JP3143194U - 発光ダイオードユニット - Google Patents

Abstract

【課題】交流電力を直接入力することで発光ダイオードを点灯させ、交流電力を小さくせずに整流ダイオードまたはブリッジ整流器を介して整流し、直接入力して発光ダイオードを点灯させる発光ダイオードユニットを提供する。
【解決手段】整流デバイスと、整流デバイスに直列接続する気体放電管１と、気体放電管１に直列接続する発光ダイオード２と、発光ダイオード２に直列接続する限流抵抗器とを含み、整流デバイスおよび限流抵抗器のそれぞれのリード線の一方は外部に露出し、外部の交流電力に接続し、整流デバイスは整流ダイオードまたはブリッジ整流器であり、気体放電管１および発光ダイオード２は、限流抵抗器と直列接続した後、整流ダイオード１と直列接続するか、ブリッジ整流器と並列接続する。これにより、インバータにより交流電力を入力して交流電力を小さくして整流した後、発光ダイオードに入力して点灯させる必要がなくコストが削減できる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、発光ダイオードを点灯する装置に関し、特に、交流電力を直接入力することで発光ダイオードを点灯させたり、交流電力を小さくせずに、整流ダイオードまたはブリッジ整流器を介して整流し、直接入力することにより発光ダイオードを点灯させる装置に関する。

１１０ボルトまたは２２０ボルトの交流電力により点灯される発光ダイオードランプは、まずインバータ（inverter）に交流電力を入力して交流電力を小さくして整流した後、発光ダイオードに入力して点灯させるものがほとんどであった。その他に、直列した複数の発光ダイオードに交流電力を直接入力することにより、個別の発光ダイオードが受ける電圧を下げるもの、直列した高ワット数の抵抗器に交流電力を直接入力することにより発光ダイオードを点灯させるもの、または、発光ダイオードと抵抗器とが直列、並列接続することによりできたホイートストンブリッジに直接入力するものがあった。

従来の交流電力により点灯される発光ダイオードランプは、インバータに交流電力を入力して交流電力を小さくして整流した後、発光ダイオードに入力して点灯させるものを用いた場合、多くの電子デバイスを用いるため、コストが増加してしまった。直列した複数の発光ダイオードに交流電力を直接入力することにより、個別の発光ダイオードが受ける電圧を下げるものを用いた場合は、１つの発光ダイオードが破損すると、電気回路が切断され、発光ダイオードランプは、稼動できなくなってしまった。たとえ、直列および並列の方法によっても、直列回路上の１つの発光ダイオードが破損すると、その直列回路上の他の発光ダイオードも切断されて、稼動できなくなってしまう。また、抵抗器が直列および並列で接続された場合は、まず交流電力を小さくして発光ダイオードに入力し、点灯させるため、高ワット数に耐えうる抵抗器は、大きな体積を占め、抵抗器の耐えうるワット数が不足すると、抵抗器が高温劣化し焼損してしまい、非常に危険であった。
特開平０７−２７３３７１公報

本考案の目的は、交流電力を直接入力することで発光ダイオードを点灯させたり、交流電力を小さくせずに、整流ダイオードまたはブリッジ整流器を介して整流し、直接入力することにより発光ダイオードを点灯させる発光ダイオードユニットを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本考案は、発光ダイオードユニットを提供する。
本考案の発光ダイオードユニットは、整流デバイスと、整流デバイスに直列接続する気体放電管と、気体放電管に直列接続する発光ダイオードと、発光ダイオードに直列接続する限流抵抗器とを含む。整流デバイスおよび限流抵抗器のそれぞれのリード線の一方は外部に露出し、外部の交流電力に接続する。整流デバイスは、整流ダイオードまたはブリッジ整流器であり、気体放電管および発光ダイオードは、限流抵抗器と直列接続した後、整流ダイオードと直列接続するか、ブリッジ整流器と並列接続する。これにより、インバータにより交流電力を入力して交流電力を小さくして整流した後、発光ダイオードに入力して点灯させる必要がなくなり、コストが削減できる。

本考案の発光ダイオードユニットは、構造が簡単で安価な気体放電管と発光ダイオードとが直列に接続することにより、交流電力を直接入力して発光ダイオードを点灯させることができる。気体放電管および発光ダイオードを保護するために加えた限流抵抗器、整流ダイオード、ブリッジ整流器などは、構造が簡単で安価であるのは、従来技術が用いたインバータのデバイスが多く、半田付けが多かったため、故障が多く、コストが高かったことと全く異なる。また、従来技術が抵抗器を直列および並列で接続して安全性に問題があったこととも異なる。脱着可能な発光ダイオードユニットを用いると、いずれかの発光ダイオードユニットが破損した場合、その破損した発光ダイオードユニットを直接取り外し、代わりの発光ダイオードユニットを装着するだけでよく、発光ダイオードランプ自体を廃棄する必要がなくなり、コストが節約でき、環境保護においても有益である。

第一の実施形態
以下、本考案の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットをプリント基板に配置した状態を示す斜視図である。図４は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットをＳＭＤにパッケージした状態を示す斜視図である。図１１は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットの基本回路図である。図１２は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを反対方向に使用した状態を示す基本回路図である。
図１、図１１および図１２に示すように、本考案の第一の実施形態による発光ダイオードユニットは、気体放電管１および発光ダイオード２が直列してなる。気体放電管１は、ネオン管、アルゴン管、ヘリウム管、クリプトン管や、その他の惰性気体を充填した放電可能な気体放電管であっても、または混合の惰性気体管でであってもよい。交流電源１３が接続線３を介して発光ダイオードユニットと直接接続して発光ダイオード２を点灯する。
図４に示すように、大量生産をするため、導線４を有する配線板１２上に気体放電管１および発光ダイオード２を半田付けし、ＳＭＤにパッケージする。これにより、迅速に大量生産する際、ＳＭＤの機械を用いて発光ダイオードユニットを発光ダイオードランプに装着することができる。
発光ダイオードを配置する際、発光ダイオードの電極を器にする必要はない。つまり、気体放電管１のリード線は、発光ダイオードのアノードにも、カソードにも接続することができる。

第二の実施形態
本考案の第二の実施形態による発光ダイオードユニットは、プリント回路板５をさらに含む。気体放電管１の一方のリード線は、プリント回路板５上の導線４を介して発光ダイオード２の一方のリード線と接続している。気体放電管１および発光ダイオード２のもう一方のリード線は、プリント回路板５上の導線４を介して電源接続線３と接続している。外部交流電源１３は、電源接続線３を介して発光ダイオードユニット直接接続し、発光ダイオード２を点灯させる。図５は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを発光ダイオードランプに装着した状態を示す分解斜視図である。図６は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。
図５および６に示すように、図１の発光ダイオードユニットは、灯筒７およびランプホルダ８と結合し、２本の電源接続線３は、ランプホルダ８の２つの電極にそれぞれ接続し、組み合わされて発光ダイオードランプを形成する。

第三の実施形態
図３は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを一体型にパッケージした状態を示す斜視図である。図３に示すように、本考案の第三の実施形態による発光ダイオードユニットは、透明プラスチック体６をさらに含む。
気体放電管１および発光ダイオード２のそれぞれの一方のリード線は、半田付けまたは相互に巻き付け合うことにより直列接続し、透明プラスチック体６が密閉方式により気体放電管１および発光ダイオード２を一体型にパッケージする。
気体放電管１および発光ダイオード２のそれぞれのもう一方のリード線は、外部に露出して電源接続線３と接続している。

第四の実施形態
図２は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加えてプリント基板に配置した状態を示す斜視図である。図１３は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加えた基本回路図である。図１４は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加えて、反対方向に使用する状態を示す基本回路図である。
図２、図１３および図１４に示すように、本考案の第四の実施形態による発光ダイオードユニットは、発光ダイオード２の寿命を保つため、限流抵抗器１１（または１６）をさらに含む。気体放電管１と発光ダイオード２との間に限流抵抗器１１が直列接続されている。気体放電管１、発光ダイオード２および限流抵抗器１１（または１６）は、気体放電管１、発光ダイオード２、限流抵抗器１１（または１６）の順序、または気体放電管１、限流抵抗器１１（または１６）、発光ダイオード２の順序で、直列接続されている。発光ダイオード２の方向は、制限を受けるものではない。この限流抵抗器１１の大きさは、入力される交流電力の電圧の大きさおよび発光ダイオード２の最大許容電流により決まる。

第五の実施形態
図１５は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに１つの整流ダイオードを加えて半波整流する回路図である。図１６は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに２つの整流ダイオードを加えて全波整流する回路図である。図１５および図１６に示すように、本考案の第五の実施形態による発光ダイオードユニットは、瞬時の逆方向の過度電圧が発光ダイオード２を焼損してしまうのを防ぐため、気体放電管１４および発光ダイオード１５は、１つまたは２つの整流ダイオードなどの整流デバイス１７と直列接続した後、交流電源と接続している。つまり、交流電力を半波整流したり、全波整流したりしてから、気体放電管１４および発光ダイオード１５に入力する。この際、整流後に出力される正極は、発光ダイオード１５のアノードに入力され、整流後に出力される負極は、カソードに入力される。

図１７は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つの整流ダイオードを加えて半波整流する回路図である。図１８は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および２つの整流ダイオードを加えて全波整流する回路図である。図１７および図１８に示すように、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットの気体放電管１４、発光ダイオード１５、整流デバイス１７、限流抵抗器１６は、直列接続し、外部交流電源１３と接続する。

図１９は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに１つのブリッジ整流器を加えた回路図である。図２０は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つのブリッジ整流器を加えた回路図である。図１９および図２０に示すように、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットの気体放電管１４および発光ダイオード１５は、ブリッジ整流器などの整流デバイス１８と直列接続した後、交流電源１３と接続している。交流電力を全波整流してから、発光ダイオードユニットに入力する。この際、整流後に出力される正極は、発光ダイオード１５のアノードに入力され、整流後に出力される負極は、カソードに入力される。

図７は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを一体型にパッケージして接続器を加えて、発光ダイオードランプに装着した状態を示す分解斜視図である。図８は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを一体型にパッケージして接続器を加え、発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。図７および図８に示すように、図３の一体型にパッケージされた発光ダイオードユニット９は、気体放電管１および発光ダイオード２のそれぞれの外に露出したリード線が接続器１０に挿着され、ランプホルダ８および灯筒７を結合する。プリント回路板５上の２本の電源接続線３は、ランプホルダ８の２つの電極にそれぞれ接続し、組み合わされると図８の発光ダイオードランプになる。一体型にパッケージされた発光ダイオードユニット９は、接続器１０がＰＣＢ板上に装着されているため、接続器１０に直接挿着するだけでよく、半田付けする必要がない。接続器１０を用いない場合は、発光ダイオードユニット９をプリント回路板５上の導線４に直接半田付けすればよい。

図９は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを並列に接続して、発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。図１０は、本考案の一実施形態による一体型にパッケージして接続器を加えた発光ダイオードユニットを並列に接続し、発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。図２１は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加え、並列使用した回路図である。図２２は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つの整流ダイオードを加えて半波整流し、並列使用した回路図である。図２３は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および２つの整流ダイオードを加えて全波整流し、並列使用した回路図である。図２４は、本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つのブリッジ整流器を加えて全波整流し、並列使用した回路図である。図９および図１０、図２１〜２４に示すように、発光ダイオードランプの輝度を上げるため、複数の発光ダイオードユニット９を同一の発光ダイオードランプに並列接続して使用することができる。いずれかの発光ダイオードユニット９が焼損した場合、その焼損した発光ダイオードユニット９を直接取り外し、代わりの発光ダイオードユニット９を装着するだけでよく、発光ダイオードランプ自体を廃棄する必要がなくなり、コストが節約できる。また、たとえ代わりの発光ダイオードユニット９を装着しなくても、発光ダイオードランプ上のその他の正常な発光ダイオードユニット９は、悪影響を受けることがないため、そのまま使用できる。

本考案の発光ダイオードユニットの気体放電管は、交流電力を用いる。１１０ボルトの交流電力は、１１０ボルトまたは２２０ボルトのどちらの気体放電管にも接続することができるが、２２０ボルトの交流電力は、１１０ボルトの気体放電管に接続すると、気体放電管および発光ダイオードが焼損してしまうので、２２０ボルトの気体放電管にしか接続できない。同じ交流電力において、発光ダイオードユニットの輝度は、気体放電管の金属面積に正比例する。つまり、気体放電管の金属面積が大きくなるにしたがい、気体放電管内に流れる電流も大きくなり、発光ダイオードユニットの輝度も上がるのである。発光ダイオードユニットの気体放電管にとって、高電圧時において、気体放電が発生する電流の流れが重要である。そのため、ネオン、アルゴン、ヘリウム、クリプトンなどを充填した惰性気体、またはその他の惰性気体で、高電圧時において、イオンを発生するものは使用できるのである。

本考案では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本考案を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。

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本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットをプリント基板に配置した状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加えてプリント基板に配置した状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを一体型にパッケージした状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットをＳＭＤにパッケージした状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを発光ダイオードランプに装着した状態を示す分解斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを一体型にパッケージして接続器を加え、発光ダイオードランプに装着した状態を示す分解斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを一体型にパッケージして接続器を加え、発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを並列に接続して、発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による一体型にパッケージして接続器を加えた発光ダイオードユニットを並列に接続し、発光ダイオードランプに装着した状態を示す斜視図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットの基本回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットを反対方向に使用した状態を示す基本回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加えた基本回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加えて、反対方向に使用した状態を示す基本回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに１つの整流ダイオードを加えて半波整流する回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに２つの整流ダイオードを加えて全波整流する回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つの整流ダイオードを加えて半波整流する回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および２つの整流ダイオードを加えて全波整流する回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに１つのブリッジ整流器を加えた回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つのブリッジ整流器を加えた回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器を加え、並列使用した回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つの整流ダイオードを加えて半波整流し、並列使用した回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および２つの整流ダイオードを加えて全波整流し、並列使用した回路図である。 本考案の一実施形態による発光ダイオードユニットに限流抵抗器および１つのブリッジ整流器を加えて全波整流し、並列使用した回路図である。

符号の説明

１ 気体放電管
２ 発光ダイオード
３ 接続線
４ 導線
５ プリント回路板
６ 透明プラスチック体
７ 灯筒
８ ランプホルダ
９ 発光ダイオードユニット
１０ 接続器
１１ 限流抵抗器
１２ 配線板
１３ 交流電源
１４ 気体放電管
１５ 発光ダイオード
１６ 限流抵抗器
１７ 整流デバイス
１８ 整流デバイス

Claims (5)

1. 整流デバイスと、
   前記整流デバイスに直列接続する気体放電管と、
   前記気体放電管に直列接続する発光ダイオードと、
   前記発光ダイオードに直列接続する限流抵抗器とを含み、前記整流デバイスおよび前記限流抵抗器のそれぞれのリード線の一方は外部に露出し、外部の交流電力に接続することを特徴とする発光ダイオードユニット。
2. 前記気体放電管は、ネオン管、アルゴン管、ヘリウム管、クリプトン管であっても、その他の惰性気体を充填した放電可能な気体放電管であっても、または混合の惰性気体管でであってもよいことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードユニット。
3. 前記整流デバイスは、整流ダイオードまたはブリッジ整流器であり、前記気体放電管および前記発光ダイオードは前記限流抵抗器と直列接続した後、前記整流ダイオードと直列接続するか、前記ブリッジ整流器と並列接続することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードユニット。
4. プリント回路板をさらに含み、前記整流デバイス、前記気体放電管、前記発光ダイオードおよび前記限流抵抗器は、前記プリント回路板の配線を介して接続し、前記プリント回路板上に接続線を接続することを特徴とする請求項１、２または３に記載の発光ダイオードユニット。
5. 前記プリント回路板、および該プリント回路板上に配置される前記整流デバイス、前記気体放電管、前記発光ダイオードおよび前記限流抵抗器を収納する灯筒と、前記灯筒を収納し、前記プリント回路板上の２本の電源接続線と接続して発光ダイオードランプを形成する２つの電極を有するランプホルダとをさらに含むことを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の発光ダイオードユニット。

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