JP2012204086A - Solid-state light-emitting element lamp and luminaire - Google Patents

Solid-state light-emitting element lamp and luminaire Download PDF

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Isao Okamura
功 岡村
Masaki Oguro
正樹 小黒
Fumio Yoshizawa
史男 吉澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state light-emitting element lamp which can be used in place of a fluorescent lamp without requiring any improvement or modification of an existing lamp-free fluorescent lighting fixture, and can contribute to enhancement of versatility while eliminating economical waste due to improvement or modification.SOLUTION: In the circuitry arranged in a straight-tube solid-state light-emitting element lamp (LED lamp) similar to a fluorescent lamp, an amount of current to be fed to an LED group 35 is determined by monitoring a pseudo DC voltage being applied across a capacitor 33. A voltage monitoring IC 45 reads the current-voltage characteristics of any one kind of a glow-start, a rapid-start, or an inverter type fluorescent lamp from a memory 44, determines a corresponding amount of current, and instructs an LED driver IC 34.

Description

本発明は、蛍光灯(蛍光ランプ、蛍光管と同義)の種類を判別して各種類に適した電圧制御と電流制御とを実施する、いわゆるランプフリー方式の蛍光灯器具に改良、改造を加えずに蛍光灯に代えて取付使用することが可能な直管形の固体発光素子ランプ、該固体発光素子ランプとランプフリー方式の蛍光灯器具とを備えた照明装置に関する。   The present invention adds improvements and modifications to the so-called lamp-free fluorescent lamp fixture that distinguishes the type of fluorescent lamp (synonymous with fluorescent lamp and fluorescent tube) and performs voltage control and current control suitable for each type. The present invention relates to a straight-tube solid-state light-emitting element lamp that can be mounted and used instead of a fluorescent lamp, and a lighting device including the solid-state light-emitting element lamp and a lamp-free fluorescent lamp fixture.

従来から、企業や一般家庭の照明装置として蛍光ランプが広く使用されている。蛍光ランプの発光原理は、放電で発生した紫外光を蛍光体に当てて可視光に変換するもので、他の照明装置よりも効率や寿命などの点で優れている。
しかしながら、蛍光ランプには微量な水銀が使用されている。水銀は有害物質であり、接種すると体内に蓄積して神経障害を引き起こすことが報告されている。
それ故、近年の環境意識の向上に基づき、欧州ではRoHS(Restriction of use of certain Hazardous Substance in electrical and electronic equipment)規制など、水銀の使用を制限する動きが現実のものとなっている。
また蛍光ランプの寿命は、他の電球照明よりも長いものの約6000〜12000時間程度であり、しばしば交換しなければならない。先に説明した通り、蛍光ランプには有害物質が含まれており交換作業は慎重に行わなければならない。それ故、ビルや工場といった多量の蛍光ランプを使用している場所では、蛍光ランプの交換に多くの手間と時間を費やしている。
Conventionally, fluorescent lamps have been widely used as lighting devices for businesses and general households. The light emission principle of a fluorescent lamp is that ultraviolet light generated by discharge is applied to a phosphor to convert it into visible light, and is superior to other lighting devices in terms of efficiency and lifetime.
However, a very small amount of mercury is used in the fluorescent lamp. Mercury is a toxic substance that has been reported to accumulate in the body and cause neuropathy when inoculated.
Therefore, movements to limit the use of mercury, such as RoHS (Restriction of use of certain Hazardous Substance in electrical and electronic equipment) regulations, have become a reality in Europe, based on recent improvements in environmental awareness.
The life of the fluorescent lamp is about 6000 to 12000 hours although it is longer than that of other light bulbs, and often needs to be replaced. As explained earlier, fluorescent lamps contain harmful substances and must be replaced carefully. Therefore, in places where a large amount of fluorescent lamps are used such as buildings and factories, much labor and time are spent on replacing the fluorescent lamps.

このような状況を鑑みて、蛍光ランプよりも寿命の長いLEDを光源に利用した照明装置が提案されている(特許文献1)。一般的なLEDの寿命は40000時間以上とされ、交換の手間を大幅に減らすことができる。さらに水銀などの有害物質を含まないことから、環境に優しい照明装置としても認知され始めている。
近年、蛍光灯の点灯方式として、インバーターを利用した高周波点灯方式が広く採用されている。このようなインバーター式蛍光灯器具は、50または60Hzの商用交流電源を一旦直流電源に変換し、さらに20〜50KHzの高周波電源に変換して蛍光灯を点灯させるため、従来の商用電源周波数を利用した点灯方式と比べて、チラツキが無くて目に優しく、また発光効率が良いため明るいといった利点がある。
In view of such a situation, there has been proposed an illumination device that uses an LED having a longer life than a fluorescent lamp as a light source (Patent Document 1). The lifespan of a typical LED is over 40,000 hours, greatly reducing the time and effort of replacement. Furthermore, since it does not contain harmful substances such as mercury, it is beginning to be recognized as an environmentally friendly lighting device.
In recent years, a high-frequency lighting method using an inverter has been widely adopted as a lighting method for fluorescent lamps. Such inverter-type fluorescent lamp fixtures use the conventional commercial power supply frequency to convert a commercial AC power supply of 50 or 60 Hz into a DC power supply and then convert it to a high frequency power supply of 20 to 50 KHz to light the fluorescent lamp. Compared with the above lighting method, there is an advantage that there is no flickering, it is easy on the eyes, and it is bright because of its high luminous efficiency.

図3はインバーター式蛍光灯器具に用いられる点灯回路を模式的に表したもので、整流回路1、高周波電圧発生回路2、蛍光灯3、スイッチ4に大別される。以下、整流回路1と高周波電圧発生回路2の構成及び作用について説明する。
整流回路1は、図4に示すように、ダイオード5、6、7、8と、コンデンサー9とから構成され、交流電源を直流電源に変換する役目を持つ。例えば図3に記載したスイッチ4を閉じて、図5に示すような電圧波形の交流電源が端子AB間に印加されると、ダイオード5、6、7、8によってマイナス側の電圧がプラス側に折り返され、図6に示すような波形に整流される。そしてコンデンサー9によって電圧変動が平滑化され、図7に示すような擬似直流電圧となる。
FIG. 3 schematically shows a lighting circuit used in an inverter type fluorescent lamp fixture, and is roughly divided into a rectifier circuit 1, a high-frequency voltage generation circuit 2, a fluorescent lamp 3, and a switch 4. Hereinafter, configurations and operations of the rectifier circuit 1 and the high-frequency voltage generation circuit 2 will be described.
As shown in FIG. 4, the rectifier circuit 1 includes diodes 5, 6, 7, and 8 and a capacitor 9, and has a role of converting AC power into DC power. For example, when the switch 4 shown in FIG. 3 is closed and an AC power supply having a voltage waveform as shown in FIG. 5 is applied between the terminals AB, the negative voltage is shifted to the positive side by the diodes 5, 6, 7, and 8. It is folded and rectified into a waveform as shown in FIG. Then, the voltage fluctuation is smoothed by the capacitor 9, and a pseudo DC voltage as shown in FIG. 7 is obtained.

図8は高周波電圧発生回路2の構成を示したもので、直流電源の電圧を下げるための降圧回路10、起動回路11、発振回路12とからなる。
降圧回路10は、抵抗13、ツェナーダイオード14、コンデンサー15とからなり、電源投入後からツェナーダイオード14の印加電圧がツェナー電圧に到達するまでの期間は、抵抗13を介してコンデンサー15を充電し、ツェナー電圧に到達した後は、ツェナー電圧の定電圧源として機能する。
起動回路11は、ダイオード16と抵抗17の直列回路からなる。ダイオード16にはツェナーダイオード14のツェナー電圧が供給されており、抵抗17はダイオード16のカソードと整流回路1の出力との間に接続されている。
FIG. 8 shows the configuration of the high-frequency voltage generation circuit 2, which includes a step-down circuit 10, a starting circuit 11, and an oscillation circuit 12 for reducing the voltage of the DC power supply.
The step-down circuit 10 includes a resistor 13, a Zener diode 14, and a capacitor 15. The capacitor 15 is charged via the resistor 13 during a period from when the power is turned on until the voltage applied to the Zener diode 14 reaches the Zener voltage. After reaching the Zener voltage, it functions as a constant voltage source for the Zener voltage.
The starter circuit 11 includes a series circuit of a diode 16 and a resistor 17. The diode 16 is supplied with the Zener voltage of the Zener diode 14, and the resistor 17 is connected between the cathode of the diode 16 and the output of the rectifier circuit 1.

発振回路12は、トランジスタ18、19、ダイオード20、21、共振コンデンサー22、トランス23とからなる。トランス23の中間タップには端子Cからの電圧が供給されている。
トランジスタ18、19のベースには、トランス23の帰還巻線24の一端が接続され、さらに抵抗25,26を介して起動回路11のダイオード16とも接続されてバイアス電流が供給される。トランス23の2次巻線27には蛍光灯3が接続されており、高周波電圧が印加されることにより蛍光灯3はフィラメントの予熱と点灯を行う。
The oscillation circuit 12 includes transistors 18 and 19, diodes 20 and 21, a resonant capacitor 22, and a transformer 23. A voltage from the terminal C is supplied to the intermediate tap of the transformer 23.
One end of the feedback winding 24 of the transformer 23 is connected to the bases of the transistors 18 and 19, and is further connected to the diode 16 of the starting circuit 11 through the resistors 25 and 26 to supply a bias current. The fluorescent lamp 3 is connected to the secondary winding 27 of the transformer 23, and the fluorescent lamp 3 preheats and lights the filament when a high frequency voltage is applied.

電源投入直後は抵抗17を介してトランジスタ18、19にベース電流を供給する。トランジスタ18、19の何れか一方(本説明においては18と仮定する。)が起動し、トランジスタ18のコレクタ電流が流れ出す。それによりトランス23の1次巻線28を流れる電流が変化し、帰還巻線24に起電圧が誘起される。
この起電圧によりトランジスタ18のベース電流が増加する。このベース電流の増加に伴いトランジスタ18のコレクタ電流が益々増加し、これにより起電圧が大きくなり、トランジスタ18のベース電流を益々増加させる。この動作を繰り返すことによりトランジスタ18は急速に飽和状態に達する。
一方、これに対してトランジスタ19は急速に非活性状態に達する。
Immediately after the power is turned on, a base current is supplied to the transistors 18 and 19 via the resistor 17. One of the transistors 18 and 19 (assumed to be 18 in this description) is activated, and the collector current of the transistor 18 begins to flow. As a result, the current flowing through the primary winding 28 of the transformer 23 changes, and an electromotive voltage is induced in the feedback winding 24.
This electromotive voltage increases the base current of the transistor 18. As the base current increases, the collector current of the transistor 18 increases further, thereby increasing the electromotive voltage and increasing the base current of the transistor 18 more and more. By repeating this operation, the transistor 18 quickly reaches saturation.
On the other hand, the transistor 19 rapidly reaches an inactive state.

トランジスタ18が飽和状態に達すると、コレクタ電流の変化が生じなくなり、帰還巻線24に誘起される起電圧も小さくなる。このため、ベース電流が減少し、トランジスタ18が能動状態に戻る。ベース電流の減少に伴いトランジスタ18のコレクタ電流が減少し、これにより帰還巻線24に逆方向の起電圧が誘起される。この起電圧によりトランジスタ19にベース電流が流れ出す。このベース電流によりトランジスタ19は非活性状態から能動状態に遷移し、トランジスタ19にコレクタ電流が流れ始める。このコレクタ電流の変化により起電圧が益々大きくなり、上記と同様にトランジスタ19が急速に飽和状態に達する。
一方、これに対してトランジスタ18は急速に非活性状態に達する。
When the transistor 18 reaches a saturated state, the collector current does not change, and the electromotive voltage induced in the feedback winding 24 also decreases. As a result, the base current decreases and the transistor 18 returns to the active state. As the base current decreases, the collector current of the transistor 18 decreases, thereby inducing a reverse electromotive voltage in the feedback winding 24. This electromotive voltage causes a base current to flow through the transistor 19. The base current causes the transistor 19 to transition from the inactive state to the active state, and the collector current starts to flow through the transistor 19. Due to the change in the collector current, the electromotive voltage increases more and more, and the transistor 19 rapidly reaches the saturation state as described above.
On the other hand, the transistor 18 rapidly reaches an inactive state.

トランジスタ19が飽和状態に達すると、コレクタ電流の変化が生じなくなり、帰還巻線24に誘起される起電圧も小さくなり、ベース電流が減少してトランジスタ18が能動状態に戻る。
ベース電流の減少に伴いトランジスタ19のコレクタ電流が減少し、これにより帰還巻線24にさらに逆方向の起電圧が誘起される。この起電圧によりトランジスタ18にベース電流が流れ出す。このベース電流によりトランジスタ18は非活性状態から能動状態に遷移し、トランジスタ18にコレクタ電流が流れ始め、上述の動作を繰り返す。
このような一連の動作を繰り返すことにより、トランジスタ18、19が発振動作をする。
When the transistor 19 reaches the saturation state, the collector current no longer changes, the electromotive voltage induced in the feedback winding 24 also decreases, the base current decreases, and the transistor 18 returns to the active state.
As the base current decreases, the collector current of the transistor 19 decreases, thereby inducing a reverse electromotive voltage in the feedback winding 24. This electromotive voltage causes a base current to flow through the transistor 18. The base current causes the transistor 18 to transition from the inactive state to the active state, and a collector current starts to flow through the transistor 18 to repeat the above operation.
By repeating such a series of operations, the transistors 18 and 19 oscillate.

このように、トランジスタ18、19が飽和状態と非活性状態とを繰り返すことにより得られる発振電圧は、直流バイアス電流に依存する。電源投入当初は抵抗17を介して供給されるが、ツェナーダイオード14のカソード電圧が徐々に上がり、ツェナー電圧に到達した後は直流バイアス電流も徐々に増加する。すなわちトランジスタ18、19の発振と直流バイアス電流の増加に伴い、発振出力も大きくなる。
これら一連の動作により、電源投入当初はトランス23の2次巻線27に誘起される起電圧も低く、蛍光灯はフィラメントの予熱のみを行うが、その後、起電圧が上がり放電電圧に達すると、蛍光灯は点灯を開始する。
Thus, the oscillation voltage obtained by repeating the transistors 18 and 19 between the saturated state and the inactive state depends on the DC bias current. Although initially supplied through the resistor 17, the cathode voltage of the Zener diode 14 gradually rises, and after reaching the Zener voltage, the DC bias current also gradually increases. That is, as the transistors 18 and 19 oscillate and the DC bias current increases, the oscillation output also increases.
Through these series of operations, the electromotive voltage induced in the secondary winding 27 of the transformer 23 is low at the beginning of power-on, and the fluorescent lamp only preheats the filament. However, when the electromotive voltage increases and reaches the discharge voltage, The fluorescent lamp starts to light.

このようなインバーター方式の蛍光灯器具には専用の蛍光灯(以下「インバーター形の蛍光灯」と称する)を取り付ける必要がある。グロースタートやラピッドスタートと呼ばれる他の点灯方式に準ずる蛍光灯(以下「グロースタート形の蛍光灯」、「ラピッドスタート形の蛍光灯」と称する)を取り付けても正しく点灯しない。
その理由は、点灯に必要な電圧と電流量が、それぞれ異なるからである。このことは、消費者の混乱を招いており好ましくない。そのため、これら3種類の蛍光灯を1台の蛍光灯器具で点灯できるもの(以下「ランプフリー方式の蛍光灯器具」と称する)が登場している。
It is necessary to attach a dedicated fluorescent lamp (hereinafter referred to as “inverter-type fluorescent lamp”) to such an inverter type fluorescent lamp fixture. Even if a fluorescent lamp conforming to another lighting method called glow start or rapid start (hereinafter referred to as “glow start type fluorescent lamp” or “rapid start type fluorescent lamp”) is attached, it does not light correctly.
The reason is that the voltage and current amount required for lighting are different. This is unfavorable because it causes confusion for consumers. For this reason, a lamp capable of lighting these three types of fluorescent lamps with a single fluorescent lamp fixture (hereinafter referred to as “lamp-free fluorescent lamp fixture”) has appeared.

図9は、ランプフリー方式の蛍光灯器具の点灯回路を示している。図3と比べて、蛍光灯3を流れる電流を測定するための電流測定回路47と、高周波電圧発生回路2から発生させる電圧を制御するための制御回路48が追加されている。
先に説明した通り、インバーター方式の点灯回路は、蛍光灯3への印加電圧を次第に上げていくことで、フィラメントの予熱と放電を行う。
また図10に示すように、蛍光灯の放電電圧はグロースタート形、ラピッドスタート形、インバーター形によって異なるものの、インバーター形が最も高い。そのためインバーター方式の点灯回路を用いれば、全ての形の蛍光灯を点灯させることができる。
FIG. 9 shows a lighting circuit of a lamp-free fluorescent lamp fixture. Compared with FIG. 3, a current measurement circuit 47 for measuring the current flowing through the fluorescent lamp 3 and a control circuit 48 for controlling the voltage generated from the high-frequency voltage generation circuit 2 are added.
As described above, the inverter-type lighting circuit preheats and discharges the filament by gradually increasing the voltage applied to the fluorescent lamp 3.
As shown in FIG. 10, the discharge voltage of the fluorescent lamp varies depending on the glow start type, rapid start type, and inverter type, but the inverter type has the highest discharge voltage. Therefore, if an inverter type lighting circuit is used, all types of fluorescent lamps can be lit.

ランプフリー方式の蛍光灯器具では、電流測定回路47に電流が流れ始めたら、すなわち蛍光灯3が点灯を開始したら、制御回路48からの指示によって、ある決められた電圧を高周波電圧発生回路2から出力させて、蛍光灯3に印加する。そして電流測定回路47は、その時に蛍光灯3を流れる電流量を測定する。
一般的に、蛍光灯3の電圧電流特性は、グロースタート形、ラピッドスタート形、インバーター形によって異なるため、ある決められた電圧を蛍光灯3に印加した時の電流量を測定すれば、蛍光灯3の種類を判別することができる。
In the lamp-free type fluorescent lamp fixture, when a current starts to flow through the current measurement circuit 47, that is, when the fluorescent lamp 3 starts to light, a predetermined voltage is supplied from the high-frequency voltage generation circuit 2 according to an instruction from the control circuit 48. The output is applied to the fluorescent lamp 3. Then, the current measuring circuit 47 measures the amount of current flowing through the fluorescent lamp 3 at that time.
In general, the voltage-current characteristics of the fluorescent lamp 3 differ depending on the glow start type, the rapid start type, and the inverter type. Therefore, if the current amount when a predetermined voltage is applied to the fluorescent lamp 3 is measured, the fluorescent lamp 3 Three types can be discriminated.

制御回路48には、グロースタート形、ラピッドスタート形、インバーター形のそれぞれについて、蛍光灯3に流れるべき電流量(以下「適合電流量」と称する)が予め設定されており、電流測定回路47の測定結果が、いずれか1つの適合電流量と一致する場合は、判別可能な蛍光灯が装着されていると判断し、装着された蛍光灯の定格電圧と電流(以下「定格電力」と称する)を蛍光灯3に供給する。
逆に、どの適合電流量とも一致しない場合は、判別不可能な異物が装着されていると判断し、蛍光灯3への電源供給を停止する。
In the control circuit 48, a current amount (hereinafter referred to as “applicable current amount”) that should flow through the fluorescent lamp 3 is set in advance for each of the glow start type, the rapid start type, and the inverter type. If the measurement result matches one of the compatible current amounts, it is determined that a distinguishable fluorescent lamp is mounted, and the rated voltage and current of the mounted fluorescent lamp (hereinafter referred to as “rated power”). Is supplied to the fluorescent lamp 3.
On the other hand, if it does not match any of the compatible current amounts, it is determined that a foreign object that cannot be determined is attached, and the power supply to the fluorescent lamp 3 is stopped.

このようなランプフリー方式の蛍光灯器具の蛍光灯をLEDランプで代替するには、ランプフリー方式の蛍光灯器具に何ら改良、改造を加えず、蛍光灯だけを外して、LEDランプをそのまま装着し、点灯できることが既存設備の利用の観点から好ましい。
しかしながら、既存のLEDランプでは、以下の理由により点灯させることができなかった。
図11は、LEDランプの一般的な回路構成を示している。ダイオード29、30、31、32とコンデンサー33は、端子EまたはFとGまたはHの間に印加される交流電源を擬似的な直流電源に変換する役目を持つ。
次にLEDドライバーIC34は、LED群35に定電流を供給する役目を持ち、LEDの明るさを一定に保つ。LED群35は複数のLEDから構成され、コンデンサー33から供給される擬似的な直流電圧と、LEDドライバーIC34から供給される定電流を電力源として点灯する。
To replace the fluorescent lamp of such a lamp-free fluorescent lamp fixture with an LED lamp, remove the fluorescent lamp and install the LED lamp as it is without modifying or modifying the lamp-free fluorescent fixture. And it is preferable from the viewpoint of utilization of existing facilities that it can be lit.
However, existing LED lamps cannot be lit for the following reasons.
FIG. 11 shows a general circuit configuration of the LED lamp. The diodes 29, 30, 31, 32 and the capacitor 33 serve to convert an AC power applied between the terminals E or F and G or H into a pseudo DC power.
Next, the LED driver IC 34 has a role of supplying a constant current to the LED group 35, and keeps the brightness of the LED constant. The LED group 35 includes a plurality of LEDs, and lights up using a pseudo DC voltage supplied from the capacitor 33 and a constant current supplied from the LED driver IC 34 as a power source.

このようにLEDランプは、蛍光灯と点灯原理が異なるため、両者の電圧電流特性は必ずしも一致しない。従って、ランプフリー方式の蛍光灯器具を用いてLEDランプの点灯を試みても、LEDランプを流れる電流量が適合電流量と一致しないために、判別不可能な異物と判断され、電源の供給を止められてしまう。それ故、LEDランプは点灯しない。   Thus, since the LED lamp has a different lighting principle from the fluorescent lamp, the voltage-current characteristics of the two do not always match. Therefore, even if you try to turn on the LED lamp using a lamp-free fluorescent lamp fixture, the amount of current flowing through the LED lamp does not match the amount of current that is compatible, so it is determined that the foreign object is indistinguishable. It will be stopped. Therefore, the LED lamp does not light up.

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、既存のランプフリー方式の蛍光灯器具に改良、改造を加えることなく蛍光灯に代えて取付使用でき、改良・改造による経済的無駄をなくすことができるとともに、汎用性の向上に寄与できる固体発光素子ランプの提供を、その主な目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and can be installed and used in place of fluorescent lamps without improving or remodeling existing lamp-free fluorescent lamp fixtures. The main object of the present invention is to provide a solid-state light-emitting element lamp that can eliminate waste and contribute to improvement in versatility.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、蛍光灯の電圧電流特性を利用して、前記蛍光灯の種類を判別し、各種類に適した電圧制御と電流制御とを実施する蛍光灯器具(以下「ランプフリー方式の蛍光灯器具」と称する)から電力の供給を受けて発光する固体発光素子ランプであって、前記固体発光素子ランプは、自らの電圧電流特性を制御するための制御手段を備え、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具が蛍光灯の種類を判別する際に、前記蛍光灯へ印加する電圧または電流の範囲内において、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具が判別可能な種類の蛍光灯と等しい電圧電流特性を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 uses the voltage-current characteristics of the fluorescent lamp to determine the type of the fluorescent lamp, and performs voltage control and current control suitable for each type. A solid-state light-emitting element lamp that emits light upon receiving power from a fluorescent lamp apparatus (hereinafter referred to as “lamp-free type fluorescent lamp apparatus”), and controls the voltage-current characteristics of the solid-state light-emitting element lamp When the lamp-free fluorescent lamp apparatus determines the type of the fluorescent lamp, the lamp-free fluorescent lamp apparatus determines within a voltage or current range to be applied to the fluorescent lamp. It has the same voltage-current characteristics as possible types of fluorescent lamps.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の固体発光素子ランプにおいて、前記固体発光素子ランプが有する電圧電流特性は、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具が判別可能な蛍光灯のうち、点灯時の消費電力が、前記固体発光素子ランプが点灯時に消費する電力以上で、かつ、最小の蛍光灯のものと等しいことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、照明装置において、請求項1または2に記載の固体発光素子ランプと、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具とを備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the solid-state light-emitting element lamp according to claim 1, wherein the voltage-current characteristic of the solid-state light-emitting element lamp is a fluorescent lamp that can be distinguished by the lamp-free fluorescent lamp fixture. The power consumption at the time of lighting is equal to or higher than that of the smallest fluorescent lamp, which is equal to or higher than the power consumed by the solid state light emitting element lamp.
According to a third aspect of the present invention, in a lighting device, the solid-state light-emitting element lamp according to the first or second aspect and the lamp-free fluorescent lamp fixture are provided.

本発明によれば、既存のランプフリー方式の蛍光灯器具に改良、改造を加えることなく蛍光灯に代えて取り付けて使用できる直管形のLEDランプを実現でき、改良・改造による経済的無駄をなくすことができるとともに、LEDランプの汎用性を高めることができる。   According to the present invention, it is possible to realize a straight tube type LED lamp that can be used in place of a fluorescent lamp without modifying or remodeling the existing lamp-free fluorescent lamp apparatus, and economical waste due to the modification or modification can be realized. It can be eliminated and the versatility of the LED lamp can be improved.

本発明の一実施形態に係る固体発光素子ランプとしてのLEDランプの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the LED lamp as a solid light emitting element lamp which concerns on one Embodiment of this invention. 同LEDランプの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the LED lamp. インバーター方式の蛍光灯器具の基本ブロック図である。It is a basic block diagram of an inverter type fluorescent lamp fixture. 整流回路の基本回路図である。It is a basic circuit diagram of a rectifier circuit. 交流電源の電圧波形である。It is a voltage waveform of AC power supply. 整流後の電圧波形である。It is the voltage waveform after rectification. 擬似的な直流電源の電圧波形である。It is a voltage waveform of a pseudo DC power supply. 高周波電圧発生回路の基本回路図である。It is a basic circuit diagram of a high frequency voltage generation circuit. ランプフリー方式の蛍光灯器具の基本ブロック図である。It is a basic block diagram of a lamp-free fluorescent lamp fixture. 蛍光灯の放電電圧を示した表である。It is the table | surface which showed the discharge voltage of the fluorescent lamp. 一般的なLEDランプの回路構成図である。It is a circuit block diagram of a general LED lamp.

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。なお、本発明の固体発光素子ランプの取付対象であるランプフリー形の蛍光灯器具の回路構成は図9で説明したものと同様であるので省略する。
図1に、本実施形態に係る固体発光素子ランプとしてのLEDランプ(以下、単に「LED」ともいう)の一例を示す。本実施形態に係るLEDランプは、従来のランプフリー形の蛍光灯器具に何ら改良、改造を加えずに、蛍光灯の代わりとして用いることができる直管形のLEDランプであり、大きさは既存のガラス水銀蛍光灯と同じである。
全体は、口金36と本体37とで構成される。口金36は、ランプフリー形の蛍光灯器具からLEDランプに電源を導入するためのもので、本体37の両端に設置される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The circuit configuration of the lamp-free fluorescent lamp fixture to which the solid-state light-emitting element lamp of the present invention is attached is the same as that described with reference to FIG.
FIG. 1 shows an example of an LED lamp (hereinafter also simply referred to as “LED”) as a solid state light emitting device lamp according to the present embodiment. The LED lamp according to the present embodiment is a straight tube type LED lamp that can be used as a substitute for a fluorescent lamp without any improvement or modification to the conventional lamp-free fluorescent lamp fixture, and the size is the existing one. This is the same as the glass mercury fluorescent lamp.
The whole is composed of a base 36 and a main body 37. The base 36 is used to introduce power from the lamp-free fluorescent lamp fixture to the LED lamp, and is installed at both ends of the main body 37.

口金36は既存の蛍光灯と同形の端子ピン38を備え、端子ピン38は既存の蛍光灯器具から電源を導入するとともに、LEDランプを蛍光灯器具にホールドするための役割を持つ。本体37はLEDを発光させその光を外部に放射するためのもので、放熱フレーム39と透光カバー40、基板41、基板42とから構成されている。
放熱フレーム39は、本体37で発生した熱を大気中に放出するためのもので、例えばアルミニウムなどの熱伝導率の高い物質を成形して作られる。本実施例においては軽量化のため、ハーフパイプ状の中空構造を採用している。
透光板カバー40は、基板41、基板42を保護するためのもので、例えばアクリル樹脂やガラス、ポリカーボネートといった透光性を有する物質を成形して作られる。本実施例においてはハーフパイプ状に成形されているが、任意の形状でも良い。
The base 36 includes a terminal pin 38 having the same shape as an existing fluorescent lamp, and the terminal pin 38 has a role of introducing power from the existing fluorescent lamp apparatus and holding the LED lamp in the fluorescent lamp apparatus. The main body 37 emits LEDs and emits the light to the outside. The main body 37 includes a heat dissipating frame 39, a translucent cover 40, a substrate 41, and a substrate 42.
The heat dissipating frame 39 is for releasing heat generated in the main body 37 into the atmosphere, and is made by molding a material having high thermal conductivity such as aluminum. In this embodiment, a half-pipe-like hollow structure is adopted for weight reduction.
The translucent plate cover 40 is for protecting the substrate 41 and the substrate 42, and is made by molding a translucent material such as acrylic resin, glass, or polycarbonate. In this embodiment, it is formed in a half pipe shape, but it may be any shape.

基板41は、LED43を実装するためもので、放熱フレーム39と透光カバー40によって形成される中空構造の本体37の内側で、かつ、発光面が透光カバー40と対向する向きに配置される。一般的なLED素子は、発光時に多量の熱を出すため、熱伝導率の高い材質を用いることが好ましい。
LED43は、電気を光に変換するための固体発光素子である。例えば、本実施形態のLEDランプを用いた照明装置を一般照明として使用する場合、LED43の発光色はJISZ9112「蛍光ランプの光源色及び演色性による区分」の4.2「色度範囲」に規定された昼光色、昼白色、白色、温白色、電球色が好ましい。
基板42は、LED43の駆動回路を実装するためのもので、筐体(本体37)内部で、かつ、発光素子からの光を遮らない場所に配置される。本実施例では、放熱フレーム39の中空構造の中に設置されている。
The substrate 41 is for mounting the LED 43 and is disposed inside the hollow main body 37 formed by the heat dissipation frame 39 and the translucent cover 40 and in a direction in which the light emitting surface faces the translucent cover 40. . Since a general LED element emits a large amount of heat during light emission, it is preferable to use a material having high thermal conductivity.
The LED 43 is a solid light emitting element for converting electricity into light. For example, when the illumination device using the LED lamp of this embodiment is used as general illumination, the emission color of the LED 43 is specified in 4.2 “Chromaticity range” of JISZ9112 “Classification by light source color and color rendering of fluorescent lamp” Daylight color, daylight white, white, warm white, and light bulb color are preferred.
The substrate 42 is for mounting a drive circuit of the LED 43, and is disposed inside the housing (main body 37) and at a place where light from the light emitting element is not blocked. In this embodiment, it is installed in the hollow structure of the heat dissipation frame 39.

本実施形態においては図2に示す回路が使用され、LED群35は基板41に、それ以外は基板42に設置される。図11に示した回路との違いは、メモリ44を備えた電圧監視用IC45をコンデンサー33の両端に追加したこと、そして信号線46を介して、電圧監視用IC45とLEDドライバーIC34とを接続したことである。   In the present embodiment, the circuit shown in FIG. 2 is used, and the LED group 35 is installed on the substrate 41, and the others are installed on the substrate 42. The difference from the circuit shown in FIG. 11 is that a voltage monitoring IC 45 having a memory 44 is added to both ends of the capacitor 33, and the voltage monitoring IC 45 and the LED driver IC 34 are connected via a signal line 46. That is.

電圧監視用IC45は、コンデンサー33の両端にかかる電圧、すなわち擬似的な直流電圧を監視して、LED群35に流す電流量を決定する役目をもつ。またメモリ44は、グロースタート形、ラピッドスタート形、インバーター形蛍光灯のいずれか1種類について、その電流電圧特性を記憶する役目をもち、電圧監視用IC45によって読み出すことができる。
電圧監視用IC45は、擬似的な直流電圧から、メモリ44に記憶されている電流電圧特性に相当する電流量を求め、信号線46を介してLEDドライバーIC34に指示する。LEDドライバーIC34は、電圧監視用IC45からの指示に従って、LED群35に流す電流量を制御する。
LEDドライバーIC34、メモリ44及び電圧監視用IC45により制御手段が構成される。
The voltage monitoring IC 45 has a function of monitoring the voltage applied to both ends of the capacitor 33, that is, a pseudo DC voltage, and determining the amount of current that flows through the LED group 35. The memory 44 serves to store the current-voltage characteristics of any one of the glow start type, the rapid start type, and the inverter type fluorescent lamp, and can be read out by the voltage monitoring IC 45.
The voltage monitoring IC 45 obtains a current amount corresponding to the current-voltage characteristic stored in the memory 44 from the pseudo DC voltage, and instructs the LED driver IC 34 via the signal line 46. The LED driver IC 34 controls the amount of current flowing through the LED group 35 in accordance with an instruction from the voltage monitoring IC 45.
The LED driver IC 34, the memory 44, and the voltage monitoring IC 45 constitute a control means.

その結果、本実施形態のLEDランプは、ランプフリー方式の蛍光灯器具に装着した場合でも、グロースタート形、ラピッドスタート形、インバーター形蛍光灯のいずれかとして判断されるため、引き続き蛍光灯器具から電力供給を受けることが可能となり、点灯する。
なお本発明では、以下の理由によって、インバーター形蛍光灯の電流電圧特性をメモリ44に記憶する。ランプフリー方式の蛍光灯器具は、蛍光灯の種類を判別した後で、それに応じた定格電力を供給する。
そのため、LEDランプが点灯する際に消費する電力よりも、定格電力が大きい蛍光灯として判別されれば、LEDランプを確実に点灯させることができる。さらに、それらの中で定格電力が最も小さい蛍光灯として判別されれば、点灯時の消費電力を最小に抑えることができる。
一般的に、蛍光灯の代わりに使用されるLEDランプは、グロースタート形、ラピッドスタート形、インバーター形蛍光灯のどれよりも消費電力が少ない。そのため、蛍光灯の中では最も定格電力が低い「インバーター形蛍光灯」と判断されることが好ましい。
As a result, even when the LED lamp of this embodiment is mounted on a lamp-free fluorescent lamp fixture, it is determined as one of a glow start type, a rapid start type, or an inverter type fluorescent lamp. It becomes possible to receive power supply and lights up.
In the present invention, the current-voltage characteristics of the inverter type fluorescent lamp are stored in the memory 44 for the following reason. A lamp-free fluorescent lamp fixture supplies the rated power according to the type of fluorescent lamp after it has been identified.
Therefore, if it is determined that the fluorescent lamp has a higher rated power than the power consumed when the LED lamp is lit, the LED lamp can be lit reliably. Furthermore, if it is discriminated as the fluorescent lamp having the smallest rated power among them, the power consumption during lighting can be minimized.
In general, an LED lamp used in place of a fluorescent lamp consumes less power than any of a glow start type, a rapid start type, and an inverter type fluorescent lamp. Therefore, it is preferable to determine that the rated power is the lowest “inverter type fluorescent lamp” among fluorescent lamps.

また、図9の制御回路48に設定されている適合電流量が予め分かっている場合は、以下のように図2を簡略化しても良い。
まずメモリ44、電圧監視用IC45、信号線46は不要となり、回路構成は図11に等しくなる。
その代わりLEDドライバーIC34は、LED群35に供給する定電流が、インバーター形蛍光灯の適合電流量と等しくなるような制御を実施する。
その結果、ランプフリー方式の蛍光灯器具が、蛍光灯の種類を判別するために印加する電圧に対してのみ、インバーター形蛍光灯の電流電圧特性を持つことになり、同様の効果が得られる。この場合には、LEDドライバーIC34が制御手段としてなる。
図示しないが、本発明に係る照明装置は、例えば図9に示した回路構成を有する従来のランプフリー形の蛍光灯器具と、上記実施形態に係るLEDランプとから構成される。
Further, in the case where the compatible current amount set in the control circuit 48 of FIG. 9 is known in advance, FIG. 2 may be simplified as follows.
First, the memory 44, the voltage monitoring IC 45, and the signal line 46 are unnecessary, and the circuit configuration is the same as that shown in FIG.
Instead, the LED driver IC 34 performs control such that the constant current supplied to the LED group 35 is equal to the compatible current amount of the inverter type fluorescent lamp.
As a result, the lamp-free fluorescent lamp fixture has the current-voltage characteristics of the inverter type fluorescent lamp only with respect to the voltage applied to discriminate the type of fluorescent lamp, and the same effect can be obtained. In this case, the LED driver IC 34 serves as a control means.
Although not shown, the illuminating device according to the present invention includes, for example, a conventional lamp-free fluorescent lamp apparatus having the circuit configuration shown in FIG. 9 and the LED lamp according to the above embodiment.

44 制御手段の一部としてのメモリ
45 制御手段の一部としての電圧監視用IC
34 制御手段としてのLEDドライバーIC
3 蛍光灯
44 Memory as part of control means 45 Voltage monitoring IC as part of control means
34 LED driver IC as control means
3 fluorescent lamps

特開2010−238661号公報JP 2010-238661 A

Claims (3)

蛍光灯の電圧電流特性を利用して、前記蛍光灯の種類を判別し、各種類に適した電圧制御と電流制御とを実施する蛍光灯器具(以下「ランプフリー方式の蛍光灯器具」と称する)から電力の供給を受けて発光する固体発光素子ランプであって、
前記固体発光素子ランプは、自らの電圧電流特性を制御するための制御手段を備え、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具が蛍光灯の種類を判別する際に、前記蛍光灯へ印加する電圧または電流の範囲内において、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具が判別可能な種類の蛍光灯と等しい電圧電流特性を有することを特徴とする固体発光素子ランプ。
Fluorescent lamp fixtures that discriminate the types of fluorescent lamps using voltage-current characteristics of fluorescent lamps and perform voltage control and current control suitable for each type (hereinafter referred to as “lamp-free fluorescent lamp fixtures”) ) A solid state light emitting element lamp that emits light upon receiving power supply from
The solid-state light-emitting element lamp includes control means for controlling its voltage-current characteristics, and the voltage or current applied to the fluorescent lamp when the lamp-free fluorescent lamp fixture determines the type of the fluorescent lamp. The solid-state light-emitting element lamp is characterized in that the lamp-free fluorescent lamp fixture has a voltage-current characteristic equal to that of a distinguishable fluorescent lamp.
請求項1に記載の固体発光素子ランプにおいて、
前記固体発光素子ランプが有する電圧電流特性は、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具が判別可能な蛍光灯のうち、点灯時の消費電力が、前記固体発光素子ランプが点灯時に消費する電力以上で、かつ、最小の蛍光灯のものと等しいことを特徴とする固体発光素子ランプ。
The solid state light emitting device lamp according to claim 1.
The voltage-current characteristic of the solid-state light-emitting element lamp is such that, among the fluorescent lamps that can be discriminated by the lamp-free fluorescent lamp fixture, the power consumption during lighting is equal to or higher than the power consumed when the solid-state light-emitting element lamp is lit. A solid state light emitting element lamp characterized by being equal to that of the smallest fluorescent lamp.
請求項1または2に記載の固体発光素子ランプと、前記ランプフリー方式の蛍光灯器具とを備えた照明装置。   An illumination device comprising the solid-state light emitting element lamp according to claim 1 and the lamp-free fluorescent lamp fixture.
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