JP2023043571A - Power supply unit and light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a power supply unit for lighting light emitting diode elements.
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。 Patent Literature 1 discloses an LED lighting device comprising a power supply unit that receives an input from an AC power supply and an LED (Light Emitting Diode) element connected to the power supply unit via wiring. The power supply unit of the cited example solves problems such as common mode noise from the input power supply and prevents malfunction due to radiation noise from LED elements or cables. and an inductor on the line.
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。 However, the regulatory standards for noise are becoming stricter year by year, and in addition to preventing malfunction, emission of radiation noise is also regulated. Specifically, the PSE noise regulation standards are scheduled to be revised to CISPRJ15, and CISPRJ15 defines the frequency band of noise electric field strength as 30 MHz to 300 MHz. Therefore, reducing the frequency band of radiation noise is necessary for PSE adaptation.
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。 Further, when both the AC section and the DC section of the power supply unit are provided with a Y capacitor connected to the ground terminal, most of the common mode noise can be removed through the ground terminal by the Y capacitor on the AC section side. However, if noise removal from the ground terminal is not ideal, the noise that cannot be removed by the Y capacitor on the AC section side propagates to the DC section as noise through the Y capacitor on the DC section side. Therefore, radiation noise is emitted from the LED element, the cable, or the like.
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。 In particular, if the total length of the connection path including all cables, substrates, etc. connecting the Y capacitor on the AC section side and the LED element is as long as 1200 mm, the total connection path will function as an antenna. It becomes a noise source. As a result, the LED element emits radiation noise between 100 MHz and 300 MHz, depending on the antenna length.
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実現することを目的とする。 Accordingly, an object of one embodiment of the present invention is to realize a power supply unit with reduced radiation noise.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様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。 In order to solve the above problems, a power supply unit according to one aspect of the present invention is a power supply unit for lighting a light-emitting diode element, comprising: an input unit to which AC power is input; a noise filter arranged between the input unit and the conversion unit; an output unit for outputting the DC power to the light emitting diode element; an impedance element connected in series with the first and a second capacitor having one end connected to the output section and the other end connected to a ground terminal, wherein one end of either the impedance element or the first capacitor is connected to the noise filter. and the other end is connected to the ground terminal.
本発明の一態様によれば、輻射ノイズを低減した電源ユニットを実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a power supply unit with reduced radiation noise.
〔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。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described in detail below.
(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。
(Configuration of LED lighting device)
FIG. 1 is a diagram showing a circuit diagram of an LED lighting device 1 (light emitting device) according to Embodiment 1. FIG. As shown in this figure, the LED lighting device 1 includes a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
出力部25は、入力された直流電力を、LED光源3に出力する。
The
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。
The
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。
In the
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。
Alternatively, the positions of the
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。
A
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。
The ground terminal may be the metal housing of the
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。
The
(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。
(Operation of LED lighting device)
When the
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。
However, as described above, in general, common mode noise mixed from the
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。
In the
〔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。
[Embodiment 2]
Other embodiments of the invention are described below. For convenience of description, members having the same functions as those of the members described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
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。
FIG. 2 shows a circuit diagram of an
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。
When low-frequency noise (30 MHz to 100 MHz) of 100 MHz or less is mixed, the
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。
Here, if a structure is adopted in which noise is completely prevented from escaping to the ground terminal, the noise will flow to the
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。
Therefore, by forming the
〔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。
[Embodiment 3]
Other embodiments of the invention are described below. For convenience of description, members having the same functions as those of the members described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
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。
FIG. 3 shows a circuit diagram of an
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。
The
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。
Therefore, by providing the
〔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。
[Embodiment 4]
Other embodiments of the invention are described below. For convenience of description, members having the same functions as those of the members described in the above embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
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。
FIG. 4 shows a circuit diagram of an
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。
The
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。
Therefore, by providing the
〔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。
〔summary〕
A power supply unit according to aspect 1 of the present invention is a power supply unit for lighting a light-emitting diode element, comprising: an input unit to which AC power is input; a conversion unit that converts the AC power into DC power; a noise filter disposed between the unit and the conversion unit; an output unit that outputs the DC power to the light emitting diode element; an impedance element and a first capacitor that are connected in series; a second capacitor connected to the noise filter and having the other end connected to a ground terminal, wherein one end of one of the impedance element and the first capacitor is connected to the noise filter, and the other end of the other is grounded connected to the terminal.
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。 According to the above configuration, radiation noise emitted by the power supply unit can be reduced.
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。
In the power supply unit according to
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。 According to the above configuration, noise energy can be reduced by configuring the impedance element with at least one of the coil and the resistor.
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。
In the power supply unit according to
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。 According to the above configuration, the impedance element is composed of a coil and a resistor that are connected in parallel with each other, so that noise energy can be reduced in a frequency band in which radiation noise occurs.
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。 A power supply unit according to aspect 4 of the present invention may further include a first dummy wiring having one end connected to the output section and the other end electrically floating in the above aspects 1 to 3.
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。 According to the above configuration, the first dummy wiring can reduce the noise energy that causes the radiation noise emitted by the power supply unit.
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。 A power supply unit according to aspect 5 of the present invention may further include a line filter arranged between the conversion unit and the output unit in the above aspects 1 to 4.
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。 According to the above configuration, noise mixed in the DC power converted by the converter can be filtered. Therefore, it leads to reduction of radiation noise.
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。 A light-emitting device according to aspect 6 of the present invention includes the power supply unit according to aspects 1 to 5 and the light-emitting diode element.
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。 According to the above configuration, by connecting the light-emitting device to the power supply unit in which radiation noise is reduced, the light-emitting device can be used with reduced emission of radiation noise.
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。 A light-emitting device according to aspect 7 of the present invention is the light-emitting device according to aspect 6, further comprising: a substrate on which the light-emitting diode element is arranged; and a second dummy wiring that is connected and whose other end is electrically floating.
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。 According to the above configuration, the second dummy wiring can reduce the noise energy that causes the radiation noise emitted by the light emitting device.
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
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
1, 1a, 1b, 1c LED lighting device (light emitting device)
2
Claims (7)
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ことを特徴とする電源ユニット。 A power supply unit for lighting a light-emitting diode element,
an input unit into which AC power is input;
a conversion unit that converts the AC power to DC power;
a noise filter arranged between the input unit and the conversion unit;
an output unit that outputs the DC power to the light emitting diode element;
an impedance element and a first capacitor connected in series;
a second capacitor having one end connected to the output section and the other end connected to a ground terminal;
A power supply unit, wherein one end of one of the impedance element and the first capacitor is connected to the noise filter, and the other end of the other is connected to a ground terminal.
前記発光ダイオード素子と、を備えていることを特徴とする発光装置。 A power supply unit according to any one of claims 1 to 5;
A light-emitting device comprising: the light-emitting diode element.
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、をさらに備えていることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。 a substrate on which the light emitting diode element is arranged;
a second dummy wiring that is wired on the substrate, one end of which is connected to the output section and the other end of which is electrically floating; 7. A light emitting device according to claim 6.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240321 |