JP2010157453A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】既設の蛍光ランプの代わりに取り付け可能であると共に照射方向を望ましい方向に調整できるようにしたＬＥＤランプを提案すること。
【解決手段】ＬＥＤランプ１では、ランプ管２の管端部２ａに取り付けたキャップ３、４の可動キャップ１２、１３がランプ管２の中心軸線回りに回転可能となっており、可動キャップ１２、１３を回転すると、そこに取り付けられている一対の端子ピン５ａ〜６ｂと共にＬＥＤ基板７がランプ管２内においてその中心軸線回りに回転する。この結果、ＬＥＤ基板７に搭載されているＬＥＤ８の照射方向が変わる。既設の蛍光管の代わりに、その取り付け用のソケット部にＬＥＤランプ１を取り付ける際に、可動キャップ１２、１３を回転することにより、ＬＥＤランプ１の照射方向を希望する方向に調整できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、既設の蛍光ランプが取り付けられているソケット部に、蛍光ランプの代わりに取り付けてそのまま使用することのできるＬＥＤランプに関する。

この種のＬＥＤランプは、工場などの天井に配置されている蛍光ランプと同様な形状のものが知られており、細長い円筒状のランプ管の内部にＬＥＤが配列されたＬＥＤ基板が収納された構成となっている。特許文献１には、このようなＬＥＤランプが提案されており、既設の蛍光ランプのソケット部にそのまま取り付けて使用できるように、商用交流電流を直流電流に変換して各ＬＥＤを点灯駆動するように構成されている。また、特許文献２には、既設の蛍光ランプの点灯方式がグロー点灯方式、ラピッド点灯方式およびインバータ点灯方式のいずれであっても対応可能なＬＥＤ照明装置が提案されている。
特開２００１−３５１４０２号公報 特開２００８−１０３３０４号公報

ここで、ＬＥＤランプの場合には、ランプ管内に配置されたＬＥＤ基板上に同一方向を向く状態にＬＥＤが配列されており、それらの照射方向が同一となっている。蛍光ランプのような放電ランプの場合にはランプ管全体から各方向に光が射出されるのに対して、ＬＥＤランプの場合には照射方向が揃っているので、拡散板などを配置して照射光を拡散させる必要がある。しかしながら、照射光を拡散させたとしても依然として蛍光ランプなどに比べて照度分布に偏りがあり、蛍光ランプの代わり取り付けた場合に、必要な照明場所を十分な照度で照明できないという問題点がある。

本発明の課題は、この点に鑑みて、既設の蛍光ランプの代わりに取り付け可能であると共に、照射方向を望ましい方向に調整できるようにしたＬＥＤランプを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のＬＥＤランプは、
透光性のランプ管と、
前記ランプ管の管端部に取り付けられているキャップと、
前記ランプ管の内部に収納されており、端部が前記キャップに固定されているＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤ基板に搭載されていると共に、直列接続された複数個のＬＥＤからなる少なくとも一条のＬＥＤ列と、
前記キャップを封止状態で貫通して前記ランプ管の外に突出している電力供給用の一対の端子ピンとを有し、
前記キャップは前記ランプ管の中心軸線回りに回転可能な状態で前記ランプ管の管端部に取り付けられており、
前記キャップを回転すると、当該キャップと共に前記ＬＥＤ基板が前記ランプ管の中心軸線回りに回転して、当該ＬＥＤ基板に搭載されている各ＬＥＤの照射方向が変わることを特徴としている。

本発明のＬＥＤランプにおいて、そのランプ管の形状および寸法、並びに、一対の端子ピンの形状、寸法および間隔を、既存の蛍光ランプの場合と同様に形成しておけば、当該ＬＥＤランプを蛍光ランプの代わりに取り付けることができる。また、キャップを回転させることにより、ランプ管内のＬＥＤ基板の向きを変更することができ、ここに搭載されている各ＬＥＤの照射方向を望ましい方向に変更でき、この状態で、ＬＥＤランプを取り付けることができる。

ここで、キャップを回転させた後の位置に保持するためには、前記ランプ管と前記キャップの間に、前記キャップを前記所定の角度範囲内における予め定めた回転角度位置に固定するための位置決め機構を配置しておくことが望ましい。

かかる位置決め機構としては、前記ランプ管の管端部に形成した管側円環状端面と、前記キャップ側に形成され、前記管側円環状端面に対峙しているキャップ側円環状端面と、前記管側円環状端面および前記キャップ側円環状端面の一方に形成した係合突起と、前記管側円環状端面および前記キャップ側円環状端面の他方に形成され、前記係合突起が嵌り込む係合溝とを備え、当該係合溝が同一円上の複数個所に形成された構成のものを用いることができる。

また、細長い蛍光ランプの代わりに用いる場合には、ＬＥＤランプの前記ランプ管を直線状の管とし、前記ランプ管の両側の管端部に前記キャップを取り付け、各キャップからそれぞれ一対の前記端子ピンを突出させた構成とすればよい。

これに対して、円形などのループ状の蛍光ランプの代わりに用いる場合には、ＬＥＤランプの前記ランプ管を、両側の管端部が相互に対峙しているループ状の管とし、前記管端部の間に、筒状の前記キャップを取り付け、当該キャップの外周面から一対の前記端子ピンを突出させた構成とすればよい。また、この場合には、前記ＬＥＤ基板を可撓性の基板とし、前記ランプ管内においてループ状に配置しておけばよい。

次に、本発明のＬＥＤランプは、前記ＬＥＤ列に並列に接続した二次電池あるいはキャパシタを有しており、前記端子ピンを介しての電力供給が止まった後に所定時間だけ前記二次電池からの供給電力あるいはキャパシタからの放電によって前記ＬＥＤ列の点灯状態を維持することを特徴としている。

一般に、蛍光ランプに限らず、殆どの照明器具においては電源スイッチを切ると消灯してしまう。このため、部屋などの照明器具の場合には電源スイッチを出入口近傍に配置する必要がある。また、階段、廊下などにおいてはそれらの両端位置に３路スイッチ、４路スイッチなどを配置する必要があり、スイッチの個数が増えてしまう。本発明のＬＥＤランプにおいては、電源スイッチを切った場合には、二次電池あるいはキャパシタからの給電によって所定時間だけ点灯状態が維持される。したがって、電源スイッチの配置位置を任意の位置に配置でき、階段、廊下などにおいては複数の箇所に３路スイッチなどを配置する必要がなくなる。

次に、本発明のＬＥＤランプでは、前記端子ピンを介して供給される商用交流電流を整流して所定電圧の直流電流に変換して前記ＬＥＤ列に供給する定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータをＬＥＤ基板に搭載しておくことが望ましい。

本発明のＬＥＤランプでは、ランプ管の管端部に取り付けたキャップがランプ管の中心軸線回りに回転可能となっており、キャップを回転すると、そこに取り付けられている一対の端子ピンと共にＬＥＤ基板がランプ管内においてその中心軸線回りに回転する。この結果、ＬＥＤ基板に搭載されているＬＥＤの照射方向が変わる。したがって、既設の蛍光管の代わりに、その取り付け用のソケット部にＬＥＤランプを取り付ける際に、キャップを回転することにより、ＬＥＤランプの照射方向を希望する方向に調整できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したＬＥＤランプの実施の形態を説明する。

図１（ａ）は本実施の形態に係るＬＥＤランプの説明図であり、図１（ｂ）はそのＬＥＤ基板を示す説明図である。ＬＥＤランプ１は、既設の蛍光ランプの代わりに、そのソケット部に取り付け可能である。例えば、天井１００などに設置されている蛍光ランプ取り付け用のソケット部１０１、１０２に取り付けることができる。

ＬＥＤランプ１は、透光性の円筒断面の細長いランプ管２を備えており、このランプ管２の両側の管端部はそれぞれ同一形状のキャップ３、４によって封鎖されている。ランプ管２は、例えば、難燃性樹脂であるポリカーボネートを使用しており、その表面には光拡散機能を有する微細な凹凸を形成してあり、ＬＥＤ特有の放射角度の狭さをカバーして広範囲での照度確保ができるようにしてある。

キャップ３、４には、それぞれ、一対の電源供給用の端子ピン５ａ、５ｂおよび６ａ、６ｂが封止状態に取り付けられており、これら端子ピン５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂの先端側の部分は、キャップ３、４の外側端面から外方に突出している。ランプ管２の内部には、ランプ管２の中心軸線方向に沿って細長い長方形のＬＥＤ基板７が配置されている。ＬＥＤ基板７には、ランプ管２の中心軸線の方向に、複数個のＬＥＤ８が直線状に一定のピッチで配列されている。本例では、平行に延びる２条のＬＥＤ列ブロック９ａ、９ｂが形成されている。

図２（ａ）はランプ管２の一方の管端部を示す部分断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印ｂ−ｂで示す位置の矢視図である。本例のキャップ３は、固定側キャップ１１と、内側可動キャップ１２と、外側可動キャップ１３から構成されている。固定側キャップ１１は、ランプ管２の管端部２ａに同軸状態に固定されており、ランプ管２の管端部２ａに嵌め込まれている小径円筒部１１ａと、この小径円筒部１１ａの外側端に同軸状に形成されている大径円筒部１１ｂを備え、これらの内径は同一となっている。

内側可動キャップ１２は、固定側キャップ１１の大径円筒部１１ｂに回転可能な状態で同軸状に挿入されている円盤形状のものである。内側可動キャップ１２の内側の端にはＬＥＤ基板７の端部が固定されて一体化されている。また、内側可動キャップ１２にはその中心に対して点対称の位置に一対の端子ピン５ａ、５ｂの基端部分が埋め込まれている。これらの端子ピン５ａ、５ｂはＬＥＤ基板７に形成されている不図示の給電回路に電気的に接続されている。端子ピン５ａ、５ｂは内側可動キャップ１２の外側の端から外方に突出しており、内側可動キャップ１２には、突出している端子ピン５ａ、５ｂの途中位置まで、これらを取り囲む状態に形成された円柱状突起１２ａ、１２ｂが一体形成されている。

外側可動キャップ１３は、円柱状突起１２ａ、１２ｂの長さ寸法とほぼ同一の厚さ寸法の円盤状部材からなり、その外径は、内側可動キャップ１２よりも大きく、固定側キャップ１１の大径円筒部１１ｂよりも僅かに小さい。この外側可動キャップ１３には、内側可動キャップ１２の円柱状突起１２ａ、１２ｂが差し込まれている一対の円形貫通穴１３ａ、１３ｂ（図において貫通穴１３ｂのみを示す。）が形成されており、内側可動キャップ１２に対して、ランプ管中心軸線を中心として一体回転すると共に、当該中心軸線の方向にスライド可能な状態で連結されている。

外側可動キャップ１３における内側の円環状端面１３ｃ（キャップ側円環状端面）には、固定側キャップ１１における外側の円環状端面１１ｃ（管側円環状端面）に対峙する部分に突起１３ｄが形成されている。固定側キャップ１１の円環状端面１１ｃには、突起１３ｄの回転軌跡上に、一定の角度間隔で、複数個の係合孔１１ｄが形成されている。外側可動キャップ１３は、その突起１３ｄが一つの係合孔１１ｄに係合した状態で取り付けられている。本例では、１８０度の角度範囲に、４５度の角度間隔で５個の係合孔１１ｄが形成されている。

また、外側可動キャップ１３の中心にはねじ孔１３ｅが貫通しており、内側可動キャップ１２の中心にもねじ孔１２ｅが形成されている。外側可動キャップ１３の外側からは固定ねじ１４がねじ孔１３ｅを介してねじ孔１２ｅにねじ込まれており、これによって、外側可動キャップ１３が固定側キャップ１１に締結固定されている。

図２（ｃ）に示すように、固定ねじ１４を緩めると、外側可動キャップ１３を外側にスライドさせることができ、これにより、突起１３ｄが固定側キャップ１１の係合孔１１ｄから外れる。この結果、外側可動キャップ１３を固定側キャップ１１に対して回転させることができる。すなわち、外側可動キャップ１３には内側可動キャップ１２が一体回転するように連結されており、内側可動キャップ１２にはＬＥＤ基板７が一体回転するように固定されているので、外側可動キャップ１３を回転すると、ランプ管２の内部において、ＬＥＤ基板７がランプ管の中心軸線回りに回転し、そこに搭載されているＬＥＤ８の照射方向を変えることが可能である。

このように、突起１３ｄ、係合孔１１ｄおよび固定ねじ１４によって可動キャップ１２、１３（ＬＥＤ基板７）を所定の回転角度位置に固定するための位置決め機構が構成されている。なお、他方のキャップ４は、キャップ３とは左右対称の構造となっているので、その説明は省略する。

図３は、キャップ３、４を回転することによって得られるＬＥＤ８の照射方向を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、図において下向きの照射方向が初期状態であるとする。突起１３ｄが嵌る係合孔１１ｄの位置を順次４５°ずつ増やしていくと、ＬＥＤ８の照射方向（ＬＥＤランプ１の照射方向）を下向きから、４５°、９０°、１３５°および上向きの１８０°の方向に切り替えることが可能である。

次に、図４はＬＥＤ基板７に搭載されているＬＥＤ駆動回路の概略ブロック図である。ＬＥＤ駆動回路２０は、端子ピン５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを介して供給される商用交流電流（８５〜２４０Ｖ）を所定電圧の直流電流に変換する定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を備えている。ここからは、ＤＣ２４Ｖ〜４８Ｖの直流電流が出力される。ＬＥＤ８を点灯する上で、抵抗や定電流回路により電流を制限するということは、電気エネルギを熱エネルギに変換しているということであり省エネルギの観点から問題が残る。グロー点灯方式、ラピッド点灯方式、インバータ点灯方式においてもトランスの消費電力や電子回路が消費する電力はＬＥＤ自体が消費する電力と比較して馬鹿にならないものとなっている。本例では、商用交流電源を直接接続することにより、それらの消費電力を排除した省エネルギなＬＥＤランプを実現できる。また、定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータ２１を使用することにより使用電圧を広範囲（２４〜４８Ｖ）にすることが可能である。

次に、本例では、各ＬＥＤ８は複数個ずつ直列接続されて、複数条のＬＥＤ列が形成されている。複数条のＬＥＤ列２２（１）、２２（２）・・・２２（ｎ）は、それぞれ、定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の出力側に並列接続されている。各ＬＥＤ列の個数は、ＤＣ２４〜４８Ｖの電圧で点灯可能な個数に設定されている。

各ＬＥＤ列２２（１）〜２２（ｎ）の各ＬＥＤ８は、ＬＥＤ基板７上においては、その２条のＬＥＤ列ブロック９ａ，９ｂにおいて、列毎に順番に配列されている。したがって、一つのＬＥＤ列が断線状態になった場合においては、そのＬＥＤ列のみが消灯するのみであり、全体が消灯状態に陥ることを防止できる。また、各列のＬＥＤ８が分散配置されているので、ＬＥＤランプ１の照度が全体として僅かに低下するのみであり、大きな照度ムラが発生することもない。

ここで、本例では、キャパシタＣが定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の出力側に接続されており、ＬＥＤ点灯時には充電されるようになっている。また、ＬＥＤ列２２（ｎ）には、このキャパシタＣによる放電回路２３が付設されており、消灯後は、キャパシタＣの放電電流がＬＥＤ列２２（ｎ）に供給され、この列のＬＥＤ８の点灯状態が所定時間だけ維持されるようになっている。一般に、蛍光ランプに限らず、殆どの照明器具においては電源スイッチを切ると消灯してしまう。このため、部屋などの照明器具の場合には電源スイッチを出入口近傍に配置する必要がある。また、階段、廊下などにおいてはそれらの両端位置に３路スイッチ、４路スイッチなどを配置する必要があり、スイッチの個数が増えてしまう。本例のＬＥＤランプ１では、電源スイッチを切った場合には、キャパシタＣからの放電電流によって所定時間だけＬＥＤ列２２（ｎ）の点灯状態が維持される。したがって、電源スイッチの配置位置を任意の位置に配置でき、階段、廊下などにおいては複数の箇所に３路スイッチなどを配置する必要がなくなる。なお、複数のＬＥＤ列を一定時間だけ点灯させておいてもよい。また、キャパシタの代わりに二次電池を用いることもできる。

本発明を適用したＬＥＤランプの説明図およびＬＥＤ基板の説明図である。 図１のＬＥＤランプのキャップの部分を示す断面図、端面図および、固定ねじを緩めた状態の説明図である。 図１のＬＥＤランプにおける照射方向の切り替わり状態を示す説明図である。 図１のＬＥＤランプのＬＥＤ駆動回路を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１ ＬＥＤランプ
２ ランプ管
２ａ 管端部
３、４ キャップ
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ 端子ピン
７ ＬＥＤ基板
８ ＬＥＤ
９ａ、９ｂ ＬＥＤ列ブロック
１１ 固定側キャップ
１１ｃ 円環状端面
１１ｄ 係合孔
１２ 内側可動キャップ
１２ｅ ねじ孔
１３ 外側可動キャップ
１３ｃ 円環状端面
１３ｄ 突起
１３ｅ ねじ孔
１４ 固定ねじ
２１ 定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータ
２２（１）〜２２（ｎ） ＬＥＤ列
２３ 放電回路
Ｃ キャパシタ

Claims (7)

1. 透光性のランプ管と、
   前記ランプ管の管端部に取り付けられているキャップと、
   前記ランプ管の内部に収納されており、端部が前記キャップに固定されているＬＥＤ基板と、
   前記ＬＥＤ基板に搭載されていると共に、直列接続された複数個のＬＥＤからなる少なくとも一条のＬＥＤ列と、
   前記キャップを封止状態で貫通して前記ランプ管の外に突出している電力供給用の一対の端子ピンとを有し、
   前記キャップは前記ランプ管の中心軸線回りに回転可能な状態で前記ランプ管の管端部に取り付けられており、
   前記キャップを回転すると、当該キャップと共に前記ＬＥＤ基板が前記ランプ管の中心軸線回りに回転して、当該ＬＥＤ基板に搭載されている各ＬＥＤの照射方向が変わることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 請求項１に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ランプ管と前記キャップの間には、前記キャップを所定の回転角度位置に固定するための位置決め機構が配置されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
3. 請求項２に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記位置決め機構は、
   前記ランプ管の管端部に形成した管側円環状端面と、
   前記キャップ側に形成され、前記管側円環状端面に対峙しているキャップ側円環状端面と、
   前記管側円環状端面および前記キャップ側円環状端面の一方に形成した係合突起と、
   前記管側円環状端面および前記キャップ側円環状端面の他方に形成され、前記係合突起を嵌めこみ可能な係合溝とを備えており
   前記係合溝は、同一円上の複数の位置に形成されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ランプ管は直線状の管であり、
   前記ランプ管の両側の管端部に前記キャップが取り付けられており、
   各キャップからそれぞれ一対の前記端子ピンが突出していることを特徴とするＬＥＤランプ。
5. 請求項１ないし３のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ランプ管は、両側の管端部が相互に対峙しているループ状の管であり、
   前記管端部の間に、筒状の前記キャップが取り付けられ、
   前記キャップの外周面から一対の前記端子ピンが突出しており、
   前記ＬＥＤ基板は可撓性の基板であり、前記ランプ管内においてループ状に配置されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤ列に並列に接続した二次電池あるいはキャパシタを有しており、
   前記端子ピンを介しての電力供給が止まった後に所定時間だけ前記二次電池あるいはキャパシタからの電力供給によって前記ＬＥＤ列の点灯状態を維持することを特徴とするＬＥＤランプ。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤ基板に搭載されており、前記端子ピンを介して供給される商用交流電流を整流して所定電圧の直流電流に変換して前記ＬＥＤ列に供給する定電流型ＡＣ／ＤＣコンバータを有していることを特徴とするＬＥＤランプ。

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