JP2010199062A - 調光式ｌｅｄダウンライト - Google Patents

Abstract

【技術課題】鶏舎に取り付けられた調光式フィラメント電球用ソケットにそのまま差し替えて使用することができる調光式ＬＥＤダウンライトを提供する。
【解決手段】調光式フィラメント電球をソケット１０１から取り外し、ここに調光式ＬＥＤダウンライト１を装着する。このＬＥＤダウンライト１は、既設のフィラメント電球の調光器でそのまま調光が可能なように、ＬＥＤダウンライト１内の電源制御回路に既設調光器１００に必要な最小電流値を確保するための固定又は可変式の調光器対応負荷１２を挿入する。この調光器対応負荷１２の作用により、フィラメント電球の調光に用いられていた既設の調光器１００をそのまま調光式ＬＥＤダウンライト１の調光に使用することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、既設のフィラメント電球用ソケットにそのまま差し替えて使用できる調光式ＬＥＤダウンライト（ＬＥＤ電球）に関する。

鶏舎においては、鳥の成長に合わせて鶏舎の明るさを調光することが必要であるため、フィラメント電球のソケットの手前の電源回線中に調光器が取り付けられている。

このようなフィラメント電球（ダウンライト）の場合、消費電力が多く、また寿命も短い等の理由から、消費電力が少なく長寿命の特徴を有するＬＥＤを用いた電球の使用が急務となっている。

しかし、既設のフィラメント電球をソケットから取り外し、そこにＬＥＤ電球（ダウンライト）を差し替えて使用しようとしても、ＬＥＤ電球の場合、同じ明るさのフィラメント電球の１／５〜１／１０程度の少ない消費電力であるため、既設の調光器の動作に必要な電流が流れず、特に電球を暗くしていくとその電流が益々足りなくなり、既設の調光器が正しく作動せず、ＬＥＤ電球が点滅等の異常動作を起こしてしまうという問題がある。

これは、既設調光器の特性によるもので、既設のフィラメント電球用の調光器は、ダウンライトを接続することにより閉回路を構成し、その後ボリュームやスイッチにより内部のトライアックやサイリスタのＯＮ／ＯＦＦするタイミングを調整し、ＡＣ１００Ｖ入力の奇麗な交流波形（図７（ａ））を部分カットした波形（図７（ｂ））の電圧に交換してからダウンライト側に送る回路になっているため、このカット量をボリュームやスイッチで調整することによりダウンライトの調光が可能になっている。図７（ｃ）はＬＥＤダウンライト内部の電圧の例である。

しかし、調光器とダウンライトの閉回路を流れる電流値はＬＥＤ電球の場合かなり少ないため、調光器のトライアック（サイリスタ）のゲートに必要な電流が供給されないことから、トライアックが動作せず、調光器が調整ボリュームに対応した図７（ｂ）に示すような電圧波形が作れなくなっていた。

このような理由から、既設調光器のソケットからフィラメント電球を取り外し、ここにＬＥＤ電球を直接装着して使用することは出来ない。そこで、ＬＥＤ電球を使用する場合には、図６に示す既設調光器１００をＬＥＤ専用の調光器に交換する必要があり、これには多大な経費がかかるという問題があった。

例えば、特開２００７−２９９５９０号公報には、照明制御システムとして、多様なシーンに合わせた照明環境を作ることが可能な照明装置、照明器具および照明制御システムが紹介されている。

しかし、この照明制御システムの内容は、電球色を発光する電球色発光素子１１ａ、昼白色を発光する昼白色発光素子１１ｂおよび昼光色を発光する昼光色発光素子１１ｃを有してなる主光源１２と；主として赤色を発光する赤色発光素子１３Ｒ、主として緑色を発光する緑色発光素子１３Ｇおよび主として青色を発光する青色発光素子１３Ｂを有してなる補助光源１３と；主光源、補助光源および透光部１４ｅを有してなる光源体１４と；補助光源により主光源の発光色を補助的に補うように制御する制御手段１５と；を具備するものである。

特開２００７−２９９５９０号公報

しかし、この照明制御システムの場合も、発光素子と制御手段とは一体であることから、既設のソケットからフィラメント電球だけを取り外し、ここにＬＥＤ照明器具を差し替えて使用することはできない。また、従来のＬＥＤ電球の場合、その照射角は１２０゜が限界であるため、多段式の鶏舎において最上段のものまでを照明するためには、１６０゜の照射角を確保することが必要であるが、それができないため、フィラメント電球と同等の照射角を確保するためには、従来の数より３０％程度ＬＥＤ電球数を増やさなければならないという問題があった。

本発明は、従来のフィラメント電球のソケットにそのまま差し替えて使用することができると共に照射角を１６０゜程度まで拡大した調光式ＬＥＤダウンライトを提供するのが目的である。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、ａ．既設調光器の出力側に接続されていた既設ソケットにそのまま装着可能な口金を備え、正面に拡散レンズを備えた構成のダウンライト本体と、ｂ．前記ダウンライト本体内において、前記拡散レンズに対向するようにＬＥＤ基板に取り付けられたＬＥＤと、ｃ．前記ダウンライト本体内において、前記ＬＥＤの電源制御回路に付加された調光器対応負荷と、ｄ．から成る調光式ＬＥＤダウンライトを特徴とするものである。

この発明によると、既設の調光器はそのままに、フィラメント電球をソケットから取り外し、ここにＬＥＤダウンライトを差し替え、前記既設調光器で電圧を制御すると、ＬＥＤダウンライト内の調光器対応負荷の作用でＬＥＤダウンライトには従来の調整ボリュームに対応した電圧波形が印加され、この電圧値によりＬＥＤダウンライトの調光が可能になる。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記調光器対応負荷は、ダウンライト本体内の電源制御回路の消費電流および／または前記調光器の容量により決定されることを特徴とするものである。

この発明によると、ＬＥＤダウンライトと回路構成上の違いに対応して最適な負荷調整を行うことができる。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記調光器負荷として、６．２ＫΩの固定抵抗が用いられていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記レンズの裏面であって、各ＬＥＤと対向する面に光拡散用のレンズカットが施されていることを特徴とするものである。

この発明によると、例えば１２０゜の照射角をレンズカットにより例えば１６０゜に拡大することができる。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記レンズは、ダウンライト本体に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とするものである。

この発明によると、レンズを交換するだけで、ダウンライトの照射角を広角用及び狭角用に調整することができる。

また、請求項６に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記ダウンライト本体の一部には、本体内と外とを連通する通気シート付の通気孔が設けられていることを特徴とするものである。

この発明によると、ダウンライト本体内で発生した熱を外に逃がすことができると共に外からの虫やゴミ等および水分の進入を防ぐことができる。特筆すべきは、ＬＥＤは半導体部品であり、高温・多湿の環境下では寿命が短くなる短所があり、長寿命化を計る為には前記通気シートが必要となる。

また、請求項７に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記ダウンライト本体は、口金部位とＬＥＤ及び電源制御回路部位及びレンズ部位にて構成されていることを特徴とするものである。

この発明によると、レンズ交換だけで鶏舎用と一般用の選択ができる。

また、請求項８に記載の本発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、前記ＬＥＤダウンライトは、鶏舎の照明用として用いられることを特徴とするものである。

この発明により、既設の鶏舎において、多額の設備投資をすることなく、フィラメント電球に変えてＬＥＤダウンライトに変更することができる。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライトにおいて、調光器対応負荷を可変に構成したことを特徴とするものである。

この発明により、既設調光器に対応させて負荷を調整することができる。

本発明は、ＬＥＤダウンライト内の電源制御回路内に調光器対応負荷を挿入したことにより、既設調光器にＬＥＤダウンライトを接続して調光操作しても誤作動することなく、ＬＥＤダウンライトを消灯まで自在に調光することができる。

この結果、本発明のＬＥＤダウンライトは、従来のフィラメント電球のソケットにそのまま装着し、既設の調光器を用いて調光を行うことができることから、特に大規模な鶏舎において従来のフィラメント電球をＬＥＤダウンライトに差し替えるとき、調光器までも交換する必要がなくなり、経費の大幅な削減が可能になる。

また、本発明によると、ＬＥＤダウンライトの課題である照射角の狭さをカットレンズを用いることで解消している。

また、鶏舎用ダウンライトにＬＥＤを使用することで、消費電力の削減と、ダウンライトとしての長寿命化が可能となり、ダウンライトの管理費の削減による養鶏業の経営改善を図ることができる。

本発明の実施例に係る拡散レンズを装着した調光式ＬＥＤダウンライトの側面図である。 本発明の実施例に係る狭角レンズを装着した調光式ダウンライトの側面図である。 Ａ−Ａ´線断面図である。 本発明の実施形態に係る拡散レンズの説明図である。 本発明の実施形態に係る電気回路の説明図である。 従来の電気回路の説明図である。 調光器で行う整流例の説明図である。 既設調光器のボリューム調整による電圧波形図である。 調光器対応負荷を可変に制御する実施形態２の説明図である。

実施形態１

本発明に係る調光式ＬＥＤダウンライトは、既設のフィラメント電球に用いられていた調光器をそのまま使用できる点に特徴がある。そして、調光式ＬＥＤダウンライトは、既設のフィラメント電球をそのソケットから取り外し、ここに調光式ＬＥＤダウンライトを差し替えるだけでよい。調光式ＬＥＤダウンライトの調光は、フィラメント電球用に設置されている既設の調光器で行う。

図１は、このような調光式ＬＥＤダウンライトを示す側面図であって、ＬＥＤの光を広角（１６０゜）に照射するために拡散レンズが装着されている。図２は、狭角レンズ（１２０゜）を装着した調光式ＬＥＤダウンライトの外観図であって、このダウンライトは照射角の狭い用途に用いられる。図３はＡ−Ａ´線断面図であって、内部にはＬＥＤ及び電源制御回路が組み込まれている。図４は拡散レンズの作用を説明する説明図である。図５は、本発明に係る調光式ＬＥＤダウンライトの電気回路図であって、この電気回路図には本発明のポイントとなる調光器対応負荷が説明されている。

上記各図において、１は調光式ＬＥＤダウンライト全体を示し、２はダウンライト本体である。このダウンライト本体２は、基部（上部）に既設のフィラメント電球が装着されていたソケット１０１にそのまま装着できる口金３を備えた樹脂ケース４と、この樹脂ケース４の前方（下方）にＯリング５を介して気密に接続された放熱用アルミケース６で構成されている。

また、前記樹脂ケース４の一部には通気孔７が設けてあり、この通気孔７には通気シート８としてゴアテックス（登録商標）が取り付けられていて、ダウンライト本体２内と外気との通気及び外部からの虫やゴミ、雨水の進入防止を可能にしている。

９はアルミケース６の正面６ａに取り付けられたＬＥＤ基板であって、このＬＥＤ基板９の正面には、ＬＥＤ１０が正面向き（下向き）に複数装着されている。

１１は前記ＬＥＤ１０に対して電力を供給するための電源制御回路であって、この電源制御回路１１を図５に示す。この図５において、１００は既設調光器であって、この既設調光器１００から出力された電圧は既設ソケット１０１からこのソケット１０１に接続された本発明調光式ＬＥＤダウンライト１の口金３を経由して調光器対応負荷１２及び、整流回路１３、電圧制限回路１４を経由してＬＥＤ１０に印加される。

１５は前記アルミケース６の正面において、前記ＬＥＤ基板９（ＬＥＤ１０）を覆うようにねじ１６により着脱自在に取り付けられた拡散レンズであって、この拡散レンズ１５は、それぞれのＬＥＤ１０と対向する面にレンズカット１７が施してあり、ＬＥＤ１０からの光は、図４に示すようにこのレンズカット１７において屈折することにより、１６０°の照射角が確保されている。

但し、１６０°の照射角は一例であって、レンズカット１７のカットの仕方により、照射角は任意に設定することが可能であるが、図２に示すように凸状の狭角レンズ１８を取り付けることにより、狭角ではあるが強い光を得ることもできる。

なお、本実施例の形態では、拡散レンズ１５と狭角レンズ１８は、それぞれ直接アルミケース６の正面に対して着脱、つまり交換使用自在に取り付ける構成となっているが、レンズ１５，１８をレンズフレームで保持し、このレンズフレームを介して取り付ける構成としても良い。図中２０、２１はＯリングである。１９は放熱フィンであって、ダウンライト本体２の内部で発生した熱は、この放熱フィン１９を経由して効果的に放出される。

既設調光器１００にはＡＣ１００Ｖの電圧が供給され、この既設調光器１００は図８（ａ）〜（ｄ）に示すような、ボリューム調整により、出力電圧波形を可変することでＡＣ１００Ｖから０Ｖの範囲で電圧を調整できる。

前記既設調光器１００で調整された電圧はソケット１０１から調光式ＬＥＤダウンライト１の口金３を経由して調光器対応負荷１２として挿入された６．２ＫΩの固定負荷（抵抗）で降圧されたのち、整流回路１３、電圧制限回路１４を介してＬＥＤ１０に供給されることにより、ＬＥＤ１０が発光する。本実施例において、ＬＥＤ１０にはチップＬＥＤを６６個使用した。このＬＥＤ１０の照度をレンズ正面から１ｍ離れたところに株式会社トプコン社製の照度計を置き、既設調光器１００で図８（ａ）〜（ｄ）に示すようにそのボリュームを最大からＬＥＤ１０が消灯するまで調整した。この時の最大照度は７２Ｌｘであった。

なお、調光器対応負荷１２は、電流が足りなくなる領域つまり暗く調光する領域（ＬＥＤ１０にかかる電圧が小さくなる領域）のみで抵抗に電流が流れるようなスイッチ回路を組み込んだり、ＬＥＤ１０にかかる電圧が小さくなるに従い大きな電流が流れるようなアンプやトランジスタ等を使用した可変の負荷としても良い。

また、本実施形態では、既設調光器１００からの出力端をソケットとしたが、この出力端はコンセント又は接続端子の場合もあり、これら端子の構造に合わせてＬＥＤダウンライト１側の入力端子も選定される。

また、調光式ＬＥＤダウンライト１は、本実施形態では電球形状としたが面形状でも良く、また、ＬＥＤ１０の発光色も任意とすることができる。

実施形態２

本実施形態２は、既設調光器１００に対応する負荷を可変に制御する実施例であって、この具体例を図９に基づいて詳細に説明する。

この図９は、調光器対応負荷１２を可変にし、制御回路２３にナショナルセミコンダクタ製のＬＥＤドライバＬＭ３４４５を使用した回路例である。

既設調光器１００で調整された交流電圧は、ダイオードからなる整流回路１３により全波整流され、直流の脈流電圧波形に変換される。この脈流電圧は平滑回路２２を通しＬＥＤ基板６に入力される。

制御回路２３は整流回路１３で全波整流された脈流電圧波形の導通角を検知し、この導通角に比例したデューティ・サイクルを持つ高周波のＰＷＭ信号を発生させ、ＬＥＤ電流を制御する。

また制御回路２３は、既設調光器１００のボリュームを絞り、電球の光を暗くした場合に既設調光器１００に流れる電流が少なくなり、既設調光器１００が正しく動作しなくなるため、既設調光器１００に必要な保持電流を流すように擬似負荷２４をコントロールしている。

制御回路２３は電圧変換回路１８内のＦＥＴをオンし、その間、平滑回路２２からの電流はＬＥＤ基板６を通り、電圧変換回路２５内のインダクタ、ＦＥＴの順に流れる。
このとき電圧変換回路２５内のインダクタにエネルギーが蓄えられる。
次に制御回路２３の信号を受けてＦＥＴがオフすると、インダクタに蓄えられたエネルギーが電流としてＬＥＤ基板６に流れる。
このＦＥＴのオフ時間の設定は電圧変換回路２５内の抵抗、コンデンサにより決めることができる。

電流検出回路２６では、電圧変換回路２５のＦＥＴがオンの時に流れる電流を検出し、制御回路２３ではこの信号を元に、電圧変換回路２５内のＦＥＴをオン・オフしＬＥＤに流れる電流を一定にする。

・鶏舎用照明
・室内外の照明
・ディスプレー用照明

１ 調光式ＬＥＤダウンライト
２ ダウンライト本体
３ 口金
４ 樹脂ケース
５ Ｏリング
６ アルミケース
７ 通気孔
８ 通気シート
９ ＬＥＤ基板
１０ ＬＥＤ
１１ 電源制御回路
１２ 調光器対応負荷
１３ 整流回路
１４ 電圧制限回路
１５ 拡散レンズ
１６ ねじ
１７ レンズカット
１８ 狭角レンズ
１９ 放熱フィン
２０・２１ Ｏリング
２２ 平滑回路
２３ 制御回路
２４ 擬似負荷
２５ 電圧変換回路
２６ 電流検出回路

Claims (9)

1. ａ．既設のフィラメント電球用調光器の出力側に接続されていた既設ソケットにそのまま装着可能な口金を備え、正面に拡散レンズを備えた構成のダウンライト本体と、
   ｂ．前記ダウンライト本体内において、前記拡散レンズに対向するようにＬＥＤ基板に取り付けられたＬＥＤと、
   ｃ．前記ダウンライト本体内において、前記ＬＥＤの電源制御回路に付加された調光器対応負荷と、
   ｄ．から成る調光式ＬＥＤダウンライト。
2. 前記調光器負荷は、ダウンライト本体内の電源制御回路の消費電流および／または前記調光器の容量により決定されることを特徴とする請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
3. 前記調光器負荷として、６．２ＫΩの固定抵抗が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
4. 前記レンズの裏面であって、各ＬＥＤと対向する面に光拡散用のレンズカットが施されていることを特徴とする請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
5. 前記レンズは、ダウンライト本体に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
6. 前記ダウンライト本体の一部には、本体内と外とを連通するように通気孔が形成されていると共に、この通気孔には、外側からの虫やゴミおよび水分の進入を阻止し、内側からの通気を確保するために通気シートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
7. 前記ダウンライト本体は、口金側とＬＥＤ及び電源制御回路及びレンズ側とが分離自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
8. 前記ＬＥＤダウンライトは、鶏舎の照明用として用いられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。
9. 前記調光器対応負荷を可変に構成して成る請求項１に記載の調光式ＬＥＤダウンライト。

Images