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照明ユニットおよび照明器具 - 東芝ライテック株式会社
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発明の名称 照明ユニットおよび照明器具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−179984(P2007−179984A)
公開日 平成19年7月12日(2007.7.12)
出願番号 特願2005−380282(P2005−380282)
出願日 平成17年12月28日(2005.12.28)
代理人 【識別番号】100077849
【弁理士】
【氏名又は名称】須山 佐一
発明者 高原 雄一郎 / 三田 一敏 / 河野 仁志 / 加藤 剛 / 孫 彦斌
要約 課題
漏れ電流を低減し、かつ入力端子におけるノイズの重畳を低減することができる小形、薄形化された照明ユニットおよび照明器具を提供する。

解決手段
照明ユニット20は、両端部に冷陰極がそれぞれ封装された長尺状の直管バルブ30aを有する冷陰極蛍光ランプ30と、冷陰極蛍光ランプ30に沿って配設された点灯回路40とを備えている。点灯回路40は、長手方向の長さがバルブ30aの50〜120%の長さを有する基板41、基板41に形成された主回路42、基板41の長手方向における一方の端部41d側に設けられ、冷陰極蛍光ランプ30が電気的に接続される主回路42の高電位側出力端子47、基板41の他方の端部41c側に設けられ、冷陰極蛍光ランプ30が電気的に接続される主回路42の安定電位側出力端子48および基板41の他方の端部41c側に設けられた主回路42の一対の入力端子43,44を備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】
両端部に冷陰極がそれぞれ封装された長尺状の直管バルブを有する冷陰極ランプと;
長手方向の長さが前記冷陰極ランプの直管バルブの50〜120%の長さを有する基板、前記基板に形成された主回路、前記基板の長手方向における一方の端部側に設けられ、前記冷陰極ランプが電気的に接続される前記主回路の高電位側出力端子、前記基板の他方の端部側に設けられ、前記冷陰極ランプが電気的に接続される前記主回路の安定電位側出力端子および前記基板の前記他方の端部側に設けられた前記主回路の一対の入力端子を有し、前記冷陰極ランプに沿って配設された点灯回路と;
を具備することを特徴とする照明ユニット。
【請求項2】
前記基板の一方の主面に形成され、前記主回路と前記高電位側出力端子または前記安定電位側出力端子とを繋ぐ第1の配線パターンと;
前記基板の他方の主面に形成され、前記主回路と前記入力端子とを繋ぐ第2の配線パターンと;
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の照明ユニット。
【請求項3】
前記冷陰極ランプは、前記直管バルブの両端からそれぞれ導出されたリード線が前記高電位側出力端子および前記安定電位側出力端子にそれぞれ直接接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の照明ユニット。
【請求項4】
光透過部を有するケースと;
前記ケース内に収容された請求項1ないし3のいずれか一記載の照明ユニットと;
を具備す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、照明ユニットおよび照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、ランプの管外径が比較的小さい冷陰極ランプを使用した照明器具が開示されている。冷陰極ランプの管外径は、一般的な蛍光ランプ(熱陰極ランプと呼ばれる)よりも比較的細い。そのため、非常に薄形の照明器具が得られる。
【0003】
冷陰極ランプにおいては放電電極間に高い電圧を印加する必要があるため、漏れ電流を考慮して器具の設計を行う必要がある。このような課題に対し、冷陰極ランプをプリント基板に実装し、かつ高周波の電源等の回路を冷陰極ランプ直近に実装して、漏れ電流を最小限に抑えることが開示されている(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平8−329704号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、それぞれの出力端子の近傍に入力端子が配置されているため、高電位側の出力端子の近傍に配置された入力端子に高周波のノイズが重畳しやすい。
【0005】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、漏れ電流を低減し、かつ入力端子におけるノイズの重畳を低減することができる小形、薄形化された照明ユニットおよび照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1記載の発明は、両端部に冷陰極がそれぞれ封装された長尺状の直管バルブを有する冷陰極ランプと;長手方向の長さが前記冷陰極ランプの直管バルブの50〜120%の長さを有する基板、前記基板に形成された主回路、前記基板の長手方向における一方の端部側に設けられ、前記冷陰極ランプが電気的に接続される前記主回路の高電位側出力端子、前記基板の他方の端部側に設けられ、前記冷陰極ランプが電気的に接続される前記主回路の安定電位側出力端子および前記基板の前記他方の端部側に設けられた前記主回路の一対の入力端子を有し、前記冷陰極ランプに沿って配設された点灯回路と;を具備することを特徴とする照明ユニットである。
【0007】
冷陰極ランプの直管バルブは、長尺状であれば、形状は特に限定されない。基板の形状としては、例えば長方形状等が挙げられる。なお、基板の長手方向の長さは、各出力端子と直管バルブの各端部との距離を極力短くするという観点から直管バルブの長さの1/2以上、好ましくは2/3以上とする必要がある。また、110%を超えるとユニット全体の寸法が大きくなりすぎ小形化をの目的を達成できないので、110%以下が好ましい。
【0008】
冷陰極ランプが高電位側出力端子および安定電位側出力端子に電気的に接続されている状態においては、冷陰極ランプは高電位側出力端子および安定電位側出力端子に対して固定されていることが望ましい。この場合、冷陰極ランプは高電位側出力端子および安定電位側出力端子に対して何等かの手段により固定されていればよく、例えばコネクタ等を介して固定あるいは半田のように直接的に固定されていてもよい。
【0009】
安定電位とは、ランプ点灯時に安定した電位であることを意味し、必ずしも接地電位でなくともよい。
【0010】
一般に冷陰極ランプは、ランプ電圧が高いので、一般照明分野で使用するには、安全性に考慮する必要がある。例えば、「電気用品安全法」などでは、点灯回路の定格2次電圧が1000Vを超えるランプを使う場合は、複雑な安全基準が設定されている。すなわち、安全性の面から、ランプ電圧は1000V以下とすることが望ましい。
【0011】
一方、ランプ電圧を300V未満に設定すると、冷陰極ランプの電極降下電圧は概ね100〜150Vであり、ランプ電圧に占める電極降下電圧の割合が大きくなることに起因して、発光効率が低下するので望ましくない。したがって、ランプ電圧は300V以上であることが望ましい。
【0012】
入力端子は、例えば交流電源に電気的に接続される。交流電源としては、例えば商用交流電源、例えば家庭用のAC100V電源が挙げられる。
【0013】
請求項1記載の発明によれば、基板の長手方向の長さが冷陰極ランプの直管バルブの50〜120%の長さとなっていて、各出力端子が基板の長手方向の各端部に配設されているので、冷陰極ランプと高電位側出力端子との距離を極力短くすることができる。これにより、漏れ電流を低減することができる。また、安定電位側出力端子が設けられている基板の端部に入力端子が設けられているので、入力端子に重畳するノイズを低減することができる。
【0014】
請求項2記載の発明は、前記基板の一方の主面に形成され、前記主回路と前記高電位側出力端子または前記安定電位側出力端子とを繋ぐ第1の配線パターンと;前記基板の他方の主面に形成され、前記主回路と前記入力端子とを繋ぐ第2の配線パターンと;をさらに備えることを特徴とする請求項1記載の照明ユニットである。
【0015】
入力端子および安定電位側出力端子が同一主面に設けられている場合、第2の配線パターンは、第2の配線パターン間の距離を充分に確保するために、入力端子および安定電位側出力端子が設けられている主面と反対側の主面に形成されていることが好ましい。
【0016】
請求項2記載の発明によれば、第2の配線パターンが、第1の配線パターンが形成されている主面とは異なる主面に形成されているので、第2の配線パターンを第1の配線パターンから所定距離以上離すことができる。これにより、第1の配線パターンから第2の配線パターンに重畳する高周波ノイズを低減することができる。
【0017】
請求項3記載の発明は、前記冷陰極ランプが、前記直管バルブの両端からそれぞれ導出されたリード線が前記高電位側出力端子および前記安定電位側出力端子にそれぞれ直接接続されていることを特徴とする請求項1または2記載の照明ユニットである。
【0018】
「リード線が、前記高電位側出力端子および前記安定電位側出力端子に直接接続されている」とは、例えば半田等により冷陰極ランプから導出されたリード線が高電位側出力端子および安定電位側出力端子に接続されている場合も含む概念である。
【0019】
請求項3記載の発明によれば、冷陰極ランプから導出されたリード線が、前記高電位側出力端子および前記安定電位側出力端子に直接接続されているので、冷陰極ランプと高電位側出力端子との距離をより短くすることができ、漏れ電流をより低減することができる。
【0020】
請求項4記載の発明は、光透過部を有するケースと;前記ケース内に収容された請求項1ないし3のいずれか一記載の照明ユニットと;を具備することを特徴とする照明器具である。
【0021】
照明ユニットに冷陰極ランプを複数並設して収容する場合には、相互に隣接する冷陰極ランプ間の間隔は、冷陰極ランプの管外径の1.5倍以上であることが好ましい。この間隔が冷陰極ランプの管外径の1.5倍未満であると、冷陰極ランプから放射される直接光またはその反射光が光透過部から出射し難くなるからである。冷陰極ランプは、ケースに固定されていてもよく、また基板に固定されていてもよい。
【0022】
請求項4記載の発明によれば、冷陰極ランプを備えているので、小形、薄形の照明器具を提供することができる。
【発明の効果】
【0023】
請求項1記載の発明によれば、漏れ電流を低減し、かつ入力端子におけるノイズの重畳を低減することができる小形、薄形化された照明ユニットを提供することができる。請求項2記載の発明によれば、第2の配線パターンに重畳するノイズを低減することができる。請求項3記載の発明によれば、漏れ電流をより低減することができる。請求項4記載の発明によれば、小形、薄形の照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図1は本実施の形態に係る照明器具の平面図であり、図2は本実施の形態に係る照明器具の横断面図であり、図3は本実施の形態に係る照明器具の縦断面図である。図4および図5は本実施の形態に係る基板の平面図であり、図6は本実施の形態に係る点灯回路のブロック図である。
【0025】
図1〜図3に示されるように、照明器具1は、長尺状のケース10を備えている。ケース10は、上面に開口11aを有する箱状のケース本体11と、ケース本体11の開口11aを覆う光透過部としてのカバー12とから構成されている。ケース本体11は合成樹脂から構成されており、カバー12は例えばアクリル樹脂等の透光性材料から構成されている。また、カバー12を透光性材料に光拡散効果を有する透光性乳白色塗装を施したもの等から構成してもよい。
【0026】
ケース10の内部は、開口11aに面したランプ収容部10aと、ランプ収容部10aの下方に位置した点灯回路収容部10bとに分かれている。ランプ収容部10aと点灯回路収容部10bとの間は、後述する冷陰極蛍光ランプ30(冷陰極ランプ)を載置するランプ載置部10cにより仕切られている。ランプ載置部10cは、冷陰極蛍光ランプ30の光を反射して、光をカバーに導く反射体としての機能をも有している。
【0027】
ケース10の内部には、照明ユニット20が収容されている。照明ユニット20は、1本以上の冷陰極蛍光ランプ30、および冷陰極蛍光ランプ30を点灯させる点灯回路40等から構成されている。
【0028】
具体的には、ランプ収容部10aには、ケース10の長手方向に沿って、例えば2本の冷陰極蛍光ランプ30が所定の間隔をおいてほぼ平行に収容されている。
【0029】
冷陰極蛍光ランプ30は、例えば、管外径4.0mm、管内径3.0mm、長さ500mm、電極間距離486mmの直管であり、定格点灯の条件は、ランプ電流7mA、ランプ電力6W、ランプ両端部の電圧(ランプ電圧)900V、全光束350lmである。
【0030】
冷陰極蛍光ランプ30は、冷陰極(図示せず)が封装されたガラス製の直管バルブ30a、およびバルブ30aの両端から導出され、放電電極に電気的に接続されたリード線30b等から構成されている。
【0031】
隣り合うバルブ30aの間隔は、バルブ30aの管外径の1.5倍以上であることが好ましい。この間隔がバルブ30aの管外径の1.5倍未満であると、ランプ載置部10cで反射した光が冷陰極蛍光ランプ30により遮られやすくなるからである。
【0032】
バルブ30aの両端部には、所定の位置に冷陰極蛍光ランプ30を配置するためのL字状の電気絶縁部材32(例えば口ゴム等)が取付けられている。なお、リード線30bは可撓性を有していて、電気絶縁部材8の先端から引き出されており、リード線30aの先端には、コネクタ33が接続されている。
【0033】
ランプ載置部10cにおけるケース10の長手方向の端部付近には、点灯回路収容部10bに連通した開口が形成されており、この開口には電気絶縁部材32の先端が嵌合挿入されている。これにより、所定の位置に冷陰極蛍光ランプ30が配置されるとともにリード線30bが点灯回路収容部10b内に導入される。
【0034】
点灯回路収容部10bには、点灯回路40が収容されている。点灯回路40は、主面41aおよび主面41aと反対側の主面41bを有する基板41を備えている。
【0035】
図4および図5に示されるように基板41は長尺状に形成されており、基板41の長手方向がケース10の長手方向に沿うようにケース10内に収容されている。基板41の長手方向の長さは、冷陰極蛍光ランプのバルブ30aの長さとほぼ同等あるいはバルブ30aの長さの80〜110%の長さとなっている。
【0036】
基板41の幅寸法は、基板41の幅が大きくなり過ぎないために、3nφ以下(n:ケース10内に並設される冷陰極ランプの本数、φ:バルブ30aの管外径)となっていることが望ましい。具体的には、基板41の大きさは、例えば、幅18mm、長さ510mmになっている。
【0037】
基板41の主面41a側には、基板41に実装された電気部品42a等により主回路42が形成されている。なお、図4および図5において、主回路42を構成する電気部品42a等がそれぞれ配線パターンにより電気的に接続されていないが、これはそれぞれを繋ぐ配線パターンを省略したものである。
【0038】
主回路42は、図6に示されるように商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換するための整流平滑回路42bと、直流電圧から高周波電圧を発生させるインバータ回路42cと、高周波電圧を所定の発振周波数に変換する共振回路42dと、所定の周波数に変換された高周波電圧を昇圧する昇圧回路42eとから構成されている。なお、主回路42は、必要に応じて他の構成を付加したり、または省いたりすることが許容される。
【0039】
整流平滑回路42bは、例えばブリッジ形全波整流回路および平滑コンデンサ等から構成されている。ブリッジ形全波整流回路は、整流機能を実現する手段である。なお、本実施の形態では、ブリッジ形全波整流回路を用いているが、これ以外に任意所望により各種の整流回路を採用することができる。その他の整流回路としては、例えば倍電圧形全波整流回路、センタータップ形全波整流回路、半波整流回路等が挙げられる。
【0040】
平滑コンデンサは、平滑化機能を実現する手段であり、脈流を含んだ不完全な平滑化を許容する。平滑化機能については、種々の平滑回路を任意所望に採用することができる。
【0041】
インバータ回路42cは、プッシュプルインバータであり、例えば第1および第2のスイッチ素子等から構成されている。第1および第2のスイッチ素子は、後述するトランス42e,42eの3次巻線の出力によって交互にオン、オフを繰り返す。なお、本実施の形態では、プッシュプルインバータを用いているが、各種回路方式のインバータを用いることもできる。
【0042】
共振回路42dは、例えば限流インダクタおよび共振コンデンサ等から構成されている。昇圧回路42eは、例えばトランス42e,42e等から構成されている。
【0043】
整流平滑回路42b、インバータ回路42c、共振回路42dおよび昇圧回路42eは、基板41の他方の端部41cから他方の端部41cと反対側の一方の端部41dに向けて上述した順番で配置されている。
【0044】
本実施の形態では、冷陰極蛍光ランプ30が2本配置されるので、トランス42e,42eが2つ配置されているが、トランス42eとトランス42eとは互いに隣接し合わないように互い違いに配置されている。これにより、基板41の幅が狭い場合であっても、基板41に複数のトランス42e,42eを配置することができる。
【0045】
ここで、トランス42eの2次側は、高い電圧が発生するので、トランス42eの2次側の配線パターンと、トランス42eの1次側および2次側の配線パターンとは所定以上の沿面距離を確保する必要がある。本実施の形態では、トランス42eの2次側の配線パターンと、トランス42eの1次側および2次側の配線パターンとの間の基板41の部分にスリット41eを形成しているので、所定以上の沿面距離を確保することができる。
【0046】
基板41の主面41a側における基板41の他方の端部41cには、交流電源(図示せず)から供給される交流電圧を主回路42に入力するための一対の入力端子43,44が設けられている。入力端子43,44と主回路42は、基板41の主面41a側に形成された配線パターン45(第2の配線パターン)により繋がれている。
【0047】
入力端子43,44には、コネクタ46が電気的に接続されている。コネクタ46に、交流電源に電気的に接続されたケーブル60のコネクタ61を接続することにより、交流電源と入力端子43,44とが電気的に接続される。なお、ケーブル60はケース本体11の側面に形成された開口を介してケース10内に導入されている。
【0048】
基板41の主面41a側には、冷陰極蛍光ランプ30に高周波電圧を印加するための出力端子47,48が設けられている。出力端子47(高電位側出力端子)は、高電位側であり、基板41の一方の端部41dに設けられている。また、出力端子48(安定電位側出力端子)は、安定電位側であり、基板41の他方の端部41cに設けられている。
【0049】
出力端子47と主回路42は、基板41の主面41a側に形成された配線パターン49により繋がれている。また、出力端子48と主回路42は、基板41の主面41b側に形成された配線パターン50(第1の配線パターン)により繋がれている。なお、配線パターン49を主面41b側に形成してもよい。
【0050】
出力端子47,48には、コネクタ51,52が電気的に接続されている。コネクタ51,52に、コネクタ33を接続することにより、冷陰極蛍光ランプ30と出力端子47,48とが電気的に接続される。
【0051】
本実施の形態によれば、基板41の長手方向の長さが冷陰極蛍光ランプ30のバルブ30aの長さとほぼ同等あるいはバルブ30aの長さの80〜110%の長さとなっていて、出力端子47,48が基板41の長手方向の一方の端部41d,他方の端部41cに配設されているので、冷陰極蛍光ランプ30のリード線30bの長さを極力短くすることができる。これにより、漏れ電流を抑制することができる。また、安定電位側の出力端子48が設けられている他方の端部41cに入力端子43,44が設けられているので、高電位側の出力端子47が設けられている一方の端部41dに入力端子43,44が設けられている場合に比べて、入力端子43,44にノイズが重畳し難い。これにより、入力端子43,44に重畳するノイズを低減することができる。
【0052】
交流電源と主回路42とを繋ぐ配線パターン45は、配線パターン45に重畳するノイズの低減を図る目的から、他の配線パターンから所定距離以上離す必要がある。本実施の形態によれば、配線パターン45が主面41aに形成され、配線パターン50が主面41bに形成されているので、配線パターン50を配線パターン45から所定距離以上離すことができる。これにより、配線パターン45に重畳するノイズを低減することができる。なお、配線パターン45を主面41bに形成し、配線パターン50を主面41aに形成した場合も同様の効果が得られる。この場合、主面41bに側は出力端子48が存在しないため、使用面積が大きく取れるので、配線パターン45間の距離を十分確保することできるという効果も得られる。
【0053】
本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、冷陰極蛍光ランプ30は、コネクタ51,52を介して出力端子47,48に電気的に接続されているが、図7に示されるように冷陰極蛍光ランプ30のリード線30bを出力端子47,48に半田70等により直接接続することも可能である。なお、この場合、基板41にスルーホール41fを形成し、スルーホール41fにリード線30bを挿通することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】実施の形態に係る照明器具の平面図である。
【図2】実施の形態に係る照明器具の横断面図である。
【図3】実施の形態に係る照明器具の縦断面図である。
【図4】実施の形態に係る基板の平面図である。
【図5】実施の形態に係る基板の平面図である。
【図6】実施の形態に係る点灯回路のブロック図である。
【図7】実施の形態に係る他の照明器具の縦断面図である。
【符号の説明】
【0055】
1…照明器具、2…ケース、20…照明ユニット、30…冷陰極蛍光ランプ、30a…バルブ、30b…リード線、33…コネクタ、40…点灯回路、41…基板、41a,41b…主面、41c…他方の端部、41d…一方の端部、42…主回路、43,44…入力端子、45,49,50…配線パターン、47,48…出力端子、51,52…コネクタ。




 

 


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