JP6530455B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関し、特に、商用電源などの外部電源の電力を高周波電力に変換して負荷器具（例えば、照明器具）に出力するものである。

この種の電源装置は、外部電源の交流電力を整流して所定の直流電力に変換する電源回路と、電源回路からの直流電力を高周波電力に変換して負荷器具（照明器具）に出力する高周波回路とを有する。

例えば、特許文献１には、このような電源装置として、無電極放電灯を点灯する照明装置に搭載された電源装置が開示されている。

このような電源装置には、高周波回路が用いられているため、高周波回路から発生する高周波ノイズが外部に漏れないように対策を施す必要があり、特許文献１は、電源回路および高周波回路をシールドケース内に収納するとともに、高周波ノイズを発生させる高周波回路とその前段の電源回路とが電磁的に分離されるように高周波回路とその前段の電源回路との間にシールド板を配置することを開示している。

特許第３４８２８６８号公報

しかしながら、実際には高周波回路と電源回路との間にシールド板を設けても、電源装置から外部に放出するノイズの低減が達成できないことが、本発明者らの研究開発の過程で判明した。

本発明は、電源装置から外部に放出されるノイズの低減を良好に行うことができる電源装置を得ることを目的とする。

本発明者は、鋭意研究開発の結果、負荷器具に出力する電源装置において、所定の位置にシールド部材を配置することにより、効果的に伝搬ノイズおよび／または放射ノイズを低減することができることを見出して、本発明を完成させた。

本発明は以下の項目を提供する。

（項目１）
外部電源から交流電力が入力されるとともに、高周波電力を負荷器具に出力する電源装置であって、
該電源装置は、
伝搬ノイズを低減するフィルタ回路と、整流回路と、昇圧回路と、蛍光管励振回路とが電気的に順に接続する状態で実装されるプリント基板と、放射ノイズを低減するシールド部材と、該プリント基板を収納するシールドケースと、
を備える、電源装置。

（項目２）
前記シールド部材は、前記フィルタ回路から前記整流回路までの間に設けられている、項目１に記載の電源装置。

（項目３）
前記シールド部材は、前記フィルタ回路と前記整流回路との間に設けられている、項目２に記載の電源装置。

（項目４）
前記シールド部材は、前記フィルタ回路内に設けられている、項目２に記載の電源装置。

（項目５）
前記フィルタ回路は、
コモンモードノイズを低減する第１のフィルタ回路と
ディファレンシャルモードノイズを低減する第２のフィルタ回路と、
を含む、項目１〜４のいずれか一項に記載の電源装置。

（項目６）
前記シールド部材は、前記第１のフィルタ回路と前記第２のフィルタ回路との間に設ける、項目４に従属する項目５に記載の電源装置。

（項目７）
前記シールド部材は、前記シールドケースを介してアース接続されている、項目１〜６のいずれか一項に記載の電源装置。

（項目８）
前記蛍光管励振回路の動作周波数は、約１３０ｋＨｚである、項目１〜７のいずれか一項に記載の電源装置。

（項目９）
シールド部材を設けない場合に比べて、雑音端子電圧において約１５％以上の伝搬ノイズの低減、および／または妨害波電力測定において、約１０％以上の放射ノイズの低減が達成される、項目１〜８のいずれか一項に記載の電源装置。

（項目１０）
項目１〜項目９のいずれか一項に記載の電源装置と、該電源装置に接続される照明器具からなる前記負荷器具とを含む、照明装置。

（項目１１）
前記照明器具が無電極放電灯である、項目１０に記載の照明装置。

本発明によれば、電源装置から外部に放出されるノイズの低減を良好に行うことができるという効果がある。

本発明の一つの実施形態による照明装置１を説明するための模式図であり、照明装置１を構成する無電極放電灯１０およびその電源装置１００の外観を示す図。 図１に示す電源装置１００を説明するための斜視図であり、図２（ａ）は、シールドケース１００ａの蓋１０２を開けた状態を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すシールドケース本体１０１からプリント基板１００ｂおよびシールド板１００ｃを分離した状態を示す図。 図１に示す電源装置１００の回路ブロックを説明するための図。 図３に示す電源装置１００のシールドケース１００ａ内での主要な回路素子のレイアウトを示す図。 本発明のノイズ低減効果を実証するノイズ測定におけるシールド板の位置を説明するための図であり、図５（ａ）は、図３に示す回路ブロックにおけるシールド板１００ｃの設置する位置を示し、図５（ｂ）は、図４に示すシールドケース本体１０１内でのシールド板１００ｃの設置する位置を示す図。 雑音端子電圧の測定結果の一例を示す図。 妨害波電力の測定結果の一例を示す図。 各ケースのノイズ測定の評価結果を示す図。

以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。従って、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。矛盾する場合は、本明細書（定義を含めて）が優先する。

（用語の定義）
本明細書において、「ノイズ」とは、伝播ノイズおよび放射ノイズを含む。「伝搬ノイズ」とは、電源ラインを伝搬するノイズのことをいう。本明細書において、「放射ノイズ」とは、電源ラインや信号ラインから空間に放出されるノイズのことをいう。

本明細書において、伝播ノイズが低減されるとは、雑音端子電圧が低減されることをいう。

本明細書において、放射ノイズが低減されるとは、妨害波電力が低減されることをいう。

本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。

（好ましい実施形態）
１つの局面において、本発明は、伝搬ノイズを低減するフィルタ回路と、整流回路と、昇圧回路と、蛍光管励振回路とが電気的に順に接続する状態で実装されるプリント基板と、シールド部材と、該プリント基板を収納するシールドケースとを備える電源装置を提供し得る。

本発明のシールド部材は、放射ノイズを遮蔽することで放射ノイズを低減することができる任意の素材から形成され得る。本発明のシールド部材は、一般的には、アルミ板や鋼板などの金属材料、プラスチック材料、導電性プラスチックなどで構成され得る。本発明のシールド部材としては、放射ノイズの遮蔽効果が高い結果が得られるため、鋼材が好ましい。シールド部材の表面には、金属メッキが施されてもよい。プラスチックなどの非導電性材料から形成されるシールド部材の表面に金属メッキを施すことによって、放射ノイズの遮蔽機能を付加することができる。本発明のシールド部材として用いられる鋼材は、電源装置に装着され得、放射ノイズを遮蔽することで放射ノイズを低減することができるものであればどのような厚みのものであってもよいが、代表的には約０．３ｍｍ〜約１．０ｍｍの厚さであり得る。シールド部材の形状はシールドする回路の形状などに応じて任意であり得る。一つの実施形態として、シールド部材は平板状のシールド板であるが、本発明はこれに限定されない。

好ましい実施形態において、本発明のシールド板は、フィルタ回路から整流回路までの間に設けられ得る。ここで、「フィルタ回路から整流回路までの間」とは、フィルタ回路内または整流回路内も含むことに留意されたい。好ましい実施形態において、本発明のシールド板は、フィルタ回路と整流回路との間、またはフィルタ回路内に設けられ得る。本発明者らは、高周波回路とその前段の電源回路との間にシールド板を配置する（すなわち、昇圧回路内にシールド板を配置する）ことを教示する従来技術に対して、フィルタ回路と整流回路との間、またはフィルタ回路内にシールド板を配置することによって、顕著に高いノイズの低減効果を得ることができることを予想外に発見した。特に好ましくは、本発明のシールド板は、伝搬ノイズのうちのコモンモードノイズを低減する第１のフィルタ回路と伝搬ノイズのうちのディファレンシャルモードノイズを低減する第２のフィルタ回路との間に備えられ得る。

好ましい実施形態において、本発明の蛍光管励振回路の動作周波数は、電源装置と組み合わせる照明器具に合わせて当業者が任意に設定することができるが、約１３０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ、好ましくは約１３０ｋＨｚ〜約２６０ｋＨｚ、より好ましくは約１３０ｋＨｚであり得る。動作周波数を約１３０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚにすることで、従来の動作周波数１３．５６ＭＨｚと比較して低周波化されているので、高周波ノイズの発生を低減することができる。また、動作周波数を約１３０ｋＨｚにすることで、スイッチング動作を行うインバータ回路の適用が可能となり、従来の動作周波数１３．５６ＭＨｚの場合に必要となる半導体や共振用インダクタによって生じるエネルギー損失を大幅に低減することが可能となる。動作周波数は低周波であればあるほど高周波ノイズの発生を低減できるので、可能な限り動作周波数は低周波であることが好ましい。

しかしながら、動作周波数を約１３０ｋＨｚより低くすると、無電極ランプの発光効率（ランプ光出力を誘導コイルに供給する電力で割ったもの）が急激に悪化するという問題が生じる。そのため、動作周波数は約１３０ｋＨｚとすることが好ましい。さらに、放射ノイズはラジオ放送で用いられる周波数帯域５００ｋＨｚ〜数ＭＨｚへの影響を避ける必要があり、特に動作周波数の３倍波がこのラジオ周波数帯域に干渉しないようにすることが望ましいことを考慮すると約１５０ｋＨｚ以下であることが望ましい。

以上のことから、本発明のシールド板の配置に加えて動作周波数を約１３０ｋＨｚに設定することにより、特に好ましいノイズの低減効果を得ることができる。

フィルタ回路から整流回路までの間にシールド板を設ける本発明の好ましい実施形態において、シールド板が設けられない場合またはシールド板を他の場所に設ける場合と比較して、伝播ノイズが約４％以上、好ましくは約１０％以上、より好ましくは約１２％以上、特に好ましくは約１５％以上低減され得る。加えて、または代替的に、フィルタ回路から整流回路までの間にシールド板を設ける本発明の好ましい実施形態において、シールド板が設けられない場合またはシールド板を他の場所に設ける場合と比較して、放射ノイズが約３％以上、好ましくは約６％以上、より好ましくは約８％以上、特に好ましくは約１０％以上低減され得る。

放射ノイズは、フィルタ回路から整流回路までの間以外の場所にシールド板を設けた場合には、シールド板を設けない場合よりも悪化し得ることに留意すべきである。理論に拘束されることを意図しないが、シールド板を設けることによって、むしろ籠ったノイズがフィルタ回路に悪影響を及ぼしたものと考えられる。

従来、昇圧回路および蛍光管励振回路（すなわち、高周波回路）から発生する高周波ノイズを前段の回路に漏れないようにすればノイズ低減できると考えられていたが、本発明者らによって、むしろフィルタ回路にその後段の回路からのノイズを漏れないようにすることで、ノイズ低減が達成され得ることが予想外に見出された。

本発明の電源装置は、任意の照明器具と組み合わせて使用され得るが、特に、他の照明器具に比べて高周波ノイズを負荷器具に放出し得る無電極放電灯と組み合わせられると高い効果を奏する。また、本発明の電源装置は、照明器具に限らず、高周波ノイズを外部に放出することの抑制が求められる任意の負荷器具と組み合わせて使用され得る。

（具体的な実施形態）
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一つの実施形態による照明装置１を説明するための模式図であり、照明装置１を構成する無電極放電灯１０およびその電源装置１００の外観を示す。

この照明装置１は、無電極放電灯１０と、無電極放電灯１０に高周波の駆動電力を、電源ライン（例えば、接続ケーブル）を介して供給する電源装置１００とを有する。電源装置１００は、電源ライン（例えば、接続ケーブル）を介して外部電源ＥＰに接続される。

〔無電極放電灯１０〕
ここで、無電極放電灯１０は、放電ガス（例えば、希ガス）および微量の水銀をアマルガムとして封入されたリング状の蛍光管１０ａと、蛍光管１０ａ内の放電ガスを電磁波により励起する磁気発生部１０ｂとを有する。磁気発生部１０ｂは、リング状の蛍光管１０ａの外周に相対向するように取り付けられた第１のコイル１１および第２のコイル１２を有する。第１のコイルおよび第２のコイルは、例えば、フェライトコアに巻かれているが、その他のコアに巻かれていてもよい。第１のコイル１１の両端は、第１のコイル１１に高周波電圧を印加するための一対の高周波入力端子１１ａ、１１ｂとなっており、第２のコイル１２の両端は、第２のコイル１２に高周波電圧を印加するための一対の高周波入力端子１２ａ、１２ｂとなっている。

〔電源装置１００〕
電源装置１００は、電源装置１００を構成する回路素子を実装するためのプリント基板１００ｂと、プリント基板１００ｂを収容するシールドケース１００ａと、プリント基板１００ｂ上に設置されるシールド板１００ｃとを備える。さらに、外部電源Ｅｐに接続するための接続ケーブル２ｃと、高周波電力を無電極放電灯などの照明器具に接続する接続ケーブル２ａおよび２ｂとを有していてもよい。もしくは接続ケーブル２ａ、２ｂおよび２ｃは、電源装置１００とは別体であってもよい。接続ケーブル２ａは、第１のコイル１１の高周波入力端子１１ａおよび第２のコイル１２の高周波入力端子１２ａに接続され、接続ケーブル２ｂは、第１のコイル１１の高周波入力端子１１ｂおよび第２のコイル１２の高周波入力端子１２ｂに接続されている。

図２は、図１に示す電源装置１００を説明するための斜視図であり、図２（ａ）は、シールドケース１００ａの蓋１０２を開けた状態を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すシールドケース本体１０１からプリント基板１００ｂおよびシールド板１００ｃを分離した状態を示す。

〔シールドケース１００ａおよびシールド板１００ｃ〕
シールドケース１００ａは、シールドケース本体１０１とシールドケース蓋（以下、ケース蓋という。）１０２とを有し、シールドケース本体１０１に対してケース蓋１０２がビス（図示せず）などにより固定されるようになっている。シールドケース本体１０１の形状は任意であり得る。一つの実施形態において、シールドケース本体１０１は、矩形状の底面部１０１ａと、底面部１０１ａの水平方向に延びる対向する一対の側面部１０１ｂおよび１０１ｃと、底面部１０１ａの垂直方向に延びる対向する一対の側面部１０１ｄおよび１０１ｅとを有するが、本発明はこれに限定されない。このシールドケース本体１０１の底面部１０１ａ上に四方の側面部１０１ｂ〜１０１ｅにより形成されたスペースには、プリント基板１００ｂが収容され、さらに、プリント基板１００ｂ上の所定位置にはシールド板１００ｃが設置されている。シールド板１００ｃを設けることにより、シールドケース本体１０１内でプリント基板１００ｂ上のシールド板１００ｃを境に一方側の領域と他方側の領域とが電磁的に隔離されるようになっている。

ケース蓋１０２は、シールドケース本体１０１の形状に合わせて任意の形状であり得る。図２に示す実施形態において、ケース蓋１０２は、長方形の天面部１０２ａと、天面部１０２ａの長手方向に延びる対向する一対の側面部１０２ｂおよび１０２ｃとを有しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、一面開口した矩形の箱状のシールドケース本体の場合には、ケース蓋は矩形板状であってもよい。ケース蓋１０２の長手方向の両端は開口スペースとなっており、シールドケース本体１０１に対してケース蓋１０２を装着したとき、ケース蓋１０２の両端の開口スペースにシールドケース本体１０１の両端面側の側面部１０１ｄ、１０１ｅが嵌合するようになっている。さらに、シールドケース１００ａは、シールドケース本体１０１に対してケース蓋１０２を装着したとき、シールドケース本体１０１の側面部１０１ｂおよび１０１ｃの外面と、これに対向するケース蓋１０２の側面部１０２ｂおよび１０２ｃの内面とが密着するようになっている。

ここで、シールドケース１００ａおよびシールド板１００ｃは、内部に搭載する電子回路から空間へ放出される放射ノイズを遮蔽するものであるため、一般にアルミ板や鋼板などの金属材料で形成されるが、シールドケース１００ａおよびシールド板１００ｃは、プラスチック材料で構成し、その表面に金属メッキが施されたものでもよく、さらに、導電性プラスチックで構成されていてもよい。特に、放射ノイズの遮蔽効果が高いものとして、鋼板が用いられる。好ましい実施形態において、シールド板１００ｃはシールドケース１００ａを介してアース接続されている。これにより、放射ノイズの遮蔽効果をさらに高めることが可能となる。

〔電源装置１００の回路の構成〕
図３は、図１に示す電源装置１００の回路ブロックを説明するための図である。

電源装置１００は、主にフィルタ回路と、整流回路と、昇圧回路と、蛍光管励振回路１４０からなる回路ブロックが電気的に順に接続するようにプリント基板１００ｂに実装されている。電源装置１００は、外部電源に接続ケーブル２ｃを介して接続される入力端子１ａおよび１ｂと、シールドケース１００ａを、接続ケーブル２ｄを介してアース接地するための接地端子１ｃとをさらに有している。

フィルタ回路は、接続ケーブル２ｃ（電源ライン）を伝搬して外部から電源装置１００に侵入する伝搬ノイズを低減するフィルタ回路であるＡＣフィルタ回路１１０を備えている。整流回路は、ＡＣフィルタ回路１１０の出力を整流する全波整流回路１２０を備えている。昇圧回路は、全波整流回路１２０の出力を昇圧する昇圧回路１３０を備えている。蛍光管励振回路は、昇圧回路１３０の出力から励振電圧を生成して無電極放電灯１０の磁気発生部１０ｂに印加する蛍光管励振回路１４０を備えている。入力端子１ｂは、アース接地されている接地側入力端子であり、入力端子１ａは、アース接地されていない非接地側入力端子であり、接地端子１ｃは、シールドケース１００ａに接続されている。

ここで、伝搬ノイズは、電源ラインの一部を構成する一対の配線の一方を流れる方向とその他方を流れる方向とが同じであるコモンモードノイズと、一対の配線の一方を流れる方向とその他方を流れる方向とが異なるディファレンシャルモードノイズとに分類される。従って、ＡＣフィルタ回路１１０は、伝搬ノイズのうちのコモンモードノイズを低減する機能と、伝搬ノイズのうちのディファレンシャルモードノイズを低減する機能とを有することが望ましい。

（ＡＣフィルタ回路１１０）
ＡＣフィルタ回路１１０は、伝搬ノイズを低減する任意の回路であり得る。ＡＣフィルタ回路１１０の一方の入力ノードＮ１ａは、ヒューズＦｕを介して電源装置１００の非接地側入力端子１ａに接続され、ＡＣフィルタ回路１１０の他方の入力ノードＮ１ｂは、電源装置１００の接地側入力端子１ｂに接続されている。ＡＣフィルタ回路１１０は、４つのコンデンサＣ１〜Ｃ４と、第１および第２の２つのラインフィルタＬ１およびＬ２と、１つのチョークコイルＬ３とを有する。コンデンサＣ４は、ＡＣフィルタ回路１１０の入力ノードＮ１ａと入力ノードＮ１ｂとの間に接続され、コンデンサＣ４の両端には第１のラインフィルタＬ１の一対の入力ノードが接続されている。第１のラインフィルタＬ１の一対の出力ノードにはコンデンサＣ１が接続され、さらに、コンデンサＣ１の両端には第２のラインフィルタＬ２の入力ノードが接続されている。第２のラインフィルタＬ２の一対の出力ノードの間にはコンデンサＣ２が接続されている。第２のラインフィルタＬ２の一方の出力ノードは、ＡＣフィルタ回路１１０の一方の出力ノードＮ２ａに接続され、第２のラインフィルタＬ２の他方の出力ノードは、チョークコイルＬ３を介してＡＣフィルタ回路１１０の他方の出力ノードＮ２ｂに接続されている。ＡＣフィルタ回路１１０の一対の出力ノードＮ２ａおよびＮ２ｂ間にはコンデンサＣ３が接続されている。

ここで、第１のラインフィルタＬ１および第２のラインフィルタＬ２はそれぞれ、コモンモードノイズを低減するコモンモードノイズフィルタ（第１のフィルタ回路）を形成している。例えば、第１のラインフィルタＬ１は、電源ラインの一部を構成する一対の配線の一方に挿入された第１のコイルＬ１ａと、一対の配線の一方に挿入された第２のコイルＬ１ｂとを有し、一対の配線の両方に同じ向きの電流が流れたときに両コイルＬ１ａおよびＬ１ｂに発生する磁束が強め合うように構成されている。このような構成により、電源ラインを通じて伝搬し電源装置１００に侵入したコモンモードノイズは、両コイルＬ１ａおよびＬ１ｂに発生する磁束が強め合う結果、コモンモードノイズに対するインピーダンスが増大することとなり、コモンモードノイズの伝搬が抑制される。その結果、コモンモードノイズを低減することが可能となる。なお、第２のラインフィルタＬ２も第１のラインフィルタＬ１と同様、電源ラインの一部を構成する一対の配線の一方に挿入された第１のコイルＬ２ａと、一対の配線の一方に挿入された第２のコイルＬ２ｂとを有し、一対の配線の両方に同じ向きの電流が流れたときに両コイルＬ２ａおよびＬ２ｂに発生する磁束が強め合うように構成されているため、第２のラインフィルタＬ２も第１のラインフィルタＬ１と同様の効果を奏する。

さらに、第１のラインフィルタＬ１の入力側に接続されているコンデンサＣ４、第１のラインフィルタＬ１と第２のラインフィルタＬ２との間に接続されているコンデンサＣ１、および第２のラインフィルタＬ２の出力側に接続されているコンデンサＣ２は、侵入したディファレンシャルモードノイズを接地側に逃がして低減する働きがある。すなわち、これらのコンデンサＣ４、Ｃ１、Ｃ２はディファレンシャルモードノイズフィルタ（第２のフィルタ回路）を形成している。また、ＡＣフィルタ回路１１０では、第２のラインフィルタＬ２の出力側に接続されているコンデンサＣ３およびチョークコイルＬ３は、ディファレンシャルモードノイズを低減するＬＣフィルタ（第２のフィルタ回路）を構成している。

ＡＣフィルタ回路１１０において、コンデンサＣ２と第２のラインフィルタＬ２との境界（位置Ｐ１）にシールド板１００ｃを配置する。これにより、前後段の２つのラインフィルタＬ１およびＬ２が、これらのラインフィルタより後段の回路から放出されるノイズの影響によりラインフィルタＬ１およびＬ２による伝搬ノイズの低減に対する障害を回避することが可能となる。その結果、ラインフィルタＬ１およびＬ２では、電源ラインの一部を構成する一対の配線の一方を流れるコモンモードノイズとその他方を流れるコモンモードノイズとがそれぞれの電磁波を打ち消す動作が良好に行われることとなり、ＡＣフィルタ回路１１０での伝搬ノイズの低減が効果的に行われる。電源ラインを通じて外部から侵入する伝搬ノイズをラインフィルタで効率的に低減することにより、電源ラインから周囲に放出するノイズの低減および抑制する効果を得ることも可能となる。

（全波整流回路１２０）
全波整流回路１２０は、正負にまたがる交流電力から正の絶対電圧を直流電力として出力する回路であれば任意の回路であり得る。一つの実施形態において、全波整流回路１２０は、４つのダイオードＤｒを有するブリッジ整流回路であるが、本発明はこれに限定されない。全波整流回路１２０の正側出力ノードＮ３ａと負側出力ノードＮ３ｂの間には、２つのダイオードを直列に接続してなる直列接続体が２列並列に接続されており、一方の直列接続体の接続点がＡＣフィルタ回路１１０の一方の出力ノードＮ２ａに接続され、他方の直列接続体の接続点がＡＣフィルタ回路１１０の他方の出力ノードＮ２ｂに接続されている。

（昇圧回路１３０）
昇圧回路１３０は、全波整流回路１２０から出力される直流電力を昇圧する回路であれば任意の回路であり得る。昇圧回路１３０は、出力ノードＮ４ａおよびＮ４ｂを有し、全波整流回路１２０の出力を昇圧した直流電圧を出力ノードＮ４ａおよびＮ４ｂの間に出力する。１つの実施形態において、昇圧回路１３０は、全波整流回路１２０の一対の出力ノードＮ３ａおよびＮ３ｂの間に接続された入力コンデンサＣ１６と、入力コンデンサＣ１６の両端の電圧が印加される力率改善コントローラ１３０ａと、全波整流回路１２０の出力ノードＮ３ａと昇圧回路１３０の出力ノードＮ４ａとの間に直列に接続されたコイルＴ１のコイルＴｂ１およびダイオードＤ１とを有するが、本発明はこれに限定されない。コイＴｂ１は、トランスＴ１（図５参照）を構成するものであり、コイルＴｂ１とダイオードＤ１との接続点と出力ノードＮ４ｂとの間には、スイッチング素子Ｑ３が接続され、出力ノードＮ４ａおよびＮ４ｂの間には電解コンデンサＣＥ２が接続されている。この昇圧回路１３０は、スイッチング素子Ｑ３が力率改善コントローラ１３０ａにより開閉制御されることにより、ポンピング動作により電解コンデンサＣＥ２の両端の電圧、つまり、昇圧回路１３０の出力ノードＮ４ａおよびＮ４ｂの間の電圧が高められるようになっている。一つの実施形態において、スイッチング素子Ｑ３は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタであるが、本発明はこれに限定されない。昇圧回路による昇圧される電圧は照明灯の消費電力などに応じて任意の電圧であり得る。一つの実施形態において、消費電力２００Ｗの場合に昇圧回路１３０は２８０Ｖから４１０Ｖ、消費電力１５０Ｗの場合に昇圧回路１３０は２８０Ｖから３７０Ｖに昇圧するが、本発明はこれに限定されない。

（蛍光管励振回路１４０）
蛍光管励振回路１４０は、一定周波数の発振信号を出力する発振部１４０ａと、発振部１４０ａから出力される発振信号により無電極放電灯１０を駆動する駆動回路１４０ｂとを有する。図３に示す実施形態では、駆動回路１４０ｂにより無電極放電灯１０を駆動させる場合について説示しているが、本発明はこれに限定されない。駆動回路１４０ｂは任意の照明灯を駆動させるものであり得る。一つの実施形態において、駆動回路１４０ｂは、昇圧回路１３０の出力ノードＮ４ａおよびＮ４ｂの間に直列に接続された第１のスイッチング素子Ｑ１および第２のスイッチング素子Ｑ２と、これらのスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を開閉動作させるトランスＴ２とを有するが、本発明はこれに限定されない。トランスＴ２の一次側コイルには発振部１４０ａからの発振信号が入力され、トランスＴ２の二次側コイルには、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の制御端子に接続されている。１つの実施形態において、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタであるが、本発明はこれに限定されない。さらに、駆動回路１４０ｂは、両スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続点と電源装置１００の出力端子２ａ１との間に接続されたコイルＴ３ａと、電源装置１００の出力端子２ａ１および２ｂ１の間に並列に接続されたコンデンサＣ１０および抵抗Ｒ５１とを有する。駆動回路１４０ｂは、発振部１４０ａからの発振信号の周波数に応じた周波数でスイッチング素子Ｑ１およびＱ２を相補的にオンオフさせることにより、昇圧された直流電力から高電圧の高周波電力に変換して電源装置１００から接続ケーブル２ａ、２ｂを介して無電極放電灯１０の磁気発生部１０ｂに出力する。無電極放電灯１０では、蛍光管１０ａの放電ガスが磁気発生部１０ｂで発生される交流磁界により励起されることにより、蛍光管１０ａの内面に塗布された蛍光材料が発光し、蛍光管１０ａが点灯する。蛍光管励振回路（動力変換回路）１４０の動作周波数は任意の周波数であり得る。動作周波数を低くすることにより、周囲に放射する放射ノイズを減らすことが可能となる。しかし、動作周波数を低くしすぎると、例えば、無電極ランプの発光効率（ランプ光出力を誘導コイルに供給する電力で割ったもの）が急激に悪化し得るため、注意を有する。好ましい実施形態において、動作周波数を約１３０ｋＨｚとするが、本発明はこれに限定されない。

次に本発明の電源装置１００の作用効果について説明する。

図４は、図３に示す電源装置１００のシールドケース１００ａ内でのシールド板１００ｃおよび主要な回路素子のレイアウトを示す図である。

電源装置１００のシールドケース本体１０１内には、図２（ａ）に示すように、電源装置１００を構成する複数の回路素子を収容するためのスペースＳｐが形成されており、このスペースＳｐには、複数の回路素子がプリント基板１００ｂに実装された状態で収容される。

図４に示されるように、このスペースＳｐには外部電源からの電力入力側から照明灯への電力出力側に向けて、Ｒ１１０、Ｒ１２０、Ｒ１３０およびＲ１４０の順に領域が割り当てられている。領域Ｒ１１０には、ＡＣフィルタ回路１１０の回路素子が配置され、領域Ｒ１２０には、全波整流回路１２０の回路素子が配置され、Ｒ１３０には、昇圧回路１３０の回路素子が配置され、領域Ｒ１４０には、蛍光管励振回路１４０の回路素子が配置されている。そして、シールドケース本体１０１内では、フィルタ回路内のラインフィルタＬ１およびＬ２とその後段側の回路との間（図３の位置Ｐ１）にシールド板１００ｃが配置されている。

このように電源装置１００の回路素子を収容するシールドケース本体１０１内では、ラインフィルタＬ１およびＬ２の配置された領域と、ラインフィルタＬ１およびＬ２の後段の回路素子が配置された領域とが、シールド板１００ｃにより電磁的に隔離されているので、ラインフィルタＬ１およびＬ２にこれら後段の回路の回路素子で生じるノイズが放射ノイズとして侵入するのを回避することが可能となる。

その結果、ラインフィルタＬ１およびＬ２は、周囲に配置される後段の回路からの放射ノイズの影響を受けずに、伝搬ノイズを低減するという本来の機能を発揮することが可能となる。

具体的には、伝搬ノイズのうちのコモンモードノイズは、ラインフィルタＬ１およびＬ２のそれぞれで上述したように減衰される。さらに、伝搬ノイズのうちのディファレンシャルモードノイズは、ラインフィルタＬ１およびＬ２の入力側および出力側のコンデンサＣ４、Ｃ１、Ｃ２により減衰される。

その結果、伝搬ノイズに含まれるコモンモードノイズおよびディファレンシャルモードノイズがＡＣフィルタ回路１１０で大きく低減されることとなり、電源装置１００から電源ラインを伝搬して放出される伝搬ノイズを低減することが可能となる。そして、伝搬ノイズを低減することにより、電源ラインから空間を介して放出される放射ノイズの低減および抑制する効果も併せて得ることが可能となる。

〔ノイズ測定方法〕
以下、本発明のシールドケース本体１０１内の位置Ｐ１または位置Ｐ２（図５を参照）にシールド板１００ｃを配置することによる、電源装置１００から電源ラインを介して外部に放出するノイズ（伝搬ノイズおよび放射ノイズ）のノイズ低減の効果を検証するために以下の測定を行った。さらに、比較例として、シールド板を設けない場合、特許文献１に開示されている高周波ノイズを発生する高周波回路の近傍の位置にシールド板を設けた場合、また、主なノイズ発生源と考えられる回路の近傍にシールド板を設けた場合についても同様の測定を行った。

ノイズ測定は、ＥＭＩに関するノイズ（電波法などで規制される電源装置から外部に放出されるノイズ）とし、以下の二つの項目について行った。
（１）雑音端子電圧
（２）妨害波電力
（１）雑音端子電圧の測定は、伝搬ノイズを測定するものであり、電源装置１００の出力端子間に現れる９ｋＨｚ〜３０ＭＨｚのノイズ電圧を測定する。

（２）妨害波電力の測定は、放射ノイズを測定するものであり、電源装置１００から一定距離離れた位置に接地した受信アンテナの受信出力として得られる３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの電力を測定する。ノイズ測定は、国際規格ＣＩＳＰＲ１５「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」に準拠した方法で行った。

雑音端子電圧および妨害波電力の測定は、いずれも２０１７年６月２９日に福岡県工業技術センターにおいて行った。測定時の条件として、温度約２６℃、湿度は約５０％である。

以下に示す、シールド板１００ｃの配置位置を異ならせたケース（１）〜ケース（１５）について、それぞれノイズ測定を行った。

図５は、本発明のノイズ測定におけるシールド板の位置を説明するための図であり、図５（ａ）は、図３に示す回路ブロックにおけるシールド板１００ｃの設置する位置を示し、図５（ｂ）は、図４に示すシールドケース本体１０１内でのシールド板１００ｃの設置する位置を示す。

ケース（１）：ケース本体１０１内にシールド板１００ｃを配置しない
この測定は、シールド板１００ｃを所定の位置に配置した場合のノイズの低減効果を評価するための基準レベルを求めるために行った。

ケース（２）：位置Ｐ１
この測定により、ＡＣフィルタ回路内のラインフィルタＬ１、Ｌ２より後段の回路からのノイズをラインフィルタＬ１、Ｌ２に侵入するのを阻止することによるノイズ低減の有効性について判定した。

ケース（３）：位置Ｐ２
この測定により、ＡＣフィルタ回路より後段の回路からのノイズをＡＣフィルタ回路に侵入するのを阻止することによるノイズ低減の有効性について判定した。 ケース（４）：位置Ｐ３（特許文献１に開示されたシールド板の位置に準ずる位置）
この測定により、蛍光管励振回路１４０を含む高周波回路からのノイズが、それよりも前段の回路に侵入するのを阻止することによるノイズ低減の有効性について判定した。

ケース（５）：位置Ｐ４
スイッチング素子Ｑ３は電流を断続することで電圧の変換を行うもので高周波エネルギーが発生する場所であり、このエネルギーが外部に漏れるとノイズ障害の原因になり得る。従って、スイッチング素子から発生するノイズを周囲に漏れないようにスイッチング素子Ｑ３と、その前段の回路であるトランスＴ１とを分離する位置にシールド板を配置し、ノイズを測定した。この測定により、昇圧回路１３０のスイッチング素子Ｑ３およびそれよりも後段の回路からのノイズが、それよりも前段の回路（例えば、トランスＴ１）に侵入するのを阻止することによるノイズ低減の有効性について判定した。

ケース（６）：位置Ｐ５
ケース（５）のスイッチング素子Ｑ３と同様に、蛍光管励振回路１４０内のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２も、ノイズ障害を引き起こす原因となり得る。従って、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と、それよりも前段の回路であるトランスＴ２とを分離する位置にシールド板を配置し、ノイズを測定した。この測定により、蛍光管励振回路１４０内でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２およびそれよりも後段の回路からのノイズが、それよりも前段の回路に侵入するのを阻止することによるノイズ低減の有効性について判定した。

ケース（７）：位置Ｐ６
この測定により、蛍光管励振回路１４０内でスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２およびそれよりも前段の回路からのノイズが、それよりも後段の回路に侵入するのを阻止することによるノイズ低減の有効性について判定した。

ケース（８）：位置Ｐ１と位置Ｐ３との組み合わせ
ケース（９）：位置Ｐ１、位置Ｐ４〜位置Ｐ６の組み合わせ
ケース（１０）：位置Ｐ２と位置Ｐ３との組み合わせ
ケース（１１）：位置Ｐ２、位置Ｐ４および位置Ｐ５の組み合わせ
ケース（１２）：位置Ｐ４と位置Ｐ５との組み合わせ
ケース（１３）：位置Ｐ４と位置Ｐ６との組み合わせ
ケース（１４）：位置Ｐ５と位置Ｐ６との組み合わせ
ケース（１５）：位置Ｐ４〜位置Ｐ６の組み合わせ
（測定結果）
図６は、雑音端子電圧の測定結果の一例を示す図である。縦軸は測定電圧のノイズレベルであり、横軸は測定周波数である。電源装置から外部に漏れだすノイズは、動作周波数（実施形態においては約１３０ｋＨｚ）から動作周波数の２〜３の倍数（高調波）の範囲で大きなノイズ成分として生じると考えられるため、評価範囲を０．１ＭＨｚ〜０．５ＭＨｚの周波数範囲（図６における点線枠内）とし、上記範囲における測定電圧のノイズレベルのＰＫ値（最大値）を伝搬ノイズの測定値とした。実施形態において、伝搬ノイズの測定結果の評価をＰＫ値（最大値）で行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＱＰ値（準尖頭値）および／またはＡＶ値（平均値）であってもよい。

図７は、妨害波電力の測定結果の一例を示す図である。縦軸は測定電力のノイズレベルであり、縦軸は測定周波数である。３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲における測定電力のノイズレベルの最大値（ＰＫ）を記録した周波数におけるＱＰ値（準尖頭値）およびＡＶ値（平均値）を妨害波電力の測定値とした。本発明の実施形態において、放射ノイズの測定結果の評価をＱＰ値（準尖頭値）およびＡＶ値（平均値）で行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＰＫ値（最大値）であってもよいし、ＱＰ値（準尖頭値）またはＡＶ値（平均値）のどちらか一方であってもよい。

図８は、各ケースにおけるノイズ測定の評価結果を示す図である。図８に示すように、低減率は、評価基準であるケース（１）の測定結果に対する各測定値のノイズ低減率を示しており、プラスの場合はノイズが低減されていること示し、マイナスの場合はノイズが悪化していることを示す。評価結果を〇、−、×の３段階で評価している。「〇」は、ノイズ低減効果があると判定した場合の記号であり、ケース（１）の測定結果を基準に３％を超えるノイズ低減効果が得られた場合である。「−」の評価は、ケース（１）の測定結果に対して変化がないと判定した場合の記号であり、ケース（１）の測定結果に対して±３％以内の範囲の値が得られた場合である。「×」の評価は、ノイズが悪化したと判定した場合の記号であり、ケース（１）の測定結果に対して３％を超えるノイズが悪化した場合である。測定誤差の影響を除外するため、ケース（１）の測定結果に対して±３%以内の範囲の場合は変化なしとして判定している。

図８に示すように、本発明の一つの実施形態におけるシールド板１００ｃをフィルタ回路内のラインフィルタＬ１およびＬ２とその後段側の回路との間に設けたケース（２）において、雑音端子電圧（伝搬ノイズ）はシールド板を配置しないケース（１）に比べて７.９ｄＢμＶ低くなり、１５．６%のノイズ低減の効果が得られた。そして、妨害波電力（放射ノイズ）は、ケース（１）に比べてＱＰ値およびＡＶ値ともに３ｄＢｐＷ以上、低くなり、約８％以上のノイズ低減の効果が得られた。また、本発明の他の一つの実施形態におけるシールド板１００ｃをＡＣフィルタ回路とその後段側の回路との間に設けたケース（３）において、雑音端子電圧（伝搬ノイズ）はシールド板を配置しないケース（１）に比べて２．１ｄＢμＶ低くなり、４．２%のノイズ低減の効果が得られた。しかし、妨害波電力（放射ノイズ）は、ケース（１）とほとんど変化がなく、ノイズ低減の効果は得られなかった。しかしながら、位置Ｐ３との組み合わせであるケース（１０）や位置Ｐ４および位置Ｐ５との組み合わせであるケース（１１）においては、妨害波電力についてもノイズ低減の効果が得られた。

特許文献１に開示された位置に準じた位置Ｐ３にシールド板を設けた場合のケース（４）は、伝搬ノイズおよび放射ノイズともにノイズ低減の効果が得られなかった。また、主なノイズ発生源（位置Ｐ４〜位置Ｐ６）と考えられる各スイッチング素子を、その周囲と分離するようにシールド板を設けた場合のケース（５）〜ケース（７）およびそれらの組み合わせであるケース（１２）〜ケース（１５）のいずれも、ケース（４）と同様に、伝搬ノイズおよび放射ノイズともに低減の効果が得られなかった。特に、ケース（６）、ケース（１２）およびケース（１５）の場合は、シールド板を設けることにより、却って電源回路に悪影響を及ぼし放射ノイズがさらに悪化する結果となった。

それに対して、位置Ｐ１と位置Ｐ３との組み合わせ（ケース（８））や位置Ｐ１と位置４〜位置Ｐ６の組み合わせ（ケース（９））、また位置Ｐ２（ケース（（３））と位置Ｐ３との組み合わせ（ケース（１０））や位置Ｐ２と位置Ｐ４および位置Ｐ５との組み合わせ（ケース（１１））とした場合、伝搬ノイズおよび放射ノイズともに、ケース（２）およびケース（３）と同レベルもしくはそれ以上のノイズ低減の効果が得られた。

特に、単に位置Ｐ２（ケース（３））の位置にシールド板を設けた場合には、放射ノイズのノイズ低減の効果はほとんど得られなかったが、位置Ｐ３との組み合わせであるケース（１０）では放射ノイズのＱＰ値およびＡＶ値、位置Ｐ４およびＰ５との組み合わせであるケース（１１）においては、放射ノイズのＡＶ値において約３％以上の放射ノイズの低減効果が得られた。

これらの結果から、電源装置１００から外部に放出するノイズ（伝搬ノイズおよび／または放射ノイズ）の低減には、フィルタ回路とその後段の回路との間（ケース（３））もしくはフィルタ回路内（ケース（２））にシールド板を設けることによる、ＡＣフィルタ回路にそれよりも後段の回路の放射ノイズが侵入するのを阻止することが極めて有効であることが実証された。以上のとおり、本発明の電源装置は、伝搬ノイズおよび／または放射ノイズの低減が可能であり、その結果、ノイズによる他機器への誤動作、破壊やラジオ干渉などを良好に抑制することが達成される。

本発明の電源装置１００は、図３に示す回路素子の構成を有する電源装置１００に限定されるものではなく、少なくとも、外部電源から電源ラインを介して伝搬するノイズを低減するフィルタ回路と、フィルタ回路の後段の回路（例えば、整流回路、昇圧回路および蛍光管励振回路）とが電磁的に分離されるようにフィルタ回路とその後段の回路との間に配置されたシールド板とを有するものであれば、任意の回路素子の構成を有する電源装置であってもよい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、電源装置の分野において、電源装置から外部に放出されるノイズの低減を良好に行うことができるものとして有用である。

１ａ 非接地側入力端子（Ｌ端子）
１ｂ 接地側入力端子（Ｎ端子）
１ｃ 接地端子（Ｅ端子）
２ａ1 非接地側出力端子（ＯＵＴ１端子）
２ｂ１ 接地側出力端子（ＯＵＴ２端子）
１０ 無電極放電灯
１０ａ 蛍光管
１０ｂ 磁気発生部
１１ 第１のコイル
１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ 高周波入力端子
１２ 第２のコイル
１００ 電源装置
１００ａ シールドケース
１００ｂ プリント基板
１００ｃ シールド板
１０１ シールドケース本体
１０１ａ 底面部
１０１ｂ〜１０１ｅ、１０２ｂ、１０２ｃ 側面部
１０２ シールドケース蓋
１０２ａ 天面部
１１０ ＡＣフィルタ回路
１２０ 全波整流回路
１３０ 昇圧回路
１３０ａ 力率改善コントローラ
１４０ 蛍光管励振回路（電力変換回路）
１４０ａ 発振部
１４０ｂ 駆動回路
ＢＲ１〜ＢＲ３ バリスタ
Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ１０、Ｃ２０ コンデンサ
ＣＥ１、ＣＥ１’、ＣＥ２ 電解コンデンサ
Ｆｕ ヒューズ
Ｌ１、Ｌ２ ラインフィルタ
Ｌ３ チョークコイル
Ｑ１〜Ｑ３ スイッチング素子（ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ）
Ｒ５１ 抵抗
Ｔ１〜Ｔ３ トランス

Claims (6)

1. 外部電源から交流電力が入力されるとともに、高周波電力を負荷器具に出力する電源装置であって、
   該電源装置は、
   伝搬ノイズを低減するフィルタ回路と、整流回路と、昇圧回路と、蛍光管励振回路とが電気的に順に接続する状態で実装されるプリント基板と、放射ノイズを低減するシールド部材と、該プリント基板を収納するシールドケースと、
   を備え、
   前記フィルタ回路は、
   コモンモードノイズを低減する第１のフィルタ回路と
   ディファレンシャルモードノイズを低減する第２のフィルタ回路と、
   を含み、
   該シールド部材は、前記第１のフィルタ回路と前記第２のフィルタ回路との間に設けられている、電源装置。
2. 前記シールド部材は、前記シールドケースを介してアース接続されている、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記蛍光管励振回路の動作周波数は、約１３０ｋＨｚである、請求項１または請求項２に記載の電源装置。
4. シールド部材を設けない場合に比べて、雑音端子電圧において約１５％以上の伝搬ノイズの低減、および／または妨害波電力測定において、約１０％以上の放射ノイズの低減が達成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置と、該電源装置に接続される照明器具からなる前記負荷器具とを含む、照明装置。
6. 前記照明器具が無電極放電灯である、請求項５に記載の照明装置。