JP2015156382A - Led照明 - Google Patents

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Yasuhiro Ono
恭裕 小野
隆浩 宮島
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隆浩 宮島
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    • F21LIGHTING
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Abstract

【課題】交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供すること。【解決手段】LED照明1は、LED10と、それぞれ第1端子及び第2端子を有する2つの口金21及び22と、LED10に電力を供給する電力供給回路30と、口金21及び22を介して電力供給回路30に外部電力を供給するか否かを切換えるスイッチ40と、スイッチ40を制御する制御回路50と、口金21及び22を介して制御回路50に供給される電流値を基準電流値以下に制限する電流制限回路60と、を含み、制御回路50は、それぞれの口金21及び22において第1端子と第2端子との間がオープン状態かショート状態かを判定する判定処理と、判定処理において、口金21及び22のいずれにおいても第1端子と第2端子との間がショート状態であるものと判定した場合に、スイッチ40をオフ状態からオン状態へと切換える切換え処理と、を行う。【選択図】図1

Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode)を光源に使用したLED照明に関する。
近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたLEDを光源に使用したLED照明が盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、蛍光灯を使用した照明装置においても、蛍光灯の取付けベースをそのままにして、管体のみをLED照明に置き換えた直管形LED照明が急速に普及してきている。しかしながら、この直管形LED照明においては、従来の蛍光灯の交換作業と同様に、電源のスイッチをオンした状態で本体を交換する場合がある。このような場合に、外部で商用の交流電圧を低電圧の直流に変換して本体に供給している場合はあまり問題にならないが、商用の交流電圧を直接本体に供給している直管形LED照明の場合は感電するおそれがあった。
図5は、従来技術に係る直管形LED照明1000を説明するための図である。図5に示されるように、直管形LED照明1000は、照明用のLED1001とLED1001に電力を供給する電源回路1002を備え、一方の接続端子1003a及び1003bをショートして片側の端子1003とし、他方の接続端子1004a及び1004bもショートして他方の端子1004として、それぞれの端子1003及び1004から電源回路1001に接続するものであった。そして、端子1003がソケット105に、端子1004がソケット106にそれぞれ接続され、スイッチ1008がオン状態とされることによって、交流電圧が交流電源1007から電源回路1001に供給される。
この直管形LED照明の交換作業において感電が発生する状態を説明する。図5に示されるように、スイッチ1008をオンしたままで一方の接続端子1003a及び1003bのみをソケット1005に差し込んだ状態で、誤って他方の接続端子1004a及び1004bに手を触れた場合には、接続端子1004a及び1004bが人体Mを通じてアースされた状態となって微小な電流が流れてしまい、感電するおそれが発生する。日本においては商用の交流電圧が100Vであり、それ程危険性は高くないが、国によっては240Vを使用している場合もあり、特に問題となる。この問題を解決する直管形LED照明として、特開2010−192229号公報に示されるようなLEDランプ及びLEDランプ取付け装置があった。
このLEDランプ及びLEDランプ取付け装置は、交流電流が供給される一対の接続端子と、前記一対の接続端子を介して印加される交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバーターと、前記直流電圧が印加され発光する光源のLEDとを有するLEDランプであって、前記接続端子がLEDランプ取付け装置の対応する被接続端子に接続された場合、前記AC/DCコンバーターへの前記交流電圧の通電をオンする一方、前記接続端子が対応する前記接続端子に接続されない場合、前記AC/DCコンバーターへの前記通電をオフする安全スイッチ手段を備えることを特徴とするものである。
特開2010−192229号公報に示されるLEDランプ及びLEDランプ取付け装置においては、このスイッチ手段により、一方の口金ピンをソケットに差し込んだ状態では感電の危険性は無くなるものである。このスイッチ手段は口金ピンの間に圧縮コイルバネで出没するスイッチピンを設けたものなので、特開2010−192229号公報で開示されている差し込み方式には効果的である。しかしながら、LEDランプを装着するソ
ケットは必ずしも差し込み方式とは限らず、他の方式もあり、特に半回転して装着する方式に対しては、うまく装着できないという問題が発生していた。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
(1)本発明に係るLED照明は、
LEDと、
それぞれ第1端子及び第2端子を有する2つの口金と、
前記LEDに電力を供給する電力供給回路と、
前記口金を介して前記電力供給回路に外部電力を供給するか否かを切換えるスイッチと、
前記スイッチを制御する制御回路と、
前記口金を介して前記制御回路に供給される電流値を基準電流値以下に制限する電流制限回路と、
を含み、
前記制御回路は、
それぞれの前記口金において前記第1端子と前記第2端子との間がオープン状態かショート状態かを判定する判定処理と、
前記判定処理において、前記口金のいずれにおいても前記第1端子と前記第2端子との間がショート状態であるものと判定した場合に、前記スイッチをオフ状態からオン状態へと切換える切換え処理と、
を行う。
また、本発明に係るLED照明は、
LEDと、
それぞれ第1端子及び第2端子を有する2つの口金と、
前記LEDに電力を供給する電力供給回路と、
前記電力供給回路に外部電力を供給するか否かを制御する制御回路と、
前記口金を介して前記制御回路に供給される電流値を基準電流値以下に制限する電流制限回路と、
を含み、
前記制御回路は、前記口金のいずれにおいても前記第1端子と前記第2端子との間がショート状態であるときに、前記電力供給回路に外部電力を供給する。
本発明によれば、口金のいずれにおいても第1端子と第2端子との間がショート状態であるものと判定した場合に、スイッチをオフ状態からオン状態へと切換えるので、仮に、一方の口金のみが外部電源に接続され、他方の口金が人体に接触した場合には、電流制限回路で制限された基準電流値以下の電流しか流れない。したがって、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
本発明によれば、口金のいずれにおいても第1端子と第2端子との間がショート状態であるときに、電力供給回路に外部電力を供給するので、仮に、一方の口金のみが外部電源に接続され、他方の口金が人体に接触した場合には、電流制限回路で制限された基準電流値以下の電流しか流れない。したがって、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
(2)このLED照明は、
前記制御回路は、前記切換え処理においては、
前記判定処理において、前記口金のいずれかの前記第1端子と前記第2端子との間がオープン状態であるものと判定した場合に、前記スイッチをオン状態からオフ状態へと切換
えてもよい。
また、このLED照明は、
前記制御回路は、前記口金のいずれかの前記第1端子と前記第2端子との間がオープン状態であるときに、前記電力供給回路への外部電力供給を遮断してもよい。
本発明によれば、口金のいずれかの第1端子と第2端子との間がオープン状態であるものと判定した場合に、スイッチをオン状態からオフ状態へと切換えるので、仮に、一方の口金のみが外部電源に接続され、他方の口金が人体に接触した場合には、電流制限回路で制限された基準電流値以下の電流しか流れない。したがって、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
また、本発明によれば、口金のいずれかの第1端子と第2端子との間がオープン状態であるときに、電力供給回路への外部電力供給を遮断するので、仮に、一方の口金のみが外部電源に接続され、他方の口金が人体に接触した場合には、電流制限回路で制限された基準電流値以下の電流しか流れない。したがって、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
(3)このLED照明は、
前記制御回路は、
出力端子から電圧信号を出力する信号出力回路と、
一端が前記出力端子と接続される抵抗と、
1次巻線の第1端子が前記抵抗の他端と接続され、2次巻線の第1端子が一方の前記口金の前記第1端子と接続され、2次巻線の第2端子が一方の前記口金の前記第2端子と接続されるトランスと、
前記抵抗と前記トランスとの接続点の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路で検出される電圧に基づいて前記判定処理を行う判定回路と、
を含んでもよい。
これによって、判定回路と外部電源とが直流的に接続しない状態で判定処理を行うことができる。
(4)このLED照明は、
前記トランスの2次巻線の前記第1端子及び前記第2端子の少なくとも一方は、コンデンサーを介して前記口金の前記第1端子又は前記第2端子と接続されていてもよい。
これによって、外部電源に含まれる直流成分の影響を抑制できる。
図1は、本実施形態に係るLED照明1を説明するための回路図である。 図2は、本実施形態に係るLED照明1の口金21をソケット71に接続し、口金22を人体Mに接触させた状態を表す回路図である。 図3は、電力供給回路30の構成例を表す回路図である。 図4は、信号出力回路501の出力信号と、A/Dコンバーター503に入力される電圧の一例を示すグラフである。 図5は、従来技術に係る直管形LED照明1000を説明するための図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係るLED照明1を説明するための回路図である。図2は、本実施形態に係るLED照明1の口金21をソケット71に接続し、口金22を人体Mに接触させた状態を表す回路図である。本実施形態においては、外形が直管形蛍光灯と同様である、直管形LED照明を例にとり説明するが、本発明は、例えば、外形が環形蛍光灯と同様であっても、U字形蛍光灯と同様であっても適用可能である。
本実施形態に係るLED照明1は、LED10と、それぞれ第1端子及び第2端子を有する2つの口金21及び22と、LED10に電力を供給する電力供給回路30と、口金21及び22を介して電力供給回路30に外部電力を供給するか否かを切換えるスイッチ40と、スイッチ40を制御する制御回路50と、口金21及び22を介して制御回路50に供給される電流値を基準電流値以下に制限する電流制限回路60と、を含み、制御回路50は、それぞれの口金21及び22において第1端子と第2端子との間がオープン状態(第1端子と第2端子との間が人体Mを介して接続されている状態を含む。)かショート状態かを判定する判定処理と、判定処理において、口金21及び22のいずれにおいても第1端子と第2端子との間がショート状態であるものと判定した場合に、スイッチ40をオフ状態からオン状態へと切換える切換え処理と、を行う。
LED10は、電力供給回路30から電力を供給されることによって点灯する。LED照明1は、LED10として複数のLEDを含んでいてもよい。この場合、複数のLEDが直列接続されていても並列接続されていても、両者が組み合わされていてもよい。
口金21は、第1端子211及び第2端子212を有する。第1端子211及び第2端子212は、LED照明1に外部電力が供給されるための端子として機能する。口金22は、第1端子221及び第2端子222を有する。第1端子221及び第2端子222は、LED照明1に外部電力が供給されるための端子として機能する。
電力供給回路30は、LED10に電力を供給する。図1に示される例では、電力供給回路30の第1端子がスイッチ40を介して口金21の第1端子211に接続され、電力供給回路30の第2端子32が口金22の第1端子221に接続されている。また、電力供給回路30の第3端子33がLED10のアノード側(高電位側)に接続され、電力供給回路30の第4端子34がLED10のカソード側(低電位側)に接続されている。
図2に示される例では、電力供給回路30には、口金21及び22を介して交流電源80から交流電圧が供給される。本実施形態においては、電力供給回路30は、交流電源80から供給される交流電圧を直流電圧に変換してLED10に電力を供給する。
図3は、電力供給回路30の構成例を表す回路図である。図3に示される例では、電力供給回路30は、第1端子31及び第2端子32から供給される交流を直流に整流するための全波整流用のブリッジ回路などを含んで構成された整流器301、整流器301の出力から高調波を除去して出力するノイズフィルター302、力率を改善するための公知の力率改善回路303、公知のスイッチング回路とPWM(Pulse Width Modulation)回路を含んで構成され第3端子33と第4端子34との間にPWM出力することによってLED10を発光させるLED駆動回路304、保護用のヒューズとサージ対策のバリスタなどを含んで構成され第1端子31と第2端子32との間に設けられた保護回路305を含んで構成されている。
スイッチ40は、口金21及び22を介して電力供給回路30に外部電力を供給するか否かを切換える。図1に示される例では、スイッチ40は、口金21の第1端子211と電力供給回路30の第1端子31との間に設けられている。スイッチ40としては、トラ
ンジスターやサイリスター、MOSFET(Met al-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、リレー回路など、種々の公知の構成を採用できる。スイッチ40は、制御回路50によって制御されていない場合(例えば、制御回路50が動作するために必要な電力が制御回路50に供給されていない場合)には、オフ状態となっている。
制御回路50は、スイッチ40を制御する。制御回路50は、専用回路を用いて構成されていてもよいし、例えばマイクロプロセッサー(Micro-Processing Unit)がROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等の記憶装置(不図示)に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。
制御回路50は、それぞれの口金21及び22において第1端子と第2端子との間がオープン状態かショート状態かを判定する判定処理を行う。
図2に示されるように、口金21が接続されるソケット71においては、第1端子711と第2端子712とが接続され、口金22が接続されるソケット72においては、第1端子721と第2端子722とが接続されている。したがって、口金21がソケット71に接続された場合には、口金21の第1端子211と第2端子212には、交流電源80から同電位の電圧が印加される。同様に、口金22がソケット72に接続された場合には、口金22の第1端子221と第2端子222には、交流電源80から同電位の電圧が供給される。また例えば、口金22の第1端子221と第2端子222との間が人体Mを介して接続されている状態は、人体Mの抵抗が数10〜数100kΩあるので、オープン状態であるものとみなす。
したがって、制御回路50がそれぞれの口金21の第1端子211と第2端子212との間、及び、口金22の第1端子221と第2端子222との間がオープン状態かショート状態かを判定する判定処理を行うことによって、LED照明1がソケット71及び72に正しく接続されたか否かを判定できる。
制御回路50は、判定処理において、口金21及び22のいずれにおいても第1端子と第2端子との間がショート状態であるものと判定した場合に、スイッチ40をオフ状態からオン状態へと切換える切換え処理を行う。
判定処理において、口金21の第1端子211と第2端子212との間、及び、口金22の第1端子221と第2端子222との間のいずれにおいてもショート状態であるものと判定した場合は、LED照明1がソケット71及び72に正しく接続された場合である。したがって、この場合にはスイッチ40をオフ状態からオン状態へと切換える切換え処理を行う。
電流制限回路60は、口金21及び22を介して制御回路50に供給される電流値を基準電流値以下に制限する。図1に示される例では、電流制限回路60は、第1端子61が口金21の第1端子211に接続され、第2端子62が口金22の第1端子221に接続されている。また、電流制限回路60は、第1端子61及び第2端子62から供給される電力に基づいて、基準電流値以下の電流値で第3端子63から制御回路50に電力を供給する。基準電流値は、感電とはみなされない程度の電流値に設定される。例えば、日本の電気用品安全法の基準を満たすためには、基準電流値は1mA以下に設定される。
本実施形態によれば、口金21及び22のいずれにおいても第1端子と第2端子との間がショート状態であるものと判定した場合に、スイッチ40をオフ状態からオン状態へと
切換える。したがって、図2に示されるように、仮に、一方の口金(例えば、口金21)のみが外部電源(交流電源80)に接続され、他方の口金(例えば、口金22)が人体Mに接触した場合には、スイッチ40はオフ状態であるので、電流制限回路60で制限された基準電流値以下の電流しか流れない。したがって、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
制御回路50は、切換え処理においては、判定処理において口金21の第1端子211と第2端子212との間、及び、口金22の第1端子221と第2端子222との間のいずれかがオープン状態であるものと判定した場合に、スイッチ40をオン状態からオフ状態へと切換えてもよい。
本実施形態によれば、口金21及び22のいずれかの第1端子と第2端子との間がオープン状態であるものと判定した場合に、スイッチ40をオン状態からオフ状態へと切換える。したがって、図2に示されるように、仮に、一方の口金(例えば、口金21)のみが外部電源(交流電源80)に接続され、他方の口金(例えば、口金22)が人体Mに接触した場合には、スイッチ40はオフ状態に切換えられている、電流制限回路60で制限された基準電流値以下の電流しか流れない。したがって、交換時に発生する感電を防止するLED照明を提供することができる。
制御回路50は、出力端子5001から電圧信号を出力する信号出力回路501と、一端が出力端子5001と接続される抵抗511と、1次巻線の第1端子5211が抵抗511の他端と接続され、2次巻線の第1端子5213が口金21の第1端子211と接続され、2次巻線の第2端子5214が口金21の第2端子212と接続されるトランス521と、抵抗511とトランスと521の接続点の電圧を検出する電圧検出回路505と、電圧検出回路505で検出される電圧に基づいて判定処理を行う判定回路507と、を含んでもよい。また、制御回路50は、出力端子5002から電圧信号を出力する信号出力回路502と、一端が出力端子5002と接続される抵抗512と、1次巻線の第1端子5221が抵抗521の他端と接続され、2次巻線の第1端子5223が口金22の第1端子221と接続され、2次巻線の第2端子5224が口金22の第2端子222と接続されるトランス522と、抵抗521とトランスと522の接続点の電圧を検出する電圧検出回路506と、電圧検出回路506で検出される電圧に基づいて判定処理を行う判定回路507と、を含んでもよい。
図1及び図2に示される例では、制御回路50のうち口金21側の回路と、口金22側の回路とは同様に構成されているので、口金21側の回路を中心に説明し、口金22側の回路の符号を括弧内に記載して詳細な説明を省略する。
制御回路50は、マイコン500を含んで構成されている。マイコン500は、マイクロプロセッサーであり、信号出力回路501及び502、A/Dコンバーター503及び504、電圧検出回路505及び506、判定回路507、切換え回路508として機能する部分を有している。
信号出力回路501(502)は、出力端子5001(5002)から電圧信号を出力する。電圧信号としては、例えば、矩形パルス信号であってもよいし、正弦波交流信号であってもよい。
抵抗511(512)は、一端が出力端子5001(5002)に接続され、他端がトランス521(522)の1次巻線の第1端子5211(5221)に接続されているとともに、マイコン500の入力端子5003(5004)に接続されている。
トランス521(522)の1次巻線の第2端子は接地電位GNDに接続されている。トランス521(522)の2次巻線の第1端子5213(5223)は口金21(22)の第1端子211(221)に接続され、2次巻線の第2端子5214(5224)はコンデンサー530(540)を介して口金21(22)の第2端子212(222)に接続されている。
図4は、信号出力回路501の出力信号と、A/Dコンバーター503に入力される電圧の一例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。図4のAは、信号出力回路501の出力信号、図4のBは、口金21の第1端子211と第2端子212との間がオープン状態である場合にA/Dコンバーター503に入力される電圧、図4のCは、口金21の第1端子211と第2端子212との間がショート状態である場合にA/Dコンバーター503に入力される電圧を表す。
図4のAに示されるように、信号出力回路501は時刻t0から時刻t1までの期間で相対的に高電圧となる矩形パルス信号を出力する。時刻t0から時刻t1までの期間の長さは、判定処理の精度が確保できる範囲で短い方が好ましい。本実施形態においては、時刻t0から時刻t1までの期間の長さを20ミリ秒以下の時間としている。口金21の第1端子211と第2端子212との間がオープン状態である場合には、口金21の第1端子211と第2端子212との間が相対的に高抵抗となるので、図4のBに示されるように、相対的に高い電圧がA/Dコンバーター503に入力される。口金21の第1端子211と第2端子212との間がショート状態である場合には、口金21の第1端子211と第2端子212との間が相対的に低抵抗となるので、図4のCに示されるように、相対的に低い電圧がA/Dコンバーター503に入力される。したがって、しきい値電圧Vthを適宜設定することによって、口金21の第1端子211と第2端子212との間がオープン状態であるかショート状態であるかを判定できる。同様に、口金22の第1端子221と第2端子222との間がオープン状態であるかショート状態であるかを判定できる。
図1及び図2に示される例では、電圧検出回路505(506)は、入力端子5003(5004)及びA/Dコンバーター503(504)を介して、抵抗511(512)とトランス521(522)との接続点の電圧を検出する。判定回路507は、電圧検出回路505及び506によって検出された電圧に基づいて、判定処理を行う。切換え回路508は、判定回路507の判定処理の結果に基づいて、スイッチ40を切換えるための信号である切換え信号を、出力端子5005を介してスイッチ40に出力する。
制御回路50が図1及び図2に示されるように構成されていることによって、判定回路507(マイコン500)と外部電源(交流電源80)とが直流的に接続しない状態で判定処理を行うことができる。
トランス521(522)の2次巻線の第1端子5213(5223)及び第2端子5214(5224)の少なくとも一方は、コンデンサーを介して口金21(22)の第1端子211(221)又は第2端子212(222)と接続されていてもよい。図1及び図2に示される例では、トランス521(522)の2次巻線の第2端子5214(5224)がコンデンサー530(540)を介して口金21(22)の第1端子211(221)又は第2端子212(222)と接続されている。これによって、外部電源(交流電源80)に含まれる直流成分が制御回路50に与える影響(図1及び図2に示される例では、特にマイコン500に与える影響)を抑制できる。
本実施形態において、電力供給回路30、スイッチ40及び制御回路50を一枚の基板に一体構成してもよい。これによって、複数の基板に構成する場合や機械的スイッチを用
いて構成する場合に比べて組立作業が容易となる。
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1 LED照明、10 LED、21,22 口金、30 電力供給回路、31 第1端子、32 第2端子、33 第3端子、34 第4端子、40 スイッチ、50 制御回路、60 電流制限回路、61 第1端子、62 第2端子、63 第3端子、71,72 ソケット、80 交流電源、211 第1端子、212 第2端子、221 第1端子、222 第2端子、301 整流器、302 ノイズフィルター、303 力率改善回路、304 LED駆動回路、305 保護回路、500 マイコン、501,502
信号出力回路、503,504 A/Dコンバーター、505,506 電圧検出回路、507 判定回路、508 切換え回路、511,512 抵抗、521,522 トランス、530,540 コンデンサー、711 第1端子、712 第2端子、721
第1端子、722 第2端子、1000 LED照明、1001 LED、1002 電源回路、1003 端子、1003a,1003b 接続端子、1004 端子、1004a,1004b 接続端子、1005,1006 ソケット、1007 交流電源、1008 スイッチ、5001,5002 出力端子、5003,5004 入力端子、5005 出力端子、5211 第1端子、5212 第2端子、5213 第1端子、5214 第2端子、5221 第1端子、5222 第2端子、5223 第1端子、5224 第2端子

Claims (2)

  1. LEDと、
    それぞれ第1端子及び第2端子を有する2つの口金と、
    前記LEDに電力を供給する電力供給回路と、
    前記電力供給回路に外部電力を供給するか否かを制御する制御回路と、
    前記口金を介して前記制御回路に供給される電流値を基準電流値以下に制限する電流制限回路と、
    を含み、
    前記制御回路は、前記口金のいずれにおいても前記第1端子と前記第2端子との間がショート状態であるときに、前記電力供給回路に外部電力を供給する、LED照明。
  2. 請求項1に記載のLED照明において、
    前記制御回路は、前記口金のいずれかの前記第1端子と前記第2端子との間がオープン状態であるときに、前記電力供給回路への外部電力供給を遮断する、LED照明。
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