JP5384964B2 - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関する。

従来から、蛍光灯を用いる照明器具が普及している。一方、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、消費電力や寿命の観点において、蛍光灯より優れている。近年、従来の蛍光灯を用いる照明器具にＬＥＤランプを取り付けたＬＥＤ照明装置が開発されている。

図４は、従来の一般用蛍光灯照明器具にＬＥＤランプを取り付けたＬＥＤ照明装置を説明するためのブロック図である。なお、一般用蛍光灯照明器具とは、主に屋内の一般照明に広く用いられる照明器具であり、例えば日本国内においては、商用１００Ｖまたは２００Ｖ電源を用い、ＪＩＳ Ｃ７６１７に定められた直管形蛍光ランプまたはＪＩＳ Ｃ７６１８に定められた環形蛍光ランプが取り付けられる照明器具をいう。ＬＥＤ照明装置Ａ'は、一般用蛍光灯照明器具ＢおよびＬＥＤランプＣ'を備えている。

一般用蛍光灯照明器具Ｂは、本来は、取り付けられた蛍光灯に商用１００Ｖ電源Ｄからの交流電流を入力するものである。一般用蛍光灯照明器具Ｂは、安定器Ｂ１を備えている。安定器Ｂ１は、蛍光灯に高電圧を発生させて放電を開始させ、放電開始後は蛍光灯に入力される電流を安定させるものである。一般用蛍光灯照明器具Ｂは、蛍光灯の点灯方式により、スタータ式、ラピッドスタート式、インバータ式などに分類される。ＬＥＤランプＣ'を取り付けた場合、同じ定格電圧の設定であっても、方式により安定器Ｂ１から出力
される電圧、電流および周波数が異なってくる。また、同じ方式であっても、一般用蛍光灯照明器具Ｂの種類ごとに、安定器Ｂ１の特性は少しずつ異なる。

ＬＥＤランプＣ'は、一般用蛍光灯照明器具Ｂの安定器Ｂ１を介して、商用１００Ｖ電
源Ｄから交流電流を入力されて光を発する。ＬＥＤランプＣ'は、整流回路１００、保護
部品２００、およびＬＥＤ発光回路３００を備えている。整流回路１００は、安定器Ｂ１から入力される交流電流を直流電流に変換して、ＬＥＤ発光回路３００に出力する。ＬＥＤ発光回路３００は、整流回路１００から入力される直流電流により、その有する白色ＬＥＤ３１０ａを発光させる。ＬＥＤ発光回路３００は、取り付けられる一般用蛍光灯照明器具Ｂの定格電圧に合わせて、ＬＥＤ列３１０を構成する白色ＬＥＤ３１０ａの規格や直列数、抵抗３２０の抵抗値を決定されている。

安定器Ｂ１によって、入力される電圧、電流および周波数が異なるので、白色ＬＥＤ３１０ａに過電流が流れないようにするために、ＬＥＤ発光回路３００には抵抗３２０が設けられている。また、白色ＬＥＤ３１０ａに流れる電流を一定に保つために、定電流ダイオードなどの定電流回路を白色ＬＥＤ３１０ａの入力側に直列接続することも提案されている。

特開平５−６６７１８号公報 特開２００４−３０３６１４号公報

しかしながら、抵抗３２０は、電力を熱に変換して無駄に消費するので、電力の利用効率を低下させている。また、定電流回路を接続する場合、これらを設置する領域をＬＥＤ発光回路３００に設ける必要がある。この領域には白色ＬＥＤ３１０ａを搭載できないので、発光しない暗い領域を拡大することになる。また、定電流回路の分だけ、製造コストが高くなるという不都合もある。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、抵抗や定電流回路などを接続していなくても、ＬＥＤに流れる電流を所定の電流とすることができるＬＥＤ照明装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供されるＬＥＤ照明装置は、交流電源から入力される交流電流を安定させるための安定器と、上記安定器から入力される交流電流に全波整流を行う整流回路と、上記整流回路から直流電流を入力されて発光する複数のＬＥＤと上記ＬＥＤを搭載する基板と各ＬＥＤを接続する接続線のみからなり、上記整流回路と直接接続されている発光回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光回路は複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤ列を複数個有しており、上記複数のＬＥＤ列は並列接続されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記整流回路と上記発光回路との間に保護部品が接続されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記保護部品は、ツェナーダイオードまたはヒューズである。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記安定器からの交流電流を上記整流回路に供給する１対の電源端子を備えており、上記各電源端子は、互いに導通する１対の端子ピンを有している。

本発明の別の好ましい実施の形態においては、上記安定器からの交流電流を上記整流回路に供給する１対の電源端子を備えており、上記各電源端子は、互いに絶縁された１対の端子ピンを有しており、上記1対の端子ピンの一方が上記整流回路に接続されている。

本発明のより好ましい実施の形態においては、上記発光回路および上記整流回路を収容する筒状ケースを備えており、上記整流回路は、上記筒状ケースの長手方向において上記発光回路を挟むように配置されており、上記１対の電源端子は、上記筒状ケースの長手方向における両端部に取り付けられており、上記筒状ケースの長手方向における一方側の端部に設置された上記電源端子は、上記筒状ケースの長手方向において上記発光回路の一方側に配置された上記整流回路に接続されており、上記筒状ケースの長手方向における他方側の端部に設置された上記電源端子は、上記筒状ケースの長手方向において上記発光回路の他方側に配置された上記整流回路に接続されている。

本発明のより好ましい実施の形態においては、上記発光回路と並列に配置された放電用抵抗を備えている。

本発明のより好ましい実施の形態においては、上記筒状ケースの長手方向における上記発光回路の一方および他方の端と上記整流回路との間に、上記発光回路と並列な放電用抵抗が配置されている。

本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、上記発光回路に抵抗を設けていないので、電力の利用効率を向上することができる。また、上記発光回路に定電流回路を設けていないので、上記ＬＥＤが搭載されない領域を削減し、製造コストを低減することができる。

本発明にかかるＬＥＤ照明装置の第１の実施形態を説明するためのブロック図である。 本発明にかかるＬＥＤ照明装置の第２の実施形態を示す配線図である。 本発明にかかるＬＥＤ照明装置の第３の実施形態を示す配線図である。 従来の一般用蛍光灯照明器具にＬＥＤランプを取り付けたＬＥＤ照明装置を説明するためのブロック図である。

図１は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の第１の実施形態を説明するためのブロック図である。ＬＥＤ照明装置Ａ１は、一般用蛍光灯照明器具ＢおよびＬＥＤランプＣ１を備えている。

一般用蛍光灯照明器具Ｂは、例えばスタータ式の場合、蛍光灯に流れる交流電流を制御するための安定器Ｂ１、蛍光灯を点灯させるための図示しない点灯管、および、蛍光灯の４つの端子を接続するための図示しない４つの差込口を備えている。差込口のうちの２つは蛍光灯に交流電流を入力するためのものであり、他の２つは点灯管に接続されている。本実施形態では、点灯管を使用しないので、図１において、点灯管に接続されている差込口に該当する配線を省略している。本実施形態において、一般用蛍光灯照明器具Ｂは、実質的には、商用１００Ｖ電源Ｄから入力される交流電流を安定器Ｂ１を通してＬＥＤランプＣ１に出力するものと考えることができる。

ＬＥＤランプＣは、一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付けられ、安定器Ｂ１から交流電流が入力される。ＬＥＤランプＣ１は、整流回路１、保護部品２、およびＬＥＤ発光回路３を備えている。

整流回路１は、安定器Ｂ１より入力される交流電流を直流電流に変換して、出力するものである。整流回路１は、全波整流を行う図示しないダイオードブリッジにより構成されている。整流回路１から出力される直流電流は、電流を安定化させるという安定器Ｂ１の機能により、平滑化された電流となる。なお、整流回路１の構成はこれに限られず、交流電流を直流電流に変換するものであればよい。

保護部品２は、所定以上の電流がＬＥＤ発光回路３に流れないようにするためのものである。本実施形態では、ツェナーダイオード２を用いており、所定以上の電圧が印加された場合に通電されて、ＬＥＤ発光回路３に電流が流れないようにしている。ＬＥＤ発光回路３に流れる電流を遮断すればよいので、代わりにヒューズなどを用いてもよい。なお、これらは使用の安全上用いるべきものであって、本願発明の構成としては必ずしも必要ではない。

ＬＥＤ発光回路３は、整流回路１から直流電流を入力されて光を発する。ＬＥＤ発光回路３は、複数の白色ＬＥＤ３１ａが直列接続された複数のＬＥＤ列３１を備えている。各ＬＥＤ列３１は、並列接続されており、カソード側をグランド接続されている。各白色ＬＥＤ３１ａは、アノード側から直流電流を入力されることで白色光を発する。

ＬＥＤ列３１における白色ＬＥＤ３１ａの個数（以下、「ＬＥＤの直列数」とする。）、および、ＬＥＤ列３１の数（以下、「ＬＥＤの並列数」とする。）は、白色ＬＥＤ３１ａの規格、および、取り付けられる一般用蛍光灯照明器具Ｂの安定器Ｂ１の特性に合わせて決定される。消費電力はＬＥＤの直列数により変化し、その変化の特性は安定器Ｂ１の種類により異なる。ＬＥＤの直列数は、必要とする消費電力に応じて適宜決定する。ＬＥＤの直列数が決定すると安定器Ｂ１の出力電流が決まるので、各白色ＬＥＤ３１ａに流れる電流が定格電流以下となるように並列数を決定する。

次に、ＬＥＤ照明装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、取り付けられる一般用蛍光灯照明器具の安定器Ｂ１の特性に応じて、各白色ＬＥＤ３１ａに流れる電流が所定の電流となるように、ＬＥＤの直列数および並列数が決定される。したがって、ＬＥＤ発光回路３に抵抗や定電流回路などを設けなくても、白色ＬＥＤ３１ａに流れる電流を所定の電流とすることができる。これにより、抵抗を設けた場合より電力の利用効率を向上することができ、定電流回路を設けた場合よりＬＥＤ発光回路３の発光しない暗い領域を削減し、製造コストを低減することができる。

上記実施形態では、ＬＥＤランプＣ１をスタータ式の一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付けた場合について説明したが、これに限定されない。一般用蛍光灯照明器具Ｂがラピッドスタート式やインバータ式の場合でも、安定器Ｂ１の特性に応じてＬＥＤの直列数および並列数を決定することにより、本発明を適用することができる。

図２は、本発明にかかるＬＥＤ照明装置の第２の実施形態を示す配線図である。図１に示す照明装置Ａ２は、一般用蛍光灯照明器具ＢｇおよびＬＥＤランプＣ２を備えている。なお、図２において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

本実施形態における一般用蛍光灯照明器具Ｂｇは、グロースタータ方式であり、商用１００Ｖ電源Ｄ、安定器Ｂ２、グロースイッチＧ、および、ソケットＳを内蔵している。安定器Ｂ２は、たとえば、チョークコイルである。各ソケットＳは、並列する２つの差込口Ｓｄ，Ｓｇを備えている。差込口ＳｇはグロースイッチＧと導通しており、差込口Ｓｄは商用１００Ｖ電源Ｄと導通している。

ＬＥＤランプＣ２は、整流回路１、保護部品２、ＬＥＤ発光回路３、４本の端子ピン４、１対の口金５、２つの平滑用コンデンサ６、２つの放電用抵抗群７、２つの抵抗８、基板９、および、筒状ケース１０を備えている。このＬＥＤランプＣ２は、グロースタータ方式の蛍光灯の代替として一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付けられて用いられる。なお、ＬＥＤランプＣ２の取り付け時には、蛍光灯の点灯に用いられるグロースイッチＧは不要であるため、グロースイッチＧを取り外しておくのが好ましい。

基板９は、整流回路１、保護部品２、ＬＥＤ発光回路３、２つの平滑用コンデンサ６、２つの放電用抵抗群７、および２つの抵抗８を搭載している。基板９は、長矩形状であり、筒状ケース１０に収容されている。筒状ケース１０は、蛍光灯を模した外観の細長の筒状に形成されている。この筒状ケース１０の長手方向両端に、１対の口金５が取り付けられている。各口金５は、それぞれ２本の端子ピン４を保持している。これらの２本の端子ピン４は、本発明における電源端子である。

本実施形態において、各口金５に保持された２本の端子ピン４同士は、導通している。また、各口金５に保持された２本の端子ピン４の間に、抵抗８が配置されている。

整流回路１は、ダイオードブリッジを構成するダイオード１１，１２，１３，１４、および２つのトランス１５，１６を備えている。

各トランス１５，１６は、基板９の両端部に設置されている。一方の端部に設置されたトランス１５は、筒状ケース１０の一方の端部に取り付けられた一方の口金５に保持された２本の端子ピン４の両方と導通している。他方の端部に設置されたトランス１６は、筒状ケース１０の他方の端部に取り付けられた他方の口金５に保持された２本の端子ピン４の両方と導通している。

一方の端部に設置されたトランス１５は、ダイオード１１，１２のそれぞれと接続されており、他方の端部に設置されたトランス１６は、ダイオード１３，１４のそれぞれと接続されている。

各平滑用コンデンサ６は、ＬＥＤ発光回路３を挟むように基板９の一方側と端方側とに設置されている。各平滑用コンデンサ６は、複数の白色ＬＥＤ列３１の各組と並列に配置されている。

各放電用抵抗群７は、ＬＥＤ発光回路３および各平滑用コンデンサ６を挟むように基板１の一方側と端方側とに設置されている。各放電用抵抗群７は、複数の白色ＬＥＤ列３１の各組と並列に配置されている。各放電用抵抗群７は、直列に配置された複数の抵抗からなり、たとえば合計の抵抗値は５００ｋΩとなっている。なお、各放電用抵抗群７は、１個の抵抗により構成されていても構わない。

保護部品２は、ＬＥＤ発光回路３、各平滑用コンデンサ６および各放電用抵抗群７を挟むように基板９の一方側と端方側とに設置されている。

次に、上記構成のＬＥＤ照明装置Ａ２の作用について説明する。

上記のＬＥＤ照明装置Ａ２では、各口金５に保持された２本の端子ピン４同士が導通しているため、どちらの端子ピン４が差込口Ｓｄに差し込まれた場合でも、ＬＥＤ発光回路３を点灯させることが可能となっている。このため、ＬＥＤ照明装置Ａ２では、ＬＥＤランプＣ２を一般用蛍光灯照明器具Ｂｇに取り付ける際に、取り付ける向き等にこだわる必要がないため、容易に取り付け可能である。従って、ＬＥＤ照明装置Ａ２では、グロースタータ方式の蛍光灯の代替としてＬＥＤランプＣ２を好ましく利用可能である。

さらに、本実施形態では、ＬＥＤ発光回路３の複数のＬＥＤ列３１と並列な放電用抵抗群７が設けられているため、消灯時に、複数の白色ＬＥＤ３１ａおよび平滑用コンデンサ６に帯電した電力を速やかに消費することができる。このため、ＬＥＤ照明装置Ａ２は、速やかに消灯することが可能となっている。

図３は、本発明にかかるＬＥＤ照明装置の第３の実施形態を示す配線図である。図３に示すＬＥＤ照明装置Ａ３は、一般用蛍光灯照明器具ＢｒおよびＬＥＤランプＣ３を備えている。なお、図３において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

本実施形態における一般用蛍光灯照明器具Ｂｒは、ラピッドスタータ方式であり、商用１００Ｖ電源Ｄ、ラピッドスタータ型の安定器Ｂ３、および、ソケットＳａ，Ｓｂを内蔵している。ソケットＳａは、基板９の長手方向における一方側の口金５に接し、ソケットＳｂは、他方側の口金５に接している。ソケットＳａの差込口Ｓ１，Ｓ２およびソケットＳｂの差込口Ｓ３，Ｓ４は、いずれも安定器Ｂ３を介して商用１００Ｖ電源Ｄに接続されている。

ＬＥＤランプＣ３は、ラピッドスタータ方式の蛍光灯の代替として一般用蛍光灯照明器具Ｂｒに取り付けられて用いられる。ＬＥＤランプＣ３は、ＬＥＤランプＣ２と異なり、一方および他方の口金５に保持される端子ピン４１，４２同士および端子ピン４３，４４同士が絶縁され、端子ピン４１，４４のみがトランス１５，１６に接続されている。また、抵抗９が設置されていない。ＬＥＤランプＣ３のその他の構成はＬＥＤランプＣ２と同様となっている。

上述のようにラピッドスタータ方式の蛍光灯に対応する一般用蛍光灯照明器具Ｂｒにおいては、グロースタータ方式の場合と異なり、差込口Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４がいずれも商用１００Ｖ電源Ｄに接続されている。このため、ＬＥＤランプＣ３では、端子ピン４１，４４のみをトランス１５，１６に接続しておくことで、ラピッドスタータ方式の蛍光灯の代替として好ましく利用可能である。

さらに、ＬＥＤランプＣ３においても、複数の白色ＬＥＤ列３１と並列な放電用抵抗群７が設けられているため、消灯時に、複数の白色ＬＥＤ３１ａおよび平滑用コンデンサ６に帯電した電力を速やかに消費することができる。このため、ＬＥＤ照明装置Ａ３は、速やかに消灯することが可能となっている。

また、上記のＬＥＤランプＣ３は、端子ピン４１，４２，４３，４４の周囲の配線以外はＬＥＤランプＣ２と共用可能である。このため、ＬＥＤランプＣ２，Ｃ３の双方を生産する場合、生産コストの削減を図りやすくなっている。

本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ照明装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、上記第３の実施形態においては、基板１の幅方向において反対側に位置する端子ピン４１，４４がトランス１５，１６に接続されているが、同じ側に位置する端子ピン４１，４３がトランス１５，１６に接続されていても構わない。

なお、ＬＥＤランプＣ１，Ｃ２，Ｃ３の形状は限定されず、取り付けられる一般用蛍光灯照明器具Ｂ，Ｂｇ，Ｂｒに合わせた形状とすることができる。例えば、直管形蛍光ランプ用の一般用蛍光灯照明器具Ｂ，Ｂｇ，Ｂｒに取り付ける場合はＬＥＤランプＣ１，Ｃ２，Ｃ３の形状を直管形蛍光ランプと同様とし、環形蛍光ランプ用の一般用蛍光灯照明器具ＢＢ，Ｂｇ，Ｂｒに取り付ける場合はＬＥＤランプＣ１，Ｃ２，Ｃ３Ｃの形状を環形蛍光ランプと同様とすればよい。また、ＬＥＤ発光回路３において、白色ＬＥＤ３１ａに代えて赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを備えて白色光を発するようにしてもよい。また、白色光以外の光を発するように構成してもよい。

近年、蛍光灯の代替としてより消費電力が少なく、水銀等の有害物質を用いないＬＥＤを光源とする照明装置の実現が求められている。本発明にかかるＬＥＤ照明装置によれば、既存の一般用蛍光灯照明器具を利用することにより、容易に蛍光灯からＬＥＤランプへの切り替えを実現可能である。

Ａ１，Ａ２，Ａ３ ＬＥＤ照明装置
Ｂ，Ｂｇ，Ｂｒ 一般用蛍光灯照明器具
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ ＬＥＤランプ
１ 整流回路
２ 保護部品
３ ＬＥＤ発光回路
４ 端子ピン
５ 口金
６ 平滑用コンデンサ
７ 放電用抵抗群
８ 抵抗
９ 基板
１０ 筒状ケース
１１，１２，１３，１４ ダイオード
１５，１６ トランス
３１ 白色ＬＥＤ列
３１ａ 白色ＬＥＤ
４１，４２，４３，４４ 端子ピン
Ｄ 商用１００Ｖ電源
Ｇ グロースイッチ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 安定器
Ｓ，Ｓａ，Ｓｂ ソケット

Claims (5)

1. 交流電源から入力される交流電流を安定させるための安定器と、
   上記安定器から入力される交流電流に全波整流を行う１以上の整流回路と、
   上記整流回路から直流電流を入力されて発光する複数のＬＥＤと上記ＬＥＤを搭載する基板と各ＬＥＤを接続する接続線のみからなり、上記整流回路と直接接続されている発光回路と、
   を備えており、
   上記発光回路は、複数のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤ列を複数個有しており、上記複数のＬＥＤ列は並列接続されており、
   上記整流回路と上記発光回路とを接続する電流経路に、上記発光回路に所定以上の電流が流れないようにするための１以上の保護部品が接続されているとともに、
   上記安定器からの交流電流を上記整流回路に供給する１対の電源端子を備えており、
   上記発光回路および２つの上記整流回路を収容する筒状ケースを備えており、
   上記２つの整流回路は、上記筒状ケースの長手方向において上記発光回路を挟むように上記長手方向の一方側と他方側とに離間して配置されており、
   上記１対の電源端子は、上記筒状ケースの長手方向における両端部に取り付けられており、
   上記筒状ケースの長手方向における一方側の端部に設置された上記電源端子は、上記発光回路に対して上記筒状ケースの長手方向の一方側に配置された上記整流回路に接続されており、
   上記筒状ケースの長手方向における他方側の端部に設置された上記電源端子は、上記発光回路に対して上記筒状ケースの長手方向の他方側に配置された上記整流回路に接続されており、
   上記各整流回路は、トランスと２つのダイオードとを具備しており、かつ、上記トランスは、上記各電源端子に対して直列に接続され、一方のダイオードは、上記トランスと上記発光回路の一方の極とを接続する経路に設けられ、他方のダイオードは、上記トランスと上記発光回路の他方の極とを接続する経路に設けられていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 上記保護部品は、ツェナーダイオードまたはヒューズである、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
3. 上記各電源端子は、互いに導通する１対の端子ピンを有している、請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
4. 上記各電源端子は、互いに絶縁された１対の端子ピンを有しており、
   上記1対の端子ピンの一方が上記整流回路に接続されている、請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
5. 上記発光回路に対して各々が並列に接続され、かつ上記発光回路に対して上記筒状ケースの長手方向の一方側と他方側とに配置された２つの平滑用コンデンサと、
   上記発光回路に対して各々が並列に接続され、かつ上記発光回路に対して上記筒状ケースの長手方向の一方側と他方側とに配置されているとともに、上記発光回路および上記平滑用コンデンサに帯電した電力を消費する２つの放電用抵抗を備えている、請求項３または４に記載のＬＥＤ照明装置。

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