JP5051349B2 - 放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部の親機との間で通信を行う通信機能を有する放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置に関する。

調光信号線を経由して外部から到来する調光信号により放電ランプ点灯装置を調光制御する場合、放電ランプ点灯装置内にマイコンなどの制御回路を配設して調光制御を実行するように構成することは既知である（例えば、特許文献１参照。）。

また、放電灯を高周波で点灯させるインバータ部と、インバータ部を高周波制御するためのマイクロコンピュータを有する制御部とを同一基板上に一体的に構成することも既知である（特許文献２参照。）。特許文献２においては、インバータ部によるノイズがマイクロコンピュータに影響することを防止するために、インバータ部とマイクロコンピュータとの距離を長くするようにしている。そのために、配線基板に入力端子と出力端子を備え、両端子間にインバータ部と制御部を構成する回路素子類が配置される素子類配置領域を長く延びた形状にしている。また、マイクロコンピュータをインバータ部より入力端子側に配置している。

特開２００３−３０８９８７号公報 特開２００１−２３７８０号公報

ところが、外部の例えば親機との間で通信を行う通信機能を備えた放電ランプ点灯装置に特許文献２に記載の技術を適用しようとすると、配線基板が長くなりすぎて放電ランプ点灯装置を照明装置へ搭載するのが困難になるという問題がある。また、それにもかかわらず、なおインバータ部で発生するノイズが通信ラインに乗ってしまいやすく、そのため通信ラインのノイズによりマイコンが正常な通信信号を認識することができないで誤動作しやすいという問題もある。

本発明は、外部との間で通信を行う通信機能を備えた放電ランプ点灯装置において、配線基板を比較的短くでき、しかも点灯回路部の高周波スイッチング素子のスイッチングによって発生するノイズおよび低周波ノイズが通信ラインを通じてマイコンなどの通信信号処理部品に入り込んでその誤動作を惹起するのを抑制した放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置を提供することを目的とする。

本発明の放電ランプ点灯装置は、直流電源を供給する整流回路および高周波スイッチング素子を含んでいて放電ランプを点灯する点灯回路部と；通信信号処理部品を含み、外部と通信を行って点灯回路部を制御する通信回路部と；通信回路部端子および点灯回路部電源端子が互いに離間して一端部に配設され、他端部に点灯回路部出力端子が配設されているとともに、点灯回路部グランドラインパターンおよび通信ラインを備え、点灯回路部が点灯回路部グランドラインパターンに接続して実装され、通信ラインが点灯回路部から所定距離離間するとともに通信回路部端子に接続して配置され、通信信号処理部品が通信回路部端子に近接した位置で通信ラインに接続して実装され、点灯回路部の整流回路が通信回路部に対して所定距離離間して並設され、点灯回路部グランドラインパターンが点灯回路部の高周波スイッチング素子とこのスイッチング素子に対向して位置する通信回路部との間を仕切るように配置されているが、整流回路と通信回路部との間には点灯回路部グランドラインパターンが設けられていない共通の配線基板と；を具備していることを特徴としている。

〔配線基板について〕
本発明において、配線基板は、点灯回路部および通信回路部を一緒に実装する共通の配線基板であり、単層構成および多層構成のいずれであってもよい。そして、通信回路部端子、点灯回路部電源端子および点灯回路部出力端子ならびに点灯回路部グランドラインパターンおよび通信パターンを備えている。

多層配線基板の場合、上記の構成に加えて少なくとも１層がグランドラインパターンになっている構成を採用することができる。これにより、通信回路部のマイコンなどの通信信号処理部品が点灯回路部から発生するノイズによって誤動作するのが一層少なくなる。さらに好ましくは、点灯回路部の接続する点灯回路部グランドラインパターンになっている層と、通信回路部の接続するグランドラインパターンになっている層とを別に備えている構成とするのがよい。そうすれば、より一層誤動作が発生しにくくなる。

なお、点灯回路部グランドラインパターンは、本発明の放電ランプ点灯装置の点灯回路部内における０Ｖ電位部分であり、当該パターンが直接接地されていてもよいし、例えばコンデンサを介して接地されることにより高周波的に接地されているような態様を含む意味である。

また、配線基板の上記グランドラインパターンに加えて低周波電位パターンを、通信回路部と点灯回路部との間において点灯回路部グランドラインパターンと概ね並行するように配設することができる。これにより、通信回路部と点灯回路部との間に高周波ノイズが重畳されていない低周波電位パターンが介在することで、通信回路部と点灯回路部との離間距離が大きくなるので、点灯回路部から発生するノイズが通信回路部に影響を与える程度が一層小さくなる。

配線基板の通信ラインおよび通信回路部端子は、通信回路部の実装のために機能する。通信回路部端子は、配線基板の一端側において、点灯回路部に接続する点灯回路部電源端子からなるべく離間した位置に配置されている。そうすれば、ノイズ侵入防止に効果的である。通信ラインは、一端が通信回路部端子に接続するが、なるべく短く形成してノイズが侵入しにくくなるようにする。

さらに、配線基板は、通信ラインと点灯回路部電源端子に接続する電源ラインや点灯回路部の整流回路の不安定電位側の出力端が接続する低周波電位パターンとの間が所定距離以上離間するように形成されている。

〔点灯回路部について〕
点灯回路部は、高周波インバータに直流入力を供給する直流電源として整流回路を備えている。また、所望によりチョッパを備えることができる。高周波インバータは、どのような回路方式のものでもよく、例えばハーフブリッジ形インバータを用いることができる。点灯回路部は、その高周波インバータおよび／またはチョッパの少なくとも一方の一端が配線基板の安定電位パターンである点灯回路部グランドラインパターンに接続して構成されている。なお、上記少なくとも一方の他端が配線基板の非安定電位パターンに接続する。

〔通信回路部について〕
通信回路部は、主制御素子としてマイコンなどを主体とする通信信号処理部品を含む。通信信号処理部品は、通信ラインに接続し、かつ通信ラインを経由して後述する通信回路部端子に接続する。また、通信信号処理部品が通信回路部端子に近接するように配置されている。これにより、通信ラインが相応に短縮される。その結果、通信ラインから点灯回路部で発生したノイズが通信回路部に侵入して通信回路の正常な動作が阻害されるのを効果的に抑制するとともに、通信信号処理部品のノイズによる誤動作を防止することができる。

また、通信回路部は、外部、例えばゲートウエイなどの親機と点灯回路部の間に介在し、外部と通信を行って点灯回路部を制御する。

通信回路部は、点灯回路部と共通の配線基板に以下の要領で実装される。すなわち、通信回路部は、点灯回路部との間が点灯回路部グランドラインパターンおよび整流回路によって仕切られている。点灯回路部グランドラインパターンは、点灯回路部の高周波スイッチング素子とこのスイッチング素子に対向して位置する通信回路部との間を仕切るように配置されている。整流回路は、通信回路部に対して所定距離離間して並設されている。しかし、整流回路と通信回路部との間には点灯回路部グランドラインパターンが設けられていない。

また、通信回路部は、その通信ラインが点灯回路部から所定距離離間して配置されるように構成する。なお、所定距離とは約４ｍｍ程度以上である。両者間の距離が大きい方がノイズ侵入の抑制に対して効果的であるが、必要以上に離間していると、配線基板の大型化を招くので好ましくない。反対に、両者間があまり接近しすぎていると、通信回路部にノイズが侵入しやすくなるので、好ましくない。したがって、両者間の離間距離は、４〜１０ｍｍ程度の範囲であるのがよい。なお、好適には５〜９ｍｍの範囲である。

さらに、通信回路部は、その通信ラインが、点灯回路部電源端子から点灯回路部に至る電源ラインからも所定距離離間している。なぜなら、電源ラインにスイッチングノイズが乗っていなくても、例えば１Ａ程度以上の比較的大きな電流が電源ラインに流れると、電源ラインがノイズ源になり得るので、通信ラインと電源ラインとが近接していると、ノイズ侵入の虞があるからである。

さらにまた、通信信号処理部品の電源は、通信線を経由して親機などの外部から供給するように構成されていてもよいし、点灯回路部から供給されるように構成してもよい。所望により、上記の両者から電源の供給を受けるように構成してもよい。上記いずれの構成であっても、点灯回路部と通信信号処理部品との間のノイズ分離は可能であり、点灯回路部から発生する高周波ノイズの影響を所要の程度まで低減することができる。このため、通信信号処理部品の安定動作の確保と配線基板の小形化を図るうえで本質的な支障を来たさない。

〔外部通信手段について〕
外部に位置する通信手段としては、例えば遠隔制御（または／および監視）システムの親機、センサや赤外線リモコンなどであることが許容される。そして、これらの外部と通信媒体を介して接続し、例えば多数の照明器具を一括で、および個別またはグループごとに制御することができるように構成することができる。なお、通信媒体としては、通信線、電波、赤外線および超音波など多様な範囲から適宜選択することができる。

また、親機との間で通信を行う態様において、所望により親機に上位機器を接続して、上位機器から親機を制御するように構成することもできる。

本発明によれば、通信回路部が、共通の配線基板上において、点灯回路部グランドラインパターンとこのグランドラインパターンが通信回路部との間に設けられていない整流回路とによって点灯回路部との間が仕切られているので、通信信号処理部品と点灯回路部との間の距離が比較的短くても点灯回路部の高周波スイッチング素子のスイッチングによって発生するノイズが通信ラインを通じて通信信号処理部品に入り込んで誤動作を惹起するのを抑制して点灯回路部から通信信号処理部品へのノイズの影響が少なくなる。また、通信ラインと整流回路とが所定距離離間しているため、整流回路に隣接する位置に点灯回路部グランドラインパターンを形成していなくても通信ラインにスイッチングノイズや低周波ノイズが侵入しにくくなり、ノイズによる通信回路部の正常な動作が阻害されにくくなるとともに、通信信号処理部品のノイズによる誤動作も防止される。

したがって、通信信号処理部品が安定に動作する。そのため、点灯回路部と通信回路部を共通の配線基板に実装して、なおかつ配線基板を比較的短くすることができ、しかも高周波スイッチング素子を含む点灯回路部で発生するノイズによる通信信号処理部品の誤動作が発生しにくい放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明装置を提供することができる。

なお、放電ランプ点灯装置は、その通信回路部が外部と互いに通信して外部からの指令に応じて制御される。

以下、図面を参照して本発明の参考例および本発明を実施するための形態を説明する。

図１ないし図３は、本発明の放電ランプ点灯装置の参考例を示し、図１は放電ランプ点灯装置の回路ブロック図、図２は配線実装を示す配線ブッロク図、図３は遠隔制御システムの回路ブロック図である。

放電ランプ点灯装置ＤＯＣは、図１に示すように点灯回路部ＯＣおよび通信回路部ＣＣを具備している。なお、図１において、符号ＡＣは低周波交流電源、ＤＬは放電ランプ、ＰＳは通信回路電源である。

点灯回路部ＯＣは、整流回路ＲＤＣ、昇圧チョッパＢＵＣ、インバータ点灯回路ＩＮＶおよびインバータ制御回路ＩＮＣを備えて構成されている。

整流回路ＲＤＣは、低周波交流電源ＡＣから供給される交流を整流して直流に変換する。直流は、これを平滑化してもよいし、平滑しなくてもよい。

昇圧チョッパＢＵＣは、整流回路ＲＤＣから得られた直流を昇圧された直流に変換する。また、所望により昇圧チョッパＢＵＣを通信回路部ＣＣにより制御されることにより、後述するインバータ点灯回路ＩＮＶの入力電圧となる直流出力電圧を所望に変化させることもできる。

インバータ点灯回路ＩＮＶは、高周波インバータおよび点灯回路を含んでいる。高周波インバータは、例えばハーフブリッジ形インバータなどからなり、昇圧チョッパＢＵＣから供給する直流を高周波交流に変換する。また、点灯回路は、負荷回路および始動回路を含んでいる。負荷回路は、インバータから出力される高周波交流を正弦波形の高周波交流に波形変換するとともに、そこに接続される放電ランプＤＬに対して限流インピーダンスを提供する。始動回路は、放電ランプＤＬを予熱して始動させる。なお、負荷回路および始動回路には、既知の回路構成を採用することができる。

以上説明した回路構成において、整流回路ＲＤＣ、昇圧チョッパＢＵＣおよびインバータ点灯回路ＩＮＶは、それらの共通電位部分がコンデンサＣ１を介して接地されることにより、高周波的に安定な電位のグランドラインを構成している。

インバータ制御回路ＩＮＣは、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）回路および保護回路などを主体として構成されており、後述するように通信回路部ＣＣからの指令に応動して点灯回路部ＯＣの高周波インバータを制御して放電ランプＤＬを点滅または調光点灯させる。

通信回路部ＣＣは、マイコン（マイクロコンピュータ）などの通信信号処理部品ＭＣを主体として構成され、さらに電源監視回路ＳＷおよび切換回路ＳＣを備えているとともに、通信回路電源ＰＳから電源を供給されて作動する。なお、通信回路電源ＰＳは、図３を参照して後述する遠隔制御システムの通信線を経由して信号を兼ねた１２Ｖ交流パルス電圧を受電する形式により親機ＧＷから供給される。

また、通信回路部ＣＣは、いずれも図示を省略している親機（例えばゲートウエイ）やセンサおよびスイッチなどの外部との間で通信を行い、インバータ点灯回路ＩＮＶを制御できるように構成されている。通信回路部ＣＣからの制御信号は導電的に絶縁した状態でインバータ点灯回路ＩＮＶを制御するように構成されている。すなわち、通信信号処理部品ＭＣの制御出力は、絶縁素子ＩＥを介してインバータ制御回路ＩＮＣに制御入力して、放電ランプＤＬの点滅および調光制御を指令する。

さらに、通信回路部ＣＣは、電源監視回路ＳＷおよび切換回路ＳＣを用いて、電源電圧監視を選択的に行えるようになっている。電源監視回路ＳＷは、フォトカプラＰＣ１を介して整流回路ＲＤＣの整流化直流電源電圧を監視して電源電圧変動を検出し、その検出データを通信信号処理部品ＭＣに制御入力させる。これにより、通信信号処理部品ＭＣ内で演算が行われて電源電圧変動による照度変化が生じないように放電ランプＤＬを調光することで、放電ランプＤＬが一定照度で点灯するように自動制御を行うものである。

切換回路ＳＣは、オン／オフして電源監視回路ＳＷを選択的に作用させたり、オフさせて開放させたりする回路である。そして、通信信号処理部品ＭＣからの指令により電源監視回路ＳＷに直列に挿入されたフォトカプラＰＣ２をスイッチとして作用させるように構成されている。

次に、参考例における放電ランプ点灯装置ＤＯＣの実装について図２を参照して説明する。放電ランプ点灯装置ＤＯＣは、通信回路部ＣＣと一緒に共通の配線基板ＰＣＢに実装されている。

配線基板ＰＣＢは、全体として細長く形成されていて、その一端側に点灯回路部電源端子ｔ１および通信回路部端子ｔ２が配置されている。また、配線基板ＰＣＢの他端側には点灯回路部出力端子ｔ３が配置されている。

通信回路部ＣＣおよび点灯回路部ＯＣは、点灯回路部電源端子ｔ１および通信回路部端子ｔ２と点灯回路部出力端子ｔ３の間の中間部に配置されている。また、通信回路部ＣＣの通信信号処理部品ＭＣと点灯回路部ＯＣの整流回路ＲＤＣおよび昇圧チョッパＢＵＣとの間には、点灯回路部グランドラインパターンＰ１が配置されている。

通信回路部ＣＣとインバータ点灯回路ＩＮＶとの間には、インバータ制御回路ＩＮＣが配置されている。したがって、インバータ制御回路ＩＮＣは、通信回路部ＣＣをインバータ点灯回路ＩＮＶから離間した位置に配置して、インバータ点灯回路ＩＮＶから発生するノイズが通信信号処理部品ＭＣに影響しないように効果的に貢献している。

そうして、本参考例においては、点灯回路部ＯＣに対してグランドラインパターンＰ１がノイズから通信信号処理部品ＭＣを保護するシールド手段のように作用する。なお、グランドラインパターンＰ１は、必ずしも図２に示すように連続した帯状に延在している形態ではなくて、複数のグランドラインのランドが互いに近接して配置されているような分断された態様であっても上記の作用を呈するので許容される。また、上記ランドは、回路素子が実装されるように構成されていてもよい。

本参考例の放電ランプ点灯装置ＤＯＣは、図３に示すような遠隔制御システムに組み込んで放電ランプＤＬを遠隔制御する場合に好適である。以下、遠隔制御システムについて簡単に説明する。遠隔制御システムは、親機ＧＷ、信号線ｓｌおよび複数の端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…を具備している。

親機ＧＷは、例えばゲートウエイからなり、離間した複数の端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…との間で適宜通信を行う。また、親機ＧＷは、複数の遠隔制御システムと一緒に、または単独で上位機器に接続して、上位機器による制御を受けるようにシステムを拡張することができる。

信号線ｓｌは、例えば２線からなる有線の通信媒体であり、親機ＧＷおよび複数の端末Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３…を接続している。

端末Ｔ１は、放電ランプ点灯装置ＤＯＣであり、照明装置、例えば照明器具に搭載される。

端末Ｔ２は、センサ、例えば照度センサであり、通信線ｓｌを経由して放電ランプ点灯装置ＤＯＣに検出データを制御入力する。これにより、放電ランプ点灯装置ＤＯＣは、所要に制御される。

端末Ｔ３は、スイッチであり、通信線ｓｌを経由して放電ランプ点灯装置ＤＯＣにオンオフデータを制御入力する。これにより、放電ランプ点灯装置ＤＯＣは、所要にオン、オフされる。

図４は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための一形態を示す配線ブッロク図である。図において、図２と同一部分については、通信回路部端子ｔ１および点灯回路部電源端子ｔ２を除いて、同一符号を付して説明は省略する。

本形態において、配線基板ＰＢＣは、多層配線基板からなる。そして、多層配線基板は、例えば４層構成であり、主回路層ＢＬ１の直下がグランド層ＢＬ２になっている。第３層ＢＬ３および第４層ＢＬ４は、適宜の構成である。

主回路層ＢＬ１は、大筋において図２と同様のレイアウトであるが、図１にほぼ対応する回路ブロックごとの配置を示している。すなわち、点灯回路部電源端子ｔ２と点灯回路部出力端子ｔ３との間に順次整流回路ＲＤＣ、昇圧チョッパ主回路ＢＵＣ１、昇圧チョッパ制御回路ＢＵＣ２、インバータ制御回路ＩＮＣおよびインバータ点灯回路ＩＮＶが配置されている。なお、昇圧チョッパ制御回路ＢＵＣ２およびインバータ制御回路ＩＮＣが昇圧チョッパＢＵＣを構成している。

しかし、通信回路部端子ｔ１は、点灯回路部電源端子ｔ２から離間して配置されて低周波交流ノイズが侵入しにくくなるように配慮されている。また、通信回路部端子ｔ１に接続した通信ラインＣＬが通信回路部ＣＣの実装予定部に形成されている。通信ラインＣＬは、なるべく短く形成される。また、通信ラインＣＬと点灯回路部ＯＣの整流回路ＲＤＣとの間、および通信ラインＣＬと点灯回路部グランドラインパターンＰ１との間がそれぞれ所定距離離間するように配置されている。さらに、点灯回路部グランドラインパターンＰ１は、整流回路ＲＤＣに隣接する位置には形成されていない。そのため、整流回路と通信回路部との間には図４に示すように点灯回路部グランドラインパターンが設けられていない。

通信回路部ＣＣは、通信回路部端子ｔ１に接続する通信ラインＣＬに復調回路ＲＤが接続し、外部の通信手段から到来した通信信号が通信回路部端子ｔ１および通信ラインＣＬを経由して復調回路ＲＤに入力し、復調回路ＲＤで復調されて、そこから出力される復調信号が通信ラインＣＬに接続した通信信号処理部品ＭＣに入力して解読され、所要の通信が行われる。

図４において、符号Ｑ１およびＱ２は高周波スイッチング素子の配設位置を示している。高周波スイッチング素子Ｑ１は、昇圧チョッパＢＵＣの主スイッチング素子である。また、高周波スイッチング素子Ｑ２は、インバータ点灯回路ＩＮＶ内の高周波インバータの主スイッチング素子である。

そうして、本形態によれば、主回路層ＢＬ１の直下にグランド層ＢＬ２が配置されているので、通信回路部ＣＣの通信信号処理部品ＭＣが点灯回路部グランドラインパターンＰ１とグランド層ＢＬ２とでシールドされることになり、シールド効果が強化されるとともに、通信回路部端子ｔ１が点灯回路部電源端子ｔ２から離間し、かつ通信ラインＣＬと整流回路ＲＤＣとが所定距離離間しているため、不所望に点灯回路部グランドラインパターンＰ１を引き回さなくても通信ラインにスイッチングノイズや低周波ノイズが侵入しにくくなり、ノイズによる通信回路部ＣＣの正常な動作が阻害されにくくなるとともに、通信信号処理部品ＭＣのノイズによる誤動作も防止される。

次に、図５を参照して本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井照明器具について説明する。本発明において、照明装置は、照明装置本体１、放電ランプＤＬおよび放電ランプ点灯装置ＤＯＣを具備して構成されている。

照明装置本体１は、照明装置から放電ランプＤＬおよび放電ランプ点灯装置ＤＯＣを除外した残余の部分である。図５に示す形態おいては、照明器具本体からなり、反射板２、ランプソケット３などを備えている。

放電ランプＤＬは、例えば蛍光ランプからなる。

放電ランプ点灯装置ＤＯＣは、図１および図２に示す構成を備えていて、放電ランプＤＬを点灯させる。

本発明の放電ランプ点灯装置の参考例を示す回路ブロック図 同じく配線実装を示す配線ブッロク図 同じく遠隔制御システムの回路ブロック図 本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための一形態を示す配線ブッロク図 本発明の照明装置を実施するための一形態としての天井照明器具を示す側面図

ＢＵＣ…昇圧チョッパ、ＣＣ…通信回路部、ＤＯＣ…放電ランプ点灯装置、ＩＮＣ…インバータ制御回路、ＩＮＶ…インバータ点灯回路、ＭＣ…通信信号処理部品、ＯＣ…点灯回路部、Ｐ１…グランドラインパターン、ＰＣＢ…配線基板、Ｑ１、Ｑ２…高周波スイッチング素子、ＲＤＣ…整流回路、ｔ１…通信回路部端子、ｔ２…点灯回路部電源端子、ｔ３…点灯回路部出力端子

Claims (3)

1. 直流電源を供給する整流回路および高周波スイッチング素子を含んでいて放電ランプを点灯する点灯回路部と；
   通信信号処理部品を含み、外部と通信を行って点灯回路部を制御する通信回路部と；
   通信回路部端子および点灯回路部電源端子が互いに離間して一端部に配設され、他端部に点灯回路部出力端子が配設されているとともに、点灯回路部グランドラインパターンおよび通信ラインを備え、点灯回路部が点灯回路部グランドラインパターンに接続して実装され、通信ラインが点灯回路部から所定距離離間するとともに通信回路部端子に接続して配置され、通信信号処理部品が通信回路部端子に近接した位置で通信ラインに接続して実装され、点灯回路部の整流回路が通信回路部に対して所定距離離間して並設され、点灯回路部グランドラインパターンが点灯回路部の高周波スイッチング素子とこのスイッチング素子に対向して位置する通信回路部との間を仕切るように配置されているが、整流回路と通信回路部との間には点灯回路部グランドラインパターンが設けられていない共通の配線基板と；
   を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 共通の配線基板は、少なくとも１層がグランドラインパターンになっている多層配線基板であることを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点灯装置。
3. 照明器具本体と；
   照明器具本体に配設された放電ランプと；
   放電ランプを点灯する請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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