JP5950707B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

この発明は、ノイズを除去するフィルタ装置に関する。

高周波を扱う機器の電源端子からノイズが漏洩すると、同じ電源に接続した他の機器に悪影響を及ぼす場合がある。このため、電気用品安全法（昭和３６年法律第２３４号、平成２４年改正）では、電源端子における雑音端子電圧が規定されている。
同様の規定に、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）が定めた「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」（ＣＩＳＰＲ１５（２０００），Ａｍｄ．Ｎｏ．１（２００１），Ａｍｄ．Ｎｏ．２（２００２））がある。
このように、国によって基準が異なるため、ある国における基準を満たしていても、他の国における基準を満たさない場合がある。しかし、輸出先の国によって回路を変更すると、設計コストや製造コストの点で不利になる。
そこで、電気用品安全法の基準を満たす放電灯点灯装置の前段に接続することにより、ＣＩＳＰＲ１５の基準を満たすようにするフィルタ装置が提案されている。

特開２００２−５０９３８号公報

ＣＩＳＰＲ１５は、電気用品安全法よりも低い周波数範囲についての基準を規定しているため、フィルタ装置は、比較的低い周波数範囲の妨害波を遮断する必要がある。
このため、特許文献１に記載されたフィルタ装置は、比較的大きなインダクタンスを有するノーマルモードチョークコイルや、比較的大きな静電容量を有するアクロスザラインコンデンサが必要となる。これにより、フィルタ装置が大型化してしまう。

この発明は、例えば、比較的小型のフィルタ装置を用いて、電気用品安全法の基準を満たす装置を、ＣＩＳＰＲ１５の基準を満たすようにすることを目的とする。

この発明にかかるフィルタ装置は、コモンモードチョークコイルとしてのインダクタンスと、ノーマルモードチョークコイルとしてのインダクタンスとを有する複合型チョークコイルと、上記複合型チョークコイルの２つの出力端子の間に電気接続されたアクロスザラインコンデンサと、上記複合型チョークコイルの２つの出力端子それぞれに電気接続された２つのノーマルモードチョークコイルとを有し、上記複合型チョークコイルのコモンモードチョークコイルとしてのインダクタンスは、３０ｍＨ以上であり、上記複合型チョークコイルのノーマルモードチョークコイルとしてのインダクタンスは、４７０μＨ以上であり、上記アクロスザラインコンデンサの静電容量は、０．２２μＦ以下であり、
上記２つのノーマルモードチョークコイルのインダクタンスは、それぞれ、３３０μＨ以上であることを特徴とする。

この発明によれば、比較的小型のフィルタ装置を用いて、電気用品安全法の基準を満たす装置を、ＣＩＳＰＲ１５の基準を満たすようにすることができる。

実施の形態１における照明器具１２の構成を示す図。 照明器具の電源端子における妨害波電圧の許容値を示す図。 実施の形態１におけるフィルタ回路２３の回路構成を示す図。 実施の形態２における照明器具１２の構成を示す図。 実施の形態２における突入電流抑制回路２４の回路構成を示す図。 実施の形態３における点灯装置２５の回路構成を示す図。 実施の形態４における照明器具１２の構造を示す平面図。 実施の形態５における照明器具１２の構造を示す平面図。 実施の形態６における照明器具１２の構造を示す部分側面図。

実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、この実施の形態における照明器具１２の構成を示す図である。

照明器具１２（照明装置）は、外部電源１１から電力の供給を受けて、光源回路１３の光源を点灯する。
外部電源１１は、商用電源などの交流電源である。
光源回路１３は、例えば発光ダイオードや蛍光ランプなどの光源を有する。光源回路１３は、例えば電球型や直管型のランプ形状であり、照明器具１２に接続される。
なお、照明器具１２は、光源回路１３を内蔵する構成であってもよい。

照明器具１２は、例えば、フィルタ回路２３と、点灯装置２５とを有する。
点灯装置２５（負荷装置）は、外部電源１１から供給された電力を、光源回路１３に対して供給する電力に変換する。点灯装置２５は、例えば、スイッチング装置を有する。スイッチング装置（スイッチング回路）は、例えば力率改善回路などの直流電圧生成回路やインバータ回路などであり、スイッチング素子を有する。スイッチング装置は、例えば５０ｋＨｚ超の高周波でスイッチング素子をオンオフする。
フィルタ回路２３（フィルタ装置；ノイズフィルタ）は、点灯装置２５で発生するノイズを遮断して、外部電源１１側に漏れるのを防ぐ。

図２は、照明器具の電源端子における妨害波電圧の許容値を示す図である。

横軸は、対数目盛りで周波数を示す。縦軸は、１μＶを０ｄＢとするデシベル単位で妨害波電圧を示す。
実線８１は、電気用品安全法に基づいて５２６．５ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲について定められた雑音端子電圧を表わす。
破線８２は、ＣＩＳＰＲ１５により９ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲について定められた電源端子における妨害波電圧（準尖頭値）の許容値を表わす。
なお、５２６．５ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲において、実線８１と破線８２とは、一致している。

点灯装置２５は、電気用品安全法の基準を満たす。すなわち、５２６．５ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲において、電源端子における妨害波電圧が、実線８１より低いレベルである。しかし、電気用品安全法では、９ｋＨｚ〜５２６．５ｋＨｚの周波数範囲について基準が定められていないので、点灯装置２５は、ＣＩＳＰＲ１５の基準を満たさない可能性がある。

フィルタ回路２３は、照明器具１２がＣＩＳＰＲ１５の基準を満たすよう、９ｋＨｚ〜５２６．５ｋＨｚの周波数範囲における妨害波電圧を減衰させる。

図３は、この実施の形態におけるフィルタ回路２３の回路構成を示す図である。

フィルタ回路２３は、例えば、外部電源１１に接続される２つの入力端子と、点灯装置２５に接続される２つの出力端子と、複合型チョークコイル３１と、２つのノーマルモードチョークコイル３２，３３と、アクロスザラインコンデンサ３４と、３つの接地コンデンサ３５〜３７と、インピーダンス３８とを有する。
複合型チョークコイル３１は、一つの素子で、コモンモードチョークコイルとしての機能と、ノーマルモードチョークコイルとしての機能とを兼ね備えるものである。
インピーダンス３８は、例えば抵抗やコイルなどを有する。インピーダンス３８は、フィルタ回路２３の周波数応答を緩和する。

フィルタ回路２３の入力端子の一つと、複合型チョークコイル３１の入力端子の一つとが電気接続している。フィルタ回路２３のもう一つの入力端子と、複合型チョークコイル３１のもう一つの入力端子とが電気接続している。
複合型チョークコイル３１の出力端子の一つと、ノーマルモードチョークコイル３２の端子の一つと、アクロスザラインコンデンサ３４の端子の一つとが電気接続している。
複合型チョークコイル３１のもう一つの出力端子と、ノーマルモードチョークコイル３３の端子の一つと、アクロスザラインコンデンサ３４のもう一つの端子とが電気接続している。
ノーマルモードチョークコイル３２のもう一つの端子と、フィルタ回路２３の出力端子の一つと、接地コンデンサ３５の端子の一つとが電気接続している。
ノーマルモードチョークコイル３３のもう一つの端子と、フィルタ回路２３のもう一つの出力端子と、接地コンデンサ３６の端子の一つとが電気接続している。
接地コンデンサ３５のもう一つの端子と、接地コンデンサ３６のもう一つの端子と、接地コンデンサ３７の端子の一つとが電気接続している。
接地コンデンサ３７のもう一つの端子と、インピーダンス３８の端子の一つとが電気接続している。
インピーダンス３８のもう一つの端子は、接地されている。
なお、接地コンデンサ３７とインピーダンス３８とは、直列に接続されていればよく、逆の順序であってもよい。

各素子の回路定数は、以下の値に設定する。
複合型チョークコイル３１のコモンモードチョークコイルとしてのインダクタンスは、３０ｍＨ以上であることが望ましく、例えば、３０ｍＨである。
複合型チョークコイル３１のノーマルモードチョークコイルとしてのインダクタンスは、４７０μＨ以上であることが望ましく、例えば、６００μＨである。
アクロスザラインコンデンサ３４の静電容量は、０．２２μＦ以下であることが望ましく、例えば、０．１μＦである。
ノーマルモードチョークコイル３２，３３のインダクタンスは、３３０μＨ以上であることが望ましく、例えば、３９０μＨである。
接地コンデンサ３５〜３７の静電容量は、漏洩電流が許容される値未満となる範囲でなるべく大きな容量とする。

各素子の回路定数を上記の値に設定することにより、照明器具１２がＣＩＳＰＲ１５の基準を満たすよう、９ｋＨｚ〜５２６．５ｋＨｚの周波数範囲における妨害波電圧を減衰させることができる。ノーマルモードチョークコイル３２，３３のインダクタンスが比較的小さい値でよく、なおかつ、アクロスザラインコンデンサ３４の静電容量も比較的小さい値でよいので、フィルタ回路２３を小型化することができる。

実施の形態２．
実施の形態２について、図４〜図５を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図４は、この実施の形態における照明器具１２の構成を示す図である。

照明器具１２は、実施の形態１で説明した構成に加えて、さらに、突入電流抑制回路２４を有する。
突入電流抑制回路２４は、外部電源１１からの電力供給が開始したときに発生する突入電流を抑制する。突入電流抑制回路２４は、フィルタ回路２３よりも前段、すなわち、外部電源１１とフィルタ回路２３との間に電気接続される。

図５は、この実施の形態における突入電流抑制回路２４の回路構成を示す図である。

突入電流抑制回路２４は、例えば、外部電源１１に接続される２つの入力端子と、フィルタ回路２３に接続される２つの出力端子と、スイッチング素子４１と、抵抗４２とを有する。
スイッチング素子４１は、例えば、トランジスタやサイリスタなどの半導体スイッチである。

突入電流抑制回路２４の入力端子の一つと、突入電流抑制回路２４の出力端子の一つとが電気接続している。
突入電流抑制回路２４のもう一つの入力端子と、スイッチング素子４１の端子の一つと、抵抗４２（充電抵抗）の端子の一つとが電気接続している。
突入電流抑制回路２４のもう一つの出力端子と、スイッチング素子４１のもう一つの端子と、抵抗４２のもう一つの端子とが電気接続している。

スイッチング素子４１は、外部電源１１からの電力供給が開始してから所定の期間は、オフであり、その後オンになる。スイッチング素子４１がオフの間は、フィルタ回路２３のアクロスザラインコンデンサ３４や、点灯装置２５のコンデンサなどを充電するための電流が、抵抗４２を介して流れるので、急峻な突入電流の流入を防止することができる。その後、スイッチング素子４１がオンになることにより、抵抗４２による電力損失を抑えることができる。
突入電流抑制回路２４がフィルタ回路２３よりも前段にあるので、フィルタ回路２３のアクロスザラインコンデンサ３４への幅の狭い突入電流を抑制することができる。

実施の形態３．
実施の形態３について、図６を用いて説明する。
なお、実施の形態１または実施の形態２と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図６は、この実施の形態における点灯装置２５の回路構成を示す図である。

点灯装置２５は、例えば、フィルタ回路５０と、点灯回路５７とを有する。
フィルタ回路５０は、点灯装置２５が電気用品安全法の基準を満たすよう、５２６．５ｋＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数範囲における妨害波電圧を減衰させる。
点灯回路５７は、実施の形態１で説明したスイッチング装置を有する。

フィルタ回路５０は、例えば、フィルタ回路２３に接続される２つの入力端子と、点灯回路５７に接続される２つの出力端子と、コモンモードチョークコイル５１と、２つのアクロスザラインコンデンサ５２，５３と、接地コンデンサ５４と、インピーダンス５５とを有する。
フィルタ回路５０の入力端子の一つと、アクロスザラインコンデンサ５２の端子の一つと、コモンモードチョークコイル５１の入力端子の一つとが電気接続している。
フィルタ回路５０のもう一つの入力端子と、アクロスザラインコンデンサ５２のもう一つの端子と、コモンモードチョークコイル５１のもう一つの入力端子とが電気接続している。
コモンモードチョークコイル５１の出力端子の一つと、アクロスザラインコンデンサ５３の端子の一つと、フィルタ回路５０の出力端子の一つとが電気接続している。
コモンモードチョークコイル５１のもう一つの出力端子と、アクロスザラインコンデンサ５３のもう一つの端子と、フィルタ回路５０のもう一つの出力端子と、接地コンデンサ５４の端子の一つとが電気接続している。
接地コンデンサ５４のもう一つの端子と、インピーダンス５５の端子の一つとが電気接続している。
インピーダンス５５のもう一つの端子は、接地されている。
なお、接地コンデンサ５４とインピーダンス５５とは、直列に接続されていればよく、逆の順序であってもよい。また、フィルタ回路２３と同様、Ｙ字状に３つの接地コンデンサを接続する構成であってもよい。更に、接地コンデンサ５４がフィルタ回路５０の出力端子ではなく、点灯回路５７のなかに接続している構成であってもよい。

フィルタ回路５０は、フィルタ回路２３と比べて、抑制すべき妨害波電圧の周波数が高い。このため、コモンモードチョークコイル５１のインダクタンスＬ２は、ノイズフィルタ回路２３の複合型チョークコイル３１のコモンモードチョークコイルとしてのインダクタンスＬ１よりも小さい。
ここで、インダクタンスＬ１は、インダクタンスＬ２の１．５倍以上３倍以下の範囲内から選択した値に設定する。例えば、インダクタンスＬ２が１０ｍＨ〜２０ｍＨである場合、インダクタンスＬ１を３０ｍＨに設定する。

インダクタンスＬ１とインダクタンスＬ２との間に（Ｌ２×１．５）≦Ｌ１≦（Ｌ２×３）という関係（Ｌ１を基準にすれば（Ｌ１×１／３）≦Ｌ２≦（Ｌ１×２／３）。）が成り立つことにより、２つのフィルタ回路２３，５０が抑制する電磁ノイズの周波数帯域が適切に組み合わされる。これにより、電気用品保安法の基準を満たす点灯装置２５を用いて、ＣＩＳＰＲ１５の基準を満たす照明器具１２を構成することができる。

実施の形態４．
実施の形態４について、図７を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態３と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図７は、この実施の形態における照明器具１２の構造を示す平面図である。

照明器具１２は、実施の形態１で説明した構成に加えて、更に、構造体２１と、電源端子台２２と、４つのソケット６１〜６４と、配線７１〜７８とを有する。
構造体２１は、照明器具１２の本体である。構造体２１は、長尺形状を有する。
電源端子台２２は、外部電源１１に接続される電源端子を有する。電源端子台２２は、例えば、構造体２１の中央付近に固定されている。
４つのソケット６１〜６４は、構造体２１の長手方向の端付近に配置されている。２つのソケット６１，６２と、２つのソケット６３，６４とは、反対側の端に配置されている。２つのソケット６１，６３は、互いに対向して配置され、その間に、ランプを着脱可能に取り付けることができる。２つのソケット６２，６４も同様に、互いに対向して配置され、その間に、もう一つのランプを着脱可能に取り付けることができる。ランプは、直管形状であり、光源を有する。

フィルタ回路２３は、例えば、プリント配線板に部品を実装することにより構成されている。フィルタ回路２３は、例えば、金属製のケースに収納され、構造体２１に固定されている。フィルタ回路２３は、電源端子台２２に隣接した位置に配置されている。

点灯装置２５も同様に、例えば、プリント配線板に部品を実装することにより構成されている。点灯装置２５は、例えば、金属製のケースに収納され、構造体２１に固定されている。点灯装置２５は、電源端子台２２を挟んで、フィルタ回路２３とは反対側に配置されている。

配線７１，７２は、電源端子台２２とフィルタ回路２３との間を電気接続している電源配線である。
配線７３，７４は、フィルタ回路２３と点灯装置２５との間を電気接続している。
配線７５は、点灯装置２５とソケット６１との間を電気接続している。配線７６は、点灯装置２５とソケット６２との間を電気接続している。配線７７は、点灯装置２５とソケット６３との間を電気接続している。配線７８は、点灯装置２５とソケット６４との間を電気接続している。配線７５〜７８は、電源端子台２２から遠い側で、点灯装置２５に接続している。
ランプが例えば蛍光ランプである場合、配線７５〜７８には、高周波の電流が流れる。
電源端子台２２とフィルタ回路２３とが隣接して配置されているので、配線７１，７２は、比較的短い。
点灯装置２５が電源端子台２２を挟んでフィルタ回路２３と反対側に配置されているので、配線７５〜７８と配線７１，７２との間が比較的遠くなる。
これにより、配線７５〜７８と配線７１，７２とが電磁結合するのを防ぐことができるので、電源端子における妨害波電圧を抑制することができる。

実施の形態５．
実施の形態５について、図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態４と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図８は、この実施の形態における照明器具１２の構造を示す平面図である。

実施の形態４と異なり、点灯装置２５は、フィルタ回路２３に隣接した位置に配置されている。フィルタ回路２３と点灯装置２５とが隣接して配置されているので、配線７３，７４は、比較的短い。
実施の形態４と同様、配線７５〜７８は、電源端子台２２から遠い側で、点灯装置２５に接続している。
ランプが比較的長く、電源端子台２２の片側に、フィルタ回路２３と点灯装置２５とをともに配置することが可能である場合、このように配置することにより、配線７５〜７８と配線７１，７２との間が比較的遠くなるので、配線７５〜７８と配線７１，７２とが電磁結合するのを防ぎ、電源端子における妨害波電圧を抑制することができる。

実施の形態６．
実施の形態６について、図９を用いて説明する。
なお、実施の形態１〜実施の形態５と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図９は、この実施の形態における照明器具１２の構造を示す部分側面図である。

照明器具１２は、実施の形態４で説明した構成に加えて、更に、金属板２８を有する。
金属板２８は、例えば鉄などの磁性材料で形成されている。
フィルタ回路２３及び点灯装置２５は、構造体２１に直接固定されるのではなく、金属板２８に固定されている。金属板２８は、構造体２１に固定されている。
金属板２８と構造体２１との間には、隙間が設けられている。配線７１，７２は、金属板２８の裏側に設けられたこの隙間を通って、電源端子台２２とフィルタ回路２３との間を接続している。
これに対し、配線７５〜７８は、金属板２８の表側を通っている。
これにより、配線７５〜７８と配線７１，７２とが電磁結合するのを防ぐことができるので、電源端子における妨害波電圧を抑制することができる。
また、フィルタ回路２３と点灯装置２５とが共通の金属板２８に搭載されているので、電磁ノイズの漏洩を遮断することができる。

以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。

１１ 外部電源、１２ 照明器具、１３ 光源回路、２１ 構造体、２２ 電源端子台、２３ フィルタ回路、２４ 突入電流抑制回路、２５ 点灯装置、２８ 金属板、３１ 複合型チョークコイル、３２，３３ ノーマルモードチョークコイル、３４，５２，５３ アクロスザラインコンデンサ、３５〜３７，５４ 接地コンデンサ、３８，５５ インピーダンス、４１ スイッチング素子、４２ 抵抗、５０ フィルタ回路、５１ コモンモードチョークコイル、５７ 点灯回路、６１〜６４ ソケット、７１〜７８ 配線、８１ 実線、８２ 破線。

Claims (5)

1. 構造体と、
   外部電源に接続される電源端子を有し、前記構造体に固定された電源端子台と、
   前記構造体に設置され、光源が着脱自在に取り付けられるソケットと、
   コモンモードチョークコイルとしてのインダクタンスが３０ｍＨ以上であり、ノーマルモードチョークコイルとしてのインダクタンスが４７０μＨ以上である複合型チョークコイルと、前記複合型チョークコイルの２つの出力端子の間に電気接続され、静電容量が０．２２μＦ以下であるアクロスザラインコンデンサと、前記複合型チョークコイルの２つの出力端子それぞれに電気接続され、インダクタンスがそれぞれ３３０μＨ以上である２つのノーマルモードチョークコイルとを有するフィルタ装置と、
   前記電源端子が接続された外部電源から前記フィルタ装置を介して供給される電力を、前記ソケットに取り付けられた光源を点灯する電力に変換する点灯装置と、
   磁性材料により形成され、前記フィルタ装置および前記点灯装置が搭載され、前記構造体との間に隙間が設けられている金属板と、
   前記金属板の前記隙間が設けられている側を通って、前記電源端子と前記フィルタ装置との間を電気接続している配線と、
   前記金属板の前記隙間が設けられている側とは反対側を通って、前記点灯装置と前記ソケットとの間を電気接続している配線と
   を備える照明装置。
2. 前記フィルタ装置は、前記フィルタ装置の２つの出力端子のうち少なくともいずれかに接続した接地コンデンサを有する請求項１に記載の照明装置。
3. 前記点灯装置は、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子を５０ｋＨｚ超の周波数でオンオフする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記点灯装置は、コモンモードチョークコイルを備えるフィルタ回路を有し、
   前記フィルタ装置の複合型チョークコイルのコモンモードチョークコイルとしてのインダクタンスは、前記点灯装置のコモンモードチョークコイルのインダクタンスの１．５倍以上３倍以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 前記照明装置は、
   前記フィルタ装置の前段に突入電流抑制回路
   を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置。

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