JP5281180B2 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ランプの点灯ユニットおよびそれを備えるＬＥＤランプに関する。

近年、省エネルギーの観点から、白熱電球に代替する電球形のＬＥＤランプが普及しつつある。ＬＥＤを点灯させるための点灯ユニットとして、非特許文献１の図１０−１０に示すようなものがある。
図１１は、非特許文献１における図１０−１０に記載の点灯ユニットの回路構成を簡略化して示すブロック図である。

点灯ユニット８０は、その主な構成として、整流回路８２，平滑回路８３，スイッチング回路８４，制御回路８５を備える。点灯ユニット８０の入力側は入力端子８８を介して交流電源８１に、出力側は出力端子８９を介してＬＥＤモジュール８６にそれぞれ接続されている。
整流回路８２は交流電源８１から供給される交流電圧を全波整流し、それを平滑回路８３が直流電流に平滑化する。スイッチング回路８４は、平滑回路８３から供給される直流電力をＬＥＤ点灯用の電力に変換する降圧式のＤＣ−ＤＣコンバータであり、スイッチング素子８７等を備える。制御回路８５は、スイッチング素子８７の制御端子８７ｇに信号を与えることでスイッチング素子８７のオンオフ制御を行い、スイッチング回路８４からの直流電圧を所望の電圧に降圧する。また、制御回路８５とスイッチング素子８７とが一つの半導体チップに収容されている場合もある。そして、スイッチング回路８４からの電力供給により、ＬＥＤモジュール８６が点灯する。

図１２は、一般的なＬＥＤランプの構造を示す断面図である。なお、図１２において、一部断面としていない部分がある。
図１２に示すように、ＬＥＤモジュール８６が載置される基台９１の下部に位置するケース９３に、点灯ユニット８０が収容されている。点灯ユニット８０は、円板状の絶縁基板である回路基板９４と、当該回路基板９４に配された各種の素子９５からなる。回路基板９４は、ＬＥＤランプ９００のランプ軸Ｊ９に対し垂直となるように配置されている。

トランジスタ技術編集部著「高輝度／パワーＬＥＤの活用テクニック」、ＣＱ出版、２００８年５月１日初版、ｐ．１５１

ところで、ＬＥＤランプは、白熱電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプ等の従来の照明光源の代替品として期待されており、既存の照明器具への適合率を高めるために更なる小型化が望まれている。しかしながら、ＬＥＤランプの小型化に際しては、点灯ユニット８０も併せて小型化されなければならず、回路基板９４上に配される素子９５のレイアウトは少なからず制約を受ける。例えば、ケース９３の径縮小のために回路基板９４を長尺状にした上で、制御回路８５（図１１）とスイッチング素子８７とが収容された半導体チップを、回路基板９４の長手方向一端側に配し、入力端子８８および出力端子８９を、半導体チップよりも長手方向他端側に配さざるを得ない場合が起こり得る。

この場合、入力端子８８から出力端子８９に電流を流すために回路基板９４に設けられる配線パターンは、長手方向他端側からスイッチング素子８７が配された長手方向一端側に向かって延び、スイッチング素子の出力側端子を介して再び長手方向他端側に戻ってくるように設けられる必要がある。そうすると、スイッチング素子８７へ向けて電流を流す配線パターンと、スイッチング素子８７からの電流を流す配線パターンとが近接して並走する区間が生じる。

ここで、入力端子８８と出力端子８９とを結ぶ電路には、スイッチング素子８７のオンオフ動作によりスイッチングノイズが発生する。スイッチングノイズは上記電路における電圧変動として現れ、この電圧変動が上記の近接する配線パターン間に存在する寄生容量の容量結合により更なるノイズ（いわゆる静電誘導ノイズ）を発生させる。これらのノイズは、電源側へ伝わる伝導ノイズや、空間へ輻射される輻射ノイズの原因となる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、小型化に伴って増大するノイズを低減することが可能なＬＥＤランプの点灯ユニットおよびそれを備えるＬＥＤランプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＬＥＤランプの点灯ユニットは、長尺状の回路基板に、交流電源に接続される一対の入力端子と、ＬＥＤに接続される一対の出力端子とが設けられ、前記回路基板に、前記一対の入力端子から入力された交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路と、変換された直流電力をＬＥＤ点灯用電力に変換し前記一対の出力端子から出力する、少なくともスイッチング素子を含むスイッチング回路とが設けられ、前記スイッチング素子が前記回路基板の長手方向一端側に配されるとともに、前記一対の入力端子および前記一対の出力端子が前記スイッチング素子よりも長手方向他端側に配され、前記回路基板には、前記一対の入力端子から、前記長手方向一端側に位置する前記スイッチング素子の出力側端子を介して、前記一対の出力端子までを結ぶ配線パターンが設けられ、前記スイッチング素子の出力側端子の一端とグランドとの間に、前記スイッチング素子のオンオフ動作により発生するスイッチングノイズを吸収する容量素子が接続されていることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤランプの点灯ユニットの構成によれば、回路基板を長尺状としている。したがって、当該回路基板がＬＥＤランプのランプ軸に平行になるように配置した場合には、ＬＥＤランプの径を縮小することができ、その結果、ＬＥＤランプの小型化を図ることが可能となる。
また、長尺状の回路基板の長手方向一端側にスイッチング素子が配置されるとともに、スイッチング素子よりも長手方向他端側に入力端子および出力端子が配置されるので、スイッチング素子へ向けて電流を流す配線パターンと、スイッチング素子から電流を流す配線パターンとが近接して並走する区間が生じる。しかしながら、スイッチング素子の出力端子の一端とグランドとの間に、そのオンオフ動作により発生するスイッチングノイズを吸収する容量素子が接続されていることにより、入力端子と出力端子とを結ぶ電路における電圧変動の原因となるスイッチングノイズを取り除くことができる。ここで、「回路基板が長尺状である」とは、回路基板が長辺と短辺を有する形状であることを指し、回路基板は必ずしも矩形状である必要はない。

以上説明したように、小型化に伴って増大するノイズを低減することが可能なＬＥＤランプの点灯ユニットおよびそれを備えるＬＥＤランプを提供することが可能となる。

第１の実施形態に係る点灯ユニットを備えるＬＥＤランプ１の構造を示す断面図である。 第１の実施形態に係る点灯ユニット６の回路構成を示す回路図である。 回路基板１２のレイアウトを模式的に示す平面図である。 伝導雑音端子電圧測定の結果を示す図である。 輻射雑音電界強度試験の結果を示す図である。 第２の実施形態に係る点灯ユニット６Ａの回路構成を示す回路図である。 第３の実施形態に係るＬＥＤランプ４０を示す一部破断斜視図である。 第３の実施形態に係るＬＥＤランプ４０の構造を示す断面図である。 図８において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図である。 第３の実施形態に係るＬＥＤモジュール３８の構造を示す平面図である。 非特許文献１における図１０−１０に記載の点灯ユニットの回路構成を簡略化して示すブロック図である。 一般的なＬＥＤランプの構造を示す断面図である。

本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
≪第１の実施形態≫
［外形］
図１は、第１の実施形態に係る点灯ユニットを備えるＬＥＤランプ１の構造を示す断面図である。

ＬＥＤランプ１は、その主な構成として、ＬＥＤモジュール２，基台３，ケース４，グローブ５，点灯ユニット６，回路ホルダ７，口金８を備える。図１において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線はＬＥＤランプ１のランプ軸Ｊ１を示しており、紙面上方がＬＥＤランプ１の前方であって、紙面下方がＬＥＤランプ１の後方である。
〈ＬＥＤモジュール〉
ＬＥＤモジュール２は、光源としてのＬＥＤ９，ＬＥＤ９が実装された実装基板１０，実装基板１０上においてＬＥＤ９を被覆する封止体１１を備える。ＬＥＤモジュール２は、点灯ユニット６を介して口金８とは反対側に配されており、ＬＥＤ９の主出射方向はＬＥＤランプ１の前方（紙面上方）に向けて配置されている。

封止体１１は、主として透光性材料からなるが、ＬＥＤ９から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合には、前記透光性材料に光の波長を変換する波長変換材料が混入される。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂を利用することができ、波長変換材料としては、例えば蛍光体粒子を利用することができる。本実施形態では、青色光を出射するＬＥＤ９と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が混入された透光性材料で形成された封止体１１とが採用されており、ＬＥＤ９から出射された青色光の一部が封止体１１によって黄色光に波長変換され、未変換の青色光と変換後の黄色光との混色により生成される白色光がＬＥＤモジュール２から出射される。

なお、ＬＥＤモジュール２は、例えば、紫外線発光のＬＥＤ９と三原色（赤色、緑色、青色）に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。さらに、波長変換材料として半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いても良い。
〈基台〉
基台３は、ＬＥＤモジュール２を載置する、熱伝導性の高い材料からなる円盤状の部材であり、基台３の外周面はケース４の内周面に接している。熱伝導性の高い材料としては、例えば、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｐｄまたはそれらの内の２以上からなる合金、またはＣｕとＡｇの合金等の金属材料が考えられる。このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、ＬＥＤモジュール２で発生した熱をケース４に効率良く伝導させることができる。

〈ケース〉
ケース４は、熱放射性の高い材料からなる筒状の部材であり、基台３をグローブ５側に備える。熱伝導性の高い材料としては、例えば、基台３で列挙したような金属材料を用いることができる。このようにすることで、ケース４に伝搬した熱を効率良く口金８側に伝搬させることができる。なお、ケース４の材料は、金属材料に限定されず、例えば熱伝導率の高い樹脂等であっても良い。

〈グローブ〉
グローブ５は、ＬＥＤモジュール２を覆う部材であり、基台３とケース４とを組み合わせたときにできる溝部に嵌め込まれている。グローブ５の内面５ａには、ＬＥＤモジュール２から発せられた光を拡散させる拡散処理、例えば、シリカや白色顔料等による拡散処理が施されている。グローブ５の内面５ａに入射した光はグローブ５を透過しグローブ５の外部へと取り出される。

〈点灯ユニット〉
点灯ユニット６は、ＬＥＤを点灯させるためのものであり、回路基板１２と、当該回路基板１２上に配された各種の素子１３，半導体チップ１４とを有している。なお、図１では一部の素子にのみ符号を付している。点灯ユニット６は、回路ホルダ７内に収容されており、例えば、ねじ止め、接着、係合などにより回路ホルダ７に固定されている。

点灯ユニット６と口金８とは、配線１５によって電気的に接続されている。また、点灯ユニット６とＬＥＤモジュール２とは、配線１６によりコネクタ１７を介して電気的に接続されている。
本実施形態においては、ＬＥＤランプ１の小型化を図るため、回路基板１２は長尺状であり、その主面がランプ軸Ｊ１に平行に配置している。このようにすることで、回路ホルダ７内に点灯ユニット６をよりコンパクトに格納することができるため、回路ホルダ７の径を縮小することができる。その結果、ＬＥＤランプ１の小型化を図ることが可能となる。さらに、基台３の貫通孔１８内に点灯ユニット６の一部が配置されている。このようにすることで、基台３よりもグローブ５側における点灯ユニット６を収容するためのスペースの縮小が可能である。したがって、基台３と口金８との距離を縮めることができ、ＬＥＤランプ１のさらなる小型化に有利である。

ここでは点灯ユニット６の外観構成のみについて説明した。点灯ユニット６の回路構成、回路基板１２上における素子１３および半導体チップ１４のレイアウト等については、後ほど詳細に説明する。
〈回路ホルダ〉
回路ホルダ７はケース４内に配されており、点灯ユニット６をその内部に格納している。回路ホルダ７は、例えば、グローブ５側および口金８側が開口した略円筒形状であって、大径部３０と小径部３１とで構成される。グローブ５側に位置する大径部３０には点灯ユニット６の大半が収容されている。一方、口金８側に位置する小径部３１には口金８が外嵌されており、これによって回路ホルダ７の口金８側の開口３２が塞がれている。回路ホルダ７は、例えば、樹脂などの絶縁性材料で形成されていることが好ましい。絶縁性材料としては、例えば、合成樹脂（具体的には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）である。）を利用することができる。

回路ホルダ７の大径部３０は基台３の貫通孔１８を貫通しており、点灯ユニット６の一部は回路ホルダ７に収容された状態で基台３の貫通孔１８内に配置されている。回路ホルダ７は、基台３および実装基板１０と接触しないようにＬＥＤランプ１内に配することが望ましい。このようにすることで、ＬＥＤモジュール２で発生した熱が回路ホルダ７へ伝搬し難く、回路ホルダ７が高温になり難いため、点灯ユニット６が熱破壊し難い。

〈口金〉
口金８は、ＬＥＤランプ１が照明器具に取り付けられる際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材である。口金８の種類は、特に限定されるものではないが、本実施形態ではエジソンタイプであるＥ２６口金が使用されている。口金８は、略円筒形状であって外周面が雄ねじとなっているシェル部３３と、シェル部３３に絶縁部３４を介して装着されたアイレット部３５とを備える。シェル部３３とケース４との間には絶縁部材３６が介在している。

［点灯ユニット］
〈回路構成〉
図２は、第１の実施形態に係る点灯ユニット６の回路構成を示す回路図である。
図１で説明したように、ＬＥＤランプ１はＬＥＤモジュール２とＬＥＤを点灯させるための点灯ユニット６からなる。

ＬＥＤモジュール２は、２４個のＬＥＤを直列に接続した直列接続体を２組（４０［Ｗ］相当品）または４組（６０［Ｗ］相当品）並列接続したものである。ＬＥＤモジュール２は、交流電源１９からスイッチング回路２２を介して電力を供給されることにより、ＬＥＤを点灯させる。
点灯ユニット６は、その主な構成として、整流回路２０，平滑回路２１，スイッチング回路２２，制御回路２３，パスコン回路２４を備える。点灯ユニット６の入力側は入力端子２６，２７を介して交流電源１９に、出力側は出力端子２８，２９を介してＬＥＤモジュール２にそれぞれ接続されている。

本実施形態における整流回路２０，平滑回路２１は、それぞれ、図１１における整流回路８２，平滑回路８３と同様の動作を行う。
（スイッチング回路）
スイッチング回路２２は、平滑回路２１から供給される直流電力をＬＥＤ９点灯用の電力に変換する、いわゆる昇降圧式のＤＣ−ＤＣコンバータであり、スイッチング素子２５，ダイオードＤ１，インダクタＬ２を備える。ダイオードＤ１のアノードは半導体チップ１４の１６番ピン（スイッチング素子２５の出力側端子の一端）に接続され、カソードは半導体チップ１４の１２番ピン（グランドＧＮＤまたはスイッチング素子２５の出力側端子の他端）に接続されている。また、インダクタＬ２の一端は半導体チップ１４の１６番ピン（スイッチング素子２５の出力側端子の一端）に接続され、インダクタＬ２の他端は出力端子２８に接続されている。なお、後述するように、本実施形態においては、スイッチング素子２５の出力側端子の一端はドレイン，スイッチング素子２５の出力側端子の他端はソースに対応する。また、スイッチング素子２５のソースはグランドＧＮＤと接続されている。

なお、ＤＣ−ＤＣコンバータには、シングルフォワード方式，フライバック方式，プッシュプル方式，ハーフブリッジ方式，フルブリッジ方式，マグアンプ方式，降圧チョッパー方式，昇圧チョッパー方式，昇降圧チョッパー方式等がある。本実施形態では、降圧チョッパー方式が採用されているが、これ以外の方式を採用しても構わない。
制御回路２３は、スイッチング素子２５の制御端子２５ｇに接続される。制御回路２３は、制御端子８７ｇに信号を与えることでスイッチング素子２５のオンオフ制御を行い、スイッチング回路２２からの直流電圧を所望の電圧に降圧する。本実施形態においては、スイッチング素子２５として電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられており、制御端子８７ｇはＦＥＴのゲートに、制御端子８７ｇに与えられる信号はゲート電圧にそれぞれ相当する。

（半導体チップ）
半導体チップ１４は、制御回路２３，スイッチング素子２５等が収容されたＬＥＤドライバである。本実施形態では、半導体チップ１４として、ＮＸＰ社のＳＳＬ２１０１を利用している。
半導体チップ１４の３番ピンは、電源入力端子である。７番ピン、８番ピンには、抵抗Ｒ９，Ｒ１０およびコンデンサＣ１０が接続されている。これらの抵抗値および容量値を適切に設定することにより、内部の発振回路の発振周波数を設定することができる。

半導体チップ１４の９番ピンは、ＰＷＭリミット端子である。半導体チップ１４は、スイッチング素子２５をＰＷＭ制御している。ＰＷＭ制御では、内部の発振回路の発振信号と外部から入力された参照信号との比較によりデューティ比が決定される。ＰＷＭリミット端子は、その参照信号を入力するためのものである。半導体チップ１４では、ＰＷＭリミット端子の電圧（ノードＮ１の電圧）が低下するほど、オン時間が短くなる仕様になっている。

（パスコン回路）
パスコン回路２４は容量素子であり、スイッチング素子２５のオンオフ動作により発生するノイズ（スイッチングノイズ）を吸収する役割を果たす。
スイッチング素子２５の出力側端子の一端であるドレインとグランドＧＮＤ間にコンデンサＣＳＮ１が接続されている。上述したように、スイッチング素子２５のソースはグランドＧＮＤと接続されているので、コンデンサＣＳＮ１は、スイッチング素子２５の制御端子２５ｇを除く２端子間（出力側端子の一端と他端との間）に、すなわち、スイッチング素子２５のソース−ドレイン間に接続されていると言うこともできる。

スイッチング素子２５の出力側端子の一端とグランドＧＮＤとの間に接続されているならば、コンデンサＣＳＮ１が挿入される位置はダイオードＤ１のアノード側、カソード側を問わない。しかしながら、発明者の鋭意検討の結果、コンデンサＣＳＮ１の一端をダイオードＤ１のカソードに接続し、他端をグランドＧＮＤ（スイッチング素子２５のソース）に接続することで、効率的にスイッチングノイズを取り除くことが可能であることが分かった。この理由としては、ダイオードＤ１のカソード側では、電流が一方向にしか流れないためであると考えられる。このことより、コンデンサＣＳＮ１の一端をダイオードＤ１のカソードに出来るだけ近くなるようにすることがより好ましいと言える。

コンデンサＣＳＮ１として用いるコンデンサとしては、フィルムコンデンサ，セラミックコンデンサ等の無極性のコンデンサが挙げられ、定格容量は０．００１〜１［μＦ］の範囲であることが望ましい。また、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低いコンデンサを使用することが望ましい。さらに、点灯ユニットの小型化の観点からは、リードタイプよりも表面実装タイプのコンデンサを使用することが望ましい。

〈回路基板のレイアウト〉
図１で説明したように、本実施形態においてはＬＥＤランプ１の小型化を図るため、点灯ユニット６の回路基板１２を、その主面がランプ軸Ｊ１に平行になるように配されている。上記において、ＬＥＤモジュール２で発生した熱はケース４を介して口金８側に伝搬されると述べたが、ＬＥＤモジュール２からの熱は回路ホルダ７にも伝導するので、回路ホルダ７内の空気が熱せられる。多くの場合、ＬＥＤランプは口金８側を上側（天井側）にして使用されるので、回路ホルダ７内の熱せられた空気は対流により口金８側に移動する。

ここで、回路基板１２に配される素子のうち、熱に弱い素子、特に、熱により動作が不安定になるおそれのあるスイッチング素子２５は、回路ホルダ７内における温度がさほど上昇しない領域に配されるのが望ましい。したがって、スイッチング素子２５が収容されている半導体チップ１４は、回路基板１２の出来るだけグローブ５側（ＬＥＤモジュール２側）に配置することが望ましい。この点に鑑みて、本実施形態においては、図３に示すようなレイアウトで、回路基板１２上に各種の素子１３および半導体チップ１４を配している。

図３は、回路基板１２のレイアウトを模式的に示す平面図である。図３（ａ），（ｂ）の各図において、紙面下方側をグローブ５側，紙面上方側を口金８側とする。なお、図３では一部の素子にのみ「１３」の符号を付している。
図３（ａ）に示すように、半導体チップ１４（図２）が、回路基板１２におけるグローブ５側の端部に配されている。このようなレイアウトにより、熱に弱いスイッチング素子２５を回路基板１２におけるグローブ５側に配置することができるので、スイッチング素子２５への熱負荷を低減することができる。しかし、半導体チップ１４をグローブ５側へ配置したのに伴って、入力端子２６，２７および出力端子２８，２９を、半導体チップ１４よりも口金８側に形成する必要が生じる。

回路基板１２には、入力端子２６からスイッチング素子２５を介して出力端子２８までを結ぶ電路を構成する配線パターン、および、入力端子２７からスイッチング素子２５を介して出力端子２９までを結ぶ電路を構成する配線パターンが設けられる。このとき、入力端子２６から出力端子２８（または入力端子２７から出力端子２９）に電流を流すために回路基板１２に設けられる配線パターンは、図３（ｂ）に示す太線のように、入力端子がある口金８側からスイッチング素子２５の出力側端子があるグローブ５側へ延び、そして出力側端子がある口金８側へ再び戻るように設けられなければならない。したがって、スイッチング素子２５へ向けて電流を流す配線パターンと、スイッチング素子２５からの電流を流す配線パターンとが近接して並走する区間（Ｘ）が存在する。そうすると、スイッチング素子２５を発生源とするスイッチングノイズによる電圧変動が、上記の配線パターン間に存在する寄生容量の容量結合によりさらなるノイズを発生させてしまう。

しかしながら、本実施形態によれば、入力端子２６，２７と出力端子２８，２９とを結ぶ電路における電圧変動の原因となるスイッチングノイズを、パスコン回路２４により取り除くことができる。したがって、ＬＥＤランプの小型化に伴って増大するノイズを低減することが可能となる。
［ノイズレベル測定結果］
コンデンサＣＳＮ１を設けることによるノイズ低減効果について検証する実験を行った。

図４は伝導雑音端子電圧測定の結果を示す図である。図４（ａ）はコンデンサＣＳＮ１を設けない場合の測定結果であり、図４（ｂ）はコンデンサＣＳＮ１を設けた場合の測定結果である。この実験では、交流電源１９側へ伝導するノイズを検出している。なお、この測定実験において使用したコンデンサＣＳＮ１の定格容量は０．０４７［μＦ］である。

図４（ａ），（ｂ）において、横軸は周波数［ＭＨｚ］、縦軸はノイズレベル［ｄＢμＶ］である。また、図中の０．１５〜３０［ＭＨｚ］において示す一点鎖線は、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）の「電気照明及び類似機器の無線妨害波特性の許容値及び測定法」（ＣＩＳＰＲ １５）に基づくノイズレベルの規格値である。３０〜３００［ＭＨｚ］において示す二点鎖線は、輻射領域の伝播ノイズを簡易的に伝導雑音端子電圧測定で確認するための相関線である。

図４（ａ），（ｂ）の比較より、コンデンサＣＳＮ１を設けることで、０．１〜０．３［ＭＨｚ］および３０〜１００［ＭＨｚ］の周波数帯域においてノイズが低減し、ＣＩＳＰＲ １５の許容値の範囲内に抑えられることが示された。なお、３０〜３００［ＭＨｚ］の輻射領域におけるノイズ低減効果は、後述する輻射雑音電界強度測定（図５）によっても確認されている。

図５は輻射雑音電界強度測定の結果を示す図である。この実験では、空間へ輻射される輻射ノイズを検出している。図５（ａ）は水平偏波の測定結果を、図５（ｂ）は垂直偏波の測定結果をそれぞれ示している。図５（ａ），（ｂ）において、コンデンサＣＳＮ１を設けない場合の測定結果を点線で、コンデンサＣＳＮ１を設けた場合の測定結果を実線で示している。なお、この測定実験において使用したコンデンサＣＳＮ１の定格容量も０．０４７［μＦ］である。輻射雑音電界強度測定は３ｍ法電波暗室にて行い、ＬＥＤランプ１は下向きに点灯させた。その他の測定条件は、上記ＣＩＳＰＲ１５の測定方法に準拠している。

また、図５（ａ），（ｂ）において、横軸は周波数［ＭＨｚ］、縦軸はノイズレベル［ｄＢμＶ／ｍ］である。また、図４と同じく、図５中の一点鎖線は、上記「ＣＩＳＰＲ １５」に基づくノイズレベルの規格値である。
図５（ａ）に示す水平偏波，図５（ｂ）に示す垂直偏波のいずれについても、コンデンサＣＳＮ１を設けることで、ノイズレベルが減少したことが確認された。

≪第２の実施形態≫
図６は、第２の実施形態に係る点灯ユニット６Ａの回路構成を示す回路図である。
第１の実施形態に係る点灯ユニット６の回路構成（図２）と相違する点は、パスコン回路２４に加え、さらに容量素子としてパスコン回路３７を備える点である。パスコン回路３７は、第１の実施形態におけるパスコン回路２４と同様の回路構成であるが、挿入される場所が異なる。

パスコン回路３７が、スイッチング素子２５の出力側端子の一端（ドレイン）とグランドＧＮＤとの間に接続される点は、パスコン回路２４と同じである。しかし、パスコン回路３７は、コンデンサＣＳＮ２の一端が、半導体チップの１６番ピン（ダイオードＤ１）と接続されていない方のインダクタＬ２の他端に接続されるように、かつ、コンデンサＣＳＮ２の他端が、半導体チップの１２番ピン（グランドＧＮＤまたはスイッチング素子２５のソース）に接続されるように挿入されている。なお、上記インダクタＬ２の他端は出力端子２８に対応する。

図４に示す伝導雑音端子電圧測定の結果より、パスコン回路２４は、比較的高い周波帯域のノイズの低減に有効であった。一方、パスコン回路３７は、比較的低い周波数帯域のノイズの低減に有効であったことを発明者は実験により確認している。これは、図６に示すコンデンサＣ１とノイズフィルタコイルＮＦ１とでπ型フィルタを構成するからである。

スイッチング回路２２のスイッチング素子２５は高速でオンオフ動作を行っているため、このようなスイッチング素子２５を発生源とするスイッチングノイズは比較的高周波である。したがって、スイッチング回路２２の出力側（ダイオードＤ１のカソード）に近いパスコン回路２４は、比較的高い周波数帯域のノイズに対して有効である。
なお、ＬＥＤランプに代表される電気照明器具における「比較的高い周波帯域」とは、伝導雑音端子電圧測定については約１０〜３０［ＭＨｚ］、輻射雑音電界強度測定については約３０〜３００［ＭＨｚ］の範囲である。一方、「比較的低い周波帯域」とは、伝導雑音端子電圧測定については約０．５２６〜１０［ＭＨｚ］である。

≪第３の実施形態≫
本実施形態では、小型化に加え、ＬＥＤの照射角の狭さを補うことにより良好な配光特性を得ることが可能なＬＥＤランプについて説明する。
図７は、第２の実施形態に係るＬＥＤランプ４０を示す一部破断斜視図である。図８は、第２の実施形態に係るＬＥＤランプ４０の構造を示す断面図である。図９は、図８において二点鎖線で囲んだ部分を示す拡大断面図である。図７〜９において、第１の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態に係るＬＥＤランプ４０は、ＬＥＤモジュール３８，基台３，グローブ５，点灯ユニット６，回路ホルダ７，ケース４，口金８，ＬＥＤモジュール３８からの出射光を拡散させるための反射部材４１および補助反射部材４８を備える。ＬＥＤランプ４０において、第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１と大きく異なる点は、ＬＥＤモジュール３８の形状が異なる点、および反射部材４１および補助反射部材４８を備える点である。なお、点灯ユニットは、第２の実施形態における点灯ユニット６Ａを用いてもよい。

〈ＬＥＤモジュール〉
図１０は、第３の実施形態に係るＬＥＤモジュール３８の構造を示す平面図である。図１０に示すように、ＬＥＤモジュール３８は、実装基板３９と、実装基板３９に実装された光源としての複数のＬＥＤ９と、それらＬＥＤ９を被覆するように実装基板３９上に設けられた封止体１１とを備える。

実装基板３９は、中央に略円形の孔部３９ａを有する略円環状の素子実装部３９ｃと、素子実装部３９ｃの内周縁の一箇所から孔部３９ａの中心へ向けて延出した舌片部３９ｄとからなる。舌片部３９ｄの後面には、点灯ユニット６の配線１６が接続されるコネクタ１７が設けられており、配線１６をコネクタ１７に接続することによってＬＥＤモジュール３８と点灯ユニット６とが電気的に接続される（図８）。

ＬＥＤ９は、例えば３２個が素子実装部３９ｃの前面に環状に実装されている。具体的には、素子実装部３９ｃの径方向に沿って並べられたＬＥＤ９を２個で１組として、１６組が素子実装部３９ｃの周方向に沿って等間隔を空けて並べて円環状に配置されている。なお、本願において環状とは、円環状だけでなく、三角形、四角形、五角形など多角形の環状も含まれる。したがって、ＬＥＤ９は、例えば楕円や多角形の環状に実装されていても良い。

ＬＥＤ９は、１組ごと個別に略直方体形状の封止体１１によって封止されている。したがって、封止体１１は全部で１６個である。各封止体１１の長手方向は、素子実装部３９ｃの径方向と一致しており、前方側からランプ軸Ｊ２に沿って後方側を見た場合において（平面視において）、ランプ軸Ｊ２を中心として放射状に配置されている。
〈反射部材４１，補助反射部材４８〉
図９に示すように、反射部材４１は、本体部４２と取付部４３とを備え、その取付部４３の前面に、例えば係合構造、接着などにより補助反射部材４８が取り付けられている。

反射部材４１は、例えば、有底筒状であって、両側が開口した略円筒形状の本体部４２と、本体部４２の後方側開口を塞ぐ略円板形状の取付部４３とを備える。反射部材４１の材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂、アルミ等の金属、ガラス、セラミック等が考えられるが、本実施形態ではポリカーボネートが使用されている。ポリカーボネート等の樹脂は軽量であるためＬＥＤランプ４０の軽量化に好適である。

なお、特に図示していないが、反射部材４１には、孔部が設けられており、取付部４３の外周縁をＬＥＤモジュール３８の実装基板３９の内周縁に載置した状態で、当該孔部に挿入したねじを基台３のねじ穴にねじ込むことによって、反射部材４１および実装基板３９が基台３に共締めされている。
図１０に示すように、実装基板３９の素子実装部３９ｃの内周縁には、一箇所に切欠部３９ｂが設けられており、また図９に示すように、取付部４３の後面には、一箇所に突起４４が設けられている。これら切欠部３９ｂおよび突起４４を利用すれは、突起４４を切欠部３９ｂに嵌め込むだけの簡単な作業で、ＬＥＤ９の位置に対応する適切な位置に反射部材４１を位置決めすることができる。

また、図９に示すように、取付部４３にはその略中央に略円形の孔部４７が設けられている。その孔部４７を介して回路ホルダ７内の空間と蓋部５０内の空間とが連通している。したがって、本来回路ホルダ７内に収容するしかない点灯ユニット６の一部を、孔部４７内および補助反射部材４８内にも収容することができる。また、孔部４７が設けられているため、反射部材４１が点灯ユニット６収容の邪魔にならない。

補助反射部材４８は、略円筒状の本体部４９と、本体部４９の前方側開口を塞ぐキャップ状の蓋部５０とを備える。本体部４９の内径は一定であるが、外径は、前方側では後方から前方へ向け漸次拡径している。本体部４９の外周面は全体が反射面となっており、その反射面は、本体部４９の外径が一定の部分の外周面で構成され、縦断面においてランプ軸Ｊ２と平行な直線形状である第１の反射面５１と、本体部４９の外径が拡径している部分の外周面で構成され、縦断面においてランプ軸Ｊ２側に膨らんだ略円弧形状である第２の反射面５２とからなる。

図９の光路Ｌ１で示すように、ＬＥＤ９ｂから出射され本体部４２の反射面４５に入射した主出射光は、その大部分が反射面４５に入射し、入射した光は反射面４５で反射し、反射光は基台３を側方から囲繞する環状の領域を通過して、基台３の前面３ａを避けるように斜め後方へ反射される。一方、図９の光路Ｌ２で示すように、ＬＥＤ９ａの主出射光は、その大部分が開口部４６を通過して前方へ漏れる。但し、ＬＥＤ９ｂから出射された主出射光の全部が反射面４５によって斜め後方へ反射されるわけではなく、その主出射光の一部は開口部４６を通過して前方へも漏れる。また、ＬＥＤ９ａから出射された主出射光の全部が開口部４６を通過して前方へ漏れるわけではなく、その主出射光の一部は反射面４５によって基台３の前面３ａを避けた斜め後方へも反射される。このように、反射部材４１は、ＬＥＤ９の出射光を拡散させる拡散機能を発揮する。

図９の光路Ｌ３で示すように、ＬＥＤモジュール３８から出射され反射部材４１の開口部４６を通過した光は、その一部が補助反射部材４８の第１の反射面５１に入射し斜め前方へ反射され、他の一部が補助反射部材４８の第２の反射面５２に入射し側方へ反射される。このように、反射部材４１の開口部４６を通過して前方に向かう光と、反射部材４１の反射面４５で反射して斜め後方へ向かう光との間を埋める中間方向へ向かう光を作り出すことができるため、ＬＥＤランプ４０の配光特性が特に良好である。さらに、ＬＥＤモジュール３８から出射され反射部材４１の開口部４６を通過した光の一部は、補助反射部材４８の第１および第２の反射面５１，５２に入射せずに前方へ向かうため、ＬＥＤランプ４０の点灯時の意匠性が良好である。

以上、第１乃至第３の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例等が考えられる。
［変形例］
（１）上記の実施形態における点灯ユニットのパスコン回路（容量素子）は抵抗ＲＳＮ１，ＲＳＮ２を備えていたが、ノイズ除去の目的としては必須の構成要素ではない。図４，５に示す測定実験からも分かるように、容量素子がコンデンサＣＳＮ１，ＣＳＮ２のみであってもノイズ除去効果は認められる。この理由としては、スイッチング素子のドレインとグランドＧＮＤ間にコンデンサを接続し、スイッチング素子のドレインとグランドＧＮＤ間を短絡させることで、比較的高周波であるスイッチングノイズを、より高周波成分に対してインピーダンスの低いグランドＧＮＤ側（図２，６参照）へ逃がすことができるからである。

（２）上記の実施形態では、スイッチングノイズを吸収する素子がパスコン回路である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、抵抗，コンデンサを用いるＲＣスナバ回路、抵抗，コンデンサおよびダイオードを用いるＲＣＤスナバ回路、インダクタおよびコンデンサを用いるＬＣスナバ回路等を採用することができる。
（３）上記の実施形態では、口金側を上側（天井側）にしてＬＥＤランプを使用する場合を想定して説明したが、これとは逆に、グローブ側を上側（天井側）にして使用することも可能である。この場合、回路基板のレイアウトとしては、口金側にスイッチング素子を配置し、スイッチング素子よりもグローブ側に入力端子および出力端子を配置することが望ましい。

（４）実施形態では、半導体チップ（ＬＥＤドライバ）として具体的に製品名を挙げているが、本発明はこれに限定されない。別のＬＥＤドライバを利用することも可能である。
（５）本発明の回路基板の形状は、図３に示す形状のものに限られず、長尺状であればよい。ここで、「回路基板が長尺状である」とは、回路基板が長辺と短辺を有する形状であることを指し、必ずしも矩形状である必要はなく、例えば楕円形状であってもよい。より好ましくは、図１、８に示すように、ＬＥＤランプのケース内においてランプ軸に平行に配置することが可能な形状である。このようにすることで、上述の通りＬＥＤランプの径を縮小し小型化を図ることができる。

（６）スイッチング回路が備えるスイッチング素子として用いることが可能なものとしては、実施形態に記載したＦＥＴの他、静電誘導型トランジスタ（Ｓｔａｔｉｃ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＳＩＴ）、ゲート注入トランジスタ（Ｇａｔｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＧＩＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ），Ｓｉ系のバイポーラトランジスタ等が挙げられる。なお、スイッチング素子がＩＧＢＴである場合には、上記説明の「ソース」，「ドレイン」をそれぞれ「エミッタ」，「コレクタ」と読みかえればよい。また、スイッチング素子がバイポーラトランジスタである場合には、上記説明の「ソース」，「ドレイン」，「ゲート」をそれぞれ「エミッタ」，「コレクタ」，「ベース」と読みかえればよい。

（７）上記の実施形態では、光源がＬＥＤであるとして説明をしたが、本発明はこれに限られない。例えば、光源がＬＤ（レーザダイオード）、ＥＬ素子（エレクトリックルミネッセンス素子）であるランプの点灯ユニットにも適用することが可能である。
（８）請求項に記載の「整流平滑回路」は、整流回路と平滑回路とを指す。
（９）数値範囲を「〜」を用いて記載した場合は、その下限値および上限値もその数値範囲に含むものとする。例えば、０．００１〜１［μＦ］と記載した場合は、その数値範囲に０．００１［μＦ］および１［μＦ］が含まれる。

本発明は、例えば、ＬＥＤランプ等の照明に利用可能である。

１、４０、９００ ＬＥＤランプ
２、３８、８６ ＬＥＤモジュール
３、９１ 基台
３ａ 前面
４、９３ ケース
４ａ 内周面
４ｂ 前方側端部
５ グローブ
５ａ 内面
５ｂ 開口側端部
６、６Ａ、８０ 点灯ユニット
７ 回路ホルダ
８ 口金
９、９ａ、９ｂ ＬＥＤ
１０、３９ 実装基板
１１ 封止体
１２、９４ 回路基板
１３、９５ 素子
１４ 半導体チップ
１５、１６ 配線
１７ コネクタ
１８ 貫通孔
１９、８１ 交流電源
２０、８２ 整流回路
２１、８３ 平滑回路
２２、８４ スイッチング回路
２３、８５ 制御回路
２４、３７ パスコン回路
２５、８７ スイッチング素子
２５ｇ、８７ｇ 制御端子
２６、２７、８８ 入力端子
２８、２９、８９ 出力端子
３０ 大径部
３１ 小径部
３２ 開口
３３ シェル部
３４ 絶縁部
３５ アイレット部
３６ 絶縁部材
３９ａ 孔部
３９ｂ 切欠部
３９ｃ 素子実装部
３９ｄ 舌片部
４１ 反射部材
４２ 本体部
４３ 取付部
４４ 突起
４５ 反射面
４６ 開口部
４７ 孔部
４８ 補助反射部材
４９ 本体部
５０ 蓋部
５１ 第１の反射面
５２ 第１の反射面
５３ 貫通孔
５４ 前方側端部
ＧＮＤ グランド
ＣＳＮ１、ＣＳＮ２ コンデンサ
ＲＳＮ１、ＲＳＮ２ 抵抗
ＲＡＤＪ 定電流特性決定抵抗
Ｆ１ フィールドコイル
ＮＦ１ ノイズフィルタコイル

Claims (1)

1. 上面から下面に亘って貫通孔が設けられ、上面に複数のＬＥＤが前記貫通孔を取り囲むように環状に配置された基台と、
   前記複数のＬＥＤを点灯させるための点灯ユニットと、
   前記環状に配された複数のＬＥＤに取り囲まれ、前記複数のＬＥＤから出射された光の少なくとも一部を反射させる反射面を有するキャップ部と、を備え、
   前記点灯ユニットは、スイッチング素子と、前記スイッチング素子よりも熱に強い電子部品とを含み、
   前記スイッチング素子が前記貫通孔における前記上面側の開口から露出するとともに、前記キャップ部に覆われ、
   前記電子部品の一部が前記貫通孔内に配置されている
   ことを特徴とするＬＥＤランプ。

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