特許 7455615 スイッチング電源及び照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】スイッチング電源及び照明装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/00 20060101AFI20240318BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20240318BHJP

   H05K 1/18 20060101ALI20240318BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20240318BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240318BHJP

【ＦＩ】

H02M3/00 Y

H05K1/02 J

H05K1/18 J

F21V23/00 120

F21Y115:10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020035889

(22)【出願日】2020-03-03

(65)【公開番号】P2021141666

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】591112027

【氏名又は名称】大光電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109911

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義仁

(74)【代理人】

【識別番号】100071168

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 久義

(74)【代理人】

【識別番号】100099885

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 健市

(72)【発明者】

【氏名】山下 洋

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３２７３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１０５４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－１１０８６７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／００

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０５Ｋ １／１８

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

単層基板を使用するスイッチング電源であって、
前記単層基板に形成され、対となる往復電流が流れる印刷配線部に交差するように、ジャンパー部を配置することにより、前記往復電流が流れる電流経路をツイストさせたことを特徴とし、
ツイストした前記電流経路が形成された前記単層基板には、前記スイッチング電源を構成する回路部品が搭載され、
前記電流経路は、前記スイッチング電源を構成する回路部品の出力側において、スイッチング電源と接続された状態で形成されているスイッチング電源。

【請求項2】

前記単層基板の一面側に前記印刷配線部が形成され、前記ジャンパー部は、前記単層基板の他面側に配置されている請求項１に記載のスイッチング電源。

【請求項3】

前記単層基板の一面側に前記印刷配線部が形成され、前記ジャンパー部も前記印刷配線部と同じ前記単層基板の一面側に配置されている請求項１に記載のスイッチング電源。

【請求項4】

前記ジャンパー部は、前記単層基板とは別体の導電部品から構成されている請求項２または３に記載のスイッチング電源。

【請求項5】

前記ジャンパー部は、印刷配線によって形成されている請求項２に記載のスイッチング電源。

【請求項6】

商用電源から供給される電力を所定の電力に変換する請求項１～５のいずれかに記載のスイッチング電源と、
前記スイッチング電源によって変換された電力を受けて駆動される光源と、
を備えたことを特徴とする照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、照明装置等の電源として使用されるスイッチング電源、及びこのスイッチング電源を使用した照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スイッチング電源には、スイッチング用半導体の電圧変動部分からなるスイッチング周波数(数１０ｋＨｚ～数１００ｋＨｚ)に同期したＲ／Ｎ成分ノイズが発生する。このノイズが電源外部へ流出するのを抑えるため、入力もしくは出力にフィルタを構成することが一般的で、ノイズ対策が高価になっていた。

【0003】

入出力線をツイスト構造にするとノイズの流出を防止でき、フィルタを簡素化できることは知られている(例えば特許文献１)。しかし、入出力線をツイスト構造にすると、工数が高くなる欠点がある。

【0004】

また、特許文献２の特に図５には、印刷配線基板上で配線パターンをツイストさせることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－３２７３５３号公報

【文献】特開平１１－３０６７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献２では、段落００２５に記載されているように、パターンが２層になるために製造方法が複雑になり、高価な多層パターン基板の使用を余儀なくされている。

【0007】

この発明は、このような背景に鑑みてなされたものであって、高価な多層基板を使用することなく、ツイスト配線パターンと同様のノイズ低減効果を実現できるスイッチング電源及び照明装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的は、以下の手段によって達成される。
（１）単層基板を使用するスイッチング電源であって、前記単層基板に形成され、対となる往復電流が流れる印刷配線部に交差するように、ジャンパー部を配置することにより、前記往復電流が流れる電流経路をツイストさせたことを特徴とするスイッチング電源。
（２）前記単層基板の一面側に前記印刷配線部が形成され、前記ジャンパー部は、前記単層基板の他面側に配置されている前項１に記載のスイッチング電源。
（３）前記単層基板の一面側に前記印刷配線部が形成され、前記ジャンパー部も前記印刷配線部と同じ前記単層基板の一面側に配置されている前項１に記載のスイッチング電源。
（４）前記ジャンパー部は、前記単層基板とは別体の導電部品から構成されている前項２または３に記載のスイッチング電源。
（５）前記ジャンパー部は、印刷配線によって形成されている前項２に記載のスイッチング電源。
（６）商用電源から供給される電力を所定の電力に変換する前項１～５のいずれかに記載のスイッチング電源と、前記スイッチング電源によって変換された電力を受けて駆動される光源と、を備えたことを特徴とする照明装置。

【発明の効果】

【0009】

前項（１）に記載の発明によれば、単層基板に形成され、対となる往復電流が流れる印刷配線部に交差するように、ジャンパー部を配置することにより、往復電流が流れる電流経路をツイストさせたから、高価な多層基板を使用するのではなく、単層基板を使用するものでありながら、ノイズ低減効果を有するスイッチング電源となる。

【0010】

前項（２）に記載の発明によれば、単層基板の一面側に、対となる往復電流が流れる印刷配線部が形成され、ジャンパー部は、単層基板の他面側に配置されているから、簡素な構成で、往復電流が流れる電流経路をツイストさせることができる。

【0011】

前項（３）に記載の発明によれば、単層基板の一面側に、対となる往復電流が流れる印刷配線部が形成され、ジャンパー部も印刷配線部と同じ単層基板の一面側に配置されているから、単層基板の片面のみを使用して、往復電流が流れる電流経路をツイストさせることができる。

【0012】

前項（４）に記載の発明によれば、ジャンパー部を、単層基板とは別体の導電部品で構成することができる。

【0013】

前項（５）に記載の発明によれば、ジャンパー部を印刷配線によって形成することができる。

【0014】

前項（６）に記載の発明によれば、スイッチング電源によって発生したノイズのスイッチング電源からの流出を抑制した照明装置となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の一実施形態に係るスイッチング電源が用いられた照明装置の構成図である。

【図2】スイッチング電源に用いられている回路基板の入力側の一部を、基板の一面側から見た図である。

【図3】図２の一部を拡大して示す図である。

【図4】基板を他面側から見た図である。

【図5】図２のＶ－Ｖ線断面図である。

【図6】図２のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

【図7】図２の回路基板における電流経路を示す図である。

【図8】図２～図７に示した実施形態の変形例を示すもので、スイッチング電源に用いられている回路基板の入力側の一部を基板の一面側から見た図である。

【図9】この発明のさらに他の実施形態を示すもので、スイッチング電源に用いられている回路基板の入力側の一部を、基板の一面側から見た図である。

【図10】図９のＸ－Ｘ線断面図である。

【図11】図９のＸＩ－ＸＩ線断面図である。

【図12】図９～図１１に示した実施形態の変形例を示すもので、スイッチング電源に用いられている回路基板の入力側の一部を基板の一面側から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

図１はこの発明の一実施形態に係るスイッチング電源が搭載された照明装置の構成図である。この装置は、商用電源１に電源スイッチ２を介して並列に接続されたフィルタユニット３と、フィルタユニット３の出力側において２本の接続ライン７１、７２を介して接続されたスイッチング電源４と、スイッチング電源４の出力側に接続されたフィルタユニット５と、LED等の光源からなる負荷６を備えている。

【0018】

図２はスイッチング電源４の回路基板の入力側の一部を示す図である。スイッチング電源４は単層基板１０を使用しており、この単層基板１０上に銅等の導電性材料からなる印刷配線パターンが形成されるとともに、スイッチング電源４を構成する回路部品が実装されている。

【0019】

図２に示す印刷配線パターンは、フィルタユニット３からの２本の接続ライン７１と７２と接続されており、一方の接続ライン７１から入力された往路電流が印刷配線パターンの一部を通ってスイッチング電源の回路部品へ流れ、スイッチング電源の回路部品から出力された復路電流が印刷配線パターンの別の一部を通って接続ライン７２へと流れるようになっている。あるいは逆に、他方の接続ライン７２から印刷配線パターンを通って入力され、一方の接続ライン７１から出力されることもあるが、いずれの場合も、印刷配線パターンには対となる往路の電流経路と復路の電流経路が形成されている。

【0020】

この実施形態では、往路の電流経路と復路の電流経路が捻れたツイスト状態に形成されている。具体的には、基板１０の表面には、接続ライン７１側と接続され基板１０の幅方向の一端側において図２の左右方向に延びる第１配線部１１と、接続ライン７２側と接続され基板１０の幅方向の他端側において第１配線部１１と平行に第１配線部１１の長さの途中の位置まで左右方向に延びる第２配線部１２と、第２配線部１２の右端部に連続し、第１配線部１１の右側前方の位置まで斜めに延びる第３配線部１３と、基板１０の幅方向の他端側において第１配線部１１の右端部と同位置を開始端部とし、第３配線部１３と間隔を開けて平行に延びる第４配線部１４と、基板１０の幅方向の他端側において第３配線部１３の右端部と同位置を開始端部とし、第４配線部１４と間隔を開けて平行に延びる第５配線部１５と、基板１０の幅方向の他端側において第４配線部１４の右端部と同位置を開始端部とし、第５配線部１５と間隔を開けて平行に延びる第６配線部１６と、基板１０の幅方向の他端側において第５配線部１５の右端部と同位置を開始端部とし、第６配線部１６と間隔を開けて平行に延びる第７配線部１７と、基板１０の幅方向の一端側において第７配線部１５の右端部に連続して左右方向に伸びる第８配線部１８と、基板１０の幅方向の他端側において第６配線部１６の右端部と同位置を開始端部とし、第８配線部１８と平行に左右方向に伸びる第９配線部１９が、それぞれ形成されている。

【0021】

また、第１配線部１１の右端部、第３配線部１３の右端部、第４配線部１４～第６配線部１６の両端部、第７配線部１７の左端部、第９配線部１９の左端部には、図３に基板１０の一部を拡大して示すように、それぞれ径大部１４ａ、１６ａ、・・・が形成されるとともに、径大部１４ａ、１６ａ、・・・の中心には基板１０を厚さ方向に貫通するスルーホール２１が形成されている。

【0022】

一方、図４に示すように、基板１０の裏面には、基板表面の２個の配線部を接続するための複数のジャンパー部３１～３５が配置されている。この実施形態では、ジャンパー部３１～３５は、基板１０とは別体のジャンパー抵抗（抵抗ゼロオーム）と称されるような導電部品から構成されている。具体的には、第１配線部１１の右端部と第４配線部１４の左端部を接続するための第１ジャンパー部３１と、第３配線部１３の右端部と第５配線部１５の左端部を接続するための第２ジャンパー部３２と、第４配線部１４の右端部と第６配線部１６の左端部を接続するための第３ジャンパー部３２と、第５配線部１５の右端部と第７配線部１７の左端部を接続するための第４ジャンパー部３４と、第６配線部１６の右端部と第９配線部１９の左端部を接続するための第５ジャンパー部３５が、それぞれ配置されている。

【0023】

また、図４及び図５の各断面図に示すように、各ジャンパー部３１～３５の端部にも貫通穴２２が形成され、基板１０のスルーホール２１と対応するジャンパー部３１～３５の貫通穴２２に、ハンダ４０が充填されて、各配線部と各ジャンパー部３１～３５とが電気的、物理的に接続されている。

【0024】

このような各配線部１１～１９とジャンパー部３１～３５との接続状態では、図７に回路図で示すように、接続ライン７１→第１配線部１１→第１ジャンパー部３１→第４配線部１４→第３ジャンパー部３３→第６配線部１６→第５ジャンパー部３５→第９配線部１９→スイッチング用半導体を含む回路部品４００へと至る第１電流経路と、回路部品４００→第８配線部１８→第７配線部１７→第４ジャンパー部３４→第５配線部１５→第２ジャンパー部３２→第３配線部１３→第２配線部１２→接続ライン７２へと至る第２電流経路の２つの電流経路が形成され、各電流経路には回路部品４００への往路電流と、回路部品４００からの復路電流が対になって流れるようになっている。

【0025】

そして、２つの電流経路において、基板１０の表裏面で第１ジャンパー部３１と第３配線部１３が交差し、第２ジャンパー部３２と第４配線部１４が交差し、第３ジャンパー部３３と第５配線部１５が交差し、第４ジャンパー部３４と第６配線部１６が交差し、第５ジャンパー部３５と第７配線部１７が交差した状態となっている。従って、往路の電流経路と復路の電流経路が捻れたツイスト状態に形成されており、このツイスト状態の電流経路を往復電流が対向して流れる結果、回路部品４００に含まれるスイッチング用半導体の電圧変動部分からなるスイッチング周波数に同期したＲ／Ｎ成分ノイズが発生しても、このノイズを抑制でき、接続ライン７１及び接続ライン７２を通じて商用電源２側に流出するのを抑制できる。このため、図１に示した照明装置におけるフィルタユニット３を小型化することができる。しかも、基板１０は単相基板であって高価な多層基板を使用しないから、安価である。

【0026】

図８は、図２～図７に示した実施形態の変形例を示すもので、図２と同様に、スイッチング電源４の回路基板の入力側の一部を示す図である。

【0027】

この実施形態では、基板１０の表面に形成された印刷パターン配線における第３配線部１３～第７配線部１７と、裏面に配置された第１ジャンパー部３１～第５ジャンパー部３５を、それぞれ上面視Ｘ状をなすように交差させて、対応する配線部とジャンパー部同士を接続している。この実施形態においても、往路の電流経路と復路の電流経路が捻れたツイスト状態に形成されており、このツイスト状態の電流経路を往復電流が対向して流れる結果、回路部品４００に含まれるスイッチング用半導体の電圧変動部分からなるスイッチング周波数に同期したＲ／Ｎ成分ノイズが発生しても、このノイズを抑制でき、第１接続ライン７１及び第２接続ライン７２を通じて商用電源２側に流出するのを、安価な単相基板１０を使用したものでありながら抑制できる。

【0028】

図９～図１１はこの発明のさらに他の実施形態を示すもので、図９は図２と同様に、スイッチング電源４の回路基板の入力側の一部を示す図である。また、図１０は図９のＸ－Ｘ線断面図であり、図１１は図９のＸＩ－ＸＩ線断面図である。

【0029】

この実施形態では、基板１０の片面において印刷配線部とジャンパー部が配置され、復電流が流れる電流経路がツイスト状態となっている。

【0030】

すなわち、図２に示す実施形態と同様に、基板１０の表面に、第１配線部１１、第２配線部１２、第３配線部１３、第４配線部１４、第５配線部１５、第６配線部１６、第７配線部１７、第８配線部１８、第９配線部１９が、それぞれ形成されている。各配線部の構成も図２に示す実施形態と同じである。

【0031】

この実施形態では、各配線部が形成された基板１０の表面に、２個の配線部を接続するための複数のジャンパー部３１０～３５０が配置されている。この実施形態では、ジャンパー部３１０～３５０は、基板１０とは別体で構成され、絶縁部材の表面に銅箔等の導通材３１１～３５１が配置されている。具体的には、第１配線部１１の右端部と第４配線部１４の左端部を接続するための第１ジャンパー部３１０と、第３配線部１３の右端部と第５配線部１５の左端部を接続するための第２ジャンパー部３２０と、第４配線部１４の右端部と第６配線部１６の左端部を接続するための第３ジャンパー部３３０と、第５配線部１５の右端部と第７配線部１７の左端部を接続するための第４ジャンパー部３４０と、第６配線部１６の右端部と第９配線部１９の左端部を接続するための第５ジャンパー部３５０が、それぞれ絶縁面が各配線部１１～１９側に位置し、絶縁面と反対側に導通材３１１～３５１が位置する態様で各配線部１１～１９を跨いで配置されている。なお、導通材３１１～３５１の形成位置や形成態様は任意であり、この実施形態のものに限定されることはない。

【0032】

そして、基板１０のスルーホール２１と対応するジャンパー部３１０～３５０の貫通穴２２に、ハンダ４０が充填されて、各配線部と各ジャンパー部３１０～３５０の各導通材３１１～３５１とが電気的、物理的に接続されている。なお、ジャンパー部３１０～３５０の絶縁面が各配線部側に位置しているから、ジャンパー部３１０～３５０と各配線部が交差面で導通することはない。

【0033】

このような各配線部１１～１９とジャンパー部３１～３５の各導通材３１ａ～３５ａとの接続状態では、図７に回路図に示したのと同様に、接続ライン７１→第１配線部１１→第１ジャンパー部３１０の導通材３１１→第４配線部１４→第３ジャンパー部３３０の導通材３３１→第６配線部１６→第５ジャンパー部３５０の導通材３５１→第９配線部１９→スイッチング用半導体を含む回路部品４００へと至る第１電流経路と、回路部品４００→第８配線部１８→第７配線部１７→第４ジャンパー部３４０の導通材３４１→第５配線部１５→第２ジャンパー部３２０の導通材３２１→第３配線部１３→第２配線部１２→接続ライン７２へと至る第２電流経路の２つの電流経路が形成され、各電流経路には回路部品４００への往路電流と、回路部品４００からの復路電流が対になって流れるようになっている。そして、往路の電流経路と復路の電流経路が捻れたツイスト状態に形成されており、このツイスト状態の電流経路を往復電流が対向して流れる結果、回路部品４００に含まれるスイッチング用半導体の電圧変動部分からなるスイッチング周波数に同期したＲ／Ｎ成分ノイズが発生しても、このノイズを抑制でき、接続ライン７１及び接続ライン７２を通じて商用電源２側に流出するのを抑制できる。しかも、ジャンパー部３１０～３５０も各配線部１１～１９も単層基板１０の一面側に配置されているから、単層基板１０の片面のみを使用して、往復電流が流れる電流経路をツイストさせることができる。

【0034】

なお、ジャンパー部３１０～３５０と各配線部１３～１７との交差状態は図９の状態のものに限定されることはなく、図１２に示すように上面視Ｘ状をなすように交差させても良い。

【0035】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることはない。

【0036】

例えば、裏面に配置される第１ジャンパー部３１～第５ジャンパー部３５を、基板１０とは別体の導電部品で構成した場合を説明したが、印刷配線によって形成し、スルーホールを介して表裏で接続されても良い。

【0037】

また、スイッチング電源４の入力側において、往路の電流経路と復路の電流経路をツイスト状態に形成したが、スイッチング電源４の出力側において形成し、ノイズがスイッチング電源４の出力側に流出するのを抑制しても良い。この場合は、図１の照明装置におけるスイッチング電源４の出力側に搭載されたフィルタユニット５の小型化を図ることができる。

【0038】

また、印刷配線部１１～１９は直線状に形成したが、曲線状に形成しても良く、ジャンパー部３１～３５、３１０～３５０も曲線状のものに構成しても良い。

【符号の説明】

【0039】

１ 商用電源
２ 電源スイッチ
３、５ フィルタユニット
４ スイッチング電源
６ 負荷(光源)
１０ 基板
１１～１９ 配線部
１４ａ～１６ａ 径大部
２１ スルーホール
２２ 貫通孔
３１～３５、３１０～３５０ ジャンパー部
３１１～３５１ 導通材
４０ ハンダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】