JP6179831B1 - 照明用電源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解コンデンサを用いる場合に比較して、ライフタイムが長い電源回路を備える照明用電源装置を提供する。【解決手段】電源回路2は、交流を整流する整流部30と、コンデンサを有する第1フィルタ41と、第1フィルタ41を介して出力される波形をスイッチングする第2スイッチング回路51と、コンデンサを有し、第2スイッチング回路51から出力される波形の高周波成分をフィルタして、接続される負荷に供給する第3フィルタ53と、を備える。これらのコンデンサは、フィルムコンデンサまたはセラミックコンデンサであり、第3フィルタ53から出力される電圧が電解コンデンサの場合に比べ高く設定されている。電源回路2を実現する基板は、アルミ押し出し材の筐体に収容されている。基板に搭載される発熱部品の熱を筐体に伝えるための充填剤が筐体の内部空間に注入されている。【選択図】図1
Description
本発明は、照明用電源装置に関する。
公報記載の従来技術として、交流入力を二分し、それぞれを全波整流回路で整流する。ただし、二分した交流入力の一方の位相を他方の位相から略90度ずらす。それらの全波整流の結果を電圧加算回路で加算することで、平滑コンデンサを用いることなく、脈動の少ない直流電源として動作する電源回路が存在する(特許文献1参照)。
ところで、劣化しやすくライフタイムが極めて短い電解(ケミカル)コンデンサを平滑回路などに用いた電源回路を、電解コンデンサより長いライフタイムを有する発光ダイオードなどの電子部品と組み合わせて一体化すると、発光ダイオードなどの長いライフタイムを有効に利用しづらい。
本発明の目的は、電解コンデンサを用いる場合に比較して、ライフタイムが長い電源回路を備える照明用電源装置を提供することにある。
本発明の目的は、電解コンデンサを用いる場合に比較して、ライフタイムが長い電源回路を備える照明用電源装置を提供することにある。
本発明が適用される照明用電源装置は、少なくとも、供給される交流を整流する整流手段と、第1のコンデンサを有し、ノイズをフィルタする第1のフィルタ手段と、前記第1のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングする第1のスイッチング手段と、第3のコンデンサを備え、前記第1のスイッチング手段から出力される電圧波形の高周波成分をフィルタする第3のフィルタ手段と、前記第3のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングして出力する電圧を制御する第2のスイッチング手段と、第2のコンデンサを有し、前記第2のスイッチング手段から出力される波形の高周波成分をフィルタする第2のフィルタ手段と、が筐体の内部空間に収容され、前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ及び前記第3のコンデンサを含むすべてのコンデンサは、フィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサであり、前記第2のフィルタ手段から出力される電圧が、前記第2のコンデンサを電解コンデンサとした場合に比べて、高く設定され、前記筐体は、放熱フィンを有する金属性の押し出し材であり、前記内部空間に熱伝導性充填材が注入され、前記筐体の内部空間に収容される発熱部の熱を当該筐体に伝える熱伝導部材が当該発熱部に対して前記放熱フィンとは反対の側に位置するように当該内部空間に収容されることで当該発熱部の熱が当該熱伝導部材を介して当該筐体から当該放熱フィンに伝わる熱伝導経路が形成される、ことを特徴とする照明用電源装置である。
また、本発明が適用される照明用電源装置は、少なくとも、供給される交流を整流する整流手段と、第1のコンデンサを有し、ノイズをフィルタする第1のフィルタ手段と、前記第1のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングする第1のスイッチング手段と、第3のコンデンサを備え、前記第1のスイッチング手段から出力される電圧波形の高周波成分をフィルタする第3のフィルタ手段と、前記第3のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングして出力する電圧を制御する第2のスイッチング手段と、第2のコンデンサを有し、前記第2のスイッチング手段から出力される波形の高周波成分をフィルタする第2のフィルタ手段と、が筐体の内部空間に収容され、前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ及び前記第3のコンデンサを含むすべてのコンデンサは、フィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサであり、前記第2のフィルタ手段から出力される電圧が、前記第2のコンデンサを電解コンデンサとした場合に比べて、高く設定され、前記筐体は、放熱フィンを有する金属性の押し出し材であり、前記内部空間に熱伝導性充填材が注入され、前記筐体の内部空間における温度を検出する温度検出部の検出結果を基に電源供給を抑制し、当該内部空間の温度が前記フィルムコンデンサに影響を及ぼさないようにする、ことを特徴とする照明用電源装置である。
また、本発明が適用される照明用電源装置は、少なくとも、供給される交流を整流する整流手段と、第1のコンデンサを有し、ノイズをフィルタする第1のフィルタ手段と、前記第1のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングする第1のスイッチング手段と、第3のコンデンサを備え、前記第1のスイッチング手段から出力される電圧波形の高周波成分をフィルタする第3のフィルタ手段と、前記第3のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングして出力する電圧を制御する第2のスイッチング手段と、第2のコンデンサを有し、前記第2のスイッチング手段から出力される波形の高周波成分をフィルタする第2のフィルタ手段と、が筐体の内部空間に収容され、前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ及び前記第3のコンデンサを含むすべてのコンデンサは、フィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサであり、前記第2のフィルタ手段から出力される電圧が、前記第2のコンデンサを電解コンデンサとした場合に比べて、高く設定され、前記筐体は、放熱フィンを有する金属性の押し出し材であり、前記内部空間に熱伝導性充填材が注入され、前記筐体の内部空間における温度を検出する温度検出部の検出結果を基に電源供給を抑制し、当該内部空間の温度が前記フィルムコンデンサに影響を及ぼさないようにする、ことを特徴とする照明用電源装置である。
本発明によれば、電解コンデンサを用いる場合に比較して、ライフタイムが長い電源回路を備える照明用電源装置を提供することが可能になる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<発光ダイオード照明100>
図1は、本実施の形態における発光ダイオード照明100の構成の一例を示す図である。
発光ダイオード照明100は、発光ダイオードアレイ1と発光ダイオードアレイ1に電流を供給する電源回路2とを備えている。
<発光ダイオード照明100>
図1は、本実施の形態における発光ダイオード照明100の構成の一例を示す図である。
発光ダイオード照明100は、発光ダイオードアレイ1と発光ダイオードアレイ1に電流を供給する電源回路2とを備えている。
[発光ダイオードアレイ1]
発光ダイオードアレイ1は、複数の発光ダイオードLEDが直列接続されて構成されている。すなわち、複数の発光ダイオードLEDは、それぞれの正極と負極とが交互に接続されている。そして、発光ダイオードアレイ1の両端子が電源回路2の出力端子に接続されている。
発光ダイオードアレイ1は、例えば、28個の発光ダイオードLEDが直列接続されて構成されている。それぞれの、発光ダイオードLEDは、例えば、順方向電圧2.9V、順方向電流52.5mAである。よって、発光ダイオードアレイ1は、電圧約80V、電流約52.5mAが供給されると点灯する。
図1では、例として、4個の発光ダイオードアレイ1を並列している。この場合、電源回路2は、電圧約80V、電流約214mAを供給する。すなわち、電源回路2は、電力約17Wを供給すればよい。
また、発光ダイオードアレイ1として、例えば、発光ダイオードLEDの順方向電圧2.9V、順方向電流80.6mAの発光ダイオードLEDが36個直列接続され、かつ直列接続されたLEDの列が18列で構成された発光ダイオードアレイ1を2個用いた場合、電源回路2は、電圧約210V、電流約1.45A、303Wの電力を供給する。
なお、発光ダイオードアレイ1のLEDの数は、28個以外であってもよい。発光ダイオードアレイ1の数も1個でもよく、3個を超えてもよい。これらの場合、電源回路2は、発光ダイオードアレイ1におけるLEDの数及び発光ダイオードアレイ1の数に応じた電圧、電流、電力を供給すればよい。
発光ダイオードアレイ1は、複数の発光ダイオードLEDが直列接続されて構成されている。すなわち、複数の発光ダイオードLEDは、それぞれの正極と負極とが交互に接続されている。そして、発光ダイオードアレイ1の両端子が電源回路2の出力端子に接続されている。
発光ダイオードアレイ1は、例えば、28個の発光ダイオードLEDが直列接続されて構成されている。それぞれの、発光ダイオードLEDは、例えば、順方向電圧2.9V、順方向電流52.5mAである。よって、発光ダイオードアレイ1は、電圧約80V、電流約52.5mAが供給されると点灯する。
図1では、例として、4個の発光ダイオードアレイ1を並列している。この場合、電源回路2は、電圧約80V、電流約214mAを供給する。すなわち、電源回路2は、電力約17Wを供給すればよい。
また、発光ダイオードアレイ1として、例えば、発光ダイオードLEDの順方向電圧2.9V、順方向電流80.6mAの発光ダイオードLEDが36個直列接続され、かつ直列接続されたLEDの列が18列で構成された発光ダイオードアレイ1を2個用いた場合、電源回路2は、電圧約210V、電流約1.45A、303Wの電力を供給する。
なお、発光ダイオードアレイ1のLEDの数は、28個以外であってもよい。発光ダイオードアレイ1の数も1個でもよく、3個を超えてもよい。これらの場合、電源回路2は、発光ダイオードアレイ1におけるLEDの数及び発光ダイオードアレイ1の数に応じた電圧、電流、電力を供給すればよい。
[電源回路2]
電源回路2は、サージアブソーバ10、EMC(Electro-Magnetic Compatibility)フィルタ20、整流部30、波形整形部40、出力部50及び駆動電源部60を備えている。
電源回路2において、入力端子からサージアブソーバ10、EMCフィルタ20、整流部30、波形整形部40、出力部50の順に接続されている。出力部50が出力端子に接続されている。整流部30が、整流手段の一例である。
電源回路2の入力端子には、交流電源3が接続されている。交流電源3は、いわゆる商用電源であって、電源回路2に交流電力(電圧、電流)を供給する。交流電源3は、例えば、50Hz又は60Hzの85〜265Vである。
電源回路2は、サージアブソーバ10、EMC(Electro-Magnetic Compatibility)フィルタ20、整流部30、波形整形部40、出力部50及び駆動電源部60を備えている。
電源回路2において、入力端子からサージアブソーバ10、EMCフィルタ20、整流部30、波形整形部40、出力部50の順に接続されている。出力部50が出力端子に接続されている。整流部30が、整流手段の一例である。
電源回路2の入力端子には、交流電源3が接続されている。交流電源3は、いわゆる商用電源であって、電源回路2に交流電力(電圧、電流)を供給する。交流電源3は、例えば、50Hz又は60Hzの85〜265Vである。
次に、電源回路2の各構成について説明する。
電源回路2のサージアブソーバ10は、交流電源3側から電源回路2にサージが侵入することを抑制する。サージアブソーバ10は、例えば、極性を逆にして並列に接続されたバリスタで構成されている。そして、交流電源3から電源回路2に交流電力(電圧、電流)を供給する2本の電源線の間に設けられている。
電源回路2のサージアブソーバ10は、交流電源3側から電源回路2にサージが侵入することを抑制する。サージアブソーバ10は、例えば、極性を逆にして並列に接続されたバリスタで構成されている。そして、交流電源3から電源回路2に交流電力(電圧、電流)を供給する2本の電源線の間に設けられている。
EMCフィルタ20は、交流電源3側から侵入するノーマルモードノイズ及びコモンモードノイズを除去する。EMCフィルタ20は、例えば、フェライトビーズやチョークコイルである。
整流部30は、交流電源3から供給された交流を直流に変換(整流)する。整流部30は、例えば、ダイオードブリッジである。
波形整形部40は、整流部30により整流された電圧波形を整形する。
出力部50は、波形整形部40により整形された波形の電圧を、発光ダイオードアレイ1に供給する電圧及び電流に変換して、発光ダイオードアレイ1に供給(出力)する。
駆動電源部60は、後述する波形整形部40の力率制御回路45及び出力部50の出力電流制御回路54に駆動のための電力(電圧、電流)を供給する。
なお、交流電源3とサージアブソーバ10との間に、過電流時に切れるヒューズを設けてもよい。
出力部50は、波形整形部40により整形された波形の電圧を、発光ダイオードアレイ1に供給する電圧及び電流に変換して、発光ダイオードアレイ1に供給(出力)する。
駆動電源部60は、後述する波形整形部40の力率制御回路45及び出力部50の出力電流制御回路54に駆動のための電力(電圧、電流)を供給する。
なお、交流電源3とサージアブソーバ10との間に、過電流時に切れるヒューズを設けてもよい。
次に、波形整形部40及び出力部50を詳細に説明する。
(波形整形部40)
波形整形部40は、第1フィルタ41、トランス42、第1スイッチング回路43、第2フィルタ44及び力率制御回路45を備えている。第1フィルタ41が、第1のフィルタ手段の一例、第1スイッチング回路43が、他のスイッチング手段及び第1のスイッチング手段の一例、第2フィルタ44が第3のフィルタ手段及びフィルタ手段の一例、力率制御回路45が力率制御手段の一例である。
第1フィルタ41は、第1スイッチング回路43を含む高周波発生部からのノイズが外部(入力方向)へ出力されることを軽減(抑制)する。
トランス42は、一次側を整流部30により整流された電圧波形が通過する。そして、トランス42の二次側は、次に説明する第1スイッチング回路43のオン/オフにより発生する交流成分を取り出すために用いられる。
第1スイッチング回路43は、力率制御回路45からの信号によりオン/オフし、オン状態において電流を流すことで、電流波形を電圧波形に近づけて、力率を改善する。
(波形整形部40)
波形整形部40は、第1フィルタ41、トランス42、第1スイッチング回路43、第2フィルタ44及び力率制御回路45を備えている。第1フィルタ41が、第1のフィルタ手段の一例、第1スイッチング回路43が、他のスイッチング手段及び第1のスイッチング手段の一例、第2フィルタ44が第3のフィルタ手段及びフィルタ手段の一例、力率制御回路45が力率制御手段の一例である。
第1フィルタ41は、第1スイッチング回路43を含む高周波発生部からのノイズが外部(入力方向)へ出力されることを軽減(抑制)する。
トランス42は、一次側を整流部30により整流された電圧波形が通過する。そして、トランス42の二次側は、次に説明する第1スイッチング回路43のオン/オフにより発生する交流成分を取り出すために用いられる。
第1スイッチング回路43は、力率制御回路45からの信号によりオン/オフし、オン状態において電流を流すことで、電流波形を電圧波形に近づけて、力率を改善する。
第2フィルタ44は、第1スイッチング回路43のオン/オフによって発生する高周波成分を軽減(抑制)する。すなわち、第2フィルタ44は、低域通過フィルタ(LPF)である。
力率制御回路45は、交流電源3の電圧波形(正弦波波形)を検知するMULT信号、トランス42からゼロクロスタイミングを検知するゼロクロス(ZCD(Zero-Crossing Determination))信号、第1スイッチング回路43に流れる電流を検知する電流検知信号、第2フィルタ44の出力電圧を検知する電圧検知信号を受信し、第1スイッチング回路43のオン/オフを制御する信号を送信する。
すなわち、力率制御回路45は、電流検知信号で検知される電流波形がMULT信号で検知される電圧波形に近づくように、第1スイッチング回路43をオン/オフさせるタイミング(オンになっている期間)を制御する。
なお、力率制御回路45は、一つの集積回路(PFC(Power Factor Correction)IC)として構成されていてもよい。
すなわち、力率制御回路45は、電流検知信号で検知される電流波形がMULT信号で検知される電圧波形に近づくように、第1スイッチング回路43をオン/オフさせるタイミング(オンになっている期間)を制御する。
なお、力率制御回路45は、一つの集積回路(PFC(Power Factor Correction)IC)として構成されていてもよい。
なお、力率を改善しない場合は、力率制御回路45を備えなくともよい。
(出力部50)
出力部50は、第2スイッチング回路51、電流検出回路52、第3フィルタ53、出力電流制御回路54及び電源回路55を備えている。第2スイッチング回路51が他のスイッチング手段及び第2のスイッチング手段の一例、第3フィルタ53が第2のフィルタ手段及び他のフィルタ手段の一例である。
第2スイッチング回路51は、出力電流制御回路54によって、オン/オフが制御される。これにより、発光ダイオードアレイ1に供給される電圧及び電流が制御される。
電流検出回路52は、発光ダイオードアレイ1に供給される電流を検知し、出力電流制御回路54に送信する。
第3フィルタ53は、第2スイッチング回路51のオン/オフによって発生する高周波成分を抑制(除去)する。
出力部50は、第2スイッチング回路51、電流検出回路52、第3フィルタ53、出力電流制御回路54及び電源回路55を備えている。第2スイッチング回路51が他のスイッチング手段及び第2のスイッチング手段の一例、第3フィルタ53が第2のフィルタ手段及び他のフィルタ手段の一例である。
第2スイッチング回路51は、出力電流制御回路54によって、オン/オフが制御される。これにより、発光ダイオードアレイ1に供給される電圧及び電流が制御される。
電流検出回路52は、発光ダイオードアレイ1に供給される電流を検知し、出力電流制御回路54に送信する。
第3フィルタ53は、第2スイッチング回路51のオン/オフによって発生する高周波成分を抑制(除去)する。
出力電流制御回路54は、電流検出回路52が検出した電流に応じて、発光ダイオードアレイ1に供給する電流が予め定められた値になるように、第2スイッチング回路51をオン/オフする比率(デューティ比)を設定する。
電源回路55は、後述する駆動電源部60から供給される駆動電圧を、出力電流制御回路54に供給する。なお、電源回路55は、立ち上げ時に、出力電流制御回路54に駆動電圧を供給するため、第2スイッチング回路51の入力側にも接続されている。
出力部50は、発光ダイオードアレイ1に予め定められた電流を供給する定電流電源として機能する。
電源回路55は、後述する駆動電源部60から供給される駆動電圧を、出力電流制御回路54に供給する。なお、電源回路55は、立ち上げ時に、出力電流制御回路54に駆動電圧を供給するため、第2スイッチング回路51の入力側にも接続されている。
出力部50は、発光ダイオードアレイ1に予め定められた電流を供給する定電流電源として機能する。
(駆動電源部60)
駆動電源部60は、波形整形部40におけるトランス42の二次巻線に接続されている。そして、力率制御回路45による第1スイッチング回路43のオン/オフにより生じた交流成分をトランス42の二次巻線で取り出して整流する。
駆動電源部60は、整流した電圧を力率制御回路45に駆動電圧として供給する。また、出力部50の電源回路55を介して、出力電流制御回路54に駆動電圧として供給する。
なお、駆動電源部60は、立ち上げ時に、力率制御回路45に駆動電圧を供給するため、整流部30の出力側にも接続されている。
駆動電源部60は、波形整形部40におけるトランス42の二次巻線に接続されている。そして、力率制御回路45による第1スイッチング回路43のオン/オフにより生じた交流成分をトランス42の二次巻線で取り出して整流する。
駆動電源部60は、整流した電圧を力率制御回路45に駆動電圧として供給する。また、出力部50の電源回路55を介して、出力電流制御回路54に駆動電圧として供給する。
なお、駆動電源部60は、立ち上げ時に、力率制御回路45に駆動電圧を供給するため、整流部30の出力側にも接続されている。
(電源回路2の動作)
次に、電源回路2の全体としての動作を説明する。
交流電源3から供給された交流は、サージアブソーバ10、EMCフィルタ20を経由して、整流部30に入力する。整流部30は交流を整流する。
そして、整流された波形が、波形整形部40で整形される。まず、波形整形部40の第1フィルタ41で、脈流が軽減される。次いで、力率制御回路45の制御による第1スイッチング回路43のオン/オフにより、電流波形が電圧波形に近づけられる。
次いで、出力部50における出力電流制御回路54の制御による第2スイッチング回路51のオン/オフにより、出力部50から出力される電圧及び電流が制御される。なお、出力電流制御回路54は、出力される電流を検知して、電流が予め定められた値になるように制御する。
次に、電源回路2の全体としての動作を説明する。
交流電源3から供給された交流は、サージアブソーバ10、EMCフィルタ20を経由して、整流部30に入力する。整流部30は交流を整流する。
そして、整流された波形が、波形整形部40で整形される。まず、波形整形部40の第1フィルタ41で、脈流が軽減される。次いで、力率制御回路45の制御による第1スイッチング回路43のオン/オフにより、電流波形が電圧波形に近づけられる。
次いで、出力部50における出力電流制御回路54の制御による第2スイッチング回路51のオン/オフにより、出力部50から出力される電圧及び電流が制御される。なお、出力電流制御回路54は、出力される電流を検知して、電流が予め定められた値になるように制御する。
発光ダイオードアレイ1の順方向電圧は、温度によって変化する。温度が高くなると、順方向電圧は低くなる。しかし、出力電流制御回路54により、発光ダイオードアレイ1に流れる電流が予め定められた値に制御されるため、光量の変動が抑制される。
以下では、整流部30、波形整形部40及び出力部50について詳述する。
図2は、整流部30及び波形整形部40を説明する回路図の一例である。波形整形部40については、主要部分を示している。
図2は、整流部30及び波形整形部40を説明する回路図の一例である。波形整形部40については、主要部分を示している。
整流部30は、ダイオードD1〜D4から構成されるダイオードブリッジによる全波整流器である。整流部30の2個の入力端子は、EMCフィルタ20及びサージアブソーバ10を介して交流電源3に接続されている。整流部30の2個の出力端子は、一方が高圧配線71に、他方が基準配線72に接続されている。基準配線72は、接地電位(GND)などの基準電位に設定され、整流部30、波形整形部40、出力部50で共通である。
なお、整流部30は、半波整流器であってもよい。
なお、整流部30は、半波整流器であってもよい。
波形整形部40の第1フィルタ41は、コンデンサC1、C2、リアクトル(コイル)L1を備えている。コンデンサC1は、リアクトルL1より上流側(交流電源3に近い側)において、高圧配線71と基準配線72との間に設けられている。リアクトルL1は、高圧配線71に設けられている。コンデンサC1、C2が、第1のコンデンサの一例である。
なお、ここでは、リアクトルL1の前後の配線をそれぞれ区別することなく、高圧配線71と表記する。そして、リアクトルL1は、高圧配線71に設けられていると表現する。他の場合も同様とする。
なお、ここでは、リアクトルL1の前後の配線をそれぞれ区別することなく、高圧配線71と表記する。そして、リアクトルL1は、高圧配線71に設けられていると表現する。他の場合も同様とする。
コンデンサC2は、リアクトルL1より下流側(発光ダイオードアレイ1に近い側)において、高圧配線71と基準配線72との間に設けられている。
リアクトルL1は、高周波成分に対して抵抗として働き、コンデンサC1とで、第1スイッチング回路43で発生した電圧波形の低域通過フィルタ(LPF)として動作する。
コンデンサC1、C2は、それぞれフィルムコンデンサであって、例えば、定格電圧450V、容量0.22μFである。
リアクトルL1は、高周波成分に対して抵抗として働き、コンデンサC1とで、第1スイッチング回路43で発生した電圧波形の低域通過フィルタ(LPF)として動作する。
コンデンサC1、C2は、それぞれフィルムコンデンサであって、例えば、定格電圧450V、容量0.22μFである。
次に、トランス42は、一次側が高圧配線71に設けられている。二次側は、駆動電源部60及び力率制御回路45に接続されている。
第1スイッチング回路43は、FET(電界効果型トランジスタ)1と抵抗R1とを備えている。FET1は、ドレインが高圧配線71に接続され、ソースが抵抗R1を介して基準配線72に接続されている。そして、ゲートが力率制御回路45に接続されている(図1参照)。
FET1は、例えば、パワーFETである。
第1スイッチング回路43は、FET(電界効果型トランジスタ)1と抵抗R1とを備えている。FET1は、ドレインが高圧配線71に接続され、ソースが抵抗R1を介して基準配線72に接続されている。そして、ゲートが力率制御回路45に接続されている(図1参照)。
FET1は、例えば、パワーFETである。
第1スイッチング回路43では、FET1がオン/オフすることにより、高圧配線71から基準配線72に電流を流す。これにより、電流波形を電圧波形に近づけて、力率を改善する。
抵抗R1は、FET1がオンのときに流れる電流を検知する(図1参照)。
抵抗R1は、FET1がオンのときに流れる電流を検知する(図1参照)。
FET1のドレインの電圧、すなわち、第1スイッチング回路43が接続された高圧配線71の部分は、例えば、交流電源3の電圧が85〜265Vの範囲内の場合、400Vに設定されている。そして、第1スイッチング回路43のオン/オフの繰り返し周波数は、例えば、数10kHzと、交流電源3の周波数より高く設定されている。この繰り返し周波数が大きいほど、電流波形を電圧波形に近づけられる。
トランス42の二次側は、第1スイッチング回路43のオン/オフの繰り返し周波数の交流成分を取り出す。交流成分の電圧は、約50V(ピーク電圧)である。駆動電源部60は、この交流成分を整流して、18Vの駆動電圧を発生する(図1参照)。
第2フィルタ44は、高圧配線71と基準配線72との間に並列に設けられた複数のコンデンサC3〜C6を備えている。コンデンサC3〜C6は、例えば、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えばフィルムコンデンサであって、それぞれが定格電圧450V、容量0.47μFである。ここでは、4個のコンデンサC3〜C6を用いたが、容量の大きいフィルムコンデンサを用いて個数を減らしてもよい。コンデンサC3〜C6が、第3のコンデンサの一例である。
ここでは、ライフタイムとは、データシートに記載されたライフ(寿命)又は一般に知られているライフ(寿命)をいう。
ここでは、ライフタイムとは、データシートに記載されたライフ(寿命)又は一般に知られているライフ(寿命)をいう。
なお、トランス42のサイズ制限がある場合は、一次側のインダクタンスを分割する目的で、トランス42と第1スイッチング回路43との間の高圧配線71にリアクトルをさらに設けてもよい。
図3は、出力部50を説明する回路図の一例である。ここでは、出力部50の主要部である第2スイッチング回路51、電流検出回路52及び第3フィルタ53を示している。
第2スイッチング回路51は、FET2とダイオードD5とを備えている。FET2は、ドレインが高圧配線71に接続され、ソースがダイオードD5を介して基準配線72に接続されている。そして、ゲートが出力電流制御回路54に接続されている(図1参照)。そして、FET2のソースに出力配線73が接続されている。
FET2も、例えば、FET1と同様にパワーFETである。
ダイオードD5は、基準配線72から、FET2のソースに向かって電流が流れる方向に接続されている。ダイオードD5は、帰還ダイオードである。
第2スイッチング回路51は、FET2とダイオードD5とを備えている。FET2は、ドレインが高圧配線71に接続され、ソースがダイオードD5を介して基準配線72に接続されている。そして、ゲートが出力電流制御回路54に接続されている(図1参照)。そして、FET2のソースに出力配線73が接続されている。
FET2も、例えば、FET1と同様にパワーFETである。
ダイオードD5は、基準配線72から、FET2のソースに向かって電流が流れる方向に接続されている。ダイオードD5は、帰還ダイオードである。
第2スイッチング回路51は、出力電流制御回路54からの信号がゲートに与えられることにより、オン/オフを繰り返す。オンの期間とオフの期間との比であるデューティ比により、出力配線73の電圧及び電流が制御される。
出力電流制御回路54からの信号は、例えば、繰り返し周波数が約100kHzであって、デューティ比により、出力配線73の電圧及び電流が設定される。
出力電流制御回路54からの信号は、例えば、繰り返し周波数が約100kHzであって、デューティ比により、出力配線73の電圧及び電流が設定される。
電流検出回路52は、例えば、抵抗R2である。抵抗R2は、出力配線73に設けられている。
抵抗R2の両端子が出力電流制御回路54に接続されている(図1参照)。抵抗R2の両端子間の電圧により、出力配線73に流れる電流が検出される。出力電流制御回路54は、この電流に基づいて、第2スイッチング回路51をオンにする期間を設定し、出力配線73を流れる電流を予め定められた電流に設定する。
抵抗R2の両端子が出力電流制御回路54に接続されている(図1参照)。抵抗R2の両端子間の電圧により、出力配線73に流れる電流が検出される。出力電流制御回路54は、この電流に基づいて、第2スイッチング回路51をオンにする期間を設定し、出力配線73を流れる電流を予め定められた電流に設定する。
第3フィルタ53は、出力配線73に設けられたリアクトルL2と、出力配線73と基準配線72との間に設けられたコンデンサC7とを備えている。リアクトルL2は、高周波成分に対して抵抗として働く。
コンデンサC7は、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えばフィルムコンデンサであって、例えば、定格電圧100V、容量1μFである。コンデンサC7が、第2のコンデンサ及び他のコンデンサの一例である。
コンデンサC7は、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えばフィルムコンデンサであって、例えば、定格電圧100V、容量1μFである。コンデンサC7が、第2のコンデンサ及び他のコンデンサの一例である。
出力部50が発光ダイオードアレイ1に供給する電圧及び電流は、例えば、約80V及び約214mAに設定されている。
以上説明したように、本実施の形態では、第1フィルタ41、第2フィルタ44、第3フィルタ53が備えるコンデンサC1〜C7を、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えば、フィルムコンデンサとしている。このため、後述するように、電源回路2のライフタイムが、電解コンデンサを用いた場合に比べて、長い。
しかし、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサの容量は、同じ体積において、電解コンデンサに比べて小さい。よって、電解コンデンサを用いた場合と同じ容量とすると、体積が大きくなり、回路が大きくなってしまう。
しかし、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサの容量は、同じ体積において、電解コンデンサに比べて小さい。よって、電解コンデンサを用いた場合と同じ容量とすると、体積が大きくなり、回路が大きくなってしまう。
そこで、本実施の形態では、出力部50から出力される電圧(出力電圧)を、第3フィルタ53のコンデンサC7の代わりに電解コンデンサを用いて構成する場合に比べ、高くしている。例えば、電解コンデンサを用いた場合に一般に用いられる48Vに対して、80Vにしている。コンデンサに蓄積される電荷量は、電圧と容量との積であるので、電圧を高くするほど、容量が小さくてすむ。
さらに、本実施の形態では、発光ダイオードアレイ1に供給する電圧を、第2スイッチング回路51、すなわち、降圧回路により生成している。これは、第2スイッチング回路51への入力電圧(例えば、400V)と、第2スイッチング回路51からの出力電圧(例えば、80V)との差が小さいため、第2スイッチング回路51のデューティ比により容易に設定可能であるためである。
さらに、本実施の形態では、発光ダイオードアレイ1に供給する電圧を、第2スイッチング回路51、すなわち、降圧回路により生成している。これは、第2スイッチング回路51への入力電圧(例えば、400V)と、第2スイッチング回路51からの出力電圧(例えば、80V)との差が小さいため、第2スイッチング回路51のデューティ比により容易に設定可能であるためである。
一方、第2スイッチング回路51からの出力電圧を、例えば48Vに設定しようとすると、第2スイッチング回路51のデューティ比を小さく(オンの期間を短く)設定することになり、制御が難しくなる。
このため、第2スイッチング回路51の代わりに、トランスを設けて、電圧をさげることが行われる。この場合、トランスの一次側と二次側との間で結合損失が発生し、効率が低下する。
すなわち、本実施の形態では、トランスを用いない(トランスレス)構成としているので、トランスの占める体積が削減できるとともに、効率が高い。
このため、第2スイッチング回路51の代わりに、トランスを設けて、電圧をさげることが行われる。この場合、トランスの一次側と二次側との間で結合損失が発生し、効率が低下する。
すなわち、本実施の形態では、トランスを用いない(トランスレス)構成としているので、トランスの占める体積が削減できるとともに、効率が高い。
さらに、本実施の形態では、出力部50の第2スイッチング回路51のオン/オフの周波数を、例えば、約100kHzに設定している。高周波成分(高調波を含む)は、周波数が高いほど、コンデンサにより取り除きやすい。そして、この周波数は、フリッカとして視認し難い。
以上のことから、出力部50における第3フィルタ53のコンデンサC7の容量を小さく、例えば、容量1μFとしている。この値は、コンデンサC7に電解コンデンサを用いた場合の、例えば、容量680μFに比べて、極めて小さい。
すなわち、出力部50における第3フィルタ53のコンデンサC7を、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えば、フィルムコンデンサとしても、小さい容量で済ませることができるので、電源回路2における体積の増加を生じにくい。
すなわち、出力部50における第3フィルタ53のコンデンサC7を、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えば、フィルムコンデンサとしても、小さい容量で済ませることができるので、電源回路2における体積の増加を生じにくい。
また、波形整形部40の第1フィルタ41のコンデンサC1、C2についても、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサ、例えば、フィルムコンデンサとしている。そして、波形整形部40の第1フィルタ41のコンデンサC1、C2を、例えば、それぞれ容量0.2μFとしている。これは、電解コンデンサを用いて構成した場合における、例えば、容量680μFに比べて、極めて小さい。
このため、波形整形部40の第1フィルタ41から出力される電圧波形に脈流が残っても、出力部50の第2スイッチング回路51への入力電圧を、例えば、約400Vと高くし、第2スイッチング回路51のオン/オフの周波数を、例えば、約100KHzと高くするとともに、出力電圧を、例えば、約80Vと高くしたことにより、脈流の出力部50からの出力される電圧波形への影響が抑制されている。
このため、波形整形部40の第1フィルタ41から出力される電圧波形に脈流が残っても、出力部50の第2スイッチング回路51への入力電圧を、例えば、約400Vと高くし、第2スイッチング回路51のオン/オフの周波数を、例えば、約100KHzと高くするとともに、出力電圧を、例えば、約80Vと高くしたことにより、脈流の出力部50からの出力される電圧波形への影響が抑制されている。
次に、電源回路2のライフタイムを、フィルムコンデンサを用いて構成した場合と、電解コンデンサを用いて構成した場合とで、シミュレーションした結果を説明する。
定格電圧450Vの105℃品の電解コンデンサは、データシートによるとライフタイムが2000時間である。この電解コンデンサを用いた電源回路2を80℃において電圧380Vで使用したとすると、ライフタイムは47000時間であった。ライフタイムは、故障率が0.01%となる時間である。
次に、電解コンデンサとして、ライフタイムが8000時間である定格電圧450Vの105℃品(長寿命品)を用いたとして、80℃において電圧380Vで使用したとすると、上記のライフタイムは、92000時間であった。
定格電圧450Vの105℃品の電解コンデンサは、データシートによるとライフタイムが2000時間である。この電解コンデンサを用いた電源回路2を80℃において電圧380Vで使用したとすると、ライフタイムは47000時間であった。ライフタイムは、故障率が0.01%となる時間である。
次に、電解コンデンサとして、ライフタイムが8000時間である定格電圧450Vの105℃品(長寿命品)を用いたとして、80℃において電圧380Vで使用したとすると、上記のライフタイムは、92000時間であった。
これに対して、ライフタイムが200000時間である定格電圧400Vの85℃品のフィルムコンデンサを用いた電源回路2を、80℃において電圧380Vで使用したとすると、上記のライフタイムは、449000時間であった。
一方、発光ダイオードアレイ1を構成するLEDは、輝度が初期の70%に低下する時間が40000時間である。
すなわち、電解コンデンサを用いた電源回路2は、LEDが点灯可能な期間内において、故障が発生する確率が高い。このため、発光ダイオードアレイ1を構成するLEDを点灯可能な期間において使用するには、電源回路2を交換することが必要となる。このため、発光ダイオードアレイ1と電源回路2とを一体に構成することが難しい。例え、発光ダイオードアレイ1と電源回路2とを一体に構成したとしても、電源回路2を交換する作業が発生してしまう。
一方、フィルムコンデンサを用いた電源回路2は、LEDが点灯可能な期間内において、故障が発生する確率が極めて低い。よって、発光ダイオードアレイ1と電源回路2とを一体に構成することが可能になる。すなわち、電源回路2を交換することを要しない。
すなわち、電解コンデンサを用いた電源回路2は、LEDが点灯可能な期間内において、故障が発生する確率が高い。このため、発光ダイオードアレイ1を構成するLEDを点灯可能な期間において使用するには、電源回路2を交換することが必要となる。このため、発光ダイオードアレイ1と電源回路2とを一体に構成することが難しい。例え、発光ダイオードアレイ1と電源回路2とを一体に構成したとしても、電源回路2を交換する作業が発生してしまう。
一方、フィルムコンデンサを用いた電源回路2は、LEDが点灯可能な期間内において、故障が発生する確率が極めて低い。よって、発光ダイオードアレイ1と電源回路2とを一体に構成することが可能になる。すなわち、電源回路2を交換することを要しない。
以上説明したように、電源回路2に用いられるコンデンサを、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサとすることで、電解コンデンサを用いた場合に比べて、電源回路2のライフタイムを長くできる。
なお、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサとして、フィルムコンデンサとしたが、他のコンデンサ、例えば、セラミックコンデンサなど、極性を有する電解コンデンサ以外のコンデンサであればよい。また、フィルムコンデンサとしては、フィルムにポリエステル、ポリプロピレン、テフロン(登録商標)、ポリフェニレンスルファイドなどを用いうる。
また、本実施の形態で示したコンデンサに加え、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサをさらに備えていてもよい。
また、本実施の形態で示したコンデンサに加え、電解コンデンサよりライフタイムが長いコンデンサをさらに備えていてもよい。
さらに、本実施の形態で示した数値は、一例であって、これらに限定されないことは明らかである。
本実施の形態では、発光ダイオードアレイ1を負荷としたが、他の電子部品を負荷としてもよい。
<電源装置200>
次に、上述の電源回路2を備える電源装置200について説明する。かかる電源装置200は、発光ダイオードアレイ1に用いるものであり、直流電源を生成する照明用電源装置であり、発光ダイオード照明100の一部を構成する。電源装置200では、発熱量が比較的大きいことから、放熱効率を高めるための種々の構成を採用する。以下、具体的に説明する。
次に、上述の電源回路2を備える電源装置200について説明する。かかる電源装置200は、発光ダイオードアレイ1に用いるものであり、直流電源を生成する照明用電源装置であり、発光ダイオード照明100の一部を構成する。電源装置200では、発熱量が比較的大きいことから、放熱効率を高めるための種々の構成を採用する。以下、具体的に説明する。
図4は、電源装置200のケース部材80を示す図であり、(a)は正面図で、(b)は一部を破断して示す右側面図である。なお、ケース部材80の左側面図は右側面図と同一であり、ケース部材80の背面図は正面図と同一である。ケース部材80は、筐体の一例である。
図4(a)に示すように、ケース部材80は、ケース本体81の奥行き方向に延びる内部空間Sを有する。
かかる内部空間Sは、前方に開口すると共に、後方にも開口する。すなわち、正面視前側および後ろ側に開口部が形成されている。より詳細には、内部空間Sの横断形状すなわち開口形状は、奥行き方向に亘って略同じである。なお、本実施の形態に係る内部空間Sは、正面視幅方向(左右方向)の内寸が76mmで、高さ方向(上下方向)の内寸が48mmである。
図4(a)に示すように、ケース部材80は、ケース本体81の奥行き方向に延びる内部空間Sを有する。
かかる内部空間Sは、前方に開口すると共に、後方にも開口する。すなわち、正面視前側および後ろ側に開口部が形成されている。より詳細には、内部空間Sの横断形状すなわち開口形状は、奥行き方向に亘って略同じである。なお、本実施の形態に係る内部空間Sは、正面視幅方向(左右方向)の内寸が76mmで、高さ方向(上下方向)の内寸が48mmである。
また、ケース部材80は、正面視上側に放熱部82を持つ。かかる放熱部82は、ケース本体81と一体に形成されている。このため、追加の熱伝導材などが不要のため高い放熱効果を得ることが可能になる。なお、放熱部82をケース本体81とは別の部材とし、両者を連結して組み立てる例も考えられる。
放熱部82は、奥行き方向に延びて形成されており、その形状は、奥行き方向に亘って略同じである。また、放熱部82において、正面視で左端に位置するフィン82aおよび右端に位置するフィン82bは互いに同じ高さH1に形成されている。また、フィン82aとフィン82bとの間に位置するフィン82cはいずれも同じ高さH2であり、かつ、フィン82a,82bよりも高く形成されている(H2>H1)。
なお、本実施の形態に係る放熱部82は、左右端のフィン82a,82bの高さH1が22mmであり、その中間に位置するフィン82cの高さH2は28mmである。また、隣り合うフィン82a,82b,82cのピッチPは、いずれも7mmである。フィン82a,82b,82cは、正面視で下方から上方に行くに従って厚みが薄くなるように形成されている。フィン82a,82b,82cの厚さは、例えば1.0mm〜3.0mmの範囲内の値を採用することが望ましい。
放熱部82は、奥行き方向に延びて形成されており、その形状は、奥行き方向に亘って略同じである。また、放熱部82において、正面視で左端に位置するフィン82aおよび右端に位置するフィン82bは互いに同じ高さH1に形成されている。また、フィン82aとフィン82bとの間に位置するフィン82cはいずれも同じ高さH2であり、かつ、フィン82a,82bよりも高く形成されている(H2>H1)。
なお、本実施の形態に係る放熱部82は、左右端のフィン82a,82bの高さH1が22mmであり、その中間に位置するフィン82cの高さH2は28mmである。また、隣り合うフィン82a,82b,82cのピッチPは、いずれも7mmである。フィン82a,82b,82cは、正面視で下方から上方に行くに従って厚みが薄くなるように形成されている。フィン82a,82b,82cの厚さは、例えば1.0mm〜3.0mmの範囲内の値を採用することが望ましい。
ケース部材80は、内部空間Sを画成する内壁に、基板を保持可能な一対の保持部83、84を持つ。一対の保持部83は正面視下側にガイド溝として形成され、また、一対の保持部84は正面視上側にガイド溝として形成されている。すなわち、ケース部材80の内部空間Sに、保持部83,84を用いて2枚の基板を同時に収容可能であり、また、1枚の基板を、放熱部82に近い保持部83または放熱部82から遠い保持部84のいずれかを用いて収容可能である。このため、放熱に対する適切な位置に基板を挿入固定することが可能である。
本実施の形態では、図4(a)に後述の基板90(図5参照)を一点鎖線で図示するように、下側の保持部83に保持されている。なお、基板90の部品実装面90aは、ケース部材80に収容されている状態では、基板90の上面になる。
本実施の形態では、図4(a)に後述の基板90(図5参照)を一点鎖線で図示するように、下側の保持部83に保持されている。なお、基板90の部品実装面90aは、ケース部材80に収容されている状態では、基板90の上面になる。
このように形成されたケース部材80は、良好な熱伝導の金属製であり、より具体的には、本実施の形態では、熱伝導率の高いアルミニュームで製造されている。そして、かかるケース部材80は、アルミニュームを押出成形方式によって製造したアルミ押し出し材を用いている。例えば、ダイカストの場合には、熱伝導率が96であり、これに対し、本実施の形態で採用するアルミ押し出し材である押出用合金(A6063S−T5)は236の熱伝導率であり、ダイカストの約2.5倍である。したがって、ケース部材80において、ケース本体81の熱は放熱部82に伝わり、フィン82a,82b,82cから効率的に放出される。
また、ケース部材80にアルミ押し出し材を用いることで、アルミダイカストを用いる場合に比べて、放熱効果に優れ、また、小型軽量化を容易に実現することが可能になる。さらには、防水構造や防爆構造を容易に実現することが可能になる。
また、ケース部材80にアルミ押し出し材を用いることで、アルミダイカストを用いる場合に比べて、放熱効果に優れ、また、小型軽量化を容易に実現することが可能になる。さらには、防水構造や防爆構造を容易に実現することが可能になる。
なお、アルミ押し出し材を採用することで、アルミダイカストの場合に比べて高い取付穴強度を確保でき、少ない数の取付けねじで設計することが可能になる。また、アルミ押し出し材の押し出し方向長さを変更することが、アルミダイカストの場合に比べて容易になることから、発光光量に応じた投光器及び電源装置の設計や製造を容易に行うことが可能になる。付言すると、押し出し法では、ダイカスト法に比べて、金型製造費用や金型寿命の点で低コストであり、本実施の形態のような電源装置200では有利になる。
ケース部材80は、不図示の蓋部材により開口部を覆うことが可能である。かかる蓋部材を用いることで、ケース部材80の内部空間Sを閉空間とすることができる。そして、ケース部材80の内部空間Sには、熱伝導性が比較的高い不図示の充填剤(熱伝導性充填材の一例)が注入される。高い熱伝導性の物質である充填剤を用いることで、例えば空気の流れによる対流で熱が伝わる場合よりも、ケース部材80に熱を伝え易くなる。これにより、内部空間S内の発熱部品から発せられる熱がケース部材80に伝わり易くなり、放熱部82から速やかに放熱されることから、放熱効果が高まる。また、充填剤を用いることで、EMC(Electro Magnetic Interference)特性の改善も可能になる(誘電率が大きい)。
なお、不図示の蓋部材には、例えば電線や信号線を通すための穴が形成されるが、不図示の封止部材を用いることでケース部材80の内部空間Sをほぼ密閉の状態に確保することが可能である。
なお、不図示の蓋部材には、例えば電線や信号線を通すための穴が形成されるが、不図示の封止部材を用いることでケース部材80の内部空間Sをほぼ密閉の状態に確保することが可能である。
図5は、ケース部材80に収容される基板90の斜視図である。同図は、基板90の部品実装面90aから見た図であり、表面図である。なお、基板90は、電源回路2(図1参照)の配線をプリントしたプリント配線板であり、各種の電気/電子部品が実装されている。
図5に示すように、基板90には、交流電源3からの交流電力を供給する線材が接続され(同図左側)、また、発光ダイオードアレイ1への供給電力用の線材が接続されている(同図右側)。
図5に示すように、基板90には、交流電源3からの交流電力を供給する線材が接続され(同図左側)、また、発光ダイオードアレイ1への供給電力用の線材が接続されている(同図右側)。
また、図5に示す基板90では、左側から順に、既述のサージアブソーバ10、EMCフィルタ20、整流部30、第1フィルタ41、トランス42および第2フィルタ44が位置する。さらに、基板90では、既述の駆動電源部60、力率制御回路45、第1スイッチング回路43、第2スイッチング回路51、出力電流制御回路54および第3フィルタ53が位置する。なお、同図に示す基板90には、LEDドライバコイル56が実装されている。
なお、同図では、基板90に設けられている既述の電流検出回路52および電源回路55の図示を省略している。
なお、同図では、基板90に設けられている既述の電流検出回路52および電源回路55の図示を省略している。
さらに説明すると、基板90には、図5に示すように、熱の移動が促進されるヒートシンク部材(放熱器)91,92が配設されている。すなわち、ヒートシンク部材91には、整流部30が接続されている。また、ヒートシンク部材92には、第1スイッチング回路43(ないしPFC部FET)および第2スイッチング回路51(以下、LEDドライバFET51ということがある)が接続されている。
このように、比較的発熱量の多い部品(発熱部品)をヒートシンク部材91,92に取り付けることで、ヒートシンク部材91,92を介して熱が放出されるように構成している。
このように、比較的発熱量の多い部品(発熱部品)をヒートシンク部材91,92に取り付けることで、ヒートシンク部材91,92を介して熱が放出されるように構成している。
他の発熱部品として、整流部30の一部を構成する整流用ブリッジダイオード、LEDドライバFETのほか、既述のトランス42や、EMCフィルタ20の一部を構成するフィルタコイル21,22等を挙げることができる。
ケース部材80の内部空間Sには、上述したように、熱伝導性が比較的高い充填剤を注入するが、さらに、かかる発熱部品に対して熱伝導シート94(図4参照)を接触させることによって発熱部品の熱が熱伝導シートを介してケース部材80に伝わる熱伝導経路が形成される。
かかる熱伝導シート94は、熱伝導率が大きく適度なクッション性を持った厚みのあるものを使用するの(弾性板材)が好ましい。なお、熱伝導シートとして、絶縁性や耐トラッキング性などの電気特性が良好で耐湿熱性に優れた樹脂部材、例えば二液反応型ポリウレタン樹脂である電気絶縁用ポリウレタン封止剤を用いることが考えられる。
ケース部材80の内部空間Sには、上述したように、熱伝導性が比較的高い充填剤を注入するが、さらに、かかる発熱部品に対して熱伝導シート94(図4参照)を接触させることによって発熱部品の熱が熱伝導シートを介してケース部材80に伝わる熱伝導経路が形成される。
かかる熱伝導シート94は、熱伝導率が大きく適度なクッション性を持った厚みのあるものを使用するの(弾性板材)が好ましい。なお、熱伝導シートとして、絶縁性や耐トラッキング性などの電気特性が良好で耐湿熱性に優れた樹脂部材、例えば二液反応型ポリウレタン樹脂である電気絶縁用ポリウレタン封止剤を用いることが考えられる。
熱伝導シートを部品実装面90aに設ける例が考えられるが、例えば部品実装面90aからの高さが比較的低い発熱部品に対し、部品実装面90aとは反対の面である基板90の裏面90b(図4参照)側に熱伝導シート94を配設する例が考えられる。すなわち、基板90の裏面90bとケース部材80の内面とに接触するように、熱伝導シート94を配設する。これにより、発熱部品の熱が速やかにケース部材80のケース本体81に伝わるようになる。
なお、このような基板90の裏面90bから熱伝導シート94を介してケース部材80に熱を伝える方式は、発熱部品の高さが低い場合に限られず、他の理由により採用することも考えられる。
さらに説明すると、発熱部品の熱を熱伝導シート94を介してケース部材80に伝えるのは、基板90を介在する場合に限られない。すなわち、熱伝導シート94をケース部材80の内部空間Sにおける他の箇所に配設する例が考えられる。熱伝導シート94を例えば発熱部品に直接取り付けて直接ケース部材80に熱を伝える構成である。
さらに説明すると、発熱部品の熱を熱伝導シート94を介してケース部材80に伝えるのは、基板90を介在する場合に限られない。すなわち、熱伝導シート94をケース部材80の内部空間Sにおける他の箇所に配設する例が考えられる。熱伝導シート94を例えば発熱部品に直接取り付けて直接ケース部材80に熱を伝える構成である。
図6は、ケース部材80に収容される基板90を示す図であり、基板90の表面図(部品が搭載される面を示す図)である。なお、図9では、搭載部品の図示を省略しているが、基板90のパターンに対応して取り付けられる電気/電子部品の符号を参考に示している。
図6に示す基板90は、例えばガラスエポキシ基板等のリジッド基板であり、上述のヒートシンク部材91(図5参照)が設置される領域91a(FIN2)および、上述のヒートシンク部材92(図5参照)が設置される領域92a(FIN1)を、細かく引いた平行線で示す。
図6に示す基板90は、例えばガラスエポキシ基板等のリジッド基板であり、上述のヒートシンク部材91(図5参照)が設置される領域91a(FIN2)および、上述のヒートシンク部材92(図5参照)が設置される領域92a(FIN1)を、細かく引いた平行線で示す。
ヒートシンク部材91は、ヒートシンク部材91に取り付けられる整流部30により、高温な状態になる。また、ヒートシンク部材92は、ヒートシンク部材92に取り付けられる第1スイッチング回路43および第2スイッチング回路51により、高温な状態になる。かかるヒートシンク部材91,92の熱は、上述の熱伝導性充填剤(不図示)を介してケース本体81(同図参照)に伝わる。このため、ケース部材80の内部空間Sで発生した熱は、速やかにケース本体81に伝熱されることで、ケース部材80の放熱部82から確実に放出される。なお、ヒートシンク部材91,92の熱は、基板90を介してケース本体81(図4参照)に伝わり得る。
また、EMCフィルタ20のフィルタコイル21(L3)およびフィルタコイル22(L1)も高温になるが、その熱は、フィルタコイル21,22の近くにあるヒートシンク部材91からケース部材80に速やかに伝熱される。
また、EMCフィルタ20のフィルタコイル21(L3)およびフィルタコイル22(L1)も高温になるが、その熱は、フィルタコイル21,22の近くにあるヒートシンク部材91からケース部材80に速やかに伝熱される。
さらに説明すると、第2フィルタ44(CC1,CC2)、第3フィルタ53(C22)および、EMCフィルタ20におけるコンデンサ(C1,C4)は、熱に注意する必要がある部品であり、とりわけ第2フィルタ44(CC1,CC2)および第3フィルタ53(C22)には、十分な熱対策を行う必要がある。そのため、第2フィルタ44(CC1,CC2)および第3フィルタ53(C22)は、図6に示すように、上述の発熱部品から離れた位置に配置される。
さらに説明すると、第2フィルタ44(CC1,CC2)は、第3フィルタ53(C22)に比べて、ヒートシンク部材92(図5参照)の領域92aに近いことから、熱対策を施している。
具体的には、第2フィルタ44(CC1,CC2)用の基板90におけるパターンを、他のパターンよりも幅広く形成している。これにより、基板90の熱が外部に放出し易くなる。
また、第2フィルタ44(CC1,CC2)とヒートシンク部材92の領域92aとの間に、温度センサ93を配設している。すなわち、第2フィルタ44(CC1,CC2)の近くに、温度センサ93を置き、温度センサ93の検知結果を基に、発光ダイオードアレイ1への電力供給を制御している。以下、より具体的に説明する。
具体的には、第2フィルタ44(CC1,CC2)用の基板90におけるパターンを、他のパターンよりも幅広く形成している。これにより、基板90の熱が外部に放出し易くなる。
また、第2フィルタ44(CC1,CC2)とヒートシンク部材92の領域92aとの間に、温度センサ93を配設している。すなわち、第2フィルタ44(CC1,CC2)の近くに、温度センサ93を置き、温度センサ93の検知結果を基に、発光ダイオードアレイ1への電力供給を制御している。以下、より具体的に説明する。
図7は、温度センサ93の検出結果を用いる電力供給制御を説明するブロック図である。
図7に示すように、温度センサ93が検知した温度の情報(温度情報)は、LEDドライバFET51に出力される。そして、LEDドライバFET51は、温度センサ93からの温度情報を基に発光ダイオードアレイ1への電力供給を継続するか否か、ないし供給量を抑制するか否かを判断する。すなわち、LEDドライバFET51は、取得した温度情報が閾値を超えるか否かを判断し、もし閾値を超える場合には、発光ダイオードアレイ1への電力供給を変更する。具体的には、LEDドライバFET51は、発光ダイオードアレイ1への供給電流を抑制し、発熱量を低減させる。かかる構成により、熱影響による第2フィルタ44(CC1,CC2)の短寿命を防止することが可能になる。
図7に示すように、温度センサ93が検知した温度の情報(温度情報)は、LEDドライバFET51に出力される。そして、LEDドライバFET51は、温度センサ93からの温度情報を基に発光ダイオードアレイ1への電力供給を継続するか否か、ないし供給量を抑制するか否かを判断する。すなわち、LEDドライバFET51は、取得した温度情報が閾値を超えるか否かを判断し、もし閾値を超える場合には、発光ダイオードアレイ1への電力供給を変更する。具体的には、LEDドライバFET51は、発光ダイオードアレイ1への供給電流を抑制し、発熱量を低減させる。かかる構成により、熱影響による第2フィルタ44(CC1,CC2)の短寿命を防止することが可能になる。
なお、上述の閾値としては、第2フィルタ44(CC1,CC2)の耐熱温度よりも低い値を採用することが考えられ、例えば耐熱温度が85度である場合には、閾値を80度とする例が考えられる。なお、電力を絞る電力制御のほかに、電源を切る制御も考えられる。
このような発熱量を低減させることで温度センサ93が検出する温度が下がったら、LEDドライバFET51は、発光ダイオードアレイ1への供給電流を元に戻す制御を行う。そのような供給電流を元に戻す場合の閾値としては、例えば75度とする例が考えられる。
なお、このような電力を絞る場面が頻繁には起こらないように、使用条件を元に設計することは可能である。
なお、このような電力を絞る場面が頻繁には起こらないように、使用条件を元に設計することは可能である。
なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態には限定されない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更したり代替態様を採用したりすることが可能なことは、当業者に明らかである。
1…発光ダイオードアレイ、2…電源回路、3…交流電源、10…サージアブソーバ、20…EMCフィルタ、30…整流部、40…波形整形部、41…第1フィルタ、42…トランス、43…第1スイッチング回路、44…第2フィルタ、45…力率制御回路、50…出力部、51…第2スイッチング回路、52…電流検出回路、53…第3フィルタ、54…出力電流制御回路、55…電源回路、56…LEDドライバコイル、60…駆動電源部、71…高圧配線、72…基準配線、73…出力配線、80…ケース部材、81…ケース本体、82…放熱部、83,84…保持部、90…基板、90a…部品実装面、90b…裏面、91,92…ヒートシンク部材、91a,92a…領域、93…温度センサ、94…熱伝導シート、100…発光ダイオード照明、200…電源装置、C1〜C7…コンデンサ、D1〜D5…ダイオード、FET1、FET2…電界効果トランジスタ、L1、L2…リアクトル、LED…発光ダイオード、R1、R2…抵抗、S…内部空間
Claims (2)
- 少なくとも、
供給される交流を整流する整流手段と、
第1のコンデンサを有し、ノイズをフィルタする第1のフィルタ手段と、
前記第1のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングする第1のスイッチング手段と、
第3のコンデンサを備え、前記第1のスイッチング手段から出力される電圧波形の高周波成分をフィルタする第3のフィルタ手段と、
前記第3のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングして出力する電圧を制御する第2のスイッチング手段と、
第2のコンデンサを有し、前記第2のスイッチング手段から出力される波形の高周波成分をフィルタする第2のフィルタ手段と、
が筐体の内部空間に収容され、
前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ及び前記第3のコンデンサを含むすべてのコンデンサは、フィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサであり、
前記第2のフィルタ手段から出力される電圧が、前記第2のコンデンサを電解コンデンサとした場合に比べて、高く設定され、
前記筐体は、放熱フィンを有する金属性の押し出し材であり、前記内部空間に熱伝導性充填材が注入され、
前記筐体の内部空間に収容される発熱部の熱を当該筐体に伝える熱伝導部材が当該発熱部に対して前記放熱フィンとは反対の側に位置するように当該内部空間に収容されることで当該発熱部の熱が当該熱伝導部材を介して当該筐体から当該放熱フィンに伝わる熱伝導経路が形成される、ことを特徴とする照明用電源装置。 - 少なくとも、
供給される交流を整流する整流手段と、
第1のコンデンサを有し、ノイズをフィルタする第1のフィルタ手段と、
前記第1のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングする第1のスイッチング手段と、
第3のコンデンサを備え、前記第1のスイッチング手段から出力される電圧波形の高周波成分をフィルタする第3のフィルタ手段と、
前記第3のフィルタ手段から出力される波形をスイッチングして出力する電圧を制御する第2のスイッチング手段と、
第2のコンデンサを有し、前記第2のスイッチング手段から出力される波形の高周波成分をフィルタする第2のフィルタ手段と、
が筐体の内部空間に収容され、
前記第1のコンデンサ、前記第2のコンデンサ及び前記第3のコンデンサを含むすべてのコンデンサは、フィルムコンデンサ又はセラミックコンデンサであり、
前記第2のフィルタ手段から出力される電圧が、前記第2のコンデンサを電解コンデンサとした場合に比べて、高く設定され、
前記筐体は、放熱フィンを有する金属性の押し出し材であり、前記内部空間に熱伝導性充填材が注入され、
前記筐体の内部空間における温度を検出する温度検出部の検出結果を基に電源供給を抑制し、当該内部空間の温度が前記フィルムコンデンサに影響を及ぼさないようにする、ことを特徴とする照明用電源装置。
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