JP4022447B2 - 無電極放電ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電ランプに関し、特に、その絶縁信頼性を向上する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、一般的に用いられている白熱電球よりも長寿命であり、かつ消費電力を抑制することができる電球型の無電極放電ランプが注目されている。
従来から知られている無電極放電ランプは、これを駆動する駆動回路が比較的大きいため、駆動回路を電球とは別に設けたものや、駆動回路を一体としたものでは大型のものがある。このうち、駆動回路一体型の無電極放電ランプ（以下、「無電極ランプ」という。）においては、白熱電球と交換することができるように、その大きさを白熱電球と同程度までコンパクト化したいという要望がある。
【０００３】
一般に無電極ランプの場合、先端に口金を備える漏斗状のケース内部に駆動回路部が収納されている。ここで、駆動回路部は、高さのある複数の素子をプリント基板に半田付けしたものが用いられ、従来の無電極ランプにおいては、一般にプリント基板がコイルボビンの伸張方向と同じ方向、すなわち縦方向に配され、これを収納するケースが縦長となって大きくなりがちであった。
【０００４】
そこで、無電極ランプをコンパクト化するために、プリント基板を横方向に配するタイプのものが開発されつつある。このようにプリント基板を横方向に配するとともに、高さのある複数の素子をプリント基板におけるケースの口金側に搭載することにより、駆動回路部をケース内部に効率よく収納することができるようになり、無電極ランプをコンパクト化することが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、横方向に配したプリント基板においては、素子が口金側の主面に搭載されるので、これと反対側の主面に当たる、管球やコイルボビン側の主面から各素子の端子およびこれを固定する半田が露出してしまう。そのため、コイルボビンから伸張する二本のリード線をプリント基板と結線すると、リード線と上記各素子の端子や半田との間の絶縁性が確保できない場合がある。
【０００６】
リード線は、４０００Ｖ程度の非常に高い電圧が印加されるため、絶縁被覆されていても端子や半田などとの距離が近くなると、絶縁破壊されてショートが起こる可能性がある。また、プリント基板上においてリード線同士が近く配される場合には、その間においてもショートが起こる可能性もある。このリード線同士のショート発生を抑制するために、プリント基板における結線箇所を互いに離してリード線同士の間隔を広げることが考えられる。しかし、その場合には、リード線を取り回す必要があるため、これによってリード線がたわみ、かえってリード線と端子や半田との距離が縮まりショートする可能性がある。これは、リード線を適切な位置に固定すれば防ぐことができるが、その場合には、無電極ランプの製造時におけるリード線の位置あわせに手間がかかり、製造工程上好ましくないという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑み、電気的な絶縁信頼性を向上することができるとともに、組み立てしやすい無電極ランプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る無電極放電ランプは、筒状のボビンと、前記ボビンに巻回された誘導コイルと、前記ボビンの管軸方向と直交する方向に沿って主面が配され、前記誘導コイルに所定周波数の電流を供給するための素子が前記ボビンと反対側の主面に搭載された回路基板と、前記ボビンの回路基板側に配される絶縁基板と、前記回路基板と絶縁基板の間に配される基台と、この基台のほぼ中央部に立設され、絶縁基板に設けられた中央の穴を貫通して前記ボビン内部に挿入される筒部材とからなるヒートシンクとを備え、前記誘導コイルは、その両端から前記回路基板と接合される通電用のリード部が導出されており、前記絶縁基板は、前記リード部が前記回路基板側に貫通するための孔が穿設されるとともに、前記リード部が前記孔から前記回路基板と電気的に接合される近傍まで、前記リード部を挿通しこれを支持および絶縁する筒部が前記孔周縁に立設され、かつ、前記筒部、絶縁基板およびボビンが絶縁性の樹脂材料により一体成型されてなるとともに、前記ヒートシンクの基台には前記筒部が挿通される孔が穿設されてなり、さらに、前記ヒートシンクの基台と回路基板との間に、当該回路基板を保持するホルダが配設され、前記ホルダには前記筒部が挿通される孔が穿設されるとともに、そのヒートシンク側の面には位置決めピンが突設されており、前記ヒートシンクの基台には前記位置決めピンと係合する係合孔が穿設されていることを特徴としている。
【０００９】
このような無電極放電ランプにおいては、絶縁性の筒部によってリード部が絶縁されるので、回路基板が横方向に配置され、それに固定される素子の端子がボビン側に露出していたとしても、これらの端子とリード部との接触が抑制され、絶縁信頼性が向上する。さらに、リード部が、リード線のような屈曲しやすいものであったとしても、筒部がこれを回路基板近傍まで保持することができるので、無電極放電ランプを組み立てる際におけるリード部と回路基板との位置決めを行いやすい。
【００１０】
ここで、リード部が、リード線と楔部とからなり、リード線と楔部とが絶縁基板よりもボビン側において接合されているようにすれば、リード線と楔部との接合部分が回路基板上に露出した素子の端子などと絶縁基板を介して隔離されるので、その接合部分を絶縁被覆する必要がなくなり、製造コスト的に好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る無電極ランプの一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（１）無電極ランプの全体構成
図１は、本実施の形態に係る無電極ランプを展開した斜視図である。
【００１２】
同図に示すように、無電極ランプは、発光部となる管球１と、管球１を発光駆動させる駆動部２と、駆動部２を収納するとともに固定保持するケース部３とからなる。
管球１は、ガラスから構成され、球状の外管１０と、当該外管１０の表面から中心に向けて円筒状に凹設されたコイルボビン挿入部１１とからなり、コイルボビン挿入部１１には、駆動部２における磁場発生用のコイルボビン部２０が挿入される。また、管球１の内部には、水銀および放電ガスが封入されている。
【００１３】
外管１０は、その一端側においてくびれたネック部１００が形成されており、ネック部１００の周壁には、管球１を駆動部２と掛止固定するための掛止部１０１が複数突設されている。外管１０の内側壁面においては、図示しない蛍光体膜が被覆されている。この蛍光体膜は、駆動部２におけるコイルボビン部２０の発生する交流磁場が管球１内に封入された水銀と電子の衝突を起こし、これによって放出される紫外線によって励起発光する。
【００１４】
コイルボビン挿入部１１は、円筒部１１０、細管部１１１、頂面部１１２とからなり、円筒部１１０の管軸方向に沿って、それよりも径の細い細管部１１１が中心に配された二重管構造を有するとともに、円筒部１１０と細管部１１１における管球中心側の端部同士が頂面部１１２によって貼設された構成となっている。
【００１５】
駆動部２は、磁場を発生するためのコイルボビン部２０と、管球１を固定するとともに駆動回路部２２を固定するための管球固定部２１と、コイルボビン部２０を駆動する回路基板を備える駆動回路部２２とからなり、管球固定部２１に設けられた係合溝２１２とケース部３における係合突起３０１とが係合することによりケース部３に固定される。
【００１６】
ケース部３は、駆動回路部２２を収納して保護するためのものであり、樹脂からなり、その内周壁に係合突起３０１が設けられた漏斗状のケース３０と、その先端に取り付けられ、外部電源と接続される口金３１とからなる。
口金３１は、一般的に用いられる白熱電球と同じ形状を有する導電性の口金であり、駆動回路部２２と電気的に接続される。
【００１７】
（２）駆動部２の詳細構成
駆動部２の詳細な構成について、図２を用いて説明する。
図２は、駆動部２を展開した斜視図である。
同図に示すように、駆動部２は、コイルボビン部２０と、当該コイルボビン部２０が立設される管球固定部２１と、管球固定部２１を介してコイルボビン部２０と反対側に設けられる駆動回路部２２とからなる。
【００１８】
コイルボビン部２０は、中空円筒状のボビン２００と、ボビン２００の周壁に巻回される誘導コイル２０１と、誘導コイル２０１の両端から導出されたリード線２０１ａと電気的に接合されるとともに、駆動回路部２２と接続されるピン状の楔部２０２と、ボビン２００の芯部に挿嵌される管状のコア２０３と、コア２０３の芯部に挿嵌され、誘導コイル２０１から発生する熱をコア２０３を介して空気中に放熱するヒートシンク２０４とからなる。
【００１９】
ボビン２００は、管球固定部２１における基台２１０の中心から突設されるように基台２１０と絶縁性の樹脂材料から一体成型されたものである。
誘導コイル２０１は、絶縁されたコイルを撚り線にした、いわゆるリッツ線からなり、ボビン２００の周壁に一方向に巻回されるとともに、そのコイルの両端部がリード線２０１ａとして管球固定部２１側に導出された状態となっている。ここで、誘導コイル２０１はリッツ線としなくてもよいが、リッツ線とすることにより、表皮効果による低抵抗化の効果が期待される。なお、リード線２０１ａは後述する楔部２０２と接合され、この接合されたものは誘導コイル２０１のリード部として機能するようになっている。
【００２０】
楔部２０２は、図２における破線で囲まれた一部拡大図に示すように、導電性金属からなる長方形の平板をくの字に折り曲げたものであり、その一端側が誘導コイル２０１のリード線２０１ａと抵抗溶接によって固定されるとともに、他端側が管球固定部２１における基台２１０に穿設された孔２１０ａに挿嵌される。これにより、リード線２０１ａと楔部２０２とは、基台２１０における管球１側において接合されるので、基台２１０を介して駆動回路部２２と隔離された状態となる。従来は、リード線２０１ａを、基台２１０を通して楔部２０２における駆動回路部２２側に巻きつけており、巻き付けが緩んだ場合には、リード線２０１ａが駆動回路部２２と接触してショートする可能性があった。しかし、これにより、リード線２０１ａと楔部２０２との接合部分が、絶縁物である基台２１０によって駆動回路部２２と隔離された状態を保持することができるので、ショートの発生を抑制することができる。また、その接合部分を絶縁物によって被覆する必要もなく、コスト的にも好ましい。ここで、楔部２０２における孔２１０ａに挿嵌される側には、突起２０２ａが突設されており、この突起２０２ａは、孔２１０ａに挿嵌されたときに孔２１０ａの壁面を押圧する。これにより、楔部２０２は、孔２１０ａから抜けにくくなり、しっかりと固定される。なお、楔部２０２と誘導コイル２０１の接合方法は、抵抗溶接に限られず、半田やかしめなど、楔部とコイルの導電性を確保することができる方法であればよい。
【００２１】
管球固定部２１は、円板状の基台２１０と、その周縁に立設され、管球１の掛止部１０１を掛止するホルダ部２１１とからなる。
基台２１０は、その中心に孔２１４（図３）が開設されており、これをカバーするようにボビン２００が立設されるとともに、周縁近傍における中心から９０°程度の角度を有する位置に、コイルボビン部２０における楔部２０２を挿嵌する孔２１０ａが二つ穿設されている。
【００２２】
図３は、基台２１０の裏側をみた斜視図である。
上述したように、孔２１０ａが基台２１０の周縁近傍に配置されているので、図３に示すように、基台２１０の裏側においては、孔２１０ａに挿入された楔部２０２同士の距離Ｗを広げることができる、そのため、楔部２０２と楔部２０２の間における絶縁性を向上することができるので、ショート発生を抑制することができる。また、基台２１０の裏側においては、孔２１０ａの周縁から楔部２０２を絶縁被覆するとともにこれを固定する筒部２１３が突設されている。この筒部２１３は、基台２１０と一体成型されたものであり、楔部２０２と駆動回路部２２における素子の端子や半田などとの接触を防ぐとともに、楔部２０２が突出する位置を固定する働きを有する。
【００２３】
図２に戻り、ホルダ部２１１は、管球１における掛止部１０１（図１）と対応して設けられ、掛止構造によって管球１をホールドするとともに、その外周壁に設けられた係合溝２１２がケース部３（図１）における掛止突起３０１（図１）と嵌合する。
コア２０３は、管状のフェライトコアからなり、ボビン２００の芯部に相当する孔２１４（図３）に挿嵌される。
【００２４】
ヒートシンク２０４は、アルミなどの伝熱性に優れる金属からなり、円板状の基台２０４０の中心に円筒管状の筒部２０４１が立設された構成となっており、筒部２０４１がコア２０３の芯部に挿嵌される。
基台２０４０には、楔部２０２と対応する位置に孔２０４０ａが穿設されるとともに、駆動回路部２２における位置決めピン２２１１を挿嵌する孔２０４０ｂが穿設される。
【００２５】
筒部２０４１は、コア２０３の内周壁と当接するように配され、誘導コイル２０１において発生する熱をコア２０３を介して駆動回路部２２側に放熱する働きを有する。
駆動回路部２２は、基台２１０におけるボビン２００と反対側の主面に設けられ、入力された電力を所望の高周波信号（たとえば４００ｋＨｚ程度）に変換する高周波発振素子や、整流器などの素子２２００が半田付けされたプリント基板２２０と、当該プリント基板２２０を固定するホルダ２２１とを備え、変換された高周波信号を楔部２０２を介して誘導コイル２０１に供給する。
【００２６】
プリント基板２２０は、駆動回路として必要な配線がプリントされたものであり、その一方の主面側に素子２２００が搭載されるとともに、他方の主面側に素子２２００における端子２２０１が複数突設された状態で半田２２０２によって半田付けされ、さらに楔部２０２を挿入するためのスリット２２０３が二箇所切り欠かれている。
【００２７】
ホルダ２２１は、樹脂からなる円板状のものであり、プリント基板２２０の向きを一義的に固定するとともに、プリント基板２２０における端子２２０１が突設された側をヒートシンク２０４から絶縁するようにカバーする。
ホルダ２２１には、ヒートシンク２０４における孔２０４０ａおよびプリント基板２２０におけるスリット２２０３と対応する位置に孔２２１０ａが穿設されるとともに、ヒートシンク２０４と対向する側には、ヒートシンク２０４における孔２０４０ｂと対応する位置において、ヒートシンク２０４との相対的位置を固定するための位置決めピン２２１１が二本突設されている。
【００２８】
このような駆動部２を組み立てる際には、ボビン２００に誘導コイル２０１を巻回した後、誘導コイル２０１から導出されるリード線２０１ａに楔部２０２を抵抗溶接によって溶接する。そして、この楔部２０２を基台２１０における孔２１０ａに挿嵌し、楔部２０２を筒部２１３から突出させる。
つぎに、ボビン２００における孔２１４（図３）にコア２０３を挿入した後、コア２０３の芯部にヒートシンク２０４における筒部２０４１を挿入する。このとき、ヒートシンク２０４における基台２０４０の孔２０４０ａに筒部２１３がそれぞれ通過するように挿入する。
【００２９】
そして、素子２２００を半田付けしたプリント基板２２０を、ホルダ２２１に係合させて保持させ、ホルダ２２１における位置決めピン２２１１を、ヒートシンク２０４における孔２０４０ｂに挿入する。これにより、ホルダ２２１とヒートシンク２０４との相対的位置が固定される。そして、楔部２０２をプリント基板２２０に空けられたスリット２２０３に挿入して、楔部２０２の先端側とプリント基板２２０と半田付けして固定する。
【００３０】
（３）筒部２１３を備えることによる効果
このようにして組み立てられた本実施の形態にかかる無電極放電ランプの一部断面を示す正面図を図４に示す。
同図に示すように、楔部２０２は、筒部２１３によって被覆されており、筒部２１３はプリント基板２２０の近傍まで延出している。そのため、楔部２０２はプリント基板２２０から突き出た端子２２０１とも接触しにくい構成となっている。ここでは、筒部２１３は、その高さＨ（図３）を３ｍｍとし、筒部２１３とプリント基板２２０の間の距離が１ｍｍ程度に近接するように設定している。しかし、このように近接することに限定されるものではなく、筒部２１３がプリント基板２２０と当接するように設定すれば、基台２１０とプリント基板２２０との間隔を筒部２１３の高さＨに一定にすることもできる。
【００３１】
さらに、筒部２１３を備えることによって、楔部２０２を用いることなく、屈曲しやすいリード線２０１ａを直接筒部２１３に通してプリント基板２２０と接続することもできる。これは、屈曲しやすいリード線であっても、筒部２１３がリード線をプリント基板２２０近傍まで所定の位置となるように保持しているので、組み立て時においてプリント基板２２０の孔２２０３にリード線を通す際における位置あわせが行いやすくなるからである。
【００３２】
これに加え、筒部２１３を備えることによって、本実施の形態のようにヒートシンク２０４を備える無電極ランプの場合には、楔部２０２とヒートシンク２０４との接触が遮られて絶縁性を高めることができるので、従来に比べて絶縁信頼性が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る無電極ランプは、筒部が楔部などのリード部を絶縁された状態に保持しているので、絶縁信頼性が向上するとともに、その筒部がリード部をプリント基板近傍まで支持しているので、屈曲しやすいリード線などをリード部として用いた場合においても、組み立て時において、リード部とプリント基板との相対的な位置決めが行いやすく、その組み立てがしやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無電極ランプを展開した斜視図である。
【図２】上記無電極ランプにおける駆動部を展開した斜視図である。
【図３】図２における駆動部の基台を裏側からみた斜視図である。
【図４】無電極放電ランプの一部断面を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 管球
２ 駆動部
３ ケース部
１０ 外管
２０ コイルボビン部
２１ 管球固定部
２２ 駆動回路部
３０ ケース
２００ ボビン
２０１ 誘導コイル
２０１ａ リード線
２０２ 楔部
２０２ａ,２１０ａ,２１４,２０４０ａ,２０４０ｂ,
２２０３,２２１０ａ 孔
２０４ ヒートシンク
２１０ 基台
２１１ ホルダ部
２１２ 係合溝
２１３ 筒部
２２０ プリント基板
２２１ ホルダ
３０１ 掛止突起
２２００ 素子
２２０１ 端子
２２０２ 半田
２２０３ スリット

Claims (2)

1. 筒状のボビンと、
   前記ボビンに巻回された誘導コイルと、
   前記ボビンの管軸方向と直交する方向に沿って主面が配され、前記誘導コイルに所定周波数の電流を供給するための素子が前記ボビンと反対側の主面に搭載された回路基板と、
   前記ボビンの回路基板側に配される絶縁基板と、
   前記回路基板と絶縁基板の間に配される基台と、この基台のほぼ中央部に立設され、絶縁基板に設けられた中央の穴を貫通して前記ボビン内部に挿入される筒部材とからなるヒートシンクと
   を備え、
   前記誘導コイルは、その両端から前記回路基板と接合される通電用のリード部が導出されており、
   前記絶縁基板は、前記リード部が前記回路基板側に貫通するための孔が穿設されるとともに、前記リード部が前記孔から前記回路基板と電気的に接合される近傍まで、前記リード部を挿通しこれを支持および絶縁する筒部が前記孔周縁に立設され、
   かつ、前記筒部、絶縁基板およびボビンが絶縁性の樹脂材料により一体成型されてなるとともに、前記ヒートシンクの基台には前記筒部が挿通される孔が穿設されてなり、
   さらに、
   前記ヒートシンクの基台と回路基板との間に、当該回路基板を保持するホルダが配設され、
   前記ホルダには前記筒部が挿通される孔が穿設されるとともに、そのヒートシンク側の面には位置決めピンが突設されており、
   前記ヒートシンクの基台には前記位置決めピンと係合する係合孔が穿設されている
   ことを特徴とする無電極放電ランプ。
2. 前記リード部は、リード線と楔部とからなり、前記リード線と楔部とが前記絶縁基板よりも前記ボビン側において接合されていることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプ。

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