JP2012069359A

JP2012069359A - 照明装置及び照明器具

Info

Publication number: JP2012069359A
Application number: JP2010212729A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Otsubo; 篤大坪; Susumu Osaki; 晋大崎; Hiroyuki Matsumoto; 弘之松本; Shinichi Nagaoka; 慎一長岡; Yoji Tateno; 洋司立野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】発光ダイオードの熱が平滑コンデンサに影響を与えにくく、且つ、電源ブロックと光源ブロックとの組み合わせの自由度が高い照明装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】電源ブロック１は、入力された交流電力を整流及び平滑化する整流部及び平滑コンデンサＣ０がそれぞれ実装された第１プリント配線板１０を有する。光源ブロック２は、平滑コンデンサＣ０を電源として所定の直流電力を出力する点灯回路３と、点灯回路３の出力で点灯される発光ダイオードアレイ４とがそれぞれ実装された第２プリント配線板２０を有する。平滑コンデンサＣ０と発光ダイオードアレイ４とが１個のプリント配線板に実装される場合に比べ、発光ダイオードアレイ４の熱が平滑コンデンサＣ０に影響を与えにくい。また、点灯回路３が光源ブロック２側に設けられていることで、電源ブロック１の選択の自由度が向上している。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置及び照明器具に関するものである。

従来から、外部の交流電源から入力された交流電力を整流及び平滑化する整流平滑回路と、整流平滑回路の出力を所定の直流電力に変換する点灯回路と、点灯回路の出力によって点灯される発光ダイオードアレイとを備える照明装置が提供されている。

整流平滑回路は、例えばダイオードブリッジからなり上記の交流電流を整流した脈流出力を出力する整流部と、例えばアルミ電解コンデンサからなり整流部が出力した脈流出力を平滑化する平滑コンデンサとからなる（例えば、特許文献１参照）。また、発光ダイオードアレイは、複数個の発光ダイオードが互いに直列に接続されてなる。

ここで、発光ダイオードアレイは、整流平滑回路を構成する回路部品に比べて発熱量が相対的に多い。そして、発光ダイオードアレイと整流平滑回路とを１個のプリント配線板に実装した場合、発光ダイオードアレイの熱が平滑コンデンサの特性や寿命に悪影響を与える可能性がある。

そこで、発光ダイオードアレイを、整流平滑回路及び点灯回路とは別途のプリント配線板に実装した照明装置も提供されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、上記の照明装置は、整流平滑回路及び点灯回路が実装された第１プリント配線板を有する電源ブロックと、発光ダイオードアレイが実装された第２プリント配線板を有する光源ブロックとで構成される。

この構成を採用すれば、発光ダイオードアレイと整流平滑回路とが１個のプリント配線板に実装される場合に比べ、発光ダイオードアレイの熱が平滑コンデンサに影響を与えにくい。

特開２００９−２１８１９２号公報特開２００８−２５８０６６号公報

しかしながら、発光ダイオードアレイは、含まれる発光ダイオードの個数や種別に応じて、入力されるべき適正な電力が異なる。つまり、点灯回路に要求される出力特性は発光ダイオードアレイ毎に異なるから、上記従来例では、電源ブロックと光源ブロックとの組み合わせが非常に限定されていた。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、発光ダイオードの熱が平滑コンデンサに影響を与えにくく、且つ、電源ブロックと光源ブロックとの組み合わせの自由度が高い照明装置及び照明器具を提供することにある。

本発明の照明装置は、外部の交流電源から入力された交流電力を整流する整流部と前記整流部の出力端間に接続された平滑コンデンサとがそれぞれ実装された第１プリント配線板を有する電源ブロックと、前記平滑コンデンサを電源として所定の直流電力を出力する点灯回路とそれぞれ前記点灯回路の出力によって点灯される少なくとも１個の発光ダイオードとがそれぞれ実装された第２プリント配線板を有する光源ブロックとを備えることを特徴とする。

この照明装置において、前記第２プリント配線板は、前記各発光ダイオードがそれぞれ実装された平面形状の実装面を有し、前記第１プリント配線板は、前記第２プリント配線板に対し、前記実装面に平行な方向に並べて配置されていることが望ましい。

また、この照明装置において、前記光源ブロックは、前記電源ブロックに電気的に接続される入力端子として、前記点灯回路の入力端であって前記整流部の高電圧側の出力端に電気的に接続されるべき入力端に電気的に接続された高電圧側入力端子と、前記点灯回路の入力端であって前記整流部の低電圧側の出力端に電気的に接続されるべき入力端に電気的に接続された低電圧側入力端子とを有し、前記光源ブロックは、アノードが前記低電圧側入力端子に接続されてカソードが前記高電圧側入力端子に接続された逆流保護ダイオードを有することが望ましい。

さらに、本発明の照明器具は、上記のいずれかの照明装置と、前記照明装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、平滑コンデンサと各発光ダイオードとが１個のプリント配線板に実装される場合に比べ、各発光ダイオードの熱が平滑コンデンサに影響を与えにくい。また、点灯回路が各発光ダイオードとともに光源ブロックに設けられていることで、点灯回路が電源ブロックに設けられる場合に比べて電源ブロックの選択の自由度が向上している。

本発明の実施形態の要部の断面を示す断面図である。同上を示す回路ブロック図である。（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の光源ブロックを示し、（ａ）は下面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面での断面図である。同上を示す斜視図である。同上の変更例の電源ブロック及び端子台を示す分解斜視図である。同上の別の変更例の光源ブロックを示す説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態は、図２に示すように、電源ブロック１と、光源ブロック２とを備える。

電源ブロック１は、外部の交流電源６が接続される受電端子１１と、受電端子１１を介して交流電源６から入力された交流電力を全波整流する整流部１３と、整流部１３の出力端間に接続された平滑コンデンサＣ０と、整流部１３の出力端間に接続されるとともに光源ブロック２に接続される出力端子１２とを備える。整流部１３は周知のダイオードブリッジからなる。また、受電端子１１と整流部１３との間には、後段の回路を過電流から保護するためのヒューズ１４と、後段の回路をサージ電圧から保護するためのバリスタ１５と、それぞれノイズ除去のためのアクロスザラインコンデンサＣｘ及びコモンモードチョーク１６とが挿入されている。上記の出力端子１２は、整流部１３の高電圧側の出力端に電気的に接続された高電圧側出力端子１２１と、整流部１３の低電圧側の出力端に電気的に接続された低電圧側出力端子１２２とを有する。

光源ブロック２は、電源ブロック１の出力端子１２に電気的に接続される入力端子２１と、入力端子２１に入力された直流電力を所定の電流値の直流電力に変換する点灯回路３と、発光ダイオードアレイ４とを有する。発光ダイオードアレイ４は６個の発光ダイオードが直列に接続されたものである。光源ブロック２の入力端子２１は、高電圧側出力端子１２１に電気的に接続される高電圧側入力端子２１１と、低電圧側出力端子１２２に電気的に接続される低電圧側入力端子２１２とを有する。

上記の各受電端子１１及び出力端子１２及び入力端子２１の構造としては、それぞれ、電線の一端に設けられたプラグが挿入接続されるレセプタクルを用いてもよいし、電線が挿入接続される周知の速結端子装置を用いてもよい。

点灯回路３は、周知のバックコンバータ（降圧チョッパ回路）からなる。すなわち、点灯回路３は、スイッチング素子（図示せず）を含む集積回路からなる制御回路３１と、一端が制御回路３１内のスイッチング素子を介して高電圧側入力端子２１１に接続されたインダクタＬ１と、インダクタＬ１の他端に一端が接続されるとともに他端が低電圧側入力端子２１２に接続されたコンデンサ（以下、「出力コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ１と、アノードが低電圧側入力端子２１２に接続されるとともにカソードが制御回路３１とインダクタＬ１との接続点に接続されたダイオードＤ１とを備える。上記のスイッチング素子は例えばドレインを高電圧側入力端子２１１に接続されてソースをインダクタＬ１に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴである。出力コンデンサＣ１としては例えば積層セラミックコンデンサを用いることができ、他の回路部品と同様に使用環境やコストを考慮して適宜選択すればよい。発光ダイオードアレイ４は、電流検出用の抵抗（以下、「検出抵抗」と呼ぶ。）Ｒ１との直列回路として、アノード側の一端をインダクタＬ１に向けて出力コンデンサＣ１の両端間に接続されている。制御回路３１は、上記のスイッチング素子を周期的にオンオフ駆動することで、入力端子２１に入力された電圧よりも適宜低下された電圧（例えば１．２４Ｖ）の直流電力を発光ダイオードアレイ４に出力する。また、制御回路３１は、検出抵抗Ｒ１の両端電圧に基いて発光ダイオードアレイ４への出力電流を検出し、この出力電流を一定に保つように上記オンオフ駆動のオンデューティを随時変更するというフィードバック制御（いわゆる定電流動作）を行う。上記のような制御回路３１は例えばパナソニックセミコンダクター社製のＭＩＰ９Ｌ０２ＭＢＳなど周知であるので詳細な図示並びに説明は省略する。

ここで、図１に示すように、電源ブロック１の各回路部品はそれぞれ第１プリント配線板１０に実装され、光源ブロック２の各回路部品はそれぞれ第１プリント配線板１０とは別途の第２プリント配線板２０に実装されている。上記の各プリント配線板１０，２０はそれぞれ例えば円板形状である。

光源ブロック２においては、図３（ａ）（ｂ）に示すように、発光ダイオードアレイ４を構成する６個の発光ダイオードは、第２プリント配線板２０の一方の面において、正五角形の頂点の配置である５箇所と、この正五角形の外接円の中心とに配置されている。つまり、第２プリント配線板２０の上記一方の面が、平面形状の実装面である。また、点灯回路３を構成する各回路部品は、それぞれ、第２プリント配線板２０の実装面において上記の外接円の外側の円弧状の領域に実装されている。さらに、入力端子２１は、第２プリント配線板２０において上記の実装面の反対面に実装されている。

電源ブロック１及び光源ブロック２は、それぞれ、図４に示すように、全体として円柱形状の器具本体としてのハウジング５１に収納及び保持されて照明器具５を構成する。以下、上下方向は図４を基準とし、つまりハウジング５１の軸方向を上下方向と呼ぶ。

各プリント配線板１０，２０は、それぞれ厚さ方向を上下方向に向けて、第１プリント配線板１０を第２プリント配線板２０の上側として、ハウジング５１内に収納及び保持されている。第２プリント配線板２０は発光ダイオードアレイ４が実装された面を下向きとされており、ハウジング５１の下面には、透光性を有する材料からなり発光ダイオードアレイ４の光を透過させる窓部５１１が設けられている。

また、ハウジング５１の下端には、円環形状の鍔部５１２が径方向の外向きに突設されている。さらに、ハウジング５１の側面には、それぞれ例えば金属製の板ばねからなる３個の取付ばね５２が、ハウジング５１の周方向に適宜の角度（９０°〜１８０°）ずつ位置をずらして配置されている。本実施形態は、コンクリート等の造営材（図示せず）との間に配線スペース（図示せず）を構成する天井材（図示せず）に設けられた埋込穴（図示せず）に埋込配設されるものである。すなわち、鍔部５１２の上面を天井材の下面に当接させるようにしてハウジング５１と各取付ばね５２とがそれぞれ埋込穴に挿入されると、天井材が鍔部５１２と各取付ばね５２との間に弾性的に挟持されることで、照明器具５は天井材に対して固定される。また、上記のようにして固定された本実施形態を下方から見ると、埋込穴の内周面とハウジング５１の外周面との間の隙間は、鍔部５１２によって覆われる。

さらに、ハウジング５１には、交流電源６を電気的に接続するための接続装置（図示せず）が収納された端子台５３が連結されている。上記の接続装置としては、交流電源６との接続用の電線（以下、「電源線」と呼ぶ。）の一端に設けられたプラグが挿入接続されるレセプタクルを用いてもよいし、電源線が挿入接続される周知の速結端子装置を用いてもよい。上記の接続装置は、例えば電線を介して光源ブロック１の受電端子１１に電気的に接続される。上記のように照明器具５が天井材に対して固定された状態では端子台５３は天井材よりも上側に位置するのであり、端子台５３に接続される電源線は上記の配線スペース内に敷設される。

上記構成によれば、平滑コンデンサＣ０と発光ダイオードアレイ４とが１個のプリント配線板に実装される場合に比べ、発光ダイオードアレイ４の熱が平滑コンデンサＣ０に影響を与えにくい。

ここで、平滑コンデンサＣ０において、ハウジング５１からの輻射熱の影響を抑えるためには、平滑コンデンサＣ０は第１プリント配線板１０の中央に実装されることが望ましい。

また、一般に、点灯回路３への入力に許容される電力の幅は、発光ダイオードアレイ４への入力に許容される電力の幅よりも広い。本実施形態では、点灯回路３が発光ダイオードアレイ４とともに光源ブロック２に設けられていることで、点灯回路３が電源ブロック１に設けられる場合に比べて電源ブロック１の選択の自由度が向上している。本実施形態では光源ブロック２には整流部１３と平滑コンデンサＣ０とを備える電源ブロック１を接続しているが、光源ブロック２には例えば太陽電池などの他の直流電源を接続することも可能である。

なお、図５に示すように、電源ブロック１を端子台５３に収納してもよい。この場合、ハウジング５１と端子台５３とが器具本体を構成する。さらに、図５の例では、受電端子１１を覆うカバー５４が、第１プリント配線板１０に取り付けられている。カバー５４は例えば合成樹脂からなる。端子台５３とカバー５４とには、それぞれ、受電端子１１に接続される電線を挿入するための電線挿入穴５３１，５４１が電線の極性毎に２個ずつ計４個設けられている。すなわち、互いに同じ極性の電線挿入穴５３１，５４１に挿入された電線同士は互いに電気的に接続されるのであり、電線挿入穴５３１，５４１のうち２個は送り配線に用いることができる。カバー５４の配置及び各電線挿入穴５３１，５４１の配置は、カバー５４の電線挿入穴５４１が端子台５３の電線挿入穴５３１に連通するような配置とされている。また、第１プリント配線板１０に対するカバー５４の固定は、カバー５４に設けられた４個（３個のみ図示）の鉤状の結合突起５４２を、それぞれ第１プリント配線板１０に設けられた結合穴１０１に挿入して引っ掛けることによって達成されている。受電端子１１と第１プリント配線板１０との電気的接続は、カバー５４に設けた導電パターン（図示せず）を介して達成してもよく、この場合にはカバー５４の上記導電パターンに接触導通する導電パターン（図示せず）は係合穴１０１の内面や開口縁に設けられる。

さらに、第１プリント配線板１０を、第２プリント配線板２０に対し、発光ダイオードアレイ４が実装された実装面に平行な方向（例えば図３（ｂ）での左右方向）に並べて配置してもよい。例えば、図５の例のように電源ブロック１を収納した端子台５３を、光源ブロック２を収納したハウジング５１の側方に配置する。この構成を採用すれば、図１のように第１プリント配線板１０と第２プリント配線板２０とを上記の実装面に直交する方向（すなわち上下方向）に並べる場合に比べ、薄型化（すなわち上下方向についての小型化）が可能となる。

また、図６に示すように、光源ブロック２において、アノードが低電圧側入力端子２１２に接続されてカソードが高電圧側入力端子２１１に接続されたダイオード（以下、「逆流保護ダイオード」と呼ぶ。）２１３を設けてもよい。この構成を採用すれば、電源ブロック１の出力端子１２が光源ブロック２の入力端子２１に対して誤った極性で接続された場合（すなわち逆接続された場合）には逆流保護ダイオード２１３に電流が流れる。これにより、上記の逆接続による過剰な電気的ストレスが点灯回路３の各回路部品にかかることを避けられる。

さらに、点灯回路３の出力端間には、発光ダイオードアレイ４に代えて１個の発光ダイオードのみを接続してもよいし、複数個の発光ダイオードアレイ４又は発光ダイオードを互いに並列に接続してもよい。

１電源ブロック
２光源ブロック
３点灯回路
４発光ダイオードアレイ
５照明器具
１０第１プリント配線板
１３整流部
２０第２プリント配線板
２１入力端子
５１ハウジング（器具本体）
５３端子台（図５の例では器具本体の一部）
２１１高電圧側入力端子
２１２低電圧側入力端子
２１３逆流保護ダイオード
Ｃ０平滑コンデンサ

Claims

外部の交流電源から入力された交流電力を整流する整流部と前記整流部の出力端間に接続された平滑コンデンサとがそれぞれ実装された第１プリント配線板を有する電源ブロックと、
前記平滑コンデンサを電源として所定の直流電力を出力する点灯回路とそれぞれ前記点灯回路の出力によって点灯される少なくとも１個の発光ダイオードとがそれぞれ実装された第２プリント配線板を有する光源ブロックとを備えることを特徴とする照明装置。
前記第２プリント配線板は、前記各発光ダイオードがそれぞれ実装された平面形状の実装面を有し、
前記第１プリント配線板は、前記第２プリント配線板に対し、前記実装面に平行な方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記光源ブロックは、前記電源ブロックに電気的に接続される入力端子として、前記点灯回路の入力端であって前記整流部の高電圧側の出力端に電気的に接続されるべき入力端に電気的に接続された高電圧側入力端子と、前記点灯回路の入力端であって前記整流部の低電圧側の出力端に電気的に接続されるべき入力端に電気的に接続された低電圧側入力端子とを有し、
前記光源ブロックは、アノードが前記低電圧側入力端子に接続されてカソードが前記高電圧側入力端子に接続された逆流保護ダイオードを有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置と、前記照明装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。