JP2013534715A - 変圧器及びその変圧器を用いるスイッチ電源及びｌｅｄ蛍光灯 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器と、前記変圧器を応用するスイッチ電源及びＬＥＤ蛍光灯を提供する。
【解決手段】前記変圧器は、骨組と、磁心と、コイルと、を備え、骨組の椎骨は、両端に開口がそれぞれ設けられている中空の柱状構造であり、その側壁は各々の開口の周りから更に垂直に延伸し、環状槽体構造を形成し、コイルは、環状槽体構造に巻きついて、磁心は、両端に開口がそれぞれ設けられている「日」字状のケース構造であり、その外殻は、四面から、椎骨及びコイルを包み、磁心の中心部分は、中空の椎骨内に収容される。本発明が提供する変圧器、その変圧器を応用するスイッチ電源及びＬＥＤ蛍光灯は、良い電気互換性を備えるので、他の設備、電気ネットワークに対するＥＭＩ妨害を大幅に低減できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子応用分野に関し、特に変圧器及びその変圧器を応用するスイッチ電源及ＬＥＤ蛍光灯に関するものである。
（関連出願の参照）
本出願は、2010年5月26日に中国特許局に提出された出願番号201010184246.0である中国特許出願の優先権を要求し、その全部の内容は本願に組み込むものとする。

電磁妨害（ＥＭＩ、Electromagnetic Interference）は信号を妨害し且つ信号の完全性を低減する電子騒音である。ＥＭＩは、普通モーター、変圧器などの電磁輻射発生源によって発生される。70年代中期に電子システム騒音低減技術が出現してから、主に米国連邦通信委員会が1990年に、そしてヨーロッパ決済同盟が１９９２に電子製品に対して関連規則を提出し、各会社に、その製品が厳格な磁化係数及び発射基準に符合することを確保しようと要求した。前記規則に符合する製品は、電磁互換性を有するＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）と呼ばれる。

ＥＭＩは、伝導妨害と輻射妨害の二種類がある。伝導妨害とは、導電媒介を介して、一つの電気ネットワーク上の信号が、もう一つの電気ネットワークに結合されることである。その妨害周波数は、約９Ｋ〜３０Ｍである。輻射妨害とは、妨害源が、空間を通じてその信号をもう一つの電気ネットワークに結合されることである。その妨害周波数は、約３０Ｍ〜３００Ｍである。

ＰＣＢ（print circuit board）及びシステムを設計する際、高周波信号線、集積回路のピン及び各種類のコネクターなどすべてが、電磁波を発射し、他のシステムまたは本システム内の他のサブシステムの正常工作に影響し且つアンテナ特性を持つ輻射妨害源になる可能性がある。前記他の設備、電気ネットワークにＥＭＩ妨害を与える可能性がある要素の中で、変圧器は、無視できない一つである。

本発明者は、本発明を実施している間に、現有の各種類の変圧器を有する電子設備は、体積、効率などの方面の制限のため、変圧器のＥＭＣが、標準に達することができず、他の設備、電気ネットワークに大きなＥＭＩ妨害を与えることを発現した。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、本発明の実施例は、変圧器、その変圧器を応用するスイッチ電源及びＬＥＤ蛍光灯を提供し、最小の体積で最大効率を提供でき、且つより良い電磁互換性を有するので、前記変圧器を使用する回路及び設備は、他の設備及び電気ネットワークにＥＭＩ妨害を与えることはない。

前記技術問題を解決するため、本発明は変圧器を提供し、前記変圧器は、骨組１と、磁心２と、コイル３と、を備える。

前記骨組１の椎骨１０は、両端に開口がそれぞれ設けられている中空の柱状構造であり、その側壁は各々の開口の周りから更に垂直に延伸し、環状槽体構造１１を形成する。

前記コイル３は、前記環状槽体構造１１に巻きつかれる。

前記磁心２は、両端に開口がそれぞれ設けられている「日」字状のケース構造であり、その外殻は、四面から、前記椎骨１０及びコイル３を包む。磁心２の中間部分は、前記中空の椎骨１０内に収容される。

その中、前記椎骨１０は、扁平で、両端に開口が設けられている中空の構造である。

その中、前記変圧器は、更にピン１２を備え、前記ピン１２は、前記椎骨１０の一端に固定され且つ磁心２が形成したケース構造の開口から引き出す。前記ピン１２は、前記コイル３に連接される。

その中、前記磁心２は、二つの切断面が「Ｅ」字状を呈する磁性体によって構成され、前記二つの磁性体の中間部分はそれぞれ前記椎骨１０の二つの開口から椎骨１０内に挿入され且つ互いに結合される。これによって、両端に開口がそれぞれ設けられ且つ切断面が「日」字状を呈するケース構造が形成される。

その中、前記両端に開口がそれぞれ設けられている「日」字状を呈するケース構造の磁心２の両端の開口は、それぞれ内側に収縮し、開口の面積を縮小する。

その中、前記骨組１は、ベークライト、ゴム、プラスチック、ガラス、セラミック、グラスファイバー、ナイロンなどの絶縁材料から成る。

その中、前記磁心２の二つの磁性体の間には、粘性を有する物質により貼りあわされて、または媒介によって縛られてから、前記骨格１に固定される。

その中、前記コイル３は、粘性を有する物質により、前記環状槽体構造１１に貼り付かれ且つ巻き付かれて固定される。

同時に、本発明は、ＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源を提供する。前記スイッチ電源は、前記ＬＥＤ蛍光灯の管内に収容される。前記スイッチ電源上には、前記変圧器が、設置される。

同時に、本発明は、ＬＥＤ蛍光灯を提供する。前記ＬＥＤ蛍光灯は、前記スイッチ電源を備えることを特徴とする。

本発明が提供する変圧器、その変圧器を応用するスイッチ電源及びＬＥＤ蛍光灯によれば、前記変圧器は、最小の体積で最大効率を提供することができる。同時に、前記変圧器は、磁心が、骨組及びコイルに包まれ、マッチ箱構造を呈するので、高周波電流がコイルに流れる時に発生する妨害は、マッチ箱式な磁心に束縛される。これによって、有効な空間内で、電磁気妨害問題を解決できる。特に、両端にケーブルが連接される必要のあるＬＥＤ蛍光灯にとっては、前記変圧器を使用すれば、よりよく電磁互換性を収め、他の設備、電気ネットワークに対するＥＭＩ妨害を大幅に低減できる。

図１は、従来の変圧器の構造を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に掛かる変圧器（分解された後）の立体構造を示す図である。 図３は、本発明が提供する変圧器の立体構造を示す図である。 図４は、本発明が提供する変圧器（分解された後）の多面を示す図である。 図５は、本発明が提供するＬＥＤ蛍光灯を示す図である。 図６は、普通のスイッチ電源の構造を示す図である。 図７は、ＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源の構造を示す図である。

本発明の目的、技術方案及び利点をより良く理解するために、以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、従来の変圧器の構造を示す図であって、図１aは、組み立て図であって、図１ｂは分解図である。図示したように、従来の変圧器は、大部分のコイルは、外に露出され、変圧器が働く時発生する電磁波は、阻止されずに外へ輻射する。これは、ＥＭＩ妨害を発生する重要な要素である。同時に、従来の変圧器は、磁心がコイルに巻きつかれる部分の切断面の面積は小さいため、該変圧器の効率は高くないように制限される。

本発明が提供する変圧器は、前記問題をよく解決できる。図２は本発明の実施例に係る変圧器が分解された後の立体構造を示す図である。図２に示したように、前記変圧器は、骨組１と、磁心２と、コイル３と、を備え、前記骨組１の椎骨１０は、両端開口がそれぞれ設けられている中空の柱状構造であり、その側壁は各々の開口の周りから更に垂直に延伸して、環状槽体構造１１を形成することを特徴とする。

前記コイル３は、前記環状槽体構造１１に巻きつかれる。

前記磁心２は、両端に開口がそれぞれ設けられている「日」字状のケース構造であり、その外殻は、四面から、前記椎骨１０及びコイル３を囲む。磁心２の中間部分は、前記中空の椎骨１０内に収容される。前記磁心２の両端の開口は、それぞれ内側に収縮し、開口の面積を縮小し、前記コイルの露出面積を更に減少し、よりよい遮壁効果を奏する。

更に、前記椎骨１０は、扁平で、両端に開口が設けられている中空の構造である。例えば、前記椎骨１０は、中空の円柱形であれば、該中空の円柱の高さはその直径より小さい、中空の直方体であれば、該直方体の高さは、その底面の長さより小さい。

図３及び図４を参照して、本発明の実施形態が提供する変圧器の構造をもっと詳しく説明する。図３は本発明が提供する変圧器の立体構造を示す図である。図４は本発明が提供する変圧器が分解された後の多面を示す図である。図に示したように、前記変圧器は、骨組１と、磁心２と、コイル３と、を備え、前記骨組１の椎骨１０は、両端に開口がそれぞれ設けられている中空の柱状構造であり、その側壁は各々の開口の周りからさらに垂直に延伸して、環状槽体構造１１を形成する。前記コイル３は、前記環状槽体構造１１に巻きつかれる。前記磁心２は、両端に開口がそれぞれ設けられている「日」字状のケース構造であり、その外殻は、四面から、前記椎骨１０及びコイル３を囲む。磁心２の中間部分は、前記中空の椎骨１０内に収容される。

更に、前記椎骨１０は、両端に開口が設けられている中空の構造であり、中空の円柱と多角柱とを備える。本発明では、各種類の中空の柱状構造の高さは、その広さまたはその直径より小さい。これによって、本実施例の変圧器は、椎骨１０を貫通する磁心の切断面の面積は、従来の変圧器の磁心の面積より大きく、変圧器の体積が同じである状況で、本発明の変圧器の効率は、従来の変圧器の効率より高い。

本実施形態が提供する変圧器は、更にピン１２を備え、前記ピン１２は、前記椎骨１０の一端に固定され且つ磁心２が形成したケース構造の開口から引き出し、前記ピン１２は、前記コイル３に連接されることが好ましい。

具体的には、本実施形態には、磁心２は、二つの切断面がＥ字状を呈する磁性体によって構成され、前記二つの磁性体の中部はそれぞれ前記椎骨１０の二つの開口から椎骨１０内に挿入され且つ互いに結合される。これによって、閉鎖するケース構造を呈する磁心２が形成される。

磁心２の外殻は、両端に開口がそれぞれ設けられた矩形に近い、その中には椎骨１０の中空部分に合う磁性体が設けられ、前記磁性体は、前記椎骨１０を貫通する。磁心２が、骨組１及びコイル３に包まれ、マッチ箱構造を呈し、その両端には、前記骨組１を延伸させ且つ前記コイルのケーブルを通過させるために少ない開放空間しか置かないため、高周波電流がコイルに流れる時に発生する妨害は、マッチ箱式の磁心に遮られ、継続的に外へと発射せず、電磁妨害を有効に低減する。

具体的には、前記骨組１は、ベークライト、ゴム、プラスチック、ガラス、セラミック、グラスファイバー、ナイロンなどの絶縁材料から成る。前記磁心２の二つの磁性体の間には、粘性を有する物質により貼りあわれて、または媒介によって縛られてから、前記骨組１に固定される。前記コイル３は、粘性を有する物質により、前記環状槽体構造１１に貼り付かれ且つ纏われて固定される。

本発明が提供する変圧器を実施すれば、最小の体積で最大の効率を提供できるだけでなく、その独特な構造は、該変圧器の磁心が骨組及びコイルに包まれ、その両端に前記骨組１を延伸させ及びコイルのケーブルを通過させるために少ない開放空間しか置かず、マッチ箱のような構造を形成するので、高周波電流がコイルに流れる時に発生する妨害は、マッチ箱式の磁心に遮られ、有効な空間内で、電磁気妨害問題を解決できる。前記変圧器を使用すれば、より良く電磁互換性を有し、他の設備、電気ネットワークに対するＥＭＩ妨害を大幅に低減できる。

本発明が提供する変圧器は特にＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源上に使用されるのが好適である。図５は本発明が提供するＬＥＤ蛍光灯を示す図である。

現在、発光ダイオード（Lighting Emitting Diode）蛍光灯は、現存の蛍光灯に徐々に取って代わる。従来の水銀管蛍光灯に取って代わりまたは互換するためには、ＬＥＤ蛍光灯のサイズはなるべく従来の水銀管蛍光灯に近い。しかし、ＬＥＤ蛍光灯の原理は水銀管蛍光灯の原理とは全然違う。図５は従来のＬＥＤ蛍光灯の管の構造を示す図である。前記ＬＥＤ蛍光灯の管は、互いに結合する一つの半円形のアルミニウム押し出し型部材５と一つの半円形の透明又は半透明のＰＣ材質管６と、２００〜３００個のＬＥＤ電球を装着するＰＣＢ板７と、を備える。前記半円形のアルミニウム押し出し型部材５は、一つの半円形の透明又は半透明のＰＣ材質管６と結合でき、二つの部材が結合することによって、現有の水銀管蛍光灯と同じ円管を形成する。前記ＰＣＢ板は、前記アルミニウム押し出し型部材に貼り付かれ、円管の中心部に位置される。前記ＬＥＤ電球は、直流電気の供給が必要であるため、その種類のＬＥＤ蛍光灯には、一つのスイッチ電源を設置し、交流電気を直流電気に転換して、ＬＥＤ電球に供給する必要がある。

従来の水銀管蛍光灯と互換できるため、ＬＥＤ蛍光灯のサイズはなるべく水銀管蛍光灯のサイズに近い。例えば、蛍光灯の直径は、３０ｍｍであれば、その規格に備えて設計されたＬＥＤ蛍光灯の直径も３０ｍｍであるが、その種類のＬＥＤ蛍光灯は外殻の厚さと中間隔離層の厚さを除いたら、スイッチ電源に残る位置は、高さは１０ｍｍの半円形の空間だけである。本発明の実施形態が提供する変圧器の体積は小さいが、効率が大きいので、ＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源に応用するのが好適である。

勿論、空間が小さいという問題は、このスイッチ電源の一つの難点で、スイッチ電源のもう一つの難点は電磁互換設計である。図６に示したのは、普通のスイッチ電源が常用の構造である。ＡＣ交流電気入力は、次第に、電源のＥＭＩ電波分離部分、スイッチ電源のメイントポロジー部分及び高周波のスイッチ変換を通過して、直流出力を形成し、負荷に供給する。図７はＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源の使用構造を示す図である。

従来の蛍光灯にとって代わるため、ＡＣ交流電力は、通常蛍光灯の管の両端から入力されると要求されるが、そうすると一つの入力線は、スイッチ電源に亙ることが必然であり、空間が制限されたので、前記入力線は変圧器に緊密に当接されなければならない。そうすると、スイッチ電源の妨害、特に変圧器が高周波オン・オフする時の妨害は、電源ＥＭＩ電波分離部分を避けて、直接にＡＣ入力線を妨害する。そのため、このような電源のＥＭＩは特に処理難い。

現在、ＬＥＤ蛍光灯に広く使用される電源は、非隔離式電源であり、即ち交流電気は、ブリッジ整流回路によって整流された後、４００Ｖほどの直流電気を形成し、電圧を下げる電流不変回路によって、電圧を下げ、不変な電流をＬＥＤ電球に出力する。非隔離式電源の部品は少なく、部品のサイズも小さいため、ＬＥＤ蛍光灯の電源に容易に入力することが可能である。しかし、この種類の電源は、主に以下のような幾つかの問題がある。非隔離式を採用するため、一旦電源に故障が発生すると、ＡＣによって整流された高圧は直接ＬＥＤ電球に出力され、ＬＥＤ蛍光灯が焼損されるため、ＵＬのような関連安全規則認証を通過しない。

従来のＬＥＤ蛍光灯は、隔離式電源によってＬＥＤ電球に電流を出力することも可能であるが、前記ＬＥＤ蛍光灯には、電源を収容する空間はとても小さく、一般的にはこの種類の変圧器の体積も大きいため、装着要求に符合しない。これは、以下の問題をもたらす。小さい変圧器の磁心のサイズは、大きい効率を提供できないが、大きい効率を提供できる磁心はサイズが大きいため直接ＬＥＤ蛍光灯の管に収容できない。また、その空間及び使用方法によってもたらす電磁妨害ＥＭＩ問題のため、市場での多くの隔離式スイッチ電源は、関連認証を通過しない。

本発明が提供する変圧器は、体積が小さく、効率が大きい、ＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源に応用するのが好適である。また、本発明が提供する変圧器は、良い電気互換性を備えるため、ＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源に応用すれば、スイッチ電源のＥＭＩを有効に低減することができる。

無論、前記スイッチ電源を使用するＬＥＤ蛍光灯も、良い電気互換性を備えるため、スイッチ電源のＥＭＩを有効に低減することができる。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種種の変更が可能であることは勿論であって、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲から決定される。

１ 骨組
２ 磁心
３ コイル
５ アルミニウム押し出し型部材
６ ＰＣ材質管
７ ＰＣＢ板
１０ 椎骨
１１ 環状槽体構造
１２ ピン

Claims (10)

1. 骨組（１）と、
   磁心（２）と、
   コイル（３）と、を備えてなる変圧器であって、
   前記骨組（１）の椎骨（１０）は、両端開口がそれぞれ設けられている中空の柱状構造であり、その側壁は各々の開口の周りから更に垂直に延伸して、環状槽体構造（１１）を形成し、前記コイル（３）は、前記環状槽体構造１１に巻き付き、前記磁心（２）は、両端に開口がそれぞれ設けられている「日」字状のケース構造であり、その外殻は、四面から、前記椎骨（１０）及びコイル（３）を包み、磁心（２）の中間部分は、前記中空の椎骨（１０）内に収容されることを特徴とする変圧器。
2. 前記椎骨（１０）は、扁平で、両端に開口が設けられている中空の構造である請求項１記載の変圧器。
3. 前記変圧器は、更にピン（１２）を備え、前記ピン（１２）は、前記椎骨（１０）の一端に固定され且つ磁心２が形成したケース構造の開口から延伸し且つ前記コイル３に連接される請求項１記載の変圧器。
4. 前記磁心（２）は、二つの切断面が「Ｅ」字状を呈する磁性体によって構成され、前記二つの磁性体の中部はそれぞれ前記椎骨（１０）の二つの開口から椎骨（１０）内に挿入され且つ互いに結合され、両端に開口がそれぞれ設けられ且つ切断面が「日」字状を呈するケース構造が形成される請求項１記載の変圧器。
5. 前記両端に開口が設けられ且つ「日」字状を呈するケース構造の磁心（２）の両端の開口は、それぞれ内側に収縮し、開口の面積を縮小する請求項４記載の変圧器。
6. 前記骨組（１）は、ベークライト、ゴム、プラスチック、ガラス、セラミック、グラスファイバー、ナイロンなどの絶縁材料から成る請求項２から５のいずれか１項記載の変圧器。
7. 前記磁心（２）の二つの磁性体の間には、粘性を有する物質により貼りあわれて、または媒介によって縛られてから、前記骨組（１）に固定される請求項２から５のいずれか１項記載の変圧器。
8. 前記コイル（３）は、粘性を有する物質により、前記環状槽体構造（１１）に貼り付いて且つ纏わり付いて固定される請求項２から５のいずれか１項記載の変圧器。
9. ＬＥＤ蛍光灯のスイッチ電源であって、前記スイッチ電源は前記ＬＥＤ蛍光灯の管内に収容され、その上には請求項１から８のいずれか１項記載の変圧器が設置されることを特徴とするスイッチ電源。
10. ＬＥＤ蛍光灯であって、請求項９記載のスイッチ電源を備えることを特徴とするＬＥＤ蛍光灯。