JP4428217B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、器具本体と放電灯点灯装置とが離して設置される照明器具に関するものである。

従来、高周波で動作するインバータ回路を備えた放電灯点灯装置により、蛍光灯のような放電ランプを点灯させる照明器具が提供されている。

このような照明器具では、放電ランプの点灯時にインバータ回路の高周波出力の影響で発生するノイズが、放電灯点灯装置に接続される入力電源線に重畳されて、他の電気機器に悪影響を与える虞がある。そこで、インバータ回路を含む点灯回路が実装されたプリント配線板に入力電源線を接続する場合に、インバータ回路の構成部品が実装された領域を避けて入力電源線を配線することで、入力電源線への輻射雑音を抑制した照明器具が従来より提案されている（例えば特許文献１参照）。

また照明器具としては、直管形の蛍光ランプを用いる複数台の照明器具を、その長手方向に沿って一列に並ぶように天井面に直付けするライン形の照明器具が従来より提供されている。ここで、複数台の照明器具を一列に並べて設置する際に、隣接する照明器具の金属ケースを、導電性のない連結具を介して互いに連結した場合は、金属ケース間の電気的接続が得られずに、入力電源線に重畳される雑音が悪化する傾向があるため、導電性の接触面が形成された連結具を用いて、金属ケース間を電気的に接続することで、雑音性能を改善した照明器具も従来より提案されている（例えば特許文献２参照）。

ところで、上述の特許文献１、２に示される照明器具は、放電ランプを装着する器具本体と一体に放電灯点灯装置が取り付けられているため、器具本体が大型になり、天井裏のような狭い取付スペースに照明器具を設置することはできなかった。そこで、器具本体と放電灯点灯装置とを別体に形成して、離れた場所に設置することで、器具本体の小型化を図り、取付スペースが狭い場合にも対応できるようにした照明器具が従来より提供されている。

このような照明器具としては例えば天井埋込型の照明器具があり、例えば片口金蛍光ランプや高輝度放電ランプ（ＨＩＤランプ）などのコンパクトランプを装着するためのランプソケットや反射板を備えた器具本体と、高周波で動作するインバータ回路を備えた放電灯点灯装置とを別体に形成することで、天井裏のような狭い取付スペースにも柔軟に対応することができる。また放電灯点灯装置が放電ランプと離して設置されるため、放電灯点灯装置を構成する回路部品が放電ランプから放射される熱の影響を受けにくく、回路部品の温度上昇を軽減できるという利点がある。
特開２０００−１８２７８５号公報 特開２００４−１２７８６９号公報

しかしながら、器具本体と放電灯点灯装置とを別置きした上記の照明器具では、器具本体の備えるランプソケットと、放電灯点灯装置の出力端子との間を電気的に接続するランプリード線のケーブル長が長くなるために、ランプリード線から放射される輻射ノイズが増加して、雑音性能が低下してしまう虞があった。

そのため、ランプリード線とは別に器具本体の金属部分と、放電灯点灯装置を収納するケースの金属部分（この金属部分と放電灯点灯装置の回路基板の導電パターンとは容量結合されている）との間を、ランプリード線とは異なる接続電線を介して電気的に接続することで、雑音性能の向上を図ったものもあるが、近年、雑音性能に対する要求が高まっているため、雑音性能の改善効果が不十分であった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、雑音性能をさらに向上させた照明器具を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、放電ランプを装着するためのランプソケットを具備した器具本体と、器具本体と別体に形成された金属ケースの内部に放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置を収納した点灯装置ブロックと、放電灯点灯装置の出力端子とランプソケットとの間を電気的に接続する複数本のランプリード線と、器具本体の金属部分と金属ケースとの間をそれぞれ電気的に接続する第１接続電線及び第２接続電線とを備え、ランプリード線及び第１、第２接続電線のケーブル長が４０ｃｍの場合にランプリード線との線間容量が８ｐＦ以上となる第１接続電線と、ランプリード線及び第１、第２接続電線のケーブル長が４０ｃｍの場合にランプリード線との線間容量が４ｐＦ以下となる第２接続電線とを介して器具本体の金属部分と金属ケースとの間が電気的に接続されたことを特徴とする。

この発明によれば、器具本体の金属部分と金属ケースとの間を、ランプリード線との線間容量が８ｐＦ以上（ケーブル長が４０ｃｍの場合）となる第１接続電線と、ランプリード線との線間容量が４ｐＦ以下（ケーブル長が４０ｃｍの場合）となる第２接続電線とを介して電気的に接続しているので、第２接続電線だけで接続した場合に比べて、放電灯点灯装置から入力電源線に重畳される雑音を低減でき、雑音性能を向上させることができる。

ここで、第２接続電線の導体の断面積を、第１接続電線の導体の断面積よりも大きくしたり、第２接続電線の本数を、第１接続電線の本数よりも多くすることが好ましく、雑音性能がさらに向上する。

また、複数本のランプリード線の内、対地間電圧が最も低いランプリード線と他のランプリード線との線間容量を、ランプリード線のケーブル長が４０ｃｍの場合に８ｐＦ以上とすることも好ましく、雑音性能がさらに向上する。

また、複数のランプリード線と第１接続線との周りを、絶縁性材料により形成された外被や、導電性材料により形成された外被で覆うことも好ましい。

また、放電灯点灯装置が、直流電圧を所望の電圧値に昇圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給するインバータ回路とを具備することも好ましく、入力電源電圧が多少変動したとしても、昇圧チョッパ回路からインバータ回路に出力される電圧は殆ど変化せず、また力率を改善することも可能である。

また更に、昇圧チョッパ回路が、入力電圧をスイッチングするスイッチング素子を備え、該スイッチング素子の出力端子間に、ダイオードおよび抵抗器の並列回路と、コンデンサとを直列に接続したスナバ回路を設けることも好ましく、昇圧チョッパ回路を備えることで雑音レベルが大きくなるが、スナバ回路を設けることでスイッチングノイズを低減して、雑音性能を改善することができる。

本発明によれば、器具本体の金属部分と金属ケースとの間を、ランプリード線との線間容量が８ｐＦ以上（ケーブル長が４０ｃｍの場合）となる第１接続電線と、ランプリード線との線間容量が４ｐＦ以下（ケーブル長が４０ｃｍの場合）となる第２接続電線とを介して電気的に接続しているので、第２接続電線だけで接続した場合に比べて、放電灯点灯装置から入力電源線に重畳される雑音を低減でき、雑音性能が向上するという効果がある。

以下に本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。本実施形態の照明器具１は、器具本体２と、点灯装置ブロック３と、複数本のランプリード線４と、第１接続線５１と、第２接続線５２とを主要な構成として備える。

器具本体２は、片口金蛍光ランプのような放電ランプＬａ１，Ｌａ２の口金１０１をそれぞれ装着するための一対のランプソケット２１と、金属板を折り曲げることによって側面視の形状が略Ｌ字型に形成されて、横片２２ａに上記一対のランプソケット２１が幅方向に並べて取り付けられたソケット取付板２２と、放電ランプＬａ１，Ｌａ２から上側に照射された光を下方に反射させるドーム形の反射板２３とを備える。ソケット取付板２２の上片２２ｂ先端の左右両側縁からは下方に向かってアーム２４，２４が延出し、両アーム２４，２４の先端はリング部２５に連結されており、ソケット取付板２２の上片２２ｂ、アーム２４，２４、及びリング部２５で囲まれる空間に、反射板２３が開口を下側にして取着される。この時、ランプソケット２１に装着された放電ランプＬａ１，Ｌａ２のバルブ１００が、反射板２３の周面に形成された孔（図示せず）を通して反射板２３内に突出する。

点灯装置ブロック３は、略直方体状であって長手方向に対向する両側面にＬ字型の脚片３１，３１が設けられた金属ケース３０を備え、この金属ケース３０の内部には、放電ランプＬａ１，Ｌａ２を安定点灯させる放電灯点灯装置３２が収納されている。放電灯点灯装置３２は、後述の点灯回路を構成する回路部品３３が実装されたプリント配線板よりなる回路基板３４を備え、この回路基板３４に実装された端子装置３５にはランプリード線４の一端が接続される。すなわち、放電灯点灯装置３２の出力端子とランプソケット２１との間が複数本のランプリード線４を介して電気的に接続されており、放電灯点灯装置３２から出力される高周波の電圧はランプリード線４およびランプソケット２１を介して放電ランプＬａ１，Ｌａ２に供給され、放電ランプＬａ１，Ｌａ２が点灯するのである。

ここで、各々のランプソケット２１には、放電ランプＬａ１…の口金１０１に設けられた４本の口金ピン（図示せず）にそれぞれ接続される４本の接触子が設けられており、１個のランプソケット２１につき４本のランプリード線４が必要になるので、器具本体２にｎ灯の放電ランプＬａ１，Ｌａ２が接続される場合は、４×ｎ（本）のランプリード線４が必要になる。そのため、本実施形態のように器具本体２と点灯装置ブロック３とを別置きする場合は、複数本のランプリード線４を、個々の放電ランプＬａ１，Ｌａ２毎に４本ずつ束ねて使用するのが好ましく、４本のランプリード線４の外周を外装被覆（外被）６で覆っている。外装被覆６としては、絶縁性の合成樹脂により螺旋状に形成された所謂スパイラルチューブを用い、４本のランプリード線４の周りにスパイラルチューブを巻付けることで、ランプリード線４を４本ずつ束ねている。なお、絶縁性材料で形成された外装被覆６に代えて、導電性材料で形成された外装被覆６を用いても良く、例えば外装被覆６として金属線を網状に編んで筒状に形成した編組線（図示せず）を用い、この編組線の内部に４本のランプリード線４を通すことで、ランプリード線４を４本ずつ束ねても良い。

次に放電灯点灯装置３２の回路構成について図３を参照して説明する。この放電灯点灯装置３２は、フィルタ回路６１と、整流回路６２と、昇圧チョッパ回路６３と、インバータ回路６４と、チョッパ制御回路６５とを主要な構成として備える。

商用電源ＡＣの交流電圧は、先ずフィルタ回路６１を介して整流回路６２に入力され、整流回路６２により全波整流されて直流電圧に変換される。

昇圧チョッパ回路６３は、整流回路６２の出力端子間にチョークＴ１、ＭＯＳＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ１、および抵抗Ｒ１０を直列に接続するとともに、スイッチング素子Ｑ１および抵抗Ｒ１０よりなる直列回路の両端間にダイオードＤ１０とコンデンサＣ１０とを直列に接続して構成される。スイッチング素子Ｑ１のオン／オフはチョッパ制御回路６５によって制御される。チョッパ制御回路６５には、昇圧チョッパ回路６３の出力電圧（コンデンサＣ１０の両端電圧）がフィードバックされ、整流後の入力電圧と比較しながらスイッチング素子Ｑ１のスイッチングのオン時間を決定しており、入力電流波形を入力電圧波形に近付けて力率を改善するように動作する。このような昇圧チョッパ回路６３を備えることで、入力電圧の商用電源ＡＣが多少変動したとしても、出力電圧（コンデンサＣ１０の両端電圧）は殆ど変化せず、また上述のように力率を改善することも可能になる。なおチョッパ制御回路６５は、昇圧チョッパの制御用に作られた汎用のＩＣで構成しても良く、例えばオン・セミコンダクタ社製の力率改善用ＩＣ（型番ＩＣ３３２６２）などを用いても良い。

インバータ回路６４には昇圧チョッパ回路６３の出力電圧（コンデンサＣ１０の両端電圧）が供給され、図示しないスイッチング素子で昇圧チョッパ回路６３の出力電圧をスイッチングすることによって高周波の交流電圧に変換して、放電ランプＬａ１，Ｌａ２に供給する。

このように、放電灯点灯装置３２が高周波で動作するインバータ回路６４を備えているので、インバータ回路６４の発生する高周波出力の影響で、放電灯点灯装置３２に電源を供給する入力電源線に雑音が重畳される可能性がある。そこで、本実施形態では、器具本体２の金属部分（例えばソケット取付板２２）と金属ケース３０との間を第１接続電線５１と第２接続電線５２とを介して電気的に接続することで、入力電源線に重畳される雑音を低減して、雑音性能の向上を図っている。

第１接続電線（以下、接続電線と略称す。）５１は４本のランプリード線４と一緒に束ねられて、接続電線５１とランプリード線４との外周を外装被覆６で被覆しており、接続電線５１の一端は、横片２２ａにおけるランプソケット２１の取付面（反射板２３側の面）内でランプソケット２１近傍の部位にねじ１１を用いてねじ止めされ、接続電線５１の他端は、金属ケース３０の内部に導入され、端子装置３５の近傍に設けた放電灯点灯装置３２の固定用のねじ１１を用いて金属ケース３０の内面にねじ止めされている。

また、接続電線５１とは別に、ランプリード線４と共に外装被覆６で被覆されていない第２接続電線（以下、接続電線と略称す。）５２が２本設けられており、各接続電線５２の一端は、横片２２ａにおけるランプソケット２１の取付面と反対側の面にねじ１１を用いてねじ止めされ、各接続電線５２の他端は金属ケース３０の外表面にねじ１１を用いてねじ止めされている。

このように、２種類の接続電線５１，５２を用いて器具本体２の金属部分（ソケット取付板２２）と金属ケース３０との間を電気的に接続して、雑音性能を測定した結果、入力電源線に重畳される雑音レベルが低減し、雑音性能が大幅に向上することが確認できた。

ここに、接続電線５１の両端を器具本体２および金属ケース３０にそれぞれねじ１１を用いてねじ止めすると、器具本体２（ソケット取付板２２および反射板２３）は金属で形成されているので、接続電線５１とは別の外装被覆６で束ねられた他の４本のランプリード線４と接続電線５１との線間容量にも作用してしまう。他の４本のランプリード線４と接続電線５１との線間容量を、横河ヒューレットパッカード（株）製のＬＣＲメータ（型番 ｈｐ４２８４Ａ）を用い、Ｃｐモード、測定周波数２．５ｋＨｚの測定条件で測定すると、その線間容量は約８〜１１ｐＦであった。この値よりも、接続電線５１と同じ外装被覆６に束ねられたランプリード線４との線間容量の方が大きくなると予想されるので、接続電線５１とランプリード線４との線間容量はケーブル長が４０ｃｍの場合に８ｐＦ以上となっている。また上述と同じ測定器を用いて同じ条件で測定を行ったところ、接続電線５２とランプリード線４との線間容量はケーブル長が４０ｃｍの場合に約２〜４ｐＦとなっていた。

以下に本実施形態の照明器具と比較例についてそれぞれ雑音性能を測定した結果を図５〜図９に基づいて説明する。

図５（ａ）（ｂ）は、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されている接続電線５１の本数を０本とした場合の測定結果であり、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されていない接続電線５２の本数が１本の場合の測定結果を図５（ａ）に、２本の場合の測定結果を図５（ｂ）にそれぞれ示す。この測定結果より、ランプリード線４と共に被覆されている接続電線５１の本数が０本の場合は、ランプリード線４と共に被覆されていない接続電線５２の本数を増やしても、雑音レベルのピーク値は殆ど変化せず、ピーク値を低減する効果が殆ど無いことが判る。

また図６（ａ）（ｂ）は、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されていない接続電線５２の本数を０本とした場合の測定結果であり、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されている接続電線５１の本数が１本の場合の測定結果を図６（ａ）に、２本の場合の測定結果を図６（ｂ）にそれぞれ示す。この測定結果より、ランプリード線４と共に被覆されていない接続電線５２が０本の場合は、ランプリード線４と共に被覆されている接続電線５１の本数を増やしても、雑音レベルのピーク値は殆ど変化せず、ピーク値を低減する効果が殆ど無いことが判る。

それに対して、図７（ａ）（ｂ）は、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されている接続電線５１の本数を１本とした場合の測定結果であり、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されている接続電線５２の本数が１本の場合の測定結果を図７（ａ）に、２本の場合の測定結果を図７（ｂ）にそれぞれ示す。この測定結果より接続電線５１，５２が両方共に接続されている場合、接続電線５２の本数を２本に増やすと、雑音レベルのピーク値が著しく低下しており、雑音性能が大幅に向上することが判明した。すなわち、第２接続電線５２の本数を、第１接続電線５１の本数よりも多くすることも好ましく、また第２接続電線５２の導体の断面積を、第１接続電線５１の導体の断面積よりも大きくしても良い。

また図８（ａ）（ｂ）は、外装被覆６内にランプリード線４と共に被覆されていない接続電線５２の本数を２本にした場合の測定結果であり、４本のランプリード線４の内、高圧側の２本を外装被覆６の外側に出して、低圧側の２本のみを接続電線５１と共に外装被覆６で被覆した場合の測定結果を図８（ａ）に、低圧側の２本を外装被覆６の外側に出して、高圧側の２本のみを接続電線５１と共に外装被覆６で被覆した場合の測定結果を図８９（ｂ）に示す。この測定結果より、低圧側のランプリード線４と接続電線５２とを束にして、ランプリード線４と接続電線５２の周りを外装被覆６で被覆した方が、雑音レベルのピーク値を低減する効果が高いことが判明した。なお対地間電圧も最も低いランプリード線４と他のランプリード線４との線間容量を８ｐＦ以上とすることも好ましく、雑音性能をより向上させることができる。

さらに図９（ａ）は放電灯点灯装置３２が昇圧チョッパ回路６３を備えていない場合の測定結果、図９（ｂ）は放電灯点灯装置３２が昇圧チョッパ回路６３を備えている場合の測定結果を示しており、この測定結果より昇圧チョッパ回路６３を備えた場合の方が雑音レベルのピーク値が大きくなって、雑音性能が低下することが判明した。しかしながら、昇圧チョッパ回路６３を備えることで、商用電源ＡＣが多少変化しても出力電圧を略一定にでき、また力率も改善されるという利点が得られるため、昇圧チョッパ回路６３を備える場合は雑音レベルのピーク値を抑制するためにスナバ回路を備えることが好ましい。図４は、上述した図３の昇圧チョッパ回路６３においてスイッチング素子Ｑ１と並列にスナバ回路６６を設けた回路を示しており、スナバ回路６６以外の回路構成は図３の回路と同様であるので、その説明は省略する。

スナバ回路６６は、スイッチング素子Ｑ１のドレインにアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１と並列に接続された抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１のカソードとスイッチング素子Ｑ１のソースとの間に接続されたコンデンサＣ１およびチョークＬ１の直列回路とで構成され、このスナバ回路６６によってスイッチングノイズを低減でき、雑音性能をさらに向上させることができる。

本実施形態の照明器具の側面図である。 （ａ）は反射板および放電ランプを外した状態の器具本体を図１中のＡ方向から見た図であり、（ｂ）は点灯装置ブロックの一部省略せる断面図である。 同上の放電灯点灯装置のブロック回路図である。 同上の他の放電灯点灯装置のブロック回路図である。 （ａ）（ｂ）は雑音性能の測定結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）は雑音性能の測定結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）は雑音性能の測定結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）は雑音性能の測定結果を示す図である。 （ａ）（ｂ）は雑音性能の測定結果を示す図である。

符号の説明

１ 照明器具
２ 器具本体
２１ ランプソケット
２２ ソケット取付板
２３ 反射板
３ 点灯装置ブロック
３０ 金属ケース
３２ 放電灯点灯装置
４ ランプリード線
５１ 第１接続電線
５２ 第２接続電線
Ｌａ１，Ｌａ２ 放電ランプ

Claims (8)

1. 放電ランプを装着するためのランプソケットを具備した器具本体と、
   前記器具本体と別体に形成された金属ケースの内部に前記放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置を収納した点灯装置ブロックと、
   前記放電灯点灯装置の出力端子と前記ランプソケットとの間を電気的に接続する複数本のランプリード線と、
   前記器具本体の金属部分と前記金属ケースとの間をそれぞれ電気的に接続する第１接続電線及び第２接続電線とを備え、
   ランプリード線及び第１、第２接続電線のケーブル長が４０ｃｍの場合にランプリード線との線間容量が８ｐＦ以上となる第１接続電線と、ランプリード線及び第１、第２接続電線のケーブル長が４０ｃｍの場合にランプリード線との線間容量が４ｐＦ以下となる第２接続電線とを介して前記器具本体の金属部分と前記金属ケースとの間が電気的に接続されたことを特徴とする照明器具。
2. 前記第２接続電線の導体の断面積を、前記第１接続電線の導体の断面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の照明器具。
3. 前記第２接続電線の本数が、前記第１接続電線の本数よりも多いことを特徴とする請求項１記載の照明器具。
4. 前記複数本のランプリード線の内、対地間電圧が最も低いランプリード線と他のランプリード線との線間容量を、ランプリード線のケーブル長が４０ｃｍの場合に８ｐＦ以上としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の照明器具。
5. 前記複数のランプリード線と前記第１接続線との周りを、絶縁性材料により形成された外被で覆ったことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の照明器具。
6. 前記複数のランプリード線と前記第１接続線との周りを、導電性材料により形成された外被で覆ったことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の照明器具。
7. 前記放電灯点灯装置が、直流電圧を所望の電圧値に昇圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給するインバータ回路とを具備することを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の照明器具。
8. 前記昇圧チョッパ回路は、入力電圧をスイッチングするスイッチング素子を備え、該スイッチング素子の出力端子間に、ダイオードおよび抵抗器の並列回路と、コンデンサとを直列に接続したスナバ回路を設けて成ることを特徴とする請求項７記載の照明器具。

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