JP2007122945A - 点灯装置及びそれを用いた照明器具、看板灯 - Google Patents

Abstract

【課題】筒型の収納ケース２にインバータ点灯装置１を収納した点灯装置において、事前に使用者が点灯装置の温度による使用可否の判断を行えるようにする。
【解決手段】防水性能を有する筒型の収納ケース２に放電灯を点灯させるためのインバータ点灯装置１を収納した点灯装置において、温度測定ポイントならびに最高使用温度を筒型の収納ケース２に表示した。温度測定ポイントは、筒型の収納ケース２に内蔵しているインバータ点灯装置１の電子部品、特に筒型の収納ケース２に内蔵しているインバータ点灯装置１の電子部品のうち最高使用温度に最も達し易い部品とするか、あるいは、筒型の収納ケース２の表面とする。
【選択図】図１

Description

本発明は筒型の収納ケースに放電灯点灯用のインバータ点灯装置を収納した点灯装置及びそれを用いた照明器具、看板灯に関するものである。

従来、防水性能を有する点灯装置は各種のものが提案されており、例えば特開２００３−７１３０においては図１５のような照明装置が開示されている。図１５の照明装置においては外部接続リード線６を両側に配置したインバータ点灯装置１が金属製の筒型ケース２に収納されており、インバータ点灯装置１は鉄板製のバネ８にて筒型ケース２に固定されている。また、筒型ケース２の両端には鉄板入りのゴムにて構成された側板４が装着されており、さらに側板４の外側には防水性能を満足させるための防水樹脂３’が充填され、これらにて防水性能を有する点灯装置が提供される。

これまで、防水用点灯装置の用途としては、主に一般的な防水用照明器具の点灯装置として用いられることが多く、これらの照明器具の使用環境としては周囲温度が５℃〜３５℃程度の常温で、湿度についても３５〜８５％程度の常湿の下で使用されることが通常であった。
特開２００３−７１３０号公報

上述の点灯装置は防水性能を有するため、照明器具以外の分野でも応用することが可能である。ところが、この点灯装置を照明器具以外の分野で使用する場合には、使用環境がこれまでと大きく異なってくる場合もある。例えば、上述の点灯装置を看板灯の点灯装置として使用する場合、看板灯は通常、屋外や屋側もしくは屋内で使われることが一般的であるが、特に屋外や屋側で使用された場合には夏場の周囲温度は最高６０℃近くまで上昇することが知られている。

しかしながら、これまで収納ケースに内蔵されているインバータ点灯装置は、照明器具内で使用されることを前提に設計されているため、ここまで高温下での使用を考慮された設計とはなっていない。通常、筒状の収納ケースに内蔵されているインバータ点灯装置はプリント基板とその他多くの電子部品から構成されており、それぞれの部品には最高使用温度が規定されている。この温度を超えて使用した場合、インバータ点灯装置の故障・発熱・破損といった通常の使用状態では起こりにくい異常モードに移行する恐れがあるため、使用する際には放熱設計を十分に考慮し、各部品の温度が最高使用温度以下となるように使わなくてはならない。

また、図１６はあるインバータ点灯装置のプリント基板を上から示したものである。図１６よりインバータ点灯装置は多くの電子部品にて構成されていることが分かるが、特に寿命部品である電解コンデンサを具備していることが多い。このため、一般的にインバータ点灯装置の寿命は電解コンデンサの寿命に置き換えて考えることが多い。ここで、電解コンデンサの寿命は温度依存性が高く、この依存性はアレニウス則に従って、周囲温度が１０℃下がる毎に寿命は約２倍に延びることが知られており、一般に周囲温度と寿命との関係は次の式で表される。

Ｌ＝Ｌｏ×２（Ｔｍａｘ−Ｔａ）／１０ …（１）式
ただし、上式において、Ｌ：実使用時の寿命（時間）、Ｌｏ：最高使用温度での寿命（時間）、Ｔｍａｘ：最高使用温度（℃）、Ｔａ：周囲温度（℃）である。

看板灯のように非常に使用環境が厳しい中でインバータ点灯装置を使用する場合、特に周囲温度が高くなっていくと、設計上想定している寿命よりも点灯装置の寿命が短くなってしまう恐れがある。このように、使用温度によって点灯装置の寿命が短くなる場合には、あらかじめ使用者に周囲温度に対するインバータ点灯装置の推定寿命をある程度報知しておくことができれば、使用者側で短寿命に対する温度対策を行うことができるため、極端な短寿命を回避することができる。

ところが、現状ではある一つの条件下における推定寿命のみがカタログに記載されている状態であるため、点灯装置の使用される環境が色々と異なる場合に使用者がインバータ点灯装置の寿命を確認する手段が無かった。そのため、実際に使用している条件において、いつ内蔵されているインバータ点灯装置が寿命に達するかを認識することができない。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒型の収納ケースにインバータ点灯装置を収納した点灯装置において、事前に使用者が点灯装置の温度による使用可否の判断を行えるようにすることにある。さらには、使用者が実際の使用環境におけるインバータ点灯装置の推定寿命を認識できるようにすることにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明によれば、図１に示すように、防水性能を有する筒型の収納ケース２に放電灯を点灯させるためのインバータ点灯装置１を収納した点灯装置において、温度測定ポイントならびに最高使用温度を筒型の収納ケース２に表示したことを特徴とするものである。

ここで、温度測定ポイントは、筒型の収納ケース２に内蔵しているインバータ点灯装置１の電子部品（特に筒型の収納ケース２に内蔵しているインバータ点灯装置１の電子部品のうち最高使用温度に最も達し易い部品）とするか、あるいは、筒型の収納ケース２の表面とすれば良い（請求項２、３、４）。

また、温度測定ポイントの温度を測定した結果より、筒型の収納ケース２に収納されているインバータ点灯装置１の推定寿命を報知する手段を設けても良い（請求項５）。さらに、図７に示すように、筒型の収納ケース２に収納されているインバータ点灯装置１の推定寿命を筒型の収納ケース２の表面に表示しても良い（請求項６）。

本発明によれば、点灯装置が高温下で使用される場合に備えて、温度を管理すべき箇所とその箇所の最高使用温度を収納ケースに表示したことにより、使用者が事前に温度上昇による点灯装置の使用可否を判断できる効果がある。また、点灯装置の寿命について、温度測定ポイントの温度と点灯装置の推定寿命との関係を表示したことにより、温度によって大きく変動する寿命について、実際の使用環境における点灯装置の寿命を使用者自身で推定できる効果がある。

（実施形態１）
本発明に係る第１の実施形態について図１の斜視図を用いて説明する。図中、１はインバータ点灯装置、２は筒型の収納ケース、３は防水パッキン、４は側板、５はネジ、６は外部接続リード線、７は商品ラベルである。

インバータ点灯装置１は電子部品を多数具備し、放電灯及び電源に接続するための外部接続リード線６を装着されている。このインバータ点灯装置１が収納される筒型の収納ケース２は、防水性能を有する断面長方形枠のケースであり、内部が中空となっており、その両端部分に開口部を有し、例えばアルミニウムの押し出し材（別の金属材料または合成樹脂材料等でもよい）により製作されている。筒型の収納ケース２の両端には、防水性能を満足するために例えばシリコンで作製された防水パッキン３を、アルミニウムダイキャストで作製された側板４で押さえ付けて、ネジ５にて筒型の収納ケース２に取り付けられた構造を有している。また、側板４には外部接続リード線６を通すために貫通孔が設けられ、これらにて防水用途向けの点灯装置が提供されている。

また、図２は図１における筒型の収納ケース２の表面に貼り付けられている商品ラベル７を拡大したものである。通常、一般的な電気機器には商品ラベルが貼り付けられており、電気用品安全法によって表示すべき項目が決められている。図２では商品ラベル７と別に温度測定ポイントとして、ここでは半導体スイッチング素子であるＱ２の部品番号とその部品の最高使用温度である１０１℃が記入されている。
このことについて表１を用いてさらに詳しく説明する。

表１はある防水用点灯装置について周囲温度を３０℃から６０℃まで変化させた時の内蔵インバータ点灯装置に具備されている電子部品の温度と、防水ケース表面温度の測定結果を示したものである。表１の中でアルファベットは部品の種類を、数字はそれぞれの部品における部品番号を示している。ここで、Ｃはコンデンサ、Ｄはダイオード、Ｑは半導体スイッチング素子、Ｔはトランスやインダクタンス等の巻線、Ｒは抵抗、ＰＴＨはサーミスタ、ＺＤはツェナーダイオード、ＩＣは半導体集積回路、Ｔｃは内蔵インバータ点灯装置１のケース表面温度、Ｔｂは筒型収納ケース２の表面温度を示している。

表１を見てみると、各部品ごとに最高使用温度である規格値が決められており、この値は部品によって様々である。当然のことながら、周囲温度が高くなるにつれて各部品の温度も上昇していくが、ここで温度が急激に上昇していくものもあれば、緩やかに上昇するものもあり、その温度上昇の具合も部品によって様々である。

次に表１の結果をもとにして最高使用温度に対して余裕のない部品数点について横軸に周囲温度、縦軸に各電子部品の温度を取り、グラフ化したものが図４である。図４より周囲温度が上昇していくにつれて、半導体スイッチング素子であるＱ２が最も早く最高使用温度に到達することが分かる。つまり、半導体スイッチング素子Ｑ２の温度が１０１℃以下であれば、その他の電子部品の温度は最高使用温度以下であることが分かる。以上の結果より、防水ケース表面に「Ｑ２の温度≦１０１℃」という旨の記載があれば、使用者は半導体スイッチング素子Ｑ２の温度を測定することにより、インバータ点灯装置が使用可能かどうか判断することができることとなる。

（実施形態２）
本発明に係る第２の実施形態の要部構成を図３に示す。本実施形態では、上述の図２における温度測定ポイントを内部の電子部品の部品番号で表示することに代えて、その測定箇所を直接、筒型の収納ケース２の表面に表示したことを特徴とするものである。図３において、黒い●印の部分が温度測定ポイントであり、使用者はこの黒い●印の部分の温度を測定すれば良い。この箇所の温度が横に記載されている７２．２℃以下であれば、実施形態１における半導体スイッチング素子Ｑ２の温度が１０１℃以下であることを意味している。

このことについて図５を用いて詳細に説明する。図５は表１の結果をもとにして、横軸を筒型収納ケース表面温度Ｔｂとし、縦軸を半導体スイッチング素子Ｑ２の測定温度として、半導体スイッチング素子Ｑ２の温度と筒型収納ケース表面温度Ｔｂの関係についてグラフ化したものである。このように、あらかじめインバータ点灯装置内の電子部品の温度と筒型収納ケースの表面温度との相関を取っておくことで、その結果を基にして筒型収納ケースの表面温度を測定すれば、内部の電子部品の温度を推定することができる。

図５の実線に示すように、半導体スイッチング素子Ｑ２の温度が上昇するにつれて筒型収納ケース表面温度Ｔｂも上昇していき、半導体スイッチング素子Ｑ２の温度が１０１℃、つまり、この点灯装置における最高使用温度に到達した時に、筒型収納ケースの表面温度は７２．２℃であることが分かる。つまり、筒型収納ケースの表面温度Ｔｂが７２．２℃以下であれば、内部の電子部品は全て最高使用温度以下であるため、防水ケースの表面に「ケースの測定ポイント」と「測定ポイントの温度が７２．２℃以下であること」という旨の記載があれば、使用者は収納ケース表面の温度を測定することにより、インバータ点灯装置が使用可能かどうか判断することができる。

実施形態１の場合、使用者は筒型の収納ケース内に収納されているインバータ点灯装置のスイッチング素子Ｑ２の温度を測定する必要があったため、筒型の収納ケースを一度開封して温度を測定するか、もしくはスイッチング素子Ｑ２の温度を測定するために、あらかじめスイッチング素子Ｑ２から外部に熱電対の配線を出す必要があった。しかし本実施形態では筒型の収納ケース本体の温度を測定することでインバータ点灯装置の電子部品の最高使用温度を認識することができるため、より容易に使用可否を判断することができる。

（実施形態３）
本発明に係る第３の実施形態について、図６、図７を用いて説明する。図６は図１５の斜視図であり、図１とは異なる手段にて別の防水構造を示したものである。図６について筒型の収納ケース２の構造や防水作能を満足させるための手段については従来例（図１５）と同様のため説明を省略する。図７は実施形態３におけるラベル部を拡大したものである。電気用品安全法で決められている各表示項目については他の実施形態と同様であるが、本実施形態では照明装置の推定寿命が追加して記載されている。このことについて表１、図８、図９を用いて説明する。

通常、インバータ点灯装置には多くの電子部品が具備されているが、その中に寿命部品である電解コンデンサも具備されることが一般的である。そのためインバータ点灯装置の寿命は電解コンデンサの寿命として考えられることが多い。電解コンデンサの寿命については先述の（１）式で示した通り、温度に依存するところが大きく、温度が高くなるにつれてドライアップと呼ばれる電解液の蒸発現象などにより、その寿命は極端に短くなっていくことが知られている。このため、電解コンデンサを使用する際には、電解コンデンサの温度に特に注意しなくてはならない。

図８は図５のグラフに新たに表１から得られた電解コンデンサＣ３の温度測定結果を追加したものである。図８の結果より、この場合、点灯装置の最高使用温度はスイッチング素子であるＱ２の方が先に部品の最高使用温度に到達するため、スイッチング素子Ｑ２の温度によって規定されるが、スイッチング素子Ｑ２が１０１℃の時に電解コンデンサＣ３の温度は約８０℃となることが分かる。また、スイッチング素子Ｑ２の温度が約９３℃の時は電解コンデンサＣ３の温度が約７０℃となることが分かる。そのため、点灯装置が最高使用温度以下で使われていたとしても、電解コンデンサＣ３の温度が８０℃と７０℃とではその寿命が大きく異なってくる。つまり、筒型収納ケースの表面温度によって点灯装置の寿命も異なってくることとなる。

図９は表１と（１）式の計算結果より縦軸に収納ケースの温度、横軸に点灯装置の推定寿命を取り、グラフ化したもので、筒型の収納ケースの温度と点灯装置の寿命との関係を示したものである。この結果より、使用者は収納ケース表面に表示している温度測定ポイントの温度を測定すれば、その測定結果により点灯装置の最高使用温度に加えて、推定寿命もある程度認識することができる。

このように、温度測定ポイントと電解コンデンサの温度の相関を取っておけば、温度測定ポイントにおける温度測定結果からインバータ点灯装置の寿命を推定することができる。そこで、温度測定ポイントの温度を測定した結果より、筒型の収納ケースに収納されているインバータ点灯装置の推定寿命を報知する手段を設ける。例えば、所定時間毎の温度測定結果に寿命への影響度合いに応じた重み付け係数を乗算した値を積算して、その積算値が所定値を越えると、インバータ点灯装置の寿命到来を報知するべく、ランプを消灯・減光もしくは点滅させる装置を内蔵するか外付けすれば良い。寿命到来を報知する報知手段は、報知する機能を有するものであれば特に限定されるものではなく、音声やブザーで知らせるものであっても良い。

（実施形態４）
本発明に係る第４の実施形態について図１０、図１１を用いて説明する。図１０は防水性能を有する点灯装置を組み込んだ防水用照明器具全体の分解斜視図であり、図１１は点灯装置の取付構造を示す斜視図である。図１０及び図１１に示すように、まず、点灯装置の構成としては実施形態１（図１）と同様、放電灯を点灯させるためのインバータ点灯装置１が筒状の収納ケース２に収納され、収納ケース２の両端にはゴム製のパッキン３とパッキン３を押さえ付けて収納ケース２に取り付けるアルミニウムダイキャスト製の側板４とを備えている。

また、ここでは点灯装置のアース構造を満足させるための構成として側板４には取付片１４及びネジ取付部１５が設けてある。収納ケース２と側板４はネジ取付部１５を用いてネジ５により取り付けられるため、インバータ点灯装置１と側板４との間の導通が可能となる。さらに、側板４は取付片１４に設けた孔を利用してネジ・ナット１７により器具本体１０に取り付けられるため、これにより、インバータ点灯装置１と器具本体１０との間で導通が可能となる。

また、器具本体１０は器具取り付け用のアンカーボルトと座金・ナット１１によって天井に固定され、器具本体１０には反射板１２と放電灯である蛍光ランプ１３が装着されている。さらにインバータ点灯装置１から導出されている外部接続リード線６がパッキン３及び側板４に設けられた電線孔１６を介してランプや電源と接続され、これらにて防水用照明装置を内蔵した照明器具が提供される。

なお、この例では１つの照明器具に１つの点灯装置が内蔵されているが、１つの照明器具に複数の点灯装置が内蔵されていても良い。

（実施形態５）
本発明に係る第５の実施形態について図１２、図１３、図１４を用いて説明する。本実施形態では、温度測定ポイントならびに最高使用温度の情報を、看板灯の内部もしくは看板灯の下面や側面といった通常使用者の目からは見えにくい部分に表示したことを特徴とするものである。

図１２は防水性能を有する点灯装置を組み込んだ看板灯の分解斜視図であり、図１３は図１２の看板灯を上面から見た時の断面図である。看板灯に関する構造は実開平６−８２６７９に開示されている。図１４は図１２の看板灯を簡略化してラベルＡ，Ｂの貼付位置を示したものである。図１４において、点線は外側から見えない部分を示す。

図１２において、２１は基台であって、一般に金属製の平台となされている。基台２１の形状は一般に四角形となされているが、円形、長円形、多角形等適宜どのような形状でもよい。また、基台２１の下部にはキャスターが取り付けられると移動が容易となる。２２は構造用の支柱であり、断面略Ｃ形鋼等の強度のある構造材が使用される。この支柱２２は基台２１上に２本所定の間隔をおいて立設されている。

例えば図１３において、支柱２２がその下端部にナット２３が溶接されて基台２１上に載置され、基台２１の下方からボルトがナット２３に挿入されることにより支柱２２と基台２１が固定されている。２４は取付板材であって、アルミニウム等の金属から作製された長尺板状となされている。取付板材２４は支柱２２より広幅となされ、両側縁に沿って嵌合部２５が設けられている。嵌合部２５は後述の化粧カバー２６の嵌合部２７と着脱自在に嵌合し得る形状であればよく、例えば図１３の場合は嵌合凹部を有する曲折板片となされている。なお、２８はビス取付け部である。

上記取付板材２４は両支柱２２の相対向する面にその長さ方向に沿って当接され、基台２１の下方からビス２０がビス取付け部２８に挿入されて下端部が固定され、後述の看板本体３０と共に支柱２２にボルト止めされている。又、取付板材２４は図１３の如く嵌合部２５が支柱２２の前後側に位置するようにして取付けられている。

ここで、看板本体３０は放電灯及び防水性能を有する点灯装置を内蔵した組立式となされ、支柱２２間に設けられて支柱２２との間に取付板材２４を挟んで支柱２２にボルト止めされている。看板本体３０は、例えば図１２、図１３の場合、四角形状に枠組みされたフィラー枠３１内に放電灯が取付けられ、フィラー枠３１の前後開口部を閉塞するように乳半色のアクリル樹脂板３２、カラーコルトンや透明アクリル樹脂シートの面材３３が順次重ねられ、面材押さえ縁３４がフィラー枠３１にビス止めされるようになされている。この看板本体３０は図１３の如くフィラー枠３１がボルト３５により取付板材２４と共に支柱２２に取付けられている。

また、化粧カバー２６はアルミニウム等の金属等から作製された断面溝形の長尺状となされている。化粧カバー２６の断面形状は丸形、角形、その他適宜形状の溝形となされておればよく、表面に適宜着色や模様等が施されていてもよい。化粧カバー２６の両側縁、すなわち溝形の開口縁に沿って嵌合部２７が設けられている。嵌合部２７は取付板材２４の嵌合部２５と着脱自在に嵌合し得る形状であればよく、例えば図１３の場合は嵌合凸部を有する曲折板片となされている。なお、２９はビス取付け部である。

上記化粧カバー２６は支柱２２を覆うように設けられ、図１３の如く両側縁の嵌合部２７が取り付け板材２４の嵌合部２５と嵌合される。また、化粧カバー２６の下端部は基台２１上に載置され、基台２１の下方からビス２０がビス取付け部２９に挿入されて基台２１に取付けられ、上端部はキャップ３６が被せられてビス止めされている。なお、キャップ３６は支柱２２と取付板材２４の上端部をも覆うようになされ、取付板材２４にもビス止めされる。これらにて点灯装置を組み込んだ看板灯が提供される。

図１４は上に示した看板灯を簡略化して示した斜視図である。前述の通り、通常、看板灯は内部に点灯装置と放電灯を備えており、内部から化粧カバーを照射させることにより、文字や絵を目立たせ、また夜間における視認性を向上させている。特に看板灯において最も温度的に厳しい部分は内部の点灯装置である。そこで、点灯装置の放熱構造を良くしておかなければ、温度上昇による部品の劣化や故障を招いてしまい、最悪の場合、点灯装置が破損してしまうことがある。

ここで、図１４に示したように、底部（Ａ）もしくは側面内側（Ｂ）など、外側からは見えにくい部分に、点灯装置の温度測定ポイントとその最高使用温度を表記しておけば、看板灯の文字や絵の見え方を損なわせることなく、使用者側に注意を喚起することができる。また、使用者は温度測定ポイントの温度を測定することにより、実際に使用する環境において、看板灯の使用可否を判断することができる。さらに、温度測定ポイントの温度に対する推定寿命を表示しておけば、実際の使用環境における寿命の目安にもなるため、看板灯の使い勝手が一層向上することとなる。

なお、この例では１つの看板灯に１つの点灯装置が内蔵されているが、１つの看板灯に複数の点灯装置が内蔵されていても良い。

本発明の実施形態１の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態１の要部構成を示す正面図である。 本発明の実施形態２の要部構成を示す正面図である。 本発明の実施形態１，２の収納ケースの周囲温度と電子部品温度との関係を示す特性図である。 本発明の実施形態２の収納ケースの表面温度とスイッチング素子の温度との関係を示す特性図である。 本発明の実施形態３の収納ケースを示す分解斜視図である。 本発明の実施形態３の要部構成を示す正面図である。 本発明の実施形態３の動作説明のための特性図である。 本発明の実施形態３の動作説明のための特性図である。 本発明の実施形態４の防水用照明器具の分解斜視図である。 本発明の実施形態４における点灯装置の取付構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態５の看板灯の分解斜視図である。 本発明の実施形態５の看板灯の上面から見た時の断面図である。 本発明の実施形態５の看板灯の簡略化した斜視図である。 従来の防水型点灯装置の要部断面図である。 従来のインバータ点灯装置の正面図である。

符号の説明

１ インバータ点灯装置
２ 収納ケース
７ 商品ラベル

Claims (8)

1. 防水性能を有する筒型の収納ケースに放電灯を点灯させるためのインバータ点灯装置を収納した点灯装置において、温度測定ポイントならびに最高使用温度を筒型の収納ケースに表示したことを特徴とする点灯装置。
2. 請求項１において、温度測定ポイントは筒型の収納ケースに内蔵しているインバータ点灯装置の電子部品であることを特徴とする点灯装置。
3. 請求項２において、温度測定ポイントは筒型の収納ケースに内蔵しているインバータ点灯装置の電子部品のうち最高使用温度に最も達し易い部品であることを特徴とする点灯装置。
4. 請求項１において、温度測定ポイントは筒型の収納ケースの表面であることを特徴とする点灯装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、温度測定ポイントの温度を測定した結果より、筒型の収納ケースに収納されているインバータ点灯装置の推定寿命を報知する手段を設けたことを特徴とする点灯装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、筒型の収納ケースに収納されているインバータ点灯装置の推定寿命を筒型の収納ケースの表面に表示したことを特徴とする点灯装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の点灯装置を内蔵した照明器具。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の点灯装置を内蔵した看板灯。

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