JP4241341B2

JP4241341B2 - 無電極放電灯装置

Info

Publication number: JP4241341B2
Application number: JP2003394682A
Authority: JP
Inventors: 進吾増本; 大志城戸
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP2005158463A

Description

本発明は、放電ガスを封入したバルブ内に電極を持たず、誘導コイルに高周波電流を流すことによって発生した高周波電磁界によって放電ガスを励起、発光させる無電極放電灯装置に関するものである。

従来の無電極放電灯装置は、外観構成を図８、回路構成を図９に各々示すように、点灯回路ユニット１１０と、ランプユニット１１１と、互いに別ユニットである点灯回路ユニット１１０とランプユニット１１１との間を直接接続する同軸ケーブル１１２とを備え、点灯回路ユニット１１０は直流電源(図示無し)を入力されて、高周波が直流電源に帰還することを防ぐフィルタ回路１０１と、直流電力を高周波発振させる発振回路１０２と、発振回路１０２の発振出力を増幅する前置増幅回路１０３と、前置増幅回路１０３の出力を更に高周波電力増幅する電力増幅回路１０４とから構成される。ランプユニット１１１は、放電ガスを封入した透光性バルブよりなる無電極放電灯１０５と、電力増幅回路１０４からの高周波電流をバルブ近傍に供給する誘導コイル１０６と、電力増幅回路１０４の出力と無電極放電灯１０５及び誘導コイル１０６とのインピーダンス整合を行うインピーダンス整合回路１０７とから構成され、誘導コイル１０６に高周波電流を通電することによって形成した電磁界によって無電極放電灯１０５内の放電ガスを励起して発光させる。無電極放電灯１０５の周囲は、金属線等でメッシュ状に形成されたシールドケース１２０を設けており、無電極放電灯１０５から出るノイズを防止している。（例えば、特許文献１参照）
さらには、同軸ケーブル及び同軸コネクタを介して１００ＭＨｚ以上の高周波電流をランプユニットへ供給するものもある。（例えば、特許文献２参照）
実用新案登録第２５６７１０８号公報（段落番号［０００８］〜［００１０］、図１、図２）特表２００２−５１０１２３号公報（段落番号［００４８］、［００５４］、［０４３０］、図１６〜図１８、図２２３）

上記従来例では、点灯回路ユニット１１０とランプユニット１１１とを別ユニットとして同軸ケーブル１１２で直接接続したことにより、点灯回路ユニット１１０の発熱によるランプユニット１１１への影響、またはランプユニット１１１の発熱による点灯回路ユニット１１０への影響がなくなり、装置の設計並びに実装の自由度が向上する。しかし、点灯回路ユニット１１０とランプユニット１１１とを接続する管灯線である同軸ケーブル１１２は、誘導コイル１０６へ供給する電流の周波数が高いほど浮遊容量の影響を受けやすく、点灯回路ユニット１１０とランプユニット１１１とを分離可能な構成とした場合に電力損失の増加等が発生する。したがって、浮遊容量の影響を抑えるためには点灯回路ユニット１１０とランプユニット１１１とを分離できず、そのために各ユニットの取り付けを同時に行わなければならず、さらに装置内での管灯線の引き回しについても考慮されていないものであり、組立性が低下するという課題があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置を構成する点灯回路ユニット及びランプユニットの取り付け、配線の引き回しを容易にして、組立性に優れた無電極放電灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、放電ガスを封入してくぼみ部を有するバルブ、及びくぼみ部に収納された誘導コイルを具備するランプユニットと、誘導コイルに数ＭＨｚ以下の高周波電流を供給する一対の出力端を有する高周波電源回路、及び少なくとも高周波電源回路を収納するケースを具備する点灯回路ユニットと、高周波電源回路の出力端に一端を接続した第１の管灯線と、第１の管灯線の他端に接続した第１のコネクタと、誘導コイルに一端を接続した第２の管灯線と、第２の管灯線の他端に接続するとともに第１のコネクタと着脱自在に接続する第２のコネクタとを備えて、誘導コイルはくぼみ部の開口側から底部方向へ巻回され、高周波電源回路の一対の出力端のうち高電位側の出力端は、第１の管灯線、第１のコネクタ、第２のコネクタ、第２の管灯線を介してくぼみ部の底部側から導出される誘導コイルの一端に接続され、第１の管灯線の長さは、第１の管灯線を引き出したケース面の幅，高さよりも長いことを特徴とする。

この発明によれば、ランプユニットと点灯回路ユニットとを接続する管灯線及びコネクタでの浮遊容量の影響を増大させることなくランプユニットと点灯回路ユニットとを分離して、各ユニットの取り付けを容易にでき、且つ管灯線の引き回しの自由度が向上するので装置内の配線を容易に行うことができて、組立性の向上を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、高周波電源回路は、誘導コイルに数百Ｈｚ以上、数ＭＨｚ以下の高周波電流を供給することを特徴とする。

この発明によれば、無電極放電灯を安定して点灯させることができる。

以上説明したように、本発明では、装置を構成する点灯回路ユニット及びランプユニットの取り付け、配線の引き回しを容易にして、組立性に優れた無電極放電灯装置を提供することができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯装置は、図１の外観構成、図２の回路構成に示すように、点灯回路ユニット１と、ランプユニット２とを備え、点灯回路ユニット１とランプユニット２との間は、管灯線３ａ、コネクタ４ａ、コネクタ４ｂ、管灯線３ｂを介して接続される。なお、管灯線３ａ，３ｂは同軸ケーブルではなく、平行線等の２芯の一般ケーブルを用いる。

まず点灯回路ユニット１は、電圧Ｖｄｃを出力する直流電源Ｅ１と、電圧Ｖｄｃを入力され高周波電流を出力する高周波電源回路Ｋ１とを備え、直流電源Ｅ１及び高周波電源回路Ｋ１は函型のケース１０内に収納される。高周波電源回路Ｋ１は、直流電源Ｅ１の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２の両端間に接続されたインダクタＬｓとコンデンサＣｐの直列回路と、インダクタＬｓとコンデンサＣｐの接続中点に一端を接続したコンデンサＣｓと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動回路Ｋ２とから構成される。そして、駆動回路Ｋ２がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を数百Ｈｚ以上、数ＭＨｚ以下の動作周波数でオン・オフさせることで、コンデンサＣｓの他端に接続した高電位側出力端１ａ−直流電源Ｅ１の負極に接続した低電位側出力端１ｂ間から数百Ｈｚ以上、数ＭＨｚ以下の高周波電流を出力している。ここで、インダクタＬｓとコンデンサＣｐ，Ｃｓとは共振回路を構成している。

次にランプユニット２は、くぼみ部２５を形成されて放電ガスを封入した透光性バルブよりなる無電極放電灯２０と、くぼみ部２５内に設置され、点灯回路ユニット１からの高周波電流を流すことで発生する高周波電磁界を無電極放電灯２０へ供給する誘導コイル２１と、誘導コイル２１をくぼみ部２５の開口側から底部側へ巻回させたリング状のコア２２と、くぼみ部２５の開口側に配置されてコア２２で発生する熱を放熱させる放熱体２３と、くぼみ部２５内で誘導コイル２１及びコア２２を保持するためのボビン２４とを備える。誘導コイル２１の両端は、くぼみ部２５の底部側から導出される高電位側入力端２１ａと、くぼみ部２５の開口側から導出される低電位側入力端２１ｂとからなる。ここで、コア２２は例えば高周波磁気特性が良好なＭｎ−Ｚｎフェライトであり、放熱体２３は例えば熱伝導性が高いアルミニウム、あるいは銅、あるいはアルミニウム、銅の合金である。

そして、高周波電源回路Ｋ１の高電位側出力端１ａ及び低電位側出力端１ｂは管灯線３ａの一端に接続し、管灯線３ａの他端にはコネクタ４ａが接続しており、誘導コイル２１の高電位側入力端２１ａ及び低電位側入力端２１ｂは管灯線３ｂの一端に接続し、管灯線３ｂの他端にはコネクタ４ｂが接続しており、コネクタ４ａ，４ｂは着脱自在な構造となっている。すなわちコネクタ４ａ，４ｂを着脱することで、点灯回路ユニット１とランプユニット２とを接続、分離することができるのである。

図３はコネクタ４ａ，４ｂの外観を示しており、コネクタ４ａは略函型のハウジング４０の後面から管灯線３ａの他端に接続し、前面には後述するコネクタ４ｂの高電位側栓刃４６ａを挿入する高電位側挿入口４１ａと、コネクタ４ｂの低電位側栓刃４６ｂを挿入する低電位側挿入口４１ｂとを設けて、内部には各栓刃を挟持する刃受けばねを備えており、高電位側挿入口４１ａに対応する刃受けばねは管灯線３ａを介して高電位側出力端１ａに接続し、低電位側挿入口４１ｂに対応する刃受けばねは管灯線３ａを介して低電位側出力端１ｂに接続している。対してコネクタ４ｂは略函型のハウジング４５の後面から管灯線３ｂの他端に接続し、前面にはコネクタ４ａの高電位側挿入口４１ａに挿入する高電位側栓刃４６ａと、低電位側挿入口４１ｂに挿入する低電位側栓刃４６ｂとを設けており、高電位側栓刃４６ａは管灯線３ｂを介して誘導コイル２１の高電位側入力端２１ａに接続し、低電位側栓刃４６ｂは管灯線３ｂを介して誘導コイル２１の低電位側入力端２１ｂに接続している。そして高電位側挿入口４１ａに高電位側栓刃４６ａを挿入し、低電位側挿入口４１ｂに低電位側栓刃４６ｂを挿入することで、点灯回路ユニット１は管灯線３ａ，コネクタ４ａ、コネクタ４ｂ、管灯線３ｂを介してランプユニット２に電気的に接続され、点灯回路ユニット１からランプユニット２へ高周波電流が供給される。このとき、高周波電源回路Ｋ１の高電位側出力端１ａは誘導コイル２１の高電位側入力端２１ａに接続し、低電位側出力端１ｂは低電位側入力端２１ｂに接続しており、安定した始動性を得ることができる。そして、上記結線となるようにコネクタ４ａ，４ｂを接続した場合は、ハウジング４０の上面に設けた係止片４２がハウジング４５の上面に設けた係止孔４７に係止し、これにより誤結線を防いで始動性の低下を防止している。またコネクタ４ａ，４ｂを外す時には、係止片４２を下方に押さえた状態でコネクタ４ａからコネクタ４ｂを引き抜く。

図４は点灯回路ユニット１のケース１０と管灯線３ａの長さＬ３との関係を示す。函型のケース１０の管灯線３ａを引き出す面を引き出し面Ｓ１とし、矩形の引き出し面Ｓ１の幅Ｌ１、高さＬ２とすると、管灯線３ａの長さＬ３は引き出し面Ｓ１の幅Ｌ１、高さＬ２のいずれよりも長く設定される。したがって、ケース１０の引き出し面Ｓ１に隣接する面にまで管灯線３ａを引き回した状態でコネクタ４ａ，４ｂを接続することができ、装置内の配線を容易に行うことができる。

ここで、高周波電源回路Ｋ１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作周波数を数ＭＨｚよりも高くすると、管灯線３ａ，３ｂ、コネクタ４ａ，４ｂの構造及び材質によっては浮遊容量の影響を受けやすく、管灯線３ａ，３ｂ、コネクタ４ａ，４ｂにて電力損失が発生する。またこの浮遊容量の影響を回避するために管灯線３ａ，３ｂに同軸ケーブルを用いるとコネクタ４ａ，４ｂの構造が複雑になる。したがって本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の動作周波数は数ＭＨｚ以下とし、且つ無電極放電灯２０の点灯の安定度を考慮して動作周波数を数百Ｈｚ以上とすることで、浮遊容量の影響を増大させることなく点灯回路ユニット１とランプユニット２とをコネクタ４ａ，４ｂを用いて着脱自在な構成とし、分離可能にしている。なお、電波法施工規則の無電極放電ランプの型式指定の規定によれば、無電極放電灯の動作周波数は、２００ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ、２．２ＭＨｚ〜３ＭＨｚ、１３．５５３ＭＨｚ〜１３．５６７ＭＨｚに定められているが、本発明において動作周波数は上記法定周波数に限定されるものではない。

（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯装置の回路構成を図５に示す。本実施形態では図２に示す実施形態１の回路構成において、直流電源Ｅ１の負極−アース間をコンデンサＣ１を介して接続し、さらに管灯線３ａ，３ｂは３芯のものを用い、コネクタ４ａ，４ｂは３芯に対応したものを用いて、高周波電流用に２芯を割り当て、点灯回路ユニット１側のアースとランプユニット２側のアースとの接続用に残りの１芯を割り当てており、容易な構造で優れた雑音低減効果を得ることができる。なお、他の構成は実施形態１と同様であり、説明は省略する。

（実施形態３）
本実施形態の無電極放電灯装置は図６に示すように、実施形態１または実施形態２のコネクタ４ａ，４ｂを接続した後、コネクタ４ａ，４ｂの外面を樹脂等の防水カバー５で覆った防水構造としたもので、コネクタ４ａ，４ｂから点灯回路ユニット１及びランプユニット２への浸水を防止している。また、点灯回路ユニット１のケース１０にコネクタ４ａを設ける構造も考えられるが、この場合防水構造にするためにはケース１０の構造が複雑となり、好ましくない。なお、他の構成は実施形態１または実施形態２と同様であり、説明は省略する。

（実施形態４）
本実施形態の無電極放電灯装置は図７に示すように、実施形態１または実施形態２の管灯線３ａ，３ｂを、ツイスト線３０を用いた管灯線３としたもので、容易な構造で管灯線３ａ，３ｂから発生する雑音を低減させている。なお、他の構成は実施形態１または実施形態２と同様であり、説明は省略する。

実施形態１の無電極放電灯装置の外観構成を示す図である。同上の回路構成を示す図である。同上のコネクタの外観構成を示す図である。同上の点灯回路ユニットのケースと管灯線の長さとの関係を示す図である。実施形態２の無電極放電灯装置の回路構成を示す図である。実施形態３のコネクタの防水構造を示す図である。実施形態４の管灯線の構造を示す図である。従来例の無電極放電灯装置の外観構成を示す図である。同上の回路構成を示す図である。

符号の説明

１点灯回路ユニット
２ランプユニット
３ａ，３ｂ管灯線
４ａ，４ｂコネクタ
１０ケース
２０無電極放電灯
２１誘導コイル
２５くぼみ部
Ｅ１直流電源
Ｋ１高周波電源回路

Claims

放電ガスを封入してくぼみ部を有するバルブ、及びくぼみ部に収納された誘導コイルを具備するランプユニットと、誘導コイルに数ＭＨｚ以下の高周波電流を供給する一対の出力端を有する高周波電源回路、及び少なくとも高周波電源回路を収納するケースを具備する点灯回路ユニットと、高周波電源回路の出力端に一端を接続した第１の管灯線と、第１の管灯線の他端に接続した第１のコネクタと、誘導コイルに一端を接続した第２の管灯線と、第２の管灯線の他端に接続するとともに第１のコネクタと着脱自在に接続する第２のコネクタとを備えて、誘導コイルはくぼみ部の開口側から底部方向へ巻回され、高周波電源回路の一対の出力端のうち高電位側の出力端は、第１の管灯線、第１のコネクタ、第２のコネクタ、第２の管灯線を介してくぼみ部の底部側から導出される誘導コイルの一端に接続され、第１の管灯線の長さは、第１の管灯線を引き出したケース面の幅，高さよりも長いことを特徴とする無電極放電灯装置。
高周波電源回路は、誘導コイルに数百Ｈｚ以上、数ＭＨｚ以下の高周波電流を供給することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装置。