JP7100929B2

JP7100929B2 - Ｌｅｄランプの定電流均圧の接続方法及び調光可能で低損失のｌｅｄランプ

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Publication number: JP7100929B2
Application number: JP2021529504A
Authority: JP
Inventors: 駱武寧
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Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2019-07-22
Publication date: 2022-07-14
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Description

本発明は、ＬＥＤランプ技術分野に属し、特にＬＥＤランプの定電流均圧の接続方法及び調光可能で低損失のＬＥＤランプに関する。

ＬＥＤランプは完璧な照明効果を有し、応答が速く、エネルギー消費が低く、光減衰が低く、不含紫外線及び赤外線などの放射線を含まないなどの利点を有するため、現在、景観園林、学校、病院、旅館、会議室、展覧ホール、ショーケース、工場、オフィス、スーパーマーケットなどの場所で幅広く使用されている。従来の蛍光ランプを置き換える場合でも、ＬＥＤランプを追加して照明する場合でも、非常に大きな利点を有する。

従来のＬＥＤランプは、ＬＥＤの寿命を延長し、光減衰を減少させるために、一般的には定電流で駆動される。例えば、現在一般的に使用されている園林景観照明ランプ、外壁照明ランプ、ブリッジｌｅｄガードレールチューブ、ＬＥＤウォールウォッシャーなどがある。より一般的な解決策では、図１に示すＬＥＤウォールウォッシャーは、２４ＷのＬＥＤチューブを使用し、チューブの内部に４個のＬＥＤビーズユニットが並列に接続される。各ＬＥＤビーズユニットは、内蔵定電流電源チップＭが６個のＬＥＤビーズに直列に接続されてなる。外部電源は、２４Ｖの定電圧スイッチング電源である。各ＬＥＤビーズの動作電圧は３Ｖである。定電流電源チップＭ、例えば、常用のＬＭ３１７は、電圧降下が６Ｖ、電流が２５０ｍＡであることで、定電流電源チップＭの消費電力は１．５Ｗとなる。４個のＬＥＤビーズユニットの定電流電源チップＭの消費電力は合計６Ｗで、この２４Ｗチューブの総消費電力の２５％となる。

現在、多くのＬＥＤランプの使用では、１つの定電圧スイッチング電源により複数のＬＥＤランプに電力を提供し、複数のＬＥＤランプを必要に応じて配列する。例えば、図２に示される取付方法により１２個の２４ＷのＬＥＤチューブを用いて１つの照明帯を形成する。２４Ｖ定電圧スイッチング電源の正極及び負極からそれぞれ正極電線及び負極電線を引き出す。１２個の２４ＷのＬＥＤチューブの正端及び負端は、それぞれ正極電線及び負極電線に対応して接続される。実際に使用すると、各ＬＥＤチューブの２４Ｖ定電圧スイッチング電源の正極からこのＬＥＤチューブの正端、負端、そして２４Ｖ定電圧スイッチング電源の負極までの線路の総長さが互いに同じではない。線路損失が異なるため、最遠端の１２目のＬＥＤチューブは、電圧が２２Ｖだけである。内蔵定電流電源チップＭが存在しなければ、各ＬＥＤチューブの電圧が異なり、輝度が異なる。そのため、一致する輝度を保証するために、定電流電源チップＭを内蔵しなければならない。定電流電源チップＭの存在により、各ＬＥＤビーズユニット上の電圧は基本的に同じようになる。ＬＥＤビーズユニットの電流を同じにする代償は、ランプ損失の増加である。

上記技術的問題を解決するために、本発明によれば、定電流電源チップを内蔵する必要がなく、損失を減少させ、ＬＥＤランプの調光を実現し、ＬＥＤランプの内部における各ＬＥＤビーズの電圧が一致し、輝度が一致することを実現し、複数のＬＥＤランプが並列に接続されるとともに１つの外部定電流スイッチング電源で電力を提供することを実現し、各ＬＥＤランプの電圧が一致し、輝度が一致することを実現するＬＥＤランプの定電流均圧の接続方法及び調光可能で低損失のＬＥＤランプが提供される。

本発明は、以下の技術的解決策により上記技術的問題を解決する。
複数のＬＥＤランプは、１つの外部定電流スイッチング電源の両端に互いに並列に接続され、各ＬＥＤランプは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源の正極からこのＬＥＤランプの正極、負極、そして外部定電流スイッチング電源の負極までの接続線路の総長さが互いに同じであるＬＥＤランプの定電流均圧の接続方法。

各前記ＬＥＤランプの内部には、複数のＬＥＤビーズユニットが互いに並列に接続され、各ＬＥＤビーズユニットは、複数のＬＥＤビーズが直列に接続されてなり、複数の前記ＬＥＤビーズユニットが互いに並列に接続されることにより、各ＬＥＤビーズユニットは、それぞれ、ＬＥＤランプの正極からこのＬＥＤビーズユニットの正端、このＬＥＤビーズユニットの負端、そしてＬＥＤランプの負極までの接続線路の総長さが互いに同じである。

前記外部定電流スイッチング電源は、ＲＳ４８５バス、ＲＳ２３２バス、又はＣＡＮバスによりコントローラに接続される。

調光可能で低損失のＬＥＤランプであって、
前記ＬＥＤランプ内には、複数のＬＥＤビーズユニットが互いに並列に接続され、各ＬＥＤビーズユニットは、複数の直列に接続されるＬＥＤビーズから構成され、前記ＬＥＤランプは、外部定電流スイッチング電源に接続され、外部定電流スイッチング電源は、コントローラに接続され、各ＬＥＤビーズユニットは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源の正極からＬＥＤランプの正極、このＬＥＤビーズユニットの正端、このＬＥＤビーズユニットの負端、ＬＥＤランプの負極、そして外部定電流スイッチング電源負極までの接続線路の総長さが互いに同じであるＬＥＤランプ。

本発明は以下の利点を有する。
従来技術に比べ、本発明のＬＥＤランプは内蔵される定電流チップを使用しないので、不必要な損失が減少され、省エネと環境保護の要求を満たす。本発明のＬＥＤランプでは、それぞれのＬＥＤビーズユニット及びそれぞれのＬＥＤビーズは一致する電圧を達成し、一致する輝度を保証する。外部定電流スイッチング電源により元の定電圧スイッチング電源の代わりに使用し、コントローラにより外部定電流スイッチング電源の出力電流を調整することによって、ＬＥＤランプの調光制御が実現される。本発明の定電流均圧接続の方法により、複数のＬＥＤランプが並列に接続され、１つの外部定電流スイッチング電源のみで電力を提供することが実現されるとともに、各ＬＥＤランプの電圧が一致し、輝度が一致することが保証される。

従来技術の２４ＷのＬＥＤチューブ内における１つのＬＥＤビーズユニットの構造模式図である。従来技術の複数のＬＥＤランプを用いて照明帯を製造する取付方法である。本発明の実施例１におけるＬＥＤチューブの構造模式図である。同図において、１：チューブ、２：ＬＥＤビーズユニットである。本発明の実施例１におけるＬＥＤチューブ内の複数のＬＥＤビーズユニットが他の接続方式で接続された構造の模式図である。本発明の実施例２におけるＬＥＤチューブの構造模式図である。同図において、１：チューブ、２：ＬＥＤビーズユニットである。本発明の実施例２におけるＬＥＤチューブ内の複数のＬＥＤビーズユニットが他の接続方式で接続された構造の模式図である。本発明の実施例３において複数のＬＥＤチューブを用いて園林景観ＬＥＤランプ照明帯を作製する定電流均圧の接続模式図である。本発明の実施例４において複数のＬＥＤランプを用いて室内ランプを配置する定電流均圧の接続の模式図である。本発明の実施例５の調光調色制御回路の原理図である。

以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。以下の説明は本発明の保護範囲を限制するものではない。

実施例１
図３に示される調光可能で低損失のＬＥＤランプはチューブ状である。前記ＬＥＤランプは、パワーが２４Ｗであり、２４Ｖ外部定電流スイッチング電源Ｉｓにより電力を提供される。チューブ１内に互いに並列に接続される４個のＬＥＤビーズユニット２があり、各ＬＥＤビーズユニット２のパワーが６Ｗである。各ＬＥＤビーズユニット２は直列に接続される８個の３ＶのＬＥＤビーズから構成される。定電流チップを内蔵する必要ない。調光コントローラは外部定電流スイッチング電源Ｉｓに接続され、外部定電流スイッチング電源Ｉｓが出力する電流の大きさを調整し、前記ＬＥＤランプの調光制御を実現する。本実施例の調光コントローラは市販されているＬＥＤＩＣＤインテリジェント調光装置を使用し、外部定電流スイッチング電源は市販されているＦＮＤ２００Ｗ１Ｃを使用する。

前記ＬＥＤチューブ１内の４個のＬＥＤビーズユニットは順に配置される。ＬＥＤチューブ１の正極接続端及び負極接続端はそれぞれＬＥＤチューブの両端に設けられ、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極及び負極はそれぞれＬＥＤチューブ１の正極接続端及び負極接続端に対応して接続される。各ＬＥＤビーズユニット２の正端はそれぞれ独立した電線によりＬＥＤチューブ１の正極接続端に接続され、各ＬＥＤビーズユニット２の負端はそれぞれ独立した電線によりＬＥＤチューブ１の負極接続端に接続される。

前記ＬＥＤチューブの内部接続は、図４に示すように、ＬＥＤチューブの正極接続端から共通正極電源ケーブルが接続され、前記４個のＬＥＤビーズユニットを順に経て、ＬＥＤチューブの負極接続端から共通負極電源ケーブルが接続され、前記４個のＬＥＤビーズユニットを逆順に経て、各ＬＥＤビーズユニットの正端がそれぞれ共通正極電源ケーブルに接続され、各ＬＥＤビーズユニットの負端がそれぞれ共通負極電源ケーブルに接続されてもよい。

上記図３又は図４のように配線した後、各ＬＥＤビーズユニットは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極からＬＥＤチューブの正極接続端、このＬＥＤビーズユニットの正端、負端、そしてＬＥＤチューブの負極接続端、さらに外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極までの線路の総長さが互いに同じである。これによって、各ＬＥＤビーズユニットの両端の電圧が同じ２４Ｖであることが実現され、各ＬＥＤビーズユニットの輝度が一致することが保証される。

実施例２
図５に示される調光可能で低損失のＬＥＤランプはチューブ状である。前記ＬＥＤランプは、パワーが２４Ｗであり、２４Ｖ外部定電流スイッチング電源Ｉｓにより電力を提供される。チューブ１内に互いに並列に接続される４個のＬＥＤビーズユニット２がある。各ＬＥＤビーズユニット２は、パワーが６Ｗであり、直列に接続される８個の３ＶのＬＥＤビーズから構成される。定電流チップを内蔵する必要がない。調光コントローラは外部定電流スイッチング電源Ｉｓに接続され、外部定電流スイッチング電源Ｉｓが出力電流の大きさを調整し、前記ＬＥＤランプの調光制御を実現する。

前記ＬＥＤチューブ１内の４個のＬＥＤビーズユニット２は順に配置される。ＬＥＤチューブ１の正極接続端及び負極接続端はいずれもＬＥＤチューブ１の同一端に設けられ、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極及び負極はそれぞれＬＥＤチューブ１の正極接続端及び負極接続端に対応して接続される。各ＬＥＤビーズユニット２の正端はそれぞれ独立した電線によりＬＥＤチューブ１の正極接続端に接続され、各ＬＥＤビーズユニット２の負端はそれぞれ独立した電線により最後のＬＥＤビーズユニット２の負端に接続される。最後のＬＥＤビーズユニット２の負端はさらに独立した電線によりＬＥＤチューブ１の負極接続端に接続される。

前記ＬＥＤチューブの内部接続は、図６に示すように、ＬＥＤチューブの正極接続端から共通正極電源ケーブルが接続され、前記４個のＬＥＤビーズユニットを順に経て、最後のＬＥＤビーズユニットの負端から共通負極電源ケーブルが接続され、前記４個のＬＥＤビーズユニットを逆順に経て、各ＬＥＤビーズユニットの正端がそれぞれ共通正極電源ケーブルに接続され、各ＬＥＤビーズユニットの負端がそれぞれ共通負極電源ケーブルに接続され、最後のＬＥＤビーズユニットの負端が独立した電線によりＬＥＤチューブの負極接続端に接続されてもよい。

図５又は図６のように配線した後、各ＬＥＤビーズユニットは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源の正極からＬＥＤチューブの正極接続端、このＬＥＤビーズユニットの正端、負端、そしてＬＥＤチューブの負極接続端、さらに外部定電流スイッチング電源の負極までの線路の総長さが互いに同じである。これによって、各ＬＥＤビーズユニットの両端の電圧が同じ２４Ｖであることが実現され、各ＬＥＤビーズユニットの輝度が一致することが保証される。

実施例３
園林景観ＬＥＤランプ照明帯の定電流均圧の接続方法
１２個の実施例１又は２に記載の調光可能で低損失のＬＥＤランプを互いに並列に接続して前記照明帯を形成する。定電流均圧の接続方法は具体的に以下のとおりである。
図７に示すように、前記２４Ｖの外部定電流スイッチング電源Ｉｓが照明帯の開始端に設けられ、前記複数のＬＥＤランプが順に配置されて照明帯を構成する。外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極から正極電源ケーブルが接続され、前記複数のＬＥＤランプを順に経て、各ＬＥＤチューブの正極接続端がそれぞれ前記正極電源ケーブルに接続され、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極から負極電源ケーブルを経て最後のＬＥＤランプの負極接続端に接続され、さらに最後のＬＥＤチューブの負極接続端から１本の共通負極線が接続され、前記複数のＬＥＤランプを逆順に経て、各ＬＥＤチューブの負極接続端がそれぞれこの共通負極線に接続される。美観のために、前記正極電源ケーブル、負極電源ケーブル及び共通負極線はいずれもＬＥＤチューブの内部から通過して配置することができる。

上記接続方法を使用した後、各ＬＥＤランプの正極接続端及び負極接続端からそれぞれ外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極及び負極への線路の総長さは互いに同じである。例えば、図７に示すように、各ランプの長さを１ｍとし、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極から１番目のランプＬＥＤ１の正極接続端までの線路の長さを０ｍとし、隣り合う２つのＬＥＤランプの間の距離を０ｍとする。２番目のランプの場合では、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極から２番目のランプＬＥＤ２の正極接続端までの線路の長さが１ｍ、２番目のランプＬＥＤ２の正極接続端からＬＥＤ１２の負極接続端までの線路の長さが１ｍ、ＬＥＤ１２の負極接続端から１２番目のＬＥＤランプＬＥＤ１２の負極接続端までの線路の長さが１０ｍ、ＬＥＤ１２の負極接続端から外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極までの線路の長さが１２ｍである場合、線路の総長さは合計２４ｍとなる。１１番目のランプＬＥＤ１１の場合では、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極からＬＥＤ１１の正極接続端までの線路の長さが１０ｍ、ＬＥＤ１１の正極接続端から負極接続端までの線路の長さが１ｍ、ＬＥＤ１１の負極接続端からＬＥＤ１２の負極接続端までの線路の長さが１ｍ、ＬＥＤ１２の負極接続端から外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極の線路までの長さが１２ｍである場合、線路の総長さは合計２４ｍとなる。同様に、他の各ＬＥＤランプの正極接続端及び負極接続端から外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極及び負極までの線路の総長さはいずれも２４ｍである。これによって、各ＬＥＤチューブ内の各ＬＥＤビーズの電圧が一致し、各ＬＥＤビーズユニットの電圧が一致するだけでなく、照明帯の各ＬＥＤチューブの両端の電圧も一致する。これによって、各ＬＥＤランプの輝度は一致する。外部定電流スイッチング電源Ｉｓを使用し、調光コントローラにより外部定電流スイッチング電源Ｉｓの出力電流を制御することにより、ＬＥＤランプの調光が容易に実現され、照明帯がより美しくなる効果が得られる。

実施例４
室内ランプの定電流均圧の接続方法
図８に示すように、室内において円状となるように８個の筒状ＬＥＤランプを互いに並列に接続し、１つの外部定電流スイッチング電源Ｉｓにより電力を提供し、ＬＥＤランプ内に定電流チップを内蔵する必要がない。外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正端から１番目のランプＬＥＤ１の正端までの線路の長さをＬ、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負端から８番目のランプＬＥＤ８の負端までの線路の長さもＬとする。外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極から正極電源ケーブルが接続され、前記８個のＬＥＤランプを順に経て、各ＬＥＤランプの正端がそれぞれ前記正極電源ケーブルに接続され、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極から負極電源ケーブルが接続され、前記８個のＬＥＤランプを逆順に経て、各ＬＥＤランプの負端がそれぞれ前記負極電源ケーブルに接続される。各ＬＥＤランプの正端から正極電源ケーブルまでの線路の長さをいずれもｄ、各ＬＥＤランプの負端から負極電源ケーブルまでの線路の長さもいずれもｄとする。隣り合う２ランプの間の線路距離をＬとする。筒状ランプの直径が長くないので、ランプ内の各ＬＥＤビーズの接続線路による損失が電圧に対する影響が無視できるほど小さい。そのため、各ランプは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極及び負極からこのランプの正端及び負端までの線路の総長さが互いに同じ９Ｌ＋２ｄとなる。例えば、２番目のＬＥＤ２の場合、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極からこのランプの正端までの線路の長さが２Ｌ、正極電源ケーブルからＬＥＤ２の正端までの線路の長さがｄ、ＬＥＤ２の負端から負極電源ケーブルまでの線路の長さがｄ、ＬＥＤ２の負端と負極電源ケーブルとの接続箇所から外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極までの線路の長さが７Ｌであるため、線路の総長さは合計２Ｌ＋ｄ＋ｄ＋７Ｌ＝９Ｌ＋２ｄとなる。６番目のランプの場合、外部定電流スイッチング電源Ｉｓの正極からこのランプの正端までの線路の長さが６Ｌ、正極電源ケーブルからＬＥＤ６の正端までの線路の長さがｄ、ＬＥＤ６の負端から負極電源ケーブルまでの線路の長さがｄ、ＬＥＤ６の負端と負極電源ケーブルとの接続箇所から外部定電流スイッチング電源Ｉｓの負極までの線路の長さが３Ｌであるため、線路の総長さは合計６Ｌ＋ｄ＋ｄ＋３Ｌ＝９Ｌ＋２ｄとなる。同様に、他のＬＥＤランプの線路の総長さはいずれも合計９Ｌ＋２ｄである。

コントローラにより外部定電流スイッチング電源の出力電流を制御することにより、ＬＥＤランプの調光が非常に容易に実現される。本実施例の方法により、１つの外部定電流スイッチング電源により複数のＬＥＤランプを駆動し、各ＬＥＤランプの輝度が一致し、調光可能であることが実現される。

本発明のＬＥＤランプを使用することにより、室内ランプ、室外ランプなどの他のランプは、本発明の定電流均圧の接続方法を採用することができる。各ランプの正端、負端のそれぞれから対応する定電流電源の正極、負極までの線路の総長さが同じであれば、各ランプの電圧を一致にすることができ、これによって、電流が同じであるため、輝度も同じである。

実施例５
図９に示すように、実施例１－４の変形例として、調光コントローラの代わりに、コントローラをＲＳ４８５バス、ＲＳ２３２バス又はＣＡＮバスにより対応する通信インターフェースを有する外部定電流スイッチング電源Ｉｓに接続させ、コントローラによりバスを介して制御信号を送信し、外部定電流スイッチング電源Ｉｓが出力した電流を変化させることで調光調色の制御を実現する。他の接続方法は実施例１－４と同様である。

Claims

複数のＬＥＤランプは、１つの外部定電流スイッチング電源の両端に互いに並列に接続され、各ＬＥＤランプは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源の正極からこのＬＥＤランプの正極、負極、そして外部定電流スイッチング電源の負極までの接続線路の総長さが互いに同じであることを特徴とする、定電流チップを使用しないＬＥＤランプの定電流均圧の接続方法。
各前記ＬＥＤランプの内部には、複数のＬＥＤビーズユニットが互いに並列に接続され、各ＬＥＤビーズユニットは、複数のＬＥＤビーズが直列に接続されてなり、複数の前記ＬＥＤビーズユニットが互いに並列に接続されることにより、各ＬＥＤビーズユニットは、それぞれ、ＬＥＤランプの正極からこのＬＥＤビーズユニットの正端、このＬＥＤビーズユニットの負端、そしてＬＥＤランプの負極までの接続線路の総長さが互いに同じであることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプの定電流均圧の接続方法。
前記外部定電流スイッチング電源は、ＲＳ４８５バス、ＲＳ２３２バス、又はＣＡＮバスによりコントローラに接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤランプの定電流均圧の接続方法。
定電流チップを使用しない、調光可能で低損失のＬＥＤランプであって、
前記ＬＥＤランプ内には、複数のＬＥＤビーズユニットが互いに並列に接続され、各ＬＥＤビーズユニットは、複数の直列に接続されるＬＥＤビーズから構成され、前記ＬＥＤランプは、外部定電流スイッチング電源に接続され、外部定電流スイッチング電源は、コントローラに接続され、各ＬＥＤビーズユニットは、それぞれ、外部定電流スイッチング電源の正極からＬＥＤランプの正極、このＬＥＤビーズユニットの正端、このＬＥＤビーズユニットの負端、ＬＥＤランプの負極、そして外部定電流スイッチング電源負極までの接続線路の総長さが互いに同じであることを特徴とする、ＬＥＤランプ。