JP5947060B2

JP5947060B2 - Ｌｅｄ電源装置

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Publication number: JP5947060B2
Application number: JP2012042763A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　伸一; 伸一鈴木; 峻介張替; 一師林
Original assignee: Minebea Co Ltd; Koizumi Lighting Technology Corp
Current assignee: Minebea Co Ltd; Koizumi Lighting Technology Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013179794A

Description

この発明は、ＬＥＤ電源装置に関し、特に、交流電力を整流して直流電力を生成し、その直流電力を異なる大きさの直流電力に変換するＬＥＤ電源装置に関する。

従来、交流電源から供給される交流電力を整流して直流電力を生成し、その直流電力を異なる大きさの直流電力に変換する電源装置がある。電源装置は、複数の電源回路が互いに接続されて構成されている。このような電源装置のうち、絶縁型のものには、例えば、次のような絶縁性を確保するための構成を有するものが知られている。

特許文献１には、絶縁型電源回路の後段に複数の非絶縁型電源回路を並列接続する構成を有する分散化電源装置が開示されている。

また、特許文献２には、非絶縁型電源回路の後段に絶縁型電源回路を接続する構成を有する電源装置が開示されている。

特開２００７−３７２１９号公報特開２００７−１２４８７９号公報

ところで、上記のような電源装置では、負荷としてＬＥＤ（発光ダイオード）モジュールを接続したＬＥＤ電源装置を構成する場合がある。この場合、電源装置において、交流電力を直流電力に変換する電源回路は、力率改善回路（ＰＦＣ）とされる。また、その後段の、直流電力を変換する回路は、コンバータ回路とされる。ＬＥＤモジュールは、コンバータ回路に、負荷として接続される。

しかしながら、ＬＥＤ電源装置において、例えば上記の特許文献１や特許文献２に開示されているような構成を採用すると、種々の問題が生じる可能性がある。まず、従来の、絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の問題点について説明する。

図５は、従来の絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の一例を示すブロック図である。

図５に示されるＬＥＤ電源装置２０ａは、補助電源を有しないものである。ＬＥＤ電源装置２０ａは、交流電源（ＡＣ電源）２２に接続された整流回路２３と、整流回路２３の後段に配置された絶縁型力率改善回路（絶縁型ＰＦＣ）２４と、絶縁型力率改善回路２４の後段に並列に配置された２つの非絶縁型コンバータ２５，２６とを有している。非絶縁型コンバータ２５，２６は、それぞれ、複数のＬＥＤからなるＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに接続されている。

整流回路２３は、交流電源（ＡＣ電源）２２から供給される交流電力を整流する。絶縁型力率改善回路２４は、整流回路２３により整流された直流電力を、異なる大きさの直流電力に変換する。非絶縁型コンバータ２５，２６は、それぞれ、絶縁型力率改善回路２４より出力される直流電力を、それとは異なる大きさの直流電力に変換する。非絶縁型コンバータ２５，２６は、それぞれ、ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに対して、変換した直流電力を供給する。ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂのＬＥＤは、このようにしてＬＥＤ電源装置２０ａから供給された直流電力により、点灯する。

ＬＥＤ電源装置２０ａにおいては、絶縁型力率改善回路２４を境に、交流電源２２に近い１次側と、ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに近い２次側とに別れる。

図６は、従来の絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の別の例を示すブロック図である。

図６に示されるＬＥＤ電源装置２０ｂは、絶縁型補助電源２７を有するものである。ＬＥＤ電源装置２０ｂは、上述のＬＥＤ電源装置２０ａにおいて、さらに、交流電源２２から供給される交流電力を整流する整流回路２３ｂと、整流回路２３ｂの後段に配置された絶縁型補助電源２７とを備えている。整流回路２３ｂは、整流回路２３ａ（図５における整流回路２３に対応する。）と並列に、交流電源２２に接続されている。絶縁型補助電源２７は、整流回路２３ｂにより整流された直流電力を、それとは異なる大きさの直流電力に変換する。絶縁型補助電源２７は、補助用電源として一般的に広く用いられるものである。

ＬＥＤ電源装置２０ｂにおいては、絶縁型力率改善回路２４及び絶縁型補助電源２７を境に、１次側と２次側とに別れる。

なお、図６において図示されていないが、ＬＥＤ電源装置２０ｂにおいて、絶縁型補助電源２７からの直流電圧が、制御回路２８（図７に示す。）に供給される。また、非絶縁型コンバータ２５，２６からのフィードバック信号（非絶縁型コンバータ２５，２６のそれぞれに接続されたＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに流れる電流に応じた信号）が、制御回路２８に出力される。制御回路２８は、フィードバック信号に応じて、ＬＥＤ電源装置２０ｂの動作を制御する。

図７は、従来のＬＥＤ電源装置２０ｂの回路部品をリング状のプリント回路基板６０に実装した例を示す図である。

図７に示されるように、従来のＬＥＤ電源装置２０ｂを用いて実装基板２１を構成した場合には、プリント回路基板６０について、ＬＥＤ電源装置２０ｂの１次側の回路（整流回路２３ａ，２３ｂ、絶縁型力率改善回路２４、及び絶縁型補助電源２７）と、２次側の回路（絶縁型力率改善回路２４、非絶縁型コンバータ２５，２６、絶縁型補助電源２７、及び制御回路２８）とを２つの領域に分割して搭載できる。これにより、リング状のプリント回路基板６０に対する実装設計を、容易に行うことができる。

しかしながら、この場合、例えば、次のような問題が生じる。すなわち、このような構成において、絶縁型力率改善回路２４として用いられるトランスは、比較的大きなものとなる。そのため、ＬＥＤ電源装置２０ｂの製造コストが、比較的高くなるという問題がある。この問題は、リング状のプリント回路基板に実装した場合に限られず、長尺形状のプリント回路基板に実装した場合であっても、同様に発生する。

また、ＬＥＤ電源装置２０（２０ａ，２０ｂ）は、回路の全体効率が低いという問題がある。すなわち、絶縁型力率改善回路２４の変換効率は、非絶縁型力率改善回路の変換効率よりも低く、例えば、８５〜８７％程度である。非絶縁型コンバータ２５，２６のそれぞれの変換効率は、例えば、９２％程度である。ＬＥＤ電源装置２０の全体効率は、絶縁型力率改善回路２４の変換効率と非絶縁型コンバータ２５，２６のそれぞれの変換効率とを積算した値となる。すなわち、およそ、７８％（＝８５％×９２％）から、８０％（＝８７％×９２％）程度の範囲となる。

次に、従来の、非絶縁型電源回路の後段に絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の問題点について説明する。

図８は、従来の非絶縁型電源回路の後段に絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の一例を示すブロック図である。

図８に示されるＬＥＤ電源装置３０ａは、補助電源を有しないものである。ＬＥＤ電源装置３０ａは、交流電源（ＡＣ電源）３２に接続された整流回路３３と、非絶縁型力率改善回路３４と、それぞれＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに接続された絶縁型コンバータ３５，３６とを備えている。ＬＥＤ電源装置３０ａは、上述の図５に示されるＬＥＤ電源装置２０ａに対して、次の点が異なっている。すなわち、絶縁型力率改善回路２４に代えて、非絶縁型力率改善回路３４が設けられている。また、非絶縁型コンバータ２５，２６に代えて、絶縁型コンバータ３５，３６が設けられている。

ＬＥＤ電源装置３０ａにおいては、絶縁型コンバータ３５，３６を境に、交流電源２２に近い１次側と、ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに近い２次側とに別れる。

図９は、従来の非絶縁型電源回路の後段に絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の別の例を示すブロック図である。

図９に示されるＬＥＤ電源装置３０ｂは、絶縁型補助電源３７を有するものである。すなわち、上述のＬＥＤ電源装置３０ａにおいて、さらに、交流電源３２から供給される交流電力を整流する整流回路３３ｂと、整流回路３３ｂの後段に配置された絶縁型補助電源３７とを備えている。絶縁型補助電源３７は、絶縁型補助電源２７と略同様の補助電源である。ＬＥＤ電源装置３０ｂは、絶縁型コンバータ３５，３６及び絶縁型補助電源３７を境に、１次側と２次側とに別れる。

なお、ＬＥＤ電源装置３０ｂにおいても、ＬＥＤ電源装置２０ｂと同様に、制御回路３８（図１０に示す。）による制御が行われる。すなわち、絶縁型補助電源３７からの直流電圧が、制御回路３８に供給されるとともに、絶縁型コンバータ３５，３６からのフィードバック信号（絶縁型コンバータ３５，３６のそれぞれに接続されたＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに流れる電流に応じた信号）が、制御回路３８に出力される。

図１０は、従来のＬＥＤ電源装置３０ｂの回路部品をリング状のプリント回路基板７０に実装した例を示す図である。

例えば図１０に示されるように、従来のＬＥＤ電源装置３０ｂを用いて実装基板３１を構成した場合、ＬＥＤ電源装置３０（３０ａ，３０ｂ）の全体効率は、ＬＥＤ電源装置２０（２０ａ，２０ｂ）の全体効率よりも高くなる。具体的には、非絶縁型力率改善回路３４の変換効率は、例えば、９５％程度である。絶縁型コンバータ３５，３６のそれぞれの変換効率は、例えば、９２％程度である。ＬＥＤ電源装置３０の全体効率は、非絶縁型力率改善回路３４の変換効率と絶縁型コンバータ３５，３６のそれぞれの変換効率とを積算した値となり、およそ、８７％（＝９５％×９２％）程度となる。

しかしながら、この場合、例えば、次のような問題が生じる。すなわち、ＬＥＤ電源装置３０ｂにおいては、ＬＥＤ電源装置２０ｂとは異なり、プリント回路基板７０について、ＬＥＤ電源装置３０ｂの１次側の回路（整流回路３３ａ，３３ｂ、非絶縁型力率改善回路３４、絶縁型コンバータ３５，３６、及び絶縁型補助電源３７）と、２次側の回路（絶縁型コンバータ３５，３６、絶縁型補助電源３７、及び制御回路３８）とを、４つ以上の領域に分割して搭載する必要がある。そのため、プリント回路基板７０に対する実装設計は、困難になる。

具体的には、ＬＥＤ電源装置３０ｂの構成では、絶縁型コンバータ３５と絶縁型コンバータ３６との間は、絶縁されている必要がある。そのため、図１０に示されるように、プリント回路基板７０には、沿面距離を確保する目的でスペースＡを設ける必要がある。また、非絶縁型力率改善回路３４からの出力電圧を絶縁型コンバータ３６に入力するための配線は、絶縁型コンバータ３５に対して十分な沿面距離が確保されたものでなければならない。そのため、プリント回路基板７０としては、その内径と外径の差が大きい幅広の基板を用いる必要がある。さらにまた、基板サイズの制約によっては、図示したように、ジャンパー線Ｊ１，Ｊ２を用いる必要がある。同様に、絶縁型コンバータ３５からの出力信号を制御回路３８にフィードバックするためにジャンパー線Ｊ３を用いる必要がある。このように、ＬＥＤ電源装置３０ｂの構成では、複雑な配線を行う必要があり、ＬＥＤ電源装置３０ｂの製造コストが比較的高くなる可能性がある。また、非絶縁型のものより高価な絶縁型コンバータ３５，３６が、２回路必要とされるため、ＬＥＤ電源装置３０ｂの製造コストが高くなる。なお、この問題は、リング状のプリント回路基板に実装した場合に限られず、長尺形状のプリント回路基板に実装した場合であっても、同様に発生する。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、簡素な実装構成を有し、製造コストが低く、かつ、回路の全体効率が高いＬＥＤ電源装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、ＬＥＤ電源装置は、交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータとを備え、絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに第２の直流電力を供給し、非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに第３の直流電力を供給するとともに、交流電源から供給される交流電力を整流して得られた直流電力を第４の直流電力に変換して制御回路に直流電圧を供給する絶縁型補助電源をさらに備える。

好ましくは、ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、プリント回線基板に実装されており、プリント回路基板は、平面視でリング形状を有しており、各回路を構成する部品群は、プリント回路基板に、プリント回路基板の円周方向に沿って各回路が一列に並ぶように配置されており、各回路は、配列順にシリーズに接続されている。
この発明の他の局面に従うと、ＬＥＤ電源装置は、交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータとを備え、絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに第２の直流電力を供給し、非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに第３の直流電力を供給し、ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、プリント回線基板に実装されており、プリント回路基板は、平面視でリング形状を有しており、各回路を構成する部品群は、プリント回路基板に、プリント回路基板の円周方向に沿って各回路が一列に並ぶように配置されており、各回路は、配列順にシリーズに接続されている。
この発明のさらに他の局面に従うと、ＬＥＤ電源装置は、交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータとを備え、絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに第２の直流電力を供給し、非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに第３の直流電力を供給し、ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、プリント回線基板に実装されており、各回路を構成する部品群は、プリント回路基板に、各回路が一列に並ぶように配置されており、各回路は、配列順にシリーズに接続されている。
好ましくは、ＬＥＤ電源装置は、交流電源から供給される交流電力を整流して得られた直流電力を第４の直流電力に変換する絶縁型補助電源をさらに備える。
この発明のさらに他の局面に従うと、ＬＥＤ電源装置は、交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータと、交流電源から供給される交流電力を整流して得られた直流電力を第４の直流電力に変換する絶縁型補助電源とを備え、絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに第２の直流電力を供給し、非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに第３の直流電力を供給し、ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、長尺形状を有するプリント回線基板に実装されており、整流回路と、非絶縁型力率改善回路と、絶縁型コンバータ及び絶縁型補助電源と、非絶縁型コンバータとがこの順に並ぶように配置されており、各回路は、配列順にシリーズに接続されている。
好ましくは、絶縁型コンバータと絶縁型補助電源とは、互いに、プリント回路基板の長手方向に垂直な方向に並ぶように配置されている。

これらの発明に従うと、簡素な実装構成を有し、製造コストが低く、かつ、回路の全体効率が高いＬＥＤ電源装置を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ電源装置の構成を示すブロック図である。図１のＬＥＤ電源装置において補助電源が設けられているものの構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるＬＥＤ電源装置の実装構造の一例を示す平面図である。上述の実施の形態におけるＬＥＤ電源装置の実装構造の別の例を示す平面図である。従来の絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の一例を示すブロック図である。従来の絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の別の例を示すブロック図である。従来のＬＥＤ電源装置の回路部品をリング状のプリント回路基板に実装した例を示す図である。従来の非絶縁型電源回路の後段に絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の一例を示すブロック図である。従来の非絶縁型電源回路の後段に絶縁型電源回路を接続する構成のＬＥＤ電源装置の別の例を示すブロック図である。従来のＬＥＤ電源装置の回路部品をリング状のプリント回路基板に実装した例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ電源装置について説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるＬＥＤ電源装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１のＬＥＤ電源装置において補助電源が設けられているものの構成を示すブロック図である。

本実施の形態において、ＬＥＤ電源装置１（１ａ，１ｂ）は、交流電源（ＡＣ電源）２から供給された交流電力が供給され、ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂを駆動し、ＬＥＤ（発光ダイオード）を点灯させる。ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂのそれぞれには、複数のＬＥＤが設けられている。なお、ＬＥＤ電源装置１としては、補助電源を有しないもの（ＬＥＤ電源装置１ａ）と、補助電源を有するもの（ＬＥＤ電源装置１ｂ）とがある。以下、ＬＥＤ電源装置１ａ，１ｂのそれぞれについて説明する。

図１に示されているＬＥＤ電源装置１ａは、補助電源を有しないものである。ＬＥＤ電源装置１ａは、整流回路３と、非絶縁型力率改善回路（非絶縁型ＰＦＣ）４と、絶縁型コンバータ５と、非絶縁型コンバータ６とを備えている。

整流回路３は、交流電源（ＡＣ電源）２に接続されている。整流回路３は、交流電源２から供給される交流電力を整流する。

非絶縁型力率改善回路４は、整流回路３の後段に配置されている。非絶縁型力率改善回路４は、整流回路３により整流された直流電力を、大きさが異なる直流電力（第１の直流電力）に変換する。

絶縁型コンバータ５は、非絶縁型力率改善回路４の後段に配置されている。絶縁型コンバータ５は、非絶縁型力率改善回路４から出力された直流電力を、それとは大きさが異なる直流電力（第２の直流電力）に変換する。この直流電力は、ＬＥＤモジュール１０ａと、非絶縁型コンバータ６とに出力される。ＬＥＤモジュール１０ａのＬＥＤは、このようにして絶縁型コンバータ５から供給された直流電力により、点灯する。

非絶縁型コンバータ６は、絶縁型コンバータ５に対して従属的に接続されている。すなわち、非絶縁型コンバータ６は、絶縁型コンバータ５にカスケード接続されている。非絶縁型コンバータ６は、絶縁型コンバータ５から入力された直流電力を、それとは大きさが異なる直流電力（第３の直流電力）に変換する。この直流電力は、非絶縁型コンバータ６から、ＬＥＤモジュール１０ｂに出力される。ＬＥＤモジュール１０ｂのＬＥＤは、このようにして非絶縁型コンバータ６から供給された直流電力により、点灯する。

ＬＥＤ電源装置１ａにおいては、絶縁型コンバータ５を境に、交流電源２に近い１次側の回路と、ＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに近い２次側の回路とが別れている。すなわち、１次側の回路には、整流回路３，非絶縁型力率改善回路４及び絶縁型コンバータ５が属する。また、２次側の回路には、絶縁型コンバータ５及び非絶縁型コンバータ６が属する。

図２に示されているＬＥＤ電源装置１ｂは、補助電源を有するものである。すなわち、ＬＥＤ電源装置１ｂは、上述のＬＥＤ電源装置１ａの構成に加えて、整流回路３ｂと絶縁型補助電源７とを有している。

整流回路３ｂは、整流回路３ａ（図１における整流回路３に対応する。）と並列に、交流電源２に接続されている。整流回路３ｂは、交流電源２から供給される交流電力を整流する。

絶縁型補助電源７は、整流回路３ｂの後段に配置されている。絶縁型補助電源７は、整流回路３ｂにより整流された直流電力を、それとは異なる大きさの直流電力（第４の直流電力）に変換する。絶縁型補助電源７は、例えば、補助用電源として一般的に広く用いられるものである。

ＬＥＤ電源装置１ｂにおいては、絶縁型コンバータ５及び絶縁型補助電源７を境に、１次側の回路と２次側の回路とが別れている。すなわち、１次側の回路には、整流回路３ａ，３ｂ，非絶縁型力率改善回路４、絶縁型コンバータ５、及び絶縁型補助電源７が属する。また、２次側の回路には、絶縁型コンバータ５、非絶縁型コンバータ６、及び絶縁型補助電源７が属する。

なお、ＬＥＤ電源装置１ｂにおいて、整流回路３ｂを設けずに、非絶縁型力率改善回路４及び絶縁型補助電源７のそれぞれが、整流回路３ａにより整流された直流電力を、異なる大きさの直流電力に変換するようにしてもよい。

ここで、図１、図２において図示されていないが、ＬＥＤ電源装置１において、絶縁型補助電源７は、制御回路８（図３などに示す。）に直流電圧を供給する。また、絶縁型コンバータ５及び非絶縁型コンバータ６は、フィードバック信号（絶縁型コンバータ５，非絶縁型コンバータ６のそれぞれに接続されたＬＥＤモジュール１０ａ，１０ｂに流れる電流に応じた信号）を制御回路８に出力する。制御回路８は、絶縁型コンバータ５及び非絶縁型コンバータ６からのフィードバック信号に応じて、ＬＥＤ電源装置１の動作を制御する。

図３は、本実施の形態におけるＬＥＤ電源装置１の実装構造の一例を示す平面図である。

図３においては、プリント回路基板５０にＬＥＤ電源装置１ｂが実装されて構成された実装基板１１の概略構造が示されている。プリント回路基板５０は、平面視でリング形状を有する平板状の基板である。

ここで、リング形状とは、例えば、図３に示されるようなものをいう。すなわち、プリント回路基板５０は、平面視で略円形の外周と、その外周と略同心円となる内周とで囲まれた、所定の幅の円環状である。なお、リング形状としては、このような形状に限られず、平面視で外周と内周との少なくとも一方が楕円形状であったり、多角形形状であったりしてもよい。

図３に示されるように、実装基板１１において、プリント回路基板５０を２つの領域に分割して、一方の領域にＬＥＤ電源装置１ｂの１次側の回路の部品群を搭載し、他方の領域に２次側の回路の部品群を搭載できる。

すなわち、交流電源２に接続されている方の１次側の領域には、交流電源２に対して近い順に、整流回路３ａ、非絶縁型力率改善回路４、及び絶縁型コンバータ５の１次側の部分が配置される。また、１次側の領域には、整流回路３ａが設けられている方向とは反対方向に、交流電源２に対して近い順に、整流回路３ｂ及び絶縁型補助電源７の１次側の部分が配置される。

２次側の領域には、絶縁型コンバータ５の２次側の部分と、非絶縁型コンバータ６とが、配置されている。また、絶縁型補助電源７の２次側の部分も２次側の領域に設けられている。制御回路８は、非絶縁型コンバータ６と絶縁型補助電源７との間に、他の回路に対して円周方向に沿って一列に並ぶようにして配置されている。制御回路８には、絶縁型コンバータ５、非絶縁型コンバータ６のそれぞれからのフィードバック信号、及び絶縁型補助電源７からの直流電圧が入力されるように配線されている。

図３に示されるように、これらの各回路を構成する部品群は、プリント回路基板５０の外周に沿ってすなわちプリント回路基板５０の円周方向に沿って各回路が一列に並ぶようにして、配置されている。これらの各回路は、配列順にシリーズに接続されている。すなわち、整流回路３ａ、非絶縁型力率改善回路４、絶縁型コンバータ５、及び非絶縁型コンバータ６の順に、シリーズに接続されている。また、整流回路３ｂ及び絶縁型補助電源７の順に、シリーズに接続されている。これにより、プリント回路基板５０の面積を小さくでき、実装基板１１すなわちＬＥＤ電源装置１がコンパクト化されている。

本実施の形態において、絶縁型コンバータ５と絶縁型補助電源７とは、共に、平面視で２分割されるように配置されている。すなわち、プリント回路基板５０において１次側の回路が搭載される領域と２次側の回路が搭載される領域とは、２つに区分けされる。

なお、ＬＥＤ電源装置１ａについての実装構造は、例えば、整流回路３ｂ及び絶縁型補助電源７が設けられていない点を除いて、図３に示されるものと同一とすればよい。

［実施の形態における効果］

本実施の形態において、ＬＥＤ電源装置１は、上述のように絶縁型コンバータ５と非絶縁型コンバータ６とを用いて構成されているので、プリント回路基板５０に容易に回路部品を実装可能となっている。すなわち、ＬＥＤ電源装置１は、プリント回路基板５０を２つの領域に分割して、一方の領域に１次側の回路を搭載し、他方の領域に２次側の回路を搭載して、プリント回路基板５０に実装できる。したがって、簡素な実装構成によりリング状のプリント回路基板５０に対してＬＥＤ電源装置１を実装することができる。実装設計を容易に行うことができ、ＬＥＤ電源装置１の製造コストを低減できる。

非絶縁型力率改善回路４に用いられるトランスとしては、比較的小型なチョークコイルを用いることができる。すなわち、従来の、絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のものと比較して、非絶縁型力率改善回路４に用いられるトランスを小さくすることができる。したがって、比較的大きなトランスを用いる必要があった、従来の絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のものと比較して、ＬＥＤ電源装置１の製造コストを低減できる。

ＬＥＤ電源装置１は、絶縁型コンバータと非絶縁型コンバータとを１つずつ用いて、それらを組み合せて構成されている。このように、非絶縁型のものより高価な絶縁型コンバータは１回路のみ（絶縁型コンバータ５）が必要とされるので、絶縁型コンバータを２回路必要とするような従来の構成と比較して、ＬＥＤ電源装置１の製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態において、ＬＥＤ電源装置１は、絶縁型コンバータ５と非絶縁型コンバータ６とを用いて構成されているので、ＬＥＤ電源装置１の全体効率は、比較的高くなっている。すなわち、ＬＥＤ電源装置１は、非絶縁型力率改善回路４を使用し、その後段の絶縁型コンバータ５と非絶縁型コンバータ６とを従属接続（カスケード接続）して構成されている。したがって、従来の、絶縁型電源回路の後段に非絶縁型電源回路を接続する構成のものよりも、ＬＥＤ電源装置１の全体効率は、高くなっている。

具体的には、非絶縁型力率改善回路４の変換効率は、例えば、９５％程度である。絶縁型コンバータ５及び非絶縁型コンバータ６のそれぞれの変換効率は、例えば、９２％程度である。ＬＥＤ電源装置１の全体効率は、非絶縁型力率改善回路４の変換効率と、絶縁型コンバータ５及び非絶縁型コンバータ６のそれぞれの変換効率とを積算した値となる。したがって、絶縁型コンバータ５及び非絶縁型コンバータ６のそれぞれを最大電力で駆動したり、絶縁型コンバータ５を最小電力で駆動して非絶縁型コンバータ６を最大電力で駆動したりした場合の全体効率は、およそ８０％（＝９５％×９２％×９２％）程度となる。また、絶縁型コンバータ５を最大電力で駆動して非絶縁型コンバータ６を最小電力で駆動した場合の全体効率は、およそ８７％（＝９５％×９２％）程度となる。

［変型例の説明］

図４は、上述の実施の形態におけるＬＥＤ電源装置１の実装構造の別の例を示す平面図である。

図４において、長尺形状を有するプリント回路基板５１にＬＥＤ電源装置１ｂが実装されて構成された実装基板１２の概略構造が示されている。ここで、長尺形状のプリント回路基板５１とは、例えば、細長い板状のプリント回路基板５１をいう。以下、実装基板１２の構造のうち、上述の図３に示す実装基板１１とは構成が異なる部分について説明する。

実装基板１２においても、プリント回路基板５１を、その長手方向の一方の側（図４において、左側）と他方の側（図４において、右側）との２つの領域に分割して、一方の領域にＬＥＤ電源装置１ｂの１次側の回路を搭載し、他方の領域に２次側の回路を搭載できる。すなわち、図４に示されるように、実装基板１２において、交流電源２に近い左側から、右側にかけて、整流回路３ａ，３ｂ、非絶縁型力率改善回路４、絶縁型コンバータ５、絶縁型補助電源７、非絶縁型コンバータ６、及び制御回路８が設けられている。絶縁型コンバータ５及び絶縁型補助電源７を境に、その左側が１次側の回路となり、右側が２次側の回路となっている。

ここで、本変型例において、１次側と２次側との境界となる、絶縁型コンバータ５及び絶縁型補助電源７は、互いに、プリント回路基板５１の長手方向に垂直な方向（図４において上下方向）に並ぶように配置されている。これにより、プリント回路基板５１の長手方向に垂直な直線を境に、１次側と２次側との２つの領域が区分けされている。

なお、ＬＥＤ電源装置１ａについての実装構造は、例えば、整流回路３ｂ及び絶縁型補助電源７が設けられていない点を除いて、図４に示されるものと同一とすればよい。

このように、長尺形状を有するプリント回路基板５１に対してＬＥＤ電源装置１を実装した場合でも、上述の実施形態と同様な効果が得られる。すなわち、ＬＥＤ電源装置１を容易に実装でき、ＬＥＤ電源装置１の製造コストを低減できる。また、ＬＥＤ電源装置１の全体効率も、比較的高くすることができる。

［その他］

なお、ＬＥＤ電源装置が実装されるプリント回路基板の形状は、上述のものに限られない。

ＬＥＤ電源装置は、整流機能と力率改善機能とを兼ねたブリッジレスの力率改善回路を１次側に用いてもよい。

電力の供給対象とするＬＥＤモジュールの数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。ＬＥＤモジュールの数が３つ以上である場合には、絶縁型コンバータの後段に、非絶縁コンバータが適宜並列に接続されればよい。すなわち、非絶縁コンバータの数は、ＬＥＤモジュールの全体の個数より１個だけ少ない数とすればよい。

補助電源は、任意の数だけ設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１ａ，１ｂＬＥＤ電源装置
２交流電源
３，３ａ，３ｂ整流回路
４非絶縁型力率改善回路
５絶縁型コンバータ
６非絶縁型コンバータ
７絶縁型補助電源
１０ａ，１０ｂＬＥＤモジュール
１１，１２実装基板
５０，５１プリント回路基板

Claims

交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、
前記非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、前記第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、
前記絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、前記第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータとを備え、
前記絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに前記第２の直流電力を供給し、
前記非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに前記第３の直流電力を供給するとともに、
前記交流電源から供給される交流電力を整流して得られた直流電力を第４の直流電力に変換して制御回路に直流電圧を供給する絶縁型補助電源をさらに備える、ＬＥＤ電源装置。
前記ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、プリント回線基板に実装されており、
前記プリント回路基板は、平面視でリング形状を有しており、
前記各回路を構成する部品群は、前記プリント回路基板に、前記プリント回路基板の円周方向に沿って各回路が一列に並ぶように配置されており、
前記各回路は、配列順にシリーズに接続されている、請求項１に記載のＬＥＤ電源装置。
交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、
前記非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、前記第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、
前記絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、前記第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータとを備え、
前記絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに前記第２の直流電力を供給し、
前記非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに前記第３の直流電力を供給し、
前記ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、プリント回線基板に実装されており、
前記プリント回路基板は、平面視でリング形状を有しており、
前記各回路を構成する部品群は、前記プリント回路基板に、前記プリント回路基板の円周方向に沿って各回路が一列に並ぶように配置されており、
前記各回路は、配列順にシリーズに接続されている、ＬＥＤ電源装置。
交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、
前記非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、前記第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、
前記絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、前記第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータとを備え、
前記絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに前記第２の直流電力を供給し、
前記非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに前記第３の直流電力を供給し、
前記ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、プリント回線基板に実装されており、
前記各回路を構成する部品群は、前記プリント回路基板に、各回路が一列に並ぶように配置されており、
前記各回路は、配列順にシリーズに接続されている、ＬＥＤ電源装置。
前記交流電源から供給される交流電力を整流して得られた直流電力を第４の直流電力に変換する絶縁型補助電源をさらに備える、請求項３又は４に記載のＬＥＤ電源装置。
交流電源から供給される交流電力を整流し直流電力を出力する整流回路と、
前記整流回路から出力された直流電力を第１の直流電力に変換する非絶縁型力率改善回路と、
前記非絶縁型力率改善回路により変換された第１の直流電力を、前記第１の直流電力とは大きさが異なる第２の直流電力に変換する絶縁型コンバータと、
前記絶縁型コンバータにより変換された第２の直流電力を、前記第２の直流電力とは大きさが異なる第３の直流電力に変換する非絶縁型コンバータと、
前記交流電源から供給される交流電力を整流して得られた直流電力を第４の直流電力に変換する絶縁型補助電源とを備え、
前記絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有する第１のＬＥＤモジュールに前記第２の直流電力を供給し、
前記非絶縁型コンバータは、複数のＬＥＤを有する第２のＬＥＤモジュールに前記第３の直流電力を供給し、
前記ＬＥＤ電源装置の各回路を構成する部品群は、長尺形状を有するプリント回線基板に実装されており、
前記整流回路と、前記非絶縁型力率改善回路と、前記絶縁型コンバータ及び前記絶縁型補助電源と、前記非絶縁型コンバータとがこの順に並ぶように配置されており、
前記各回路は、配列順にシリーズに接続されている、ＬＥＤ電源装置。
前記絶縁型コンバータと前記絶縁型補助電源とは、互いに、前記プリント回路基板の長手方向に垂直な方向に並ぶように配置されている、請求項６に記載のＬＥＤ電源装置。