| 【発明の名称】 |
電球形蛍光ランプ |
| 【発明者】 |
【氏名】田中 敏也
【氏名】荒木 努
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| 【要約】 |
【課題】電球形蛍光ランプの点灯方式によって、点灯方式毎に異なる回路基板に点灯回路を形成しており、蛍光ランプ電極と回路基板とラッピング接続作業の効率改善が望まれている。
【解決手段】コンパクトに形成された蛍光ランプ２１と、前記蛍光ランプ２１の一対の電極に供給する高周波点灯回路と、高周波点灯回路が配置されると共に、蛍光ランプ２１の一方の電極に接続される予熱巻線１２ａと、前記一対の電極に直列接続される予熱コンデンサ１５とを必要に応じて接続可能とした回路基板１１とからなり、回路基板１１は、予熱巻線１２ａと予熱コンデンサ１５のいずれかの接続により蛍光ランプ２１の点灯方法を選択可能で、かつ、蛍光ランプ２１の一対の電極と接続されるラッピングピンが近傍位置に配置されている電球形蛍光ランプ。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 屈曲されてコンパクトな形に形成された蛍光ランプと；商用交流電源を直流電源に整流平滑すると共に、その直流を高周波に変換して、前記蛍光ランプの一対の電極に供給する高周波点灯回路と；前記高周波点灯回路を商用交流電源に接続する口金と；前記高周波点灯回路が配置され、かつ、前記蛍光ランプの片側電極予熱方式用の予熱巻線と、前記蛍光ランプの両側電極予熱方式の予熱コンデンサとを選択的に接続可能とした回路基板と；を具備したことを特徴とする電球形蛍光ランプ。
【請求項２】 前記回路基板は、前記予熱巻線と前記予熱コンデンサのいずれかの接続により前記蛍光ランプの点灯方法を選択可能とする共通回路パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
【請求項３】 前記蛍光ランプの一対の電極に点灯電源を供給するための複数のラッピングピンが前記回路基板の同一箇所に配置され、前記蛍光ランプの点灯方式により前記ラッピングピンの配置数を選択可能としたことを特徴とする請求項１記載の電球形蛍光ランプ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電球形蛍光ランプの改良に関し、特に、電球形蛍光ランプの異なる点灯方式の回路が配置可能な配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】電球形蛍光ランプは、屈曲させてコンパクトな形状に形成された蛍光ランプとその点灯回路を一体化させて、片口金を有した構造で、白熱電球のように小型で、かつ、取付が白熱電球と同様に口金を電球ソケットにねじ込むことにより容易に取り付けられる。
【０００３】また、白熱電球に比して、蛍光ランプの特徴である高いランプ効率と、長寿命とを併せて有する光源で、白熱電球に替えて多く用いられている。
【０００４】この電球形蛍光ランプの構造を図４を用いて説明する。電球形蛍光ランプ４１は、複数ヶ所で屈曲されたガラス管内面に蛍光体が塗布され、管内に水銀を含むイオン化媒体が封入され、かつ、両端に放電電極を有した蛍光ランプ４２と、この蛍光ランプ４２の基端部を保持固定する仕切板４３と、前記電極に点灯電源を供給する点灯回路を配置した配線基板４４と、この配線基板４４の点灯回路に商用交流電源を供給する口金４５と、この口金４５に一端が固定され、内部に前記仕切板４３と点灯回路を配置した配線基板４４を収納するカバー４６と、このカバー４６の他端には、前記蛍光ランプ４２を覆うグローブ４７が装着されている。
【０００５】この電球形蛍光ランプ４１は、口金４５を白熱電球と同じソケットに装着することで、商用交流電流を点灯回路で所定の高周波点灯電源に変換されて点灯される。
【０００６】なお、前記電球形蛍光ランプ４１のように、蛍光ランプ４２がグローブ４７でカバーされているものをグローブ付き電球形蛍光ランプと称せられている。一方、近年は、前記グローブ４７を廃止して、前記蛍光ランプ４２が露出した形状のグローブ無し電球形蛍光ランプも実用化されている。
【０００７】これら電球形蛍光ランプの点灯には、両側の電極を予熱点灯させる方式、片側の電極を予熱点灯させる方式、及び両側の電極ともに予熱しない完全インスタント方式がある。
【０００８】完全インスタント方式は、蛍光ランプの暗黒時には始動遅れ時間が長くなり点灯回路を破壊に至らせる現象が生じることから近年は用いられていない。
【０００９】一方、片側電極予熱点灯方式は、回路構成の簡略化が可能であるが、蛍光ランプの寿命末期に至った際に、点灯回路の高周波発振が継続して、点灯回路や蛍光ランプ等が破壊されることがある。この破壊保護のために、グローブ付きの電球型蛍光ランプに用いられている。
【００１０】また、両側電極予熱点灯方式は、蛍光ランプの寿命末期にフィラメントが断線すると高周波発振を停止させたり、または放電維持できないように出力を制御することが可能であるために、グローブ無し電球形蛍光ランプに用いられている。
【００１１】このグローブ無し電球形蛍光ランプに用いられている両側電極予熱点灯回路について、図５を用いて説明する。
【００１２】商用交流電源である低周波交流電源ＡＳは、ヒューズｆとノイズフィルタＮＦを介して、整流化直流電源ＲＤを生成する整流回路ＢＲＣに供給される。前記フィルターＮＦは、後述する高周波インバータＨＦＩにおけるスイッチングによって発生する高周波ノイズを低周波交流電源ＡＳ側に流出しないように除去する。
【００１３】前記整流化直流電源ＲＤは、前記整流回路ＢＲＣと平滑コンデンサＣ１で構成され、直流平滑電源を後述する駆動回路５１に出力する。
【００１４】駆動回路５１は、高周波インバータＨＦＩの第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２、ゲートドライブ回路ＧＤＣ、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３からなる起動回路ＳＴを備えたインバータを構成している。
【００１５】前記ゲートドライブ回路ＧＤＣは、帰還手段ＦＢ、インダクタＬ１とコンデンサＣ２からなり、帰還手段ＦＢに直列接続したＬＣ共振回路ＲＣ、ＬＣ共振回路ＲＣのコンデンサＣ２の両端に現れる共振電圧をコンデンサＣ３を介して取り出すゲート電圧出力手段ＧＶＯ、及び一対のツェナーダイオードを逆直列接続してなるゲート保護回路ＧＰから構成されている。なお、帰還手段ＦＢは、後述する限流インダクタＬ２に磁気結合している補助巻線である。
【００１６】前記ゲートドライブ回路ＧＤＣのコンデンサＣ２の両端に生じる共振電圧は、ゲート保護回路ＧＰにより一定にクランプされてゲート電圧出力手段ＧＶＯを介して第１と第２のスイッチング素子Ｑ，Ｑ２のゲート・ソース間に印加され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンさせる。
【００１７】前記高周波インバータＨＦＩの出力は、限流インダクタＬ２、直流カットコンデンサＣ４、及び一対の共振コンデンサＣ５Ａ，Ｃ５Ｂと、この共振コンデンサＣ５Ａ，Ｃ５Ｂと並列に接続された蛍光ランプＦＬ（図４の蛍光ランプ４２の電極）によって構成される負荷回路ＬＣに供給される。
【００１８】前記高周波インバータＨＦＩの第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２のスイッチングにより生成された高周波電源は、負荷回路Ｌ２に供給されると、共振コンデンサＣ５Ａを流れる電流が蛍光ランプＦＬの一対の電極１ｂにも流れ、フィラメントが加熱されて電極１ｂは熱電子放出状態になるとともに、直列共振によって蛍光ランプＦＬに供給される電圧が高くなり、蛍光ランプＦＬが始動し点灯状態となる。
【００１９】次に、前記蛍光ランプＦＬの電極１ｂが断線すると、共振コンデンサＣ５Ａが負荷回路ＬＣから開放されので、負荷回路ＬＣの共振周波数が高くなる。このため、点灯回路の動作周波数は共振周波数よりかなり低くなるので、負荷回路ＬＣに残存している共振コンデンサＣ５Ｂの端子電圧が低下し、蛍光ランプＦＬが放電を持続し得なくなって消灯する。このため、電極断線に伴う蛍光ランプＦＬが異常放電するのを阻止できる。
【００２０】また、グローブ無し電球型蛍光ランプに用いる片電極予熱点灯回路は、基本的には、前記高周波インバータＨＦＩから負荷回路ＬＣを介して蛍光ランプＦＬの共振コンデンサＣ５Ａを廃止して、蛍光ランプＦＬの一方の電極に前記限流インダクタＬ２から巻足したインピーダンス巻線を接続する方法が用いられている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電球形蛍光ランプの予熱点灯方式として、片側電極予熱と両側電極予熱が用いられており、予熱方式が異なる点灯回路は、それぞれ別々の配線基板上に形成され、前述した電球形蛍光ランプに組み込まれている。
【００２２】すなわち、前記片側電極予熱点灯回路を内蔵させた電球形蛍光ランプと、両側電極予熱点灯回路を内蔵させた電球形蛍光ランプは、それぞれ点灯回路が異なるために別々の回路基板として設計・製造する必要がある。ところが近年、組立製造効率の改善と向上を図るために、同一組立製造ラインでグローブ付きとグローブ無しの両電球形蛍光ランプを交互に組立製造されている。
【００２３】このため、例えば、前記各点灯回路を形成する回路基板の点灯電源出力端子と前記蛍光ランプの両電極とラッピング接続させる際に、それぞれ別々に設計・製造された回路基板の間でラッピングピンの設置位置がずれていると、蛍光ランプから導出されている電極接続線のラッピング接続が正常に出来ないことがある。
【００２４】これにより、電球形蛍光ランプの組立製造ラインにおいて、点灯回路に応じて、各種製造設備機器の操作調整を組み立て製造する電球形蛍光ランプ毎に再調整する必要があり、組立製造の効率が低下する課題があった。
【００２５】本発明は、点灯回路方式に共通対応可能な配線基板を用いて、組立製造ラインの共通化と組立製造の効率向上を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電球形蛍光ランプは、屈曲されてコンパクトな形に形成された蛍光ランプと；商用交流電源を直流電源に整流平滑すると共に、その直流を高周波に変換して、前記蛍光ランプの一対の電極に供給する高周波点灯回路と；前記高周波点灯回路を商用交流電源に接続する口金と；前記高周波点灯回路が配置され、かつ、前記蛍光ランプの片側電極予熱方式用の予熱巻線と、前記蛍光ランプの両側電極予熱方式の予熱コンデンサとを選択的に接続可能とした回路基板と；を具備したことを特徴とする。
【００２７】本発明及び以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義と技術的意味は次による。
【００２８】蛍光ランプは、外径が１１ｍｍ以下、好ましくは８〜１１ｍｍ、さらに一層の小型化を図るには３〜９ｍｍが好適で、内部に屈曲された放電路が形成されるようにコンパクトに形成されている。
【００２９】具体的には、１本の細長いガラス管を鞍型に湾曲させたり、またはＵ字状に屈曲させた複数のＵ字状ガラス管を連結管により接続させたりすると共に、前記ガラス管内面に蛍光体層が塗布され、かつ、ガラス管内には水銀及び希ガスを含むイオン化媒体が封入され、さらに、前記ガラス管の両端に一対の電極がシール部を介して封装されている。
【００３０】高周波点灯回路は、前記蛍光ランプの電極に高周波点灯電源を生成供給する回路手段で、商用交流電源を直流に整流平滑する機能と、その直流を高周波交流に変換して前記蛍光ランプの電極に供給する機能とを有している。そして、前記蛍光ランプに対して、放電のための電気エネルギーを供給すると共に、蛍光ランプの負特性を保証する限流インピーダンスを備えている。
【００３１】つまり、蛍光ランプの始動時に一対の電極間に高い始動電圧を印加して放電を開始させる始動電圧供給機能を備えている。
【００３２】前記高周波点灯回路には、前記蛍光ランプの一方の電極に始動電圧を供給する片側電極予熱点灯回路と、両電極に始動電圧を供給する両側電極予熱点灯回路とがある。
【００３３】前記片側電極予熱点灯回路は、蛍光ランプの一方の電極間に前記限流インピーダンスから巻き上げた予熱巻線を接続し、この予熱巻線に生じる始動電圧で片電極のみ予熱して放電点灯させる方法である。
【００３４】前記両側電極予熱点灯回路は、蛍光ランプの両電極に予熱コンデンサを直列接続し、この予熱コンデンサと両電極で生じる共振により始動電圧で両電極を予熱して放電点灯させる方法である。
【００３５】口金は、商用交流電源を受電する手段であると共に、電球形蛍光ランプを機械的に支持する手段として機能する。この口金は、既知の口金を適宜選定して用いることが出来る。電球形蛍光ランプとして多用されているＥ２６型ネジ口金が適当である。
【００３６】回路基板は、絶縁基板上に前記高周波点灯回路を構成する電子部品が実装され、かつ、電子部品を接続する回路パターンを有しており、略円形状に形成されている。この回路基板には、前記蛍光ランプの一対の電極に対して供給される高周波点灯電源供給の回路部品の配置パターンが同一で、前記予熱巻線または予熱コンデンサの装着により片側電極予熱と両側電極予熱のいずれの点灯回路にも共用できる。
【００３７】また、回路基板は、前記蛍光ランプの一対の電極に接続されるラッピングピンが回路基板の同一箇所に設けられており、そのラッピングピンと電極とを接続線でラッピング接続する際に、ラッピング機器の調整が不要となる。
【００３８】請求項２の発明の電球形蛍光ランプは、請求項１の電球形蛍光ランプにおいて、前記回路基板は、前記予熱巻線と前記予熱コンデンサのいずれかの接続により前記蛍光ランプの点灯方法を選択可能とする共通回路パターンが形成されていることを特徴とする。
【００３９】請求項３の発明の電球形蛍光ランプは、請求項１の電球形蛍光ランプにおいて、前記蛍光ランプの一対の電極に点灯電源を供給するための複数のラッピングピンが前記回路配線基板の同一箇所に配置され、前記蛍光ランプの点灯方式により前記ラッピングピンの配置数を選択可能としたことを特徴とする。
【００４０】本発明により、配線基板の共通化が可能となり、同一組立製造ラインで片電極予熱と両電極予熱のいずれの電球型蛍光ランプも組立製造する際に、予熱巻線または予熱コンデンサのいずれかを搭載することで使い分けが可能となり、蛍光ランプ電極と高周波点灯電源の供給端子位置が大きく変動しないために、ラッピング接続が容易となり、組立製造の効率が向上する。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る電球形蛍光ランプに用いる高周波点灯回路を形成した回路基板の一実施の形態を示す配線接続図で、図１（ａ）は回路基板に形成した共通高周波点灯回路の高周波点灯電源供給配線接続図、図１（ｂ）は両側電極予熱点灯回路の高周波点灯電源供給配線接続図、図１（ｃ）は片側電極予熱点灯回路の高周波点灯電源供給配線接続図である。図２は本発明の電球形蛍光ランプに用いる高周波点灯回路を形成した回路基板を示しており、図２（ａ）は回路基板の斜視図、図２（ｂ）は回路基板の平面図である。
【００４２】図１を用いて本発明の電球形蛍光ランプに用いる高周波点灯回路を説明する。なお、図１に示す高周波点灯回路は、図５を用いて前述した商用交流電源をノイズフィルタＮＦと整流化直流電源ＲＤで直流電源を生成する整流平滑回路と、この直流電源を高周波インバータＨＦＩで高周波電源に変換し、前記電球形蛍光ランプＦＬに供給する駆動回路５１は省略し、駆動回路５１から電球形蛍光ランプＦＬの点灯高周波電源を供給する回路部分のみ示している。
【００４３】つまり、図５の駆動回路５１のゲートドライブ回路ＧＤＣからの出力と限流インダクタンスＬ２との接続点ｔ１と、接地点ｔ２以降を図１に示しており、前記限流インダクタンスＬ２が、図１の限流インダクタンス１２に相当する。
【００４４】すなわち、前記高周波インバータＨＦＩを含む駆動回路５１の出力端子ｔ１、ｔ２との間には、限流インピータンス１２と共振コンデンサ１３とが直列接続され、前記限流インピータンス１２と共振コンデンサ１３との接続点と、前記出力端子ｔ２との間には、電球型蛍光ランプ２１の一方の電極２１ａ、予熱用共振コンデンサ１５，及び電球形蛍光ランプ２１の他方の電極２１ｂが直列接続され、さらに、前記電球形蛍光ランプ２１の一方の電極２１ａには、前記限流インピーダンス１２から巻き上げた予熱用巻線１２ａが並列接続されるように回路基板上に配置させる。
【００４５】このように配置された回路基板を用いて、図１（ｂ）に示すように、電球形蛍光ランプ２１の点灯方式に両側電極予熱点灯回路を用いる場合には、前記電球形蛍光ランプ２１の一方の電極２１ａと並列接続される予熱用巻線１２ａを除いた回路構成とすることにより、両側電極予熱点灯回路が形成できる。
【００４６】次に、図１（ｃ）に示すように、片電極予熱点灯回路を用いる場合は、前記予熱用共振コンデンサ１５を除いて、前記電球形蛍光ランプ２１の一方の電極２１ａと並列に予熱用巻線１２ａを接続配置することで、片側電極予熱点灯回路が形成できる。
【００４７】次に、このような回路網を有する回路基板の形状について、図２を用いて説明する。
【００４８】回路基板１１は、図４に説明した前記カバー４６内に収納配置される形状寸法の略円形状に形成され、この回路基板１１の上面に前記高周波点灯回路を構成する各種電子部品が搭載され、下面には、前記電子部品を接続する回路網が形成されている。この回路基板１１の略中央部分には、前記電球形蛍光ランプ２１の両電極２１ａ，２１ｂと並列接続される共振コンデンサ１３が配置され、この共振コンデンサ１３の図中右隣に前記限流インピーダンス１２が配置され、前記共振コンデンサ１３の図中下側に前記予熱用コンデンサ１５が配置されるスペースが設けられている。この予熱用コンデンサ１５が配置される外周側の円弧近傍のある範囲に等間隔で、ラッピングピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが設けられている。
【００４９】この回路基板１１には、前述した限流インピーダンス１２，共振コンデンサ１３、予熱用コンデンサ１５、及びラッピングピン１６以外に前記高周波点灯回路を構成する複数の電子部品１４ａ〜１４ｅと前記口金４５に接続される接続線１７ａ，１７ｂが配置されている。
【００５０】なお、前記予熱用コンデンサ１５の配置スペースには、前記予熱用インピータンス１２ａが配置されるようになっている。
【００５１】つまり、回路基板１１に予熱用コンデンサ１５を配置することで、図１（ｂ）に示す両側電極予熱点灯回路が生成でき、前記予熱用コンデンサ１５を配置せず、前記予熱用巻線１２ａを配置することで図１（ｃ）の片側電極予熱点灯回路が生成できる。
【００５２】これにより、各種点灯回路を生成する配線基板１１の共有化が可能となり、前記電球形蛍光ランプ２１の各電極２１ａ，２１ｂから導出している接続線を回路基板１１の点灯電源供給端子であるラッピングピン１６ａ〜１６ｄとをラッピング接続する際に、ラッピング設備の設定の調整することなくラッピング接続作業が実行でき、組立製造作業の効率が向上する。
【００５３】また、前記片側電極予熱点灯回路を採用する際には、前記電球形蛍光ランプの両電極２１ａ，２１ｂと接続するラッピングピン１６ａ〜１６ｂの内、例えばラッピングピン１６ｂを廃止することも可能で、点灯回路を構成する各種電子部品や付属部品の省資源化が可能となる。
【００５４】次に、本発明に係る電球形蛍光ランプの点灯回路の他の実施形態を図３を用いて説明する。
【００５５】前述した電球形蛍光ランプの点灯回路において、前記インバータ回路を含む駆動回路５１で高周波電源を生成する際に、前記インバータ回路におけるスイッチングによって発生する高周波ノイズを低周波の商用交流電源側に流出しないように整流回路の１次側の商用電源ライン間に高周波スイッチノイズ除去用のコンデンサを配置して、前記高周波ノイズを除去している。
【００５６】しかし、近年蛍光ランプの点灯周波数を高くして点灯回路を構成する部品の小型が図られている。この点灯周波数の高周波数化により、高周波スイッチノイズを高いレベルで除去することが望まれ、前記高周波スイッチノイズ除去コンデンサが大型化する課題があった。
【００５７】また、近年照明の点灯消灯を制御するスイッチにオフピカスイッチと称せられるスイッチが多用されるようになっている。このオフピカスイッチとは、照明の消灯時に、スイッチの存在位置を示すようにスイッチ操作釦に内蔵させたランプを点灯させ、照明点灯時には、スイッチ操作釦の内蔵ランプを消灯するようにしたスイッチである。
【００５８】このオフピカスイッチを用いた際に、オフピカスイッチがオフ時にスイッチ操作釦に内蔵したランプを点灯させるために、電球形蛍光ランプのオフ時にも点灯電源が印加されて、電球形蛍光ランプが点滅を繰り返すために、前記商用電源ラインには、高い値のインピーダンスを確保する必要があった。
【００５９】そこで、図３に示すように、商用交流電源ライン間にある程度のインピーダンスを有する０．０５６μＦ以下のコンデンサ３１を配置し、突入防止抵抗３２を介して、整流回路３３を接続する。この整流回路３３の出力には、平滑用の電解コンデンサ３４と、インピーダンス３５とコンデンサ３６からなるローパスフィルタを介して駆動回路３７に供給されるようになっている。
【００６０】この駆動回路３７は、インバータ回路を含む電球形蛍光ランプの点灯電源の生成供給回路である。この駆動回路３７で生成され高周波点灯電源の生成の際に生じる高周波スイッチノイズは、前記インピーダンス３５とコンデンサ３６で構成されるローパスフィルタで除去させる。
【００６１】負荷回路３８は、駆動回路３７のインバータ回路から出力された高周波電力で点灯する蛍光ランプを含んだ共振回路である。
【００６２】これにより、駆動回路３７で生じた高周波ノイズは、前記インピーダンス３５とコンデンサ３６のローパスフィルターと前記商用電源ラインのコンデンサ３１で除去されるために、商用電源ラインへの高周波ノイズの流出を防止でき、商用電源ライン間に配置されるコンデンサ３１の小型化と、前記ローパスフィルターを構成するインピータンス３５とコンデンサ３６も小型電子部品が使用できるために、点灯回路全体の小型が可能となる。
【００６３】
【発明の効果】本発明により、回路基板の共通化が図られ、同一組立製造ラインで片側電極予熱と両側電極予熱のいずれの電球形蛍光ランプも組立製造する際に、予熱巻線または予熱コンデンサのいずれかを搭載することで使い分けが可能となり、蛍光ランプ電極への高周波点灯電源の供給端子位置が全く変動しないために、ラッピング接続が容易となり、組立製造の効率が向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３７５７
【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年３月２９日（２００１．３．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７６２３３
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 進
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２９８６０６（Ｐ２００２−２９８６０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１０月１１日（２００２．１０．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−９５４１３（Ｐ２００１−９５４１３） |
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