電源裝置以及照明裝置制造方法

電源裝置以及照明裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種電源裝置以及照明裝置。實施方式的電源裝置具備第1濾波器、第2濾波器及開關電源。所述第1濾波器以及所述第2濾波器使共模電流較常模電流更為衰減。所述開關電源連接于所述第1濾波器與所述第2濾波器之間，經由所述第2濾波器來對照明負載供給電力。
【專利說明】電源裝置以及照明裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明的實施方式涉及一種電源裝置以及照明裝置。
【背景技術】
[0002]作為使照明光源點燈的電源，例如有開關電源，該開關電源使用開關(switching)元件來生成規定的電壓以及電流。在此種開關電源中，將開關元件間斷地切換為導通(ON)與斷開(OFF),從而生成高頻電流。因此,會發生基于開關噪聲(switching noise)的電磁干擾(Electro Magnetic Interference, EMI),從而有噪聲混入輸入配線以及輸出配線。而且，隨著高效率化、小型化，開關頻率正趨于高頻化，因此EMI的影響也變大。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利第4014577號公報
【發明內容】

[0006]發明要解決的課題
[0007]本發明的目的在于提供一種降低電磁干擾的電源裝置以及照明裝置。
[0008]解決課題的手段
[0009]實施方式的電源裝置具備第I濾波器(filter)、第2濾波器及開關電源。所述第I濾波器以及所述第2濾波器使共模(common mode)電流較常模(normal mode)電流更為衰減。所述開關電源連接于所述第I濾波器與所述第2濾波器之間，并經由所述第2濾波器來對照明負載供給電力。
[0010]發明的效果
[0011]本發明能夠提供一種降低電磁干擾的電源裝置以及照明裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是例示包含第I實施方式的電源裝置的照明裝置的框圖。
[0013]圖2是例示第I濾波器的電路圖。
[0014]圖3是對照明裝置中的共模電流進行說明的電路圖。
[0015]圖4(a)、圖4(b)是例示照明裝置的EMI的特性圖。
[0016]圖5是例示包含第2實施方式的電源裝置的照明裝置的框圖。
[0017]圖6是例示包含第3實施方式的電源裝置的照明裝置的框圖。
[0018]符號的說明:
[0019]1、la、Ib:照明裝置
[0020]2、2a、2b:電源裝置
[0021]3:第I濾波器
[0022]4:開關電源[0023]5:第2濾波器
[0024]6:照明負載
[0025]7:照明光源
[0026]8:檢測電阻
[0027]9a、9b、9c、9d、9e、9f:寄生電各
[0028]10:共模扼流線圈
[0029]11、12、13、14:電容器
[0030]15、15a:直流電源電路
[0031]16:平滑電容器
[0032]17:整流電路
[0033]18:第3濾波器
[0034]19:第 I 電路
[0035]20:第4濾波器
[0036]21、22:電源
[0037]L45:開關電源與第2濾波器的配線長度
[0038]L56:第2濾波器與照明負載的配線長度
[0039]V0:基準電位
【具體實施方式】
[0040]以下，參照附圖來詳細說明實施方式。另外，在本申請說明書與各圖中，對于與在既出的圖中已前述的元件相同的元件，標注相同的符號并適當省略詳細說明。
[0041](第I實施方式)
[0042]圖1是例示包含第I實施方式的電源裝置的照明裝置的框圖。
[0043]如圖1所示，照明裝置I具備電源裝置2及照明負載6。照明裝置I從電源21接受電力供給，以使照明負載6點燈。另外，電源21為直流電源。
[0044]電源裝置2具備第I濾波器3、開關電源4、第2濾波器5及照明負載6。第I濾波器3以及第2濾波器5例如為共模扼流線圈(common mode choke coil),是使流經濾波器的一對輸入端子與一對輸出端子之間的高頻電流中的共模電流較常模電流更為衰減的濾波器。
[0045]此處，常模電流是在一對輸入配線中逆向流動的電流，而且是在一對輸出配線中逆向流動的電流，所述一對輸入配線分別連接于一對輸入端子，所述一對輸出配線分別連接于一對輸出端子。常模電流是在一對輸入端子與一對輸出端子之間傳輸信號或電力。
[0046]而且，共模電流是在一對輸入配線中同相流動的電流，而且是在一對輸出配線中同相流動的電流，所述一對輸入配線分別連接于一對輸入端子，所述一對輸出配線分別連接于一對輸出端子。共模電流在一對輸入配線與接地之間以及一對輸出配線與接地之間流動。
[0047]圖2是例示第I濾波器或第2濾波器的電路圖。
[0048]第I濾波器3與第2濾波器5可采用相同結構，而且，也可采用有無電容器(condenser)、共模扼流線圈10的數量等不同的結構。此處，對第2濾波器5進行說明。[0049]第2濾波器5具有共模扼流線圈10及電容器11、12、13、14。共模扼流線圈10以相對于常模電流來逆向地產生相互的磁場而抵消的方式設有線圈。因此，共模扼流線圈10相對于常模電流而具有低阻抗(impedance)。另一方面,相對于共模電流，同向地產生相互的磁場而疊加。因此，共模扼流線圈10相對于共模電流而作為電感器(inductor)發揮功能，具有聞阻抗。
[0050]電容器11連接于共模扼流線圈10的一對輸入端子間，電容器12連接于共模扼流線圈10的一對輸出端子間。電容器11、12降低常模噪聲。
[0051]電容器13、14串聯連接于共模扼流線圈10的一對輸入端子間，電容器13、14的連接點接地。電容器13、14降低共模噪聲。
[0052]另外，第2濾波器5例如只要具有共模扼流線圈10即可，也可無電容器11、12、13、14。而且，也可設置與電容器13、14同樣地，與電容器12并聯、串聯連接且連接點接地的電容器。而且，第I濾波器3也可具有多個共模扼流線圈10。
[0053]第I濾波器3以及第2濾波器5中的至少任一者例如包含磁性材料，該磁性材料相對于常模電流的相對磁導率，與相對于比所述常模電流小的電流的相對磁導率相比，后者的相對磁導率大于前者的相對磁導率。而且，第I濾波器3以及第2濾波器5中的至少任一者例如包含磁性材，該磁性材含有非晶態金屬。另外，第I濾波器3以及第2濾波器5可采用相同結構，而且也可采用不同結構。
[0054]再次返回圖1，開關電源4連接于第I濾波器3與第2濾波器5之間，對經由第I濾波器3而從電源21供給的電力進行轉換，并經由第2濾波器5來對照明負載供給電力。開關電源4例如為直流-直流(Direct Current-Direct Current,DC-DC)轉換器(converter),例如為斬波器(chopper)電路，且以例如IOOkHz以上的頻率受到開關驅動。而且，開關電源4例如可在其內部具有對照明負載6的電流進行檢測的檢測電阻8，能夠控制輸出電流成為規定值。另外，檢測電阻例如連接于基準電位V0。而且，開關電源4只要可將從電源21供給的電力轉換成規定的輸出電力并輸出即可，結構為任意。
[0055]照明負載6連接于電源裝置2的輸出端子即第2濾波器5的一對輸出端子。照明負載6例如具有發光二極管(Light Emitting Diode，LED) 7作為照明光源7，經由第2濾波器5而從開關電源4接受電力供給以進行點燈。照明負載6例如以如下方式設置，即，開關電源4與第2濾波器5的配線長度L45比第2濾波器5與照明負載6的配線長度L56短。
[0056]而且，照明負載6可具有串聯或并聯連接的多個照明光源7。
[0057]圖3是對照明裝置中的共模電流進行說明的電路圖。
[0058]開關電源4例如通過以高頻對開關元件進行開關驅動，從而對輸入的電力進行轉換。因此，開關電源4的輸入電流以及輸出電流中包含高頻的開關噪聲。
[0059]流經開關電源4的輸入側的配線間的常模電流是在配線間彼此逆向地流動，因此由開關噪聲引起的電磁輻射降低。對于流經開關電源4的輸出側的配線間的常模電流而言，也同樣地，由開關噪聲引起的電磁輻射降低。而且，通過縮短配線間的距離，能夠進一步降低由開關噪聲引起的電磁輻射。
[0060]另一方面，共模電流134流經開關電源4的輸入配線與接地之間。而且，共模電流146流經開關電源4的輸出配線與接地。
[0061]一般而言，開關電源的輸入端子以及輸出端子中的至少任一者不接地的情況居多，開關電源的輸入配線以及輸出配線相對于接地，例如以寄生電容9a、9b、9c、9d等而耦
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[0062]而且，即使在開關電源的輸入端子以及輸出端子中的至少任一者接地的情況下，相對于高頻的開關噪聲，輸入配線以及輸出配線的阻抗變大，例如以寄生電容9a、9b、9c、9d等而耦合。
[0063]其結果，在開關電源4的輸入側，共模電流134流經輸入配線與接地之間。而且，在開關電源4的輸出側，共模電流146流經輸出配線與接地之間。
[0064]共模電流134、146在配線間彼此同向地流動，而且，由配線與接地形成大的回路(loop)而流動，因此電磁輻射不降低。因此，流經開關電源4的輸入配線以及輸出配線與接地之間的共模電流134、146雖比常模電流小，但有可能放射出大的高頻開關噪聲。
[0065]因此，本實施方式中，在第I濾波器3與第2濾波器5之間連接有開關電源4。第I濾波器3以及第2濾波器5是使流經一對輸入端子與一對輸出端子之間的高頻電流中的共模電流較常模電流更為衰減的濾波器。
[0066]第I濾波器3以及第2濾波器5例如為共模扼流線圈，且相對于共模電流而較常模電流具有更大的阻抗。因此，相對于高頻的開關噪聲，具有比寄生電容大的阻抗，從而能夠降低共模電流。其結果，能夠降低因開關電源4產生的開關噪聲造成的電磁干擾。
[0067]例如，在照明裝置I中的電源裝置2中，開關電源4與照明負載6的距離有可能變大。而且，為了獲得規定的光輸出，有時使用具有串聯或并聯連接的多個照明光源7的照明負載6。在此種照明負載6中，照明負載6與接地之間的回路變大。
[0068]而且，如上所述，開關電源4有時具有檢測電阻8，該檢測電阻8連接于第2濾波器5與基準電位VO之間，經由第2濾波器5來檢測照明負載6的電流。此時，照明負載6例如因檢測電阻8串聯連接，因而配線與接地之間的阻抗變大，經由照明負載6與接地之間的寄生電容9e、9f而流動的共模電流有可能進一步增加。
[0069]因此，在無第2濾波器5的情況下，若因開關電源4所產生的開關噪聲而有共模電流流經開關電源4與照明負載6之間的配線，則電磁干擾有可能變大。
[0070]與此相對，本實施方式中，在開關電源4與照明負載6之間連接有第2濾波器5，因此能夠降低因開關電源4所產生的開關噪聲引起的共模電流。其結果，能夠降低電磁干擾。
[0071]而且，即使在照明負載6經由例如檢測電阻8而接地的情況下，也能夠降低共模電流，因此可降低電磁干擾。
[0072]而且，本實施方式中，開關電源4經由第I濾波器3而從電源2接受電力供給，因此能夠降低開關電源4的輸入配線的共模電流，該開關電源4的輸入配線的共模電流是因開關電源4所產生的開關噪聲而引起。其結果，能夠降低電磁干擾。
[0073]圖4 (a)、圖4 (b)是例示照明裝置的EMI的特性圖，圖4 (a)是比較例的僅有第I濾波器而無第2濾波器的情況，圖4(b)是設有第I濾波器以及第2濾波器的情況。
[0074]在圖4 (a)、圖4 (b)中，表示頻率30MHz?300MHz中的電源裝置2的輻射電場強度的測定結果。另外，在圖4(a)、圖4(b)中，以比較例I表示無第I濾波器以及第2濾波器時的特性，以比較例2表示僅有第I濾波器而無第2濾波器時的特性，以實施例表示設有第I濾波器以及第2濾波器時的特性。
[0075]如圖4(a)所示，通過設置第I濾波器3，與無第I濾波器3的情況(圖4(a)的比較例I)相比較，能夠遍及測定頻率范圍的整個區域而降低輻射電場強度(圖4(a)的比較例2)。
[0076]另一方面，如圖4(b)所示，通過設置第I濾波器3與第2濾波器5，與無第I濾波器3的情況(圖4(b)的比較例I)相比較，能夠遍及測定頻率范圍的整個區域而降低輻射電場強度(圖4 (b)的實施例)。而且，通過設置第I濾波器3與第2濾波器5，即使與僅有第I濾波器3而無第2濾波器5的情況(圖4 (a)的比較例2)相比較，也能夠在超過頻率150MHz的范圍內進一步降低輻射電場強度(圖4(b)的實施例)。
[0077]當如照明裝置I中的電源裝置2般設有開關電源4與照明負載6時，推斷是為了使共模電流順著大的回路流經開關電源4與照明負載6之間的配線和接地。而且，通過在開關電源4與照明負載6之間設置第2濾波器5，能夠使共模電流減少，其結果，可推斷放射的電磁干擾將會降低。
[0078]這樣，在本實施方式中，第I濾波器3與第2濾波器5抑制共模電流，因此能夠降低電磁干擾。
[0079]而且，例如通過使開關電源4與第2濾波器5之間的配線長度L45短于第2濾波器5與照明負載6之間的配線長度L56，從而能夠降低電磁干擾。
[0080](第2實施方式)
[0081]圖5是例示包含第2實施方式的電源裝置的照明裝置的框圖。
[0082]第2實施方式的照明裝置Ia是將第I實施方式的照明裝置I中的電源裝置2替換為電源裝置2a而構成。
[0083]電源裝置2a是在第I實施方式的電源裝置2中追加有直流電源電路15以及平滑電容器16。電源裝置2a的直流電源電路15以及平滑電容器16以外的結構與照明裝置I的結構相同。
[0084]直流電源電路15是將交流電壓轉換為直流電壓的電路，只要能夠將從交流電源22輸入的交流電壓轉換成直流電壓，便可采用任意結構。平滑電容器16連接于直流電源電路15的一對輸出端子間以及第I濾波器3的一對輸入端子間。平滑電容器16是通過直流電源電路15進行充電，以作為電源裝置2的直流電源發揮功能。交流電源22例如為商用電源。
[0085]本實施方式在電源為交流電源的情況下，可獲得與第I實施方式同樣的效果。
[0086](第3實施方式)
[0087]圖6是例示包含第3實施方式的電源裝置的照明裝置的框圖。
[0088]第3實施方式的照明裝置Ib是將第2實施方式的照明裝置Ia中的電源裝置2a替換為電源裝置2b而構成。
[0089]電源裝置2b與第2實施方式的電源裝置2a相比較，直流電源電路15的結構不同，取代直流電源電路15而具備直流電源電路15a。電源裝置2b的直流電源電路15a以外的結構與電源裝置2a的結構相同。
[0090]直流電源電路15a具有整流電路17、第3濾波器18、第I電路19及第4濾波器20。直流電源電路15a對從交流電源22供給的交流電壓進行整流以生成直流電壓。整流電路17只要能夠對交流電壓進行整流以生成直流電壓，便可采用任意結構。
[0091]第3濾波器18以及第4濾波器20例如為共模扼流線圈，是使流經一對輸入端子(輸入埠(port))與一對輸出端子(輸出埠)之間的高頻電流中的共模電流較常模電流更為衰減的濾波器。
[0092]第3濾波器18以及第4濾波器20可各自采用與第I濾波器3或第2濾波器5相同的結構，而且也可采用不同的結構。而且，第3濾波器18與第4濾波器20可采用相同結構，而且也可采用不同結構。
[0093]第I電路19是連接于第3濾波器18與第4濾波器20之間，例如通過對開關元件進行開關驅動，從而進行直流電壓的轉換或功率因數控制的電路。第I電路19例如為DC-DC轉換器，例如是功率因數改善電路。
[0094]第I電路19會與開關電源4同樣地產生高頻的開關噪聲，因此有共模電流流經第I電路19的輸入配線以及輸出配線，從而放射出電磁干擾的可能。
[0095]因此，在本實施方式中，第I電路19連接于第3濾波器18與第4濾波器20之間。因此，在本實施方式中，也與第I實施方式的效果同樣地，能夠降低共模電流而降低電磁干擾。
[0096]以上，參照具體例對實施方式進行了說明，但并不限定于這些實施方式，可進行各種變形。
[0097]例如，在第4實施方式中，例示了具備第I濾波器3、第2濾波器5、第3濾波器18及第4濾波器20的結構，但也可采用如下結構，即:在開關電源4與第I電路19中的開關頻率較高的一者中設置濾波器。
[0098]而且,照明光源7并不限于LED,也可為電致發光(Electroluminescence, EL)元件或有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode7OLED)等,在照明負載6上,也可串聯或并聯連接有多個照明光源7。
[0099]對本發明的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式僅為例示，并不意圖限定發明的范圍。這些新穎的實施方式能以其他的各種方式來實施，在不脫離發明的主旨的范圍內，可進行各種省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含在發明的范圍或主旨內，并且包含其均等的范圍內。
【權利要求】
1.一種電源裝置，其特征在于，包括: 第I濾波器以及第2濾波器，使共模電流較常模電流更為衰減；以及 開關電源，連接于所述第I濾波器與所述第2濾波器之間，經由所述第2濾波器來對照明負載供給電力。
2.根據權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述開關電源具有:檢測電阻，連接于所述第2濾波器與接地之間，用于經由所述第2濾波器來檢測所述照明負載的電流。
3.根據權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，連接所述開關電源與所述第2濾波器的配線長度比用于連接所述第2濾波器與所述照明負載的配線長度短。
4.根據權利要求1所述的電源裝置，其特征在于，所述第I濾波器以及所述第2濾波器各自具有共模扼流線圈。
5.根據權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述第I濾波器以及所述第2濾波器各自包含磁性材料，所述磁性材料相對于所述常模電流的相對磁導率，與相對于比所述常模電流小的電流的相對磁導率相比，后者的相對磁導率大于前者的相對磁導率。
6.根據權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述第I濾波器以及所述第2濾波器各自包含磁性材，所述磁性材含有非晶態金屬。
7.根據權利要求4所述的電源裝置，其特征在于包括:電容器，連接于所述第2濾波器的一對輸入端子間以及輸出端子間的至少任一者。
8.根據權利要求4所述的電源裝置，其特征在于，所述第I濾波器以及所述第2濾波器中的至少任一者具有:電容器，連接于輸入端子間以及輸出端子間的至少任一者與接地之間。
9.一種照明裝置，其特征在于包括:權利要求1所述的電源裝置；以及照明負載，連接于所述電源裝置。
【文檔編號】H05B37/02GK103683902SQ201310021784
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年1月21日 優先權日:2012年9月24日
【發明者】高橋雄治, 大武寬和, 北村紀之, 赤星博 申請人:東芝照明技術株式會社