JP2015179653A - 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、低電力損失で所望の電圧を得ること。【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、複数の発光ダイオードと、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、動作時に電圧を必要とする電圧供給対象部と、を有し、前記電圧供給対象部には、直列に接続された複数の前記発光ダイオード中の、隣接する発光ダイオードの何れかの接続部分から電圧が供給される。【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照明灯では、制御ＩＣの電源電圧や、半導体やリレー等の部品を動作させる電圧を得る必要がある。電圧を得る方法としては、例えば、スイッチングしているコイルに補助巻線を付ける方法が考えられるが、この方法はコイルを大型にする必要があるため、サイズの制約が厳しいＬＥＤ照明灯には不向きである。

そのため、１００Ｖ程度の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して数Ｖ程度の電圧を得たり、抵抗の分圧で電圧を得たりしているが、これらの方法では電力損失が大きいという問題があった。

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、低電力損失で所望の電圧を得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、複数の発光ダイオードと、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、動作時に電圧を必要とする電圧供給対象部と、を有し、前記電圧供給対象部には、直列に接続された複数の前記発光ダイオード中の、隣接する発光ダイオードの何れかの接続部分から電圧が供給され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、低電力損失で所望の電圧を得ることができる。

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。 第３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。

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）により、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。

電圧供給対象部４１は、照明灯２の動作に必要なＩＣ、半導体素子、リレー等の動作時に所定の電圧を必要とする部品や回路である。電圧供給対象部４１には、直列接続部を構成する複数の発光ダイオード２７１中の、隣接する発光ダイオード２７１の接続部分から電圧が供給されている。

図７の例では、負側配線３２側から２番目と３番目の隣接する発光ダイオード２７１の接続部分から、電圧供給対象部４１に電圧が供給されている。より詳しくは、負側配線３２側から２番目の発光ダイオード２７１のアノードと負側配線３２側から３番目の発光ダイオード２７１のカソードとの接続部分から、電圧供給対象部４１に電圧が供給されている。

例えば、各発光ダイオード２７１の順方向電圧が約３Ｖであれば、図７では電圧供給対象部４１に約６Ｖの電圧が供給されることになる。但し、これは一例であり、直列接続部を構成する複数の発光ダイオード２７１中の、隣接する発光ダイオード２７１の他の接続部分から電圧供給対象部４１に電圧を供給してもよい。

又、電圧供給対象部４１の接続先は、図７の構成に限らず、一方をグランドに接続しても良く、他の発光ダイオード２７１の接続部分に接続しても良い。例えば、図１０に記載のように、正側配線３１及び負側配線３２に、別途回路７１が設けられており、配線上で電位が異なる場合においても、電圧供給対象部４１の接続先は適宜選択することができる。

なお、電圧供給対象部４１が複数の異なる電圧を必要としている場合には、直列接続部を構成する複数の発光ダイオード２７１中の、隣接する発光ダイオード２７１の複数個所の接続部分から独立に電圧供給対象部４１に電圧を供給することができる。ＬＥＤモジュール２７と電圧供給対象部４１とは、例えば、基板上に形成された配線パターンや線材等により接続することができる。

このように、照明灯２では、電圧供給対象部４１には、直列接続部を構成する複数の発光ダイオード２７１中の、隣接する発光ダイオード２７１の何れかの接続部分から電圧が供給されている。

そのため、従来用いられていた１００Ｖ程度の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータで降圧して数Ｖ程度の電圧を得たり、抵抗の分圧で電圧を得たりする電力損失が大きい方法を用いることなく電圧を供給できる。又、スイッチングしているコイルに補助巻線を付ける方法のように、サイズの大きな部品を用いる必要もない。又、高価な部品を用いないので低コストとである。すなわち、照明灯２では、低コスト、省スペース、かつ高効率（低電力損失）で、所望の電圧を精度よく得ることができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、定電圧生成部を追加する例を示す。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、照明灯１Ａでは、ＬＥＤモジュール２７と電圧供給対象部４１との間に定電圧生成部４２が追加されている。定電圧生成部４２は、例えば、シリーズレギュレータである。

すなわち、照明灯１Ａでは、電圧供給対象部４１の前段に、隣接する発光ダイオード２７１の何れかの接続部分の電圧を入力電圧とし、入力電圧とは異なる出力電圧を生成して電圧供給対象部４１に供給する定電圧生成部４２を設けている。

図８の例では、負側配線３２側から２番目と３番目の隣接する発光ダイオード２７１の接続部分から、定電圧生成部４２に電圧が供給されている。より詳しくは、負側配線３２側から２番目の発光ダイオード２７１のアノードと負側配線３２側から３番目の発光ダイオード２７１のカソードとの接続部分から、定電圧生成部４２に電圧が供給されている。

例えば、各発光ダイオード２７１の順方向電圧が約３Ｖであれば、図８では定電圧生成部４２に約６Ｖの電圧が供給されることになる。定電圧生成部４２は、約６Ｖの入力電圧から例えば３．３Ｖの電圧を生成し、電圧供給対象部４１に供給することができる。但し、これは一例であり、定電圧生成部４２が生成する電圧は、任意に決定することができる。

又、電圧供給対象部４１及び定電圧生成部４２の接続先は、図８の構成に限らず、一方をグランドに接続しても良く、他の発光ダイオード２７１の接続部分に接続しても良い。例えば、図１０に記載のように、正側配線３１及び負側配線３２に、別途回路７１が設けられており、配線上で電位が異なる場合においても、電圧供給対象部４１及び定電圧生成部４２の接続先は適宜選択することができる。

なお、電圧供給対象部４１が複数の異なる電圧を必要としている場合には、異なる電圧を生成する複数の定電圧生成部４２を設けてもよい。或いは、精度を要求されない部分には隣接する発光ダイオード２７１の何れかの接続部分の電圧を直接入力し、精度を要求される部分には隣接する発光ダイオード２７１の何れかの接続部分の電圧を定電圧生成部４２を介して入力してもよい。ＬＥＤモジュール２７と電圧供給対象部４１と定電圧生成部４２とは、例えば、基板上に形成された配線パターンや線材等により接続することができる。

図７に示す照明灯２では、発光ダイオード２７１の順方向電圧や直列に接続する発光ダイオード２７１の個数を変更することにより、所望の電圧を電圧供給対象部４１に供給することができる。図８に示す照明灯２では、ＬＥＤモジュール２７と電圧供給対象部４１との間に定電圧生成部４２を追加することにより、定電圧生成部４２で更に精度の高い電圧を生成して電圧供給対象部４１に供給することができる。

なお、定電圧生成部４２は、数Ｖ程度の入力電圧から数Ｖ程度の出力電圧を生成するので、１００Ｖ程度の電圧を降圧して数Ｖ程度の電圧を得るような従来用いられていたＤＣ／ＤＣコンバータとは異なり、電力損失は大きくない。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態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。

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 電圧供給対象部
４２ 定電圧生成部
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
７１ 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 (3)

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、
   複数の発光ダイオードと、
   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、
   動作時に電圧を必要とする電圧供給対象部と、を有し、
   前記電圧供給対象部には、直列に接続された複数の前記発光ダイオード中の、隣接する発光ダイオードの何れかの接続部分から電圧が供給されることを特徴とする照明灯。
2. 前記電圧供給対象部の前段に、前記接続部分の電圧を入力電圧とし、前記入力電圧とは異なる出力電圧を生成して前記電圧供給対象部に供給する定電圧生成部を設けたことを特徴とする請求項１記載の照明灯。
3. 請求項１又は２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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