JP4127264B2 - lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、環状の蛍光灯を用いる照明器具に関するものである。 The present invention relates to a lighting apparatus using an annular fluorescent lamp.
図10は従来例におけるインバータ式点灯回路の回路図を示しており、商用電源ACの交流電圧をダイオードD1,D2及び平滑コンデンサC2,C3にて倍電圧整流して得られる直流電圧を電源とし、平滑コンデンサC2,C3に互いに並列に接続されたインバータ回路部6’で高周波交流電圧に変換して各々蛍光灯21,22を高周波点灯させている。
FIG. 10 shows a circuit diagram of an inverter type lighting circuit in a conventional example, and a DC voltage obtained by voltage double rectification of an AC voltage of a commercial power source AC with diodes D 1 and D 2 and smoothing capacitors C 2 and C 3 . Is converted into a high-frequency AC voltage by an
インバータ回路部6’は、トランスT1,T2の2次側に誘起される電圧で発振するスイッチング素子Q1’,Q3’と、制御用IC12からの制御信号によりドライバ回路13でオン・オフされるスイッチング素子Q2’,Q4’とを備え、スイッチング素子Q1’,Q2’及びQ3’,Q4’を交互にオン・オフ(約50kHzの周波数)することで直流電圧を高周波電圧に変換する、従来周知の所謂自励他制式のものである。而して、スイッチング素子Q2’,Q4’がオンのときには平滑コンデンサC2,C3から蛍光灯21,22、スイッチング素子Q2’,Q4’を介して高周波の比較的に大きな電流が流れるとともに、スイッチング素子Q1’,Q3’がオンのときには、コンデンサC5,C8からスイッチング素子Q1’,Q3’、蛍光灯21,22を介して高周波の比較的に大きな電流が流れる(図10中の矢印参照)。
The
本従来例では、商用電源ACからの入力電流歪みをチョークコイルL1,L2によって改善しているため、ケイ素鋼板を用いた大型のチョークコイルが必要となり、さらに倍電圧整流を行っているために平滑コンデンサC2,C3には大容量の大型のコンデンサを用いている。また、各蛍光灯21,22をインバータ回路部6’で個々に点灯する個別点灯方式であるため、制御用IC12並びに制御用IC12の動作に必要な周辺部品やスイッチング素子Q1’…を駆動するドライバ回路13のプリント基板への実装面積が大きくなる。
In this conventional example, since the input current distortion from the commercial power supply AC is improved by the choke coils L 1 and L 2 , a large choke coil using a silicon steel plate is required, and voltage doubler rectification is performed. In addition, large capacitors having a large capacity are used as the smoothing capacitors C 2 and C 3 . Further, since the
図11は上記点灯回路を構成する回路部品を略円弧状のプリント基板3に実装して成る点灯回路ブロックを示している。同図に示すように、チョークコイルL1,L2や平滑コンデンサC2,C3には大型の部品を必要とするので、プリント基板3の幅方向のスペース一杯に実装されている。また、個別点灯方式であるために、インバータ回路部6’や制御用IC12の周辺回路を構成する回路部品もプリント基板3のスペース一杯を使って実装されている。よって、蛍光灯21,22に電力供給するインバータ回路部6’の高周波電流ループの面積もプリント基板3の実装スペースとともに大きいものとなる。さらにインバータ回路部6’の電源となる平滑コンデンサC2,C3とインバータ回路部6’を構成する回路部品との間に制御用IC12が実装され、且つ平滑コンデンサC3のグランドと制御用IC12のグランドとが互いに対向する位置関係にないため、最も安定する平滑コンデンサC3のグランドに接続される制御用IC12のグランドのパターン配線が長くなり、また平滑コンデンサC2,C3からインバータ回路部6’に電力供給する大電流ループが制御用IC12と交差するような回路部品の実装配置となっている。
(従来例における第1の問題)
上記従来例では回路上最も安定するグランドである平滑コンデンサC3のグランドの近傍に制御用IC12を実装できないため、制御用IC12のグランドへのパターン配線の引回しによって電位の変動が生じる。また、平滑コンデンサC2,C3はインバータ回路部6’の電源として電力供給を行うので、大電流が制御用IC12の近傍を流れることにより、制御用IC12の周辺に微弱な信号ラインの電位変動が生じる虞がある。これらのことから、回路の安定動作を考慮すると、最も安定するグランドから制御用IC12のグランドまで極力短い距離で且つ制御用IC12周辺の微弱信号ラインと大電流ループとが交差しないように回路部品をプリント基板3に実装しなければならない。
(First problem in the conventional example)
Since in the above prior art can not implement a ground control IC12 in the vicinity of the smoothing capacitor C 3 is a ground for the most stable on the circuit, the variation of the potential is caused by routing of the wiring pattern to ground of the control IC12. Further, since the smoothing capacitors C 2 and C 3 supply power as the power source of the
(従来例における第2の問題)
上記従来例におけるプリント基板3の形状では、蛍光灯21,22への配線を外周よりも内周に形成する方が配線長が短くて済むが、インバータ回路部6’を構成する回路部品がプリント基板3の幅方向のスペース一体に実装されているため、インバータ回路部6’に流れる大電流ループの面積も当然大きくなってしまう。一般にインバータ回路から発生するノイズレベルは、インバータ回路に流れる高周波電流ループの面積の増加とともに増大することが知られている。このため、インバータ回路部6’から発生するノイズを低減するには、インバータ回路部6’に流れる高周波電流ループの面積を小さくするように回路部品をプリント基板3に実装しなければならない。
(Second problem in the conventional example)
In the shape of the printed
(従来例における第3の問題)
ところで、照明器具の中にはリモコン発信器を使って点灯、消灯、調光などを遠隔操作できるものがあるが、このようなリモコン機能付きの照明器具の場合にはリモコン発信器から送信される信号を受信し且つ処理して点灯回路ブロックの動作制御を行うリモコン回路部を備える必要がある。而して、上記従来例のようにリモコン機能を有しない点灯回路ブロックにリモコン回路部を追加する場合、プリント基板3にはリモコン回路部10を構成する回路部品を実装するためのスペースがないため、プリント基板やプリント基板に対する回路部品の実装設計を全く別のものにする必要がある。このため、煩わしいプリント基板の設計を別途一から行う必要があり、同一の照明器具についてリモコン機能の有無に応じてプリント基板設計に約2倍の時間を要するという問題や、プリント基板が大型化してコストアップになるという問題もある。
(Third problem in the conventional example)
By the way, some lighting fixtures can be remotely controlled to turn on / off, dimming, etc. using a remote control transmitter, but in the case of such lighting fixtures with a remote control function, they are transmitted from the remote control transmitter. It is necessary to provide a remote control circuit unit that receives and processes the signal to control the operation of the lighting circuit block. Thus, when a remote control circuit unit is added to a lighting circuit block that does not have a remote control function as in the above-described conventional example, there is no space for mounting circuit components constituting the remote
請求項1及び2の発明は上記従来例における第1の問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、インバータ回路部を安定して動作させることができる照明器具を提供することにある。
The inventions of
請求項3の発明は上記従来例における第2の問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、インバータ回路部から生じるノイズを低減することができる照明器具を提供することにある。
The invention of
請求項4の発明は上記従来例における第3の問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、リモコン機能の有無に対して同一のプリント基板設計で対応することができる照明器具を提供することにある。
The invention of
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、環状の蛍光灯と、該蛍光灯を点灯するためのインバータ式の点灯回路を構成する回路部品、略円弧状に形成されて上記回路部品が実装されるプリント基板から成る点灯回路ブロックとを備えた照明器具において、上記回路部品のうちで極性を有し上記点灯回路の入力電源となる平滑コンデンサと、点灯回路の動作制御を行う制御用ICとを、パターン配線を介して互いに接続される端子である平滑コンデンサの−端子と制御ICのGNDとが互いに対向する位置関係となるように近接して上記プリント基板に実装したことを特徴とし、制御用ICのグランドのパターン配線長を短くすることができ、パターン配線の引回しによる電位の変動を抑えて点灯回路を安定して動作させることができる。 In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is an annular fluorescent lamp and a circuit component constituting an inverter-type lighting circuit for lighting the fluorescent lamp, and the circuit component formed in a substantially arc shape. In a lighting fixture comprising a lighting circuit block made of a printed circuit board on which is mounted, a smoothing capacitor having polarity among the circuit components and serving as an input power source for the lighting circuit, and a control for controlling the operation of the lighting circuit The IC is mounted on the printed circuit board in close proximity so that the negative terminal of the smoothing capacitor, which is a terminal connected to each other via the pattern wiring, and the GND of the control IC are in a mutually opposing positional relationship. The pattern wiring length of the ground of the control IC can be shortened, and the lighting circuit can be stably operated by suppressing the fluctuation of the potential due to the routing of the pattern wiring.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、上記点灯回路における入力側に昇圧型チョッパ回路を設けて成ることを特徴とし、商用電源からの入力電流歪みを改善するのにケイ素鋼板を用いた大型のチョークコイルや大容量で大型のコンデンサが不要となり、プリント基板等の小型化が可能となる。
The invention of
請求項3の発明は、上記目的を達成するために、請求項1の発明において、上記回路部品のうちで比較的に大きな電流が流れる回路部品を上記プリント基板の内周側に実装したことを特徴とし、比較的に大きな高周波電流が流れる電流ループ面積を小さくすることでノイズの低減が図れる。 In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, a circuit component in which a relatively large current flows is mounted on the inner peripheral side of the printed circuit board. As a feature, noise can be reduced by reducing the current loop area through which a relatively high frequency current flows.
請求項4の発明は、上記目的を達成するために、請求項1の発明において、リモコン発信器から送信される信号を受信し且つ処理して上記点灯回路ブロックの動作制御を行うリモコン回路部を構成する回路部品の少なくとも一部が実装可能なスペースを上記プリント基板に設けて成ることを特徴とし、リモコン機能の有無に対して同一のプリント基板設計で対応することができ、プリント基板の設計に要する時間を短縮することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a remote control circuit unit that receives and processes a signal transmitted from a remote control transmitter and controls the operation of the lighting circuit block according to the first aspect of the invention. The printed circuit board is provided with a space in which at least a part of the circuit components to be configured can be mounted. The same printed circuit board design can be used for the presence or absence of the remote control function. The time required can be shortened.
請求項5の発明は、請求項1の発明において、上記平滑コンデンサと上記制御用ICとを背の高い方の回路部品が内周側に位置するように上記プリント基板に実装したことを特徴とし、回路部品とケースとが高さ方向で干渉しくくなり、プリント基板の外周寄りに実装できて実装効率が向上できる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the smoothing capacitor and the control IC are mounted on the printed circuit board so that the taller circuit component is located on the inner peripheral side. The circuit component and the case are less likely to interfere with each other in the height direction, and can be mounted closer to the outer periphery of the printed circuit board, thereby improving the mounting efficiency.
請求項6の発明は、請求項1の発明において、上記点灯回路における入力側に昇圧型チョッパ回路を設けるとともに、上記回路部品のうちで比較的に大きな電流が流れる回路部品を上記プリント基板の内周側に実装し、リモコン発信器から送信される信号を受信し且つ処理して上記点灯回路ブロックの動作制御を行うリモコン回路部を構成する回路部品の少なくとも一部が実装可能なスペースを上記プリント基板に設けて成ることを特徴とし、商用電源からの入力電流歪みを改善するのにケイ素鋼板を用いた大型のチョークコイルや大容量で大型のコンデンサが不要となってプリント基板等の小型化が可能となり、また比較的に大きな高周波電流が流れる電流ループ面積を小さくすることでノイズの低減が図れ、さらにリモコン機能の有無に対して同一のプリント基板設計で対応することができ、プリント基板の設計に要する時間を短縮することができる。 According to a sixth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, a step-up chopper circuit is provided on the input side of the lighting circuit, and among the circuit components, a circuit component in which a relatively large current flows is included in the printed circuit board. A space where at least a part of the circuit components constituting the remote control circuit unit that is mounted on the peripheral side, receives and processes the signal transmitted from the remote control transmitter, and controls the operation of the lighting circuit block can be mounted is printed A large-sized choke coil using a silicon steel plate and a large-capacity large-sized capacitor are not required to improve input current distortion from a commercial power supply, and the printed circuit board can be downsized. It is possible to reduce the noise by reducing the area of the current loop through which a relatively large high-frequency current flows. And can be associated with the same printed circuit board design, it is possible to shorten the time required for a printed circuit board design.
環状の蛍光灯を点灯するためのインバータ式の点灯回路を構成する回路部品のうちで点灯回路の入力電源となる平滑コンデンサと、点灯回路の動作制御を行う制御用ICとを、パターン配線を介して互いに接続される端子である平滑コンデンサの−端子と制御ICのGNDとが互いに対向する位置関係となるように近接して上記プリント基板に実装したので、制御用ICのグランドのパターン配線長を短くすることができ、パターン配線の引回しによる電位の変動を抑えて点灯回路を安定して動作させることができる。 Among the circuit components constituting the inverter type lighting circuit for lighting the annular fluorescent lamp, a smoothing capacitor serving as an input power source for the lighting circuit and a control IC for controlling the operation of the lighting circuit are connected via a pattern wiring. Since the negative terminal of the smoothing capacitor, which is a terminal connected to each other, and the GND of the control IC are mounted close to each other so as to face each other , the pattern wiring length of the ground of the control IC is The lighting circuit can be shortened, and the lighting circuit can be stably operated by suppressing the fluctuation of the potential due to the routing of the pattern wiring.
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1の点灯回路ブロックを示す平面図、図2は点灯回路の回路図である。なお、本実施形態の基本的な構成は従来例と共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明は省略する。まず、図2を参照して本実施形態における点灯回路について説明する。本実施形態の点灯回路は、電源帰還ノイズ低減用のラインフィルタLF1,LF2、ダイオードブリッジDB、チョッパ回路部5、インバータ回路部6を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing a lighting circuit block according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of the lighting circuit. Since the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the conventional example, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. First, the lighting circuit in the present embodiment will be described with reference to FIG. The lighting circuit of this embodiment includes line filters LF 1 and LF 2 for reducing power supply feedback noise, a diode bridge DB, a
チョッパ回路部5はコンデンサC2、インダクタンスL1,ダイオードD5,スイッチング素子Q1並びに平滑コンデンサC3にて構成され、制御用IC7によりスイッチング素子Q1をオン・オフ制御することで昇圧された直流電圧を次段のインバータ回路部6に出力するものである。なお、9は制御用IC7の動作電源Vccを得るための電源回路である。
The
またインバータ回路部6は平滑コンデンサC4、一対のスイッチング素子Q2,Q3、スイッチング素子Q2,Q3を駆動するドライバ回路8、コンデンサC5,C7及びインダクタンスL2から成る共振回路、コンデンサC6,C8及びインダクタンスL3から成る共振回路を備え、制御用IC7により一対のスイッチング素子Q2,Q3を交互に高周波(例えば、50kHzの周波数)でオン・オフすることにより、チョッパ回路部5から入力される直流電圧を高周波交流電圧に変換して2つの蛍光灯21,22を高周波点灯するものである。すなわち、本実施形態における点灯回路は、チョッパ回路部5のスイッチング素子Q1とインバータ回路部6のスイッチング素子Q2,Q3とを同じ制御用IC7で駆動制御し、1つのインバータ回路部6で2つの蛍光灯21,22を高周波点灯する、所謂チョッパ連動他励式のインバータ一括点灯回路であり、チョッパ回路部5のスイッチング素子Q1はインバータ回路部6の発振周波数と同じ周波数でオン・オフされる。
The
上記点灯回路においては、チョッパ回路部5によって商用電源ACからの入力電流歪みを改善しているため、従来例のようなケイ素鋼板を用いた大型のチョークコイルや大容量で大型のコンデンサが不要となり、プリント基板3等の小型化が可能となる。また、2つの蛍光灯21,22を1つのインバータ回路部6で一括して点灯させているので、従来例のような個別点灯式のものに比較して制御用IC7及び制御用IC7の動作に必要な周辺部品、スイッチング素子Q2,Q3を駆動するドライバ回路8等のプリント基板3に対する実装面積が小さくなり、プリント基板3の実装設計における自由度を増すことができるという利点がある。
In the above lighting circuit, since the input current distortion from the commercial power supply AC is improved by the
上記のような点灯回路を構成する回路部品は図1に示すように略円弧状のプリント基板3に実装される。本実施形態においては、チョッパ回路部5及びインバータ回路部6を構成する回路部品の内で比較的に大きな電流(図2中の矢印参照)が流れる大型部品(インダクタンスL1〜L3、スイッチング素子Q1〜Q3、コンデンサC3〜C6等)をプリント基板3の内周側に実装しているので、比較的に大きな高周波電流が流れる電流ループ面積を小さくしてインバータ回路部6から発生するノイズを低減することができる。
The circuit components constituting the lighting circuit as described above are mounted on a substantially arc-shaped printed
また、回路上最も安定するグランドである平滑コンデンサC3,C4のグランドと、制御用IC7のグランドとが対向する位置関係で且つ近傍となるようにプリント基板3に実装しているので(図1参照)、制御用IC7のグランドのパターン配線長を極力短くすることができ、パターン配線の引回しによる電位の変動を抑えて点灯回路を安定して動作させることができる。なお、平滑コンデンサC3,C4と制御用IC7とのグランドを対向させるのは、部品実装面側でも半田面(非実装面)側の何れであってもよい。ここで、図3に示すように平滑コンデンサC3,C4と制御用IC7の内で背の高い方の回路部品(例えば、平滑コンデンサC3,C4)が内周側に位置するようにプリント基板3に実装すれば、回路部品とケース1とが高さ方向で干渉しくくなり、プリント基板3の外周寄りに実装できて実装効率が向上できるという利点がある。
Further, since the grounds of the smoothing capacitors C 3 and C 4 that are the most stable grounds in the circuit and the ground of the
さらに平滑コンデンサC3,C4には高周波の大電流が流れるが、図2に示すように制御用IC7のグランドを平滑コンデンサC3,C4のグランドの間に接続することにより、制御用IC7のグランドに大電流が流れ込むことがなく、且つ電位の変動もないのでより安定した回路動作が実現できる。ところで本実施形態においては、上記のような大電流が流れない小容量の回路部品に表面実装型の部品を採用することで実装密度を上げ、商用電源ACが接続される電源コネクタ11、ラインフィルタLF1,LF2、ダイオードブリッジD1〜D4の実装位置より外周側に空きスペースSを設けている。すなわち、リモコン発信器から送信される信号を受信し且つ処理して上記点灯回路ブロックの動作制御を行うリモコン回路部10を付加する場合にあっても(図2参照)、上記空きスペースSにリモコン回路部10を構成する回路部品を実装することができるため、リモコン機能の有無に対して同一のプリント基板3を使用することができる。その結果、煩わしいプリント基板の設計に要する時間を短縮することができる。なお、プリント基板3に設けるスルーホールを共用化し、パターン配線を一部リモコン機能の有無に応じて区別して用いてもよい。なお、リモコン回路部10の回路構成は従来周知であるから図示及び説明は省略する。
Although higher frequency a large current flows through the smoothing capacitor C 3, C 4, by connecting between the ground control IC7 of the smoothing capacitor C 3, C 4 ground as shown in FIG. 2, the control IC7 A large current does not flow into the ground and there is no potential fluctuation, so that a more stable circuit operation can be realized. By the way, in the present embodiment, the power supply connector 11 to which the commercial power supply AC is connected, the line filter, by using surface-mounted components for the small-capacity circuit components that do not flow a large current as described above. An empty space S is provided on the outer peripheral side from the mounting position of LF 1 , LF 2 , and diode bridges D 1 to D 4 . That is, even when the remote
(実施形態2)
図4は本発明の実施形態2の点灯回路ブロックを示す平面図、図5は点灯回路の回路図である。なお、本実施形態の基本的な構成は実施形態1と共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明は省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
4 is a plan view showing a lighting circuit block according to
本実施形態では、チョッパ回路部5のスイッチング素子Q1をオン・オフ制御する制御用IC71と、インバータ回路部6のスイッチング素子Q2,Q3をオン・オフ制御する制御用IC72とを個別に備え、各制御用IC71,72のグランドと平滑コンデンサC3,C4のグランドとが対向する位置関係で且つ近傍となるようにプリント基板3に実装するとともに、制御用IC71,72のグランドを平滑コンデンサC3,C4のグランドの間に接続した点に特徴がある。
In the present embodiment, the
このようにチョッパ回路部5のスイッチング素子Q1をオン・オフ制御する制御用IC71と、インバータ回路部6のスイッチング素子Q2,Q3をオン・オフ制御する制御用IC72とを個別に備える回路構成であっても、実施形態1と同様の効果を奏することが可能である。
And the
(実施形態3)
図6は本発明の実施形態3の点灯回路ブロックを示す平面図、図7は点灯回路の回路図である。なお、本実施形態の基本的な構成は実施形態2と共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明は省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a plan view showing a lighting circuit block according to
本実施形態では、チョッパ回路部5のスイッチング素子Q1をオン・オフ制御する制御用IC71と、インバータ回路部6の発振周波数を制御するための制御I72と、インバータ回路部6のスイッチング素子Q2,Q3をオン・オフ制御する制御用IC73とを個別に備え、各制御用IC71〜73のグランドと平滑コンデンサC3,C4のグランドとが対向する位置関係で且つ近傍となるようにプリント基板3に実装するとともに、制御用IC71〜73のグランドを平滑コンデンサC3,C4のグランドの間に接続した点に特徴がある。
In the present embodiment, the
このようにチョッパ回路部5のスイッチング素子Q1をオン・オフ制御する制御用IC71と、インバータ回路部6の発振周波数を制御するための制御I72と、インバータ回路部6のスイッチング素子Q2,Q3をオン・オフ制御する制御用IC73とを個別に備える回路構成であっても、実施形態1又は2と同様の効果を奏することが可能である。
And the
(実施形態4)
図8は本発明の実施形態6の点灯回路ブロックを示す平面図、図9は点灯回路の回路図である。なお、本実施形態の基本的な構成は実施形態1と共通であるので、共通する部分については同一の符号を付して説明は省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a plan view showing a lighting circuit block according to
本実施形態では、インバータ回路部6の高電位側のスイッチング素子Q2のゲートにトランスT、抵抗R1 、ツェナーダイオードZDを接続して自励発振させるとともに、低電位側のスイッチング素子Q3を制御用IC7’によりオン・オフ制御するようにし、制御用IC7’のグランドが平滑コンデンサC3,C4のグランドと対向する位置関係で且つ近傍となるようにプリント基板3に実装するとともに、制御用IC7’のグランドを平滑コンデンサC3,C4のグランドの間に接続した点に特徴がある。
In the present embodiment, the transformer T to the gate of the switching element Q 2 on the high potential side of the
このようにインバータ回路部6を自励他制式のインバータ回路とした場合にあっても、実施形態1と同様の効果を奏することが可能である。
Thus, even when the
2 蛍光灯
3 プリント基板
7 制御用IC
C3,C4 平滑コンデンサ
2
C 3 and C 4 smoothing capacitors
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