JP2010080381A - Ｌｅｄ点灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
発光ダイオードが配設される点灯ユニットを接地することなく、電源ラインへのノイズの伝播が防止されるＬＥＤ点灯装置およびこのＬＥＤ点灯装置を具備する照明器具を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤ点灯装置１は、直流電源回路２と、絶縁トランスＴ１、スイッチング素子Ｑ１および整流平滑回路１１を有し、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作により直流電源回路２の出力電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣ−ＤＣ変換回路３と、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の出力間に接続され、非接地される収納部に設けられる発光ダイオード５と、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の出力端子９ａおよびアース（Ｅ）の間に接続されたバイパス用コンデンサ７とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードを点灯するＬＥＤ点灯装置およびこのＬＥＤ点灯装置を具備する照明器具に関する。

ＬＥＤ点灯装置は、一般的に、商用交流電源の交流電圧を一定の直流電圧に変換し、発光ダイオード（ＬＥＤ）に一定の電流を供給し、発光ダイオードからの光出力を一定に制御している。そして、交流電圧に対地ノイズ電圧が重畳されることがあり、このノイズ電圧による発光ダイオードの破壊を防止するＬＥＤ点灯装置が提案されている（特許文献１参照。）。この従来技術のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤユニットと電源ユニットに構成された電源別置型であり、その電源ユニットは、整流回路とＤＣ−ＤＣコンバータ回路を金属ケース内に収納している。

そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の２次側グランドを金属ケースに接続する対地ノイズ電圧バイパス用のコンデンサを設けるとともに、金属ケースとＬＥＤユニットの導電部とを接続するアース線を設け、前記コンデンサの静電容量は、ＬＥＤユニットの各ＬＥＤと導電部との間の合成浮遊容量よりも大きく設定したものである。これにより、交流電源に対地ノイズ電圧が印加されたときに、ＬＥＤユニットの浮遊容量を介して対地ノイズ電圧によるパルス電流が流れようとしても、前記コンデンサを介してパルス電流がバイパスされるので、ＬＥＤの耐圧を超えるパルス電流が流れることを防止でき、ＬＥＤの破壊が生じないというものである。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の２次側に発生するノイズが前記コンデンサによりバイパスされる。
特開２００８−１３０４３８号公報（第４−６頁、第１図）

特許文献１のＬＥＤ点灯回路は、電源別置型であり、電源ユニットおよび点灯ユニットの両方にアース線が接続されるものである。したがって、特許文献１のＬＥＤ点灯装置の構成によれば、電源ユニットおよび点灯ユニットが一体化されたＬＥＤ点灯装置においても、電源ユニットに加え、点灯ユニットや発光ダイオードを配設しているＬＥＤモジュールにもアース線を接続することになり、このアース線の配線作業に手間を要し、また、アース線の２重配線分などにより、コスト上昇するという欠点を有する。

本発明は、発光ダイオードが配設される点灯ユニットを接地することなく、電源ラインへのノイズの伝播が防止されるＬＥＤ点灯装置およびこのＬＥＤ点灯装置を具備する照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置の発明は、直流電源回路と；絶縁トランス、この絶縁トランスの一次巻線と直列に接続され前記直流電源回路の出力間に接続されたスイッチング素子および前記絶縁トランスの二次巻線間に接続された整流平滑回路を有し、前記スイッチング素子のオンオフ動作により前記直流電源回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣ−ＤＣ変換回路と；このＤＣ−ＤＣ変換回路の出力間に接続され、非接地される収納部に設けられる発光ダイオードと；前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力端子およびアースの間に接続されたバイパス用コンデンサと；を具備していることを特徴とする。
本発明および以下の発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。

スイッチング素子は、例えばバイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどからなり、ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力間に所定の直流電圧が発生するようにオンオフ制御される。

発光ダイオードは、基板の一面に、例えば整列的に配設されて、ＬＥＤモジュールまたは点灯ユニットに構成される。また、発光ダイオードを配設した基板が器具本体内に収納される。直列接続されている発光ダイオードに印加する直流電圧は、その電圧値が人体などに危険を及ぼすほど高くないので、ＬＥＤモジュール、点灯ユニットまたは発光ダイオードを配設した基板などを必ずしも接地させる必要はないものである。ＬＥＤモジュール、点灯ユニットおよび照明器具は、収納部を形成している。

本発明によれば、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の二次側に発生するノイズは、バイパス用コンデンサを介してＤＣ−ＤＣ変換回路の出力端子側からアース（Ｅ）側にバイパスされる。これにより、当該ノイズが直流電源回路に接続している電源ラインに漏れ出すことが防止される。

請求項２に記載の照明器具の発明は、請求項１記載のＬＥＤ点灯装置と；このＬＥＤ点灯装置の発光ダイオードを配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする。

器具本体は、発光ダイオードが配設されている収納部例えば点灯ユニットやＬＥＤモジュールなどを除くＬＥＤ点灯装置の部分を例えば電源ユニットとして配設していてもよい。
器具本体は、接地され、かつＤＣ−ＤＣ変換回路の低電位側出力端子にバイパス用コンデンサを介して接続される。収納部は、非接地される。

本発明によれば、請求項１記載のＬＥＤ点灯装置を具備するので、発光ダイオードを配設する点灯ユニットなどが接地されていなくても、ＤＣ―ＤＣ変換回路の二次側に発生するノイズが電源ラインに漏れ出すことが防止される照明器具が提供される。

請求項１の発明によれば、ＤＣ−ＤＣ変換回路の二次側に発生するノイズは、バイパス用コンデンサによりＤＣ−ＤＣ変換回路の出力端子側からアース（Ｅ）側にバイパスされるので、直流電源回路に接続している電源ラインに接続されている他の電子機器の誤動作や破壊を防止することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１記載のＬＥＤ点灯装置を具備するので、発光ダイオードを配設する点灯ユニットなどを必ずしも接地する必要がなく、同一電源ラインに接続されている他の電子機器の誤動作や破壊を防止する照明器具を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示すＬＥＤ点灯装置の概略回路図である。

ＬＥＤ点灯装置１は、直流電源回路２およびＤＣ−ＤＣ変換回路３を有する点灯回路４、複数の発光ダイオード５が直列接続されて形成されたＬＥＤ回路６およびバイパス用コンデンサ７を有して構成されている。点灯回路４の入力端子８ａ，８ｂは、商用交流電源Ｖｓに接続され、出力端子９ａ，９ｂは、ＬＥＤ回路６に接続されている。点灯回路４は、電源ユニット４Ａに形成することができ、ＬＥＤ回路６は、収納部としての点灯ユニット６Ａに形成することができる。

直流電源回路２は、整流器１０および平滑用コンデンサＣ１を有して形成されている。そして、整流器１０の入力端子が点灯回路４の入力端子８ａ，８ｂに接続され、整流器１０の出力端子間に平滑用コンデンサＣ１を接続している。直流電源回路２は、商用交流電源Ｖｓからの交流電圧を直流電圧に変換して出力する。

ＤＣ−ＤＣ変換回路３は、絶縁トランスＴ１、スイッチング素子Ｑ１および整流平滑回路１１を有して形成されている。絶縁トランスＴ１は、直流電源回路２の出力電圧（平滑用コンデンサＣ１の両端間電圧）を変成して出力する。スイッチング素子Ｑ１は、電界効果トランジスタからなり、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａと直列的に接続されて、直流電源回路２の出力間（平滑用コンデンサＣ１の両端間）に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１のゲート（制御端子）は、制御回路１２に接続されている。制御回路１２は、絶縁トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂの両端間（整流平滑回路１１の出力間）に所定の直流電圧が発生するように、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作を制御するように形成されている。

そして、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａの両端間には、スナバ回路１３が接続されている。スナバ回路１３は、ダイオードＤ１、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ２を有して形成され、スイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態になったときに、絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａの流れている電流を回生させて、スイッチング素子Ｑ１を保護している。

整流平滑回路１１は、絶縁トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂの両端間に接続されている。そして、整流平滑回路１１は、整流用のダイオードＤ２および平滑用コンデンサＣ３を有して形成され、絶縁トランスＴ１の二次巻線Ｔ１ｂの両端間に発生した電圧を所定の直流電圧に整流平滑している。こうして、ＤＣ−ＤＣ変換回路３は、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作により、直流電源回路２の出力電圧を所定の直流電圧に変換して、点灯回路４の出力端子９ａ，９ｂ間に出力している。

発光ダイオード５は、照明光として利用される可視光（例えば白色光）を放射するように形成され、複数個が直列接続されている。この直列接続された発光ダイオード５は、点灯回路４の出力端子９ａ，９ｂ間、すなわちＤＣ−ＤＣ変換回路３の出力間に接続されている。

そして、バイパス用コンデンサ７は、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の低電位側出力端子９ａと電源ユニット４Ａの間に接続されている。そして、電源ユニット４Ａは、アース線１７により接地されている。すなわち、バイパス用コンデンサ７は、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の低電位側出力端子９ａおよびアース（Ｅ）の間に接続されている。
次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。

点灯回路４の入力端子８ａ，８ｂ間に商用交流電源Ｖｓが投入されると、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の制御回路１２が動作する。そして、制御回路１２がスイッチング素子Ｑ１を所定の周波数でオンオフ制御することにより、点灯回路４の出力端子９ａ，９ｂ間に所定の直流電圧が出力される。

出力端子９ａ，９ｂ間に直列接続している発光ダイオード５の両端間には、前記所定の直流電圧が印加され、発光ダイオード５に一定の電流が流れる。これにより、個々の発光ダイオード５から安定した可視光（照明光）が得られる。

そして、ＤＣ−ＤＣ変換回路３のスイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作に伴い、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の二次側の整流平滑回路１１のダイオードＤ２が導通、非導通することにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の二次側にノイズが発生する。このノイズは、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の低電位側出力端子である出力端子９ａとアース（Ｅ）との間に接続されているバイパス用コンデンサ７からアース（Ｅ）側にバイパスされる。

こうして、発光ダイオード５を配設している収納部としての点灯ユニット６Ａが接地されていなくても、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の二次側に発生したノイズがアース（Ｅ）側にバイパスされ、点灯回路４の出力端子９ａ，９ｂとＬＥＤ回路６を接続している配線から空気中にノイズが漏れ出すことを防止することができ、また、当該ノイズが点灯回路４の入力端子８ａ，８ｂから商用交流電源Ｖｓ側に伝播することを防止することができる。この結果、商用交流電源Ｖｓの同一電源ラインに接続されている他の電子機器の誤動作や破壊を防止することができる。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態を示すＬＥＤ点灯装置の概略回路図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図２に示すＬＥＤ点灯装置１８は、図１に示すＬＥＤ点灯装置１において、ＤＣ−ＤＣ変換回路３の絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａおよび二次巻線Ｔ１ｂの間に、整流平滑回路１１を介して結合用コンデンサ１９，２０が接続されたものである。結合用コンデンサ１９，２０は、直流電源回路２の高電位側および整流平滑回路１１の高電位側の間に接続されている。耐電圧の低いコンデンサを使用するために、２個の結合用コンデンサ１９，２０が用いられて直列接続されている。

制御回路１２によりスイッチング素子Ｑ１がオンオフ動作すると、このスイッチング素子Ｑ１のオンオフ動作により高周波のノイズが発光する。このノイズは、結合用コンデンサ１９，２０を介して絶縁トランスＴ１の一次巻線Ｔ１ａ側から二次巻線Ｔ１ｂ側に伝播され、商用交流電源Ｖｓ側には伝播されにくくなる。すなわち、ＬＥＤ点灯装置１８は、高周波ノイズが商用交流電源Ｖｓ側に漏れることを防止することができる。したがって、商用交流電源Ｖｓに接続されている他の電子機器の誤動作や破壊を防止することができる。
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態を示すＬＥＤ点灯装置の概略回路図である。なお、図２と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図３に示すＬＥＤ点灯装置２１は、図２に示すＬＥＤ点灯装置１８において、点灯回路４を収納する電源ユニット４Ａと、直流電源回路２の低電位側との間に直列接続されたコンデンサ２３，２４が接続されている。すなわち、直流電源回路２の低電位側とアース（Ｅ）との間に、コンデンサ２３，２４が直列接続されているものである。

電源ユニット４Ａ（点灯回路４）の入力端子８ａ，８ｂに印加した外部からの対地ノイズやスイッチングＱ１のオンオフ動作などにより点灯回路４の内部で発生したノイズは、絶縁トランスＴ１の一次側において、コンデンサ２３，２４を介してアース（Ｅ）側にバイパスされ、絶縁トランスＴ１の二次側において、バイパス用コンデンサ７によりアース（Ｅ）側にバイパスされる。したがって、高周波ノイズが商用交流電源Ｖｓ側に漏れることを防止することができて、商用交流電源Ｖｓに接続されている他の電子機器の誤動作や破壊を防止することができる。
次に、本発明の第４の実施形態について述べる。

図４は、本発明の第４の実施形態を示す照明器具の概略斜視図、図５は、同じく照明器具の一部切り欠き概略側面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図４に示す照明器具２４は、天井面等に埋設されるダウンライトであり、略円筒状の器具本体２５の下端側に円形の化粧枠２６が設けられ、この化粧枠２６に透光性カバー２7が配設されている。そして、器具本体２５は、左右両側に器具本体２５を天井等に固定するための一対の取付けばね２８，２８を取り付けている。

また、器具本体２５は、図５に示すように、下端側内部に発光ダイオード５を配設している収納部としてのＬＥＤモジュール２９および反射板３０を配設している。また、器具本体２５の内部には、電源ユニット４Ａが配設されている。この電源ユニット４Ａにおいて点灯回路４などが構成している。そして、器具本体２５の上面側には、商用交流電源Ｖｓからの図示しない電源線やアース線１７を接続する端子台３１が配設されている。

照明器具２４は、ＬＥＤ点灯装置１を具備しているので、ＬＥＤモジュール２９とアース線１７を必ずしも接続する必要がなく、点灯回路４に発生したノイズが電源ラインや空気中に漏れることを防止することができ、周辺機器の誤動作や破壊を防止することができる。

本発明の第１の実施形態を示すＬＥＤ点灯装置の概略回路図。 本発明の第２の実施形態を示すＬＥＤ点灯装置の概略回路図。 本発明の第３の実施形態を示すＬＥＤ点灯装置の概略回路図。 本発明の第４の実施形態を示す照明器具の概略斜視図。 同じく、照明器具の一部切り欠き概略側面図。

符号の説明

１，１８，２１…ＬＥＤ点灯装置
２…直流電源回路
３…ＤＣ−ＤＣ変換回路
５…発光ダイオード
６Ａ…収納部としての点灯ユニット
７…バイパス用コンデンサ
１１…整流平滑回路
２４…照明器具
２５…器具本体
Ｔ１…絶縁トランス
Ｑ１…スイッチング素子

Claims (2)

1. 直流電源回路と；
   絶縁トランス、この絶縁トランスの一次巻線と直列に接続され前記直流電源回路の出力間に接続されたスイッチング素子および前記絶縁トランスの二次巻線間に接続された整流平滑回路を有し、前記スイッチング素子のオンオフ動作により前記直流電源回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣ−ＤＣ変換回路と；
   このＤＣ−ＤＣ変換回路の出力間に接続され、非接地される収納部に設けられる発光ダイオードと；
   前記ＤＣ−ＤＣ変換回路の出力端子およびアースの間に接続されたバイパス用コンデンサと；
   を具備していることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
2. 請求項１記載のＬＥＤ点灯装置と；
   このＬＥＤ点灯装置の発光ダイオードを配設している器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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