JP2014130797A - 照明灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】照明灯具を提供する。
【解決手段】この照明灯具は、灯具筐体と、少なくとも１つの光源と、光制御モジュールと、を備える。灯具筐体は、光源収納空間と、制御モジュール収納空間と、を有する。光源は、光源収納空間の中に設けられ、光制御モジュールは、制御モジュール収納空間の中に設けられる。光制御モジュールは、電流制御ユニットと、スイッチユニットと、処理ユニットと、回路基板と、を含む。回路基板は、電流制御ユニット、スイッチユニット、処理ユニットを搭載する。電流制御ユニットは、直流電流源出力を提供する。スイッチユニットは、スイッチ制御信号によって直流電流源出力に直流電流を光源の少なくとも１つに選択的に供給させる。処理ユニットは、直流電流の値を調整することに用いられる。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、照明灯具に関し、特に、直流電源を適用した照明灯具に関する。

照明装置は、人間の生活で重要な役割を果たしている。各種建物、交通手段又は装飾品にわたって、その適用が見られる。人間にとって、照明装置は、単に照明を提供する道具だけではなく、人間の生活に強い影響力を与えている。

現在、よく見掛けられる照明装置としては、白熱灯、蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）灯などがある。従来の白熱灯は、タングステン線に通電して、高熱を発生して発光させることで照明する。しかしながら、このような発光方式は、非常に電力を費やすため、蛍光灯が白熱灯に次第に取って代わっている。

蛍光灯は、高電圧を電極に印加することで電子を発射して、電子を水銀蒸気の原子に衝突させて、電離と励起現象を発生させる。水銀蒸気の原子が励起状態から原始状態に復すると、波長２５３．７ｎｍの、人間の肉眼で不可視な光線範囲にある電磁波が送信される。従って、各種の異なる蛍光物質を更に利用して、この電磁波を吸収して可視光線に変換することで、蛍光灯を様々な異った色を発出させることができる。

また、環境保護と省エネという目標を達成するために、人が発光ダイオード照明モジュールも開発した。発光ダイオードが適当な順バイアスにされる場合、電子、正孔は、別々にＮ、Ｐの両端に注入されてから、Ｐ／Ｎ界面領域で結合することで、発光ダイオードを発光させる。これは、電子が高エネルギー状態から低エネルギー状態に落ちて正孔に結合し、エネルギーを光の形式で放出するからである。

発光ダイオードは、蛍光灯よりも良い発光効率及び長い寿命を有するため、省エネ方面での表現も蛍光灯を超える。普通の発光ダイオードは、直流電流によって光エネルギーを生じる必要があるため、市販の発光ダイオード灯具は、交流/直流変換器整流器（ＡＣ‐ｔｏ‐ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を含み、交流電流を直流電流に変換して発光ダイオードに使用させる。普通の交流/直流変換器整流器は、スイッチング（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）整流器である場合が多く、灯具に設けられて、直流電源を後端回路用に提供する。スイッチング整流器は、好適な電力変換比率を有するが、強い電磁干渉（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＥＭＩ）のみならず、大きい体積も更に有する。このように、発光ダイオード灯具は、大きい体積を有するのみならず、安全規格認証においても複雑である。なお、発光ダイオードは、寿命がスイッチング整流器におけるコンデンサー、インダクタ等のような他の電子素子のよりはるかに大きい。従って、スイッチング整流器を照明灯具の外に設置すれば、灯具の寿命とスイッチング整流器へのメンテナンスの利便性を大幅に向上させる。

従って、低電磁干渉、長寿命、メンテナンスの容易性、小体積を有する照明灯具が必要となる。

本発明の一側面は、照明灯具を提供することにある。この照明灯具の制御回路は、低電磁干渉で小体積な電子装置のみを用いて電気エネルギーを光源に供給して、照明灯具による電磁干渉を削減し、灯具の体積を小さくし、灯具の寿命を長くする。

本発明の一実施例によると、この照明灯具は、灯具筐体と、少なくとも１つの光源と、光制御モジュールと、を備える。灯具筐体は、光源収納空間と、制御モジュール収納空間と、を有する。光源は、光源収納空間の中に設けられる。光制御モジュールは、光源に電気的に接続されるように、制御モジュール収納空間の中に設けられており、直流電圧源によって直流電流源を提供して前記少なくとも１つの光源を駆動する。光制御モジュールは、電流制御ユニットと、少なくとも１つのスイッチユニットと、処理ユニットと、回路基板と、を含む。電流制御ユニットは、直流電流源出力を提供することに用いられる。スイッチユニットは、光源に電気的に接続されて、スイッチ制御信号によって上記直流電流源出力に直流電流を光源の少なくとも１つに選択的に供給させる。処理ユニットは、電流制御ユニットに電気的に接続されて、光源に提供された直流電流の値を調整する。回路基板は、電流制御ユニット、スイッチユニット及び処理ユニットを搭載する。

上記説明から分かるように、本発明の実施例の照明灯具は、低電磁干渉で小体積な電流制御ユニットのみを用いて電気エネルギーを光源に供給し、ＡＣ‐ＤＣモジュール化電源供給器を照明灯具の外に独立させることで、照明灯具による電磁干渉を削減し、灯具の体積を小さくし、灯具の寿命を長くすることができる。

本発明の前記又は他の目的、特徴、及びメリットをより分かりやすくするために、下文では、特に、複数の好ましい実施例を挙げて、添付の図面に合わせて、下記のように説明する。

本発明の実施例によるサイドライト型照明灯具の外観の構造を示す模式図である。 図１に示した切線Ａ‐Ａ'に沿って観察された照明灯具の断面の構造を示す模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールを示す機能ブロック模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールの側面の構造を示す模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールを示す機能ブロック模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールを示す機能ブロック模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールを示す機能ブロック模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールを示す機能ブロック模式図である。 本発明の実施例による光制御モジュールを示す機能ブロック模式図である。 本発明の実施例による直下型照明灯具の断面の構造を示す模式図である。 本発明の実施例による直下型照明灯具の断面の構造を示す模式図である。 本発明の実施例による直下型照明灯具の断面の構造を示す模式図である。

本発明の実施例による照明灯具１００の構造を示す模式図である図１、及び図１に示した切線Ａ‐Ａ'に沿って観察された照明灯具１００の断面の構造を示す模式図である図１ａを同時に参照する。照明灯具１００は、光制御モジュール１１２と、少なくとも１つの光源１１４と、灯具筐体１３０と、導光板１４０と、光学膜片１５０と、を備える。本実施例において、灯具筐体１３０は、四角形の金属筐体であり、光源１１４を収納するための光源収納空間１３２ａと、光制御モジュール１１２を収納するための制御モジュール収納空間１３２ｂと、を有する。本発明の他の実施例において、灯具筐体１３０は、例えば、円形又は三角形等のその他の形状であってよく、製作材料も金属に限定されない。また、本実施例において、制御モジュール収納空間１３２ｂは、灯具筐体１３０の下方に位置するが、本発明の実施例は、これに限定されない。本発明の他の実施例において、制御モジュール収納空間１３２ｂは、灯具筐体１３０の側面又は底面等の、光学経路に影響を与えない位置に位置してよい。

光源１１４は、灯具筐体１３０の側壁に当接するように、光源収納空間１３２ａの中に設けられており、照明に必要な光線を提供する。本実施例において、光源１１４は、発光ダイオード又は発光ダイオードライトバー（ｌｉｇｈｔ ｂａｒ）であるが、本発明の実施例は、これに限定されない。本発明の他の実施例において、光源１１４は、直流電流を用いるその他の光源であってよい。導光板１４０は、光源１１４に隣設されるように、光源収納空間１３２ａの中に設けられており、光源１１４の光線を灯具の外部に導く。光学膜片１５０は、導光板１４０の上方に設けられており、照明灯具１００の照明効果を最適化にする。本実施例において、光学膜片１５０は、ディフューザー（Diffuser）であるが、本発明の実施例は、これに限定されない。

光制御モジュール１１２は、光源１１４に電気的に接続されるように、制御モジュール収納空間１３２ｂの中に設けられており、光源１１４の作業状態を制御する。灯具１００に小さい体積を持たせるために、本実施例の灯具筐体１３０の高さＨｓは、２．３ｃｍに設計され、制御モジュール収納空間１３２ｂの高さＨｃは、１．０ｃｍ未満となるように設計される。制御モジュール収納空間１３２ｂの高さ設計は、灯具１００の体積以外にも、灯具筐体１３０の成形時に受けた応力が更に考慮される。

制御モジュール収納空間１３２ｂの中に光制御モジュール１１２を入れるために、光制御モジュール１１２の厚さＨｐも１．０ｃｍ未満でなければならない。光制御モジュール１１２の薄型化を実現するために、本実施例は、新構造の光制御モジュールを提供する。

光制御モジュール１１２を示す機能ブロック模式図である図１ｂ、及び光制御モジュール１１２の側面の構造を示す模式図である図１ｃを同時に参照する。光制御モジュール１１２は、処理ユニット１１２ａと、電流制御ユニット１１２ｂと、少なくとも１つのスイッチユニット１１２ｃと、処理ユニット１１２ａ、電流制御ユニット１１２ｂ、スイッチユニット１１２ｃを搭載する回路基板１１２ｄと、を含む。光制御モジュール１１２は、直流電流を光源１１４に選択的に供給して、光源１１４の一部又は全体をオンにすることに用いられる。下記説明において、光制御モジュール１１２における各部品の機能について、詳しく紹介する。

電流制御ユニット１１２ｂは、電源線を通じて外部電源から提供された直流電圧源を受信して、この直流電圧源を電流制御ユニット１１２ｂによって、直流電流源に変換して光源１１４に提供するとともに、スイッチ制御信号をスイッチユニット１１２ｃに提供することに用いられる。スイッチユニット１１２ｃは、電流制御ユニット１１２ｂと光源１１４との間に電気的に接続されて、直流電流を光源１１４の少なくとも１つに選択的に供給する。スイッチユニット１１２ｃの制御端子は、電流制御ユニット１１２ｂに電気的に接続されて、電流制御ユニット１１２ｂにより伝送されたスイッチ制御信号によって、オン／オフ操作を行う。

処理ユニット１１２ａは、電流制御ユニット１１２ｂに電気的に接続されて、利用者制御信号によって電流制御ユニット１１２ｂの出力したスイッチ制御信号を決め、電流制御ユニット１１２ｂの出力した直流電流の値を調整する。例えば、利用者は、４つの光源をオンにして輝度を最大に調節しようとする場合、電子装置（例えば、リモコン）によって制御信号を処理ユニット１１２ａに送信する。処理ユニット１１２ａは、利用者制御信号を受信すると、信号を電流制御ユニット１１２ｂに発信して、スイッチ制御信号の値を決める。そして、電流制御ユニット１１２ｂは、スイッチ制御信号を出力して４つのスイッチユニット１１２ｃをオンにして、４つの電流通路を４つの光源１１４に提供する。同時に、処理ユニット１１２ａも、電流制御ユニット１１２ｂを制御して直流電流の値を最大値に調整して、４つの光源１１４を何れも最大輝度で発光できるようにする。

本実施例において、光制御モジュール１１２における全ての素子は、何れも表面実装型素子（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ；ＳＭＤ）を採用する。例えば、処理ユニット１１２ａ、電流制御ユニット１１２ｂは、ＴＳＳＯＰ、ＳＳＯＰ、ＭＳＯＰ等のパック形式の集積回路であってよく、受動素子は、チップ抵抗又はチップコンデンサーであってよく、スイッチユニット１１２ｃは、ＳＯＴ、ＳＭＡ、ＴＯシリーズ（例えば、ＴＯ‐２５１）等のパッケージ素子であってよく、これによって実体回路を実現する。

また、光制御モジュール１１２における全ての素子は、何れも表面実装型素子（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ；ＳＭＤ）のようなパッケージ素子を採用することによって実体回路を実現し、スイッチコンバータ（Ｓｗｉｔｃｈ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）技術を適用せず、エネルギー変換用の大型エネルギー貯蔵素子を必要とせず、スイッチユニット素子を駆動するための常態的な高周波パルス幅変調信号（ＰＷＭ）も不要であるため、光制御モジュール１１２全体は、非常に小さい総体積を有し、低電磁干渉という優位を有する。光制御モジュール１１２は、スイッチコンバータ（Ｓｗｉｔｃｈ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）技術によって、実体回路を実現することもできる。

上記説明から分かるように、本発明の実施例の灯具１００は、ＡＣ‐ＤＣ電源供給器を含まず、つまり、その光制御モジュール１１２は、電気の処理ユニット１１２ａ、電流制御ユニット１１２ｂ、スイッチユニット１１２ｃ、及びその他の必要な受動素子（例えば、抵抗、コンデンサー等）しか含まない。電流制御ユニット１１２ｂのみを用いて電気エネルギーを提供するため、本発明の実施例の灯具１００による電磁干渉は、大幅に減少することが可能である。

また、本発明の実施例の光制御モジュール１１２は、ＡＣ‐ＤＣ電源供給器を含まないため、その高さは、大幅に減少することが可能である。本実施例において、回路を搭載する回路基板１１２ｄが含まれている光制御モジュール１１２は、全体の最大高さが０．６６ｃｍであるが、本発明の実施例は、これに限定されない。光制御モジュール１１２により採用された外部接続インタフェース（例えば、接続端子１１２ｅ）によって、光制御モジュール１１２の高さは、更に小さくなる。例えば、光制御モジュール１１２は、接続端子１１２ｅを用いなく、電線のみによって外部装置に接続されると、その高さは、０．６６ｃｍより小さくなることが可能である。

注意すべきなのは、本発明の実施例の照明灯具１００は、複数のスイッチユニット１１２ｃ及び複数の光源１１４を有するが、本発明の実施例は、これに限定されない。例えば、本発明の他の実施例において、スイッチユニット１１２ｃと光源１１４との対応関係は、図１ｄ及び図１ｅに示すように、一対多又は多対一であってよい。また、例えば、本発明の他の実施例において、スイッチユニット１１２ｃ及び光源１１４の数は、図１ｆに示すように、１つのみであってよい。また、スイッチユニット１１２ｃは、電流制御ユニット１１２ｂと光源１１４との間に電気的に接続される場合に限定されず、また、スイッチ制御信号も、電流制御ユニット１１２ｂに提供される場合に限定されない。例えば、図１ｇに示すように、本発明の他の実施例において、スイッチユニット１１２ｃは、光源１１４と接地電圧との間に電気的に接続されることができる。また、例えば、図１ｈに示すように、本発明の他の実施例において、スイッチ制御信号は、処理ユニット１１２ａから提供されることができる。図１ｇ及び図１ｈに示した点線は、スイッチ制御信号の例示の経路を表す。

本発明の更に１つの実施例による照明灯具２００の断面の構造を示す模式図である図２を参照する。照明灯具２００は、照明灯具１００に似ているが、直下型照明灯具であることで異なる。照明灯具２００は、光源１１４と、光制御モジュール１１２と、灯具筐体２３０と、光学膜片１５０と、を備える。

照明灯具１００と同じように、照明灯具２００の灯具筐体２３０も、光源収納空間２３２ａと、制御モジュール収納空間２３２ｂと、を有する。光源１１４は、光源収納空間２３２ａの中に設けられ、灯具筐体２３０の底面２３４に位置する。光学膜片１５０は、光源１１４の上方に設けられて、照明灯具２００の照明効果を最適化にする。本実施例は、直下型照明灯具であるため、本実施例の灯具筐体２３０の高さＨｓは、８．６ｃｍに設計され、制御モジュール収納空間２３２ｂの高さは、依然として１．０ｃｍ未満となるように設計される。

本発明の別の実施例による照明灯具３００の断面の構造を示す模式図である図３を参照する。照明灯具３００は、照明灯具１００に似ているが、灯具筐体３３０を備えることで異なる。灯具筐体３３０の制御モジュール収納空間３３２ｂは、光源収納空間３３２ａの中に位置し、最外側の光源１１４によって定義される。

本実施例において、光制御モジュール１１２を灯具筐体３３０の側壁に設けると同時に、光制御モジュール１１２が光源の光線の経路に影響を与えないために、最外側の光源１１４と灯具筐体３３０の側壁との間の距離は、Ｈｃとなる。

本実施例の照明灯具３００は、光制御モジュール１１２及び光源１１４を同一の空間の中に設ける。照明灯具１００に比べ、本実施例の照明灯具３００は、光制御モジュール１１２を収納するための、追加の制御モジュール収納空間を提供する必要がないため、設計上ではより便利となる。

本発明の更に他の実施例による照明灯具４００の断面の構造を示す模式図である図４を参照する。照明灯具４００は、照明灯具３００に似ているが、その灯具筐体４３０の制御モジュール収納空間４３２ｂが光源１１４の間に位置することで異なる。本実施例において、光制御モジュール１１２の厚さＨｐは、１．０ｃｍ未満であるため、制御モジュール収納空間４３２ｂを適宜に設計することで、光制御モジュール１１２を光源１１４の間に適宜に設けながら、光源の光線の経路に影響を与えないようにすることができる。

上記実施例から分かるように、直下型照明灯具にとって、光制御モジュール１１２は、光源の光線の経路に影響を与えない限り、光源と同一の空間の如何なる位置に収納されることができる。

本発明は、複数の実施例によって、上記のように開示されたが、それは本発明を限定するものではなく、本発明の技術分野において、当業者なら誰でも、本発明の精神と範囲から逸脱しない範囲内で、多種の変更や修飾を加えることができるため、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲に規定されたものに準ずる。

１００、２００、３００、４００ 照明灯具
１１２ 光制御モジュール
１１２ａ 処理ユニット
１１２ｂ 電流制御ユニット
１１２ｃ スイッチユニット
１１２ｄ 回路基板
１１２ｅ 接続端子
１１４ 光源
１３０、２３０、３３０、４３０ 灯具筐体
１３２ａ、２３２ａ、３３２ａ 光源収納空間
１３２ｂ、２３２ｂ、３３２ｂ、４３２ｂ 制御モジュール収納空間
１４０ 導光板
１５０ 光学膜片
２３４ 灯具筐体の底面
Ｈｃ 制御モジュール収納空間の高さ
Ｈｓ 筐体の高さ
Ｈｐ 光制御モジュールの厚さ
Ａ‐Ａ' 切線

Claims (9)

1. 光源収納空間、及び制御モジュール収納空間を有する灯具筐体と、
   前記光源収納空間の中に設けられる少なくとも１つの光源と、
   前記少なくとも１つの光源に電気的に接続されるように、前記制御モジュール収納空間の中に設けられており、直流電圧源によって直流電流源を提供して前記少なくとも１つの光源を駆動する光制御モジュールと、
   を備え、
   前記光制御モジュールは、
   直流電流源出力を提供することに用いられる電流制御ユニットと、前記少なくとも１つの光源に電気的に接続されて、少なくとも１つのスイッチ制御信号によって前記直流電流源出力に直流電流を前記少なくとも１つの光源の少なくとも１つに選択的に供給させるスイッチユニットと、前記電流制御ユニットに電気的に接続されて、前記直流電流の値を調整する処理ユニットと、前記電流制御ユニット、前記少なくとも１つのスイッチユニット、及び前記処理ユニットを搭載する回路基板と、を含む照明灯具。
2. 前記少なくとも１つのスイッチ制御信号は、前記処理ユニットから提供される請求項１に記載の照明灯具。
3. 前記少なくとも１つのスイッチ制御信号は、前記電流制御ユニットから提供される請求項１または２に記載の照明灯具。
4. 前記少なくとも１つの光源は、発光ダイオードである請求項１から３の何れか１項に記載の照明灯具。
5. 前記電流制御ユニット及び前記処理ユニットのパッケージ仕様は、ＴＳＳＯＰ、ＳＳＯＰ又はＭＳＯＰであり、前記スイッチユニットのパッケージ仕様は、ＳＯＴ、ＳＭＡ又はＴＯシリーズである請求項１から４の何れか１項に記載の照明灯具。
6. 前記照明灯具は、サイドライト型照明灯具である請求項１から５の何れか１項に記載の照明灯具。
7. 前記灯具筐体の高さは、実質的に２．３ｃｍであり、前記光源収納空間の高さは、実質的に１ｃｍ未満である請求項６に記載の照明灯具。
8. 前記照明灯具は、直下型照明灯具である請求項１から５の何れか１項に記載の照明灯具。
9. 前記灯具筐体の高さは、実質的に８．６ｃｍであり、前記光源収納空間の高さは、実質的に１ｃｍ未満である請求項８に記載の照明灯具。

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