特許 7638837 発光装置

(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】2025-02-21

(45)【発行日】2025-03-04

(54)【発明の名称】発光装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/36 20200101AFI20250225BHJP

   H03H 7/09 20060101ALI20250225BHJP

   H05B 45/3725 20200101ALI20250225BHJP

   H05B 45/40 20200101ALI20250225BHJP

【ＦＩ】

H05B45/36

H03H7/09 A

H05B45/3725

H05B45/40

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021151271

(22)【出願日】2021-09-16

(65)【公開番号】P2023043571

(43)【公開日】2023-03-29

【審査請求日】2024-03-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】多田 亮平

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特許第６２５２６４１（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１８－５７２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８５３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－６８４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１７５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４３８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／００

Ｈ０３Ｈ ７／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光ダイオード素子と、
前記発光ダイオード素子を点灯させるための電源ユニットと、を備えた発光装置であって、
前記電源ユニットは、
交流電力が入力される入力部と、
前記交流電力を直流電力に変換する変換部と、
前記入力部と前記変換部との間に配置されたノイズフィルタと、
前記直流電力を前記発光ダイオード素子に出力する出力部と、
直列に接続されたインピーダンス素子と第１コンデンサと、
一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が接地端子に接続されている第２コンデンサと、を備え、
前記発光ダイオード素子が配置されている基板と、
前記基板上に配線されている第２ダミー配線であって、一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が電気的に浮いている第２ダミー配線と、をさらに備え、
前記インピーダンス素子または前記第１コンデンサの一方の一端が前記ノイズフィルタに接続され、他方の他端が接地端子に接続されていることを特徴とする発光装置。

【請求項2】

前記インピーダンス素子は、コイルおよび抵抗のうち少なくともいずれかによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記インピーダンス素子は、互いに並列に接続されている前記コイルおよび前記抵抗によって構成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が電気的に浮いている第１ダミー配線をさらに備えていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の発光装置。

【請求項5】

前記変換部と前記出力部との間に配置されたラインフィルタをさらに備えていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は発光ダイオード素子を点灯させるための電源ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、交流電源から入力を受ける電源ユニットと、その電源ユニットから配線を介して接続されたＬＥＤ（Light emitting diode）素子からなるＬＥＤ照明装置を開示している。同引例の電源ユニットは、入力電源からのコモンモードノイズ等の問題を解決しつつ、ＬＥＤ素子またはケーブル等からの輻射ノイズによる誤動作を防止するために、出力ラインと接地端子間にコンデンサと、出力ライン上にインダクタとを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－１４３８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、年々ノイズに対する規制基準は厳しくなっており、誤動作の防止に加え、輻射ノイズの放出も規制されている。具体的には、ＰＳＥノイズ規制基準は、ＣＩＳＰＲＪ１５への改正が予定されており、ＣＩＳＰＲＪ１５では、雑音電界強度の周波数帯は３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚと定義されている。そのため、輻射ノイズの周波数帯を低減することが、ＰＳＥ適合には必要となる。

【0005】

また、電源ユニットの交流部と直流部とにともに接地端子と接続されたＹコンデンサを備える場合、交流部側のＹコンデンサによって、コモンモードノイズの多くは接地端子を通して除去することができる。しかしながら、接地端子からのノイズ除去が理想的ではない場合、交流部側のＹコンデンサで取り除けなかったノイズは、直流部側のＹコンデンサを通って直流部にノイズとして伝搬する。そのため、ＬＥＤ素子またはケーブル等から輻射ノイズが放出されてしまう。

【0006】

特に、交流部側のＹコンデンサとＬＥＤ素子との間を接続するケーブル、基板などを全て含んだ総接続経路の長さが１２００ｍｍのように長い場合は、総接続経路がアンテナとして機能してしまいノイズ源となる。その結果、ＬＥＤ素子は１００ＭＨｚ～３００ＭＨｚの間で、アンテナ長に応じた輻射ノイズを放出することになる。

【0007】

そこで、本発明の一態様は、輻射ノイズを低減した、電源ユニットを備える発光装置を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、発光ダイオード素子と、前記発光ダイオード素子を点灯させるための電源ユニットと、を備えた発光装置であって、前記電源ユニットは、交流電力が入力される入力部と、前記交流電力を直流電力に変換する変換部と、前記入力部と前記変換部との間に配置されたノイズフィルタと、前記直流電力を前記発光ダイオード素子に出力する出力部と、直列に接続されたインピーダンス素子と第１コンデンサと、一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が接地端子に接続されている第２コンデンサと、を備え、前記発光ダイオード素子が配置されている基板と、前記基板上に配線されている第２ダミー配線であって、一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が電気的に浮いている第２ダミー配線と、をさらに備え、前記インピーダンス素子または前記第１コンデンサの一方の一端が前記ノイズフィルタに接続され、他方の他端が接地端子に接続されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、輻射ノイズを低減した発光装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係るＬＥＤ照明装置の回路図を示す図である。

【図2】実施形態２に係るＬＥＤ照明装置の回路図を示す図である。

【図3】実施形態３に係るＬＥＤ照明装置の回路図を示す図である。

【図4】実施形態４に係るＬＥＤ照明装置の回路図を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

【0012】

（ＬＥＤ照明装置の構成）
図１は、実施形態１に係るＬＥＤ照明装置１（発光装置）の回路図を示す図である。この図に示すように、ＬＥＤ照明装置１は、電源ユニット２とＬＥＤ光源３とを備える。

【0013】

電源ユニット２は、入力部２１と、ノイズフィルタ２２と、変換部２３と、ラインフィルタ２４と、出力部２５と、インピーダンス素子２６と、第１コンデンサ２７と、第２コンデンサ２８と、を備える。

【0014】

入力部２１は、交流電源４１から交流電力を入力する。入力部２１は、入力した交流電力をノイズフィルタ２２に出力する。

【0015】

ノイズフィルタ２２は、入力された交流電力に含まれるノイズをフィルタリングすることによって、入力した交流電力における交流成分のノイズを取り除く。さらに、ノイズフィルタ２２は、交流電源４１へノイズが漏れないように、変換部２３からのノイズを取り除く。ノイズフィルタ２２は、フィルタリングした交流電力を変換部２３に出力する。

【0016】

ノイズフィルタ２２としては、コモンモードチョークコイルを使用した、単相２段フィルタ回路、または、単相１段フィルタ回路で構成してもよい。具体的には、ノイズフィルタ２２としては、交流電源４１および変換部２３の間に、第１コモンモードチョークコイルと第２コモンモードチョークコイルが順番に接続される。さらに、第１Ｘコンデンサが交流電源４１および第１コモンモードチョークコイルの接続点間に接続され、第２Ｘコンデンサが第１コモンモードチョークコイルおよび第２コモンモードチョークコイルの接続点間に接続され、第３Ｘコンデンサが第２コモンモードチョークコイルおよび変換部２３の接続点間に接続される。ここで、第１コモンモードチョークコイルの２次側、第２Ｘコンデンサの一方の極、および第２コモンモードチョークコイルの１次側は、第１コンデンサ２７に接続されている。

【0017】

変換部２３は、入力された交流電力を直流電力に変換する。変換部２３は、トランスとスイッチング素子を備えたスイッチング電源であってもよい。変換部２３は、変換した直流電力をラインフィルタ２４に出力する。

【0018】

ラインフィルタ２４は、変換部２３と出力部２５との間に配置されている。ラインフィルタ２４は、入力された直流電力に含まれるスイッチングノイズをフィルタリングすることによって、直流電力に含まれるスイッチングノイズを取り除く。ラインフィルタ２４は、フィルタリングした直流電力を出力部２５に出力する。

【0019】

ラインフィルタ２４としては、コモンモードチョークコイルであってもよい。ラインフィルタ２４としては、変換部２３および出力部２５との間に、第３コモンモードチョークコイルが接続される。また、第３コンデンサが変換部２３および第３コモンモードチョークコイルの接続点間に接続され、第４コンデンサが第３コモンモードチョークコイルおよび出力部２５の接続点間に接続されてもよい。さらに、第３コモンモードチョークコイルの２次側および第４コンデンサの一方の極に、第２コンデンサ２８が接続される。

【0020】

出力部２５は、入力された直流電力を、ＬＥＤ光源３に出力する。

【0021】

インピーダンス素子２６と第１コンデンサ２７とは直列で接続されている。インピーダンス素子２６は、コイルおよび抵抗のうち少なくともいずれかによって構成されていればよい。本実施形態では、インピーダンス素子２６は、コイルによって構成されているものとする。また、第１コンデンサ２７はＹコンデンサであってもよい。

【0022】

電源ユニット２では、インピーダンス素子２６または第１コンデンサ２７の一方の一端がノイズフィルタ２２に接続されており、他方の他端が接地端子に接続されていればよい。図１に示す例では、インピーダンス素子２６の一端はノイズフィルタ２２に接続されており、インピーダンス素子２６の他端は第１コンデンサ２７の一端に接続されている。第１コンデンサ２７の他端は、接地端子に接続されている。

【0023】

あるいは、インピーダンス素子２６と第１コンデンサ２７との位置が入れ替わっていてもよい。すなわち、第１コンデンサ２７の一端がノイズフィルタ２２に接続されており、第１コンデンサ２７の他端がインピーダンス素子２６の一端に接続されていてもよい。この構成では、インピーダンス素子２６の他端が接地端子に接続されている。インピーダンス素子２６と第１コンデンサ２７との接続順序が入れ替わったとしても、インピーダンス素子２６および第１コンデンサ２７は、接続順序が入れ替わる前の場合と同じ役割を果たすことができる。

【0024】

出力部２５と接地端子との間に第２コンデンサ２８が接続されている。すなわち、第２コンデンサ２８の一端は出力部に接続されており、他端は接地端子に接続されている。また、第２コンデンサ２８はＹコンデンサであってもよい。

【0025】

接地端子は電源ユニット２の金属筐体であってもよい。また、接地端子は、入力部２１で入力する交流電源４１の接地端子とも接続されている。

【0026】

ＬＥＤ光源３は、内部に発光ダイオード素子（ＬＥＤ素子）を備えており、電源ユニット２から入力された直流電力でもって発光する。すなわち、電源ユニット２は、ＬＥＤ光源３のＬＥＤ素子を点灯させるためのユニットである。

【0027】

（ＬＥＤ照明装置の動作）
第１コンデンサ２７および第２コンデンサ２８がＹコンデンサであった場合、一般的にＹコンデンサは１ＭＨｚ以上のノイズに対して有効であり、コモンモードノイズを低減する効果をもつ。

【0028】

しかしながら、上述したように、一般的に交流部側に接続されたコンデンサから、直流部側に接続されたコンデンサを介して、変換部２３から混入したコモンモードノイズが輻射ノイズとして発光装置から放出されることがある。

【0029】

図１に示す電源ユニット２では、インピーダンス素子２６によって、交流部側から直流部側への当該ノイズの伝播は阻害またはノイズエネルギーが低減される。そのため、インピーダンス素子２６と第１コンデンサ２７とを直列に接続することで、輻射ノイズの発生を抑制することができる。

【0030】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0031】

図２は、実施形態２に係るＬＥＤ照明装置１ａの回路図を示す。ＬＥＤ照明装置１ａは、ＬＥＤ照明装置１と異なり、インピーダンス素子２６に代わり、互いに並列に接続されたコイル２６ａと抵抗２６ｂとを備える。

【0032】

１００ＭＨｚ以下の低周波ノイズ（３０ＭＨｚ～１００ＭＨｚ）が混入している場合、低周波であるために、コイル２６ａは電流変化を抑制せずに、ノイズを接地端子に逃がすことができる。また、１００ＭＨｚより大きな高周波ノイズ（１００ＭＨｚ～３００ＭＨｚ）が混入している場合、高周波であるため、コイル２６ａはノイズを通さず、抵抗２６ｂはノイズ電流を低減させながら、ノイズを接地端子に逃がすことになる。

【0033】

ここで、ノイズを完全に接地端子に逃がさない構造とした場合、ノイズが混入または発生した機器において、ノイズが交流電源４１へ流れることになる。そのため、混入したノイズまたは発生したノイズに関しては、接地端子に逃がすことが必要になる。

【0034】

したがって、インピーダンス素子２６をコイル２６ａと抵抗２６ｂとの並列構造とすることによって、低周波ノイズ（３０ＭＨｚ～１００ＭＨｚ）を接地端子に逃がすことができる。そのため、第１コンデンサによるノイズ低減機能を阻害せずに、交流電源線へ流れるノイズ電流を低減する機能が得られる。また、この効果によって第１コンデンサによるノイズ低減機能は阻害されない。なお、ここで言うコイルには一般的なコイルだけではなくチップインダクタ、フェライトビーズ、およびチップフェライトビーズをも含み、低周波電流の変化を抑制せずに素通りさせる機能がある素子であればよい。

【0035】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0036】

図３は、実施形態３に係るＬＥＤ照明装置１ｂの回路図を示す。ＬＥＤ照明装置１ｂは、ＬＥＤ照明装置１と異なり、電源ユニット２に第１ダミー配線２９を備える点が異なる。

【0037】

第１ダミー配線２９は、出力部２５に一端が接続されており、他端が電気的に浮いた配線である。当該電気的に浮いた配線としては、基板上の銅箔パターンまたはワイヤーなどが考えられる。そのため、電源ユニット２の内部に、ＬＥＤ光源３のアンテナとは別のアンテナを形成することから、輻射ノイズを生じるノイズエネルギーを下げることができる。ノイズエネルギーが下がることで、輻射ノイズの発生を抑制できる。

【0038】

したがって、電源ユニット２に第１ダミー配線２９を備えることで、輻射ノイズを低減することができる。

【0039】

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0040】

図４は、実施形態４に係るＬＥＤ照明装置１ｃの回路図を示す。ＬＥＤ照明装置１ｃは、ＬＥＤ照明装置１と異なり、ＬＥＤ光源３に第２ダミー配線３１を備える点が異なる。すなわち、ＬＥＤ照明装置１ｃは、ＬＥＤ光源３のＬＥＤ素子が配置されている基板（不図示）と、ＬＥＤ光源３の基板上に配線されている第２ダミー配線３１とをさらに備える。

【0041】

第２ダミー配線３１は、ＬＥＤ光源３の基板に一端が接続されており、他端が電気的に浮いた配線である。当該電気的に浮いた配線としては、基板上の銅箔パターンまたはワイヤーなどが考えられる。そのため、第２ダミー配線は、電源ユニット２の内部に、ＬＥＤ光源３のアンテナとは別のアンテナを形成することから、輻射ノイズを生じるノイズエネルギーを分配することで、下げることができる。ノイズエネルギーが下がることで、輻射ノイズの発生を抑制できる。

【0042】

したがって、ＬＥＤ光源３に第２ダミー配線３１を備えることで、輻射ノイズを低減することができる。

【0043】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電源ユニットは、発光ダイオード素子を点灯させるための電源ユニットであって、交流電力が入力される入力部と、前記交流電力を直流電力に変換する変換部と、前記入力部と前記変換部との間に配置されたノイズフィルタと、前記直流電力を前記発光ダイオード素子に出力する出力部と、直列に接続されたインピーダンス素子と第１コンデンサと、一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が接地端子に接続されている第２コンデンサと、を備え、前記インピーダンス素子または前記第１コンデンサの一方の一端が前記ノイズフィルタに接続され、他方の他端が接地端子に接続されている。

【0044】

上記の構成によれば、電源ユニットが放出する輻射ノイズを低減することができる。

【0045】

本発明の態様２に係る電源ユニットは、上記態様１において、前記インピーダンス素子は、コイルおよび抵抗のうち少なくともいずれかによって構成されてもよい。

【0046】

上記の構成によれば、インピーダンス素子が、コイルおよび抵抗のうち少なくともいずれかによって構成されることによって、ノイズエネルギーを低減することができる。

【0047】

本発明の態様３に係る電源ユニットは、上記態様２において、前記インピーダンス素子は、互いに並列に接続されている前記コイルおよび前記抵抗によって構成されてもよい。

【0048】

上記の構成によれば、インピーダンス素子が、互いに並列に接続されているコイルおよび抵抗によって構成されることによって、輻射ノイズが生じる周波数帯において、ノイズエネルギーを低減することができる。

【0049】

本発明の態様４に係る電源ユニットは、上記態様１から３において、一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が電気的に浮いている第１ダミー配線をさらに備えてもよい。

【0050】

上記の構成によれば、第１ダミー配線によって、電源ユニットが放出する輻射ノイズを生じるノイズエネルギーを低減することができる。

【0051】

本発明の態様５に係る電源ユニットは、上記態様１から４において、前記変換部と前記出力部との間に配置されたラインフィルタをさらに備えてもよい。

【0052】

上記の構成によれば、変換部によって変換された直流電力に混入しているノイズをフィルタすることができる。そのため、輻射ノイズを低減することに繋がる。

【0053】

本発明の態様６に係る発光装置は、上記態様１から５における電源ユニットと、前記発光ダイオード素子と、を備えている。

【0054】

上記の構成によれば、輻射ノイズを低減された電源ユニットに発光装置を接続することによって、発光装置を輻射ノイズの放出を低減した状態で用いることができる。

【0055】

本発明の態様７に係る発光装置は、上記態様６において、前記発光ダイオード素子が配置されている基板と、前記基板上に配線されている第２ダミー配線であって、一端が前記出力部に接続されており、かつ他端が電気的に浮いている第２ダミー配線と、をさらに備えてもよい。

【0056】

上記の構成によれば、第２ダミー配線によって、発光装置が放出する輻射ノイズを生じるノイズエネルギーを低減することができる。

【0057】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0058】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ ＬＥＤ照明装置（発光装置）
２ 電源ユニット
３ ＬＥＤ光源
２１ 入力部
２２ ノイズフィルタ
２３ 変換部
２４ ラインフィルタ
２５ 出力部
２６ インピーダンス素子
２６ａ コイル
２６ｂ 抵抗
２７ 第１コンデンサ
２８ 第２コンデンサ
２９ 第１ダミー配線
３１ 第２ダミー配線
４１ 交流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】