JP2017152233A

JP2017152233A - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP2017152233A
Application number: JP2016034061A
Authority: JP
Inventors: 武夫立松; Takeo Tatematsu; 主税土屋; Chikara Tsuchiya
Original assignee: Tm Link Co Ltd
Current assignee: Tm Link Co Ltd
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: JP6855168B2

Abstract

【課題】部品実装面におけるスペースを十分に確保可能にして、ＬＥＤ照明装置へのセンサーシステムの組み入れを容易化するとともに、センサーシステムの消費電力の変動がＬＥＤ照明装置のＬＥＤ照明灯の点灯状態に悪影響を与えることを回避可能にする。【解決手段】スイッチングトランジスタ１４、トランス１６および転流用ダイオード１３から構成されるスイッチング方式の降圧型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用するＬＥＤ照明装置において、トランス１６の一次コイルｐ１をスイッチングトランジスタ１４およびＬＥＤ発光部１１との間に接続し、センサーシステム２０を駆動する電源を構成する回路１８、１９、２１を二次コイルｓ１に接続した。【選択図】図１

Description

本発明は、施設や設備の監視、環境や空間の観測をするセンサーシステムを備えるＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤ照明装置は、これまでの照明灯具である白熱電球や蛍光灯に比べて長寿命で発光効率（ルーメン/ワット）が優れ、省エネ照明具であるところから急速に普及が進んでいる。一方、白熱電球や蛍光灯と同形状、同サイズの口金を持つＬＥＤ発光灯が開発されるに及んで、これを白熱電球用や蛍光灯用の灯具の一部であるソケットに付け替えて点灯させることができるようになった（例えば、特許文献１参照）。

また、前記蛍光灯の灯具としてグロー型やラピッド型の点灯駆動回路を持つものが広く用いられている。これらは５０Ｈｚまたは６０ＨｚのＡＣ１００ＶまたはＡＣ２００Ｖの商用電源から駆動電力を得ている。このためその駆動電力はその低周波のリップル分を含み、この蛍光灯の点灯状態にチラツキを生じてしまう。従って、蛍光灯のソケットにＬＥＤ照明灯を装着してこれを点灯させる場合にも、前記同様に低周波電流に含まれるリップル分によってこのＬＥＤ照明灯の点灯状態にもチラツキを生じる。

一方、かかるＬＥＤ照明灯の点灯状態のチラツキを解消するために、商用周波数の駆動電力を整流し、この整流した直流電力を所定周波数および電圧レベルの交流電力に変換し、更に直流電力に変換するＤＣ/ＤＣコンバータを用い、その直流電力をＬＥＤ照明灯に供給する電源回路を用いたＬＥＤ照明装置が知られている。また、商用電源の交流電圧を整流および平滑化して得られた直流電力を、インバータ回路で例えば５０ＫＨｚの高周波電圧に変換し、この高周波電圧を高周波安定器に通した上でＬＥＤ照明灯に印加する電源回路を用いたＬＥＤ照明装置なども種々提案されている。このように蛍光灯用の灯具のソケットにＬＥＤ照明灯を付け替えるだけで、このＬＥＤ照明灯の点灯を安定的に実現できるＬＥＤ照明装置の普及が今も進められている。

ところで、企業や一般家庭における施設や設備の監視、環境や空間の観測を行って、その監視データや観測データを送受信するセンサーネットワークの必要性が高まっている（例えば、特許文献２参照）。このセンサーネットワークは家庭、工場、事務所などにおける設備の監視や、環境や空間の観測を行い、その監視データや観測データをもとに設備や環境の最適化、仕事の効率化、事故の発生防止の対策をとる上で極めて有用である。また、一般に家庭、工場、事務所等においては設備、環境、空間の情報、例えば温度情報、画像情報等の各種情報を取得したい箇所には、照明装置が設置されているものである。このため、照明装置にセンサーシステムを組み入れることができれば、家庭、工場、事務所における各種情報の監視、観測を簡単に実施できる。つまり、家庭、工場、事務所にセンサーシステムを設置する空間を別に用意しなくても、前記監視や観測を簡単に実施でき、さらにそのセンサーシステム設置の手間も省くことができる。

かかるセンサーシステムをグロー型やラピッド型の照明装置に装着可能なＬＥＤ発光部に組み込んだ従来のＬＥＤ照明装置を、図１１に示す。このＬＥＤ照明装置では前述のように直管形の蛍光灯に替えて直管型のＬＥＤ照明灯が使用可能である。このＬＥＤ照明装置は直管形の蛍光灯両端の口金に設けられた２個ずつのピンに対応し、かつグロー型やラピッド型の電源装置に印加されるものと同様の交流電圧を印加する端子ｕ、ｖ、ｗ、ｘを有する。これらのうち端子ｕ、ｖ間および端子ｗ、ｘ間には全波整流回路を構成する４個ずつのダイオード（整流素子）Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４とＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４がそれぞれブリッジ接続されている。また、これらの全波整流回路間には整流後の直流電流に含まれる脈流成分を平滑化する平滑コンデンサＣ１１が接続されている。

また、前記全波整流回路にはＬＥＤ発光部１に平滑後の所定レベルの直流電力を供給するＤＣ/ＤＣコンバータ２が接続されている。さらに、前記全波整流回路には、平滑後の所定レベルの直流電力をリニア制御用の定電圧電源３に供給するＤＣ/ＤＣコンバータ４が接続され、その定電圧電源３にはセンサーシステム５が接続されている。ＬＥＤ発光部１は複数のＬＥＤ素子を直列接続したものを一組として、複数組を並列接続して構成される。この場合において、ＬＥＤ発光部１の消費電力が数ワットから数１０ワットの照明灯の場合には、２０個程度から２００個程度のＬＥＤ素子を使用する。また、各ＬＥＤ素子を同じ明るさにするように、これらの直列接続数を増やすことが望ましい。このことからＬＥＤ素子１個あたりの電圧を３ボルトとして、ＤＣ/ＤＣコンバータ２の出力電圧が３０ボルトから９０ボルト程度得られるように設計する。

かかるＬＥＤ照明装置では、商用電源からの交流電圧がＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４およびＤ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４からなる各全波整流回路で整流され、さらに平滑コンデンサＣ１１で脈流分が除去された直流電圧として、２系統に分岐されたＤＣ/ＤＣコンバータ２およびＤＣ/ＤＣコンバータ４のそれぞれに供給される。ＤＣ/ＤＣコンバータ２は供給された直流電圧を例えば前述の３０ボルトから９０ボルトの脈流分を含まない定電流の直流電圧に変換してＬＥＤ発光部１に供給し、ＬＥＤ発光部１を安定した明るさで点灯させる。

一方、ＤＣ/ＤＣコンバータ４は供給された直流電圧を約６ボルト程度の直流電圧に変換して、これを定電圧電源３に供給する。この定電圧電源３ではＤＣ/ＤＣコンバータ４で発生したスイッチングノイズを除去し、例えば１．８ボルトから５．０ボルトの直流電圧としてセンサーシステム５に供給する。このように、従来のＬＥＤ照明装置では、２系統の電源回路のＤＣ/ＤＣコンバータ２、４を別々に用いてＬＥＤ発光部１およびセンサーシステム５のそれぞれに電力を供給していた。また、図示しないがインバータ回路を用いて、ＬＥＤ発光部を点灯するＬＥＤ照明装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。このインバータ回路を用いれば、５０ＫＨｚ程度の高周波電圧でＬＥＤ発光部を駆動するので点灯状態にチラツキを生じることがない。また、このＬＥＤ発光部にセンサーシステムを組み入れることも可能である。

特開２０１４‐７８３６１号公報特開２０１４‐２３１４０号公報特開２０１２‐３３４３７号公報

しかしながら、グロー型やラピッド型の直管式照明灯具にＬＥＤ照明灯を取り付けて使用するＬＥＤ照明装置に、前述のようなセンサーシステムを組み入れた従来のＬＥＤ照明装置にあっては、二系統の電源回路が必要であるところから、これらを同時に収納するために大きめのスペース（占有空間）が必要になり、また、一系統の電源回路に接続されたセンサーシステムの消費電力の変動によって、他系統の電源回路に接続されたＬＥＤ発光部の明るさが影響を受けるという不都合があった。

また、センサーシステムは家庭、工場、事務所などにおける設備の監視情報や環境や空間の観測情報を外部にアンテナを通じて無線（ワイヤレスで）送信するのであるが、そのアンテナの設置箇所に送信性能上の制約がある。特に、センサーシステムがカメラを含む撮像システムである場合に、撮像画像の品質を高めるために撮像素子数を増やしたり、単位時間当たりの撮影回数を増やしたりする必要があり、撮像素子を含む画像信号処理回路のスペースを確保するのに困難性があった。また、センサーシステムを構成する撮像装置の画像信号や無線信号の処理速度を高める必要性から、画像信号や無線信号の各処理回路の消費電力が増大して発熱量が増し、限られた設置スペース内で各処理回路から放出される熱を放散させることに困難性があった。

本発明は前述のような従来の問題点を解消するものであり、その目的とするところは、（１）ＬＥＤ照明装置とセンサーシステムの電源回路を共通化することで、部品実装面におけるスペースを十分に確保可能にして、ＬＥＤ照明装置へのセンサーシステムの組み入れを容易化し、（２）加えてセンサーシステムの消費電力の変動がＬＥＤ照明装置のＬＥＤ照明灯の点灯状態に悪影響を与えることがないＬＥＤ照明装置を得ることにある。（３）さらに、発熱量が大きいセンサーシステムの設置を可能にするとともに、そのセンサーシステムで得られた情報を送信するアンテナの性能を向上できるＬＥＤ照明装置を得ることにある。（４）また、画像信号や無線信号の処理回路等で発生する熱を効果的に放散可能にすることにある。

前記目的達成のために、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、スイッチングトランジスタ、トランスおよび転流用ダイオードから構成されるスイッチング方式の降圧型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用されるＬＥＤ照明装置であって、前記トランスの一次コイルは前記スイッチングトランジスタおよびＬＥＤ発光部との間に接続され、ニ次コイルにはセンサーシステムが接続されていることを特徴とする。

この構成によれば、ＬＥＤ発光部とセンサーシステムとでトランスを含む電源回路を共用できるため、この電源回路を構成する部品の占有空間を抑制でき、従ってＬＥＤ発光部に対するセンサーシステムの組み込みを容易化できるとともに、ＬＥＤ照明装置全体の小型化に寄与できる。

また、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、前記センサーシステムに流れる電流値を監視するモニタ素子が設けられ、このモニタ素子により監視される前記電流の増加に応じて、前記スイッチングトランジスタに流れる電流の最大値を増加させることを特徴とする。

この構成により、センサーシステムの消費電力に変動が生じた場合にも、ＬＥＤ発光部に流れる電流が変動するのを抑制でき、従ってＬＥＤ発光部の明るさが変化するのを未然に回避することができる。

また、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、スイッチングトランジスタ、トランスおよび転流用ダイオードから構成されるスイッチング方式のフライバック型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用されるＬＥＤ照明装置であって、前記トランスの一次コイルは前記転流用ダイオードに並列接続されるとともに前記スイッチングトランジスタに直列接続され、ニ次コイルは２組設けられ、そのうち１組のニ次コイルには前記ＤＣ/ＤＣコンバータから電力の供給を受けるＬＥＤ発光部が接続され、他の１組のニ次コイルには前記ＤＣ/ＤＣコンバータから電力の供給を受けるセンサーシステムが定電圧電源を介して接続されてなることを特徴とする。

この構成により、ＬＥＤ発光部とセンサーシステムの２系統に電圧レベルが異なる直流電力を個別に供給でき、トランスを各系列別に設置する場合に比べて、この電源回路を構成する部品の占有空間を抑制できる。この結果、ＬＥＤ発光部に対するセンサーシステムの組み込みが容易になり、ＬＥＤ照明装置全体の小型化およびローコスト化に寄与できる。

また、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、前記センサーシステムに流れる電流値を監視するモニタ素子が設けられ、このモニタ素子により監視される前記電流の増加に応じて、前記スイッチングトランジスタに流れるスイッチング電流の最大値を増加させることを特徴とする。

この構成により、センサーシステムの負荷電流の変動によってＬＥＤ発光部に流れる電流が影響を受けるのを防止でき、以てＬＥＤ発光部の明るさが変化するのを確実に回避することができる。

また、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、蛍光灯を高周波で点灯させるインバータ回路からの高周波電圧を電源としてＬＥＤ発光部を点灯させるＬＥＤ照明装置であって、前記インバータ回路からの高周波電圧を整流する全波整流回路と、この全波整流回路に並列接続された電力調整用コイルおよびと平滑コンデンサとからなる直列回路と、前記電力調整用コイルおよび平滑コンデンサの接続点および前記全波整流回路の負極性側端子間に接続された前記ＬＥＤ発光部と、前記電力調整用コイルおよび平滑コンデンサの接続点および前記全波整流回路の負極性側端子間に接続されたＤＣ/ＤＣコンバータと、このＤＣ/ＤＣコンバータに定電圧電源を介して接続されたセンサーシステムとを備えることを特徴とする。

この構成により、ＬＥＤ発光部の明るさを適切に調整するための電力調整コイルを通してＬＥＤ発光部に供給する電力を、前記ＤＣ/ＤＣコンバータで所定レベルに変換した直流電力をセンサーシステムに供給することができ、ＬＥＤ発光部に対するセンサーシステムの組み込みを簡単な回路構成にて容易に実現できる。、また、前記整流回路の並列接続されたダイオードと平滑コンデンサとの直列接続部の接続点から得られる直流電力を前記ＤＣ/ＤＣコンバータに印加することで、前記インバータからの電力の増加によってセンサーシステムの電力の低下分を抑えることができ、結果としてＬＥＤ発光部への電力供給を安定化して、ＬＥＤ発光灯のチラツキを確実に回避することができる。

また、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、直管型蛍光灯の灯具に取り付けたＬＥＤ発光部を発光可能にするＬＥＤ照明装置において、観測データを無線送信するセンサーシステムを直管内に内蔵し、この無線送信用のアンテナを前記ＬＥＤ発光部の接続ピンとしたり、口金の外表面に設けたりすることを特徴とする。

この構成により、センサーシステムのアンテナをＬＥＤ発光部の外部に露出させることができ、ＬＥＤ照明灯が設置される施設や設備の監視データや環境や空間の観測データの電波を略全方位に障害なく無線送信することができる。

また、本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、直管型蛍光灯の灯具に取り付けたＬＥＤ発光部を発光可能にするＬＥＤ照明装置において、施設や設備の監視や、環境や空間の観測を行う撮像装置を有するセンサーシステムを直管内に備え、その撮像装置の画像処理回路を前記ＬＥＤ発光部に付属の放熱部に熱的に接触させたことを特徴とする。

この構成により、ＬＥＤ発光部に付属の放熱板に、撮像装置の画像処理回路等で発生する熱を効果的に放熱させることができる。

本発明によれば、ＬＥＤ照明装置とセンサーシステムごとに必要となる電源回路の共通化により、部品実装面のためのスペースを確保できるとともに、ＬＥＤ発光部へのセンサーシステムの組み入れを容易化できる。また、センサーシステムにおける消費電力の変動がＬＥＤ照明灯の点灯状態に悪影響を与えることを回避できる。さらに、発熱量が大きい撮像システム等の画像処理回路の放熱を簡単な構成にて実現できるとともに、センサーシステムで得られた情報の無線送信性能を向上できるという効果が得られる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、本発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して、詳細に説明する。

本発明の一実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す回路図である。図１に示すＬＥＤ照明装置に改良を加えた回路図である。本発明の他の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す回路図である。図３に示すＬＥＤ照明装置に改良を加えた回路図である。本発明の他の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す回路図である。本発明の他の実施形態によるＬＥＤ照明装置を示す回路図である。口金にアンテナを設置した直管式ＬＥＤ発光部を、一部破断して示す説明図である。口金にアンテナを設置した直管式ＬＥＤ発光部を、一部破断して示す他の説明図である。口金に撮像レンズを設置した直管式ＬＥＤ発光部を、一部破断して示す説明図である。画象信号の処理回路等が発生する熱を放出する放熱手段を内部に有する直管式ＬＥＤ発光部を、一部破断して示す説明図である。従来のＬＥＤ照明装置を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態にかかるＬＥＤ照明装置を、図１乃至図６を参照して説明する。

図１は本実施の一形態によるＬＥＤ照明装置の回路図である。同図において、符号Ａ、Ｂは直流電圧を印加するための一対の入力端子で、商用の交流電圧（例えば、ＡＣ１００ボルト）を整流回路で整流した直流電圧の入力端子である。入力端子Ａ、Ｂ間にはＬＥＤの発光制御のための制御用ＩＣ１２と、転流用ダイオード１３、スイッチングトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）１４およびモニタ素子である抵抗１５からなる直列回路とが、それぞれ並列接続されている。前記制御用ＩＣ１２は電源入力端子ｙ１、グランド端子ｙ２、スイッチングトランジスタ１４駆動用信号の出力端子ｙ３、スイッチングトランジスタ１４の導通電流をモニタするモニタ端子ｙ４を有する。

前記転流用ダイオード１３にはトランス１６の一次コイルｐ１を介してコンデンサ１７およびＬＥＤ発光部１１が並列接続されている。なお、転流用ダイオード１３の正極はスイッチングトランジスタ１４に接続され、負極は前記入力端子Ａに接続されている。制御用ＩＣ１２のモニタ端子ｙ４はスイッチングトランジスタ１４と抵抗（モニタ素子）１５の接続点に接続され、この接続点とは反対側の抵抗１５の端子が前記端子Ｂおよびグランド端子ｙ２に接続されている。

一方、トランス１６の二次コイルｓ１の一端は整流用ダイオード１８を介してリニア制御用の定電圧電源１９の一方の入力端子Ｇに接続され、他端は前記端子Ｂおよび定電圧電源１９の他方の入力端子Ｈに接続されている。なお、これらの両入力端子Ｇ、Ｈ間に平滑用コンデンサ２１が接続されている。さらに、定電圧電源１９にはセンサーシステム２０が接続されている。このセンサーシステム２０は施設や設備の監視、環境や空間の観測を行い、その監視データや観測データを外部へ画像情報や音声情報として外部へ送信するものを含む。

かかる構成になるＬＥＤ照明装置では、商用の交流電圧を整流回路（図示しない）で整流した直流電圧がＬＥＤ発光部１１を駆動するための入力端子Ａ、Ｂに印加される。このため、制御ＩＣ１２は動作状態に入り、制御端子ｙ３からＬＥＤ発光部１１を駆動するための駆動信号
をスイッチング出力する。この駆動信号を受けてスイッチングトランジスタ１４がオンになると、トランス１６の一次コイルｐ１に電流が流れる。このため二次コイルｓ１には一次コイルｐ１との巻数比に応じた電圧が誘起される。このときトランス１６の一次コイルｐ１および二次コイルｓ１の極性（図中の○印が正極）とダイオード１８の方向性により二次コイルｓ１には電流は流れない。

一方、スイッチングトランジスタ１４がオフに切り替わると、トランス１６の二次コイルｓ１には一次コイルｐ１との巻数比に応じた電圧が誘起されるとともに、トランス１６の一次側の電圧が略ＬＥＤ発光部１１に印加される。また、このときトランス１６の一次コイルｐ１および二次コイルｓ１に流れる電流の向きが前記とは逆になり、ダイオード１８で整流され、かつコンデンサ２１で平滑化された直流電圧がリニア制御の定電圧電源１９に印加される。なお、ＬＥＤ素子に流れる電流は電圧に対して指数関数的に増す。このため、通常の明るさを得るために電流を流すとＬＥＤ素子１個当たりの電圧は３ボルトで安定し、従ってＬＥＤ発光部１１の端子Ｃ、Ｄ間には安定した電圧が発生する。この結果、トランス１６の二次コイルＳ１側にも安定した電圧が誘起される。これをＤＣ/ＤＣコンバータを構成するスイッチングトランジスタ１４が発生するスイッチングノイズを軽減する目的も兼ねて、定電圧電源１９でさらに安定化しセンサーシステム２０に供給することができる。

このように、ＬＥＤ発光部１１およびセンサーシステム２０は共通の電源回路、つまり一つのトランス１６から電力を得ることで、その電源回路を別々に設けるケースに比べてＬＥＤ照明装置を小型化、簡略化することができる。

図２は図１に示したＬＥＤ照明装置の改良型を示す。図２ではコンデンサ２１と定電圧電源１９の端子Ｈとの接続を解消し、抵抗１５とコンデンサ１８の接続点ｊと制御ＩＣ１２の端子ｙ２および前記入力端子Ｂとの間に抵抗２２を接続した点で、図１とは異なる。図１では、センサーシステム２０がスタンバイ状態から稼働状態に遷移する場合などに、センサーシステム２０の負荷電流が変動すると、ＬＥＤ発光部１１に流れる電流が影響を受け、明るさにチラツキが発生する。このため図２の回路では、センサーシステム２０に流れる電流が増えた場合に、スイッチングトランジスタ１４の導通電流を増やすことで、ＬＥＤ発光部に流れる電流が変化しないようにしている。

具体的には、スイッチングトランジスタ１４のオン時にこれに流れる電流が、抵抗１５を介して抵抗１５と抵抗２１の接続点ｊ、抵抗２２と制御ＩＣ１２の端子ｙ２との接続点ｂを通じて入力端子Ｂに流れる。一方、センサーシステム２０側には逆に接続点ｂから接続点ｊに電流が流れ、これがスイッチングトランジスタ１４に流れる電流によって生じる電圧を打ち消す。このため、センサーシステム２０側の負荷電流が増加すると、自動的にスイッチングトランジスタ１４の導通電流を増やすこととなり、ＬＥＤ発光部１１に流れる電流の減少を抑える。この結果、ＬＥＤ発光部11に印加される電圧が安定する。

図３はフライバック型のＤＣ/ＤＣコンバータを用いてＬＥＤ発光部１１とセンサーシステム２０の２系統に電源電圧を供給する型式のＬＥＤ照明装置である。同図において、入力端子Ａ、Ｂ間にはＬＥＤの発光制御をする制御用ＩＣ１２と、転流用ダイオード１３、スイッチングトランジスタ１４およびモニタ抵抗１５からなる直列回路とが、それぞれ並列接続されている。制御用ＩＣ１２は電源入力端子ｙ１、グランド端子ｙ２、スイッチングトランジスタ１４駆動用信号の出力端子ｙ３、スイッチングトランジスタ１４の導通電流をモニタするモニタ端子ｙ４を有する。

また、転流用ダイオード１３にはトランス２３の一次コイルｐ１が並列接続されている。この一次コイルｐ１に対し方向が逆の２個の二次コイルｓ１、ｓ２のうち、二次コイルｓ１にはダイオード２４を介してコンデンサ２５が並列接続されている。また、もう一方の二次コイルｓ２にはダイオード２６を介してコンデンサ２７が並列接続されている。コンデンサ２５はＬＥＤ発光部１１の端子Ｃ、Ｄ間に接続され、コンデンサ２７はリニア制御用の定電圧電源１９の端子Ｇ、Ｈ間に接続されている。この定電圧電源１９にはセンサーシステム２０が接続されている。

このフライバック型のＤＣ/ＤＣコンバータを有するＬＥＤ明装置では、交流電圧を整流回路で整流した直流電圧が入力端子Ａ、Ｂに印加される。このため、制御ＩＣ１２は動作状態に入り、制御端子ｙ３から駆動信号を出力する。この制御信号を受けてスイッチングトランジスタ１４がオンになり、トランス２３の一次コイルｐ１に電圧が印加され、この一次コイルｐ１に一時的に電流が蓄えられる。一方、スイッチングトランジスタ１４のオフ時にはその一次コイルｐ１に蓄えられていた電流が二次コイルｓ１、ｓ２に電圧を誘起する。このため,ＬＥＤ発光部１１とセンサーシステム２０には電流を供給することができる。つまり、共通のトランス２３からＬＥＤ発光部１１とセンサーシステム２０に電源を分岐して供給することができる。

図４は図３に示したＬＥＤ照明装置の改良型を示し、これが図３と異なるところは、定電圧電源１９の端子Ｈとコンデンサ２７との接続を解消し、そのコンデンサ２７の正極側を抵抗１５の負極側に接続し、これらの接続点ｊと入直端子Ｂおよび端子ｙ２の接続点ｙ２の接続点ｂとの間に抵抗２８を接続した点である。

この構成になるＬＥＤ照明装置では、図３の回路で生じていた、センサーシステム２０の負荷電流の変化によりＬＥＤ発光部１１の電流が影響を受けるのを回避することができる。図４では、スイッチングトランジスタ１４の導通電流は抵抗１５およびを通して接続点ｊから接続点ｂに流れ、一方、センサーシステム２０側には逆に接続点ｂから接続点ｊに電流が流れる。このため、スイッチングトランジスタ１４の導通電流によって生じる電圧を打ち消す方向に作用する。この結果、センサーシステム２０側に流れる負荷電流が増加した際、自動的にスイッチングトランジスタ１４の導通電流が増え，ＬＥＤ発光部１１に流れる電流の減少を防ぐことができる。

図５はインバータ型の蛍光灯灯具に適用するＬＥＤ発光部１１に対し、センサーシステム２０を組み込んだＬＥＤ照明装置の構成図である。このＬＥＤ照明装置は蛍光灯両端の口金に設けられたピンに対応する端子ｕ、ｖ、ｗ、ｘを有し、これらのうち端子ｕ、ｖおよび端子ｗ、ｘのそれぞれには、商用の交流電圧を整流回路で整流し、さらに平滑回路で平滑化した直流電力を、インバータで所定周波の交流電圧に変換したものが印加される。また、端子ｕ、ｖ間には４個のダイオードＤ１１〜Ｄ１４からなる全波整流回路が接続され、端子ｗ、ｘ間にも４個のダイオードＤ２１〜Ｄ２４からなる全波整流回路が接続されている。

前記整流回路にはＬＥＤ発光部１１の明るさを調整するためのコイル（インダクタンス）Ｌ１およびコンデンサＣ１からなる直列回路が並列接続されており、そのコイルＬ１とコンデンサＣ１との接続点ｐと整流回路の出力側の負極性の端子ｑに、ＬＥＤ発光部１１およびＤＣ/ＤＣコンバータ２９の各入力端子が、図示のように接続されている。このＤＣ/ＤＣコンバータ２９には所定レベルの直流電圧をリニア制御する定電圧電源１９を介してセンサーシステム２０が接続されている。このＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤ発光部１１に電力調整用のコイルＬ１が入れられているが、接続点ｐ、ｑ間にはコンデンサＣ１が入れられているため、接続点ｐ、ｑ間は平滑化された直流電圧となる。このため、センサーシステム２０の電源電圧も安定する。

図６は、ＤＣ/ＤＣコンバータの電源を、図５のようにコンデンサＣ１の両端子から得るのではなく、全波整流回路の出力側に並列接続されたダイオードＤ１およびコンデンサＣ２からなる直列回路の当該コンデンサＣ２の両端から得る構成である。この実施形態では、センサーシステム２０の電源を、電力調整用のコイルＬ１の手前から整流素子Ｄ１を取り込み、さらに平滑コンデンサＣ２により直流電圧を得ている。これにより平滑コンデンサＣ２の両端からＤＣ/ＤＣコンバータ２８およびリニア制御の定電圧電源１９を介してセンサーシステムに安定した電圧を供給できる。このように電力調整用のコイルＬ１の手前からセンサーシステム２０の電源を得ることで、前記インバータ回路（図示しない）から見たインピーダンスが変わり、自動的にインバータ回路側からの電力が増加してセンサーシステム２０の電力の変化分が補われ、その結果としてＬＥＤ発光部１１に入力される電力も安定化される。

ところで、センサーシステム２０は家庭、工場、事務所などにおける設備の監視情報や環境や空間の観測情報を取得して外部に無線送信する。このため、無線送信のためのアンテナが必要となる。しかし、その無線送信の性能に大きく左右するアンテナをＬＥＤ発光部１１に設ける場合、設置スペース上の制約がある。特に、センサーシステムがカメラを含む撮像システムを備える場合には、撮像画像の性能を高めるために撮像素子数を増やしたり、単位時間当たりの撮影回数を増やしたりすることによりシステム構成が大掛りになり、これの設置空間をＬＥＤ照明灯具内や付近に確保するのに困難性があった。また、センサーシステムを構成する撮像装置の画像信号や無線信号の処理速度を高めようとすると、各信号処理回路における消費電力の増大に伴う発熱量の増大が免れず、限られた設置スペース内でその熱を放出することに困難性があった。このため、本実施形態のＬＥＤ照明装置を構成する直管型のＬＥＤ発光部では、合成樹脂などの非導電材料からなる口金の外表面に前記アンテナを設けたり、或いは口金の内外に貫通する接続ピン自体をアンテナの一部として使用したりしている。

図７は、その実施例を示す。ここでは直管３１内に複数のＬＥＤ素子３２を搭載した回路基板３３を設け、この回路基板３３に、センサーシステムである撮像システムを構成する撮像情報無線送信用のＷｉ-Ｆｉ回路３４等が設置される。また、そのＷｉ-Ｆｉ回路３４からアンテナケーブル３５が導出され、このアンテナケーブル３５は口金３６を貫通する接続ピン３７の内端に接続されている。なお、接続ピン３７は直管３１両端の口金のうち、電圧印加に寄与しない側の口金に設けられたものを利用する。接続ピン３７には必要に応じ絶縁被覆（被膜）を施すことが望ましい。この場合にアンテナケーブル３５や接続ピン３７のサイズは送信信号の搬送波長に合ったものとすることが望ましい。

図８は、直管３１内において、Ｗｉ-Ｆｉ回路３４から導出されたアンテナケーブル３５端を、口金３６の内外に貫通するスルーホールを通してアンテナ３８に接続したものを示す。ここで、アンテナは口金３６の外周面（周面および端面）に、送信信号の波長に合った長さの導電パターン（例えば、図示のようにジグザグ状）３８にプリントしたり、金属線を接着したりするなどして設けることができる。このようにアンテナとして使われるピン３７や導電パターン３８は口金３６の外部の臨むように設けられているため、Ｗｉ-Ｆｉ回路から出力される送信信号の電波がＬＥＤ発光部１１の構成部品によって遮られることなく、広範囲に亘って強力に放射できる。

図９は、ＬＥＤ発光部１１にセンサーシステムである撮像装置を設けた例を示す。この例では、ＬＥＤ発光部１１の一部である口金３６に直管３１の内外に貫通する開口部３９が設けられている。また、口金３６の内側であって、前記開口部３９に対向する位置に魚眼レンズ等の広角レンズ４０とＣＭＯＳイメージセンサー４１とを一体に組み込んだカメラユニット４２が配置されている。広角レンズ４０は視野角が広い、例えば１５０度以上とすることが望ましい。この広角レンズ４０は入射光（撮像データ）を、前記開口部３９を通してＣＭＯＳイメージセンサー４１に入射する。このＣＭＯＳイメージセンサー４１はその入射光量に応じた信号を、
接続ケーブル４４を介してＬＥＤ発光素子３２が搭載された回路基板３３上の画像信号処理回路４３に供給する。なお、この画像信号処理回路４３は、図示のようにセンサーシステムである撮像システムの一部として、ＬＥＤ発光素子３２の設置側とは反対の回路基板３３の下面に設置される。また、この回路基板３３には、撮像データを外部へ送信するＷｉ-Ｆｉ回路やアンテナなどが設けられる。

かかる構成のＬＥＤ照明装置では、開口部３９および広角レンズ４０を通して入射した光の撮像データ（施設や設備などの撮像情報）がＣＭＯＳイメージセンサー４１に入射される。ＣＭＯＳイメージセンサー４１は入射した光の強弱に対応した信号を出力し、この信号を画像信号処理回路４３へ供給する。画像信号処理回路４３は撮像信号を処理し、画像データとして出力する。また、画像信号処理回路４３で処理された画像信号は画像記憶回路に一時記憶され、続いて演算処理回路（ＭＰＵ）やディジタル処理回路で所定の信号処理を受け、Ｗｉ-Ｆｉ回路や送信回路にて送信に適する信号に変換されて、アンテナを通じ外部に送信される。

また、画像信号処理回路４３、画像記憶回路、ディジタル処理回路、Ｗｉ-Ｆｉ回路、送信回路は、これらによって消費される電力相当分の熱を発散する。この熱は直管内温度を高め回路各部の劣化を促進し、寿命に悪影響を及ぼす。このため、図１０に示すような放熱構造を管内に施すことで回路各部の劣化促進を回避できる。具体的には、ＬＥＤ発光素子３２の取り付け面側とは反対側の回路基板３３面に、熱容量が大きいアルミ製の放熱板４５が一体化されており、この放熱板４５にＬＥＤ発光素子３２の駆動電流によって発生する熱を吸収させて放熱可能としている。一方、画像信号処理回路４３、画像記憶回路、ディジタル処理回路、更にはＷｉ-Ｆｉ回路や送信回路をモジュール化した複数の半導体チップ４８が回路基板４７に搭載され、各半導体チップ４８に予め接合された放熱用金属板４６が、回路基板３３上の前記放熱板４５に当接するように当該回路基板３３上に組み込まれている。

これにより、画像信号処理回路４３、画像記憶回路、ディジタル処理回路、更にはＷｉ-Ｆｉ回路や送信回路等が発生する熱が放熱用金属板４６にて放熱されるとともに、この放熱用金属板４６で放熱しきれない熱は熱容量の大きい放熱板４５で吸収されて効率的に放熱される。これにより放熱用金属板４６と放熱板４５は熱的に均一化され、結果として、画像処理を含む回路動作の安定化を図るとともに、直管内温度の適正化を図ることができる。

以上のように、本実施形態によるＬＥＤ照明装置は、スイッチングトランジスタ１４、トランス１６および転流用ダイオード１３から構成されるスイッチング方式の降圧型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用されるＬＥＤ照明装置であり、前記トランス１６の一次コイルｐ１がスイッチングトランジスタ１４およびＬＥＤ発光部１１との間に接続され、ニ次コイルｓ１にはセンサーシステム２０が接続された構成としたことで、ＬＥＤ発光部１１とセンサーシステム２０とでトランス１６を含む電源回路を共用できるため、この電源回路を構成する部品の占有空間を小さ目に抑えることができ、従ってＬＥＤ発光部１１に対するセンサーシステム２０の組み込みを容易化できるとともに、ＬＥＤ照明装置全体の小型化に寄与できる。

また、センサーシステム２０に流れる電流値を監視するモニタ素子１５を設けて、このモニタ素子１５により監視される前記電流の増加に応じて、前記スイッチングトランジスタ１４に流れる電流の最大値を増加させるようにすることで、センサーシステム２０の消費電力に変動が生じた場合にも、ＬＥＤ発光部１１に流れる電流が変動するのを抑制でき、従ってＬＥＤ発光部１１の明るさが不安定になることを未然に回避することができる。

また、スイッチングトランジスタ１４、トランス２２および転流用ダイオード１３から構成されるスイッチング方式のフライバック型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用するＬＥＤ照明装置で、トランス２２の一次コイルｐ１を転流用ダイオード１３に並列接続するとともにスイッチングトランジスタ１４に直列接続し、２組のニ次コイルｓ１、ｓ２のうち１組のニ次コイルｓ１には前記ＤＣ/ＤＣコンバータから電力の供給を受けるＬＥＤ発光部１１を接続し、他の１組のニ次コイルｓ２には前記ＤＣ/ＤＣコンバータから電力の供給を受けるセンサーシステム２０を、定電圧電源１９を介して接続したことで、ＬＥＤ発光部１１とセンサーシステム２０の２系統に電圧レベルが異なる直流電力を個別に供給でき、トランスを各系統別に設置する場合に比べて、この電源回路を構成する部品の占有空間を抑制できる。この結果、ＬＥＤ発光部１１に対するセンサーシステム２０の組み込みが容易になり、ＬＥＤ照明装置全体の小型化およびローコスト化を実現できる。

また、センサーシステム２０に流れる電流値を監視するモニタ素子２７を設けて、このモニタ素子２７により監視される前記電流の増加に応じて、前記スイッチングトランジスタ１４に流れる電流の最大値を増加させることで、センサーシステム２０の負荷電流の変動によってＬＥＤ発光部１１に流れる電流が影響を受けるのを防止でき、以てＬＥＤ発光部１１の明るさが変化するのを確実に回避できる。

また、インバータ回路からの高周波電圧を整流する全波整流回路と、この全波整流回路に並列接続された電力調調整用コイルＬ１と平滑コンデンサＣ１とからなる直列回路と、前記電力調整用コイルＬ１と平滑コンデンサＣ１の接続点および前記全波整流回路の負極性側端子間に接続された前記ＬＥＤ発光部１１と、ＤＣ/ＤＣコンバータ２８および定電圧電源１９を介して接続されたセンサーシステム２０とを備えることで、ＬＥＤ発光部１１の明るさを適切に調整するための電力調整コイルＬ１を通してＬＥＤ発光部１１に供給する電力を、前記ＤＣ/ＤＣコンバータ２８で所定レベルに変換した直流電力をセンサーシステム２０に供給することができ、ＬＥＤ発光部１１に対するセンサーシステム２０の組み込みを簡単な回路構成にて容易に実現できる。また、前記整流回路の並列接続されたダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ２との直列接続部の接続点ｄから得られる直流電力を前記ＤＣ/ＤＣコンバータ２８に印加することで、インバータからの電力の増加によってセンサーシステム２０の電力の低下分を抑えることができ、その結果ＬＥＤ発光部１１への電力供給を安定化して、明るさのチラツキを確実に回避することができる。

また、観測データを無線送信するセンサーシステムを直管３１内に内蔵し、この無線送信用のアンテナを前記ＬＥＤ発光部１１の接続ピン３７としたり、口金３６の外表面に設けたりすることで、センサーシステム２０のアンテナをＬＥＤ発光部１１の外部に露出させることができ、ＬＥＤ発光部１１が設置される施設や設備の監視データや環境や空間の観測データの電波を略全方位に障害なく無線送信することができる。

また、施設や設備の監視や、環境や空間の観測を行う撮像装置を有するセンサーシステムを直管３１内に備え、その撮像装置の画像処理回路を前記ＬＥＤ発光部１１に付属の放熱板４５に熱的に接触させたことで、撮像装置の画像処理回路等で発生する熱を効果的に放熱させることができる。

本発明のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ照明装置へのセンサーシステムの組み入れを容易化し、センサーシステムの消費電力の変動がＬＥＤ照明装置のＬＥＤ照明灯の点灯状態に悪影響を与えることをなくし、センサーシステムの放熱効率を高めるとともに、そのセンサーシステムで得られた情報を送信するアンテナの性能を向上可能にするという効果を有し、施設や設備の監視や、環境や空間の観測を行うセンサーシステムを備えるＬＥＤ照明装置等に有用である。

Ａ、Ｂ入力端子１１ＬＥＤ発光部１２制御ＩＣ１３転流用ダイオード１４スイッチングトランジスタ１５抵抗（モニタ素子）１６一次コイル（トランス）１７コンデンサ１８平滑コンデンサ１９定電圧電源２０センサーシステム２１コンデンサ２２抵抗２３トランス２４、２６ダイオード２５、２７コンデンサ２８抵抗２９ＤＣ/ＤＣコンバータ３１直管３２ＬＥＤ発光素子３３回路基板３４Ｗｉ-Ｆｉ回路３５アンテナケーブル３６口金３７ピン３８プリントしたアンテナ３９開口部４０広角レンズ４１ＣＭＯＳイメージセンサー４２カメラユニット４３画像信号処理回路４４ケーブル４５放熱板４６放熱金属板４７回路基板４８半導体モジュール

Claims

スイッチングトランジスタ、トランスおよび転流用ダイオードから構成されるスイッチング方式の降圧型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用されるＬＥＤ照明装置であって、前記トランスの一次コイルは前記スイッチングトランジスタおよびＬＥＤ発光部との間に接続され、ニ次コイルにはセンサーシステムが接続されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記センサーシステムに流れる電流値を監視するモニタ素子が設けられ、このモニタ素子により監視される前記電流の増加に応じて、前記スイッチングトランジスタに流れる電流の最大値を増加させることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
スイッチングトランジスタ、トランスおよび転流用ダイオードから構成されるスイッチング方式のフライバック型ＤＣ/ＤＣコンバータを電源として使用されるＬＥＤ照明装置であって、前記トランスの一次コイルは前記転流用ダイオードに並列接続されるとともに、前記スイッチングトランジスタに直列接続され、ニ次コイルは２組設けられ、そのうち１組のニ次コイルには前記ＤＣ/ＤＣコンバータから電力の供給を受けるＬＥＤ発光部が接続され、他の１組のニ次コイルには前記ＤＣ/ＤＣコンバータから電力の供給を受けるセンサーシステムが定電圧電源を介して接続されてなることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
前記センサーシステムに流れる電流値を監視するモニタ素子が設けられ、このモニタ素子により監視される前記電流の増加に応じて、前記スイッチングトランジスタに流れるスイッチング電流の最大値を増加させることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ照明装置。
蛍光灯を高周波で点灯させるインバータ回路からの高周波電圧を電源としてＬＥＤ発光部を点灯させるＬＥＤ照明装置であって、前記インバータ回路からの高周波電圧を整流する全波整流回路と、この全波整流回路に並列接続された電力調調整用コイルおよびと平滑コンデンサとからなる直列回路と、前記電力調整用コイルおよび平滑コンデンサの接続点および前記全波整流回路の負極性側端子間に接続された前記ＬＥＤ発光部と、前記電力調整用コイルと前記全波整流回路の接続点および前記全波整流回路の負極性側端子間に接続されたＤＣ/ＤＣコンバータと、このＤＣ/ＤＣコンバータに定電圧電源を介して接続されたセンサーシステムとを備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
直管型蛍光灯の灯具に取り付けたＬＥＤ発光部を発光可能にするＬＥＤ照明装置において、観測データを無線送信するセンサーシステムを直管内に内蔵し、この無線送信用のアンテナを前記ＬＥＤ発光部の接続ピンとしたり、口金の外表面に設けたりすることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
直管型蛍光灯の灯具に取り付けたＬＥＤ発光部を発光可能にするＬＥＤ照明装置において、施設や設備の監視や、環境や空間の観測を行う撮像装置を有するセンサーシステムを直管内に備え、その撮像装置の画像処理回路を前記ＬＥＤ発光部に付属の放熱部に熱的に接触させたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。