(57)【要約】【課題】  冷陰極蛍光ランプを用いた照明装置において、ランプ交換等に際しても火花放電等によるトラブルが生じにくく、また、ランプの軽量化を図り、さらに、スイッチング電源装置を長寿命化する。【解決手段】  冷陰極蛍光ランプ６の外に配置されたスイッチング電源装置７により、冷陰極蛍光管２の駆動周波数を有した定格駆動電圧以下の一次駆動交流へと周波数変換し、ランプソケット７１へ出力する。そして、そのランプソケット７１から、これに装着されるランプ６の内部に設けられた圧電トランス８へ、ランプキャップ５の端子金具９及びケース内配線１０〜１３を介して、上記定格駆動電圧以下の一次駆動交流を供する。そして、そのランプ内部の圧電トランス８が、上記の一次駆動交流を、最終的に冷陰極蛍光管２を点灯駆動する二次駆動交流に昇圧する。【選択図】    図１
2013232355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極蛍光管と、該冷陰極蛍光管を長手方向に沿って支持する蛍光管支持枠と、両端が開口する筒状に形成され、該開口から前記冷陰極蛍光管及び蛍光管支持枠を軸線方向に収容するとともに、壁部の少なくとも一部が前記冷陰極蛍光管の発光光束を透過する光透過部とされたランプケースと、該ランプケースの前記開口のそれぞれに嵌着され、前記冷陰極蛍光管へ給電するための端子金具が前記ランプケースの軸線方向にて外向きに突出形成された１対のランプキャップとを備え、前記端子金具にて照明器具側のランプソケットに着脱可能に装着される冷陰極蛍光ランプと、
前記照明器具に装着されるとともに、交流電源に接続される電源入力端子と、該電源入力端子からの交流電源入力を、前記冷陰極蛍光管の定格駆動電圧以下の出力電圧にて直流変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記ＡＣ／ＤＣ変換部からの直流出力を、前記冷陰極蛍光ランプの駆動周波数にてスイッチングすることにより、前記冷陰極蛍光管の定格駆動電圧以下の一次駆動交流として前記ランプソケットへ出力するＤＣ／ＡＣ変換部とを備えたスイッチング電源装置とを備え、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部からの前記一次駆動交流を前記冷陰極蛍光管を直接点灯駆動するための二次駆動交流に昇圧する圧電トランスが、前記冷陰極蛍光ランプにて前記冷陰極蛍光管とともに前記ランプケース内に組み込まれ、前記ランプキャップの前記端子金具がケース内配線にて前記圧電トランスの一次側に接続され、前記スイッチング電源装置の一次駆動交流が前記ランプソケット及び前記端子金具から前記ケース内配線を介して前記ランプケース内に導かれるとともに前記圧電トランスの一次側に供給され、さらに当該圧電トランスの二次側出力である前記二次駆動交流が前記ランプケース内にて前記冷陰極蛍光管に供給されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記スイッチング電源装置は、前記ＡＣ／ＤＣ変換部と前記ＤＣ／ＡＣ変換部とが共通の主基板上に実装形成されるとともに、該主基板を一括して覆う金属ケースを備え、前記主基板が前記金属ケースに接地接続されるとともに、
前記ＡＣ／ＤＣ変換部には、前記交流電源入力を全波整流するダイオードブリッジと、該ダイオードブリッジに対し出力段側に並列挿入される平滑化コンデンサとを有した整流回路と、該整流回路の入力段側に挿入される第一コモンモードフィルタ回路と、該整流回路の出力段側に挿入される第二コモンモードフィルタ回路と、前記第一コモンモードフィルタ回路と前記整流回路との間に挿入されるディフェレンシャルモードフィルタ回路とを備えてなる請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記第一コモンモードフィルタ回路が、前記交流電源に接続される交流入力ラインに一次巻線が直列挿入され、前記交流電源に接続される交流接地ラインに二次巻線が直列挿入される第一コモンモードチョークコイルと、前記交流入力ラインと前記交流接地ラインとの間にて該第一コモンモードチョークコイルに対し並列挿入され、該第一コモンモードチョークコイルとともにローパスフィルタを構成する第一キャパシタとを備え、
前記第二コモンモードフィルタ回路が、前記整流回路の整流出力ラインに一次巻線が挿入され、前記整流回路の整流接地ラインに二次巻線が挿入される第二コモンモードチョークコイルと、前記整流出力ラインと前記整流接地ラインとの間にて該第二コモンモードチョークコイルに対し並列に挿入され、該第二コモンモードチョークコイルとともにローパスフィルタを構成する第二キャパシタとを備え、
前記ディフェレンシャルモードフィルタ回路は、前記第一コモンモードフィルタ回路の出力側にて前記交流入力ラインに直列挿入されるディフェレンシャルモードチョークコイルと、前記第一コモンモードフィルタ回路の出力側にて前記交流入力ラインと前記交流接地ラインとの間にて該ディフェレンシャルモードチョークコイルに対し並列挿入され、該ディフェレンシャルモードチョークコイルとともにローパスフィルタを構成する第三キャパシタとを備えてなる請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記交流接地ラインと前記整流接地ラインとが前記主基板上にて分離形成され、前記整流接地ラインが前記金属ケースに直流的に導通接続される一方、前記交流接地ラインと前記整流接地ラインとが前記主基板上にて接地用コンデンサを介して接続されてなる請求項３記載の照明装置。
【請求項５】
前記スイッチング電源装置にて前記ＡＣ／ＤＣ変換部には、前記第二コモンモードチョークコイルの前記一次巻線の出力電圧を参照して、前記交流電源の入力電圧に対する入力電流の位相差を縮小する力率改善回路が設けられてなる請求項３又は請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記力率改善回路は、前記第二コモンモードチョークコイルの前記一次巻線の出力側にて前記整流出力ラインと並列に挿入された電流制御トランジスタの断続的なオン・オフにより、前記交流電源の入力電圧波形に対し入力電流波形を、電流尖頭値の包絡線形状が追随する正弦波状となるように三角波近似制御するものである請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記力率改善回路は、前記第二コモンモードチョークコイルの前記二次巻線の誘導電流のゼロ点を三角波出力のトリガとして検出するとともに、前記第二コモンモードチョークコイルの前記一次巻線の出力電圧が高いほど三角波パルス幅が小さくなるように前記電流制御トランジスタをスイッチング制御する臨界電流モード型回路として構成されている請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
前記圧電トランスは、長手方向が前記ランプケースの軸線方向に沿って配置されるトランス基板上に実装されるとともに、前記蛍光管支持枠は放熱板に兼用される金属製であり、前記トランス基板は前記蛍光管支持枠の片面に重ねる形で該蛍光管支持枠の長手方向の端部に寄せて配置され、前記ランプケースの対応する開口に近い側にて前記トランス基板の板面端部に前記圧電トランスの前記二次駆動交流の出力端子が形成される一方、前記蛍光管支持枠の他面側に実装された前記冷陰極蛍光管の入力側電極端子が前記蛍光管支持枠の端縁よりも長手方向に飛び出して位置するように配置され、該入力側電極端子と前記トランス基板の前記出力端子とが高圧ケーブルを介して接続され、前記ランプケースの対応する開口に嵌着される前記ランプキャップの内側に前記高圧ケーブルが収容される一方、
前記トランス基板の前記出力端子が形成されているのと反対側の板面端部には前記一次駆動交流の入力端子が形成され、前記ランプキャップの前記端子金具に前記入力端子が、前記トランス基板よりも長い前記ケース内配線をなす接続ケーブルを介して接続されてなる請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記蛍光管支持枠の他面側に前記冷陰極蛍光管が２本並列に実装されるとともに、前記トランス基板とこれに実装された前記圧電トランスの組からなるトランスユニットを第一トランスユニットとして、前記蛍光管支持枠の他端側にも前記第一トランスユニットと同じ構成のトランスユニットが第二トランスユニットとして追加配置され、前記第一トランスユニットが前記冷陰極蛍光管の一方をなす第一冷陰極蛍光管に、前記第二トランスユニットが他方をなす第二冷陰極蛍光管に、それぞれ前記高圧ケーブルを介して接続される一方、前記第一トランスユニットの前記入力端子には、前記蛍光管支持枠の長手方向に沿って実装され前記第二トランスユニットの前記入力端子に前記第一駆動交流を分配する、前記ケース内配線をなす分配ケーブルが前記接続ケーブルと共通結線されてなる請求項８記載の照明装置。
【請求項１０】
前記蛍光管支持枠は、アルミニウム合金により、板面長手方向に沿って貫通窓が予め定められた間隔にて複数形成されたはしご状のフレーム構造体として形成されるとともに、該蛍光管支持枠の前記他面側には反射板を介して前記冷陰極蛍光管が実装されてなる請求項９記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関し、特に、発光デバイスとして冷陰極蛍光管を使用し、熱陰極蛍光管を用いた一般照明用の蛍光ランプを代替する省エネかつ長寿命の照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明用蛍光ランプとして一般に広く用いられているのは、いわゆる熱陰極蛍光ランプ（Hot Cathode Fluorescent Lamp: ＨＣＦＬと略称される）である。ＨＣＦＬは、熱電子放出材料からなるエミッタを担持させたカソードフィラメントを赤熱してガラス管内に熱電子を放出させ、ガラス管に封入された低圧の水銀を励起して紫外線を発生させるとともに、ガラス管内面に塗布された蛍光材料がその紫外線の照射を受けて励起し可視光を放出することにより発光する。ＨＣＦＬは、点灯・消灯の繰り返しに伴いエミッタが飛散して消耗するため、寿命が８０００時間〜１２０００時間程度と比較的短く、安定器も含めた消費電力がやや大きい難点がある。
【０００３】
近年、我が国では、大量に使用されている上記熱陰極蛍光ランプを、省エネ効果が高く長寿命のＬＥＤランプに置き換えようとする動きが急激に加速している。しかしながら、いわゆる直管型のＨＣＦＬランプを代替できるようにＬＥＤランプを構成する場合、長尺の基板上に熱発生の大きいＬＥＤチップを多数直列に配置して、これを筒状のランプケース内に封入した構造を取らざるを得ない。こうした形状的な制約により、ＬＥＤチップ１個当たりのヒートシンク熱容量を十分に確保することができず、ランプケース内の温度が上昇するため、ＬＥＤチップや基板実装配線などの物理的な耐久時間を十分に確保できない問題があるといわれている。また、ヒートシンク金属を多量に使用するためにＨＣＦＬランプと比較してランプ重量が大きくなり、運搬や取り付け安定性などにも制約が多い。
【０００４】
他方、蛍光ランプには冷陰極蛍光管を使用した、いわゆる冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp: ＣＣＦＬと略称される）と称されるものが知られている。冷陰極蛍光管は、熱陰極蛍光管と異なりエミッタを使用せず、仕事関数の比較的小さい遷移金属合金が陰極材料として採用され、ガラス管には低圧水銀とともにアルゴン等の不活性ガスを封入されている。発光駆動に際しては、陰極を加熱せずに高周波を印加することにより、イオン化した不活性ガスが陰極に衝突して陰極から二次電子が発生し、これが水銀を励起させて紫外線を発生させる。エミッタが排除されるので電極消耗が小さく、熱陰極蛍光ランプよりも大幅に長寿命であり、かつ、電極が小型化してガラス管の内径を縮小できることから発光効率が高く、省エネを図ることができる特徴がある。ＣＣＦＬは、こうした特性を生かして従来、液晶バックライトや非常灯などで広く使用されてきたが、電極材料の改良が進んだ結果、二次電子放出効率が高められ、ＨＣＦＬに匹敵する照度が実現できるようになってきたため、ＬＥＤよりもより安定かつ軽量で長寿命の一般照明用デバイスとして注目されている。
【０００５】
ＣＣＦＬの駆動には、８００〜３０００Ｖ、２０〜１００ｋＨｚ程度の高周波・高電圧の交流電源が必要であり、商用交流を電源として使用する場合は、専用のスイッチング電源（インバータ）による周波数変換並びに昇圧が必要である。直管ＨＣＦＬを代替可能にＣＣＦＬランプを構成する場合、冷陰極蛍光管を筒状のランプケース内に収容し、ケース両端に直管ＨＣＦＬと同様の口金（端子金具）を設けるとともに、スイッチング電源装置と昇圧回路を照明装置全体のどこに配置するかも問題になる。直管ＨＣＦＬの代替を前提とした両端に口金を設けたタイプのＣＣＦＬランプの場合、先行技術文献に開示されているほとんどの構成が、ＣＣＦＬ非常灯ユニットなどと同様に、ランプケース内にスイッチング電源装置と昇圧回路を内蔵させる方式が採用されている（特許文献１〜７）。
【０００６】
他方、特許文献８には、専用スイッチング電源及び昇圧回路をＣＣＦＬランプから分離し、高圧高周波の駆動用交流を器具側のソケットから、これに着脱されるＣＣＦＬランプに直接供給する構成が開示されている。なお、スイッチング電源の配設位置は特許文献８中に明記はされていないが、その図面を参照する限り、ＣＣＦＬ管の電極端子がランプ口金の端子に兼用された構造になっており、ランプ口金の端子とＣＣＦＬ管との間にスイッチング電源が介在する物理的余地は全くないものと解さざるを得ない。従って、この構造のＣＣＦＬランプを点灯させるには、該文献図２のソケット１４に、周波数変換と昇圧の終わった最終的な駆動交流を直接供給することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１１９１７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５１２６１号公報
【特許文献３】特許第４８３８８６７号公報
【特許文献４】特開２０１０−２０５４９０号公報
【特許文献５】特開２０１０−１６５５２０号公報
【特許文献６】特開２０１０−２４４８３５号公報
【特許文献７】特開２００９−１４６６２２号公報
【特許文献８】特開２００８−２１０８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜７のごとく、スイッチング電源装置をＣＣＦＬランプケース内に内蔵する方式では、次のような問題がある。
（１）周波数変換及び昇圧のためのスイッチング電源装置の構成部品には、トランスやチョークコイルなどの有心コイルや容量の大きいコンデンサ、電磁遮蔽用の金属ケースなど、重量のかさむ部品が多く含まれる。従って、これをランプケース内に組み込むと、器具に着脱するランプの重量が大幅に増大し、器具側にてランプ両端を口金の端子で装着支持させた際、直管型ＬＥＤと同様に、取り付け安定性に制約が生じやすい。
（２）ランプケース内の狭い空間に電源装置が封入される結果、発光するＣＣＦＬ管や電源装置から放出されるジュール熱がケース内にこもりやすく、ケース内の温度が上昇して、ＣＣＦＬ管内面に塗布された蛍光材や電源装置の構成部品の寿命を縮め易い。
（３）ランプケース内の限られたスペースにスイッチング電源装置を組み込もうとすると、装置の小型化を図らねばならない。その結果、装置基板に実装するコイルやコンデンサなどの部品は、耐久性の低い小型のものを採用せざるを得なくなり、（２）の問題は一層悪化する。特に、コイルの場合は巻線の細径化が必要となり、寿命低下が生じやすい。
（４）軽量化を図るため、装置の金属筺体を省略すると、高周波スイッチングノイズに由来した電磁波漏えいが著しくなる。特許文献７には事実、そのような金属筺体を省略した構成が開示されている。
【０００９】
他方、スイッチング電源装置と昇圧回路をランプから分離して配置する構成の場合は、次のような問題を生ずる。すなわち、ランプ交換等に伴う器具側への蛍光ランプの着脱は、電源ラインへの交流供給を遮断した上で行うことが望ましいのであるが、夜間など、十分に採光できない環境下では電源ラインへの交流供給を継続したまま作業が行われることもある。ＨＣＦＬランプの場合は、高々２００Ｖ程度の駆動電圧であるからこうした作業を行っても大きなトラブルが生ずることはまれである。しかし、ＣＣＦＬランプの場合、すでに説明したごとく、１０００Ｖ以上の高圧駆動交流が必要であるから、電源供給された状態でランプの着脱を行おうとすると、ランプ側の端子とソケット側の端子との間で火花放電が起こりやすくなり、その過電流によって電源装置やランプに破損等の重篤なダメージが引き起こされる場合がある。
【００１０】
本発明の課題は、冷陰極蛍光ランプを用いた照明装置において、ランプ交換等に際しても火花放電等によるトラブルが生じにくく、また、ランプの軽量化を図り、さらに、スイッチング電源装置を長寿命化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の照明装置は、次のような構成を備える。
・冷陰極蛍光ランプ：冷陰極蛍光管と、該冷陰極蛍光管を長手方向に沿って支持する蛍光管支持枠と、両端が開口する筒状に形成され、該開口から冷陰極蛍光管及び蛍光管支持枠を軸線方向に収容するとともに、壁部の少なくとも一部が冷陰極蛍光管の発光光束を透過する光透過部とされたランプケースと、該ランプケースの開口のそれぞれに嵌着され、冷陰極蛍光管へ給電するための端子金具がランプケースの軸線方向にて外向きに突出形成された１対のランプキャップとを備える。上記の端子金具にて照明器具側のランプソケットに着脱可能に装着される。
・スイッチング電源装置：照明器具に装着されるとともに、交流電源に接続される電源入力端子と、該電源入力端子からの交流電源入力を、冷陰極蛍光管の定格駆動電圧以下の出力電圧にて直流変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、ＡＣ／ＤＣ変換部からの直流出力を、冷陰極蛍光ランプの駆動周波数にてスイッチングすることにより、冷陰極蛍光管の定格駆動電圧以下の一次駆動交流としてランプソケットへ出力するＤＣ／ＡＣ変換部とを備える。
【００１２】
そして、スイッチング電源装置のＤＣ／ＡＣ変換部からの一次駆動交流は、圧電トランスによって冷陰極蛍光管を直接点灯駆動するための二次駆動交流に昇圧される。この圧電トランスは、本発明においては、冷陰極蛍光ランプにて冷陰極蛍光管とともにランプケース内に組み込まれる。そして、ランプキャップの端子金具がケース内配線にて圧電トランスの一次側に接続され、スイッチング電源装置の一次駆動交流がランプソケット及び端子金具からケース内配線を介してランプケース内に導かれるとともに圧電トランスの一次側に供給され、さらに当該圧電トランスの二次側出力である二次駆動交流がランプケース内にて冷陰極蛍光管に供給される。
【００１３】
上記の構成によれば、冷陰極蛍光管を収容したランプケースの両端に口金に相当するランプキャップを嵌め込み、そのランプキャップから突出する端子金具を（１対の）ランプソケットに着脱可能に装着することで、照明器具に対する冷陰極蛍光ランプの着脱を直管型ＨＣＦＬランプと同様の感覚で実施できる。そして、その冷陰極蛍光ランプの最終的な駆動交流は、交流電源からの入力を、器具側に装着された、すなわちランプの外に配置されたスイッチング電源により、冷陰極蛍光管の駆動周波数を有した定格駆動電圧以下の一次駆動交流へと周波数変換し、ランプソケットへ出力する。そのランプソケットから、これに装着されるランプの内部に設けられた圧電トランスへ、ランプキャップの端子金具及びケース内配線を介して、上記定格駆動電圧以下の一次駆動交流を供給する。そして、そのランプ内部の圧電トランスが、上記の一次駆動交流を、最終的に冷陰極蛍光管を点灯駆動する二次駆動交流に昇圧する。
【００１４】
一次駆動交流の設定電圧は、例えば１５０Ｖ以上４００Ｖ以下程度が望ましい。また、駆動周波数は、従来の冷陰極蛍光管と同様、２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下程度が望ましい。そして、二次駆動交流の設定電圧は、８００Ｖ以上３０００Ｖ以下程度が望ましい。
【００１５】
以上の結果、次のような効果が達成される。
（１）スイッチング電源装置がランプ外すなわち器具側に分離・装着されることで、ランプの重量が大幅に低減される。また、圧電トランスはセラミック製で小型であり、これをランプ内部に組み込んでもさほど大きな重量増加を招かない。従って、器具側にてランプ両端をランプキャップの端子金具で装着支持させた際も、安定的に支持できる。
（２）ランプケース内の狭い空間にスイッチング電源装置が封入されないので、電源装置から放出されるジュール熱がランプケース内にこもらず、ランプ内部の温度上昇が起こりにくい。その結果、冷陰極蛍光管内面に塗布された蛍光材の寿命を延ばすことができる。また、ランプ外で電源装置側の放熱を十分に図ることができ、冷陰極蛍光管から放出される熱の影響も受けないので、電源装置の構成部品の寿命を延ばすことができる。
（３）スイッチング電源装置がランプ外に分離されることで、装置はスペース的な制約を受けにくくなり、無理な小型化を図る必要がなくなる。その結果、装置基板に実装するコイルやコンデンサなどの部品も小型の負担がかからず、寿命を優先した選定が可能となる。特に、コイルは巻線の太い長寿命のものを採用しやすくなる。
【００１６】
そして、昇圧回路を構成する圧電トランスは、器具側のスイッチング電源装置から分離されてランプ内に組み込まれるので、ランプソケットにはスイッチング電源装置からの比較的低圧の一次駆動交流が供給され、最終的なランプ駆動に必要な二次駆動交流ほどの高電圧とはならない。その結果、ランプソケットに電源供給された状態でランプの着脱を仮に行なっても、ランプ側の端子とソケット側の端子との間での火花放電等が起こりにくくなる。
【００１７】
以下、本発明に付加可能な種々の要件について説明する。
スイッチング電源装置は、ＡＣ／ＤＣ変換部とＤＣ／ＡＣ変換部とが共通の主基板上に実装形成されるとともに、該主基板を一括して覆う金属ケースを備え、主基板が金属ケースに接地接続されたものとして構成することができる。ＡＣ／ＤＣ変換部には、交流電源入力を全波整流するダイオードブリッジと、該ダイオードブリッジに対し出力段側に並列挿入される平滑化コンデンサとを有した整流回路と、該整流回路の入力段側に挿入される第一コモンモードフィルタ回路と、該整流回路の出力段側に挿入される第二コモンモードフィルタ回路と、第一コモンモードフィルタ回路と整流回路との間に挿入されるディフェレンシャルモードフィルタ回路とを設けることができる。
【００１８】
電源装置の要部をなすＡＣ／ＤＣ変換部とＤＣ／ＡＣ変換部とが実装された主基板が金属ケース内に収容されることで、交流電源入力の全波整流に際して発生する高調波や高周波スイッチングに伴う電波輻射ノイズに対し、一定の遮蔽効果を得ることができる。他方、金属ケースを接地に使用する構成では、主基板や配線と金属ケースとの間の浮遊容量を経由したコモンモードノイズの発生が特に問題となりやすく、高調波ノイズ源となりやすい整流回路の入力側と、スイッチングを行う出力側とにそれぞれコモンモードフィルタ回路をそれぞれ配置することで電波輻射ノイズの除去効果はさらに高められる。
【００１９】
しかしながら、本発明の構成の場合、冷陰極蛍光管を最終的に駆動する電圧への昇圧をランプケース内の圧電トランスで行うので、スイッチング電源装置からの未昇圧の駆動交流出力（一次駆動交流）が一旦金属ケース外に取り出されたあと、ランプケース内の配線を通って圧電トランスへと導かれる。一般にノイズ電流による電波輻射ノイズの強さは電流値の二乗に比例して大きくなるといわれており、未昇圧の一次駆動交流は電流値の比較的大きいため、未遮蔽区間での電波輻射ノイズ強度が特に大きくなりやすい懸念がある。従って、電波輻射ノイズ対策はスイッチング電源装置の内部でできる限り完結しておくことが望ましいのである。
【００２０】
そこで、スイッチング電源装置内のノイズ発生要因を再度検討すれば、まず、ＤＣ／ＡＣ変換部でのスイッチングノイズが整流後の電源ラインに重畳することが考えられる。しかし、電源入力側との間には全波整流用のダイオードブリッジが介在しており、この点に鑑みれば、これがディフェレンシャルモードノイズとしてダイオードブリッジを超えて電源入力側にまで伝搬する可能性は非常に低い。従って、この点に何してはコモンモード伝播をもっぱら考慮すればよいと考えられ、特に、整流回路の出力段側にて上記第二コモンモードフィルタ回路によりこれを除去することが非常に効果的である。
【００２１】
一方、ダイオードブリッジと平滑化コンデンサによる全波整流を行う結果として、商用交流を使用する場合、その正弦波入力電圧波形に対し、電圧波形のピーク付近でしか平滑化コンデンサへ電流が流れ込まないことから、正弦波入力電流波形は電圧波形に対する位相ずれが拡大する形でパルス的に離散波形化し、高調波の強い発生要因となる。このノイズは、整流回路への電源交流の入力側では電源ラインと電源接地ラインとでループを作るディフェレンシャルモード（ノーマルモード）ノイズとして本来的に発生する点を見落としてはならないのである。該ディファレンシャルモードノイズは金属ケースとの浮遊容量を介してコモンモードノイズに変換されうるし、また、スイッチングノイズは金属ケースを経由したコモンモードでは整流回路を超えて電源入力側まで伝搬しうる。そこで、電源入力側にあっては、ダイオードブリッジの直前にディフェレンシャルモードフィルタ回路を配置することで、全波整流に起因した高調波をディファレンシャルモード伝播の段階で大幅に減衰できる。そして、その前段側に第一コモンモードフィルタ回路を配置することで、金属ケースを経由してコモンモード化した高調波由来のノイズや、整流回路を超えて逆伝播してくるスイッチング由来のコモンモードノイズも効果的に遮断できる。かくして、上記構成ではディファレンシャルモードフィルタにより、電源由来の高調波を発生の根源部分で効果的に遮断でき、その前後のコモンモードフィルタにより、派生するコモンモードノイズも大幅に減衰できるので、電波輻射ノイズ対策をスイッチング電源装置の内部でほぼ完結させることができる。従って、未昇圧の一次駆動交流が未遮蔽区間を長く通過する本発明特有の構成にあっても、電波輻射ノイズレベルを大幅に軽減することができる。
【００２２】
上記構成は、より具体的には、第一コモンモードフィルタ回路は、交流電源に接続される交流入力ラインに一次巻線が直列挿入され、交流電源に接続される交流接地ラインに二次巻線が直列挿入される第一コモンモードチョークコイルと、交流入力ラインと交流接地ラインとの間にて該第一コモンモードチョークコイルに対し並列挿入され、該第一コモンモードチョークコイルとともにローパスフィルタを構成する第一キャパシタとを備えるものとして構成できる。また、第二コモンモードフィルタ回路は、整流回路の整流出力ラインに一次巻線が挿入され、整流回路の整流接地ラインに二次巻線が挿入される第二コモンモードチョークコイルと、整流出力ラインと整流接地ラインとの間にて該第二コモンモードチョークコイルに対し並列に挿入され、該第二コモンモードチョークコイルとともにローパスフィルタを構成する第二キャパシタとを備えるものとして構成できる。そして、ディフェレンシャルモードフィルタ回路は、第一コモンモードフィルタ回路の出力側にて交流入力ラインに直列挿入されるディフェレンシャルモードチョークコイルと、第一コモンモードフィルタ回路の出力側にて交流入力ラインと交流接地ラインとの間にて該ディフェレンシャルモードチョークコイルに対し並列挿入され、該ディフェレンシャルモードチョークコイルとともにローパスフィルタを構成する第三キャパシタとを備えるものとして構成できる。
【００２３】
この構成では、３つのフィルタ回路がいずれもチョークコイルを用いた減衰特性の大きいフィルタとして構成されるので、電波輻射ノイズレベルの低減の一層寄与する。チョークコイルはいずれも有芯コイルが使用される高リアクタンスのコイルであり、特に、ソフトフェライトなどの高透磁率のコアを使用した場合にノイズ信号に対する希望周波数帯での減衰特性が高い。チョークコイルは有芯であるため部品サイズが大きくなる難点はあるが、本発明では、これらが搭載されるスイッチング電源装置がランプケースの外に配置されるため、寸法上の制約をほとんど受けず、容易にその金属ケース内に組み込むことができる。
【００２４】
また、交流接地ラインと整流接地ラインとが主基板上にて分離形成される場合は、整流接地ラインを金属ケースに直流的に導通接続する一方、交流接地ラインと整流接地ラインとを主基板上にて接地用コンデンサを介して接続することができる。これにより、金属ケースに結合される整流接地ラインは、接地用コンデンサにより見かけの接地容量が大幅に増大し、コモンモードノイズ輻射を低減する効果に一層貢献する。
【００２５】
次に、スイッチング電源装置にてＡＣ／ＤＣ変換部には、第二コモンモードチョークコイルの一次巻線の出力電圧を参照して、交流電源の入力電圧に対する入力電流の位相差を縮小する力率改善回路を設けることができる。この構成によると、全波整流に伴う電源側での入力電流波形の離散パルス化に伴う高調波発生を根源から抑制することに貢献する。具体的には、第二コモンモードチョークコイルの一次巻線をリアクトルとし、これに流れる電圧を経時的に読み取って、電圧が高いほど該リアクトルに流れる電流を制限するように力率改善回路を動作させることで、入力電流波形は入力電圧波形に対して位相差が縮小し力率が改善される。両者の位相差が縮小するということは、離散パルス状であった入力電流波形がピーク尖頭値を低下させつつブロードニングすることを意味し、これと、前述のディフェレンシャルモードフィルタとの組み合わせにより高調波の発生がさらに大幅に軽減できる。また、電源の力率が改善されるということは、当然にランプの駆動効率が高められることを意味し、全光束の増大や省エネ効果の向上につながることはいうまでもない。
【００２６】
上記の力率改善回路は、第二コモンモードチョークコイルの一次巻線の出力側にて整流出力ラインと並列に挿入された電流制御トランジスタの断続的なオン・オフにより、交流電源の入力電圧波形に対し入力電流波形を、電流尖頭値の包絡線形状が追随する正弦波状となるように三角波近似制御するように構成できる。これにより、入力電圧波形と入力電流波形との位相差をより小さくでき、力率改善効果が高められる。
【００２７】
照明用のスイッチング電源の場合、上記の力率改善回路は、第二コモンモードチョークコイルの二次巻線の誘導電流のゼロ点を三角波出力のトリガとして検出するとともに、第二コモンモードチョークコイルの一次巻線の出力電圧が高いほど三角波パルス幅が小さくなるように電流制御トランジスタをスイッチング制御する臨界電流モード型回路として構成することが望ましい。この方式は、ノイズ除去への貢献が大きく、特に制御ＩＣとして疑似共振モードのもの（例えば、ＳＴＬ６５６１など）を採用したときにその効果は一層高められる、電力効率の改善効果も大きい。
【００２８】
次に、圧電トランスは、長手方向がランプケースの軸線方向に沿って配置されるトランス基板上に実装できる。蛍光管支持枠は放熱板に兼用される金属製とすることができる。この場合、上記のトランス基板は蛍光管支持枠の片面に重ねる形で該蛍光管支持枠の長手方向の端部に寄せて配置でき、ランプケースの対応する開口に近い側にてトランス基板の板面端部に圧電トランスの二次駆動交流の出力端子を形成できる。そして、蛍光管支持枠の他面側に実装された冷陰極蛍光管の入力側電極端子を蛍光管支持枠の端縁よりも長手方向に飛び出して位置するように配置し、該入力側電極端子とトランス基板の出力端子とを高圧ケーブルを介して接続することができる。この高圧ケーブルは、ランプケースの対応する開口に嵌着されるランプキャップの内側に収容することができる。そして、トランス基板の出力端子が形成されているのと反対側の板面端部には一次駆動交流の入力端子を形成でき、ランプキャップの端子金具に入力端子を、トランス基板よりも長いケース内配線をなす接続ケーブルを介して接続することができる。
【００２９】
上記の構成では、蛍光管支持枠を放熱板に兼用される金属製とすることで、長尺形状のランプの剛性を高めることができる。これは、器具に取り付けたときのランプケース（特にプラスチック製）のたわみを改善する上で重要である。他方、電力損失と高圧ショートの確率の低減を図る観点から、冷陰極蛍光管に二次駆動交流を供給する高圧ケーブルの線長はできるだけ短くしたいので、圧電トランスは、蛍光管の入力電極端子に近くづくように、長手方向がランプケースの軸線方向に沿って配置されるトランス基板上に実装することが合理的である。この場合、金属製の蛍光管支持枠の末端にかかる位置に高圧ケーブルが配設されるので、上記のごとく、冷陰極蛍光管の入力側電極端子を蛍光管支持枠の端縁よりも長手方向に飛び出して位置させた上で高圧ケーブルを圧電トランスと接続することで、蛍光管支持枠と高圧ケーブルとの間の高圧放電（あるいは、高圧ケーブルの絶縁被覆の破壊）を効果的に抑制することができる。この場合、トランス基板の入力端子とランプキャップの端子金具とは、幾何学的な配置関係から、トランス基板よりも長い接続ケーブルにより接続しなければならなくなる。しかし、第一コモンモードフィルタ回路と、第二コモンモードフィルタ回路と、第一コモンモードフィルタ回路と、ディフェレンシャルモードフィルタ回路とにより、電波輻射ノイズ対策を施した前述の構成を採用すれば、上記接続ケーブルにおけるノイズ輻射を大幅に軽減できる。
【００３０】
ランプの全光束を高めるために、蛍光管支持枠の他面側に冷陰極蛍光管を２本並列に実装することが可能である。この場合、圧電トランスは、ランプケース内に収容可能な寸法のものを採用する必要があり、単独では２本の冷陰極蛍光管を点灯させる上で電流容量が不足する場合がある。そこで、圧電トランスを冷陰極蛍光管に対応して二組設けることにより、容量確保することが考えられるが、この場合、以下のような構成とすることで、それぞれの圧電トランスに対し、蛍光管支持枠と高圧ケーブルとの間の高圧放電抑制効果を達成することができる。すなわち、トランス基板とこれに実装された圧電トランスの組からなるトランスユニットを第一トランスユニットとして、蛍光管支持枠の他端側にも第一トランスユニットと同じ構成のトランスユニットが第二トランスユニットとして追加配置され、第一トランスユニットが冷陰極蛍光管の一方をなす第一冷陰極蛍光管に、第二トランスユニットが他方をなす第二冷陰極蛍光管に、それぞれ高圧ケーブルを介して接続する。そして、第一トランスユニットの入力端子には、蛍光管支持枠の長手方向に沿って実装され第二トランスユニットの入力端子に第一駆動交流を分配する、ケース内配線をなす分配ケーブルを接続ケーブルと共通結線するようにする。この構成では、蛍光管支持枠の長手方向に沿って分配ケーブルを新たに配設する必要が生ずるが、３つのノイズフィルタにより電波輻射ノイズ対策を施した前述の構成を採用すれば、上記接続ケーブルにおけるノイズ輻射を大幅に軽減できる。
【００３１】
蛍光管支持枠は、アルミニウム合金により、板面長手方向に沿って貫通窓が予め定められた間隔にて複数形成されたはしご状のフレーム構造体として形成されることができる。熱伝導率の高いアルミニウム合金を使用することで、冷陰極蛍光管の放熱効果が高められ、ランプ寿命の向上に貢献する。特に、板面長手方向に沿って貫通窓を形成することで、ランプ全体の重量低減に寄与できる。この場合、蛍光管支持枠の他面側には反射板を介して冷陰極蛍光管を実装できる。これにより、反射板の反射面側への輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の照明装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の照明装置に組み込まれた冷陰極蛍光ランプの内部構造を示す図。
【図３】図２の冷陰極蛍光ランプの内部配線の説明図。
【図４】ＡＣ／ＤＣ変換部の具体的な構成例を示す回路図。
【図５】力率改善回路の具体的な構成例を示す回路図。
【図６】ＤＣ／ＡＣ変換部の具体的な構成例を示す回路図。
【図７】ＩＣ電源部の具体的な構成例を示す回路図。
【図８】力率改善回路の動作内容を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の照明装置の一構成例を示す図である。
照明装置１は、冷陰極蛍光ランプ６とスイッチング電源装置７とを主要な要素として構成され、これらが照明器具７０に組み付けられたものである。冷陰極蛍光ランプ６は、冷陰極蛍光管２と、該冷陰極蛍光管２を長手方向に沿って支持する蛍光管支持枠３とがランプケース４に収容された構造を有する。ランプケース４は、両端が開口する筒状、この実施形態では円筒状に形成され、該開口から冷陰極蛍光管２及び蛍光管支持枠３を軸線Ｏ方向に収容するとともに、壁部の一部が冷陰極蛍光管２の発光光束を透過する光透過部４（Ｔ）とされている。具体的には、ランプケース４はポリカーボネート等の樹脂材料で構成されており、円状断面の壁部のほぼ直径位置に蛍光管支持枠３が配置され、その蛍光管支持枠３への冷陰極蛍光管２の実装側に対応する半分が透明樹脂材料により形成された光透過部４（Ｔ）となっている。他方、蛍光管支持枠３の裏面側には配線や後述する圧電トランス８が実装されており、対応するランプケース４の残余の半分は、これらを隠ぺいするために不透明部４（Ｄ)とされている。
【００３４】
蛍光管支持枠３は放熱板に兼用されるものであり、図２の下に示すごとく、アルミニウム合金により板面長手方向に沿って貫通窓３ｗが予め定められた間隔にて複数形成されたはしご状のフレーム構造体として形成されている。該蛍光管支持枠３に対し冷陰極蛍光管２は、白色の反射板１５を介して実装されており、冷陰極蛍光管２の背面側への光束を反射して、直接光速に重畳させた形で光透過部４（Ｔ）（図１）より照出するようにしている。
【００３５】
図２に示すごとく、ランプケース４の両端の開口にはそれぞれ、冷陰極蛍光管２へ給電するための端子金具９がランプケース４の軸線Ｏ方向にて外向きに突出形成された１対のランプキャップ５が嵌着されている。図１のごとく、冷陰極蛍光ランプ６は、上記の端子金具９にて照明器具７０側のランプソケット７１に着脱可能に装着される。照明器具７０は、図示しないスプリングによりランプソケット７１を冷陰極蛍光ランプ６の軸線Ｏの向きに進退可能に保持する１対のソケットホルダ７２が、器具側フレーム９３の両端に取り付けられた周知の構造のものである。冷陰極蛍光ランプ６を着脱する際には、冷陰極蛍光ランプ６の一方のランプキャップ５の端子金具９をランプソケット７１の一方のソケット孔（図示せず）に挿入した状態で、当該ランプソケット７１を押し込むようにして退避させ、他方のランプソケット７１とランプキャップ５との間に隙間を作った状態で、その側の端子金具９をランプソケット７１のソケット孔に対して着脱するようにする。
【００３６】
次に、スイッチング電源装置７は器具側フレーム９３の裏面側にねじ等によって装着されている。スイッチング電源装置７は、電灯線２２を介して交流電源７２に接続される電源入力端子（コネクタ）２０と、該電源入力端子２０からの交流電源入力を、冷陰極蛍光管２の定格駆動電圧以下の出力電圧にて直流変換するＡＣ／ＤＣ変換部３０と、ＡＣ／ＤＣ変換部３０からの直流出力を、冷陰極蛍光ランプ６の駆動周波数にてスイッチングすることにより、冷陰極蛍光管２の定格駆動電圧以下の一次駆動交流としてランプソケット７１へ出力するＤＣ／ＡＣ変換部４０と、及び後述する力率改善回路５０及びＩＣ電源部６０とを備える。また、ＤＣ／ＡＣ変換部４０の出力側には駆動出力端子（コネクタ）２１が設けられ、給電ケーブル２３によりランプソケット７１に接続されている。
【００３７】
スイッチング電源装置７は、ＡＣ／ＤＣ変換部３０、ＤＣ／ＡＣ変換部４０、力率改善回路５０及びＩＣ電源部６０が共通の主基板１４上に実装形成され、該主基板１４が、電源入力端子（コネクタ）２０及び駆動出力端子（コネクタ）２１を露出させた状態で金属ケース１５により一括して覆われており、主基板１４は金属ケース１５に接地接続（ＧＮＤ１）されている。
【００３８】
スイッチング電源装置７のＤＣ／ＡＣ変換部４０からの一次駆動交流は、圧電トランス８によって冷陰極蛍光管２を直接点灯駆動するための二次駆動交流に昇圧される。この圧電トランス８は、冷陰極蛍光ランプ６にて冷陰極蛍光管２とともにランプケース４内に組み込まれている。ランプキャップ５の端子金具９はケース内配線１０〜１３にて圧電トランス８の一次側に接続されている。スイッチング電源装置７の一次駆動交流は、ランプソケット７１及び端子金具９からケース内配線１０〜１３を介してランプケース４内に導かれ、圧電トランス８の一次側に供給される。そして、この圧電トランス８の二次側出力である二次駆動交流がランプケース４内にて冷陰極蛍光管２に供給される。
【００３９】
ランプの外に配置されたスイッチング電源装置１５により、交流電源７２からの入力は冷陰極蛍光管２の駆動周波数を有した定格駆動電圧以下の一次駆動交流へ周波数変換され、ランプソケット７１へ出力される。そして、そのランプソケット７１からランプ６の内部に設けられた圧電トランス８へ、この定格駆動電圧以下の一次駆動交流が、ランプキャップ５の端子金具９及びケース内配線１０〜１３を介して供給される。ランプ６の内部の圧電トランス８は、上記の一次駆動交流を二次駆動交流に昇圧し、冷陰極蛍光管２に供給されてこれを点灯駆動する。
【００４０】
一次駆動交流の設定電圧は、例えば１５０Ｖ以上４００Ｖ以下程度であり、本実施形態では例えば２００Ｖに設定されている。また、駆動周波数は、従来の冷陰極蛍光管と同様、２０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下程度であり、本実施形態では５０ｋＨｚが採用されている。また、二次駆動交流の設定電圧は８００Ｖ以上３０００Ｖ以下程度であり、本実施形態では１０ｍＡの定電流駆動にて定常点灯時約１２５０Ｖ程度である。
【００４１】
以下、さらに詳細に説明する。
図２に示すように、圧電トランス８はトランス基板８１上に実装され、トランスユニット１０８を形成している。トランス基板８１は、長手方向がランプケース４の軸線Ｏ方向に沿う形で、蛍光管支持枠３に対し、冷陰極蛍光管２が実装されているのと反対側の面に重ねる形で該蛍光管支持枠３の長手方向端部に寄せて配置されている。そして、ランプケース４の対応する開口に近い側にてトランス基板８１の板面端部には、圧電トランス８の二次駆動交流の出力端子８４が形成されている。
【００４２】
蛍光管支持枠に実装された冷陰極蛍光管２の入力側電極端子９１は、蛍光管支持枠３の端縁よりも長手方向に飛び出して位置するように配置されている。そして、該入力側電極端子９１とトランス基板８１の出力端子８４とが高圧ケーブル９３を介して接続されている。この高圧ケーブル９３は、ランプケース４の対応する開口に嵌着されるランプキャップ５の内側に収容される。また、トランス基板８１の出力端子８４が形成されているのと反対側の板面端部には一次駆動交流の入力端子８５が形成され、ランプキャップ５の端子金具９に該入力端子８５が、トランス基板８１よりも長いケース内配線をなす接続ケーブル１０を介して接続されている。
【００４３】
蛍光管支持枠３が放熱板に兼用される金属製となることで、長尺形状のランプの剛性が高められ、取り付け状態でのたわみ等も生じにくくなる。圧電トランス８は、蛍光管２の入力側電極端子９１に近くづくよう、長手方向がランプケース４の軸線Ｏ方向に沿って配置されるトランス基板８１上に実装されている。これにより、冷陰極蛍光管２に二次駆動交流を供給する高圧ケーブル９３の線長が短くなり、電力損失と高圧ショートの確率低減が図られる。冷陰極蛍光管２の入力側電極端子９１は、蛍光管支持枠３の端縁よりも長手方向に飛び出して位置し、この状態で高圧ケーブル９３が圧電トランス８と接続されるので、蛍光管支持枠３の末端エッジと高圧ケーブル９３との間には一定の間隙を確保でき、高圧放電（あるいは、高圧ケーブル９３の絶縁被覆の破壊）を効果的に抑制できる。
【００４４】
図２に示すように、この実施形態では、ランプ６の全光束を高めるために、蛍光管支持枠３の他面側に冷陰極蛍光管２が２本並列に実装されている。そして、圧電トランス８も冷陰極蛍光管２に対応して二組設けられており、以下のような構成とすることで、それぞれの圧電トランス８に対し、蛍光管支持枠３と高圧ケーブル９３との間の高圧放電抑制効果が達成されている。まず、ランプキャップ５（Ａ）の側にて、トランス基板８１とこれに実装された圧電トランス８の組からなるトランスユニット１０８を第一トランスユニット１０８（Ａ）とする。そして、蛍光管支持枠３の他端側、すなわちランプキャップ５（Ｂ）の側にも、第一トランスユニット１０８（Ａ）と同じ構成のトランスユニット１０８が第二トランスユニット１０８（Ｂ）として追加配置される。
【００４５】
第一トランスユニット１０８（Ａ）は冷陰極蛍光管２の一方をなす第一冷陰極蛍光管２（Ａ）に、第二トランスユニット１０８（Ｂ）は他方をなす第二冷陰極蛍光管２（Ｂ）に、それぞれ高圧ケーブル９３を介して接続される。そして、第一トランスユニット１０８（Ａ）の入力端子８５には、蛍光管支持枠３の長手方向に沿って実装され第二トランスユニット１０８（Ｂ）の入力端子８５に第一駆動交流を分配する、ケース内配線をなす分配ケーブル１２が接続ケーブル１０と共通結線される。
【００４６】
より具体的には、蛍光管支持枠３の一方の端縁に対し、第一冷陰極蛍光管２（Ａ）の入力側電極端子９１と第二冷陰極蛍光管２（Ｂ）の接地側電極端子９２とがそれぞれ長手方向に飛び出して位置するように配置され、第一トランスユニット１０８（Ａ）のトランス基板８１の出力端子８４に第一冷陰極蛍光管２（Ａ）の入力側電極端子９１が高圧ケーブル９３を介して接続されている。また、トランス基板８１にて該出力端子８４に隣接形成された二次側接地端子８７には、第二冷陰極蛍光管２（Ｂ）の接地側電極端子９２が接地高圧ケーブル９４を介して接続される。
【００４７】
また、蛍光管支持枠３の他方の端縁に対し、第一冷陰極蛍光管２（Ａ）の接地側電極端子９２と第二冷陰極蛍光管２（Ｂ）の入力側電極端子９１とがそれぞれ長手方向に飛び出して位置するように配置される。第二トランスユニット１０８（Ｂ）のトランス基板８１の出力端子８４には第二冷陰極蛍光管２（Ｂ）の入力側電極端子９１が高圧ケーブル９３を介して接続される。また、トランス基板８１にて該出力端子８４に隣接形成された二次側接地端子８７には第一冷陰極蛍光管２（Ａ）の接地側電極端子９２が接地高圧ケーブル９４を介してそれぞれ接続される。
【００４８】
ランプケース４の各開口に嵌着されるランプキャップ５には端子金具９がそれぞれ１対ずつ形成され、それらランプキャップ５のうち、第一ランプキャップ５（Ａ）の第一端子金具９（Ａ）には接続ケーブル１０が接続される。第一トランスユニット１０８（Ａ）の入力端子８５に共通結線される分配ケーブル１２は第二トランスユニット１０８（Ｂ）の入力端子８５に接続される。
【００４９】
また、第一トランスユニット１０８（Ａ）のトランス基板８１においては、二次側接地端子８７が入力端子８５と隣接形成され、これに導通する一次側接地端子８６に、接地接続ケーブル１１を介して第一ランプキャップ５（Ａ）の第二端子金具９が接続される。第一トランスユニット１０８（Ａ）の入力端子８５には、接地分配ケーブル１３が接地接続ケーブル１１と共通結線され、これが蛍光管支持枠３の長手方向に沿って実装されている。
【００５０】
第二トランスユニット１０８（Ｂ）のトランス基板８１においては、二次側接地端子８７が入力端子８５と隣接形成され、これに導通する一次側接地端子８６に接地分配ケーブル１３が接続される。ランプキャップ５のうち第二ランプキャップ５（Ｂ）は、形成された１対の端子金具９が、第二トランスユニット１０８（Ｂ）及びスイッチング電源装置７のいずれとも電気的に絶縁されたダミーキャップとして設けられている。図３に、その配線系統を簡略化して示している。以上の構成により、２本の冷陰極蛍光管２のいずれにおいても、圧電トランス８との間の高圧ケーブル９３ないし接地高圧ケーブル９４による接続距離が最短となり、高圧放電の確率が低減されるとともに、ランプキャップ５の一方がダミー化されるので、ランプケース４内の配線構造の簡略化を図ることができる。
【００５１】
以下、スイッチング電源装置７の各部の回路構成について図４〜図７に基づき説明する。なお、各図内の丸数字は、図１のブロック構成に従い、同じ番号同士が互いに接続することを意味する。図４は、ＡＣ／ＤＣ変換部３０の回路構成を示すものであり、交流電源入力を全波整流するダイオードブリッジＤＢ１と、該ダイオードブリッジＤＢ１に対し出力段側に並列挿入される平滑化コンデンサＣ２とを有した整流回路３１と、該整流回路３１の入力段側に挿入される第一コモンモードフィルタ回路３２と、該整流回路３１の出力段側に挿入される第二コモンモードフィルタ回路３３と、第一コモンモードフィルタ回路３２と整流回路３１との間に挿入されるディフェレンシャルモードフィルタ回路３４とが設けられている。
【００５２】
第一コモンモードフィルタ回路３２は、交流電源７２に接続される交流入力ライン６１に一次巻線が直列挿入され、交流電源７２に接続される交流接地ライン６２に二次巻線が直列挿入される第一コモンモードチョークコイルＬ２と、交流入力ライン６１と交流接地ライン６２との間にて該第一コモンモードチョークコイルＬ２に対し並列挿入され、該第一コモンモードチョークコイルＬ２とともにローパスフィルタを構成する第一キャパシタＣＸ１とを備える。なお、第一コモンモードチョークコイルＬ２の前後にはサージ吸収用のバリスタＶＡＲ１，ＶＡＲ２が並列に挿入されている。その他の回路要素は常套的であるので詳細な説明は略する。
【００５３】
次に、第二コモンモードフィルタ回路３３は、整流回路３１の整流出力ライン６３に一次巻線が挿入され、整流回路３１の整流接地ライン６４に二次巻線が挿入される第二コモンモードチョークコイル（トランス）Ｔ１Ａと、出力ラインと整流接地ライン６４との間にて該第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａに対し並列に挿入され、該第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａとともにローパスフィルタを構成する第二キャパシタＣ３とを備える。第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａの一次巻線の出力側にて整流出力ライン６３上にはスイッチングダイオードＤ３が設けられている。
【００５４】
そして、ディフェレンシャルモードフィルタ回路３４は、第一コモンモードフィルタ回路３２の出力側にて交流入力ライン６１に直列挿入されるディフェレンシャルモードチョークコイルＬ１と、第一コモンモードフィルタ回路３２の出力側にて交流入力ライン６１と交流接地ライン６２との間にて該ディフェレンシャルモードチョークコイルＬ１に対し並列挿入され、該ディフェレンシャルモードチョークコイルＬ１とともにローパスフィルタを構成する第三キャパシタＣＸ２とを備える。
【００５５】
図４に示すように、交流接地ライン６２と整流接地ライン６４とは主基板１４上にて分離形成されており、整流接地ライン６４は金属ケース１５に直流的に導通接続する一方、交流接地ライン６２と整流接地ライン６４とは主基板１４上にて接地用コンデンサＣＹ２を介して接続されている。これにより、金属ケース１５に結合される整流接地ライン６４は、接地用コンデンサＣＹ２により見かけの接地容量が大幅に増大し、コモンモードノイズ輻射を低減する効果が高められている。
【００５６】
図６はＤＣ／ＡＣ変換部４０の回路構成を示すものである。ＤＣ／ＡＣ変換部４０は発振駆動回路４１とスイッチング回路４２とからなる。スイッチング回路４２は、整流出力ライン６３上に設けられた、駆動ＦＥＴＱ２，Ｑ３と周辺のコンデンサＣ４，Ｃ８，Ｃ１９，Ｃ５及び制御抵抗Ｒ１７，Ｒ１８，Ｒ１６，Ｒ２１からなるハーフブリッジを主体とするものである。発振駆動回路４１は自己発振型ハーフブリッジドライバＩＣ２（本実施形態ではＩＲ２１５３）を主体として構成されている。ＩＲ２１５３は市販品であり、ハーフブリッジを用いた基本的な回路接続構成はそのデータシートにより公知である。端子ＲＴ，ＣＴ，ＣＯＭに接続される抵抗Ｒ１４，Ｒ１５及びコンデンサＣ９は発振周波数を決定するためのものであり、ＦＥＴＱ７は、外部入力ＶＣＩにより発振をリセットするためのスイッチであるが、本発明とは無関係であるので説明は略する。
【００５７】
ハーフブリッジの駆動ＦＥＴＱ２，Ｑ３の各ゲートはドライバＩＣ２の出力端子ＨＯ，ＬＯにそれぞれ接続され、ドライバＩＣ２は設定された周波数に従い、駆動ＦＥＴＱ２，Ｑ３を交互にオン・オフする。Ｑ２の導通時には整流出力ライン６３空の入力に基づく正の半波を、Ｑ３の導通時には、ドライバＩＣ２の端子ＶＳからのオフセット出力に基づく負の半波を端子２１にそれぞれ出力する。
【００５８】
図５は、力率改善回路５０の回路構成を示すが、当該の回路は、市販の力率改善用ＩＣ（ＩＣ１）：ＳＴＬ６５６１を使用するものであり、基本の回路構成はＳＴＬ６５６１のデータシートや特許第４５８０８４９号公報などの公知文献に開示されており、ここではその概略のみを述べる。力率改善回路５０は、図４の第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａの一次巻線の出力電圧を参照して、交流電源７２の入力電圧に対する入力電流の位相差を縮小する動作を行うものである。
【００５９】
具体的には、第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａの一次巻線の出力側にて整流出力ライン６３と並列に電流制御トランジスタＱ１が挿入されており、ＩＣ１は、Ｑ１を断続的にオン・オフすることにより、電流尖頭値の包絡線形状が入力電圧波形Ｖｉｎに追随する正弦波状となるように、交流電源７２の入力電流波形Ｊｉｎを三角波近似制御する（図８参照）。より具体的には、ＩＣ１は端子ＺＣＤにて、第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａの二次巻線の誘導電流のゼロ点を三角波出力のトリガとして検出する。そして、各端子ＶＣＣ，ＧＡＴＥ，ＧＮＤ，ＣＳ，ＭＵＬＴ，ＣＯＭＰ，ＩＮＶに周辺の回路要素を接続することにより、ＩＣ１はその内部ロジックに従い、ＣＳ端子で入力検知される第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａの一次巻線の出力電圧が高いほど三角波パルス幅が小さくなるように、電流制御トランジスタＱ１をスイッチング制御するように、疑似共振モードにて動作する。これは、臨界電流モード型回路として知られている。
【００６０】
図１の交流電源７２が商用の正弦波交流である場合、図３の整流回路３１が、ダイオードブリッジＤＢ１と平滑化コンデンサＣ２による全波整流を行う結果として、図８に示すように、その正弦波入力電圧波形Ｖｉｎに対し、電圧波形のピーク付近でしか平滑化コンデンサＣ２へ電流が流れ込まないことから、正弦波入力電流波形Ｊ’ｉｎは電圧波形に対する位相ずれが拡大する形でパルス的に離散波形化し、高調波の強い発生要因となる。しかしながら、図５の力率改善回路５０では、第二コモンモードチョークコイルＴ１Ａの一次巻線をリアクトルとし、これに流れる電圧を経時的に読み取り、電圧が高いほど該リアクトルに流れる電流が制限されるよう、電流制御トランジスタＱ１をＰＷＭスイッチング制御する（波形Ｊｄ）。その結果、得られる入力電流波形Ｊｉｎは、電流尖頭値の包絡線形状が正弦波状となるように三角波近似制御され、離散パルス状であった入力電流波形Ｊ’ｉｎは、ピーク尖頭値を低下させつつブロードニングする。これにより、高調波の発生が大幅に軽減される。その改善後の入力電流波形Ｊｉｎの平均値をＪａとして示しているが、入力電圧波形Ｖｉｎに対する位相差が明らかに縮小し力率が改善されていることがわかる。また、電源の力率が改善されるということは、当然にランプの駆動効率が高められることを意味し、全光束の増大や省エネ効果の向上ももたらされる。
【００６１】
また、臨界電流モード型力率改善回路を採用することによる付随的な効果として、電圧レベルが高いほど、デューティ比に基づいて電流値が三角波制御される結果、定格入力範囲内にて交流入力の電圧レベルが変化しても、力率改善回路を通過後の出力電圧を一定にできる点があげられる。従って、例えば商用交流の入力電圧が日本国内のように１００Ｖであっても、また海外主要国のように２００Ｖであっても整流後の電圧は一定に保たれ、機器の汎用性が増す。
【００６２】
なお、図５においてトランジスタＱ６とその周辺部分は、ＡＣ／ＤＣ変換部３０にてすでに直流平滑化された整流出力ライン６３から分配入力を受ける電源系の構成要素であり、図７のＩＣ電源部６０に対し電流引き込み形態で出力分配する。ＩＣ電源部６０では、三端子レギュレータＱ４を中心に、周辺の回路要素とともに電源出力電圧の安定化を図り、ＤＣ／ＡＣ変換部４０のＩＣ２の電源端子ＶＣＣあるいは力率改善回路５０のＩＣ１の電源端子ＶＣＣに電源電圧を分配供給する。
【００６３】
図１の照明装置１の動作について説明する。
冷陰極蛍光ランプ６を照明器具６に装着し、交流電源７２による通電を開始する。図４のＡＣ／ＤＣ変換部３０では、第一コモンモードフィルタ回路３２及びディフェレンシャルモードフィルタ回路３４を経て交流入力が整流回路３１で全波整流／平滑化され、さらに第二コモンモードフィルタ回路３３を経て図６のＤＣ／ＡＣ変換部４０にてスイッチングされることにより、例えば周波数５０ｋＨｚ、ピーク電圧２００Ｖの一次駆動交流となって、給電ケーブル２３を経て、図１の照明器具のランプソケット７１に供給される。
【００６４】
一次駆動交流はランプソケット７１から端子金具９を経てランプケース４内の圧電トランス８Ａに入力される。ここで、一次駆動交流は例えば１２５０Ｖ程度まで昇圧されて二次駆動交流となり、高圧ケーブル９３を経て冷陰極蛍光管２に供給され、これを点灯させる。
【００６５】
本発明の構成により、次のような効果が達成される。
（１）スイッチング電源装置７がランプ外すなわち器具側に分離・装着されることで、ランプ６の重量が大幅に低減される。また、圧電トランス８はセラミック製で小型であり、これをランプ内部に組み込んでもさほど大きな重量増加を招かない。従って、器具側にてランプ両端をランプキャップ５の端子金具９で装着支持させた際も、安定的に支持できる。
（２）ランプケース４内の狭い空間にスイッチング電源装置７が封入されないので、電源装置から放出されるジュール熱がランプケース４内にこもらず、ランプ内部の温度上昇が起こりにくい。その結果、冷陰極蛍光管２内面に塗布された蛍光材の寿命を延ばすことができる。また、ランプ外で電源装置側の放熱を十分に図ることができ、冷陰極蛍光管２から放出される熱の影響も受けないので、電源装置の構成部品の寿命を延ばすことができる。
（３）スイッチング電源装置７がランプ外に分離されることで、装置はスペース的な制約を受けにくくなり、無理な小型化を図る必要がなくなる。その結果、装置主基板１４に実装するコイルやコンデンサなどの部品も小型の負担がかからず、寿命を優先した選定が可能となる。特に、コイルは巻線の太い長寿命のものを採用しやすくなる。
【００６６】
昇圧回路を構成する圧電トランス８は、逆に器具側のスイッチング電源装置７から分離されてランプ内に組み込まれるので、ランプソケット７１にはスイッチング電源装置７からの比較的低圧の一次駆動交流が供給され、最終的なランプ駆動に必要な二次駆動交流ほどの高電圧とはならない。その結果、ランプソケット７１に電源供給された状態でランプの着脱を仮に行なっても、ランプ側の端子とソケット側の端子との間での火花放電等が起こりにくくなる。
【００６７】
図１のスイッチング電源装置７の要部をなすＡＣ／ＤＣ変換部３０とＤＣ／ＡＣ変換部４０（さらに、力率改善回路５０及びＩＣ電源部６０）とが実装された主基板１４は、金属ケース１５内に収容されることで、交流電源入力の全波整流に際して発生する高調波や高周波スイッチングに伴う電波輻射ノイズに対し、一定の遮蔽効果を得ることができる。しかし、金属ケース１５を接地に使用する構成になっているので、主基板１４や配線と金属ケース１５との間の浮遊容量を経由したコモンモードノイズの発生が特に問題となりやすい。しかし、図４のＡＣ／ＤＣ変換部３０の回路構成では、高調波ノイズ源となりやすい整流回路３１の入力側と、スイッチングを行う出力側とにそれぞれコモンモードフィルタ回路３２，３３をそれぞれ配することで電波輻射ノイズの除去効果がより高められている。
【００６８】
また、本発明の構成の場合、冷陰極蛍光管２を最終的に駆動する電圧への昇圧をランプケース４内の圧電トランス８で行うので、スイッチング電源装置７からの未昇圧の駆動交流出力（一次駆動交流）が一旦金属ケース１５外に取り出されたあと、給電ケーブル２３及びランプケース４内の配線を通って圧電トランス８へと導かれる。一般にノイズ電流による電波輻射ノイズの強さは電流値の二乗に比例して大きくなり、未昇圧の一次駆動交流は電流値が比較的大きいため、未遮蔽区間での電波輻射ノイズ強度が特に大きくなりやすい懸念がある。従って、電波輻射ノイズ対策はスイッチング電源装置７の内部でできる限り完結しておくことが望ましいといえる。
【００６９】
イッチング電源装置７内のノイズ発生要因としては、まず、図６のＤＣ／ＡＣ変換部４０でのスイッチングノイズが整流後の電源ラインに重畳することが考えられる。図４に示すごとく、電源入力側との間には全波整流用のダイオードブリッジＤＢ１が介在しており、この点に鑑みれば、これがディフェレンシャルモードノイズとしてダイオードブリッジＤＢ１を超えて電源入力側にまで伝搬する可能性は非常に低い。従って、この点に何しては金属ケース４を含む接地を介したコモンモード伝播をもっぱら考慮すればよいと考えられ、図４の整流回路３１の出力段側にて上記第二コモンモードフィルタ回路３３によりこれを効果的に除去することができる。
【００７０】
一方、ダイオードブリッジＤＢ１と平滑化コンデンサＣ２による全波整流を行う結果として、図８に示すごとく、商用交流を使用する場合、その正弦波入力電圧波形Ｖｉｎに対し、電圧波形のピーク付近でしか平滑化コンデンサＣ２へ電流が流れ込まないことから、正弦波入力電流波形Ｊ’ｉｎは電圧波形に対する位相ずれが拡大する形でパルス的に離散波形化し、高調波の強い発生要因となる。このノイズは、整流回路３１への電源交流の入力側では電源ラインと電源接地ラインとでループを作るディフェレンシャルモード（ノーマルモード）ノイズとして本来的に発生する点が重要である。該ディファレンシャルモードノイズは金属ケース１５との浮遊容量を介してコモンモードノイズに変換されうるし、また、スイッチングノイズは金属ケース１５を経由したコモンモードでは整流回路３１を超えて電源入力側まで伝搬しうる。そこで、図４の電源入力側において、ダイオードブリッジＤＢ１の直前にディフェレンシャルモードフィルタ回路３４を配置することで、全波整流に起因した高調波を、ノイズソースともいえるディファレンシャルモード伝播の段階で大幅に減衰できる。
【００７１】
そして、その前段側には第一コモンモードフィルタ回路３２が配置されており、金属ケース１５を経由してコモンモード化した高調波由来のノイズや、整流回路３１を超えて逆伝播してくるスイッチング由来のコモンモードノイズも効果的に遮断できる。かくして、ディファレンシャルモードフィルタ回路３４により、電源由来の高調波を発生の根源部分で効果的に遮断でき、その前後のコモンモードフィルタ３２，３３により、派生するコモンモードノイズも大幅に減衰できる。
【００７２】
また、力率改善回路５０により、入力電流波形Ｊｉｎは入力電圧波形Ｖｉｎに対して位相差が縮小し力率が改善される。両者の位相差が縮小するということは、離散パルス状であった入力電流波形Ｊｉｎがピーク尖頭値を低下させつつブロードニングすることを意味し、これと、前述のディフェレンシャルモードフィルタ３４との組み合わせにより高調波の発生がさらに大幅に軽減されるのである。
【００７３】
本発明では、圧電トランス８をスイッチング電源装置７から分離する結果、未昇圧の一次駆動交流が例えば給電ケーブル２３やランプ内配線などの未遮蔽区間を長く通過することが避けがたい。しかし、上記のように、ディフェレンシャルモードフィルタ回路３４を含む３つのフィルタ回路３２，３３，３４と力率改善回路５０とにより、電波輻射ノイズ対策がスイッチング電源装置７の内部でほぼ完結していることで、上記のような未遮蔽区間での電波輻射ノイズレベルを大幅に軽減することができる。
【００７４】
また、図２に示すごとく、トランス基板８１の入力端子８５とランプキャップ５の端子金具９とは、幾何学的な配置関係から、トランス基板８１よりも長い接続ケーブル１０により接続しなければならなくなる。しかし、電波輻射ノイズ対策を施した上記の構成の採用により、上記接続ケーブル１０におけるノイズ輻射を大幅に軽減できる。
【００７５】
また、３つのフィルタ回路３２，３３，３４は、いずれもチョークコイルを用いた減衰特性の大きいフィルタとして構成されるので、電波輻射ノイズレベルの低減の一層寄与する。チョークコイルはいずれも有芯コイルが使用される高リアクタンスのコイルであり、特に、ソフトフェライトなどの高透磁率のコアを使用した場合にノイズ信号に対する希望周波数帯での減衰特性が高い。チョークコイルは有芯であるため部品サイズが大きくなる難点はあるが、これらが搭載されるスイッチング電源装置がランプケース４の外に配置されるため、寸法上の制約をほとんど受けず、容易にその金属ケース１５内に組み込むことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  照明装置
２，２（Ａ），２（Ｂ）  冷陰極蛍光管
３  蛍光管支持枠
４  ランプケース
４（Ｔ）  光透過部
５  ランプキャップ
６  冷陰極蛍光ランプ
７  スイッチング電源装置
８  圧電トランス
１５  金属ケース
２０  電源入力端子
３０  ＡＣ／ＤＣ変換部
３１  整流回路
ＤＢ１  ダイオードブリッジ
Ｃ２  平滑化コンデンサ
３２  第一コモンモードフィルタ回路
３３  第二コモンモードフィルタ回路
３４  ディフェレンシャルモードフィルタ回路
４０  ＤＣ／ＡＣ変換部
５０  力率改善回路
７０  照明器具
７１  ランプソケット
７２  交流電源
【図１】
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【図２】
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【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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