JP2015179652A - 照明灯及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードを備えた照明灯において、小さい電力損失で突入電流を抑制すること。
【解決手段】本照明灯は、商用交流電源又は蛍光灯安定器に接続可能な入力部を備えた照明灯であって、発光ダイオードと、前記入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を前記発光ダイオードに供給する整流回路と、前記整流回路の入力側の交流ライン間、前記整流回路の出力側の整流ライン間の少なくとも一方に接続された直流インピーダンス素子とコンデンサとの直列回路と、を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、照明灯及び照明装置に関する。

近年、低消費電力や長寿命等の特長を有する発光ダイオード（Light Emitting Diode、LED）を用いた照明灯（以降、ＬＥＤ照明灯とする場合がある）が注目されている。商用交流電源又は各種蛍光灯安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯もそのうちの１つであり、従来の蛍光灯と置き換えて用いることができる。

ところで、商用交流電源又は蛍光灯安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯において、ノイズフィルタとして交流ライン間にコンデンサを実装する場合がある。又、ノイズフィルタや平滑用として整流ライン間にコンデンサを実装する場合がある。そして、起動時には、これらのコンデンサに対して突入電流が流れる。

これらのコンデンサに対する突入電流は、電源系統のブレーカを劣化させたり、予期せぬ遮断を誘発させたりする場合がある。特に、ＬＥＤ照明灯は同じ電源を供給する配線に複数本を並列に設置するケースが多いため、突入電流の小さいＬＥＤ照明灯が望まれている。そのため、従来のＬＥＤ照明灯では、突入電流に対する対策として、配線上にサーミスタや突入防止抵抗を実装していた。しかしながら、これに伴って、回路の電力損失が増加する問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードを備えた照明灯において、小さい電力損失で突入電流を抑制することを課題とする。

本照明灯は、商用交流電源又は蛍光灯安定器に接続可能な入力部を備えた照明灯であって、発光ダイオードと、前記入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を前記発光ダイオードに供給する整流回路と、前記整流回路の入力側の交流ライン間、前記整流回路の出力側の整流ライン間の少なくとも一方に接続された直流インピーダンス素子とコンデンサとの直列回路と、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、発光ダイオードを備えた照明灯において、小さい電力損失で突入電流を抑制することができる。

第１の実施の形態に係る照明装置の外観を例示する斜視図である。 第１の実施の形態に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例２に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例３に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例４に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態に係る照明灯の主要な回路の結線を例示する図である。 第２の実施の形態に係る照明灯の主要な回路の結線を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例５に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る照明装置の外観を例示する斜視図である。図１を参照するに、照明装置１は、照明灯２と、照明灯２を着脱可能に装着する灯具５とを有する。

照明灯２は、透光部２０と、口金２１及び２２とを有する。透光部２０は、内蔵された光源（後述のＬＥＤモジュール２７）から出射された光を透過する樹脂製やガラス製等の部材からなり、一端部に設けられた口金２１及び他端部に設けられた口金２２により封止されている。透光部２０は、例えば、直管形とすることができる。

口金２１は、凸型の端子２１１及び２１２を備えている。同様に、口金２２は、凸型の端子２２１及び２２２を備えている。但し、端子の一部は図１では図示されていない（後述の図７参照）。なお、透光部２０の内部には、電気回路が設けられている（後述の図２参照）。

灯具５は、蛍光灯安定器５０（図７参照）と、照明灯２を着脱可能に装着するソケット５１及び５２とを有し、商用交流電源と接続可能に構成されている。商用交流電源の周波数は、例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚである。商用交流電源からの電力は、蛍光灯安定器５０に供給される。

蛍光灯安定器５０は、例えば、周知の蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器等である。但し、後述のように、照明灯２は商用交流電源と直結可能に構成されており、その場合には蛍光灯安定器５０は不要となる。このように、照明灯２は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源の何れとも接続可能に構成することができる。

ソケット５１は、凹型の端子５１１及び５１２を備えている。同様に、ソケット５２は、凹型の端子５２１及び５２２を備えている。但し、端子の一部は図１では図示されていない（後述の図７参照）。

照明灯２の口金２１の端子２１１及び２１２は、灯具５のソケット５１の端子５１１及び５１２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続される。同様に、照明灯２の口金２２の端子２２１及び２２２は、灯具５のソケット５２の端子５２１及び５２２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続される。

このように、照明灯２の形状は直管形の蛍光灯と類似しており、灯具５に取り付けられる既存の蛍光灯と容易に交換可能である。但し、照明灯２の形状は、蛍光灯と類似していなくても構わない。例えば、透光部２０の断面形状が円筒形でなく半円筒形等であってもよい。

図２は、第１の実施の形態に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。図２を参照するに、照明灯２は、主要部として、口金２１及び２２と、フィルタ回路２３と、整流回路２４及び２５と、ドライブ回路２６と、ＬＥＤモジュール２７と、インバータ検知回路２８とを有する。

フィルタ回路２３は、ＥＭＩ対策フィルタであり、照明灯２から周囲に発する電磁ノイズを低減するための回路である。フィルタ回路２３は、例えば、ライン間コンデンサ（Ｘコンデンサ）、対アースコンデンサ（Ｙコンデンサ）、コモンモードコイル、ノーマルモードコイル等を直列や並列に接続した回路（図示せず）とすることができる。照明灯２は、フィルタ回路２３を搭載することで、電磁ノイズを低減することが可能となり、ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference ）規格を満足することができる。

なお、フィルタ回路２３は、切替回路６１により、バイパス可能に構成されている。切替回路６１は、例えば、リレーや半導体スイッチ（ＦＥＴ等）により構成することができる。

整流回路２４及び２５は、入力部である口金２１及び２２からフィルタ回路２３を経由して供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧をドライブ回路２６を介してＬＥＤモジュール２７に供給する回路である。

ドライブ回路２６は、複数の発光ダイオードを備えたＬＥＤモジュール２７を駆動する回路である。ドライブ回路２６は、例えば、昇降圧回路や定電流回路等を含む構成とすることができる。ドライブ回路２６を設けることで、整流回路２４及び２５から供給される電圧が変動してもＬＥＤモジュール２７に定格を超えない適正な電流を供給することが可能となり、ＬＥＤモジュール２７の故障を防止するとともに省電力を実現できる。

照明灯２は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源の何れの電力供給部とも接続できるが、接続される対象により使用する回路を選択可能に構成されている。インバータ検知回路２８は、入力部に接続された電力供給部の方式を検知する検知回路である。

インバータ検知回路２８は、照明灯２が灯具５に接続されて通電された際に、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であるか否かを検知する回路である。蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器である場合、蛍光灯安定器５０から照明灯２に入力される信号の周波数は数１０ＫＨｚ程度の高周波である。

一方、蛍光灯安定器５０が蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、商用交流電源の何れかである場合、蛍光灯安定器５０から（或いは、商用交流電源から直接）照明灯２に入力される信号の周波数は５０〜６０Ｈｚ程度の低周波である。そこで、インバータ検知回路２８は、例えば、照明灯２に入力される信号の周波数に基づいて、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であるか否かを検知することができる。

インバータ検知回路２８が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替回路６１により、フィルタ回路２３がバイパスされる。

すなわち、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器である場合には、蛍光灯インバータ安定器から口金２１及び２２を介して照明灯２に入力された信号は、フィルタ回路２３をバイパスして整流回路２４及び２５に供給される。そして、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６を経てＬＥＤモジュール２７に供給される。

又、図３に記載のように、フィルタ回路２３とは別に、高周波用フィルタ回路６３を設ける構成としてもよい、インバータ検知回路２８が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替回路６１により、高周波用フィルタ回路６３を通るようにしても良い。そのため、フィルタ回路２３をバイパスしても、ＥＭＩノイズの問題は生じず、又、ＬＥＤモジュール２７に定格を超えない適正な電流を供給することが可能である。又、蛍光灯安定器５０にフィルタ回路に相当する機能が備えられている場合もある。

更に、図４に記載のように、ドライブ回路２６は、切替回路（図示せず）より、バイパス可能に構成されてもよい。切替回路は、例えば、リレーや半導体スイッチ（ＦＥＴ等）により構成することができる。切替回路６１によりフィルタ回路２３がバイパスされた場合には、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６をバイパスしてＬＥＤモジュール２７に供給される。なお、図４の照明灯においても、インバータ検知回路２８が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替回路６１により、高周波用フィルタ回路を通るようにしても良い。

更に、図５に記載のように、ドライブ回路２６とは別に、第２のドライブ回路６６を設ける構成にしてもよい。更に、図６に記載のように、照明灯２は、ラピッド検知回路２９を設ける構成にしてもよい。ラピッド検知回路２９は、照明灯２が灯具５に接続されて通電された際に、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯ラピッド安定器であるか否かを検知する回路である。

例えば、ラピッド検知回路２９が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯ラピッド安定器であることを検知した場合には、フィルタ回路２３やドライブ回路２６はバイパスされないが、ドライブ回路２６の仕様が変更されるようにすることができる。

なお、インバータ検知回路２８が蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知せず、かつ、ラピッド検知回路２９が蛍光灯安定器５０が蛍光灯ラピッド安定器であることを検知しない場合には、蛍光灯安定器５０が蛍光灯グロー安定器、又は、蛍光灯安定器５０を介さず照明灯２が商用交流電源に直結されたと認識し、口金２１及び２２を介して照明灯２に入力された信号は、フィルタ回路２３を経由して整流回路２４及び２５に供給される。そして、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６を経由してＬＥＤモジュール２７に供給される。又、ドライブ回路２６の仕様は、蛍光灯グロー安定器及び商用交流電源に適合したものが選択される。

更に、図９に記載のように、フィルタ回路２３及び高周波フィルタ回路６３を設けない構成にしてもよい。

以上、図２乃至図６、及び図９を参照しながら、照明灯２に搭載される回路ブロックの全体的な動作の概略を説明した。次に、図７を参照しながら、照明灯２の特徴的な動作について説明する。なお、図７では、本実施の形態に係る照明灯２の主要な回路の結線のみを示し、特徴的な動作に関係しない部分の結線については図示を省略している。

図７において、照明灯２の口金２１の端子２１１及び２１２は、灯具５のソケット５１の端子５１１及び５１２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続されている。同様に、照明灯２の口金２２の端子２２１及び２２２は、灯具５のソケット５２の端子５２１及び５２２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続されている。

整流回路２４及び２５は、口金２１及び２２からフィルタ回路２３（図７では図示せず）を経由して、又はフィルタ回路２３を経由せずに直接入力される交流電圧を整流する。整流回路２４及び２５は、例えば、逆回復時間が短い所謂ファーストリカバリダイオード等を用いて構成されたブリッジ型全波整流回路である。

整流回路２４及び２５により整流された整流後の電圧は、整流回路２４及び２５の出力部である正側配線３１及び負側配線３２を介し、ドライブ回路２６（図７では図示せず）を経由してＬＥＤモジュール２７の両端に供給される。

ＬＥＤモジュール２７は、複数の発光ダイオード２７１が正側配線３１と負側配線３２との間に直列に接続された直列接続部（図７では６個の発光ダイオード２７１を直列に接続）を複数個有している。そして、各直列接続部は、複数列並列に接続されている。正側配線３１と負側配線３２との間の電圧が、直列接続部を構成する複数の発光ダイオード２７１の順方向電圧の総和を超えると、各発光ダイオード２７１に電流が流れて発光する。

整流回路２４の入力ライン間（交流ライン間）には抵抗４１とコンデンサ４２の直列回路が挿入されている。同様に、整流回路２５の入力ライン間（交流ライン間）には抵抗４３とコンデンサ４４の直列回路が挿入されている。

電源起動時には、コンデンサ４２及び４４には突入電流が流れようとする。しかし、コンデンサ４２及び４４には夫々抵抗４１及び４３が直列に接続されているため、突入電流を抑制することができる。

又、定常時に入力される交流電圧では、抵抗４１とコンデンサ４２の直列回路及び抵抗４３とコンデンサ４４の直列回路には僅かな電流しか流れない。そのため、定常時に抵抗４１とコンデンサ４２の直列回路及び抵抗４３とコンデンサ４４の直列回路では電力が殆ど消費されず、発熱も殆ど生じない。すなわち、小さい電力損失で突入電流を抑制することができる。

なお、コンデンサ４２及び４４が、例えば、フィルタ回路２３を構成するコンデンサである場合には、抵抗４１及び４２はフィルタの効果を持たせつつ突入電流を抑えることができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、整流回路の出力側に抵抗とコンデンサの直列回路を設ける例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図８は、第２の実施の形態に係る照明灯の主要な回路の結線を例示する図である。図８を参照するに、照明装置１Ａでは、整流回路２４及び２５の出力ライン間（整流ライン間）に抵抗４５とコンデンサ４６の直列回路が挿入されている。コンデンサ４６は、例えば、平滑回路を構成するコンデンサである。

電源起動時には、コンデンサ４６には突入電流が流れようとする。しかし、コンデンサ４６には抵抗４５が直列に接続されているため、突入電流を抑制することができる。

又、定常時に整流回路２４及び２５から出力される電圧では、抵抗４５とコンデンサ４６の直列回路には僅かな電流しか流れない。そのため、定常時に抵抗４５とコンデンサ４６の直列回路では電力が殆ど消費されず、発熱も殆ど生じない。すなわち、小さい電力損失で突入電流を抑制することができる。

このように、突入電流を制限するための抵抗は、整流回路の入力側のライン間（交流ライン間）に挿入してもよいし、整流回路の出力側のライン間（整流ライン間）に挿入してもよい。

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記実施の形態では、照明灯の例として、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源の何れとも接続できるものを示した。しかし、本発明は、商用交流電源又は蛍光灯安定器に接続可能な照明灯に適用できる。つまり、商用交流電源のみに接続可能な照明灯でもよいし、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器の何れかのみに接続可能な照明灯でもよい。或いは、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源から選択された複数のものに接続可能な照明灯でもよい。なお、図７や図８では整流回路を２組有する回路の例を示したが、例えば、商用交流電源のみに接続可能な照明灯の場合には整流回路は１組でもよい。

又、整流回路の入力側のライン間（交流ライン間）と、整流回路の出力側のライン間（整流ライン間）の両方に、突入電流を制限するための抵抗を挿入してもよい。

又、抵抗以外の直流インピーダンス素子をコンデンサと直列に接続してもよい。抵抗以外の直流インピーダンス素子とは、例えば、インダクタやサーミスタ等である。或いは、それらと抵抗とを組み合わせてもよい。なお、直流インピーダンス素子とは、両端に直流電圧が印加された際に定常的に電流が流れる素子である。

１、１Ａ 照明装置
２ 照明灯
５ 灯具
２０ 透光部
２１、２２ 口金
２３ フィルタ回路
２４、２５ 整流回路
２６ ドライブ回路
２７ ＬＥＤモジュール
２８ インバータ検知回路
２９ ラピッド検知回路
３１ 正側配線
３２ 負側配線
４１、４３、４５ 抵抗
４２、４４、４６ コンデンサ
５０ 蛍光灯安定器
５１、５２ ソケット
６１ 切替回路
６３ 高周波用フィルタ回路
６６ 第２のドライブ回路
２１１、２１２、２２１、２２２、５１１、５１２、５２１、５２２ 端子
２７１ 発光ダイオード

特許第５１０８９９４号

Claims (4)

1. 商用交流電源又は蛍光灯安定器に接続可能な入力部を備えた照明灯であって、
   発光ダイオードと、
   前記入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を前記発光ダイオードに供給する整流回路と、
   前記整流回路の入力側の交流ライン間、前記整流回路の出力側の整流ライン間の少なくとも一方に接続された直流インピーダンス素子とコンデンサとの直列回路と、を有することを特徴とする照明灯。
2. 前記直列回路は、前記入力部と前記発光ダイオードとの間に挿入されたフィルタ回路の一部を構成していることを特徴とする請求項１記載の照明灯。
3. 前記直列回路は、前記整流回路の出力側に設けられた平滑回路の一部を構成していることを特徴とする請求項１又は２記載の照明灯。
4. 請求項１乃至３の何れか一項記載の照明灯と、
   前記照明灯を装着する灯具と、を備えていることを特徴とする照明装置。

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