JP2014010900A - Power supply device for led illumination - Google Patents
Power supply device for led illumination Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014010900A JP2014010900A JP2012144433A JP2012144433A JP2014010900A JP 2014010900 A JP2014010900 A JP 2014010900A JP 2012144433 A JP2012144433 A JP 2012144433A JP 2012144433 A JP2012144433 A JP 2012144433A JP 2014010900 A JP2014010900 A JP 2014010900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- circuit
- supply device
- capacitor
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 81
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 37
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
【課題】漏洩電流及び部品点数を増加させることなく、ノイズの発生を低減させると共に、電源効率が良く安全性の高いLED照明用電源装置を提供することである。
【解決手段】本発明に係るLED照明用電源装置は、直流電源回路と、トランスと、点灯させるLEDに接続される出力端子とを有し、直流電源回路の出力側に接続されて、LEDに所定の直流電圧又は所定の直流電流を供給するDC−DC変換回路とを備え、トランスは、コアと巻回されたコイルとを備え、コアは、外形が略円球又は略楕円球の中空部を有し、コイルは略円球又は略楕円球の中空部の内側に配置されている。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a power supply device for LED lighting that reduces noise generation without increasing leakage current and the number of components, and has high power efficiency and high safety.
A power supply device for LED lighting according to the present invention includes a DC power supply circuit, a transformer, and an output terminal connected to the LED to be lit, and is connected to the output side of the DC power supply circuit and connected to the LED. A DC-DC conversion circuit that supplies a predetermined DC voltage or a predetermined DC current, the transformer includes a core and a wound coil, and the core has a hollow portion whose outer shape is a substantially circular sphere or a substantially elliptic sphere. And the coil is disposed inside the hollow portion of the substantially circular or elliptical sphere.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、LED照明用電源装置に関するものであって、特に、トランスを備えるLED照明用電源装置に関する。 The present invention relates to an LED illumination power supply device, and more particularly to an LED illumination power supply device including a transformer.
従来から、商用交流電源の交流電圧を所定の直流電圧に変換してLED(Light Emitting Diode,発光ダイオード)を点灯させる電源装置が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載された装置は、商用交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、スイッチング素子のオンオフ動作により直流電源回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換して出力するDC−DC変換回路を備えている。このDC−DC変換回路には、トランス、スイッチング素子及び整流平滑回路が設けられている。DC−DC変換回路の出力間には非接地の収納部に設けられた発光ダイオードが接続されている。DC−DC変換回路の出力端子とアースの間には、電源ラインへのノイズの伝播を防止するために、バイパス用コンデンサが接続されている。特許文献1の装置では、このバイパス用コンデンサを設けることによって、DC−DC変換回路の二次側に発生するノイズを、DC−DC変換回路の出力端子側からアース側にバイパスしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power supply device that converts an AC voltage of a commercial AC power source into a predetermined DC voltage and lights an LED (Light Emitting Diode) (for example, Patent Document 1). The apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載された装置では、ノイズ除去のためにバイパス用コンデンサの容量を大きくすると、バイパス用コンデンサからの漏洩電流が増加する可能性がある。また、バイパス用コンデンサをノイズ除去のために別途設ける必要があるため、装置を構成する部品点数が増加してしまう。
However, in the device described in
加えて、特許文献1に記載された装置は、トランスを有するDC−DC変換回路を備えている。トランスは、通常、コアにコイルを巻回して形成されていている。リング状コア等の一般的なコアでは、コイルから発生した磁力線を集めきれずに、コイルから発生した磁力線は外部に漏れてしまう。
In addition, the device described in
この外部に漏れた磁力線によって、トランス周辺に配置されたスイッチング回路などの周辺回路に、伝導ノイズや輻射ノイズが発生して、周辺回路の誤動作の原因となる。また、これらのノイズの発生により、電源効率も低下する。加えて、直流電源回路及びトランスを含むDC−DC変換回路は、回路の保護のため、強度を有する金属製ケースに収納されて使用される場合がある。コイルからの磁力線がこの金属製ケースに漏れると、ケースの電圧が高くなる可能性があり安全性に問題がある。 Due to the magnetic field lines leaking to the outside, conduction noise and radiation noise are generated in peripheral circuits such as a switching circuit arranged around the transformer, causing malfunction of the peripheral circuits. Further, the generation of these noises also reduces the power supply efficiency. In addition, a DC-DC conversion circuit including a DC power supply circuit and a transformer may be used by being housed in a strong metal case for circuit protection. If the magnetic field lines from the coil leak into the metal case, there is a possibility that the voltage of the case becomes high, which causes a safety problem.
特許文献1に記載されたバイパス用コンデンサでは、DC−DC変換回路の二次側に発生するノイズを除去するものの、コイルからの磁力線が外部に漏れることによってDC−DC変換回路の一次側に発生したノイズを除去することはできない。また、金属製ケース等、トランスを覆う構成部材にコイルからの磁力線が漏れてしまう可能性は、上記バイパス用コンデンサを設けたとしても排除することができない。
The bypass capacitor described in
また、負荷がLEDの場合は特に、低域周波数帯(150KHz〜10MHz)のノイズが問題となる。LEDチップによって上記低域周波数帯にノイズが生じやすくなり、ラジオ等の外部機器がこの低域周波数帯のノイズによって障害を受ける場合がある。上記バイパス用コンデンサを設けたとしても、この低域周波数帯のノイズを十分に低下させることは困難である。 Further, particularly when the load is an LED, noise in a low frequency band (150 KHz to 10 MHz) becomes a problem. The LED chip tends to cause noise in the low frequency band, and an external device such as a radio may be damaged by the noise in the low frequency band. Even if the bypass capacitor is provided, it is difficult to sufficiently reduce the noise in the low frequency band.
そこで本発明の目的は、漏洩電流及び部品点数を増加させることなく、ノイズの発生を低減させると共に、電源効率が良く安全性の高いLED照明用電源装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply device for LED lighting that reduces noise generation and increases power efficiency and safety without increasing leakage current and the number of components.
本発明は、LED照明用電源装置に係るものである。上記目的を達成するために、本発明に係るLED照明用電源装置は、直流電源回路と、トランスと、点灯させるLEDに接続される出力端子とを有し、直流電源回路の出力側に接続されて、LEDに所定の直流電圧又は所定の直流電流を供給するDC−DC変換回路とを備え、トランスは、コアと巻回されたコイルとを備え、コアは、外形が略円球又は略楕円球の中空部を有し、コイルは略円球又は略楕円球の中空部の内側に配置されている。 The present invention relates to an LED lighting power supply device. In order to achieve the above object, a power supply device for LED lighting according to the present invention has a DC power supply circuit, a transformer, and an output terminal connected to an LED to be lit, and is connected to the output side of the DC power supply circuit. And a DC-DC conversion circuit for supplying a predetermined DC voltage or a predetermined DC current to the LED, the transformer includes a core and a wound coil, and the core has a substantially spherical or elliptical outer shape. A hollow portion of a sphere is included, and the coil is disposed inside the hollow portion of a substantially circular sphere or a substantially elliptic sphere.
DC−DC変換回路の出力端子とLEDとは、直接又は間接的に接続していてもよい。すなわち、DC−DC変換回路とLEDとの間に他の構成部品又は回路が介在していてもよい。DC−DC変換回路は定電圧駆動型でもよく、定電流駆動型でもよい。 The output terminal of the DC-DC conversion circuit and the LED may be connected directly or indirectly. That is, another component or circuit may be interposed between the DC-DC conversion circuit and the LED. The DC-DC conversion circuit may be a constant voltage drive type or a constant current drive type.
本発明に係るLED照明用電源装置は、一例として、Yキャパシタを備えない。他の例として、本発明に係るLED照明用電源装置は、Yキャパシタを備える場合であっても、Yキャパシタのコンデンサ容量を低減できるものである。 As an example, the power supply device for LED illumination according to the present invention does not include a Y capacitor. As another example, the power supply device for LED illumination according to the present invention can reduce the capacitor capacity of the Y capacitor even when the Y capacitor is provided.
「Yキャパシタ」とは、主にノイズの除去の目的で回路内に挿入するコンデンサのことである。Yキャパシタは、例えば、1次側とFG(Frame Ground)との間、1次側GND(Ground)と2次側GNDとの間、2次側GNDと金属シャーシとの間などに挿入される。 A “Y capacitor” is a capacitor that is inserted into a circuit mainly for the purpose of removing noise. The Y capacitor is inserted, for example, between the primary side and FG (Frame Ground), between the primary side GND (Ground) and the secondary side GND, and between the secondary side GND and the metal chassis. .
直流電源回路は、交流電源の出力側に接続されるフィルタ回路と、フィルタ回路の出力側に接続された整流平滑回路とを備え、交流電源から出力された交流電圧を直流電圧に変換して出力するものであってもよい。一例として、DC−DC変換回路は、急激な電圧の上昇を抑制するためのスナバ回路を備える。例えば、直流電源回路とDC−DC変換回路が、金属製ケースに収納されるように構成してもよい。金属製ケースは、例えば、アルミ、鉄、マグネシウム等から形成されている。 The DC power supply circuit includes a filter circuit connected to the output side of the AC power supply and a rectifying / smoothing circuit connected to the output side of the filter circuit, and converts the AC voltage output from the AC power supply into a DC voltage for output. You may do. As an example, the DC-DC conversion circuit includes a snubber circuit for suppressing a rapid voltage increase. For example, the DC power supply circuit and the DC-DC conversion circuit may be configured to be housed in a metal case. The metal case is made of, for example, aluminum, iron, magnesium or the like.
本発明に係るLED照明用電源装置のトランスは、コアと巻回されたコイルとを備え、コアは、外形が略円球又は略楕円球の中空部を有し、コイルは略円球又は略楕円球の中空部の内側に配置されている。したがって、コイル全体がコアによって覆われるため、コイルからの磁力線が外部に漏れにくくなる。また、略円球又は略楕円球という形状によって、不均衡な磁束の集中が抑制され、電源効率の低下及びコアの発熱を回避することができる。 The transformer of the LED lighting power supply device according to the present invention includes a core and a wound coil, the core has a hollow portion whose outer shape is a substantially circular sphere or a substantially elliptic sphere, and the coil is a substantially spherical or substantially spherical shape. It is arranged inside the hollow part of the elliptical sphere. Therefore, since the entire coil is covered with the core, the magnetic field lines from the coil are less likely to leak to the outside. Further, the shape of a substantially circular sphere or a substantially elliptical sphere suppresses the concentration of unbalanced magnetic flux, thereby avoiding power supply efficiency reduction and core heat generation.
コイルからの磁力線が外部に漏れにくくなることによって、トランス周辺に配置された周辺回路に発生する伝導ノイズや輻射ノイズが抑制され、周辺回路の誤動作も低減する。また、これらのノイズが抑制されることによって、電源効率も上昇する。また、トランスを覆う構成部材がコイルから漏れた磁力線によって帯電してしまうことが回避できるため、安全性が高まる。加えて、後に詳述するように、低域周波数帯(150KHz〜10MHz)のノイズを低減させることができる。 By making it difficult for magnetic field lines from the coil to leak to the outside, conduction noise and radiation noise generated in peripheral circuits arranged around the transformer are suppressed, and malfunction of the peripheral circuits is also reduced. Moreover, the power supply efficiency is increased by suppressing these noises. Moreover, since it can avoid that the structural member which covers a transformer is charged with the magnetic force line which leaked from the coil, safety | security increases. In addition, as will be described in detail later, noise in a low frequency band (150 KHz to 10 MHz) can be reduced.
このように、本発明に係るLED照明用電源装置によれば、漏洩電流及び部品点数を増加させることなく、ノイズの発生を低減させると共に、電源効率が良く安全性の高いLED照明用電源装置を実現することができる。 As described above, according to the LED illumination power supply device according to the present invention, it is possible to reduce the generation of noise without increasing the leakage current and the number of components, and to improve the power efficiency and safety of the LED illumination power supply device. Can be realized.
前述のように、本発明に係るLED照明用電源装置によれば、ノイズの発生を低減させることができるため、ノイズ除去を目的としたYキャパシタを挿入する必要がない。Yキャパシタを備えないLED照明用電源装置を構成することによって、部品点数を削減することができる。また、Yキャパシタを備える場合であっても、ノイズ除去のために大容量のコンデンサを使用する必要がない。したがって、Yキャパシタのコンデンサ容量を従来よりも低減させることができる。コンデンサ容量が低減することよって、コンデンサからの漏洩電流を減少させることができる。 As described above, according to the LED illumination power supply device of the present invention, it is possible to reduce the generation of noise, so that it is not necessary to insert a Y capacitor for the purpose of noise removal. By configuring a power supply device for LED illumination that does not include a Y capacitor, the number of components can be reduced. Further, even when a Y capacitor is provided, it is not necessary to use a large-capacity capacitor for noise removal. Therefore, the capacitor capacity of the Y capacitor can be reduced as compared with the conventional case. By reducing the capacitor capacity, the leakage current from the capacitor can be reduced.
交流電源の出力側に接続されるフィルタ回路と、フィルタ回路の出力側に接続された整流平滑回路とを備え、交流電源から出力された交流電圧を直流電圧に変換して出力するように直流電源回路を構成した場合には、装置の電源として商用交流電源を用いることができる。このような回路構成を採用した場合であっても、前述のように、本発明に係るLED照明用電源装置によれば、ノイズの発生を低減させることができるため、フィルタ回路と整流平滑回路との間に、ノイズ除去を目的としたYキャパシタを挿入する必要がなくなる。仮にYキャパシタを挿入した場合であっても、ノイズ除去のためにコンデンサ容量を増加させる必要がないため、小容量のコンデンサを使用することができる。したがって、コンデンサからの漏洩電流を低減させることができる。 DC power supply comprising a filter circuit connected to the output side of the AC power supply and a rectifying / smoothing circuit connected to the output side of the filter circuit, and converting the AC voltage output from the AC power supply into a DC voltage and outputting it. When the circuit is configured, a commercial AC power source can be used as the power source of the apparatus. Even when such a circuit configuration is adopted, as described above, according to the LED illumination power supply device according to the present invention, it is possible to reduce the generation of noise. In this case, it is not necessary to insert a Y capacitor for the purpose of noise removal. Even if a Y capacitor is inserted, it is not necessary to increase the capacitor capacity in order to eliminate noise, so a small-capacitance capacitor can be used. Therefore, leakage current from the capacitor can be reduced.
急激な電圧の上昇を抑制するためのスナバ回路を備えるように構成した場合には、急激な電圧の上昇を抑制して周辺部品を保護することができる。しかしながら、前述のように、本発明に係るLED照明用電源装置によれば、ノイズの発生を低減させることができるため、ノイズ低減を目的としたスナバ回路は設ける必要がない。急激な電圧の上昇から周辺部品を保護するためにスナバ回路を設けた場合であっても、ノイズ低減のために、スナバ回路を構成するコンデンサの容量を大きくする必要がなくなる。したがって、スナバ回路に小容量のコンデンサを用いることができ、コンデンサからの漏洩電流も抑制することができる。 In the case where a snubber circuit for suppressing a rapid voltage increase is provided, peripheral components can be protected by suppressing a rapid voltage increase. However, as described above, according to the LED illumination power supply device of the present invention, it is possible to reduce the generation of noise, and therefore it is not necessary to provide a snubber circuit for the purpose of noise reduction. Even when a snubber circuit is provided to protect peripheral components from a sudden voltage rise, it is not necessary to increase the capacitance of the capacitor constituting the snubber circuit in order to reduce noise. Therefore, a small-capacitance capacitor can be used for the snubber circuit, and leakage current from the capacitor can also be suppressed.
直流電源回路とDC−DC変換回路を金属製ケースに収納するように構成した場合には、金属製ケースによって、直流電源回路とDC−DC変換回路を保護することができる。この場合であっても、コイルからの磁力線が外部に漏れにくいため、金属製ケースの帯電を回避することができる。 When the DC power supply circuit and the DC-DC conversion circuit are housed in a metal case, the DC power supply circuit and the DC-DC conversion circuit can be protected by the metal case. Even in this case, the magnetic lines of force from the coil are difficult to leak to the outside, so that charging of the metal case can be avoided.
[第1の実施形態]
以下、本発明の実施の形態を添付の図により説明する。図1に第1の実施形態に係るLED照明用電源装置の等価回路図を示す。第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1は、複数のLED66を備えるLED負荷2に電力を供給してLEDを発光させるものである。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an equivalent circuit diagram of the LED illumination power supply device according to the first embodiment. The LED lighting
LED照明用電源装置1は、直流電源回路6と直流電源回路6から出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換するDC−DC変換回路7とを備える。DC−DC変換回路7の出力側には、DC−DC変換回路7の一対の出力端子3を介して、LED負荷2が接続されている。
The LED illumination
LED負荷2は、LED照明用電源装置1から供給される直流電圧に応じて発光する直流発光負荷であり、直列接続された複数個の白色LED66を備える。
The LED load 2 is a direct-current light-emitting load that emits light according to a direct-current voltage supplied from the LED lighting
直流電源回路6は、交流電源5から出力された交流電圧を直流電圧に変換する回路である。直流電源回路6は、入力フィルタ回路9とYキャパシタAと全波整流平滑及び突入電流防止回路11とを備えている。なお、本実施形態においては、一例として、YキャパシタAを備える場合の回路構成を説明しているが、後に詳述するように、YキャパシタAを設けなくてもよい。
The DC
入力フィルタ回路9は、並列接続した2個のコンデンサ14,15と、2個の鉄心入りコイル16,17とからなる。入力フィルタ回路9において入力側に配置されたコンデンサ14の両端には、交流電源5の一対の出力端子が接続している。交流電源5は、一対の出力端子からAC100V等の交流電圧を出力する商用電源である。入力フィルタ回路9によって、交流電源5からの入力ライン上に生じるノイズを低減させることができる。
The input filter circuit 9 includes two
入力フィルタ回路9の出力側には、1次側とFGとの間に、2個のコンデンサ19,20からなるYキャパシタAが接続されている。YキャパシタAの出力側には、全波整流平滑及び突入電流防止回路11が接続されている。全波整流平滑及び突入電流防止回路11は、ダイオードブリッジ21とサーミスタ22と平滑コンデンサ24とを備えている。ダイオードブリッジ21の一対の入力端子は、YキャパシタA及び入力フィルタ回路9を介して交流電源5の一対の出力端子と接続している。ダイオードブリッジ21の一方の出力端子はサーミスタ22を介してDC−DC変換回路7に接続している。ダイオードブリッジ21の他方の出力端子は接地されている。
On the output side of the input filter circuit 9, a Y capacitor A composed of two
平滑コンデンサ24はダイオードブリッジ21の一方の出力端子にサーミスタ22を介して接続すると共に、ダイオードブリッジ21の他方の出力端子に接続している。ダイオードブリッジ21によって全波整流された電圧は、平滑コンデンサ24によって平滑化される。また、サーミスタ22を設けることによって、突入電流がDC−DC変換回路7に流れ込むことを防止している。
The smoothing
DC−DC変換回路7は、スイッチング回路26と、第1のスナバ回路27と、第2のスナバ回路28と、トランス30と、スイッチング制御部電源回路35と、半波整流平滑回路36と、出力フィルタ回路37と、定電圧回路39とを備え、絶縁型のスイッチングレギュレータを構成している。DC−DC変換回路7は、直流電源回路6から出力された直流電圧をスイッチング素子46を介してトランス30に供給することによって、直流電源回路6から出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換し、変換された直流電圧をLED負荷2に供給するものである。
The DC-
スイッチング回路26は、スイッチング素子46と、スイッチング素子46をオンオフ制御するスイッチング制御部41とを有している。本実施形態において、スイッチング素子46は、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。スイッチング制御部41の出力端子は直列接続された抵抗42,44と、抵抗42に対して並列接続されたダイオード43を介して、スイッチング素子46のゲート端子に接続している。スイッチング制御部41には、後述するスイッチング制御部電源回路35から駆動電力が供給される。この駆動電力供給ラインと、ダイオードブリッジ21の出力ラインとの間には、2個の抵抗47,48からなる直列回路が接続されている。
The switching
スイッチング制御部41は、図示しない基準電圧源、誤差増幅回路、比較器及び三角波発生器等を備え、後述する定電圧回路39からのフィードバック信号に基づいてHレベル又はLレベルの制御信号を生成し、この制御信号をスイッチング素子46に出力することによって、スイッチング素子46をPWM(Pulse Width Modulation)制御するように構成されている。
The switching control unit 41 includes a reference voltage source (not shown), an error amplifier circuit, a comparator, a triangular wave generator, and the like, and generates an H level or L level control signal based on a feedback signal from a
第1のスナバ回路27は、ダイオード53と抵抗51からなる直列回路と、この直列回路の直列接続点とダイオードブリッジ21の出力ラインとの間において抵抗51に対して並列接続されたコンデンサ52とを備え、ダイオード53と抵抗51からなる直列回路は、スイッチング素子46のドレイン端子に接続している。第2のスナバ回路28は、抵抗55とコンデンサ56からなる直列回路を備え、この直列回路はスイッチング素子46及びスイッチング素子46のソース端子に接続された抵抗49に対して並列に接続されている。第1のスナバ回路27及び第2のスナバ回路28によって、スイッチング素子46のオンオフ制御に伴って生じる過渡的な高電圧を吸収し、スイッチング素子46及び周辺の電子部品の損傷を防止する。
The
トランス30は、一次巻線31及び二次巻線32と、後述するスイッチング制御部電源回路35に設けられた補助巻線33を備えている。一次巻線31の一端はダイオードブリッジ21の出力端子に接続し、一次巻線31の他端はスイッチング素子46のドレイン端末に接続されている。二次巻線32の一端は半波整流平滑回路36におけるダイオード61のアノード端子に接続され、他端は接地される。
The
半波整流平滑回路36は、ダイオード61と平滑コンデンサ62を備える。ダイオード61のカソード端子は、出力フィルタ回路37を介してLED負荷2のアノード端子に接続される。平滑コンデンサ62の一端はダイオード61のカソード端子に接続する。平滑コンデンサ62の他端は、二次巻線32の他端に接続し、加えて、ノーマルモードチョークコイル63及び平滑コンデンサ64から構成される出力フィルタ回路37を介して、LED負荷2のカソード端子に接続すると共に接地されている。
The half-wave rectifying / smoothing
スイッチング制御部41から出力された制御信号によってスイッチング素子46がオンしている期間においては、直流電流がダイオードブリッジ21から一次巻線31及びスイッチング素子46に流れる。スイッチング素子46がオフしている期間においては、二次巻線32の両端に巻線電圧が生じる。
In a period in which the
スイッチング素子46はスイッチング制御部41によってオンオフされるため、二次巻線32の両端には交流電圧が生じることになる。この交流電圧は、半波整流平滑回路36により、半波整流されると共に平滑化されて、所定の直流電圧に変換される。所定の直流電圧は、出力フィルタ回路37を介してLED負荷2に印加される。出力フィルタ回路37は、半波整流平滑回路36とLED負荷2との接続ライン上に生じるノイズを低減させるものである。
Since the switching
コンデンサBは、DC−DC変換回路7の一次側GNDと二次側GNDとの間に挿入されてYキャパシタとして機能している。なお、本実施形態においては、一例として、Yキャパシタとして機能するコンデンサBを備える場合の回路構成を説明している。しかしながら、後に詳述するように、本発明では、Yキャパシタとして機能するコンデンサBを設けなくてもよい。
The capacitor B is inserted between the primary side GND and the secondary side GND of the DC-
また、図1において、2次側GNDと金属ケース80との間に、Yキャパシタとして機能するコンデンサCを説明のために明示している。しかしながら、後に詳述するように、本発明では、Yキャパシタとして機能するコンデンサCを設けなくてもよい。
Further, in FIG. 1, a capacitor C functioning as a Y capacitor is clearly shown between the secondary side GND and the
定電圧回路39は、LED負荷2に印加される直流電圧の変動を監視して、スイッチング制御部41にフィードバックするものである。定電圧回路39の一端は、ダイオード61とLED負荷2との接続ラインに接続し、定電圧回路39の他端は、フォトカプラ76を介してスイッチング制御部41に接続されている。定電圧回路39は、電圧検出回路部と、検出した電圧情報をスイッチング素子46にフィードバック送信するフィードバック部とを備えている。電圧検出回路部は、抵抗67,71,73と、抵抗71に直列接続するコンデンサ72と、抵抗71と抵抗67との間に接続されたダイオード68とからなる。フィードバック部は、直列接続された抵抗75,77と、抵抗75に並列接続されたフォトカプラ76とからなる。
The
定電圧回路39は、電圧検出回路部によって、LED負荷2に印加される直流電圧を検出し、この直流電圧値を示す信号をフィードバック信号として、フィードバック部のフォトカプラ76を介してスイッチング制御部41に出力する。スイッチング制御部41は、前述のように、定電圧回路39からのフィードバック信号に基づいてHレベル又はLレベルの制御信号を生成し、この制御信号によって、スイッチング素子46をPWM制御している。したがって、LED負荷2に安定した直流電圧を供給することができる。
The
スイッチング制御部電源回路35は、前述のように、スイッチング素子46をオンオフ制御する駆動電力をスイッチング制御部41に供給する回路である。スイッチング制御部電源回路35は、ダイオード58及び平滑コンデンサ57からなる半波整流平滑回路と、トランス30の補助巻線33と、抵抗59を備えている。補助巻線33の一端は、抵抗59を介してダイオード58のアノード端子に接続し、ダイオード58のカソード端子は、平滑コンデンサ57とスイッチング制御部41の電圧入力端子に接続している。補助巻線33の他端は、平滑コンデンサ57、スイッチング制御部41のグランド端子と接続している。
As described above, the switching control unit
スイッチング素子46がオフしている期間に、補助巻線33に巻線電圧が生じる。補助巻線33から生じた巻線電圧によって平滑コンデンサ57が充電される。平滑コンデンサ57の両端電圧がスイッチング制御部41に駆動電圧として供給される。
A winding voltage is generated in the auxiliary winding 33 while the switching
上述したトランス30に設けられた一次巻線31、二次巻線32及び補助巻線33(2点鎖線囲みによって図示)は、外形が略円球のコアによって覆われている。以下に、トランス30を構成するコアについて詳述する。
The primary winding 31, the secondary winding 32, and the auxiliary winding 33 (illustrated by a two-dot chain line enclosure) provided in the
図2に、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1のトランス30に用いられるコア100の正面図を示す。図2に示すように、コア100は、外形が略円球の中空部102を有し、略円球の中空部102はその内側に空間101を画定している。空間101を画定する中空部102の内側面は中空部102の外形に沿って略円球になっている。コア100は、中空部102の内側において、中空部102の内側面に連なって形成された軸部104を備えている。軸部104は、略円球の中心軸X1に沿って設けられている。したがって、中空部102の内側の空間101に軸部104が収容された形となっている。コア100は、例えば、フェライト粉末、鉄ダスト、パーマロイモリブデン粉末、ケイ素鋼板などを用いて形成されている。
FIG. 2 is a front view of the core 100 used in the
また、コア100は、軸部104と垂直に交わる分割面S1に沿って2等分割されている。図3(a)及び(b)はそれぞれ、2等分割されたコア100の下半球の天面図及び正面図である。2等分割されたコア100は略半球形状の中空部102bを備えている。分割されていないコア100の中空部102には、その内部から外部を貫く2つの貫通孔105(図2)が設けられている。この貫通孔105は、分割面S1の一部を切り欠くように設けられている。これにより、2等分割されたコア100の一対の半球には、分割面S1上において、それぞれ、第1及び第2の切欠き部105a,105bが形成される。
Further, the
本実施形態においては、巻線はボビン110を介してコア100に巻回される。図4(a)に、巻線を巻回したボビン110とコア100との正面図を示し、図4(b)に、巻線を巻回したボビン110とコア100との側面図を示す。コア100については、分割した略半球形状の中空部102a,102bを示している。
In the present embodiment, the winding is wound around the
コイルを形成する線材は、ボビン110の中心に形成された円筒状のボビン軸に巻回されている。ボビン軸の上下両端には、第1及び第2のフランジ112a,112bが設けられており、第1及び第2のフランジ112a,112bによって、巻回されたコイルがボビン軸の両端から抜け落ちないようになっている。
The wire forming the coil is wound around a cylindrical bobbin shaft formed at the center of the
ボビン110は、ボビン軸方向に対して垂直方向に延びる端子支持板114を備えている。端子支持板114は、ボビン軸の軸方向中心に設けられていて、長手方向の長さ(図4(b)に示す端子支持板114の端部の長さ)はコア100の直径より長く、短手方向の長さ(図4(a)に示す端子支持板114の端部の長さ)は貫通孔105の長手方向の長さより短くなっている。端子支持板114の長手方向両端には、その短手方向に沿って端子115が突設されている。
The
ボビン軸には、上記トランス30の一次巻線31、二次巻線32及び補助巻線33に対応するコイルが形成されている。端子支持板114によって上部と下部とに区分けされたボビン軸において、上部に一次巻線31が巻回されて一次コイル111aを形成し、下部に二次巻線32が巻回されて二次コイル111bを形成している。本実施形態においては、補助巻線33は一次コイル111aに重ねて巻回され、補助コイル(不図示)を形成している。
Coils corresponding to the primary winding 31, secondary winding 32, and auxiliary winding 33 of the
一次巻線31、二次巻線32及び補助巻線33を巻回した後に、テープを一次コイル111a、補助コイル及び二次コイル111bの上から巻回し、この状態のボビン110を含浸材に浸し、次いで、温度をかけて含浸材を硬化させる。これにより、ボビン軸に、一次コイル111a、補助コイル及び二次コイル111bが固定される。また、一次コイル111a、補助コイル及び二次コイル111bの両端は端子に半田付けされ、電気的に接続されている。
After winding the primary winding 31, the secondary winding 32, and the auxiliary winding 33, the tape is wound from above the
コイルを固定したボビン110は、コア100の内部に取り付けられる。図5にボビン110を取り付けたコア100の断面図を示す。ボビン軸116の中心軸とコア100の中心軸X1は一致している。ボビン軸116の中心には貫通孔が形成されていて、第1及び第2のフランジ112a,112bに、第1及び第2の開口117a,117bが形成されている。ボビン軸116の中心に形成された貫通孔は、コア100の軸部104と嵌合する形状になっている。
The
コア100の下半球から突出する軸部104をボビン軸116の貫通孔に第2の開口117bを介して挿入し、端子支持板114の長手方向両端部が貫通孔105を形成する切欠き部105a,105bに嵌まるように、ボビンをコア100に取り付ける。その後、コア100の上半球から突出する軸部104をボビン軸116の貫通孔に第1の開口117aを介して挿入する。これにより、コイルを形成したボビン110を略球形のコア100の内側に収納すると共に、端子支持板114の長手方向両端部に突設された端子115を、貫通孔105を介して、コア100の外側に露出させることができる。
The
第1の実施形態に係るコア100によれば、コイル全体がコア100によって覆われているため、磁力線L1が外部に漏れにくくなる。図5に示すように、一次コイル111a、二次コイル111b及び補助コイルからの磁力線L1は略円球の外形に沿って発生する。このように、磁力線L1はコア100の内側に集められるため、磁力線L1のコア100外部への漏洩を防ぐことができる。
According to the
また、コア100の中空部102を直方体等、角のある形状に形成した場合、角に磁束が集中して、コアロスを招き、電源効率が低下すると共にコア100の発熱が上昇する。第1の実施形態に係るコア100は、角のない略円球の中空部102を有するため、不均衡な磁束の集中が抑制され、電源効率の低下及びコア100の発熱を回避することができる。
Further, when the
コイルを取り付けたコア100は、コイル搭載用基板120に搭載することができる。コイル搭載用基板120には、円形状のコイル搭載用開口121が設けられている。コア100は、コイル搭載用開口121に嵌め込まれて、コイル搭載用開口121の周縁によって支持される。これにより、外形が略円球のコア100をコイル搭載用基板120上に安定して搭載することができる。 コイル搭載用基板120上に搭載されたトランス30は、DC−DC変換回路7の他の回路構成及び直流電源回路6と共に、金属製ケース80(図1)に収納される。
The
次に、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1の作用について説明する。商用交流電源5から出力された交流電圧は、直流電源回路6によって直流電圧に変換される。直流電源回路6から出力された直流電圧は、DC−DC変換回路7に入力されて、オンオフ制御されるスイッチング素子46を介してトランス30に供給される。トランス30の二次巻線32に生じた巻線電圧はDC−DC変換回路7によって直流電圧に変換されてLED負荷2に供給される。前述のように、スイッチング素子46のオンオフは定電圧回路39からのフィードバック信号に基づいて制御されているため、LED負荷2に安定した直流電圧を供給することができる。
Next, the operation of the LED illumination
また、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1は、前述のように、トランス30のコイルが略円球の中空部102を備えるコア100によって覆われているため、コイルからの磁力線L1(図5)が、トランス30周辺に配置されたスイッチング回路26などの周辺回路やトランス30を収納する金属製ケース80(図1)に漏洩しない。
Further, in the LED illumination
第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1は、トランス30が前述したコア100を備えていることによって、ノイズの発生を顕著に低減させることができる。図6は、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1の雑音端子電圧の測定結果を示すグラフである。図7は、従来のLED照明用電源装置の雑音端子電圧の測定結果である。この従来のLED照明用電源装置のトランスには、一般的な従来のリング状コアが使用されている。図6及び図7において、横軸は周波数[Hz]を示し、縦軸は雑音レベル[dBμV]を示す。図6及び図7に示す測定においては、100V,50Hzの交流電源を電源として使用している。
In the LED illumination
なお、電源装置には力率改善(PFC:Power Factor Correction)回路が搭載される場合がある。この力率改善回路を搭載させるとノイズが生じやすくなる。図6に示す測定では、LED照明用電源装置1に力率改善回路を搭載し、より雑音が生じやすい条件で測定を行っている。図6の測定における負荷は40Wであり、図7の測定における負荷は20Wである。
In some cases, a power factor correction (PFC) circuit is mounted on the power supply device. When this power factor correction circuit is installed, noise is likely to occur. In the measurement shown in FIG. 6, the power factor correction circuit is mounted on the LED lighting
図6及び図7のグラフにおいて、雑音規格における準尖頭値(Limit 1:QP) 及び平均値(Limit 2:AV)の限界値を測定結果と併せて表示している。図6と図7のグラフを比較すると明らかなように、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1では、従来のLED照明用電源装置よりも雑音レベルが著しく低下している。そして、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1は、図6に示すように、力率改善回路を搭載したとしても、雑音規格の限界値(Limit 1:QP,Limit 2:AV)を満たすのみならず、この限界値に対して十分なマージンを有するものである。
In the graphs of FIGS. 6 and 7, the limit values of the quasi-peak value (Limit 1: QP) and the average value (Limit 2: AV) in the noise standard are displayed together with the measurement results. As is apparent from a comparison of the graphs of FIG. 6 and FIG. 7, the noise level of the LED illumination
また、負荷がLEDの場合、前述のように、低域周波数帯(150KHz〜10MHz)のノイズが特に問題となるが、その対策は難しい。しかしながら、図6のグラフに示すように、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1によれば、上記低域周波数帯の雑音端子電圧が低減されている。図7に示す測定結果と比較すると、上記低域周波数帯では、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1によって、20〜30dBμV以上のノイズ除去が達成されている。これによって、ラジオ等の外部機器に与えるノイズの影響を極めて小さくすることができる。
In addition, when the load is an LED, as described above, noise in the low frequency band (150 KHz to 10 MHz) is particularly problematic, but it is difficult to take a countermeasure. However, as shown in the graph of FIG. 6, according to the LED illumination
上記のように、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1では、ノイズの発生が抑制されるため、YキャパシタA、Yキャパシタとして機能するコンデンサB,Cを挿入しなくてもよい。また、図1に示すように、一例として、YキャパシタA、Yキャパシタとして機能するコンデンサB,Cを挿入した場合であっても、ノイズ除去のために、Yキャパシタンスを大きくする必要がないため、漏洩電流を極めて低くすることができる。一例として、YキャパシタAを構成するコンデンサの容量を2200pFから220pFまで、すなわち、1/10まで小さくすることができる。同様に、コンデンサB,Cにも容量の小さなコンデンサを用いることができる。
As described above, in the LED illumination
第1のスナバ回路27と第2のスナバ回路28は、急激な電圧上昇を抑制して周辺の構成部品を保護するために設けられているが、結果としてノイズ除去の役割も果たすものである。しかしながら、トランス30が略円球状の中空部102を有するコア100を備えていることによって、十分なノイズ除去が実現されているため、第1のスナバ回路27と第2のスナバ回路28においても、回路を構成するコンデンサ52,56の容量を大きくする必要がない。したがって、第1のスナバ回路27と第2のスナバ回路28に、容量の小さいコンデンサ52,56を用いることができる。
The
加えて、他の構成要素又は設計によって急激な電圧上昇から周辺の構成部品を保護することが可能な場合には、第1のスナバ回路27と第2のスナバ回路28を共に、LED照明用電源装置1から削除してもよい。ノイズ除去を目的としたスナバ回路の設置は不要だからである。
In addition, when other components or designs can protect peripheral components from sudden voltage rise, both the
以上に説明したように、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1は、漏洩電流及び部品点数を増加させることなく、ノイズの発生を低減させると共に、電源効率が良く高い安全性を実現している。
As described above, the LED lighting
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。例えば、第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1において、コア100の中空部102の外形は略円球であるが、これに限定されない。例えば、コア100の中空部102の外形は略楕円球であってもよい。発生する磁力線L1に応じて、磁力線L1の形状にさらに適合する方を選択することができる。
[Other Embodiments]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention. For example, in the LED illumination
第1の実施形態に係るLED照明用電源装置1においては、定電圧回路39を用いて定電圧駆動を実行しているが、これに限定されない。例えば、定電圧回路39に代えて、定電流回路を設けて、定電流駆動を実行してもよい。この場合、定電流回路は、LED負荷2に流れる電流を検知し、検知した電流値を示す信号をフィードバック信号としてスイッチング制御部41に送信するように構成してもよい。スイッチング制御部41は、DC−DC変換回路7が所定の直流電流をLED負荷2に出力するように、スイッチング素子46をオンオフ制御する構成であってもよい。
In the LED illumination
1 LED照明用電源装置
2 LED負荷
3 DC−DC変換回路の出力端子
6 直流電源回路
7 DC−DC変換回路
9 入力フィルタ回路
11 全波整流平滑及び突入電流防止回路
27 第1のスナバ回路
28 第2のスナバ回路
30 トランス
80 金属製ケース
100 コア
102 中空部
DESCRIPTION OF
7 DC-DC conversion circuit 9
30
Claims (6)
トランスと、点灯させるLEDに接続される出力端子とを有し、前記直流電源回路の出力側に接続されて、前記LEDに所定の直流電圧又は所定の直流電流を供給するDC−DC変換回路とを備え、
前記トランスは、コアと巻回されたコイルとを備え、前記コアは、外形が略円球又は略楕円球の中空部を有し、前記コイルは前記略円球又は前記略楕円球の前記中空部の内側に配置されていることを特徴とするLED照明用電源装置。 A DC power supply circuit;
A DC-DC conversion circuit having a transformer and an output terminal connected to the LED to be lit, connected to the output side of the DC power supply circuit, and supplying a predetermined DC voltage or a predetermined DC current to the LED; With
The transformer includes a core and a wound coil, and the core has a hollow portion whose outer shape is a substantially circular sphere or a substantially elliptic sphere, and the coil is the hollow of the substantially sphere or the substantially elliptic sphere. A power supply device for LED lighting, which is disposed inside the unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012144433A JP2014010900A (en) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | Power supply device for led illumination |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012144433A JP2014010900A (en) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | Power supply device for led illumination |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014010900A true JP2014010900A (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=50107448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012144433A Pending JP2014010900A (en) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | Power supply device for led illumination |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014010900A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280242A (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-27 | Power Integrations Inc | Method and device for substantially reduced electrical ground displacement current generated by wound part |
| JP2005109399A (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Sanshin Denki Kk | Core, bobbin and mounting board |
| JP2008130438A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Separately powered LED lighting device |
| JP2009303311A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | Power unit and illuminator |
-
2012
- 2012-06-27 JP JP2012144433A patent/JP2014010900A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280242A (en) * | 2001-03-08 | 2002-09-27 | Power Integrations Inc | Method and device for substantially reduced electrical ground displacement current generated by wound part |
| JP2005109399A (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Sanshin Denki Kk | Core, bobbin and mounting board |
| JP2008130438A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Separately powered LED lighting device |
| JP2009303311A (en) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | Power unit and illuminator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8345453B2 (en) | Power conversion apparatus for electric vehicle | |
| JP6052338B2 (en) | Light source lighting device and lighting fixture | |
| JP2012186472A (en) | Power supply device and power reception/supply device | |
| JP2010268623A (en) | Charger | |
| JP2009195033A (en) | Power supply device and lighting fixture | |
| JP5980107B2 (en) | Power supply device and lighting device | |
| JP5300337B2 (en) | Power supply device and lighting fixture | |
| JP2003051394A (en) | Discharge lamp lighting device | |
| JP4196697B2 (en) | Power converter | |
| EP3751721B1 (en) | Control circuit and dishwasher comprising the same | |
| JP2010029039A (en) | Power factor improving converter | |
| JP2014010900A (en) | Power supply device for led illumination | |
| JP6379353B2 (en) | DC-DC converter | |
| CN104518692A (en) | A switching power supply that harvests radiated electromagnetic interference and harnesses its energy | |
| JP6085904B2 (en) | Noise reduction device, power supply device, and method of arranging core in noise reduction device | |
| JP6915317B2 (en) | Lighting device | |
| JP2008048580A (en) | Electrical equipment | |
| JP4473624B2 (en) | Switching regulator | |
| JP5965820B2 (en) | Power supply | |
| US9130475B2 (en) | Switched-mode power supply capable of catching radiated electromagnetic interference and using its energy | |
| JP2006351353A (en) | Discharge lamp lighting device | |
| JP2011229282A (en) | Switching power supply unit | |
| JPH08167822A (en) | Harmonic current suppressor | |
| KR102461307B1 (en) | Switching power supply device | |
| KR200354513Y1 (en) | Swithcing mode power supply for induction range |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150605 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160311 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160322 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160927 |