JP6606887B2

JP6606887B2 - 照明器具

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Publication number: JP6606887B2
Application number: JP2015131470A
Authority: JP
Inventors: 健吾篠田; ちづる今▲吉▼; 健太郎江口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: JP2017016851A

Description

本発明は、照明器具に関する。

非常用照明器具は、非常時の電源として使用する蓄電池を常時充電する回路を搭載している。非常用照明器具は常用時においてＪＩＳＣ６１０００−３−２の高調波電流規制を満足した製品が一般的となっている。高調波電流規制に対応する為に、力率改善回路（ＰＦＣ回路）を搭載した非常用照明器具用コントロールユニットを開発している。

力率改善回路は、スイッチングを行うため、スイッチングノイズを発生させる。このノイズは、雑音端子電圧に顕著に表れる。こうしたノイズを低減させるための一般的な方法としては、特許第３４４８９００号公報あるいは特許第４０６３０３８号公報に記載のように、金属カバーなどの遮蔽部品（シールド部品）でスイッチング回路を遮蔽することでノイズを外部に出さない方法がある。

特許第３４４８９００号公報特許第４０６３０３８号公報

しかしながら、遮蔽部品を使用するためには、器具形状および回路基板のサイズをある程度大きく確保せざるを得ない。従って、照明器具の小型化を妨げるという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小型化とノイズ対策を両立することのできる照明器具を提供することを目的とする。

第１の発明にかかる照明器具は、光源と、基板本体、および前記基板本体に設けられ前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を備える回路基板と、導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、を備え、前記スイッチング電源回路は、商用交流電圧が入力されるべき入力コネクタと、前記入力コネクタからの交流電圧を整流する整流回路と、スイッチング素子、インダクタ、および整流ダイオードを含み、前記スイッチング素子のオンにより前記整流回路から前記インダクタにエネルギーを蓄積し、前記スイッチング素子のオフにより前記インダクタのエネルギーを前記整流ダイオードを介して放出することで前記整流回路の出力電圧を変換するスイッチング回路と、前記スイッチング回路で変換された電圧を平滑する電解コンデンサと、を含み、前記基板本体は、第１縁部および前記第１縁部と反対側の第２縁部を備え、前記基板本体の前記第２縁部の側に前記入力コネクタが設けられ、前記基板本体の前記第１縁部の側に前記電解コンデンサが設けられ、前記第１縁部と前記第２縁部との間の前記基板本体の中央領域に前記スイッチング回路を構成するスイッチング回路部品が設けられ、前記インダクタが、スイッチングトランスであり、前記スイッチング素子および前記整流ダイオードが、前記基板本体の表面において前記スイッチングトランスを挟むように、前記スイッチングトランスの両脇に設けられ、前記基板本体は、前記第１縁部と前記第２縁部とを結ぶ第３縁部を備え、前記第３縁部の側に設けられた端子台と、前記筐体の内部において前記端子台と前記第３縁部との間に設けられ、導電性材料から成る端子台取付板と、を備え、前記回路基板は、グランド配線と、一端が前記グランド配線と接続し、他端が前記スイッチングトランスの二次巻線と接続する二次側コンデンサと、をさらに含み、前記二次側コンデンサは、前記スイッチングトランスと前記端子台取付板との間に設けられたものである。

第２の発明にかかる照明器具は、光源と、基板本体、および前記基板本体に実装され前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を構成する回路部品を備える回路基板と、導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、を備え、前記回路部品は、前記スイッチング電源回路のスイッチング動作に伴い放射ノイズを発生させるスイッチング回路部品を含み、前記スイッチング回路部品を囲う前記筐体の内表面から前記スイッチング回路部品までの最短距離が３０ｍｍ以上であり、前記スイッチング回路部品は、スイッチングトランスと、スイッチング素子を内蔵した集積回路と、整流ダイオードと、を含み、前記スイッチングトランス、前記集積回路、および前記整流ダイオードは、それぞれ、前記筐体の内表面に対する最短距離が３０ｍｍ以上である。

第３の発明にかかる照明器具は、光源と、基板本体、および前記基板本体に実装され前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を構成する複数の回路部品を備える回路基板と、導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、を備え、前記複数の回路部品は、スイッチングトランスと、スイッチング素子を内蔵した集積回路と、を含み、前記基板本体は、互いに平行な２つの縁部を備え、前記２つの縁部と平行に延びかつ前記２つの縁部から等距離にある線を仮想中央線としたときに、前記基板本体の平面視で、前記スイッチングトランスおよび前記集積回路の間に他の部品を挟むことなく且つ前記スイッチングトランスおよび前記集積回路それぞれが前記仮想中央線と重なることなく、前記スイッチングトランスおよび前記集積回路が前記仮想中央線を挟んで隣同士に設けられている。

本発明によれば、照明器具内における回路部品の位置関係を工夫することで遮蔽部品を使用する以外の方法でノイズの漏洩を抑制できるので、小型化とノイズ対策を両立することができる。

本発明の実施の形態にかかる照明器具を示す斜視図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具の筐体を透視して示す斜視図である。図２においてコントロールユニットケースを取り外した状態を示す斜視図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具が備える常用回路基板を示す平面図である。図４の矢印Ａ方向に見た常用回路基板を示す側面図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具が備える常用回路基板の裏面を示す図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具における部品配置を示す図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具のノイズレベルを示すグラフである。実施の形態に対する比較例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。実施の形態に対する比較例にかかる照明器具のノイズレベルを示すグラフである。実施の形態に対する比較例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。実施の形態に対する比較例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具を示す図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具の回路を示すブロック図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具が備える常用回路基板の回路図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具の常用回路基板上における部品配置バリエーションを説明するための平面図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具の常用回路基板上における部品配置バリエーションを説明するための平面図である。本発明の実施の形態にかかる照明器具の常用回路基板上における部品配置バリエーションを説明するための平面図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。本発明の実施の形態にかかる基板本体の寸法例を示す図である。

［実施の形態の装置構成］
図１は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０を示す斜視図であり、図２は照明器具１０の筐体１６を透視して示す斜視図であり、図３は、図２においてコントロールユニットケース２０を取り外した状態を示す斜視図である。図１は、天井に取り付けられるべき照明器具１０を床面側から見上げたときの斜視図である。照明器具１０は、光源１８と、この光源１８を覆うガラスなどからなる透光性カバー１４と、透光性カバー１４の縁に沿って設けられた円盤状の取付カバー１２と、常用回路基板１００などを組み立てた組立体を内部に収容する筐体１６と、を備えている。筐体１６は、筒状、より具体的には円筒状であり、円筒の両端が開放されている。筐体１６は、導電性材料、具体的には金属製であり、例えばＳＧＣＣ（亜鉛めっき鋼板）で形成されている。図示しないが、筐体１６の内周面には取付金具が設けられており、この取付金具を介して常用回路基板１００などの組立体と筐体１６とが一体化される。

光源１８の種類は特に限定されず、無機半導体からなるＬＥＤ素子でもよく、有機半導体からなるいわゆるＯＬＥＤ素子（有機ＥＬ素子とも称される）であってもよい。また、本実施の形態にかかる光源１８は一例としてＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）型の発光素子とするが、ＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）型の発光素子であってもよい。本実施の形態にかかる照明器具１０は非常用照明器具であるが、非常時にのみ光源１８を点灯させるものであってもよく、常用時および非常時に光源１８を点灯させるものであってもよい。

図２に示すように、照明器具１０は、コントロールユニットケース２０を備えている。コントロールユニットケース２０は、電気絶縁性の樹脂性カバーであり、常用回路基板１００を覆っている。また、筐体１６内部には電源端子台ＴＭ０およびバッテリ４０も設けられている。

図２のコントロールユニットケース２０を取り外すと、図３に示すように常用回路基板１００が露出する。常用回路基板１００は、基板本体１０２と、基板本体１０２に設けられた複数の回路部品とを備えている。複数の回路部品の一部は、光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路１１０を構成する。スイッチング電源回路１１０は、後述する図２１の回路図に示されている。図３および図２１とで互いに対応する符合を付している。図３に示す回路部品は、図２１の回路図に示される回路要素のうち一部を図示したものである。スイッチング電源回路１１０で生成した電力は一端バッテリ４０に蓄えられ、非常点灯時にバッテリ４０に蓄えられた電力が光源１８の点灯に用いられる。

筐体１６内部には、基板支持部材２１０が設けられている。基板支持部材２１０は、互いに反対を向く表面および裏面を備えており、この表面に常用回路基板１００が取り付けられている。バッテリ４０は、筐体１６内部に設けられ、常用回路基板１００により生成された電力で充電される。基板支持部材２１０の裏面には、非常用回路基板２００が取り付けられている。非常用回路基板２００は、後述する図２０で図示するように、光源１８およびバッテリ４０と接続し、バッテリ４０の電力から光源に供給すべき電流を生成する定電流回路（あるいは定電力回路でもよい）を備える。本実施形態によれば、常用回路と非常用回路とで役割分担した２つの回路基板１００、２００を設け、２つの回路基板１００、２００を基板支持部材２１０の表面と裏面にそれぞれ取り付けることにより、筐体１６のサイズを縮小して省スペース化を図ることができる。ただし、本発明がこのような２つの回路基板１００、２００を備える実施形態に限定されるものではなく、１つの回路基板に常用回路と非常用の両方を形成するものであってもよい。

図１〜図３に示す照明器具１０では、照明器具１０を取り付けるべき天井面に対して常用回路基板１００を垂直に傾けて配置したものである。言い換えると筐体１６の開口部１６ａから常用回路基板１００を垂直に差し込んだものであり、常用回路基板１００の表面と筐体１６の中心軸とが略平行となる。

本実施の形態では、常用回路基板１００に実装された回路部品を、便宜上、以下の３つのグループに大別する。第１のグループは、「商用電源入力用部品」からなるグループである。商用電源入力用部品は、商用電源入力部を構成し電源端子台ＴＭ０を介して商用交流電圧が入力される入力コネクタＴＭ１と、ヒューズＦ１と、入力インダクタＬ１、Ｌ２と、入力コンデンサＣ１と、図示しないダイオードブリッジＤＢと、バリスタＶ１、Ｖ２と、を含んでいる。

第２のグループは、「スイッチング電源回路１１０の出力用部品」からなるグループである。出力用部品は、スイッチングトランスＴ１の二次巻線と接続する二次側コンデンサＣ２３と、変換された電圧を平滑する電解コンデンサＣ２１と、スイッチング回路出力用の出力コネクタＣＮ４と、を含んでいる。

第３のグループは、「スイッチング電源回路１１０におけるスイッチング動作に直接関連する部品」からなるグループである。スイッチング電源回路１１０は、フライバックコンバータ回路である。スイッチング電源回路１１０は、スイッチング用コントロール集積回路であるスイッチング制御ＩＣ２８と、スナバＤＺ１と、スイッチングトランスＴ１と、整流ダイオードＤ２０および整流ダイオードＤ２１と、を含んでいる。スイッチング制御ＩＣ２８の内部にはＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子が内蔵されており、このスイッチング素子がスイッチングトランスＴ１の一次巻線と直列に接続することでフライバックコンバータを構成する。この第３のグループに属する部品は、スイッチング動作に起因して放射ノイズが問題となりやすい部品であり、以下、「スイッチング回路部品３０」とも称す。

コントロールユニットケース２０を取り外すと常用回路基板１００に実装された部品が露出するので、筐体１６の内面と回路部品との間にはスイッチング回路部品３０の放射ノイズを遮蔽するための金属あるいは導電性樹脂からなるシールド部材が設けられていない。このようにシールド部材を省略することで、シールド部材を設けるための部品スペースを省略できるので、小型化を図ることができる。

図４は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０が備える常用回路基板１００を示す平面図である。図４は、図３の斜視図に示した常用回路基板１００を平面視で見たものである。図５は、図４の矢印Ａ方向から見た常用回路基板１００を示す側面図である。図６は、常用回路基板１００の裏面（はんだ面レイアウト）を示す図である。

基板本体１０２は、互いに反対に位置する第１縁部１０２ａおよび第２縁部１０２ｂを備えている。基板本体１０２の第２縁部１０２ｂの側には、入力コネクタＴＭ１、ヒューズＦ１、入力コンデンサＣ１、入力インダクタＬ１、Ｌ２などの回路部品、すなわち「商用電源入力用部品」が設けられている。基板本体１０２の第１縁部１０２ａの側には、電解コンデンサＣ２１および出力コネクタＣＮ４などの部品、すなわち「スイッチング電源回路１１０の出力用部品」が設けられている。入力コンデンサＣ１と電解コンデンサＣ２１が基板本体１０２の端側にあるのに対して、第１縁部１０２ａと第２縁部１０２ｂとの間の基板本体１０２中央側の領域（つまり中央領域）にスイッチング回路部品３０が集められている。

スイッチング回路部品３０は、スイッチング電源回路１１０のスイッチング動作に伴い放射ノイズを発生させる。例えば、常用回路基板１００の端部にスイッチング回路部品３０が配置されると、筐体１６にスイッチングノイズを多く誘導してしまうことになり、雑音端子電圧が大きくなってしまう。そこで、本願発明者は、実験により、基板本体１０２上におけるスイッチングトランスＴ１の位置を筐体１６からどの程度離せば誘導ノイズを十分に低減できるかを見出した。実験によれば、スイッチング回路部品３０を囲う筐体１６の内表面からスイッチング回路部品３０までの最短距離が３０ｍｍ以上であれば、後述する図８に示すごとく、周波数１ＭＨｚ以上のノイズを低減することができる。

図５に、スイッチングトランスＴ１と筐体１６との最短距離Ｄ１を示す。この最短距離Ｄ１が、３０ｍｍ以上であることが好ましい。なお、高さ方向に部品サイズが大きく放射ノイズが問題となりやすいスイッチングトランスＴ１について３０ｍｍ以上の距離を確保することが好ましいが、より好ましくは、スイッチング制御ＩＣ２８、整流ダイオードＤ２０、Ｄ２１、およびスナバＤＺ１の１つ以上についても、筐体１６の内表面に対する最短距離が３０ｍｍ以上となるように配置してもよい。具体的には、図５に示す筐体１６の内表面から筐体１６の中心軸側に距離３０ｍｍだけオフセットした破線領域内に、なるべく多くのスイッチング回路部品３０が収まっていることが好ましい。さらに好ましくはスイッチング回路部品３０の全てが筐体１６内周面から３０ｍｍ以上離れた領域内（図５の破線領域内）に収まっていることが好ましい。

スイッチングトランスＴ１を筐体１６の内周面から最も遠くに配置するためには、常用回路基板１００上の回路構成も肝要である。この点、実施の形態によれば、図４に示すように常用回路基板１００における一方の端部側（図４の紙面右上側）を商用電源入力部、常用回路基板１００における他方の端部側（図４の紙面左上側）をスイッチング電源回路１１０の出力部とすることで、自然と常用回路基板１００中央部にスイッチング回路部品３０を配置できる。

また、筐体１６への誘導ノイズのみならず、筐体１６と接続されている金属等の導電性材料であればスイッチング回路部品３０からのノイズは誘導される。このため、筐体１６とスイッチング回路部品３０との距離のみではなく、さらにスイッチング回路部品３０と他の金属等の導電性材料要素を考慮することが好ましい。例えば、電源端子台ＴＭ０を取り付ける金属製の端子台取付板１０５などについても、スイッチング回路部品３０との距離を遠ざけることが好ましい。

実施の形態において、基板本体１０２は、第１縁部１０２ａと第２縁部１０２ｂとを結ぶ第３縁部１０２ｃを備えている。第３縁部１０２ｃの中央側は凹んでおり、この凹みに、電源端子台ＴＭ０が設けられる。電源端子台ＴＭ０と第３縁部１０２ｃとの間には、導電性材料（具体的には金属）から成る端子台取付板１０５が挟まれている。この端子台取付板１０５とスイッチング回路部品３０との距離もある程度確保することが好ましい。

図４に示す部品配置によれば、基板本体１０２上においてスイッチングトランスＴ１を挟むように、スイッチング制御ＩＣ２８および整流ダイオードＤ２０、Ｄ２１がスイッチングトランスＴ１部品の両脇に設けられている。また、図６に示すように常用回路基板１００はグランド配線１０３を含んでおり、二次側コンデンサＣ２３の一端および電解コンデンサＣ２１の一端は、このグランド配線１０３に接続される。電解コンデンサＣ２１の他端は、スイッチング回路部品３０の構成部品の一つである整流ダイオードＤ２０のカソードと電気的に接続している。二次側コンデンサＣ２３の他端は、スイッチングトランスＴ１の二次巻線と接続する二次側コンデンサＣ２３を含む。二次側コンデンサＣ２３は、スイッチングトランスＴ１と端子台取付板１０５との間に設けられている。電解コンデンサＣ２１は、整流ダイオードＤ２０、Ｄ２１と端子台取付板１０５との間に設けられている。さらに、電解コンデンサＣ２１および二次側コンデンサＣ２３は、基板本体１０２上においてスイッチング回路部品３０と端子台取付板１０５との間を仕切るように１列に並べられている。

このような部品配置によれば、グランド配線１０３と接続する二次側の回路部品（電解コンデンサＣ２１および二次側コンデンサＣ２３）を、端子台取付板１０５とスイッチング回路部品３０との間に一列に並べることができる。誘導ノイズ抑制の観点からは端子台取付板１０５とスイッチング回路部品３０とを近接させないことが好ましいので、常用回路基板１００上にスペースを設けることが好ましい。このスペースにグランド配線１０３と接続する二次側回路部品を設けることで、省スペース化とノイズ対策を両立することができる。

なお、スイッチングトランスＴ１の第１側面の隣に他の回路部品を挟むことなくスイッチング制御ＩＣ２８が設けられていることが好ましく、スイッチングトランスＴ１の第２側面に他の回路部品を挟むことなく整流ダイオードＤ２０、Ｄ２１が設けられていることが好ましく、さらにスイッチングトランスＴ１の第３側面に他の回路部品を挟むことなくスナバＤＺ１が設けられていることが好ましい。これによりスイッチング回路部品３０を一箇所に密集させることができる。

［スイッチング回路部品の配置］
図７は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０における部品配置を示す図である。実施の形態では、円筒形状の筐体１６を有する照明器具１０において、スイッチング回路部品３０を、筐体１６の内周面からなるべく遠くに配置することで、筐体１６へのノイズ誘導を抑制する。以下の説明では、便宜上、基板本体１０２からの背が高いスイッチングトランスＴ１についての部品配置を説明するが、他のスイッチング回路部品３０についても以下の説明は同様に当て嵌まる。

図７は、常用回路基板１００の中央にスイッチングトランスＴ１を配置した場合の例である。筐体１６の内周面からの距離を最も遠くするためには、筐体１６の内部空間における中心（筒状筐体であれば中心軸）にスイッチングトランスＴ１をなるべく近づければよい。ただし、厳密に筐体１６の中心でなくともよい。例えば図７における破線よりも内側であれば、筐体１６から３０ｍｍの最短距離を確保することができるので、スイッチングトランスＴ１を常用回路基板１００の中心からある程度ずらすことができる。図８は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０のノイズレベルを示すグラフであり、図７の配置で雑音端子電圧を測定した結果を示す。

図９および図１１は、実施の形態に対する比較例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。図９の比較例は、常用回路基板１００の端までスイッチングトランスＴ１を寄せたものであり、スイッチングトランスＴ１と筐体１６との最短距離は５ｍｍ程度である。また、図１１は、基板本体１０２をより狭い幅のものにして筐体１６の内周面に寄せることで、スイッチングトランスＴ１の直上に筐体１６の内周面がくるようにしたものである。図９および図１１のいずれも、筐体１６の内周面からスイッチングトランスＴ１間での最短距離が、３０ｍｍ未満である。図１０は、図９の比較例にかかる照明器具のノイズレベルを示すグラフであり、図９の配置で雑音端子電圧を測定した結果を示す。

図８および図１０で測定されている波形はスイッチングノイズの成分である。図８に示す実施の形態の測定結果と図１０の比較例の測定結果とを比較した場合に、１ＭＨｚ付近以降の周波数帯に着目すると、筐体１６からスイッチングトランスＴ１を遠ざけた図８の測定結果のほうが良好な結果となっていることがわかる。このように、実施の形態にかかる照明器具１０によれば、雑音端子電圧における１ＭＨｚ付近以降のノイズを低減することができる。一方、図９および図１１に示す比較例のようにスイッチングトランスＴ１が筐体１６に近接してしまうと、筐体１６への誘導ノイズが大きくなってしまう。

図１２は、本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具１０の部品配置を示す図である。図１２は、図１１の比較例と同様に、常用回路基板１００の基板本体１０２を幅の狭いものにして筐体１６の内周面に寄せた場合の例である。図１１の比較例とは異なり、図１２ではスイッチングトランスＴ１を筐体１６の中心軸側に実装することで、筐体１６の内周面から３０ｍｍ以上離れた位置にスイッチングトランスＴ１を配置することができる。図１２の場合には、図示しない非常用回路基板２００を、筐体１６の内部における常用回路基板１００とは反対側の内周面に寄せて配置しても良い。

図１３は、本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具１０の部品配置を示す図である。図１３は、図７および図１２とは異なり、筐体１６の内部における常用回路基板１００の向きが異なっている。図１３の変形例では、照明器具１０を取り付ける天井面に対して常用回路基板１００を平行に搭載している。つまり、常用回路基板１００は水平に配置されており、言い換えると基板本体１０２の法線と筐体１６の中心軸とが平行とされている。図１３に示す常用回路基板１００上の回路構成も、図４で説明したのと同様とすることが好ましい。これにより、基板本体１０２の中央部にスイッチング回路部品３０を配置でき、スイッチングトランスＴ１などを筐体１６の内周面から遠ざけることができる。

図１４は、実施の形態に対する比較例にかかる照明器具の部品配置を示す図である。図１４の比較例は、図１３と同様に、照明器具１０を取り付ける天井面に対して常用回路基板１００を平行に搭載している。図１３とは異なり、図１４の比較例では、スイッチングトランスＴ１が基板本体１０２の端により過ぎているので、筐体１６の内周面とスイッチングトランスＴ１との最短距離が３０ｍｍ未満となっている。このような比較例は誘導ノイズが増大するので好ましくない。

図２２〜図２４は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０の回路基板上における部品配置バリエーションを説明するための平面図である。図７を用いて説明したとおり、スイッチング電源回路１１０の作動に伴って放射ノイズを生じさせる部品は、筐体１６内の略中央に配置されることが好ましい。特に、放射ノイズが強い部品ほど、より基板本体１０２の中央寄りに配置されることが好ましい。

ここで、「略中央」にスイッチング回路部品３０を配置する際の幾つかのバリエーションを説明する。基板本体１０２は、互いに平行な２つの第１、２縁部１０２ａ、１０２ｂを備えている。基板本体１０２上において２つの第１、２縁部１０２ａ、１０２ｂからの距離が等しく２つの第１、２縁部１０２ａ、１０２ｂと平行に延びる線を仮想中央線ＣＬとする。

この仮想中央線ＣＬを基準として、図２２に示すような配置バリエーションも可能である。常用回路基板１００に実装された回路部品は、放射ノイズの大きさが回路部品のうち最も大きい「第１スイッチング回路部品」と、放射ノイズの大きさが回路部品のうち第１スイッチング回路部品の次に大きい「第２スイッチング回路部品」と、を含んでいる。本実施の形態では、第１スイッチング回路部品にはスイッチングトランスＴ１が、第２スイッチング回路部品にはスイッチング制御ＩＣ２８が、それぞれ相当している。図２２に示すように、第１スイッチング回路部品および第２スイッチング回路部品の間に他の部品を挟むことなく、第１スイッチング回路部品および第２スイッチング回路部品が仮想中央線ＣＬを挟んで隣同士に実装されていてもよい。図２２の破線Ｘに他の部品を挟まないことで、スイッチングトランスＴ１とスイッチング制御ＩＣ２８とをなるべく近づけることができる。これにより、基板本体１０２の第１、２縁部１０２ａ、１０２ｂそれぞれから最も離れた位置である基板略中央部に、放射ノイズの大きなスイッチング回路部品３０を集めることができる。図３〜図５に示した実施の形態にかかる常用回路基板１００は、この部品配置を採用している。

一方、図２３に示すような配置バリエーションも可能である。放射ノイズを発生させる部品が、基板本体１０２の平面視において仮想中央線ＣＬと重なる位置に設けられていてもよい。図２３の実線では、基板本体１０２の平面視において、仮想中央線ＣＬとスイッチングトランスＴ１の中心とがちょうど一致するように図示しているが、本発明はこれに限られない。破線Ｘ１、Ｘ２、あるいはＸ３に示す位置のようにスイッチングトランスＴ１の一部が仮想中央線ＣＬに重なる範囲で、スイッチングトランスＴ１の中心がある程度仮想中央線ＣＬからずれて配置されていてもよい。また、図２３に示すように、第１縁部１０２ａおよび第２縁部１０２ｂそれぞれの中点を結んだ仮想横断線ＳＬをさらに基準としてもよい。仮想中央線ＣＬと、この仮想中央線ＣＬを横切る仮想横断線ＳＬとの交点を、基板本体１０２の中心とみなしてもよい。基板本体１０２の中心に対してスイッチングトランスＴ１が重なるように配置することで、基板本体１０２のより中央付近にスイッチングトランスＴ１を配置することができる。以上説明した図２３の配置バリエーションによっても、常用回路基板１００の第１、２縁部１０２ａ、１０２ｂからもっとも離れた位置である基板本体１０２の略中央部に、スイッチング回路部品３０を配置することができる。

なお、図２４に示すようにスイッチングトランスＴ１およびスイッチング制御ＩＣ２８の配置を変更してもよい。この場合、スイッチングトランスＴ１およびスイッチング制御ＩＣ２８の両方が図２３で述べたごとく仮想中央線ＣＬに重なるように配置されている。この場合、スイッチングトランスＴ１およびスイッチング制御ＩＣ２８との間に他の部品が実装されていても良いが、より好ましくは図２２で述べたようにスイッチングトランスＴ１およびスイッチング制御ＩＣ２８との間に他の部品を挟まないことで互いの距離を詰めてもよい。ほかにも、スナバＤＺ１および整流ダイオードＤ２０、Ｄ２１が図２４のように仮想中央線ＣＬに重なるように配置されても良い。

［実施の形態の変形例にかかるコントロールユニットケース］
前述したように、筐体１６への誘導ノイズのみならず、筐体１６と接続されている金属等の導電性材料であればスイッチング回路部品３０からのノイズは誘導される。例えば、図２に示した樹脂製のコントロールユニットケース２０に代えて、金属製あるいは導電性樹脂製のコントロールユニットケースを設けるという変形を施すことも考えられる。

図１５〜図１９は、本発明の実施の形態の変形例にかかる照明器具１０を示す図である。図１５〜図１９は、コントロールユニットケース１５０〜１５４それぞれの断面図である。なお、スイッチングトランスＴ１は図７で説明したように基板本体１０２の略中央に設けている。コントロールユニットケース１５０〜１５４は、筐体１６の内部でスイッチング回路部品３０を被うように常用回路基板１００に取り付けられる。コントロールユニットケース１５０〜１５４は、導電性材料、具体的には金属製である。

図１５〜図１９に共通する特徴として、コントロールユニットケース１５０〜１５４は、基板本体１０２の中央における基板本体１０２からの高さが、基板本体１０２の縁における基板本体１０２からの高さよりも大きい。図１５に示すコントロールユニットケース１５０は、基板本体１０２の中央上方に凸となる部分を備えている。図１６に示すコントロールユニットケース１５１は、コーナー部分を斜めとしたものである。図１７に示すコントロールユニットケース１５２は、断面形状を半円弧としたものである。図１８に示すコントロールユニットケース１５３は、基板本体１０２の中央上方に凸となる部分を備えている点では図１５と同様だが、その凸部が円弧状（いわば逆Ｕ字型）である。図１９に示すコントロールユニットケース１５４は、基板本体１０２の中央上方に頂点を備えるように尖った断面がくの字型の形状を有している。

これらの各種形状を有するコントロールユニットケース１５０〜１５４を用いることで、単なる矩形のケース形状を採用した場合と比べて、コントロールユニットケース１５０〜１５４の表面とスイッチングトランスＴ１との間の最短距離をなるべく大きくすることができる。好ましくは、筐体１６に対する最短距離と同様に、３０ｍｍ以上の最短距離を設けることが好ましい。

なお、上記の図１５〜図１９では基板本体１０２の中央にスイッチングトランスＴ１を設けたので、各コントロールユニットケース１５０〜１５４における頂部（すなわち基板本体１０２から最も離れた高い部分）が基板本体１０２の上方に位置している。よって、図１５〜図１９の各断面図では、各コントロールユニットケース１５０〜１５４が、全体として基板本体１０２の中央を基準に対称な断面形状を有している。しかしながら、スイッチングトランスＴ１を基板本体１０２の中央からずらして配置した場合には、そのずらして配置されたスイッチングトランスＴ１の上方に頂部を設ければ良く、その場合には非対称の断面形状となってもよい。

なお、図１５〜図１９では、図７に示すように常用回路基板１００を筐体１６の内部に立てて配置している構造を図示したが、本発明はこれに限られない。図１３の変形例に示したように常用回路基板１００を筐体１６の内部で水平に寝かせて配置した構造であっても、図１５〜図１９のコントロールユニットケース１５０〜１５４を用いても良い。

［実施の形態の回路構成］
図２０は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０の回路を示すブロック図である。照明器具１０は、常用回路基板１００および非常用回路基板２００を備えており、これらは出力コネクタＣＮ４およびコネクタＣＮ５を介して接続している。常用回路基板１００の入力コネクタＴＭ１は、図２０の回路図には図示しない電源端子台ＴＭ０を介して、商用電源ＡＣと電気的に接続される。常用回路基板１００は、後述するスイッチング電源回路１１０で生成した電力を出力コネクタＣＮ４を介して出力する。非常用回路基板２００は、出力コネクタＣＮ４からの電力をコネクタＣＮ５から受け取る。非常用回路基板２００は、コネクタＣＮ５で受け取った電力を、図２０の点線に示す配線およびコネクタＣＮ１を介してバッテリ４０に供給する。これにより、常用時にはバッテリ４０が充電される。商用電源ＡＣの停電時などの非常時になると、非常用回路基板２００はバッテリ４０の電力を用いて光源１８を点灯させる。

図２１は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０が備える常用回路基板１００の回路図である。図３〜図５に示す回路部品の符号と、図２１の回路図中の符号とは互いに対応している。

図２１に示すように、入力コネクタＴＭ１と並列にバリスタＶ１が設けられている。入力コネクタＴＭ１の正極端子は入力インダクタＬ１の一端と接続し、入力コネクタＴＭ１の負極端子は入力インダクタＬ２の一端と接続している。入力インダクタＬ１の他端は入力コンデンサＣ１の一端と接続し、入力インダクタＬ２の他端は入力コンデンサＣ１の他端と接続している。入力コンデンサＣ１の一端および他端はダイオードブリッジＤＢの入力端子と接続し、ダイオードブリッジＤＢの正極出力がスイッチング電源回路１１０に入力される。ダイオードブリッジＤＢの負極出力は、回路基準電位に接続している。

スイッチング電源回路１１０は、フライバックコンバータ回路である。スイッチング回路部品３０は、スイッチング用コントロール集積回路であるスイッチング制御ＩＣ２８と、スナバＤＺ１と、スイッチングトランスＴ１と、整流ダイオードＤ２０および整流ダイオードＤ２１と、を含んでいる。スイッチング制御ＩＣ２８の内部にはＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子が内蔵されており、このスイッチング素子がスイッチングトランスＴ１の一次巻線と直列に接続することでフライバックコンバータを構成する。

スイッチング制御ＩＣ２８内部のスイッチング素子がオンされることで、ダイオードブリッジＤＢで整流された直流電圧によりスイッチングトランスＴ１の一次巻線に電流が流れ、エネルギーが蓄積される。スイッチング制御ＩＣ２８内部のスイッチング素子がオフとなることで、蓄えられたエネルギーがスイッチングトランスＴ１の二次巻線から整流ダイオードＤ２０を介して放出される。整流ダイオードＤ２０のカソードには電解コンデンサＣ２１の一端が接続しており、電解コンデンサＣ２１の他端は回路基準電位（グランド配線１０３）に接続している。

二次側コンデンサＣ２３の一端はスイッチングトランスＴ１の二次巻線と接続し、二次側コンデンサＣ２３の他端はグランド配線１０３と接続している。整流ダイオードＤ２０のカソードと電解コンデンサＣ２１の一端との接続点は、出力コネクタＣＮ４と接続している。

図２０には、非常用回路基板２００が備える昇圧チョッパ回路２１１の回路図も図示している。昇圧チョッパ回路２１１は、チョークコイルＬ４１、スイッチング素子Ｑ４２、ダイオードＤ４１、および制御ＩＣ２２８等を備えている。昇圧チョッパ回路２１１は、バッテリ４０の電力を変換して定電流を生成し、光源１８を点灯させる。昇圧チョッパ回路の回路構成及び動作については既に公知なので、説明は省略する。

なお、本実施の形態では、常用回路基板１００のスイッチング回路部品３０について基板本体１０２の略中央に配置することとしたが、非常用回路基板２００における昇圧チョッパ回路２１１の構成部品についてもこの配置を適用してもよい。つまり非常用回路基板２００の基板本体の表面に、図７、図１２、図１３、図２２〜図２６に記載したのと同様の配置（但し、スイッチングトランスＴ１をチョークコイルＬ４１に置き換え、スイッチング制御ＩＣ２８をスイッチング素子Ｑ４２および制御ＩＣ２２８に置き換える）を行っても良い。

なお、図１〜図１３の筐体１６に代えて、図２５および図２６に示す四角筒状の筐体１１６など、各種の多角筒状の筐体を用いても良い。また、筒の一端あるいは両端が閉塞した筐体であってもよい。いずれの筐体の場合にも、筐体１１６の内周面から３０ｍｍ以上離して、スイッチングトランスＴ１などのスイッチング回路部品３０を配置することが好ましい。また、いずれの筐体の場合にも、基板本体１０２におけるスイッチング回路部品３０は、上記実施の形態およびその変形例のごとく配置することが好ましい。

［実施の形態にかかる設計条件の具体例］
実施の形態にかかる具体的な寸法、材質、電気的条件、およびスイッチング周波数等の設計条件について下記に一例を示す。設計条件を列挙すると、スイッチング制御ＩＣ２８のスイッチング周波数は、７２ｋＨｚとする。入力電圧は、ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２４２Ｖとする。スイッチングトランスＴ１のインダクタンス値（Ｌ値）は、２８００μＨ、リーケージインダクタンス値（Ｌｋ値）は、最大２００μＨ（実測１００μＨ）とする。スイッチング制御ＩＣ２８のスイッチング時におけるスイッチングトランスＴ１の一次巻線と基準電位との間の電圧は、５００Ｖｏ−ｐとする。スイッチングトランスＴ１の一次巻線に流れる電流は、１４〜６５ｍＡｒｍｓとする。スイッチングトランスＴ１のコアサイズは、ＥＥ１６とする。筐体１６の内径は、φ＝９７ｍｍ（公称φ＝１００ｍｍ）とする。筐体１６および端子台取付板１０５の材質は、ＳＧＣＣ（亜鉛めっき鋼板）とする。基板本体１０２の寸法は図２７に示すとおりであり、横幅は８７．５ｍｍ、縦幅は５２．０ｍｍ、端子台取付板１０５が設けられる凹部の縦幅は１６．０ｍｍ、凹部の横幅は４２．０ｍｍ、凹部の縁部１０２ｃの幅は２２．７５ｍｍとする。本願発明者は、このような設計条件で実験を行った結果、筐体１６の内周面からスイッチングトランスＴ１間での最短距離を３０ｍｍ以上とすることにより雑音端子電圧を抑制できることを確認している。前述した図８の実験結果も、この設計条件に基づいて得られたものである。

１０照明器具、１２取付カバー、１４透光性カバー、１６、１１６筐体、１６ａ開口部、１８光源、２０、１５０〜１５４コントロールユニットケース、３０スイッチング回路部品、４０バッテリ、１００常用回路基板、１０２基板本体、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ縁部、１０３グランド配線、１０５端子台取付板、１１０スイッチング電源回路、２００非常用回路基板、２１０基板支持部材、２１１昇圧チョッパ回路、Ｃ１入力コンデンサ、Ｃ２１電解コンデンサ、Ｃ２３二次側コンデンサ、ＣＮ１、ＣＮ５コネクタ、ＣＮ４出力コネクタ、Ｄ２０整流ダイオード、Ｄ２１整流ダイオード、Ｄ４１ダイオード、ＤＢダイオードブリッジ、ＤＺ１スナバ、Ｆ１ヒューズ、２８スイッチング制御ＩＣ、２２８制御ＩＣ、Ｌ１、Ｌ２入力インダクタ、Ｌ４１チョークコイル、Ｑ４２スイッチング素子、ＣＬ仮想中央線、ＳＬ仮想横断線、Ｔ１スイッチングトランス、ＴＭ０電源端子台、ＴＭ１入力コネクタ

Claims

光源と、
基板本体、および前記基板本体に設けられ前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を備える回路基板と、
導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、
を備え、
前記スイッチング電源回路は、
商用交流電圧が入力されるべき入力コネクタと、
前記入力コネクタからの交流電圧を整流する整流回路と、
スイッチング素子、インダクタ、および整流ダイオードを含み、前記スイッチング素子のオンにより前記整流回路から前記インダクタにエネルギーを蓄積し、前記スイッチング素子のオフにより前記インダクタのエネルギーを前記整流ダイオードを介して放出することで前記整流回路の出力電圧を変換するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路で変換された電圧を平滑する電解コンデンサと、
を含み、
前記基板本体は、第１縁部および前記第１縁部と反対側の第２縁部を備え、
前記基板本体の前記第２縁部の側に前記入力コネクタが設けられ、
前記基板本体の前記第１縁部の側に前記電解コンデンサが設けられ、
前記第１縁部と前記第２縁部との間の前記基板本体の中央領域に前記スイッチング回路を構成するスイッチング回路部品が設けられ、
前記インダクタが、スイッチングトランスであり、
前記スイッチング素子および前記整流ダイオードが、前記基板本体の表面において前記スイッチングトランスを挟むように、前記スイッチングトランスの両脇に設けられ、
前記基板本体は、前記第１縁部と前記第２縁部とを結ぶ第３縁部を備え、
前記第３縁部の側に設けられた端子台と、
前記筐体の内部において前記端子台と前記第３縁部との間に設けられ、導電性材料から成る端子台取付板と、
を備え、
前記回路基板は、
グランド配線と、
一端が前記グランド配線と接続し、他端が前記スイッチングトランスの二次巻線と接続する二次側コンデンサと、
をさらに含み、
前記二次側コンデンサは、前記スイッチングトランスと前記端子台取付板との間に設けられた照明器具。
光源と、
基板本体、および前記基板本体に設けられ前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を備える回路基板と、
導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、
を備え、
前記スイッチング電源回路は、
商用交流電圧が入力されるべき入力コネクタと、
前記入力コネクタからの交流電圧を整流する整流回路と、
スイッチング素子、インダクタ、および整流ダイオードを含み、前記スイッチング素子のオンにより前記整流回路から前記インダクタにエネルギーを蓄積し、前記スイッチング素子のオフにより前記インダクタのエネルギーを前記整流ダイオードを介して放出することで前記整流回路の出力電圧を変換するスイッチング回路と、
前記スイッチング回路で変換された電圧を平滑する電解コンデンサと、
を含み、
前記基板本体は、第１縁部および前記第１縁部と反対側の第２縁部を備え、
前記基板本体の前記第２縁部の側に前記入力コネクタが設けられ、
前記基板本体の前記第１縁部の側に前記電解コンデンサが設けられ、
前記第１縁部と前記第２縁部との間の前記基板本体の中央領域に前記スイッチング回路を構成するスイッチング回路部品が設けられ、
前記インダクタが、スイッチングトランスであり、
前記スイッチング素子および前記整流ダイオードが、前記基板本体の表面において前記スイッチングトランスを挟むように、前記スイッチングトランスの両脇に設けられ、
前記基板本体は、前記第１縁部と前記第２縁部とを結ぶ第３縁部を備え、
前記第３縁部の側に設けられた端子台と、
前記筐体の内部において前記端子台と前記第３縁部との間に設けられ、導電性材料からなる端子台取付板と、
を備え、
前記回路基板は、グランド配線を含み、
前記電解コンデンサは、一端が前記グランド配線と接続し、他端が前記スイッチング回路部品の１つと電気的に接続し、
前記電解コンデンサは、前記スイッチング回路部品と前記端子台取付板との間に設けられた照明器具。
前記第３縁部は、凹部を有し、
前記端子台は、前記第３縁部における前記凹部に配置され、
前記端子台取付板は、前記筐体の内部において前記端子台と前記第３縁部の前記凹部との間に挟まれた請求項１または２に記載の照明器具。
光源と、
基板本体、および前記基板本体に実装され前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を構成する回路部品を備える回路基板と、
導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、
を備え、
前記回路部品は、前記スイッチング電源回路のスイッチング動作に伴い放射ノイズを発生させるスイッチング回路部品を含み、
前記スイッチング回路部品を囲う前記筐体の内表面から前記スイッチング回路部品までの最短距離が３０ｍｍ以上であり、
前記スイッチング回路部品は、
スイッチングトランスと、
スイッチング素子を内蔵した集積回路と、
整流ダイオードと、
を含み、
前記スイッチングトランス、前記集積回路、および前記整流ダイオードは、それぞれ、前記筐体の内表面に対する最短距離が３０ｍｍ以上である照明器具。
光源と、
基板本体、および前記基板本体に実装され前記光源の点灯に用いる電力を生成するスイッチング電源回路を構成する複数の回路部品を備える回路基板と、
導電性材料で形成され、前記回路基板を収容する筐体と、
を備え、
前記複数の回路部品は、
スイッチングトランスと、
スイッチング素子を内蔵した集積回路と、
を含み、
前記基板本体は、互いに平行な２つの縁部を備え、
前記２つの縁部と平行に延びかつ前記２つの縁部から等距離にある線を仮想中央線としたときに、
前記基板本体の平面視で、前記スイッチングトランスおよび前記集積回路の間に他の部品を挟むことなく且つ前記スイッチングトランスおよび前記集積回路それぞれが前記仮想中央線と重なることなく、前記スイッチングトランスおよび前記集積回路が前記仮想中央線を挟んで隣同士に設けられた照明器具。
前記筐体の内部に設けられ、互いに反対を向く表面および裏面を備え、前記表面に前記回路基板が取り付けられた基板支持部材と、
前記筐体の内部に設けられ、前記スイッチング電源回路により生成された電力で充電されるバッテリと、
前記基板支持部材の前記裏面に取り付けられた他の回路基板と、
を備え、
前記他の回路基板は、前記光源および前記バッテリと接続し、前記バッテリの電力から前記光源に供給すべき電力を生成する他のスイッチング電源回路を備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明器具。