしの間での放電の発生を抑制し、絶縁破壊の発生も抑制される。これは、コイル２７が実質的に６分割されており、各要素コイルにかかる電圧のピーク・トゥ・ピーク値（Ｖｐ）が５０００（Ｖ）／６＝８３０（Ｖ）となり、リッツ線の耐圧である２０００（Ｖ）未満となるためである。そして、コイルの巻き数を増やす場合、従来の無電極放電ランプでは、コイルを複数層構造とし、各層間に絶縁テープを介挿させるという構造を採るが、上記コイル２７のように複数の要素コイルに分割することにより、上記Ｖｐ値が低いので、層間に絶縁テープを設ける必要性もなくなる。これも、製造コストを低く抑えるためには重要なファクターとなる。
【００４９】
さらに、上記電磁誘導部では、コイル２７が４２（ｔｕｒｎ）の巻き数で巻回されているので、入力電力１２（Ｗ）で定常駆動させた際に、コイル２７に約０．８（Ａ）の電流が流れることになる。このときのコイル２７の抵抗成分による電力損失は、
【００５０】
【数５】
【００５１】
となる。つまり、コイル２７の電力損失は、入力電力１２（Ｗ）に対して、約５％である。このようにコイルの巻き数を２倍に増やした場合には、上記実施の形態１のコイル２２に比べて、コイルの抵抗成分がコイルを構成するリッツ線の長さに比例して０．５（Ω）から１（Ω）へと２倍になるが、電流値が１．６（Ａ）から０．８（Ａ）へと１／２になるために、電流値の２乗に比例する電力損失が約半分に抑えられる。
【００５２】
従って、本実施の形態に係る無電極放電ランプでは、上記実施の形態１と同様に、コイルの外周を絶縁テープで覆わなくてもコイルの巻き始め部と巻き終わり部との間での絶縁破壊の発生が抑制されるとともに、コイルの巻き数を増やして電力損失を低く抑えながら、層間に絶縁テープを設けなくてもコイル内における絶縁破壊の発生を抑えられる。よって、この無電極放電ランプでは、コストの低減を図りながら、より確実に発光駆動時における電磁誘導部での絶縁破壊の発生が抑制される。
【００５３】
なお、本実施の形態に係る誘導コイルでは、６つの要素コイル２７１〜２７６の全てが７（ｔｕｒｎ）巻回されてなるものとしたが、配置場所に応じてそれぞれの要素コイルの巻き数を変化させてもよい。これにより管球１０内では、高さ方向に応じて最適な強度のプラズマを発生させることができ、高効率な発光が実現される。
【００５４】
また、コイル２７を構成する要素コイルの数は、本実施の形態の６つに限定されるものではない。ただし、要素コイルの数は、各々の要素コイルにおけるＶｐ値がコイル２７を構成する巻線の耐圧を越えないようにすることが必要となる。例えば、上記リッツ線（耐圧２０００Ｖ）を用いた場合には、２つの要素コイルからコイル２７を構成した場合、各要素コイルにかかる電圧のピーク・トゥ・ピーク値が５０００（Ｖ）／２＝２５００（Ｖ）となり、リッツ線の耐圧を越えてしまうため、３つ以上の要素コイルからコイルを構成しておく必要があることが分かる。
【００５５】
なお、必要となる要素コイル数は、コイルの設定条件により必ずしも３つ以上には限定されるものではなく、２つでも十分にコイルを構成する巻線の有する耐圧を満足する場合もあり得ることを付け加えておく。
また、本実施の形態では、隣り合う要素コイルと要素コイルとの間に隔壁２６１〜２６７を設けることとしたが、互いの間に間隙をあければ、必ずしも隔壁２６１〜２６７を設ける必要はない。
（実施の形態３）
実施の形態３に係る無電極放電ランプについて、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る無電極放電ランプにおける電磁誘導部のみを抜き出して示した外観側面図（一部断面図）である。
【００５６】
図７に示すように、本実施の形態に係る電磁誘導部は、上記実施の形態１に係る電磁誘導部２０と基本的に同じ構造を有している。よって、以下では、その相違点のみを説明し、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態に係る電磁誘導部が上記電磁誘導部２０と異なるのは、フェライトコア２４の構造にある。
【００５７】
図７に示すように、フェライトコア２４は、Ｍｎ―Ｚｎ系の材料からなるコア本体部分２４ａと、これの外周面および上下端面を覆うように形成された絶縁性の樹脂層２４ｂとからなる。このような構造により、ボビン２１の孔２１ｂから導入された接続リード部２２ｂは、フェライトコア２４の導電性を有するコア本体部２４ａに接することがなく、絶縁性の樹脂層２４ｂに接することになる。
【００５８】
ここで、上記図３のように導電性のフェライトコア２３と接続リード部２２ｂとが接していても、この間に短絡電流が流れることはなく放電動作に影響がでることはない。
しかしながら、導電性を有するフェライトコア２３は、接続リード部２２ｂの側から見ると、僅かながら静電容量を有している。そのため、導電性を有するフェライトコア２３と接続リード部２２ｂとが直接接している場合には、放電開始時において、コイル２２に印加される高電圧がフェライトコア２３の静電容量により接続リード部２２ｂとの間で微弱なコロナ放電を生じる。このコロナ放電は、接続リード部２２ｂのリッツ線における絶縁被覆を劣化させる原因となる。
【００５９】
これに対して、本実施の形態に係る誘導コイルは、備えるフェライトコア２４が導電性のコア本体部２４ａと接続リード部２２ｂとの間に絶縁性の樹脂層２４ｂが介挿されているので、フェライトコア２４と接続リード部２２ｂとの間でコロナ放電を生じることがない。よって、この電磁誘導部では、接続リード部２２ｂにおけるリッツ線の絶縁被覆の劣化が抑制される。
【００６０】
従って、本実施の形態に係る無電極放電ランプは、上記実施の形態１に係る無電極放電ランプが有するコストの低減を図りながら、駆動時におけるコイルでの絶縁破壊の発生が確実に抑制され、且つ、渦電流による損失を生じることがないという効果に加えて、駆動が長期に及んだ場合にも、接続リード部２２ｂにおけるリッツ線の絶縁被覆の劣化が抑えられる。
（変形例１）
上記実施の形態１〜３に係る無電極放電ランプに対する変形例１について、図８を用いて説明する。図８は、電磁誘導部におけるコイル２２の巻回部分の断面図であり、上記図４に対応する図である。
【００６１】
上記図４のフェライトコア２３が略円形断面を有していたのに対して、図８に示すように、本変形例のフェライトコア２５は、断面の一部が切り欠かれており、平面部２５ａが設けられた形状を有しており、接続リード部２２ｂは、この平面部２５ａとボビン２１との間に挿通されている。そして、フェライトコア２５における平面部２５ａ以外の部分では、ボビン２１との間の隙間がコイル２２を構成するリッツ線の直径（約１ｍｍ）よりも小さくなるように設計されている。
【００６２】
また、フェライトコア２５の直径は、上記図４のフェライトコア２３よりも大きく設定されている。これにより、ボビン２１とフェライトコア２５との間の間隙は、上記図４の電磁誘導部２０のものよりも小さく、フェライトコア２５のガタツキを防止するという目的において優れる。よって、本変形例に係る電磁誘導部では、無電極放電ランプに外部から力がかかった場合にも、フェライトコア２５の振動の振幅が小さく抑えられ、フェライトコア２５とボビン２１との間を通る接続リード部２２ｂに加わる機械的なストレスが小さい。
【００６３】
従って、この電磁誘導部を備える無電極放電ランプでは、コストの低減を図りながら、発光駆動時における電磁誘導部のコイルでの絶縁破壊の発生が抑制され、接続リード部２２ｂが受ける機械的なストレスが小さい。
（変形例２）
変形例２に係る電磁誘導部について、図９を用いて説明する。
【００６４】
上記変形例１では、フェライトコア２５のガタツキを抑制するために、フェライトコア２５に平面部分２５ａを設けてフェライトコア２５とボビン２１との間の間隙を小さくしたが、本変形例では、図９に示すように、ボビン２９の内周面に上下方向に一本の溝部２９ａを形成しておき、この溝部２９ａにリード部２２ｂを這設することにより、フェライトコア２３の外周面とボビン２９の内周面との間の隙間を小さくする。つまり、この電磁誘導部では、ボビン２９の内周面に設けられた溝部２９ａにコイル２２の接続リード部２２ａを這設することにより、無電極放電ランプに外部から力がかかった場合にも、フェライトコア２３の振動の振幅が小さく抑えられ、フェライトコア２３の外径を大きく設定しても接続リード部２２ａが機械的なストレスを受け難くなる。
【００６５】
このような電磁誘導部では、フェライトコア２３の断面形状を略円形に維持したまま、ボビン２９とフェライトコア２３との間隙を小さくできるので、コイル２２の巻回部分とフェライトコア２３との間隔も小さくすることができ、磁束密度の低下を招くことなく、接続リード部２２ｂへの機械的なストレスが軽減される。
【００６６】
従って、上記電磁誘導部を備える無電極放電ランプでは、コストの低減を図りながら、発光駆動時におけるコイルでの絶縁破壊の発生が抑制され、且つ、高い発光性能を維持しながら、上述のような理由からフェライトコア２３とボビン２９との間を通る接続リード部２２ｂが受ける機械的なストレスが小さい。
（その他の事項）
なお、上記実施の形態１〜３および変形例１、２は、本発明の特徴を説明するために用いた一例であるが、本発明がこれらの形態に限定を受けるものではないことは言うまでもない。例えば、コイルの巻き方、巻き数、線材などは、上記のもの以外であっても何ら本発明の作用効果に影響を及ぼすものではない。
【００６７】
また、上記では、ケース５０内に駆動回路部４０が収納され、一端に口金５１が形成された電球型の無電極放電ランプを一例としたが、ケース５０内に駆動回路部を備えず、ケース５０の一端に口金５１が設けられていないような無電極放電ランプの場合にも、上記同様の構造の電磁誘導部を備えることによって、上述と同様の効果が得られる。
【００６８】
また、上記実施の形態および変形例では、Ｍｎ―Ｚｎ系のフェライトコアを備える無電極放電ランプを一例として説明を行なったが、無電極放電ランプが備えるコアは、上記フェライトコアに限定されるものではない。例えば、電磁誘導部には、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料からなるフェライトコアやパーマロイからなるコア、珪素鋼板からなるコアなどを用いることもできる。
【００６９】
【発明の効果】
以上で説明してきたように、本発明の無電極放電ランプでは、放電容器内に封入された放電ガスを、この放電容器に近接して配された電磁誘導部への電力供給で発生する磁界によｔｔ、励起し発光駆動する無電極放電ランプであって、絶縁性を有する筒状のボビンの外周面に沿ってコイルを巻回するとともに、ボビンの中空部に磁気コアを挿設することにより電磁誘導部を構成しておき、コイルの一方の端部から延びるリード部を、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間に挿通することとした。
【００７０】
この無電極放電ランプでは、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間を通るように取り回されたリード部と巻回部分および巻き始め部との間がボビンで絶縁されたことになるので、コストの低減を図りながら、発光駆動時における電磁誘導部での絶縁破壊の発生が抑制される。
また、無電極放電ランプは、ランプの設計寸法およびコイル巻き数などの関係からコイルを多層巻構造にすることもあるが、本発明の無電極放電ランプでは、上記構成に加えて、電磁誘導部に少なくとも２回巻回された要素コイルを複数設けておき、互いの間に間隙をあけた状態で、ボビンの外周に軸方向に沿って複数の要素コイルを並設しておくこととした。
【００７１】
これにより、本発明の無電極放電ランプでは、上記効果に加えて、コイルの層間に絶縁テープを設けなくても、駆動時におけるコイル内での絶縁破壊の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無電極放電ランプ１の展開斜視図である。
【図２】電磁誘導部２０とホルダー３０、駆動回路部４０の構成図である。
【図３】電磁誘導部２０の外観側面図（一部断面図）である。
【図４】電磁誘導部２０の輪切り断面図である。
【図５】発明の実施の形態２に係る電磁誘導部の外観側面図である。
【図６】図５におけるボビン２６の部分詳細斜視図である。
【図７】発明の実施の形態３に係る電磁誘導部の外観側面図（一部断面図）である。
【図８】変形例１に係る電磁誘導部の輪切り断面図である。
【図９】変形例２に係る電磁誘導部の輪切り断面図である。
【図１０】従来の無電極放電ランプの構成図（一部断面図）である。
【符号の説明】
１．無電極放電ランプ
１０． 管球
２０． 電磁誘導部
２１、２６、２９． ボビン
２２、２７． コイル
２２ｂ、２７ｂ． 接続リード部
２３、２４、２５． フェライトコア
４０． 駆動回路部
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電容器の内部に電極を備えず、電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプに関し、特に発光駆動時におけるコイルでの絶縁破壊の発生を抑制するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導により発光駆動する無電極放電ランプは、エネルギ効率および寿命という面で優れることから、近年注目を集めている。無電極放電ランプの構造について、図１０に基づいて説明する。
図１０に示すように、無電極放電ランプは、密閉容器である管球１１０と、磁性手段である電磁誘導部のコイル１２２と、コイル１２２に高周波電流を供給する駆動回路部１４０と、駆動時において駆動回路部１４０などに人の手が触れないようにするためのケース１５０などから構成されている。
【０００３】
無電極放電ランプは、図に示すように電球型形状に形成されることが多く、ケース１５０は、下部に口金１５１が設けられ、上部において管球１１０とシリコーン層１７０を介して接合されている。
コイル１２２は、円筒形をしたボビン１２１の外周面に沿って整列巻されてなる。コイル１２２の形成には、例えば、絶縁被覆された銅線が用いられる。ボビン１２１の中空部には、Ｍｎ―Ｚｎ系の材料からなるフェライトコア１２３が挿設されている。
【０００４】
ところで、フェライトコア１２３は、コイル１２２に供給する電流の周波数により用いられる材質が異なるが、５００（ｋＨｚ）以下の周波数の交流電流をコイル１２２に流す場合には、この周波数域の電流を流した際に透磁率の面で優れるＭｎ―Ｚｎ系の材料が用いられる。
また、フェライトコア１２３は、ボビン１２１と駆動回路部１４０との間に介挿されるホルダー１３０によって支持されている。
【０００５】
コイル１２２の両端から延びる接続リード部は、駆動回路部１４０に接続されるが、その内の一方（接続リード部１２２ｂ）は、コイル１２２の上方の端部で下方に向かって折り返された後、コイル１２２の外側を鉛直方向に通り、ボビン１２１、ホルダー１３０などに設けられた開口部を通って駆動回路部１４０に接続される。この際、コイル１２２の巻回部分と接続リード部１２２ｂとの間には、駆動開始時に大きな電位差が生じるので、この間における絶縁破壊の発生を防止する目的から絶縁層１６０が介挿されている。具体的な絶縁層１６０は、例えば、厚み５０（μｍ）の絶縁テープをコイル１２２の外周面を覆うように約４周巻いて形成された厚さ約０．２（ｍｍ）の層である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような絶縁層１６０の形成は、手作業で実施せざるを得ないので自動化することが困難であり、無電極放電ランプの製造コストを低減する上での阻害要因となっている。
ここで、５００（ｋＨｚ）よりも高い周波数（例えば、約２．７ＭＨｚ）の交流電流をコイル１２２に流す場合には、フェライトコアに絶縁性を有するＮｉ−Ｚｎ系の材料を用いるのが一般的である。この場合には、コイル１２２の一方の端部から延びる接続リード部１２２ｂをフェライトコアの中空部を通す取り回し方を採用することが可能であるが、渦電流損失による若干の発光効率の低下を伴う。
【０００７】
一方、上述のように５００（ｋＨｚ）以下の比較的低い周波数域の電流をコイル１２２に流す場合には、上述のように導電性を有するＭｎ−Ｚｎ系のフェライトコアを備える必要がある。このようなＭｎ―Ｚｎ系のフェライトコア１２３を備える無電極放電ランプにおいて、コイル１２２の一方の端部から延びる接続リード部１２２ｂをフェライトコア１２３の中空部を通した場合には、接続リード部１２２ｂに流れる電流がフェライトコア１２３の内部における円周方向に非常に大きな磁束を発生させてしまう。その結果、発生した大きな磁束により渦電流損失が発生し、無電極放電ランプでは、管球１１０内での放電を開始させることができない。よって、Ｍｎ―Ｚｎ系などの導電性を有するフェライトコア１２２を備える無電極放電ランプには、このような取り回しを採用することができない。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に対してなされたものであって、コストの低減を図りながら、発光駆動時における誘導コイルでの絶縁破壊の発生が抑制される無電極放電ランプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、放電容器内に封入された放電ガスを、この放電容器に近接して配された電磁誘導部への電力供給で発生する磁界によって、励起し発光駆動する無電極放電ランプであって、絶縁性を有する筒状のボビンの外周面に沿ってコイルを巻回するとともに、ボビンの中空部に磁気コアを挿設することにより電磁誘導部を構成しておき、コイルの一方の端部から延びるリード部を、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間に挿通することを特徴とする。
【００１０】
この無電極放電ランプにあっては、コイルの一方の端部から延びるリード部が磁気コアの外周面とボビンの内周面との間を通るように配されているので、コイルの外周に絶縁テープを巻回しなくても、発光駆動時においてコイルの巻き始め部と巻き終わり部との間で絶縁破壊を生じることがない。つまり、この無電極放電ランプでは、コイルにおいて、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間を通るように取り回されたリード部と巻回部分および他方の端部から延びるリード部との間がボビンで絶縁されたことになる。
【００１１】
従って、本発明の無電極放電ランプは、コストの低減を図りながら、駆動時における電磁誘導部のコイルでの絶縁破壊の発生が抑制される。
上記無電極放電ランプでは、磁気コアの外周面の一部領域に切り欠き部を形成しておき、この切り欠き部とボビンの内周面との間に形成される隙間にリード部を挿通しておくことが望ましい。このようにリード部を挿通しておけば、無電極放電ランプに外部から衝撃が加わってコアが振動した場合などにも、リード部が受ける機械的なストレスを軽減できる。
【００１２】
また、上記のようにリード部を挿通することにより、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間の間隙を小さくすることができるので、この無電極放電ランプでは、磁気コアの振動時における振幅そのものが小さく抑えられる。
あるいは、上記と同様の理由より、ボビンの内周面に溝部を形成しておき、この溝部にリード部を這設しておくことが望ましい。
【００１３】
上記無電極放電ランプでは、透磁率の確保という面から、磁気コアがフェライトからなることが望ましい。
また、無電極放電ランプにおいては、コイルに供給する電流の周波数によって磁気コアに導電性を有するものを備えることがあるが、この場合に磁気コアの外周面を絶縁性の層で被覆しておくことが望ましい。これは、リード部と導電性の磁気コアとの間におけるコロナ放電の発生を抑制することができ、リード部における線材の絶縁被覆が劣化するのを防ぐことができるためである。
【００１４】
また、無電極放電ランプにおいては、ランプの設計寸法およびコイル巻き数などの関係からコイルを多層巻構造にすることもあるが、本発明の無電極放電ランプでは、上記構成に加えて、ボビンの外周面に沿って巻回されたコイルを、互いの間に間隙をあけた状態でボビンの軸方向に沿って並設された複数の要素コイルから構成し、その各々が少なくとも２回巻回されてなる、という構成を採ることが望ましい。
【００１５】
このような構成を採用する本発明に係る無電極放電ランプでは、上記効果に加えて、各要素コイル内の巻線間に大きな電位差を生じることがないので、コイルの一層目と二層目の間といった、層間に絶縁テープを設けなくても、駆動時におけるコイル内での絶縁破壊の発生を抑制することができる。
【００１６】
本発明は、ケースの一端部に外部回路との接続用としての電球型の口金を備える電球型の無電極放電ランプに適用した場合に、特に効果的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る無電極放電ランプ１について、図１〜４を用いて説明する。
図１に示すように、無電極放電ランプ１は、放電容器としての管球１０と、ホルダー３０を介して駆動回路部４０が取り付けられた電磁誘導部２０と、ランプ駆動時に駆動回路部４０が人の手に触れないようにするためのケース５０とから構成されている。
【００１８】
管球１０は、内部に水銀と希ガス（例えば、アルゴンガスなど）との混合ガス（放電ガス）が封入され、内表面に蛍光体層が形成されている。そして、この管球１０の底部から内方に向けては、凹入部（不図示）が形成されており、凹入部の内底部分から外方に向けて細管が形成されている。この細管は、管球１０の製造時における排気工程で排気管として用いられる部分であり、製造の最終段階で封止される。なお、細管の内部には、水銀合金が封入されている（不図示）。
【００１９】
電磁誘導部２０におけるコイル２２は、管球１０の凹入部（不図示）に内挿されるようになっている。
駆動回路部４０は、供給された電流（周波数５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を所定の周波数（例えば、４００ｋＨｚ）の交流電流に変換し、電磁誘導部２０に供給する。そして、駆動回路部４０とボビン２１とは、間に介挿されたホルダー３０によって接合されている。
【００２０】
ケース５０は、略漏斗状に形成された樹脂製のものであって、その一端部（図では、下方）にエジソン（Ｅ）口金５１が設けられている。無電極放電ランプ１は、天井などの取り付け箇所などに設けられた外部ソケットに口金５１を螺合することによって取り付けられ、また、この口金５１を介して駆動回路部４０が外部の商用電源と接続されることになる。
【００２１】
次に、図２に示すように、電磁誘導部２０は、円筒部の外周面にコイル２２が巻回された樹脂製のボビン２１と、このボビン２１の中空部に挿設されたフェライトコア２３とからなる。
フェライトコア２３は、駆動回路部４０から出力される交流電流の周波数が４００（ｋＨｚ）（電気用品安全法におけるノイズ規格の適用範囲外）に設定されていることから、この周波数域で優れた透磁率が確保されるようにＭｎ―Ｚｎ系の材料からなる。なお、Ｍｎ―Ｚｎ系の材料からなるフェライトコア２３は、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料からなるフェライトコアが絶縁性を有するのに対し、導電性を有している。そして、フェライトコア２３は、ホルダー３０を介して駆動回路部４０に取り付けられている。
【００２２】
コイル２２は、ボビン２１の外周面に沿って整列巻方式で２０（ｔｕｒｎ）巻回されたものであり、電力損失を低減するために、直径０．０８（ｍｍ）の芯線を３５本束ねて外周部が絶縁被覆されたリッツ線（外径約１ｍｍ）が用いられている。
なお、コイル２２とフェライトコア２３との軸方向における相対位置関係は、それぞれのセンターを合致させるのがインダクタンスを稼ぐということから望ましいが、本実施の形態では、高さ方向において、コイル２２におけるセンターがフェライトコア２３のセンターよりも少し上方向にずれるように設定している。これは、このような位置関係に設定することにより、無電極放電ランプ１の発光効率が最も優れるように管球１０内部におけるプラズマの発生位置を調整できるためである。
【００２３】
コイル２２の一方の端部から延びる接続リード部２２ａ（巻回部分から下方向に引き出された部分）は、ボビン２１の円盤部分に設けられた孔２１ａおよびホルダー３０の孔３０ａを通り駆動回路部４０に接続されている。
また、コイル２２のもう一方の端部から延びる接続リード部２２ｂ（巻回部分から上方端部から引き出された部分）は、ボビン２１の円筒部上端面に設けられた孔２１ｂからボビン２１の内部に引き込まれている。ボビン２１の内側を通った接続リード部２２ｂは、ボビン２１の下側より延出され、ホルダー３０に設けられた孔３０ｂを通って駆動回路部４０に接続されている。ボビン２１の内側における接続リード部２２ｂの取り回しについては、後述する。
【００２４】
以上のような構造の無電極放電ランプ１は、外部ソケットに取り付けられた口金５１から電力が供給され、供給された電力が駆動回路部４０で周波数４００（ｋＨｚ）の交流電流に変換されて後、電磁誘導部２０のコイル２２に供給される。交流電流が供給された電磁誘導部２０は、管球１０の内部空間に交流電磁界を生じさせ、これを受けた管球１０内部では、電磁誘導によりプラズマが励起され、管球１０内における電子と水銀原子との衝突により紫外線が放射される。この紫外線が管球１０の内表面に形成された蛍光体層で可視光に変換されることで、無電極放電ランプ１は、発光駆動する。
【００２５】
なお、コイル２２に供給する交流電流の周波数を４００（ｋＨｚ）に設定したのは、次のような理由からである。
日本の電気用品安全法におけるノイズ規格では、５２６（ｋＨｚ）以上の周波数域で規制を受け、また北米地域のＦＣＣ（Federal Communication Commission）では、４５０（ｋＨｚ）以上の周波数域で規制を受ける。上記無電極放電ランプでは、これらのノイズ規制を回避するために交流電流の周波数を４００（ｋＨｚ）としている。よって、この周波数域の電流をコイル２２に流す場合には、フェライトコア２３の材料として上記のようにこの周波数域で透磁率が優れるＭｎ―Ｚｎ系材料を用いており、その結果としてフェライトコア２３が導電性を有しているものである。
（接続リード部２２ｂの取り回し）
ボビン２１の内側における接続リード部２２ｂの取り回しについて、図３および図４を用いて説明する。図３は、電磁誘導部２０および駆動回路部４０の側面図（一部断面図）であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２６】
ボビン２１の外周に形成されたコイル２２における上方の端部から延びた接続リード部２２ｂは、ボビン２１の上端面に設けられた孔２１ｂを通ってボビン２１の内側に引き込まれた後、ボビン２１の内周面とフェライトコア２３の外周面との間の隙間を通るように取り回されている。ここで、ボビン２１の円筒部における肉厚は、０．８（ｍｍ）であるので、コイル２２の巻回部分と接続リード部２２ｂとの間には厚み０．８（ｍｍ）の絶縁層が形成されたことになる。このように取り回された接続リード部２２ｂは、ホルダー３０に設けられた孔３０ｂを通ってその端部が駆動回路部４０と接続されている。
【００２７】
ボビン２１の円筒部分の高さ方向中央部における接続リード部２２ｂとボビン２１およびフェライトコア２３との位置関係は、図４に示す通りである。
図４に示すように、フェライトコア２３の外周面とボビン２１の内周面との間の隙間は、コイル２２を構成するリッツ線の外径（約１ｍｍ）よりもやや大きい。
【００２８】
図３に戻って、このように接続リード部２２ｂが取り回された電磁誘導部２０では、コイル２２における下方の端部から延びる接続リード部２２ａと上方から延びた接続リード部２２ｂとの間に絶縁性のボビン２１が介挿された状態となる。
（作用について）
ところで、管球１０内部において放電を開始させるために最低限必要な交流電磁界の値は、実効電流値×コイル巻き数（以下、「起磁力」という）で表すと、交流電流の周波数が４００（ｋＨｚ）で３００（Ａ・ｔｕｒｎ）である。つまり、コイル巻き数が２０（ｔｕｒｎ）の場合に必要な供給電流値は、３００（Ａ・ｔｕｒｎ）／２０（ｔｕｒｎ）＝１５（Ａ）となる。
【００２９】
なお、コイル２２の抵抗成分による電力損失は、コイル２２に流す交流電流値の２乗に比例するので、コイル２２の巻き数は、設計寸法上許容される範囲で多い方が望ましい。
上記コイル２２の巻き数が２０（ｔｕｒｎ）で、供給交流電流値が１５（Ａ）であるので、フェライトコア２３を含む電磁誘導部２０としてのインダクタンス値は、約２５（μＨ）となる。
【００３０】
この条件で無電極放電ランプ１を駆動した際におけるコイル２２の巻き始め部と巻き終わり部との間、言い換えるならば、コイル２２の上方端部から延びた接続リード部２２ｂとコイル２２の巻き始め部分（下方の端部）との間に発生する電圧実効値は、
【００３１】
【数１】
となる。ここで、ｆは交流電流周波数、Ｌは電磁誘導部２０のインダクタンス値、Ｉｓは交流電流実効値である。
また、上記電圧実効値Ｖｓより、電圧のピーク・トゥ・ピーク値は、
【００３３】
【数２】
となる。
このような電圧が接続リード部２２ｂとコイル２２の巻き始め部分との間にかかった場合にも、間に絶縁性のボビン２１が挿設されているため、この間における絶縁破壊の発生が抑制される。つまり、上記リッツ線の耐圧は、２０００（Ｖ）であるが、無電極放電ランプ１では、接続リード部２２ｂとコイル２２の巻き始め部と間に、厚み０．８（ｍｍ）の絶縁性を有するボビン２１が存在することにより、絶縁テープでコイル２２の外周を覆ったりしなくても、発光駆動時における絶縁破壊を生じることがない。
【００３５】
また、供給電力１２（Ｗ）で定常放電させた場合、コイル２２には、１．６（Ａ）の電流が流れることになる。これを起磁力で表すと、２０（ｔｕｒｎ）×１．６（Ａ）＝３２（Ａ・ｔｕｒｎ）となる。これは、放電開始時に必要な起磁力の約１０％に相当する値である。
ところで、仮に、導電性を有するフェライトコア２３の中空部に接続リード部２２ｂを通した場合には、コイル２２に電流を流すことにより接続リード部２２ｂを流れる電流により、フェライトコア２３の内部における円周方向に非常に大きな磁束が発生する。その結果、電磁誘導部２０では、フェライトコア２３の内部での渦電流損失により、管球１０内での放電開始に必要な磁界を発生させることができない。
【００３６】
これに対して、本実施の形態に係る無電極放電ランプ１では、図３に示すように、電磁誘導部２０におけるコイル２２の端部から延びる接続リード部２２ｂをボビン２１の内周面とフェライトコア２３の外周面との間を通しているので、接続リード部２２ｂに流れる電流によりフェライトコア２３の内部に大きな磁束が発生せず、渦電流が発生することがない。よって、無電極放電ランプ１では、渦電流損失が小さいため、管球１０内で放電開始することができる。
【００３７】
従って、上記無電極放電ランプ１では、コストの低減を図りながら、発光駆動時におけるコイル２２での絶縁破壊の発生が確実に抑制され、且つ、渦電流損失が小さく放電開始することができ、さらに発光効率が優れる。
（実施の形態２）
実施の形態２に係る無電極放電ランプにおける電磁誘導部について、図５および図６を用いて説明する。
【００３８】
図５に示すように、本実施の形態に係る電磁誘導部では、ボビン２６の形状およびコイル２７の巻回構成に特徴を有する。それ以外の部分、コイル２７の両端部から延びる接続リード部２７ａ、２７ｂの取り回しやホルダー３０、駆動回路部４０などについては、上記無電極放電ランプ１と基本的に同一である。
また、フェライトコアの形状および材質などについても、図示はしていないが上記無電極放電ランプ１に用いたものと同一である。
【００３９】
図５に示すように、ボビン２６の外周面に形成されたコイル２７の巻回部分は、６つの要素コイル２７１〜２７６から構成されている。各々の要素コイル２７１〜２７６は、７（ｔｕｒｎ）巻回されて構成されており（拡大図参照）、ボビン２６の円筒部に下から順に、且つ、互いに重なり合わないように配置されている。このような構成により、コイル２７は、７（ｔｕｒｎ）×６要素＝４２（ｔｕｒｎ）の巻き数のコイルとなっている。
【００４０】
また、６つの要素コイル２７１〜２７６から構成されるコイル２７は、全体が１本のリッツ線から構成されている。
ボビン２６の円筒部分には、互いに一定の間隔（例えば、３〜３．５ｍｍ）をおいて７つの隔壁２６１〜２６７が形成されている。
図６に示すように、この隔壁は、ボビン２６と一体形成されたものであり、各々が厚み０．８（ｍｍ）、高さ３（ｍｍ）程度の寸法で鍔状に形成されている。そして、隣り合う要素コイルと要素コイルとの間では、隔壁２６１〜２６７に設けられた切り欠き部２６１ａ〜２６７ａをリッツ線が通るようになっている。
【００４１】
なお、切り欠き部２６１ａ〜２６７ａは、ボビン２６の軸方向に対して各要素コイルの巻回方向に向けて若干の角度をもたせて設けられている。これは、コイルの巻回を容易にするためと、切り欠き部２６１ａ〜２６７ａを通るリッツ線が各切り欠き部の角部分で機械的なストレスを受けないようにするためである。
また、図示はしていないが、切り欠き部２６１ａ〜２６７ａにおけるリッツ線が接触する各コーナー部分は、リッツ線が受ける機械的なストレスを軽減するために、面取りが施されている。
【００４２】
上記電磁誘導部において、管球１０内で放電を開始させるのに最低限必要な供給電流は、起磁力が３００（Ａ・ｔｕｒｎ）以上であるとき、駆動回路部４０から、３００（Ａ・ｔｕｒｎ）／４２（ｔｕｒｎ）＝７．１（Ａ）となる。
また、コイル２７の巻き数が４２（ｔｕｒｎ）で、供給電流が７．１（Ａ）であるので、フェライトコア２３を含む電磁誘導部としてのインダクタンス値は、約１００（μＨ）となる。
【００４３】
この条件で無電極放電ランプを駆動した際におけるコイル２７の巻き始め部と巻き終わり部との間、つまりコイル２７の上方の端部から延びる接続リード部２７ｂと巻き始め部（下方の端部）との間に発生する電圧実効値は、
【００４４】
【数３】
となる。ここで、ｆは交流電流周波数、Ｌは電磁誘導部２０のインダクタンス値、Ｉｓは交流電流実効値である。
また、上記電圧実効値Ｖｓより、電圧のピーク・トゥ・ピーク値は、
【００４６】
【数４】
となる。
このような電圧が接続リード部２７ｂとコイル２７の巻き始め部との間にかかった場合にも、上記実施の形態１と同様に、間にボビン２６が介挿されているため、絶縁テープでコイル２７の外周を覆ったりしなくても、絶縁破壊の発生が抑制される。
【００４８】
また、本実施の形態に係る無電極放電ランプでは、電磁誘導部におけるコイル２７が６つの要素コイル２７１〜２７６から構成され、隣り合う要素コイル間が絶縁性の隔壁２６１〜２６７によって隔てられているので、コイル２７の内部におけるリッツ線どうしの間での放電の発生を抑制し、絶縁破壊の発生も抑制される。これは、コイル２７が実質的に６分割されており、各要素コイルにかかる電圧のピーク・トゥ・ピーク値（Ｖｐ）が５０００（Ｖ）／６＝８３０（Ｖ）となり、リッツ線の耐圧である２０００（Ｖ）未満となるためである。そして、コイルの巻き数を増やす場合、従来の無電極放電ランプでは、コイルを複数層構造とし、各層間に絶縁テープを介挿させるという構造を採るが、上記コイル２７のように複数の要素コイルに分割することにより、上記Ｖｐ値が低いので、層間に絶縁テープを設ける必要性もなくなる。これも、製造コストを低く抑えるためには重要なファクターとなる。
【００４９】
さらに、上記電磁誘導部では、コイル２７が４２（ｔｕｒｎ）の巻き数で巻回されているので、入力電力１２（Ｗ）で定常駆動させた際に、コイル２７に約０．８（Ａ）の電流が流れることになる。このときのコイル２７の抵抗成分による電力損失は、
【００５０】
【数５】
となる。つまり、コイル２７の電力損失は、入力電力１２（Ｗ）に対して、約５％である。このようにコイルの巻き数を２倍に増やした場合には、上記実施の形態１のコイル２２に比べて、コイルの抵抗成分がコイルを構成するリッツ線の長さに比例して０．５（Ω）から１（Ω）へと２倍になるが、電流値が１．６（Ａ）から０．８（Ａ）へと１／２になるために、電流値の２乗に比例する電力損失が約半分に抑えられる。
【００５２】
従って、本実施の形態に係る無電極放電ランプでは、上記実施の形態１と同様に、コイルの外周を絶縁テープで覆わなくてもコイルの巻き始め部と巻き終わり部との間での絶縁破壊の発生が抑制されるとともに、コイルの巻き数を増やして電力損失を低く抑えながら、層間に絶縁テープを設けなくてもコイル内における絶縁破壊の発生を抑えられる。よって、この無電極放電ランプでは、コストの低減を図りながら、より確実に発光駆動時における電磁誘導部での絶縁破壊の発生が抑制される。
【００５３】
なお、本実施の形態に係る誘導コイルでは、６つの要素コイル２７１〜２７６の全てが７（ｔｕｒｎ）巻回されてなるものとしたが、配置場所に応じてそれぞれの要素コイルの巻き数を変化させてもよい。これにより管球１０内では、高さ方向に応じて最適な強度のプラズマを発生させることができ、高効率な発光が実現される。
【００５４】
また、コイル２７を構成する要素コイルの数は、本実施の形態の６つに限定されるものではない。ただし、要素コイルの数は、各々の要素コイルにおけるＶｐ値がコイル２７を構成する巻線の耐圧を越えないようにすることが必要となる。例えば、上記リッツ線（耐圧２０００Ｖ）を用いた場合には、２つの要素コイルからコイル２７を構成した場合、各要素コイルにかかる電圧のピーク・トゥ・ピーク値が５０００（Ｖ）／２＝２５００（Ｖ）となり、リッツ線の耐圧を越えてしまうため、３つ以上の要素コイルからコイルを構成しておく必要があることが分かる。
【００５５】
なお、必要となる要素コイル数は、コイルの設定条件により必ずしも３つ以上には限定されるものではなく、２つでも十分にコイルを構成する巻線の有する耐圧を満足する場合もあり得ることを付け加えておく。
また、本実施の形態では、隣り合う要素コイルと要素コイルとの間に隔壁２６１〜２６７を設けることとしたが、互いの間に間隙をあければ、必ずしも隔壁２６１〜２６７を設ける必要はない。
（実施の形態３）
実施の形態３に係る無電極放電ランプについて、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る無電極放電ランプにおける電磁誘導部のみを抜き出して示した外観側面図（一部断面図）である。
【００５６】
図７に示すように、本実施の形態に係る電磁誘導部は、上記実施の形態１に係る電磁誘導部２０と基本的に同じ構造を有している。よって、以下では、その相違点のみを説明し、同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態に係る電磁誘導部が上記電磁誘導部２０と異なるのは、フェライトコア２４の構造にある。
【００５７】
図７に示すように、フェライトコア２４は、Ｍｎ―Ｚｎ系の材料からなるコア本体部分２４ａと、これの外周面および上下端面を覆うように形成された絶縁性の樹脂層２４ｂとからなる。このような構造により、ボビン２１の孔２１ｂから導入された接続リード部２２ｂは、フェライトコア２４の導電性を有するコア本体部２４ａに接することがなく、絶縁性の樹脂層２４ｂに接することになる。
【００５８】
ここで、上記図３のように導電性のフェライトコア２３と接続リード部２２ｂとが接していても、この間に短絡電流が流れることはなく放電動作に影響がでることはない。
しかしながら、導電性を有するフェライトコア２３は、接続リード部２２ｂの側から見ると、僅かながら静電容量を有している。そのため、導電性を有するフェライトコア２３と接続リード部２２ｂとが直接接している場合には、放電開始時において、コイル２２に印加される高電圧がフェライトコア２３の静電容量により接続リード部２２ｂとの間で微弱なコロナ放電を生じる。このコロナ放電は、接続リード部２２ｂのリッツ線における絶縁被覆を劣化させる原因となる。
【００５９】
これに対して、本実施の形態に係る誘導コイルは、備えるフェライトコア２４が導電性のコア本体部２４ａと接続リード部２２ｂとの間に絶縁性の樹脂層２４ｂが介挿されているので、フェライトコア２４と接続リード部２２ｂとの間でコロナ放電を生じることがない。よって、この電磁誘導部では、接続リード部２２ｂにおけるリッツ線の絶縁被覆の劣化が抑制される。
【００６０】
従って、本実施の形態に係る無電極放電ランプは、上記実施の形態１に係る無電極放電ランプが有するコストの低減を図りながら、駆動時におけるコイルでの絶縁破壊の発生が確実に抑制され、且つ、渦電流による損失を生じることがないという効果に加えて、駆動が長期に及んだ場合にも、接続リード部２２ｂにおけるリッツ線の絶縁被覆の劣化が抑えられる。
（変形例１）
上記実施の形態１〜３に係る無電極放電ランプに対する変形例１について、図８を用いて説明する。図８は、電磁誘導部におけるコイル２２の巻回部分の断面図であり、上記図４に対応する図である。
【００６１】
上記図４のフェライトコア２３が略円形断面を有していたのに対して、図８に示すように、本変形例のフェライトコア２５は、断面の一部が切り欠かれており、平面部２５ａが設けられた形状を有しており、接続リード部２２ｂは、この平面部２５ａとボビン２１との間に挿通されている。そして、フェライトコア２５における平面部２５ａ以外の部分では、ボビン２１との間の隙間がコイル２２を構成するリッツ線の直径（約１ｍｍ）よりも小さくなるように設計されている。
【００６２】
また、フェライトコア２５の直径は、上記図４のフェライトコア２３よりも大きく設定されている。これにより、ボビン２１とフェライトコア２５との間の間隙は、上記図４の電磁誘導部２０のものよりも小さく、フェライトコア２５のガタツキを防止するという目的において優れる。よって、本変形例に係る電磁誘導部では、無電極放電ランプに外部から力がかかった場合にも、フェライトコア２５の振動の振幅が小さく抑えられ、フェライトコア２５とボビン２１との間を通る接続リード部２２ｂに加わる機械的なストレスが小さい。
【００６３】
従って、この電磁誘導部を備える無電極放電ランプでは、コストの低減を図りながら、発光駆動時における電磁誘導部のコイルでの絶縁破壊の発生が抑制され、接続リード部２２ｂが受ける機械的なストレスが小さい。
（変形例２）
変形例２に係る電磁誘導部について、図９を用いて説明する。
【００６４】
上記変形例１では、フェライトコア２５のガタツキを抑制するために、フェライトコア２５に平面部分２５ａを設けてフェライトコア２５とボビン２１との間の間隙を小さくしたが、本変形例では、図９に示すように、ボビン２９の内周面に上下方向に一本の溝部２９ａを形成しておき、この溝部２９ａにリード部２２ｂを這設することにより、フェライトコア２３の外周面とボビン２９の内周面との間の隙間を小さくする。つまり、この電磁誘導部では、ボビン２９の内周面に設けられた溝部２９ａにコイル２２の接続リード部２２ａを這設することにより、無電極放電ランプに外部から力がかかった場合にも、フェライトコア２３の振動の振幅が小さく抑えられ、フェライトコア２３の外径を大きく設定しても接続リード部２２ａが機械的なストレスを受け難くなる。
【００６５】
このような電磁誘導部では、フェライトコア２３の断面形状を略円形に維持したまま、ボビン２９とフェライトコア２３との間隙を小さくできるので、コイル２２の巻回部分とフェライトコア２３との間隔も小さくすることができ、磁束密度の低下を招くことなく、接続リード部２２ｂへの機械的なストレスが軽減される。
【００６６】
従って、上記電磁誘導部を備える無電極放電ランプでは、コストの低減を図りながら、発光駆動時におけるコイルでの絶縁破壊の発生が抑制され、且つ、高い発光性能を維持しながら、上述のような理由からフェライトコア２３とボビン２９との間を通る接続リード部２２ｂが受ける機械的なストレスが小さい。
（その他の事項）
なお、上記実施の形態１〜３および変形例１、２は、本発明の特徴を説明するために用いた一例であるが、本発明がこれらの形態に限定を受けるものではないことは言うまでもない。例えば、コイルの巻き方、巻き数、線材などは、上記のもの以外であっても何ら本発明の作用効果に影響を及ぼすものではない。
【００６７】
また、上記では、ケース５０内に駆動回路部４０が収納され、一端に口金５１が形成された電球型の無電極放電ランプを一例としたが、ケース５０内に駆動回路部を備えず、ケース５０の一端に口金５１が設けられていないような無電極放電ランプの場合にも、上記同様の構造の電磁誘導部を備えることによって、上述と同様の効果が得られる。
【００６８】
また、上記実施の形態および変形例では、Ｍｎ―Ｚｎ系のフェライトコアを備える無電極放電ランプを一例として説明を行なったが、無電極放電ランプが備えるコアは、上記フェライトコアに限定されるものではない。例えば、電磁誘導部には、Ｎｉ−Ｚｎ系の材料からなるフェライトコアやパーマロイからなるコア、珪素鋼板からなるコアなどを用いることもできる。
【００６９】
【発明の効果】
以上で説明してきたように、本発明の無電極放電ランプでは、放電容器内に封入された放電ガスを、この放電容器に近接して配された電磁誘導部への電力供給で発生する磁界によｔｔ、励起し発光駆動する無電極放電ランプであって、絶縁性を有する筒状のボビンの外周面に沿ってコイルを巻回するとともに、ボビンの中空部に磁気コアを挿設することにより電磁誘導部を構成しておき、コイルの一方の端部から延びるリード部を、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間に挿通することとした。
【００７０】
この無電極放電ランプでは、磁気コアの外周面とボビンの内周面との間を通るように取り回されたリード部と巻回部分および巻き始め部との間がボビンで絶縁されたことになるので、コストの低減を図りながら、発光駆動時における電磁誘導部での絶縁破壊の発生が抑制される。
また、無電極放電ランプは、ランプの設計寸法およびコイル巻き数などの関係からコイルを多層巻構造にすることもあるが、本発明の無電極放電ランプでは、上記構成に加えて、電磁誘導部に少なくとも２回巻回された要素コイルを複数設けておき、互いの間に間隙をあけた状態で、ボビンの外周に軸方向に沿って複数の要素コイルを並設しておくこととした。
【００７１】
これにより、本発明の無電極放電ランプでは、上記効果に加えて、コイルの層間に絶縁テープを設けなくても、駆動時におけるコイル内での絶縁破壊の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無電極放電ランプ１の展開斜視図である。
【図２】電磁誘導部２０とホルダー３０、駆動回路部４０の構成図である。
【図３】電磁誘導部２０の外観側面図（一部断面図）である。
【図４】電磁誘導部２０の輪切り断面図である。
【図５】発明の実施の形態２に係る電磁誘導部の外観側面図である。
【図６】図５におけるボビン２６の部分詳細斜視図である。
【図７】発明の実施の形態３に係る電磁誘導部の外観側面図（一部断面図）である。
【図８】変形例１に係る電磁誘導部の輪切り断面図である。
【図９】変形例２に係る電磁誘導部の輪切り断面図である。
【図１０】従来の無電極放電ランプの構成図（一部断面図）である。
【符号の説明】
１．無電極放電ランプ
１０． 管球
２０． 電磁誘導部
２１、２６、２９． ボビン
２２、２７． コイル
２２ｂ、２７ｂ． 接続リード部
２３、２４、２５． フェライトコア
４０． 駆動回路部
Claims (9)
- 放電容器内に封入された放電ガスを、前記放電容器に近接して配された電磁誘導部への電力供給で発生する磁界によって、励起し発光駆動する無電極放電ランプであって、
前記電磁誘導部は、絶縁性を有する筒状のボビンの外周面に沿ってコイルが巻回されるとともに、前記ボビンの中空部に磁気コアが挿設されて構成されており、
前記コイルの一方の端部から延びるリード部は、前記磁気コアの外周面とボビンの内周面との間に挿通されている
ことを特徴とする無電極放電ランプ。 - 前記磁気コアの外周面の一部領域には、切り欠き部が形成されており、
前記リード部は、前記切り欠き部と前記ボビンの内周面との間に形成された隙間に挿通されている
ことを特徴とする請求項1に記載の無電極放電ランプ。 - 前記ボビンの内周面には、溝部が形成されており、
前記リード部は、前記溝部内に這設されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無電極放電ランプ。 - 前記磁気コアは、フェライトからなる
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の無電極放電ランプ。 - 前記磁気コアは、導電性を有している
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の無電極放電ランプ。 - 前記磁気コアの外周面は、絶縁性の層で被覆されている
ことを特徴とする請求項５に記載の無電極放電ランプ。 - 前記ボビンの外周面に沿って巻回されたコイルは、互いの間に間隙をあけた状態で前記ボビンの軸方向に沿って並設された複数の要素コイルからなり、
前記複数の要素コイルの各々は、少なくとも２回巻回された構成である
ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の無電極放電ランプ。 - 前記間隙には、絶縁性の隔壁が挿設されている
ことを特徴とする請求項７に記載の無電極放電ランプ。 - 前記コイルの端部から延びる両リード部は、駆動回路部と接続されており、
前記駆動回路部は、外部回路との接続用としての口金を一端部に備えるケース内に収納されている
ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の無電極放電ランプ。
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