JP2015149152A

JP2015149152A - 点灯装置および照明器具

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Publication number: JP2015149152A
Application number: JP2014020487A
Authority: JP
Inventors: 信一芝原; Shinichi Shibahara; 信介船山; Shinsuke Funayama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: JP6221791B2

Abstract

【課題】長方形の回路基板上の限られたスペースにおいて回路基板上のパターンレイアウト設計が困難になることを抑制可能な点灯装置及び照明器具を提供する。【解決手段】点灯装置１０は昇圧チョッパ回路及びバックコンバータ回路が設けられた長方形の回路基板２０と回路基板２０の表面における短辺側の一方の端部に設けられた入力端子台と他方の端部に設けられた出力端子台２２と回路基板２０の表面における出力端子台２２の隣に設けられた制御端子台３０とを備える。回路基板２０の平面方向に並ぶ正極入力端子および負極入力端子が設けられている。出力端子台２２はバックコンバータ回路の出力側と接続し回路基板２０の平面方向に並ぶ正極出力端子２４および負極出力端子２６を備える。制御端子台３０は回路基板２０の平面方向に並んだ複数の端子３１〜３６を備える。複数の端子３１〜３６は、出力端子台２２とは逆側の端に位置した基準電位端子３１を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、点灯装置および照明器具に関する。

従来、例えば、特開平８−３３００４４号公報に開示されているように、蛍光ランプ用照明器具に組み込まれ、長方形の外形を有しその端部に外部との接続用の端子台を設けた点灯装置が知られている。

特開平８−３３００４４号公報

近年では、蛍光ランプなどよりも省エネな発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）を発光素子として搭載した照明器具が普及してきている。ＬＥＤ素子を備える照明器具においても、蛍光ランプを用いる従来の長尺ないわゆる直管型照明器具と同じような、長尺な外形を有する商品がラインアップされている。本願発明者は、点灯装置の内部に設けられたＬＥＤ制御回路の機能拡張などの観点から、追加的な接続ユニットを接続したいというニーズがあり、そのための制御端子台を設けるという新規な着想を得た。この制御端子台を外形が長方形の点灯装置およびこれを備え同様に外形が長方形の照明器具に対して設けることが考えられる。しかしながら、従来の一般的な直管型照明用の点灯装置は、上記背景技術で説明したように端部に端子台を設けることが通常である。外形が長方形の点灯装置に制御端子台を追加する場合、これに応じて回路基板に配線パターンを追加しなければならない。回路基板上には限られたスペースしかなく、特に外形が長方形の回路基板は端子台が配置される端部近傍のスペースに制約があるので、制御端子台を追加しようとすると回路基板上のパターンレイアウト設計が困難になるという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外形が長方形の回路基板上における限られたスペースにおいて回路基板上のパターンレイアウト設計が困難になることを抑制することができる点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。

本発明にかかる点灯装置は、点灯回路が設けられた外形が長方形の回路基板と、前記回路基板の表面における短辺側の端部に設けられた出力端子台と、前記回路基板の前記表面における前記出力端子台の隣に設けられた制御端子台と、を備え、前記出力端子台は、前記点灯回路の出力側と接続し前記回路基板の平面方向に並ぶ正極出力端子および負極出力端子を備え、前記制御端子台は、前記回路基板の平面方向に並んだ複数の端子を備え、前記複数の端子は、前記出力端子台とは逆側の端に位置した基準電位端子を含む。

本発明にかかる照明器具は、発光モジュールと、点灯装置と、を備え、前記点灯装置は、点灯回路が設けられた外形が長方形の回路基板と、前記回路基板の表面における短辺側の端部に設けられた出力端子台と、前記回路基板の前記表面における前記出力端子台の隣に設けられた制御端子台と、を備え、前記出力端子台は、前記点灯回路の出力側と接続し前記回路基板の平面方向に並ぶ正極出力端子および負極出力端子を備え、前記制御端子台は、前記回路基板の平面方向に並んだ複数の端子を備え、前記複数の端子は、前記出力端子台とは逆側の端に位置した基準電位端子を含む。

本発明によれば、直管型照明器具に適した長尺回路基板上の限られたスペースにおいて、負極出力端子と基準電位端子とが互いに逆側の端に位置するように出力端子台と制御端子台を配置することができる。これにより、点灯回路のうち低電圧側と高電圧側とを回路基板上で区別的に偏らせて配線パターンを設計しやすくなるので、回路基板上のパターンレイアウト設計が容易になる。

本発明の実施の形態にかかる点灯装置を示す側面図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置を示す平面図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置およびこれを備えた照明器具を示す回路図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１０を示す側面図であり、図２はその平面図である。点灯装置１０は、図１の奥行き方向に伸びる外形が長方形の部品である。図３は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１０およびこれを備えた照明器具１を示す回路図である。照明器具１は直管型であり（なお、ＬＥＤモジュール８０および照明器具１の機械的構造の図示は省略する）、従来の直管型蛍光灯と同様に外形が細長い長方形のＬＥＤモジュール８０と、これと同じく外形が細長い長方形の点灯装置１０とを備えている。ＬＥＤモジュール８０には複数の発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）が一方向に並べられ、それら複数のＬＥＤ素子は互いに電気的に直列接続、並列接続あるいは直並列接続される。図１に示すように、点灯装置１０は、回路基板２０と、これを挟み込む上カバー１１および下カバー１４を備えている。図２の平面図に示すように、照明器具１は、外形が長方形の回路基板２０を備えている。上カバー１１は、図２に示すように回路基板２０の表面を覆いつつ回路基板２０の端部を覆わない。一方、下カバー１４は、回路基板２０と同じ長さ寸法を有している。

回路基板２０には、図３に記載された昇圧チョッパ回路４１およびバックコンバータ回路４２を含む各種回路が設けられており、すなわちこれらの回路はＬＥＤモジュール８０を点灯させるための点灯回路である。回路基板２０の表面における一方の短辺２０ｃ側の端部には、入力端子台１２が設けられている。回路基板２０の表面における他方の短辺２０ｄ側の端部には、出力端子台２２および制御端子台３０が並んで設けられている。図１の側面図に示すように、出力端子台２２は回路基板２０の平面方向に並ぶ正極出力端子２４および負極出力端子２６を備えており、これらの端子２４，２６はバックコンバータ回路４２の出力側と接続している。正極出力端子２４および負極出力端子２６はＬＥＤモジュール８０に接続すべき端子である。制御端子台３０は、回路基板２０の平面方向に並んだ複数の端子３１〜３６を備える。回路基板２０の平面方向に、複数の端子３１〜３６、負極出力端子２６、正極出力端子２４がこの順に並んでいる。

複数の端子３１〜３６は、グランドに接続される基準電位端子３１と、ＬＥＤ制御回路７０からの信号を外部に出力するための出力端子３２と、ＬＥＤ制御回路７０に対して外部からの信号を入力するための入力端子３３と、ＬＥＤ制御回路７０内のフラッシュメモリとアクセスして書き込みを行うための書込端子３４と、ＬＥＤ制御回路７０と接続するリセット端子３５と、制御電源電圧ＶＣＣを出力する制御電源端子３６とを備えている。図１に示すように基準電位端子３１は出力端子台２２とは逆側の端に位置しており、複数の端子３１〜３６のうち最も出力端子台２２から遠くに配置されている。上カバー１１を取り外さなくとも書込端子３４を介してＬＥＤ制御回路７０の内部のメモリ（典型的にはフラッシュメモリ）にアクセスして書き込みを行うことができる。

直管型照明器具１に適した長尺回路基板２０上の限られたスペースにおいて、負極出力端子２６と基準電位端子３１とが互いに逆側の端に位置するように、出力端子台２２と制御端子台３０を配置することができる。これにより、低電圧側の基準電位端子３１と高電圧側の出力端子とを極力遠ざけることができる。低電圧側の回路と高電圧側の回路とを回路基板２０上で区別的に偏らせて配線パターンを設計しやすくなるので、回路基板２０上のパターンレイアウト設計が容易になる。なお、出力端子台２２において負極出力端子２６と正極出力端子２４の位置を入れ替えても良い。

図２は、回路基板２０の表面における配線パターンのレイアウトが模式的に示されている。回路基板２０は、平行に伸びる２つの長辺２０ａ、２０ｂを備えている。基準電位端子３１に近い側の長辺２０ｂに沿って、基準電位用の基準電位ゾーン４４が設けられており、このゾーンに基準電位用の導電層が設けられている。これにより、基準電位用の導電性層をまとめることができ、回路基板２０上のパターンレイアウトがさらに容易になる。出力端子台２２に近い側の長辺２０ａに沿って、整流後高電圧ゾーン４０および点灯回路側高電圧ゾーン４３が設けられている。整流後高電圧ゾーン４０は、整流回路５２が設けられこの整流回路５２が整流した直流電圧を取り扱うための領域である。点灯回路側高電圧ゾーン４３は、バックコンバータ４２を含む点灯回路側の高電圧ゾーンであり、正極出力端子２４と接続する配線層が設けられている。これにより、高電圧ゾーンをそれぞれまとめることができるとともに、特に長辺２０ａ、２０ｂそれぞれに高電圧ゾーンと低電圧の基準電圧ゾーンとを遠ざけて配置することができ、回路基板２０上のパターンレイアウトが最適化される。バックコンバータ回路４２は、ＬＥＤモジュール８０のＬＥＤ素子の電流を検出するＬＥＤ電流検出用の抵抗Ｒ４を含む。電流検出抵抗Ｒ４の一端が負極出力端子２６と接続し、電流検出抵抗Ｒ４の他端が基準電位ゾーン４４の導電層に接続している。これにより、電流検出抵抗Ｒ４として特にリード抵抗を用いた場合に回路基板２０上へ配置しやすくなる。

図３の回路図に示すように、点灯装置１０は、スイッチ５１を介して正極入力端子１２ａおよび負極入力端子１２ｂに接続するダイオードブリッジである整流回路５２と、整流回路５２の出力端に接続する突入電流防止回路５３と、昇圧チョッパ回路４１と、バックコンバータ回路４２とを備えている。点灯装置１０は、さらに、パワーデバイスで構成され制御電源電圧ＶＣＣを生成するスイッチング電源５８、降圧回路５９、スイッチング素子５６、５７のゲートに接続したＭＯＳＦＥＴドライバ６０、ダイオードＤ２、コンデンサＣ３、およびＬＥＤ電流を検出する抵抗Ｒ４を備えている。正極入力端子１２ａおよび負極入力端子１２ｂは交流電源Ｖａｃに接続され、これらの回路を用いて交流電源ＶａｃからＬＥＤモジュール８０の電源が生成される。

昇圧チョッパ回路４１は、突入電流防止回路５３を介して一端が整流回路５２の高電位側に接続されるインダクタ５４と、このインダクタ５４の他端に接続されるＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子５６と、アノード端子がスイッチング素子５６とインダクタ５４との接続点に接続されるダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のカソード端子に正極が接続され整流回路５２の低電位側に負極が接続される平滑コンデンサＣ１と、この平滑コンデンサＣ１に並列に接続される抵抗Ｒ１、Ｒ３の直列回路と、スイッチング素子５６に直列に接続された抵抗Ｒ２とを備えている。平滑コンデンサＣ１の両端電圧が抵抗Ｒ１、Ｒ３を用いて分圧されＬＥＤ制御回路７０に入力される。スイッチング素子５６の電流に比例する抵抗Ｒ２の電圧値も、ＬＥＤ制御回路７０に入力される。ＬＥＤ制御回路７０は、これらの入力値に基づいてスイッチング素子５６をオンオフするための信号をＭＯＳＦＥＴドライバ６０に入力する。ＬＥＤ制御回路７０からの制御信号に従って、ＭＯＳＦＥＴドライバ６０はスイッチング素子５６のゲートに駆動信号を与える。

バックコンバータ回路４２はＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子５７とダイオードＤ３の直列回路を備えており、この直列回路が昇圧チョッパ回路４１の平滑コンデンサＣ１と並列に接続されている。バックコンバータ回路４２は、チョークコイルＬ１、平滑コンデンサＣ２、および抵抗Ｒ４の直列回路を備えており、この直列回路がダイオードＤ３に並列に接続されている。抵抗Ｒ４は、ＬＥＤモジュール８０に流れるＬＥＤ電流を検出するためのものである。バックコンバータ回路４２は、いわゆる非絶縁型の降圧コンバータである。ＬＥＤ電流を検出する抵抗Ｒ４からの検出電圧がＬＥＤ制御回路７０に入力され、ＬＥＤ制御回路７０はこの検出電圧に基づいて、ＬＥＤ素子に流れる電流が一定電流になるようにバックコンバータ回路４２のスイッチング素子５７をオンオフする。

負極出力端子２６は配線６２および電流検出抵抗Ｒ４を介してグランドに接続している。基準電位端子３１は配線６４を介して配線６２に接続することでグランドに接続している。本実施の形態ではこの配線６２、６４を極力遠ざけるように、負極出力端子２６および基準電位端子３１を離して配置している。なお、制御端子台３０が備える複数の端子３１〜３６は、それぞれ、回路基板２０に設けた配線パターンと接続することで点灯装置１０の各回路に電気的に接続している。つまりフォトカプラなどの高価な絶縁部品を使用して点灯装置１０の外部との信号伝送を行うものではない。

図３には、接続ユニット１００も図示されている。接続ユニット１００は、制御端子台３０を介して複数の端子３１〜３６と接続可能に構成されており、点灯装置１０およびこれを備えた照明器具１の機能を拡張することができる。一例としては、接続ユニット１００は、人の存在を検知する人感センサとすることができる。人感センサとしての接続ユニット１００は、その内部回路が基準電位端子３１を介してグランドに接続され、制御電源端子３６から電源の供給を受け、入力端子３３を介してセンサ信号をＬＥＤ制御回路７０に入力する。ＬＥＤ制御回路７０は、人感センサとしての接続ユニット１００による検知結果に基づいて点灯制御を行う。ただし本発明はこれに限られるものではなく、人検知以外の各種の拡張機能を実現するために様々な機能を備えた接続ユニット１００を準備すればよく、これにより取付工事をした後などの事後的な場面において、点灯装置１０および照明器具１の機能拡張が容易となる。

１照明器具、１０点灯装置、１１上カバー、１２入力端子台、１２ａ正極入力端子、１２ｂ負極入力端子、１４下カバー、２０回路基板、２０ａ、２０ｂ長辺、２０ｃ、２０ｄ短辺、２２出力端子台、２４正極出力端子、２６負極出力端子、３０制御端子台、３１基準電位端子、３２出力端子、３３入力端子、３４書込端子、３５リセット端子、３６制御電源端子、４０整流後高電圧ゾーン、４１昇圧チョッパ回路、４２バックコンバータ回路、４３点灯回路側高電圧ゾーン、４４基準電位ゾーン、５１スイッチ、５２整流回路、５３突入電流防止回路、５４インダクタ、５６、５７スイッチング素子、５８スイッチング電源、５９降圧回路、６０ＭＯＳＦＥＴドライバ、６２、６４配線、７０ＬＥＤ制御回路、８０ＬＥＤモジュール、１００接続ユニット

Claims

点灯回路が設けられた外形が長方形の回路基板と、
前記回路基板の表面における短辺側の端部に設けられた出力端子台と、
前記回路基板の前記表面における前記出力端子台の隣に設けられた制御端子台と、
を備え、
前記出力端子台は、前記点灯回路の出力側と接続し前記回路基板の平面方向に並ぶ正極出力端子および負極出力端子を備え、
前記制御端子台は、前記回路基板の平面方向に並んだ複数の端子を備え、
前記複数の端子は、前記出力端子台とは逆側の端に位置した基準電位端子を含む点灯装置。
前記回路基板の２つの長辺のうち前記基準電位端子に近い側の長辺に沿って、前記基準電位用の導電層が設けられた請求項１に記載の点灯装置。
前記点灯回路は、発光素子の電流を検出する電流検出抵抗を含み、
前記電流検出抵抗の一端が前記負極出力端子と接続し、前記電流検出抵抗の他端が前記導電層に接続した請求項１または２に記載の点灯装置。
前記回路基板の２つの長辺のうち前記出力端子台に近い側の長辺に沿って、前記正極出力端子と接続する配線層が設けられた請求項２または３に記載の点灯装置。
前記平面方向に、前記複数の端子、前記負極出力端子、および前記正極出力端子がこの順に並ぶ請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置。
前記点灯回路は、制御電源を供給する制御電源回路を含み、
前記制御端子台が備える前記複数の端子は、前記制御電源を出力する制御電源端子を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
前記点灯回路は、制御回路を含み、
前記複数の端子は、前記制御回路に対して信号を入力するための入力端子および前記制御回路からの信号を出力するための出力端子のうち少なくとも一方を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の点灯装置。
前記点灯回路は、制御回路を含み、
前記回路基板の表面を覆いつつ前記回路基板の端部を覆わないカバーを備え、
前記複数の端子は、前記制御回路とアクセスして書き込みを行うための書込端子を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の点灯装置。
発光モジュールと、
点灯装置と、
を備え、
前記点灯装置は、
点灯回路が設けられた外形が長方形の回路基板と、
前記回路基板の表面における短辺側の端部に設けられた出力端子台と、
前記回路基板の前記表面における前記出力端子台の隣に設けられた制御端子台と、
を備え、
前記出力端子台は、前記点灯回路の出力側と接続し前記回路基板の平面方向に並ぶ正極出力端子および負極出力端子を備え、
前記制御端子台は、前記回路基板の平面方向に並んだ複数の端子を備え、
前記複数の端子は、前記出力端子台とは逆側の端に位置した基準電位端子を含む直管型照明器具。
前記制御端子台が有する前記複数の端子と接続する接続ユニットを備える請求項９に記載の照明器具。