JP2021022430A - 点灯装置、照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スイッチング電源に開磁路型コイルを用いる点灯装置と照明器具において、損失を抑制した点灯装置と照明器具を提供することを目的とする。【解決手段】本願の発明に係る点灯装置は、基板と、該基板に固定された開磁路型コイルを有する直流変換回路と、該基板と該直流変換回路を覆う金属カバーと、該開磁路型コイルと該金属カバーの間に設けられた、該金属カバーよりも抵抗率が低い付加金属と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は点灯装置と照明器具に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とした照明器具においては、交流の商用電源から入力されるエネルギーを直流のエネルギーに変換しＬＥＤに出力する必要がある。また、入力電流の高調波に関する規制が定められており、日本国内においては日本工業規格によって入力電流の高調波に対して限度値が定められている。そのため、点灯装置は、入力電流の高調波を抑制し力率を改善するための力率改善回路であるＰＦＣ（Power Factor Correction）回路を有する。点灯装置はＬＥＤの明るさを制御する。ＬＥＤの明るさはＬＥＤの電流の大きさに依存して決まるため、点灯装置は出力電流の大きさを一定に制御する電流制御回路を有する。

上述のＰＦＣ回路と電流制御回路はスイッチング回路であり、構成要素としてコイル部品を備える。特許文献１には、コイル備品としてドラムコイルを採用し得ることが開示されている。

特開２０１７−７３３５１号公報

ＥＥコアを用いたコイルは、カスタム設計し生産することから、比較的高価である。これに対して、メーカ標準品として、数種類のインダクタンスのラインナップが揃えられた、ドラムコイルと呼ばれる形状のコイルがある。ドラムコイルはメーカ標準品として生産されるため比較的安価である。ドラムコイルは開磁路型のコイルの一例である。スイッチング電源に開磁路型コイルを用いる場合、開磁路型コイルの漏れ磁束により周囲に設けられた金属に渦電流が生じる。開磁路型コイルの周囲の金属はこの渦電流により誘導加熱され、点灯装置の損失が発生してしまう。

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、損失を抑制した点灯装置と照明器具を提供することを目的とする。

本願の発明に係る点灯装置は、基板と、該基板に固定された開磁路型コイルを有する直流変換回路と、該基板と該直流変換回路を覆う金属カバーと、該開磁路型コイルと該金属カバーの間に設けられた、該金属カバーよりも抵抗率が低い付加金属と、を備えたことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、例えば金属カバーよりも抵抗率が低い付加金属に渦電流を生じさせるので、開磁路型コイルの周囲の金属の誘導加熱が抑制され、点灯装置の損失を抑制できる。

図１Ａは実施の形態１に係る照明器具の斜視図であり、図１Ｂは照明器具の断面図である。 点灯装置の分解斜視図である。 直流変換回路の構成例を示す回路図である。 タイミングチャートである。 タイミングチャートである。 開磁路型コイルの例を示す図である。 図７Ａは点灯装置の断面図であり、図７Ｂは変形例に係る点灯装置の断面図である。 実施の形態２に係る点灯装置の構成を示す分解斜視図である。 図９Ａは実施の形態３に係る点灯装置の分解斜視図であり、図９Ｂは変形例に係る点灯装置の分解斜視図である。 実施の形態４に係る点灯装置の構成例を示す回路図である。 タイミングチャートである。

本発明の実施の形態に係る点灯装置と照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１に係る照明器具の斜視図である。この照明器具は点灯装置１００ａを備えている。点灯装置１００ａは回路部品が実装された基板１３を備えている。この基板１３には、例えば回路パターンと回路部品によって直流変換回路が提供されている。そのような直流変換回路は、例えばＸ軸負方向の端部で交流電源に接続され、交流電源から出力される交流電力を直流の電力に変換して、Ｘ軸正方向の端部から光源に出力する。図１Ａには直流変換回路の出力電流が流れる導線１３Ａが示されている。

上述した基板１３と直流変換回路は金属カバー１５で覆われている。金属カバー１５は基板１３と同様にＸ方向に細長い形状を有している。金属カバー１５は板金ケースである。一例によれば、金属カバー１５は、トップ金属カバー１５ａと、トップ金属カバー１５ａに固定されたボトム金属カバー１５ｂと、を有し、筒状の形状となっている。すなわち、この金属カバー１５は、トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂを接合することで提供され得る。金属カバー１５の材料としては例えば安価な鉄系材料を採用することができる。この鉄系材料の表面に、防錆のためにメッキ処理又は塗装を施し得る。また、金属カバー１５の材料として、高価ではあるが軽量なアルミを用いることができる。この例では２つの部品で金属カバー１５を構成したが、筒状の１つの部品で金属カバー１５を構成してもよいし、３つ以上の部品を接合して金属カバー１５を構成してもよい。

基板１３に形成された直流変換回路の出力は、導線１３Ａを経由して、ＬＥＤ基板１０ａに実装されたＬＥＤ１０ｂに提供される。ＬＥＤ１０ｂの出力光は、拡散カバー１０ｃによって拡散され、照明として利用される。

図１Ｂは、照明器具の断面図である。筐体１０ｄは、例えばＬＥＤ基板１０ａと拡散カバー１０ｃを支持しつつ例えば天井に取り付けられる。

図２は、点灯装置１００ａの分解斜視図である。図２には、基板１３に実装された回路部品が幾つか示されている。具体的には、入力の電線を接続するコネクタ１２ａ、出力の電線を接続するコネクタ１２ｂ、入力フィルタ２、コンデンサ４、開磁路型コイル５ａ、平滑コンデンサ６、開磁路型コイル７ａ及びフィルタコンデンサ７ｄが実装されている。なお、ここでは比較的体積が大きい部品のみを図示しており、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード等のスイッチング素子、スイッチング素子のオンオフ状態を制御するために用いるマイコン等の制御ＩＣ、及びチップ部品は省略した。

基板１３とトップ金属カバー１５ａの間には、これらを電気的に絶縁するためにトップ絶縁フィルム１４ａが設けられている。基板１３とボトム金属カバー１５ｂの間には、これらを電気的に絶縁するためにボトム絶縁フィルム１４ｂが設けられている。図２ではトップ絶縁フィルム１４ａとボトム絶縁フィルム１４ｂを別部品としているが、両者を一体化し、単一部品とすることができる。この場合、点灯装置の部品点数を削減することができる。

トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂは、主として拡大火災防止のために提供される。図２の基板１３は、ｘ軸正方向とｘ軸負方向に関してトップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂに覆われていない。しかし、拡大火災防止のために必要であれば、その部分も金属カバーで覆うことができる。その場合、金属カバーの任意の位置に小さな穴を設け、その穴に導線を通す。

図２には、トップ金属カバー１５ａの内壁に固定された付加金属１６ａ、１６ｂが破線で示されている。付加金属１６ａ、１６ｂはトップ金属カバー１５ａの内壁に開磁路型コイル５ａ、７ａと対向して設けられている。言い換えれば、開磁路型コイル５ａ、７ａの直上には、付加金属１６ａ、１６ｂがある。付加金属は、トップ金属カバー１５ａの内壁だけでなく、ボトム金属カバー１５ｂの内壁にも設けることができる。

一例によれば、複数の開磁路型コイルが提供された場合、１つの開磁路型コイルに対して１つの付加金属を提供することができる。例えば、図２の例では、１つの開磁路型コイル５ａに対して１つの付加金属１６ａが対向して設けられ、１つの開磁路型コイル７ａに対して１つの付加金属１６ｂが対向して設けられている。別の例によれば、複数の開磁路型コイルが提供された場合、複数の開磁路型コイルに対向する１つの付加金属を提供することができる。

付加金属１６ａのｘ方向長さを開磁路型コイル５ａのｘ方向長さより長くし、付加金属１６ｂのｘ方向長さを開磁路型コイル７ａのｘ方向長さより長くすることができる。基板１３の長手方向で見て、付加金属１６a、１６ｂがそれぞれ開磁路型コイル５ａ、７ａより長いことは、開磁路型コイル５ａ、７ａ全体の直上に付加金属１６ａ、１６ｂを提供することを可能とする。

付加金属１６ａ、１６ｂの材料は金属カバー１５よりも抵抗率が低い材料とする。例えば、金属カバー１５に鉄系の材料を使用する場合は、付加金属１６ａ、１６ｂをアルミ又は銅とすることができる。金属カバー１５がアルミの場合は、付加金属１６ａ、１６ｂを銅とすることができる。金属カバー１５より抵抗率が低い付加金属１６ａ、１６ｂを提供するために、付加金属１６ａ、１６ｂをアルミ又は銅としたり、金又は銀としたりすることができる。

付加金属１６ａ、１６ｂは様々な形態で提供することができる。例えば、付加金属１６ａ、１６ｂは、金属テープ又は蒸着膜とすることができる。例えば、複数部品を接合して金属カバーを提供する場合は、その接合前の金属カバーに金属テープを張り付けておくと、作業が容易である。

図３は、直流変換回路の構成例を示す回路図である。基板１３に実装された直流変換回路は、交流電源１から供給される電力を、交流電流の高周波成分を除去する入力フィルタ２を介して、光源８に入力可能な直流電流に変換して出力する。直流変換回路から供給される電力により光源８を点灯させる。光源８は、例えば複数のＬＥＤを直列又は並列に接続したＬＥＤ群で構成される。ＬＥＤ群の一端は正極側直流母線に接続され、ＬＥＤ群の他端は負極側直流母線に接続される。光源８はＬＥＤに限定されず、例えば有機ＥＬ（Electro Luminescence）でもよい。

基板１３には、入力フィルタ２と、入力フィルタ２に接続される整流回路３と、整流回路３に並列接続されるコンデンサ４と、ＰＦＣ回路５と、電流制御回路７とが実装され得る。

基板１３に形成された直流変換回路は、交流電源１から入力される電流の高調波を抑制して力率を改善すると共に、整流回路３から出力される電力を直流電力に変換して光源８に供給する機能を有する。ＰＦＣ回路５は交流電源１から入力される電流の高調波を抑制して力率を改善し、平滑コンデンサ６はＰＦＣ回路５の出力電圧を平滑し、電流制御回路７は光源８に出力する電流の大きさを制御する。

交流電源１と整流回路３との間に配置される入力フィルタ２は、コイル２ａ及びコンデンサ２ｂを有し、交流電源１から出力される電流に重畳している高周波成分を低減する。コイル２ａは交流電源１に直列接続される。コイル２ａの一端は交流電源１の一端に接続され、コイル２ａの他端はコンデンサ４及び整流回路３に接続される。コンデンサ２ｂは、交流電源１及び整流回路３に並列接続される。

整流回路３は、入力フィルタ２とＰＦＣ回路５との間に配置され、交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換する。整流回路３は４つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成し得る。しかし、整流回路３の構成はこれに限定されるものではなく、単方向導通素子であるＭＯＳＦＥＴを組み合わせて構成したものでもよい。

コンデンサ４は、整流回路３の出力に並列接続され、整流回路３の出力電圧を平滑する。コンデンサ４の一端は正極側直流母線に接続され、コンデンサ４の他端は負極側直流母線に接続される。

ＰＦＣ回路５は、整流回路３と電流制御回路７との間に配置される。ＰＦＣ回路５は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ５ｂと、開磁路型コイル５ａと、ダイオード５ｃとを有する。ＰＦＣ回路５は、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオンオフ制御を行うために図示されていない制御回路を備え得る。ＰＦＣ回路５は、整流回路３の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧を平滑コンデンサ６に出力する。また、ＰＦＣ回路５は、入力電流の高調波を抑制し、力率改善する機能を持つ。ここでは、ＰＦＣ回路５を昇圧チョッパ回路で構成した例を説明する。なお、ＰＦＣ回路５として、昇圧チョッパ回路の他にも、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、ＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductor Converter）、Ｚｅｔａコンバータ又はＣｕｋコンバータといった回路を採用してもよい。

開磁路型コイル５ａは、正極側直流母線において、コンデンサ４とＭＯＳＦＥＴ５ｂとの間に配置される。開磁路型コイル５ａの一端はコンデンサ４の一端に接続される。開磁路型コイル５ａの他端はダイオード５ｃのアノードに接続される。ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオンオフ動作に伴い、開磁路型コイル５ａには極性が異なる電圧が印加される。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレインは、正極側直流母線において、開磁路型コイル５ａとダイオード５ｃのアノードとに接続される。ＭＯＳＦＥＴ５ｂのソースは、負極側直流母線において、コンデンサ４の他端と、平滑コンデンサ６の他端とに接続される。ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲートは図示されていない制御回路に接続され得る。その制御回路からＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲートに入力される制御信号によってＭＯＳＦＥＴ５ｂのオンオフ制御が行われる。

ダイオード５ｃは、正極側直流母線において、ＭＯＳＦＥＴ５ｂと平滑コンデンサ６との間に配置される。ダイオード５ｃのアノードは開磁路型コイル５ａ及びＭＯＳＦＥＴ５ｂに接続され、ダイオード５ｃのカソードは平滑コンデンサ６に接続される。

平滑コンデンサ６は、ＰＦＣ回路５と電流制御回路７との間に配置される。平滑コンデンサ６の一端は正極側直流母線に接続され、平滑コンデンサ６の他端は負極側直流母線に接続される。

図４は、図３に示すＰＦＣ回路５を構成する開磁路型コイル５ａに流れる電流と、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧と、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧との関係を示すタイミングチャートである。図４には上から順に、点灯装置１００ａに入力される交流電源１の電流と、開磁路型コイル５ａに流れる電流と、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧と、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧とが示されている。横軸は時間を表す。

図４では、説明の便宜上、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオンオフされる周期を、実際よりも長く記載している。ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオンオフされる周期は、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオフからオンに変化した時点から、再びＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオフからオンに変化するまでの時間に等しい。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂがオンされたとき、交流電源１、整流回路３、開磁路型コイル５ａ及びＭＯＳＦＥＴ５ｂの電流経路が形成され、交流電源１が開磁路型コイル５ａを介して短絡される。そのため、開磁路型コイル５ａに流れる電流が増加し、開磁路型コイル５ａにエネルギーが蓄積される。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂがオフされると、開磁路型コイル５ａ、ダイオード５ｃ及び平滑コンデンサ６の電流経路が形成される。この経路において開磁路型コイル５ａに蓄積されたエネルギーが放出され、平滑コンデンサ６が充電される。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂはあらかじめ定めるスイッチング周期Ｔｓｗでオンオフ制御を繰り返す。スイッチング周期Ｔｓｗが長い、すなわちスイッチング周期Ｔｓｗの逆数であらわされるスイッチング周波数Ｆｓｗが低いと、開磁路型コイル５ａの漏れ磁束等を原因とした音鳴りが発生する可能性があるため、スイッチング周波数Ｆｓｗは可聴領域の上限である約２０ｋＨｚよりも高い周波数とすることができる。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂの一連のオンオフ動作により、開磁路型コイル５ａに流れる電流は、三角波状の波形となり、その頂点が点線で示すような正弦波の包絡線になる。このとき、交流電源１から入力される電流は、入力フィルタ２により高周波成分が除去され、コイル２ａに流れるコイル電流の平均値が入力され、正弦波状の電流波形となる。図４に示されるオン時間Ｔｏｎは平滑コンデンサ６の印加電圧が目標の電圧の高さに追従するようフィードバック制御される。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオン時間をフィードバック制御する際、オン時間が大きく変化してしまうと、開磁路型コイル５ａに流れる電流の頂点の包絡線が正弦波にならず、交流電源１の入力電流を正弦波状にすることができない。そのため制御部では、フィードバック制御の応答時間は、フィードバック制御のループゲインが交流電源１の１周期の１／２周期以上で１倍（０ｄＢ）以下となるように設定される。言い換えると、フィードバック制御の応答時間は、交流電源１の周波数の２倍以下の周波数で１倍（０ｄＢ）以下となるように設定される。

具体的に説明すると、電源周波数が５０Ｈｚの場合、電源周波数の半周期（半波）の周波数１００Ｈｚ以下、すなわち周期１０ｍｓｅｃ以上で、フィードバック制御のループゲインを１倍(０ｄＢ)以下とすることにより、フィードバック制御は電源周期の１／２より短い周期で応答しないように設定される。これにより電源周期の１／２周期以内においては、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオン時間の変動が抑制され、開磁路型コイル５ａに流れる電流の頂点の包絡線が正弦波状の波形となる。

フィードバック制御において、オン時間の更新周期を、交流電源１の周期の半分に相当する周期、又は交流電源１の周期の半分に相当する周期よりも長い周期とすることによっても、同様の効果を得ることができる。

次に、図３を参照しつつ、電流制御回路７の構成と動作を説明する。電流制御回路７は、ＭＯＳＦＥＴ７ｂ、開磁路型コイル７ａ、ダイオード７ｃ及びフィルタコンデンサ７ｄを備える。ＭＯＳＦＥＴ７ｂは正極側直流母線に配置される。ＭＯＳＦＥＴ７ｂのドレインは、図３に示す平滑コンデンサ６の一端とダイオード５ｃのカソードとに接続される。ＭＯＳＦＥＴ７ｂのソースは、ダイオード７ｃのカソードと開磁路型コイル７ａの一端とに接続される。電流制御回路７は、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのオンオフ制御を行う制御回路を備え得る。

開磁路型コイル７ａの一端は、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのソースとダイオード７ｃのカソードとに接続される。開磁路型コイル７ａの他端は、フィルタコンデンサ７ｄの一端と光源８の一端とに接続される。

ダイオード７ｃのカソードは、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのソースと開磁路型コイル７ａの一端とに接続される。ダイオード７ｃのアノードは、平滑コンデンサ６の他端とフィルタコンデンサ７ｄの他端と光源８の他端とに接続される。

図３の例では電流制御回路７は降圧チョッパ回路で構成した。しかし、電流制御回路７として、降圧チョッパ回路の他にも、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、ＳＥＰＩＣ、Ｚｅｔａコンバータ又はＣｕｋコンバータといった回路を採用し得る。

図５は、光源８に流れる電流と、開磁路型コイル７ａに流れる電流と、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧との関係を示すタイミングチャートである。図５には、上から順に、光源８に流れる電流と、開磁路型コイル７ａに流れる電流と、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧とが示される。横軸は時間を表す。

スイッチング周期Ｔｓｗは、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧がオフからオンに変化した時点から、再びＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧がオフからオンに変化するまでの時間に等しい。

ＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧がオフからオンの状態に変化すると、ＭＯＳＦＥＴ７ｂがオン状態になるため、平滑コンデンサ６、ＭＯＳＦＥＴ７ｂ、開磁路型コイル７ａ及びフィルタコンデンサ７ｄを通る電流経路が形成され、図５に示すように開磁路型コイル７ａに流れる電流が増加する。

ＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧がオンからオフの状態に変化すると、ＭＯＳＦＥＴ７ｂがオフ状態になるため、開磁路型コイル７ａ、フィルタコンデンサ７ｄ及びダイオード７ｃを通る電流経路が形成され、図５に示す開磁路型コイル７ａに流れる電流がゼロまで減少する。スイッチング周期Ｔｓｗが経過した時点で、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのゲート電圧がオフからオンに変化する。これによりＭＯＳＦＥＴ７ｂが再びオン状態になる。

ＭＯＳＦＥＴ７ｂはあらかじめ定めるスイッチング周期Ｔｓｗでオンオフ制御を繰り返す。スイッチング周期Ｔｓｗが長い、すなわちスイッチング周期Ｔｓｗの逆数であらわされるスイッチング周波数Ｆｓｗが低いと、開磁路型コイル７ａの漏れ磁束等を原因とした音鳴りが発生する可能性があるため、スイッチング周波数Ｆｓｗは可聴領域の上限である約２０ｋＨｚよりも高い周波数とし得る。

このとき、開磁路型コイル７ａに流れる電流は三角波状の波形になるが、光源８に出力される電流は、フィルタコンデンサ７ｄにより平滑化される。そのため、開磁路型コイル７ａに流れる電流の平均値が電流制御回路７から出力される。なお、開磁路型コイル７ａに流れる電流はゼロまで低下した後、ＭＯＳＦＥＴ７ｂの寄生容量と、開磁路型コイル７ａが形成する共振回路において共振電流が発生するが、記載を省略している。

光源８を調光するために光源８に流れる電流を制御する場合、ＭＯＳＦＥＴ７ｂのスイッチング周期Ｔｓｗを一定とし、出力電流の目標値によってオン時間Ｔｏｎを変化させる。このようにオン時間Ｔｏｎを調整することにより特定の出力を得る制御方法は、スイッチング周波数の逆数であるスイッチング周期に対するオン時間Ｔｏｎの割合をデューティーと呼ぶことから、デューティー制御と呼ばれる。

直流変換回路の構成は上述の構成に限定されず、開磁路型コイルを有する様々なタイプの回路を採用し得る。

図６は、開磁路型コイル５ａの例を示す図である。図６の開磁路型コイル５ａはドラムコイルと呼ばれるコイルである。このコイルは、磁性体のコア５ｄに、絶縁被覆された銅線５ｅを巻線した構造である。磁性体のコア５ｄの材料は、安価かつ高周波における鉄損が少ないフェライトとし得る。銅線５ｅは２本の端子５ｆ、５ｇにつながる。例えば基板１３に貫通孔を設けて、その貫通孔に端子５ｆ、５ｇを通して、基板１３と端子５ｆ、５ｇを半田付けする。

銅線５ｅの巻数によって、開磁路型コイル５ａのインダクタンスが決まる。インダクタンスのラインナップに応じた巻数のドラムコイルが市販されている。これに対し、ＥＥコアを用いたコイルは、インダクタンスの大きさ、銅線の径、巻数等をカスタム設計し生産するので、ドラムコイルより高価である。

開磁路型コイル５ａに電流が流れることで生じる磁束５ｈは破線で示されている。銅線５ｅで発生した磁束５ｈは、コア５ｄの内部を通過するほか、開磁路型コイル５ａの周辺の空気中を通過する。磁束５ｈがコア５ｄの内部のみならず、周辺の空気中をも通過する形状のコイルを開磁路型コイルと呼ぶ。開磁路型コイルとしては例えばドラムコイルと空芯コイルがある。開磁路型コイル７ａは開磁路型コイル５ａと同じタイプのコイルとすることができる。

開磁路型コイル５ａ、７ａに高周波の電流を流した場合、開磁路型コイル５ａ、７ａの周辺に金属があると、その金属に渦電流が発生しその金属が誘導加熱される。この渦電流は点灯装置の損失となる。図２の構成においては、開磁路型コイル５ａ、７ａの周辺をトップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂが取り囲む。開磁路型コイル５ａ、７ａに例えば２０ｋＨｚを超える高周波の電流が流れる場合、開磁路型コイル５ａ、７ａの近傍のトップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂに誘導加熱による損失が発生するし電源効率が低下する。トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂの発熱は、周辺温度を上昇させ、電解コンデンサ及びＭＯＳＦＥＴ等の電子部品の寿命を低下させる。

実施の形態１に係る点灯装置と照明器具では、金属カバー１５よりも抵抗率が低い付加金属１６ａ、１６ｂを、開磁路型コイル５ａ、７ａと金属カバー１５の間に設けた。開磁路型コイル５ａ、７ａに電流が流れると、付加金属１６ａ、１６ｂに渦電流が発生する。しかし、付加金属１６ａ、１６ｂは金属カバー１５よりも電気抵抗率が低いので、渦電流による損失の発生を低減できる。付加金属１６ａ、１６ｂを提供することで、漏れ磁束によって金属カバー１５に発生する渦電流を抑制することが可能である。そのため、誘導加熱による損失で電源効率が低下することが抑制される。損失の低減により周辺温度の上昇が抑制されるので、電子部品の寿命低下が抑制される。

図７Ａは、点灯装置１００ａの断面図である。図７Ａは、図２における付加金属１６ａと開磁路型コイル５ａがある部分をｙｚ平面で見た図である。トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂのうち、開磁路型コイル５ａに近接しているのはトップ金属カバー１５ａである。この場合、トップ金属カバー１５ａの内壁に付加金属１６ａを設けることが、損失低減に有効である。つまり、開磁路型コイルに近い位置に付加金属を提供することで、付加金属に流れる渦電流を増やし、損失低減効果を高めることができる。そのため、トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂのうち開磁路型コイルに近接した方に付加金属を固定することができる。

図７Ａには、トップ金属カバー１５ａが、天井部１５ａ´と側壁部１５ａ´´を備えることが図示されている。天井部１５ａ´の方が側壁部１５ａ´´よりも開磁路型コイル５ａに近接しているので、天井部１５ａ´の内壁に付加金属を設け、側壁部１５ａ´´の内壁の付加金属は省略することもできる。

図７Ａには、トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂはかしめによって一体化されたことが図示されている。具体的には、ボトム金属カバー１５ｂの側壁に貫通孔１５ｈを設け、その貫通孔１５ｈに側壁部１５ａ´´の一部を押し込むことで、トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂを一体化する。

図７Ｂは、付加金属の変形例に係る点灯装置の断面図である。付加金属１６ａはトップ金属カバー１５ａの内壁に固定され、付加金属１６ｃはボトム金属カバー１５ｂの内壁に固定されている。ボトム金属カバー１５ｂは、底部１５ｂ´と側壁部１５ｂ´´を備えている。前述の付加金属１６ｃは、底部１５ｂ´と側壁部１５ｂ´´の内壁に固定されている。この場合、開磁路型コイル５ａが付加金属に覆われるので、損失抑制効果を高めることができる。

次に、基板１３の長手方向における付加金属１６ａ、１６ｂの長さについて検討する。開磁路型コイルから空気中に流れる磁束５ｈはコア５ｄよりも外側の範囲を通る。そのため、基板１３の長手方向で見て、付加金属１６ａ、１６ｂの長さを開磁路型コイル５ａ、７ａより長くすることは、付加金属に十分な渦電流を流すことに貢献する。

次に、付加金属１６ａ、１６ｂの厚さについて検討する。開磁路型コイル５ａ、７ａに高周波の電流を流すことによって、周辺の金属に渦電流が生じる。表皮効果によって、電流の周波数に応じて、渦電流が流れる深さの範囲が変化する。電流の周波数が高いほど導体の表面に電流が集中するので、浸透深さが小さくなる。このような渦電流の浸透深さよりも十分厚い付加金属を提供することは、損失低減に寄与する。

例えば、ＭＯＳＦＥＴ５ｂ又はＭＯＳＦＥＴ７ｂのスイッチング周波数が２０ｋＨｚであれば、純アルミの浸透深さは約６００μｍである。この場合、付加金属１６ａ、１６ｂとして約６００μｍよりも厚いアルミを提供することができる。また、純銅の浸透深さは約４６０μｍであるため、付加金属１６ａ、１６ｂとして約４６０μｍよりも厚い銅を提供することができる。

より一般的に言えば、開磁路型コイルに流れる電流によって付加金属に生じる渦電流の浸透深さよりも付加金属の厚さを厚くすることができる。渦電流の浸透深さδは以下の式で与えられる。

ここで、ｆは、ＭＯＳＦＥＴ５ｂ又はＭＯＳＦＥＴ７ｂのスイッチング周波数であり、μ_ｒは付加金属の比透磁率であり、μ_ｏは真空の透磁率であり、σは付加金属の導電率である。一例によれば、付加金属の厚みを、この浸透深さδよりも大きくすることができる。

実施の形態１に係る点灯装置と照明器具は様々な変形が可能である。例えば、図７Ｂの変形として、ボトム金属カバー１５ｂの内壁の一部に付加金属１６ｃを設けてもよい。以下の実施の形態に係る点灯装置と照明器具は、実施の形態１との類似点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。また、実施の形態１で言及した変形、修正例又は代案については、以下の実施の形態に係る点灯装置と照明器具に応用することができる。

実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る点灯装置１００ｂの構成を示す分解斜視図である。付加金属として、トップ絶縁フィルム１４ａに固定されたトップ付加金属１９ａ、１９ｂと、ボトム絶縁フィルム１４ｂに固定されたボトム付加金属１９ｃ、１９ｄとを備えている。一例によれば、トップ付加金属１９ａ、１９ｂはトップ絶縁フィルム１４ａの外壁に固定され、ボトム付加金属１９ｃ、１９ｄはボトム絶縁フィルム１４ｂの外壁に固定されている。トップ付加金属１９ａ、１９ｂは、トップ金属カバー１５ａとトップ絶縁フィルム１４ａの間にある。ボトム付加金属１９ｃ、１９ｄは、ボトム金属カバー１５ｂとボトム絶縁フィルム１４ｂの間にある。

開磁路型コイル５ａ、７ａの上方にトップ付加金属１９ａ、１９ｂがあり、開磁路型コイル５ａ、７ａの下方にボトム付加金属１９ｃ、１９ｄがある。トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄは、金属カバー１５よりも電気抵抗率が低い。例えば、金属カバー１５に鉄系の材料を使用する場合、トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄはアルミ又は銅とし得る。

トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄを提供することで、漏れ磁束によって金属カバー１５に発生する渦電流を抑制することが可能である。一方、トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄに渦電流が発生する。トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄは金属カバー１５より電気抵抗率が低いので、トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄに生じる渦電流による損失を低減できる。よって、誘導加熱による損失で電源効率が低下することを抑制するとともに、周辺温度の上昇を低減し、電子部品の寿命低下を抑制できる。

前述のとおり、開磁路型コイル５ａ、７ａから空気中に流れる磁束５ｈは、コア５ｄよりも外側の範囲を通る。そのため、トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄの基板１３長手方向長さは、開磁路型コイル５ａ、７ａの直径よりも長くすることができる。また、トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄの厚さは、前述の浸透深さδより大きくし得る。

実施の形態２では、トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄを絶縁フィルムに固定するので、点灯装置を製造する際に、金属カバーに付加金属を固定する工程を省略することが可能である。具体的には、実施の形態１においては、トップ金属カバー１５ａに付加金属１６ａ、１６ｂを固定する工程が必要になる。一方、実施の形態２では、絶縁フィルムに予めトップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄを張り付けておくことで、付加金属がない従来の生産工程と同一の生産工程にすることができる。

トップ付加金属１９ａ、１９ｂとボトム付加金属１９ｃ、１９ｄを、金属テープの形態で提供してもよいし、蒸着膜の形態で提供してもよい。蒸着膜の形態で提供する場合、金属テープを用いる場合に比べて、厚みの設計自由度を向上させることができる。

実施の形態２では絶縁フィルムに付加金属を固定するので、実施の形態１に比べて、付加金属と開磁路型コイルの距離が近い。よって、漏れ磁束が抑制され、金属カバー１５の発熱を抑制できる。トップ付加金属１９ａ、１９ｂをトップ絶縁フィルム１４ａの内壁に固定することで、トップ付加金属１９ａ、１９ｂをトップ絶縁フィルム１４ａの外壁に固定する場合よりも、付加金属と開磁路型コイルの距離を小さくできる。同様に、ボトム付加金属１９ｃ、１９ｄをボトム絶縁フィルム１４ｂの内壁に固定することで、ボトム付加金属１９ｃ、１９ｄをボトム絶縁フィルム１４ｂの外壁に固定する場合よりも、付加金属と開磁路型コイルの距離を小さくできる。この場合、付加金属と開磁路型コイルが接触しないように注意すべきである。そのような接触を防止するために、付加金属と開磁路型コイルの間に絶縁体を設けることができる。

実施の形態３．
図９Ａは、実施の形態３に係る点灯装置１００ｃの分解斜視図である。トップ金属カバー１５ａには、スリット１７ａ、１７ｂが形成されている。一例によれば、スリット１７ａは開磁路型コイル５ａの直上にあり、スリット１７ｂは開磁路型コイル７ａの直上にある。

スリット１７ａ、１７ｂを設けることで、漏れ磁束によってトップ金属カバー１５ａに発生する渦電流の経路を遮断できる。渦電流が抑制されることで、誘導加熱による損失で電源効率が低下することを抑制し、周辺温度の上昇も低減できる。スリット１７ａ、１７ｂを設ける場合、付加金属などの追加部品を用いることなく渦電流を抑制できる。スリットを設ける位置は、付加金属を設ける位置と一致させることができる。具体的には、スリットを設ける領域の基板１３長手方向の長さを開磁路型コイルの長さより大きくすることができる。

スリットは、金属カバー１５の任意の位置に設けることができる。例えば、トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂの両方にスリットを設けたり、トップ金属カバー１５ａの全体にスリットを設けたり、ボトム金属カバー１５ｂの全体にスリットを設けたり、トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂのどちらかにスリットを設けたりすることができる。

図９Ａの例では、トップ金属カバー１５ａの天井部１５ａ´にスリット１７ａ、１７ｂを設け、側壁部１５ａ´´にはスリットを設けない。そうすると、側壁部１５ａ´´の任意の位置を、かしめなどを通じたトップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂの接合に用いることができる。トップ金属カバー１５ａとボトム金属カバー１５ｂの接合位置を避けて、側壁部１５ａ´´にスリットを形成することができる。なお、拡大火災防止と防磁の観点から、スリットを設ける範囲を小さくすることが求められることがある。

図９Ｂは、変形例に係る点灯装置の分解斜視図である。スリット１７ｃ、１７ｄは基板１３長手方向と平行又は略平行に形成されている。この場合、スリットを天井部１５ａ´と側壁部１５ａ´´に設けることによる金属カバー１５の剛性低下を抑制できる。他方、図９Ａのように基板１３長手方向と垂直又は略垂直のスリットを天井部１５ａ´と側壁部１５ａ´´に設けると金属カバー１５の剛性が低下する。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る点灯装置１００ｄの構成例を示す回路図である。点灯装置１００ｄは、開磁路型コイル５ａのゼロ電流を検出するゼロ電流検出回路１１を備えている。また、図１０には、ＰＦＣ回路５のＭＯＳＦＥＴ５ｂをオンオフ制御する制御部９が図示されている。制御部９は、ＰＦＣ回路５を制御するために、目標値出力部９ａ、電圧検出部９ｂ、演算部９ｃ及び駆動部９ｄを備える。スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ５ｂのオンオフにより、開磁路型コイル５ａに流れる電流を制御する。

目標値出力部９ａは、あらかじめ定められた出力電圧目標値を記憶しており、目標値を演算部９ｃに出力する。出力電圧目標値は、ＰＦＣ回路５が出力する電圧目標値を指定する信号である。

電圧検出部９ｂは、平滑コンデンサ６の電圧を検出し、検出した電圧の値に対応した電圧情報を演算部９ｃに出力する。電圧検出部９ｂは例えば抵抗分圧回路とすることができる。当該抵抗分圧回路は、例えば、２つ以上の抵抗を直列接続した直列抵抗体の一端を正極側直流母線に接続し、その直列抵抗体の他端を負極側直流母線に接続することで、平滑コンデンサ６に印加される電圧を分圧する回路である。

演算部９ｃは、出力電圧目標値と、電圧検出部９ｂから入力された電圧情報とに基づき、ＰＦＣ回路５を制御するための制御信号を駆動部９ｄに出力する。

次に、ＰＦＣ回路５の動作を説明する。図１１は、図１０に示す開磁路型コイル５ａに流れる電流、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧及びＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧の関係を示すタイミングチャートである。図１１には上から順に、点灯装置１００ｄに入力される交流電源１の電流と、開磁路型コイル５ａに流れる電流と、ゼロ電流検出回路１１が出力するゼロ電流検出信号と、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧と、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧とが示されている。横軸は時間を表す。

図１１では、説明の便宜上、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオンオフされる周期を実際よりも長く記載している。ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオンオフされる周期は、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオフからオンに変化した時点から、再びＭＯＳＦＥＴ５ｂのゲート電圧がオフからオンに変化するまでの時間に等しい。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂがオンされたとき、交流電源１、整流回路３、開磁路型コイル５ａ及びＭＯＳＦＥＴ５ｂの電流経路が形成され、交流電源１が開磁路型コイル５ａを介して短絡される。そのため、開磁路型コイル５ａに流れる電流が増加し、開磁路型コイル５ａにエネルギーが蓄積される。

演算部９ｃに設定されたオン時間が経過すると、ＭＯＳＦＥＴ５ｂがオフされる。これにより、開磁路型コイル５ａ、ダイオード５ｃ及び平滑コンデンサ６の電流経路が形成される。この電流経路において、開磁路型コイル５ａに蓄積されたエネルギーが放出され、平滑コンデンサ６が充電される。

開磁路型コイル５ａに流れる電流がゼロになるとＭＯＳＦＥＴ５ｂは再びオン状態になる。ＭＯＳＦＥＴ５ｂによって、開磁路型コイル５ａに流れる電流の増減を変化させることができる。このように、開磁路型コイル５ａの電流がゼロとなった後、直ちにＭＯＳＦＥＴ５ｂをオンする制御を電流臨界モードと呼ぶ。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂの一連のオンオフ動作により、開磁路型コイル５ａに流れる電流は、三角波状の波形となり、その頂点が点線で示すような正弦波の包絡線になる。このとき、交流電源１から入力される電流波形は、入力フィルタ２により高周波成分が除去され、コイル２ａに流れるコイル電流の平均値が入力され、正弦波状となる。

この時、電圧検出部９ｂが平滑コンデンサ６の印加電圧を検出して、検出された電圧が目標値に追従するよう制御部９によるフィードバック制御が行われることで、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオン時間が制御される。

ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオン時間をフィードバック制御する際、オン時間が大きく変化してしまうと、開磁路型コイル５ａに流れる電流の頂点の包絡線が正弦波にならず、交流電源１の入力電流を正弦波状にすることができない。そのため制御部９では、フィードバック制御の応答時間は、フィードバック制御のループゲインが交流電源１の１周期の１／２周期以上で１倍（０ｄＢ）以下となるように設定される。言い換えると、フィードバック制御の応答時間は、交流電源１の周波数の２倍以下の周波数で１倍（０ｄＢ）以下となるように設定される。

具体的に説明すると、電源周波数が５０Ｈｚの場合、電源周波数の半周期（半波）の周波数１００Ｈｚ以下、すなわち周期１０ｍｓｅｃ以上で、フィードバック制御のループゲインを１倍(０ｄＢ)以下とする。これにより、フィードバック制御は電源周期の１／２より短い周期で応答しないように設定される。また、電源周期の１／２周期以内においては、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのオン時間の変動が抑制され、開磁路型コイル５ａに流れる電流の頂点の包絡線が正弦波状の波形となる。

フィードバック制御において、オン時間の更新周期を、交流電源１の周期の半分に相当する周期、又は交流電源１の周期の半分に相当する周期よりも長い周期とすることによっても、同様の効果を得ることができる。

ゼロ電流を検出した後、ＭＯＳＦＥＴ５ｂをオンさせるまでにわずかに遅延時間を設け、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧が自由振動している期間において、ドレイン電圧振動のボトム付近でＭＯＳＦＥＴ５ｂをオンさせることもできる。これにより、ドレイン電圧の急峻な変動を抑制し、スイッチングに起因するノイズを抑制できる。

次に、ゼロ電流検出回路１１及びその動作を説明する。図１０にはゼロ電流検出回路１１が図示されている。ゼロ電流検出回路１１は分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、及び比較器１１ｅを備えている。分圧抵抗１１ａ、１１ｂは、開磁路型コイル５ａの第１端の電圧を分圧する第１分圧回路として機能する。分圧抵抗１１ｃ、１１ｄは、開磁路型コイル５ａの第２端の電圧を分圧する第２分圧回路として機能する。比較器１１ｅは開磁路型コイル５ａの電流がゼロとなったことを検出するためのゼロ電流検出信号を出力する。

分圧抵抗１１ａは一端がコンデンサ４に接続され、他端が分圧抵抗１１ｂと比較器１１ｅの入力端子に接続される。分圧抵抗１１ｂは一端が分圧抵抗１１ａと比較器１１ｅの入力端子に接続され、他端が負極側直流母線に接続される。すなわち、分圧抵抗１１ａ、１１ｂは整流回路３の出力電圧を比較器１１ｅに入力可能な電圧に分圧する。分圧抵抗１１ａ、１１ｂは、整流回路３の出力電圧を分圧する。第１分圧回路として、整流回路３の出力電圧を分圧する別の構成を採用し得る。

分圧抵抗１１ｃは一端がＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン端子に接続され、他端が分圧抵抗１１ｄと比較器１１ｅの入力端子に接続される。これはすなわち、開磁路型コイル５ａの両端電圧とも言い換えることができる。分圧抵抗１１ｄは一端が分圧抵抗１１ｃと比較器１１ｅの入力端子に接続され、他端が負極側直流母線に接続される。すなわち、分圧抵抗１１ｃ、１１ｄは、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧を比較器１１ｅに入力可能な電圧に分圧する。分圧抵抗１１ｃ、１１ｄは、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓを分圧する第２分圧回路の一例である。第２分圧回路はＭＯＳＦＥＴ５ｂの両端電圧を分圧する回路ということもできる。第１分圧回路と第２分圧回路の分圧比は一致させることができる。

比較器１１ｅは、分圧抵抗１１ａ、１１ｂ、及び分圧抵抗１１ｃ、１１ｄを介して整流回路３の出力電圧ＶＤＢと、ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓとを比較する。ＭＯＳＦＥＴ５ｂのドレイン電圧Ｖｄｓを単にＶｄｓと称し、整流回路３の出力電圧ＶＤＢを単にＶＤＢと称することがある。正確には、比較器１１ｅは、ＶＤＢを分圧した第１分圧電圧ＶＤＢ−とＶｄｓを分圧した第２分圧電圧Ｖｄｓ−とを比較し、比較の結果に基づいた信号を演算部９ｃに出力する。以下、第１分圧回路と第２分圧回路における分圧比は等しく、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも大きい場合にハイ信号を出力し、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−よりも小さい場合にロー信号を出力する構成について説明する。

開磁路型コイル５ａの電流がゼロまで減少すると、ＭＯＳＦＥＴ５ｂの寄生容量と、開磁路型コイル５ａが形成する共振回路において共振電圧が発生する。開磁路型コイル５ａの共振電圧はゼロに、第２分圧電圧Ｖｄｓ−の共振電圧はＶＤＢ−に収束する振動波形である。

開磁路型コイル５ａの電流がゼロまで減少した後の共振電圧により、第２分圧電圧Ｖｄｓ−が第１分圧電圧ＶＤＢ−まで低下すると、ゼロ電流検出信号としてロー信号が出力される。演算部９ｃはゼロ電流検出信号がハイからローに変化したことを検出し、これにより、開磁路型コイル５ａの電流がゼロまで減少したと判定する。このように、直流変換回路は、第１分圧回路から出力される電圧と、第２分圧回路から出力される電圧とを比較し、大小関係が変化したタイミングでスイッチング素子のオンオフを切り換え、開磁路型コイルに流れる電流の増減を変更する。

上述のゼロ電流検出回路１１を用いることで、スイッチング周波数を一定値としていた場合に比べ、スイッチング損失を抑制することができる。また、スイッチングに起因したノイズを抑制することができる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ５ｂ、ダイオード５ｃで発生する損失を抑制することが可能であるため、点灯装置の効率を向上させることができる。

しかしながら、電流臨界モード制御をさせることにより、スイッチング周波数が上昇するため、開磁路型コイル５ａ、７ａの漏れ磁束による金属カバー１５の誘導加熱による損失の増加が懸念される。すなわち、電流臨界モードによって周波数が高くなると、磁束の浸透深さが浅くなるので、金属の見かけ上の抵抗が大きくなる。そのため、誘導加熱が促進されやすい。

そこで、ゼロ電流検出回路１１を用いた電流臨界モード制御では、実施の形態１−３で説明した損失低減技術を用いることが特に効果的である。そうすると、電流臨界モード制御によりスイッチング損失とノイズを抑制しつつ、誘導加熱による損失を抑制できる。このような事情は電流制御回路７においても同様であるので、電流制御回路７においても、実施の形態１−３で説明した損失低減技術を用いることが効果的である。なお、連続モードにするとスイッチング素子の損失が大きくなるので、開磁路型コイルの損失低減の意義が薄れる。

以上の説明において、ＭＯＳＦＥＴ５ｂ、７ｂで例示されるスイッチング素子は、シリコン材料又はワイドバンドギャップ半導体によって形成し得る。ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンよりバンドギャップが大きい半導体であり、例えば炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドである。スイッチング素子にワイドバンドギャップ半導体を用いることで、スイッチング素子の通電損失を減らすことができ、またスイッチング周波数すなわち駆動周波数を高周波にしても放熱が良好となる。このため、ＰＦＣ回路５、開磁路型コイル５ａ、７ａを小型化することができ、点灯装置１００ｄの小型化および低コスト化を実現することができる。

ワイドバンドギャップ半導体の採用によってスイッチング周波数を上昇させることで、開磁路型コイル５ａ、７ａの漏れ磁束による金属カバー１５の誘導加熱による損失増加が懸念される。このような場合において、実施の形態１−３で説明した損失低減技術を用いることが特に効果的である。これにより、スイッチング素子の駆動周波数を高めつつ、金属カバー１５の誘導加熱による損失を抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は例示であり、実施の形態１、２、３、４の少なくとも２つを組み合わせること、また実施の形態の技術を別の公知の技術と組み合わせることも可能である。また、上述のすべての点灯装置と照明器具はその特徴を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することが可能である。

１ 交流電源、 ２ 入力フィルタ、 ２ａ コイル、 ２ｂ コンデンサ、 ３ 整流回路、 ４ コンデンサ、 ５ ＰＦＣ回路、 ５ａ，７ａ 開磁路型コイル、 ５ｂ，７ｂ ＭＯＳＦＥＴ、 ５ｃ ダイオード、 ５ｄ コア、 ５ｅ 銅線、 ５ｆ 端子、 ５ｈ 磁束、 ６ 平滑コンデンサ、 ７ 電流制御回路、 ７ｃ ダイオード、 ７ｄ フィルタコンデンサ、 ８ 光源、 ９ 制御部、 ９ａ 目標値出力部、 ９ｂ 電圧検出部、 ９ｃ 演算部、 ９ｄ 駆動部、 １０ａ ＬＥＤ基板、 １０ｃ 拡散カバー、 １０ｄ 筐体、 １１ ゼロ電流検出回路、 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 分圧抵抗、 １１ｅ 比較器、 １２ａ，１２ｂ コネクタ、 １３ 基板、 １３Ａ 導線、 １４ａ トップ絶縁フィルム、 １４ｂ ボトム絶縁フィルム、 １５ 金属カバー、 １５ａ トップ金属カバー、 １５ａ´ 天井部、 １５ａ´´ 側壁部、 １５ｂ ボトム金属カバー、 １５ｂ´ 底部、 １５ｂ´´ 側壁部、 １５ｈ 貫通孔、 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ 付加金属、 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ スリット、 １９ａ トップ付加金属、 １９ｃ ボトム付加金属、 １００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 点灯装置

Claims (18)

1. 基板と、
   前記基板に固定された開磁路型コイルを有する直流変換回路と、
   前記基板と前記直流変換回路を覆う金属カバーと、
   前記開磁路型コイルと前記金属カバーの間に設けられた、前記金属カバーよりも抵抗率が低い付加金属と、を備えたことを特徴とする点灯装置。
2. 前記付加金属は前記金属カバーの内壁に前記開磁路型コイルと対向して設けられたことを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記基板と、前記金属カバーは細長い形状を有し、前記基板の長手方向で見て、前記付加金属は前記開磁路型コイルより長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の点灯装置。
4. 前記開磁路型コイルを複数有し、
   前記付加金属は、１つの前記開磁路型コイルに対して１つ提供されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. 前記開磁路型コイルを複数有し、
   前記付加金属は、複数の前記開磁路型コイルに対向する１つの金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の点灯装置。
6. 前記金属カバーは、トップ金属カバーと、前記トップ金属カバーに固定されたボトム金属カバーと、を有する筒状の形状を有し、前記トップ金属カバーと前記ボトム金属カバーのうち前記開磁路型コイルに近接した方に前記付加金属が固定されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の点灯装置。
7. 前記金属カバーは、トップ金属カバーと、前記トップ金属カバーに固定されたボトム金属カバーと、を有する筒状の形状を有し、前記付加金属はトップ金属カバーと前記ボトム金属カバーに固定されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の点灯装置。
8. 前記トップ金属カバーと前記ボトム金属カバーはかしめによって一体化されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の点灯装置。
9. 前記金属カバーと、前記基板の間に設けられた絶縁フィルムを備え、
   前記付加金属は前記絶縁フィルムの外壁に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
10. 前記金属カバーは、トップ金属カバーと、前記トップ金属カバーに固定されたボトム金属カバーと、を有する筒状の形状を有し、
    前記絶縁フィルムは、前記トップ金属カバーと前記基板の間に設けられたトップ絶縁フィルムと、前記ボトム金属カバーと前記基板の間に設けられたボトム絶縁フィルムとを有し、
    前記付加金属は、前記トップ絶縁フィルムに固定されたトップ付加金属と、前記ボトム絶縁フィルムに固定されたボトム付加金属とを有することを特徴とする請求項９に記載の点灯装置。
11. 前記付加金属の厚さは、前記開磁路型コイルに流れる電流によって前記付加金属に生じる渦電流の浸透深さよりも厚いことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の点灯装置。
12. 前記付加金属はアルミ又は銅であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の点灯装置。
13. 前記付加金属は金属テープ又は蒸着膜であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の点灯装置。
14. 前記開磁路型コイルの第１端の電圧を分圧する第１分圧回路と、
    前記開磁路型コイルの第２端の電圧を分圧する第２分圧回路と、
    前記開磁路型コイルに流れる電流を制御するスイッチング素子と、を備え、
    前記直流変換回路は、前記第１分圧回路から出力される電圧と、前記第２分圧回路から出力される電圧とを比較し、大小関係が変化したタイミングで前記スイッチング素子のオンオフを切り換え前記開磁路型コイルに流れる電流の増減を変更することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の点灯装置。
15. 前記スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の点灯装置。
16. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項１５に記載の点灯装置。
17. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の点灯装置と、
    前記点灯装置に接続された光源と、を備えたことを特徴とする照明器具。
18. 前記光源は、ＬＥＤ又は有機ＥＬであることを特徴とする請求項１７に記載の照明器具。

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