(57)【要約】【課題】直管型の筐体に収容可能で小型化及び軽量化でき且つノイズを低減できるＬＥＤ駆動装置。【解決手段】直管型の筐体に収納可能で且つ配線パターンＰ１〜Ｐ６が形成された回路基板ＰＣＢと、配線パターンに接続され整流部と第１コンデンサＣ１を有する直流電源と、配線パターンを介して直流電源に接続され、スイッチング素子ＳＷとリアクトルＬとダイオードＤと第２コンデンサＣ２とを有する非絶縁変換部とを備え、スイッチング素子の導通時に、少なくとも第１コンデンサとスイッチング素子とリアクトルとは、配線パターンを介して第１電流ループＬＰ１を形成し、スイッチング素子の非導通時に、少なくともリアクトルとダイオードと第２コンデンサとは、配線パターンを介して第２電流ループＬＰ２を形成し、第１電流ループの長さは、第２電流ループの長さの２倍未満に設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直管型の筐体に収納可能で且つ配線パターンが形成された回路基板と、
前記配線パターンに接続され整流部と第１コンデンサを有する直流電源と、
前記配線パターンを介して前記直流電源に接続され、スイッチング素子とリアクトルとダイオードと第２コンデンサとを有する非絶縁変換部とを備え、
前記スイッチング素子の導通時に、少なくとも前記第１コンデンサと前記スイッチング素子と前記リアクトルとは、前記配線パターンを介して第１電流ループを形成し、
前記スイッチング素子の非導通時に、少なくとも前記リアクトルと前記ダイオードと前記第２コンデンサとは、前記配線パターンを介して第２電流ループを形成し、
前記第１電流ループの長さは、前記第２電流ループの長さの２倍未満に設定されていることを特徴とするＬＥＤ駆動装置。
【請求項２】
前記第１電流ループの長さは、前記第２電流ループの長さの１．２倍以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項３】
前記非絶縁変換部は、降圧型の変換部からなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のＬＥＤ駆動装置と、
前記第２コンデンサに並列接続されるＬＥＤ発光部と、
を備えることを特徴とする直管型のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するＬＥＤ駆動装置に関し、特に、放射ノイズ及び伝導ノイズを低減できるＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源内蔵型ＬＥＤ照明装置が知られている（特許文献１）。この電源内蔵型ＬＥＤ照明装置は、電源外付け型に比べて、既設の蛍光灯からの置き換え工事が容易であり、設置工事費を抑制できるというメリットがある。
【０００３】
ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ発光部と、このＬＥＤ発光部を駆動するＬＥＤ駆動装置とを有している。電源内蔵型ＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤ発光部とＬＥＤ駆動装置とは、ガラス製或いは樹脂製の細長い管内に収納されている。また、ＬＥＤ照明装置の脱落を防ぐために、ＬＥＤ駆動装置の重量を低減する必要もある。
【０００４】
このため、ＬＥＤ駆動装置の回路構成（部品配置）は、回路基板（ＰＣＢ）の長さ、幅、及び部品の高さといった空間的な制約を受けるとともに、ＬＥＤ駆動装置に使用される部品点数を削減し、小型化及び軽量化することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、ＬＥＤ駆動装置は、電気的な特性も求められる。特に、ＬＥＤ駆動装置で発生するノイズは、ＬＥＤ照明装置の周辺機器に対する電波障害等の影響を与えてしまう。このため、ＬＥＤ駆動装置に対してノイズフィルタやシールド材を配置する対策が考えられる。しかしながら、ノイズフィルタやシールド材を配置することは、ＬＥＤ駆動装置の小型化及び軽量化を妨げることとトレードオフの関係にある。
【０００７】
本発明の課題は、直管型の筐体に収容可能で、ノイズを低減でき且つ容易に小型化及び軽量化できるＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＬＥＤ駆動装置は、直管型の筐体に収納可能で且つ配線パターンが形成された回路基板と、前記配線パターンに接続され整流部と第１コンデンサを有する直流電源と、前記配線パターンを介して前記直流電源に接続され、スイッチング素子とリアクトルとダイオードと第２コンデンサとを有する非絶縁変換部とを備え、前記スイッチング素子の導通時に、少なくとも前記第１コンデンサと前記スイッチング素子と前記リアクトルとは、前記配線パターンを介して第１電流ループを形成し、前記スイッチング素子の非導通時に、少なくとも前記リアクトルと前記ダイオードと前記第２コンデンサとは、前記配線パターンを介して第２電流ループを形成し、前記第１電流ループの長さは、前記第２電流ループの長さの２倍未満に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１電流ループの長さは、第２電流ループの長さの２倍未満に設定されているので、直管型の筐体に収容可能で、ノイズを低減でき且つ容易に小型化及び軽量化できるＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオン時の第１電流ループを示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオフ時の第２電流ループを示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の回路図である。
【図４】本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の放射ノイズの周波数に対する電界強度を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の伝導ノイズの周波数に対する妨害波電圧を示す図である。
【図６】従来のＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオン時の第１電流ループを示す図である。
【図７】従来のＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオフ時の第２電流ループを示す図である。
【図８】従来のＬＥＤ駆動装置の放射ノイズの周波数に対する電界強度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係るＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
まず、本発明者は、直管内蔵可能な非絶縁降圧型のＬＥＤ駆動装置において、回路基板のパターンを変更することで、放射ノイズ・伝導ノイズを低減し、ノイズフィルタ等の対策部品を削減できることを発見した。実験結果より、パターン変更のポイントは、スイッチング素子のオン時（導通時）の電流ループの長さとスイッチング素子のオフ時（非導通時）の電流ループの長さとの変化を小さくすることである。
【００１３】
以下、図１〜図３を参照しながら、実施例１に係る直管内蔵可能な非絶縁降圧型のＬＥＤ駆動装置について説明する。図１は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオン時の第１電流ループを示す図である。図２は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオフ時の第２電流ループを示す図である。
【００１４】
図３は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の回路図である。図３に示すＬＥＤ駆動装置は、非絶縁降圧型である。このＬＥＤ駆動装置は、交流電源Ｖａｃ、全波整流部ＤＢ、第１コンデンサＣ１、スイッチング素子ＳＷ、ダイオードＤ、リアクトルＬ、第２コンデンサＣ２を有している。
【００１５】
全波整流部ＤＢと第１コンデンサＣ１とは本発明の直流電源を構成する。スイッチング素子ＳＷとリアクトルＬとダイオードＤと第２コンデンサＣ２とは、本発明の非絶縁変換部を構成し、第１コンデンサＣ１の第１直流電圧を降圧して第２直流電圧に変換する。
【００１６】
ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ駆動装置と第２コンデンサＣ２に並列に接続されるＬＥＤ発光部ＬＥＤとを有して構成される。スイッチング素子ＳＷは、例えば、ＭＯＳＦＥＴなどから構成されている。
【００１７】
図１及び図２に示す回路基板ＰＣＢは、図示しない直管型の筐体に収納可能であり、導電性を有する配線パターンＰ１〜Ｐ６が形成されている。図３に示すＬＥＤ駆動装置の第１コンデンサＣ１、スイッチング素子ＳＷ、ダイオードＤ、リアクトルＬ、第２コンデンサＣ２などの各構成部品は、図１及び図２に示す回路基板ＰＣＢに形成された配線パターンＰ１〜Ｐ６に配置され、且つ配線パターンＰ１〜Ｐ６に半田付けされている。
【００１８】
上記の各構成部品の配線パターン間の接続は、図３に示すＬＥＤ駆動装置の回路図に従っている。具体的には、図１及び図２に示すように、第１コンデンサＣ１は、配線パターンＰ１と配線パターンＰ２に接続される。スイッチング素子ＳＷは、配線パターンＰ１と配線パターンＰ３に接続される。
【００１９】
ダイオードＤは、配線パターンＰ２と配線パターンＰ３に接続される。リアクトルＬは、配線パターンＰ５と配線パターンＰ６に接続される。第２コンデンサＣ２は、配線パターンＰ６と配線パターンＰ２に接続される。
【００２０】
図３において、スイッチング素子ＳＷのオン時には、第１コンデンサＣ１→スイッチング素子ＳＷ→リアクトルＬ→第２コンデンサＣ２→第１コンデンサＣ１の経路で電流が流れる。このとき、図１に示す配線パターンでは、スイッチング素子ＳＷのオン時には、少なくとも第１コンデンサＣ１とスイッチング素子ＳＷとリアクトルＬとは、配線パターンＰ１〜Ｐ６を介して第１電流ループＬＰ１を形成する。
【００２１】
図３において、スイッチング素子ＳＷのオフ時には、リアクトルＬ→第２コンデンサＣ２→ダイオードＤ→リアクトルＬの経路で電流が流れる。このとき、図２に示す配線パターンでは、スイッチング素子ＳＷのオフ時には、少なくともダイオードＤとリアクトルＬと第２コンデンサＣ２とは、配線パターンＰ２〜Ｐ６を介して第２電流ループＬＰ２を形成する。
【００２２】
第１電流ループＬＰ１の長さは、第２電流ループＬＰ２の長さの２倍未満に設定されている。より具体的には、第２電流ループＬＰ２の長さを長くして、第１電流ループＬＰ１の長さを第２電流ループＬＰ２の長さの１．２倍とした。
【００２３】
図４は、第１電流ループＬＰ１の長さを第２電流ループＬＰ２の長さの１．２倍としたときの放射ノイズの周波数に対する電界強度を示す図である。図４に示すように、水平放射ノイズＨ及び垂直放射ノイズＶともに制限値Ｌｍ以下である。即ち、後述される従来のＬＥＤ駆動装置に比べてノイズ特性が改善され、ＶＣＣＩ規格に適合することができた。
【００２４】
図５は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ駆動装置の伝導ノイズの周波数に対する妨害波電圧を示す図である。図５に示すように、伝導ノイズ（ピーク）ＶｂはＱＰ制限値Ｌ１以下である。即ち、伝導ノイズ特性もＶＣＣＩ規格に適合するため、ノイズフィルタなどのノイズ対策部品を削減することができる。
【００２５】
（従来例の実験）
次に、実施例１に対する従来例の実験を説明する。図６に、従来のＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオン時の第１電流ループを示す。図７に、従来のＬＥＤ駆動装置の回路パターン模式図であってスイッチング素子のオフ時の第２電流ループを示す。従来のＬＥＤ駆動装置の回路も図３に示すものと同じであるものとする。
【００２６】
図６及び図７に示すように、第１コンデンサＣ１、スイッチング素子ＳＷ、ダイオードＤ、リアクトルＬ、第２コンデンサＣ２は、配線パターンＰ１１〜Ｐ１７を介して接続される。
【００２７】
図６に示す配線パターンでは、スイッチング素子ＳＷのオン時には、少なくとも第１コンデンサＣ１とスイッチング素子ＳＷとリアクトルＬとは、配線パターンＰ１１〜Ｐ１７を介して第１電流ループＬＰ１１を形成する。
【００２８】
図７に示す配線パターンでは、スイッチング素子ＳＷのオフ時には、少なくともダイオードＤとリアクトルＬと第２コンデンサＣ２とは、配線パターンＰ１３〜Ｐ１７を介して第２電流ループＬＰ１２を形成する。
【００２９】
第１電流ループＬＰ１１の長さは、第２電流ループＬＰ１２の長さの約２．０倍である。図８は、第１電流ループＬＰ１１の長さを第２電流ループＬＰ１２の長さの２．０倍としたときの放射ノイズの周波数に対する電界強度を示す図である。図８に示すように、水平放射ノイズＨ及び垂直放射ノイズＶともに制限値Ｌｍを超えている。即ち、ノイズ特性が悪く、ＶＣＣＩ規格に適合しない。
【００３０】
（比較例１）
次に、実施例１に対する比較例１の実験を説明する。上記の電流ループの面積を小さくすることを目的として、第２電流ループの長さを短くして、第１電流ループの長さを第２電流ループの長さの約３．０倍とした。この場合にも、周波数帯域によってノイズ特性が悪化する。
【００３１】
（比較例２）
次に、実施例１に対する比較例２の実験を説明する。第１電流ループの長さのみを短くして、第１電流ループの長さを第２電流ループの長さの約２．０倍とした。この場合には比較例１に比較して、全周波数帯域において、ノイズ特性が改善された。
【００３２】
以上の実験結果より、全電流ループの面積だけでなく、第１電流ループの長さと第２電流ループの長さとの比率、即ち、スイッチング素子ＳＷのオン時の電流経路のインダクタンスとスイッチング素子ＳＷのオフ時の電流経路のインダクタンスとの変化を小さくすることが、ノイズ低減に作用すると推測される。
【００３３】
このように本発明の実施例１によれば、第１電流ループの長さＬＰ１は、第２電流ループＬＰ２の長さの２倍未満に設定されているので、直管型の筐体に収容可能で、ノイズを低減でき且つ容易に小型化及び軽量化できるＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置を提供できる。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施例１に係るＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置に限定されるものではない。実施例１に係るＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤ照明装置では、図３に示すような降圧型変換部に適用したが、例えば、昇圧型変換部或いは昇降圧型変換部に適用しても良い。
【符号の説明】
【００３５】
Ｖａｃ  交流電源
ＤＢ  全波整流部
Ｃ１  第１コンデンサ
ＳＷ  スイッチング素子
Ｄ  ダイオード
Ｌ  リアクトル
Ｃ２  第２コンデンサ
ＬＥＤ  ＬＥＤ発光部
Ｐ１〜Ｐ５，Ｐ１１〜Ｐ１７  配線パターン
ＬＰ１  第１電流ループ
ＬＰ２  第２電流ループ
Ｌ１  ＱＰ制限値
Ｌ２  ＡＶＥ制限値
Ｖｂ  伝導ノイズ（ピーク）
Ｖ  垂直放射ノイズ
Ｈ  水平放射ノイズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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