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

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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。

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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