(57)【要約】    【課題】  配線指定を行うことなしに入力端子から低周波交流電源へ高周波ノイズが流出してノイズレベルが高くなるのを抑制した放電ランプ点灯装置を提供する。    【解決手段】  放電ランプ点灯装置は、入力端子2、これに接続した第１のインダクタL1を含む高周波カットフィルタ4、整流回路5、平滑コンデンサC2、インバータ回路6、制御ＩＣ7、第２のインダクタL2および共振コンデンサC3の共振回路を含みインバータ回路の交流出力端に接続した負荷回路8、ならびに出力端子9を備えた点灯回路と、点灯回路を実装していて、その入力端子および出力端子が長手方向の一端側に配設され、高周波カットフィルタが入力端子の近傍に配設され、負荷回路が出力端子の近傍で、かつ高周波カットフィルタの近傍に配設されるとともに第２のインダクタの漏れ磁束が主として長手方向と平行な方向に分布するように配設された細長い配線基板1とを具備している。【選択図】図２
2009193877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低周波交流電源に接続する入力端子、入力端子に接続した第１のインダクタを含む高周波カットフィルタ、高周波カットフィルタを経由して入力端子に接続した整流回路、整流回路の直流出力端間に接続した平滑コンデンサ、スイッチング素子を含み直流入力端が平滑コンデンサの両端間に接続したインバータ回路、インバータ回路を制御する制御ＩＣ、第２のインダクタおよび共振コンデンサの共振回路を含みインバータ回路の交流出力端に接続した負荷回路、ならびに放電ランプを負荷回路に接続する出力端子を備えた点灯回路と；
点灯回路を実装していて、その入力端子および出力端子が基板長手方向の一端側に配設され、高周波カットフィルタが入力端子の近傍に配設され、負荷回路が出力端子の近傍で、かつ基板幅方向において高周波カットフィルタの近傍に配設されるとともに第２のインダクタの漏れ磁束が主として基板長手方向と平行な方向に分布するように配設された細長い配線基板と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
制御ＩＣは、配線基板の長手方向の他端側で、かつ入力端子および出力端子が配設されている面の反対側の面に配設されていることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
インバータ回路は、外形が偏平でインサート形の２個のスイッチング素子を含み、配線基板の長手方向の側縁側に位置するスイッチング素子の偏平面が当該長手方向の側縁にほぼ直交して配設されていることを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
整流回路の整流素子および平滑コンデンサは、配線基板の表裏に分かれて実装されているとともに配線基板の板面の表裏において重合しない位置に配設されていることを特徴とする請求項１ないし３記載のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
照明器具本体と；
照明器具本体に配設された放電ランプと；
放電ランプを点灯する請求項１ないし４のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を備えた放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサインプット形の放電ランプ点灯装置は既知である（例えば、特許文献１参照）。この種の放電ランプ点灯装置は、回路構成が簡単なため小形で安価に得られる利点があり、負荷電力が比較的小さい小形の照明器具に主として採用されているが、一層の小形化および価格低減が要求されている。このため、小形の配線基板を用いて高密度実装を行う傾向が強化されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８３６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、配線基板の小形化に伴い負荷回路のバラストインダクタからの漏れ磁束の影響によるノイズレベル悪化の懸念がある。例えば、照明器具への配設スペースとの関係で配線基板を比較的細長い長方形状にできない、または配線指定をなくすためなどの場合、入力端子および出力端子を細長い配線基板の一端側に集中して配設することがあり、入力端子から出力端子に至る回路の配置がＵ字状になる場合がある。このため、入力端子側に配設される高周波カットフィルタと出力端子側に配設される負荷回路とが配線基板の幅方向のほぼ対向する位置で接近して配置されることが多くなる。高周波カットフィルタには高周波を阻止するインダクタが含まれ、また負荷回路にはバラスト作用を行うインダクタが含まれているため、バラスト作用を行うインダクタのコアのギャップから漏れ磁束が発生して高周波カットフィルタのインダクタに磁気結合しやすくなり、その結果高周波ノイズが高周波カットフィルタを介して電源側に帰還され、入力端子から低周波交流電源へ高周波ノイズが流出してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、入力端子および出力端子の位置を配線基板の長手方向の両端に分離するなど器具内配線を指定することによってノイズレベル悪化を回避していた。しかしながら、照明器具の構造によっては製造上の都合などによって器具内配線の指定を嫌う場合があり、このような場合にはノイズレベルを犠牲にせざるを得ないことになる虞がある。
【０００６】
本発明は、入力端子と出力端子とがともに同一の配線基板の長手方向一端側に配設される場合に、入力端子から低周波交流電源へ高周波ノイズが流出するのを抑制した放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放電ランプ点灯装置は、低周波交流電源に接続する入力端子、入力端子に接続した第１のインダクタを含む高周波カットフィルタ、高周波カットフィルタを経由して入力端子に接続した整流回路、整流回路の直流出力端間に接続した平滑コンデンサ、スイッチング素子を含み直流入力端が平滑コンデンサの両端間に接続したインバータ回路、インバータ回路を制御する制御ＩＣ、第２のインダクタおよび共振コンデンサの共振回路を含みインバータ回路の交流出力端に接続した負荷回路、ならびに放電ランプを負荷回路に接続する出力端子を備えた点灯回路と；点灯回路を実装していて、その入力端子および出力端子が基板長手方向の一端側に配設され、高周波カットフィルタが入力端子の近傍に配設され、負荷回路が出力端子の近傍で、かつ基板幅方向において高周波カットフィルタの近傍に配設されるとともに第２のインダクタの漏れ磁束が主として基板長手方向と平行な方向に分布するように配設された細長い配線基板と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
本発明は、以下の態様を許容する。
【０００９】
点灯回路は、少なくとも入力端子、高周波カット用フィルタ、整流回路、平滑コンデンサ、インバータ回路、制御ＩＣ、負荷回路および出力端子を具備している。そして、細長い配線基板に実装されている。インサート形（挿入形）の回路部品を配線基板の表面から挿入して裏面のランドに半田付けし、チップ形（表面実装形）の回路部品を配線基板の裏面のランドに載置して半田付けする既知の実装方式を採用することができる。
【００１０】
入力端子は、商用交流電源などの低周波交流電源に接続して点灯回路に低周波の入力電力を受け入れる。そして、入力端子は、配線基板の長手方向の一端側に配設される。
【００１１】
高周波カットフィルタは、第１のインダクタを含み、点灯回路から低周波交流電源側へ高周波ノイズが流出しないように作用する回路手段であるが、その回路構成については特段限定されない。高周波カットフィルタは、配線基板の入力端子の基板長手方向近傍に配設される。第１のインダクタには、例えばコモンモードチョークコイルまたはシングルチョークコイルなどを適宜選択的に用いることができる。
【００１２】
また、高周波カットフィルタは、第１のインダクタと１個または複数個のコンデンサを組み合わせて既知のこの種各種フィルタ回路を形成することができる。さらに、必要に応じて外来サージを吸収して点灯回路を保護するサージ吸収素子を低周波交流電源に対して並列接続して付加することができる。
【００１３】
整流回路および平滑コンデンサは、後述するインバータ回路の入力となる直流電力を提供する直流電源を構成する。整流回路と平滑コンデンサを配線基板の表裏に分けて実装する場合、整流回路と平滑コンデンサが配線基板の板面の表裏において重合しない位置に配設することにより、整流回路からの発生熱によって平滑コンデンサの温度が上昇するのを抑制できる。
【００１４】
整流回路は、低周波交流電圧を整流して直流電圧に変換する手段であり、ブリッジ形全波整流回路が好ましいが、所望により半波整流回路を用いることができる。なお、整流回路全体をチップ形部品として構成したものを用いて、これを配線基板の裏面に実装することができる。
【００１５】
平滑コンデンサは、整流回路の直流出力端間に接続されて、整流回路の直流出力に含まれるリップルを低減する。平滑コンデンサにインサート形部品として構成したものを用いて、これを配線基板の表面に実装することができる。なお、平滑コンデンサには電解コンデンサを用いるのが一般的であるが、電解コンデンサの寿命には１０℃半減則がある。そこで、平滑コンデンサの配設位置を上述のように重合しないように設定することで温度上昇が抑制されるので、平滑コンデンサ延いては放電ランプ点灯装置の寿命短縮を回避することができる。また、平滑コンデンサの静電容量を適切な値に設定することにより、コンデンサインプット形放電ランプ点灯装置においても低周波交流電源に与える高調波歪を低減して高調波に関するＪＩＳ規格（JIS C 61000-3-2）を満足することができる。
【００１６】
インバータ回路は、本発明において平滑コンデンサにより平滑化された直流電圧を１個または複数個のスイッチング素子のスイッチングによって交流電圧に変換する手段であり、既知の各種回路方式を適宜選択的に採用することができる。しかしながら、回路構成が簡単で、比較的安価に得られることから、２個のスイッチング素子を備えたハーフブリッジ形インバータが好適である。インバータ回路のスイッチング素子にインサート形部品化されたものを採用することができる。
【００１７】
インサート形のスイッチング素子は、偏平な形態を有し、その偏平面の一端からリード線が突出している。このようなスイッチング素子を配線基板に実装する場合、２個のスイッチング素子をその偏平面が配線基板の側縁に平行で、かつ離間して対向した状態で実装することが考えられる。しかし、このような配置では、配線基板の側縁側のスイッチング素子が放電ランプ点灯装置の製造時に傾斜して側縁から外方へ突出してしまうことがある。その結果、照明器具とスイッチング素子が接触し、スイッチング素子のランドにストレスが発生して放電ランプ点灯装置が早期に故障する虞がある。この対策として配線基板の側縁側に位置するスイッチング素子をその偏平面が配線基板の側縁に対してほぼ直角に配置することにする。これにより、上述のような不具合が発生しなくなる。
【００１８】
また、配線基板の相対的に中央部側に位置する他方のスイッチング素子をその偏平面が配線基板の長手方向にほぼ平行するように配設すれば、当該スイッチング素子がＦＥＴである場合に、その金属からなるゲートに第２のインダクタの漏れ磁束が鎖交しにくくなるので、鎖交によって発生する電力損失が低減する。
【００１９】
制御ＩＣは、スイッチング素子を駆動するための駆動信号を発生してインバータ回路を他励制御するとともに、放電ランプ点灯装置としての保護動作や制御動作を行うための制御手段である。保護動作としては、例えばランプ装着の有無を判定してランプ未装着に対する保護動作を行ったり、半波放電を検出して放電ランプの寿命末期保護動作を行ったり、放電ランプのランプ電圧を検出して帰還制御を行ったりする。
【００２０】
また、制御ＩＣは、配線基板の長手方向の他端側で、かつ入力端子および出力端子が配設されている面の反対側の面すなわち裏面に配設されている。これにより、制御ＩＣを入出力の相対的大電流が流れる回路から離間させることができ、小信号パターンのみを制御ＩＣの周辺に集約させることが可能となる。その結果、制御ＩＣの誤動作を防止することができる。
【００２１】
負荷回路は、第２のインダクタおよび共振コンデンサの共振回路を含み、インバータ回路の交流出力端に接続している。第２のインダクタは、ギャップを有するコアに巻線が巻装されていて、放電ランプのバラスト作用を担当する。このインダクタは、コアがギャップを有するために、負荷電流が流れるとギャップから漏れ磁束が発生してインダクタの外側へ広がって分布する。そして、漏れ磁束は、主としてコアの例えば側脚がない前後方向へ分布する。
【００２２】
本発明において、第２のインダクタは、上記漏れ磁束が主として配線基板の長手方向に沿って分布するように向きを規定して配設されている。したがって、負荷回路は、高周波カットフィルタの近傍に配設されているが、その位置が主として配線基板の幅方向において近接しているため、第２のインダクタの漏れ磁束が第１のインダクタに鎖交しにくくなる。その結果、第１および第２のインダクタ間の磁気結合が実質的に行われなくなって、入力端子側へ流出する高周波ノイズが著しく低減する。
【００２３】
また、負荷回路は、第２のインダクタをバラストとして作用させる場合、放電ランプを共振コンデンサに並列的に接続する。これにより、正弦波の共振電圧が放電ランプに印加される。さらに、放電ランプのフィラメント電極に印加される電圧を所望の値に調整するために、負荷回路がフィラメント電極に並列接続するコンデンサを備えていることが許容される。
【００２４】
出力端子は、放電ランプを負荷回路に接続するための手段であり、前記入力端子と基板幅方向に隣接して配線基板の長手方向の一端側に配設される。そして、出力端子に放電ランプを接続すれば、放電ランプは負荷回路の所定の位置に接続されるので、インバータ回路を作動させることにより、これを始動、点灯させることができる。
【００２５】
また、出力端子は、第２のインダクタの漏れ磁束による影響を受けにくくするために、両者が放電ランプ点灯装置の全体の配置の中では互いに近傍でありながらも、なるべく両者を離間して配設するのが好ましい。これにより、出力端子に接続する出力線が第２のインダクタとその漏れ磁束を介して磁気結合して出力線に雑音が伝わるのを抑制することができる。そして、第２のインダクタと出力端子とが配線基板上で離間することにより、それらの間に生じたスペースには他の回路部品を配設することができる。その結果、実装密度を高く維持しながら雑音抑制を実現することができる。なお、上記他の回路部品としては、例えば前記フィラメント電極に並列接続するフィラメントコンデンサを適用することができる。
【００２６】
本発明の照明器具は、照明器具本体と；照明器具本体に配設された放電ランプと；放電ランプを点灯する請求項１ないし４のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００２７】
本発明において、照明器具は、放電ランプを光源とする全ての装置を包含する概念であり、屋内用および屋外用の各種照明器具、標識灯、表示灯、信号装置、化学反応装置などを含む。
【００２８】
照明器具本体は、照明器具から放電ランプおよび放電ランプ点灯装置を除外した残余の部分からなる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、細長い配線基板の長手方向の一端側に入力端子および出力端子が配設され、高周波カットフィルタが入力端子の近傍に配設され、負荷回路が出力端子の近傍で、かつ基板幅方向方向において高周波カットフィルタの近傍に配設され、かつその第２のインダクタの漏れ磁束が主として長手方向と平行な方向に分布するように配設されていることにより、第２のインダクタと高周波カットフィルタの第１のインダクタとが漏れ磁束を介して実質的に磁気結合しなくなるので、入力端子から低周波交流電源へ高周波ノイズが流出するのを抑制するとともに配線指定を行わない放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供することができる。
【００３０】
また、加えて制御ＩＣが配線基板の長手方向の他端側で、かつ入力端子および出力端子が配設されている面の反対側の面に配設されていることにより、制御ＩＣの誤動作を防止することができる。
【００３１】
さらに、加えてインバータ回路の外形が偏平でインサート形の２個のスイッチング素子のうち、配線基板の長手方向の側縁側に位置するスイッチング素子の偏平面が当該長手方向の側縁にほぼ直交して配設されていることにより、放電ランプ点灯装置の製造時に傾斜して側縁から外方へ突出しなくなるので、照明器具とスイッチング素子の接触に起因するスイッチング素子のランドのストレス発生による放電ランプ点灯装置の早期故障がなくなる。
【００３２】
さらにまた、加えて整流回路の整流素子および平滑コンデンサが配線基板の表裏に分かれて実装されているとともに配線基板の板面の表裏において重合しない位置に配設されていることにより、平滑コンデンサの温度上昇が抑制されるので、その寿命短縮を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３４】
図１ないし図４は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための一形態を示し、図１は回路図、図２は点灯回路を実装した配線基板の表面図および裏面図、図３は第２のインダクタの正面図、図４は漏れ磁束の分布方向を示す第２のインダクタの側面図である。
【００３５】
本形態において、放電ランプ点灯装置は、配線基板１に実装されていて、入力端子２、フューズ３、高周波カットフィルタ４、整流回路５、平滑コンデンサＣ２、インバータ回路６、制御ＩＣ７、負荷回路８、出力端子９および検出回路１０を備えていて、放電ランプＤＬを点灯する。
【００３６】
配線基板１は、全体として細長い形状を有し、図２（ａ）に表面図を、図２（ｂ）に裏面図をそれぞれ示すように、表面側にインサート形部品が配設され、裏面側にランドが形成されてチップ形部品が配設されている。
【００３７】
入力端子２は、配線基板１の長手方向の一端側において表面に配設されている。そして、低周波交流電源ＡＣに接続する一対の端子２ａ、２ｂにより構成されている。
【００３８】
フューズ３は、入力端子２ａから延在する不安定電位側ラインのランドに直列に挿入されている。
【００３９】
高周波カットフィルタ４は、入力端子２に接続し、かつ配線基板１の長手方向において入力端子２の近傍に配設されていて、電源ラインに直列に挿入された第１のインダクタＬ１と電源ライン間に並列接続したコンデンサＣ１とで高周波カットフィルタ回路を形成しているとともに、サージ吸収素子ＳＡがコンデンサＣ１に並列接続して付加されていている。また、本形態において、第１のインダクタＬ１にはコモンモードチョークが採用されている。
【００４０】
整流回路５は、ダイオードブリッジからなる全波整流回路である。そして、回路全体が単一のチップ形部品として構成されていて、配線基板１の裏面に実装され、高周波カットフィルタ４に隣接し、かつこれを経由して入力端子２に接続している。
【００４１】
平滑コンデンサＣ２は、電解コンデンサからなり、整流回路４の直流出力端間に接続している。そして、配線基板１の表面側に実装されて配線基板１の板面に直交する方向に対してすなわち板面の表裏において整流回路５と重合しないように相互の位置をずらして配設されている。
【００４２】
インバータ回路６は、平滑コンデンサＣ２の両極間に直列接続した２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を備えたハーフブリッジ形インバータからなる。２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、それぞれ偏平面を有するインサート形として構成されたＦＥＴからなる。そして、配線基板１の側縁側に位置するスイッチング素子Ｑ２は、その偏平面が配線基板１の長手方向にほぼ直交するように配設されている。配線基板１の相対的に中央側に位置するスイッチング素子Ｑ１は、その偏平面が配線基板１の長手方向にほぼ平行するように配設されている。
【００４３】
制御ＩＣ７は、インバータ回路６から離間し、かつ配線基板１の他端側においてその裏面に配設されてインバータ回路６を制御する。そして、制御ＩＣ７の周辺には小信号動作をする抵抗器ＲやコンデンサＣが配設されている。
【００４４】
負荷回路８は、第２のインダクタＬ２、共振コンデンサＣ３、一対の直流カットコンデンサＣ４、Ｃ５および一対のフィラメントコンデンサＣ６、Ｃ７が図１に示すように直列回路を形成している。そして、インバータ回路６のスイッチング素子Ｑ２に並列接続している。また、負荷回路８とりわけその第２のインダクタＬ２は、配線基板１の長手方向に沿って後述する出力端子９にその近傍で正対しているとともに、第２のインダクタＬ２が高周波カットフィルタ４の第１のインダクタＬ１に配線基板１のほぼ幅方向に隣接して配設されている。
【００４５】
第２のインダクタＬ２は、放電ランプＤＬのバラストを兼ねていて、図３に示すようにコア１１、コイル１２および一対のリード線１３を備えて構成されている。コア１１は、例えばＥ−Ｅ形の中央脚にギャップＧを有している。コイル１２は、上記中央脚に巻装されている。一対のリード線１３は、配線基板１に挿入されて半田付けされることで実装される。
【００４６】
そうして、第２のインダクタＬ２に負荷電流が流れると、上記ギャップＧから図３において前後方向すなわち第２のインダクタＬ２の正面および背面方向の外部へ漏れ磁束が分布する。なお、図４に示す側面図において、漏れ磁束の分布する方向は矢印で示されている。
【００４７】
本形態において、第２のインダクタＬ２は、その漏れ磁束が配線基板１の長手方向に沿って分布するように実装されている。したがって、高周波カットフィルタ４の第１のインダクタＬ１と第２のインダクタＬ２がほぼ基板幅方向に隣接して配設されていても、第２のインダクタＬ２の漏れ磁束が殆ど第１のインダクタＬ１には鎖交しないので、磁気結合によって高周波ノイズが高周波カットフィルタ４の第１のインダクタＬ１に誘起されるようなことは殆どない。
【００４８】
共振コンデンサＣ３は、第２のインダクタＬ２と共振回路を形成する。そして、共振コンデンサＣ３に生じる共振電圧が一対の電極間に印加されるように放電ランプＤＬが共振コンデンサＣ３に並列的に接続される。
【００４９】
直流カットコンデンサＣ４は、インバータ回路６の出力端の非安定電位側と負荷回路７とを直流的に遮断し、直流カットコンデンサＣ５は同じく安定電位側と負荷回路７とを直流的に遮断するように負荷回路８に直列に挿入される。
【００５０】
フィラメントコンデンサＣ６、Ｃ７は、放電ランプＤＬのフィラメント電極の両端間に並列接続して、フィラメント電極に印加されるフィラメント電圧を所望の値になるように調整する。また、本形態において、フィラメントコンデンサＣ６、Ｃ７は、第２のインダクタＬ２と後述する出力端子８との間に形成されたスペースを利用して配設されている。
【００５１】
出力端子９は、配線基板１の長手方向の一端側において入力端子２に隣接して表面に配設されていて、放電ランプＤＬの一対のフィラメント電極の両端にそれぞれ接続する二対の端子９ａ、９ｂおよび９ｃ、９ｄにより構成されている。
【００５２】
検出回路１０は、放電ランプＤＬのランプ電圧および半波放電を検出する回路であり、検出データを制御ＩＣ７に制御入力する。
【００５３】
放電ランプＤＬは、蛍光ランプなどの一対のフィラメント電極を備えている放電ランプである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための一形態を示す回路図
【図２】同じく点灯回路を実装した配線基板の表面図および裏面図
【図３】同じく第２のインダクタの正面図
【図４】同じく漏れ磁束の分布方向を示す第２のインダクタの側面図
【符号の説明】
【００５５】
１…配線基板、２…入力端子、３…フューズ、４…高周波カットフィルタ、５…整流回路、６…インバータ回路、７…制御ＩＣ、８…負荷回路、９…出力端子、１０…検出回路、Ｃ２…平滑コンデンサ、Ｃ３…共振コンデンサ、Ｃ４、Ｃ５…直流カットコンデンサ、Ｃ６、Ｃ７…フィラメントコンデンサ、ＤＬ…放電ランプ、Ｌ１…第１のインダクタ、Ｌ２…第２のインダクタ、Ｑ１、Ｑ２…スイッチング素子
【図１】
2009193877.tif 000003
【図２】
2009193877.tif 000004
【図３】
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【図４】
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