JP3174463U

JP3174463U - Ｌｅｄ照明灯

Info

Publication number: JP3174463U
Application number: JP2012000056U
Authority: JP
Inventors: 英明上田
Original assignee: 有限会社テクニカ
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2022-01-10

Abstract

【課題】ラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームに装着しても問題なく使用できるＬＥＤ照明灯を提供する。
【解決手段】ＬＥＤモジュール１８を点灯させる電源回路として整流回路１３ａ，１３ｂとＬＥＤモジュールとの間にリップル加算回路１４を介在させ、また、第１の端子対のうちの一方と第２の端子対のうちの一方及び第１の端子対のうちの他方と第２の端子対のうちの他方を繋ぐ回路にそれぞれコンデンサ１０，１１を介在させ、更には第１の端子対及び第２の端子対と整流回路との間にフィルタ回路２６を介在させ、高周波が印加される場合にはコンデンサを備えた回路を非導通となすよう構成した。
【選択図】図１

Description

本考案は既存の蛍光灯フレームにそのまま装着可能なＬＥＤ照明灯に関し、より詳しくは蛍光灯型２灯用ＬＥＤ照明灯を２本共安定して点灯可能なＬＥＤ照明灯に関する。

一般蛍光灯の点灯器具には下記の点灯方式がある。

グロースターター式：電源を入れるだけで自動的に点灯するようにしたもの。蛍光管・安定器・点灯管(グロースイッチ)で構成される。スイッチを入れると点灯管が放電し、安定器に電流が流れる。電流は安定器から蛍光管のフィラメントに進み、そして点灯する。点灯にかかる時間は、従来型の点灯管を使用した場合は３秒程度と蛍光灯の中では遅い。電子点灯管に交換すると約０．６〜１．２秒と通常よりも早く点灯する。安定器は小さい。この器具は省エネタイプのランプを除き、下記のラピッドスタート方式のランプを取り付けて使用することも可能。

ラピットスターター式：点灯管が存在せず、磁気漏れ変圧器で始動する。点灯は即時。蛍光管は専用のものが必要で、普通のスターター式の蛍光灯より太い。安定器は大きく、ビルなどではビルメンテナンス要員が交換することが多いが重量が重いため交換には手間がかかる。特に直管１１０ワットになると安定器だけで３Ｋｇ近い重さになる。

インバータ式：こちらも点灯管がなく、交流の商用電源を整流回路で直流化した後、インバータ装置でより高周波の交流電力に変換・点灯する。即時に点灯でき、高周波点灯により発光効率も上がり、ちらつきも少ない。安定器（回路）構成部品が小型のため、器具の小型化も可能。器具からの騒音が小さい。点灯管方式と比べると明るいが、蛍光管の値段はそれと比べて高い。

上記のように蛍光灯は、交流電源を駆動電源として使用し、初期点灯を誘導し、点灯後に安定的な電源が供給されるように安定器がフレームに備えられる。

これに対し、ＬＥＤ照明灯は、通常直流電源を駆動電源として使用しているので、既に設置されている蛍光灯フレームをそのまま使用するためには、安定器を介して入力される交流電源を直流電源に変換させてＬＥＤモジュールに供給する駆動回路が必要である。

かように既存の蛍光灯フレームを使用してＬＥＤ照明灯を使用するには何らかの対処法が必要であり、具体的には以下の３つの方法が採用されている。
（１）既設の安定器やインバータを取り外して専用のコンバータに置き換える。
（２）既設の安定器やインバータを取り外して配線を直結する。
（３）既設の安定器やインバータは取り外さずにそのまま取り付ける。

上記（３）の方式を採用する先行発明として、特開２００４−１９２８３３号公報には、放電灯のフィラメントを予熱するための予熱回路への電流を規制する規制手段を備えたことを特徴とするＬＥＤ照明装置が開示されている。特開２００６−１０００３６号公報には、一対の第一の端子と発光素子との間にダイオードオア回路を介在させ逆流防止機能と整流機能を付与し、一対の第二の端子とダイオードオア回路との間に平滑用キャパシタを介在させ前記ダイオードオア回路で整流した直流をチャージし、このキャパシタにチャージされた直流により前記発光素子アレイを発光させるＬＥＤ照明灯が開示されている。特開２００８−２７７１８８号公報には、一対の端子を有する２つの口金を介して電源に接続されるＬＥＤを備えるＬＥＤ照明灯において、グロースタータ式蛍光灯器具に対してはグロースタータへの大電流（過電流）の流入を防止し、インバータ式蛍光灯器具に対しては口金の２つの端子ピン間の電流検知を可能とし、ラピッドスタート式蛍光灯器具に対しても支障が生じず、何れの蛍光灯器具にも対応することが出来るＬＥＤ照明灯が開示されている。

特開２００４−１９２８３３号公報特開２００６−１０００３６号公報特開２００８−２７７１８８号公報

ＬＥＤは一定の電流を流すと点灯するが、電流がＬＥＤの最大定格を越えると破損したり、輝度の低下、寿命が短くなったりする。他方で電流が少ないと暗いか点灯しない。

かようにＬＥＤ照明灯は電流の調節が肝要であり、本考案は既設の安定器やインバータは取り外さなくても適切な電流をＬＥＤに供給可能であり、つまりは、既存の蛍光灯フレームにそのまま取り付けることが可能なＬＥＤ照明灯を提供することを目的とする。

より詳しくはラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームに装着しても２灯共に安定して点灯可能なＬＥＤ照明灯を提供することを目的とする。

以下、詳述する。

ラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯では、その始動時に、まずフィラメントの予熱と同時に、始動用コンデンサを経て一方の蛍光灯に電圧が加わり、微放電を開始する。続いて他方の蛍光灯も微放電を開始し、その時の電流と始動用コンデンサの積の電圧で始動する。具体的に、４０Ｗ２灯用１００Ｖを例に図３を用いて説明する。

まず、Ａ−Ｂ間に電源電圧を加えたとき、３・４・５のコイル電圧によって、各ランプのフィラメントが予熱され、放電しやすい状態になる。同時に、１・２のコイルで昇圧された約２９０Ｖの２次電圧が、進相用コンデンサ（Ｃｍ）および始動用コンデンサ（Ｃｓ）を介して、蛍光ランプ（Ｅ）に印加される。すると蛍光ランプ（Ｅ）はすぐに微放電を行う。この微放電電流により高インピーダンスの始動用コンデンサ（Ｃｓ）に高い電圧降下が生じ、この電圧が蛍光ランプ（Ｄ）に印加され、同様に微放電を開始する。２灯のランプが微放電を開始すると、蛍光ランプのインピーダンスが急激に低下し、始動用コンデンサ（Ｃｓ）のインピーダンスより著しく小さくなるため、２灯のランプは直列回路になりアーク放電に移ることになる。

かかる構成を有するラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームに、ＬＥＤ照明灯を装着すると直列接続となったＬＥＤ蛍光灯の両端にはＡＣ４０からＡＣ２２０Ｖの電圧が現れるが、電圧が同一でないためと低い為、片側のＬＥＤ蛍光灯が電流不足で暗いという不都合が生じる。

そこで、本考案はグロースターター式蛍光灯フレーム、インバータ式蛍光灯フレームにそのまま装着可能であるのみならず、ラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームに装着しても問題なく使用できるＬＥＤ照明灯を提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明の構成は次の通りである。

（１）請求項１に記載のＬＥＤ照明灯は、既存の蛍光灯フレームに差込み接続可能な第１の端子対及び第２の端子対を両端部に備えると共に、前記第１の端子対及び第２の端子対と整流回路を介して接続されるＬＥＤモジュールを内蔵した、直管形または円環形の蛍光灯型ＬＥＤ照明灯において、前記ＬＥＤモジュールを点灯させる電源回路として前記整流回路とＬＥＤモジュールとの間にリップル加算回路を介在させ、また、前記第１の端子対のうちの一方と第２の端子対のうちの一方及び第１の端子対のうちの他方と第２の端子対のうちの他方を繋ぐ回路にそれぞれコンデンサを介在させ、更には第１の端子対及び第２の端子対と整流回路との間にフィルタ回路を介在させ、高周波が印加される場合にはコンデンサを備えた回路を非導通となすよう構成した。

本考案に係るＬＥＤ照明灯は、口金に直接ＡＣ１００Ｖを接続すると、ＬＥＤ駆動回路でＬＥＤ群がドライブされ点灯する構造となっている。係る構造を有する本考案を従来型蛍光灯フレームに装着した場合に、如何に適切に点灯するかを、以下概説する。

図４はグロースタータ式蛍光灯フレームの回路図を示すものである。グロースターター式蛍光灯フレームに装着した場合、スターター球を外すだけで口金のどちらか１本の端子に安定器よりＡＣ２００Ｖが供給され、整流された後、ＬＥＤ駆動回路によりＬＥＤ群が点灯する。

図１は本考案にかかるＬＥＤ照明灯の回路図である。

ラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームに本考案にかかるＬＥＤ照明灯が接続されると、口金１２ａ・１２ｂ間、口金１２ｃ・１２ｄ間に電圧が印加される。印加される電圧は高周波ではなく５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚであるため、フィルタ回路２６は動作しない。

よって、口金１２ａと口金１２ｃはコンデンサ１０を介して接続され、口金１２ｂと口金１２ｄはコンデンサ１１を介して接続される。すなわち図６に示されるようにＬＥＤ照明灯Ｄ・Ｅにコンデンサが４個直並列に接続されることになる。この際コンデンサ１０・１１の静電容量を適宜選定することで、ＬＥＤ照明灯Ｄ及びＥには均一の電圧が印加可能となり、同一の明るさで点灯することになるのである。

すなわち、２本のＬＥＤ蛍光灯が等しい明るさとなり、配線工事不要で蛍光灯フレームにＬＥＤ照明灯を装着可能となるのである。

図５はインバータ式蛍光灯フレームの回路図である。インバーター方式は２４〜５５Ｖの高周波の電圧を従来の蛍光灯に与え点灯させている。

係るインバータ式蛍光灯フレームに本考案に係るＬＥＤ照明灯を装着した場合、高周波電圧が印加されるため、フィルタ回路２６によりコンデンサ１０・１１が介在された回路が非導通となる。

したがって、インバーター式蛍光灯フレームに本考案に係るＬＥＤ照明灯を装着した場合、口金から与えられた２４〜５５Ｖの電圧はリップル加算回路により４８〜１１０Ｖの電圧となり、ＬＥＤ駆動回路に供給されることになる。４８ＶはＬＥＤ点灯に十分な値であり明るく点灯する。

本考案に係るＬＥＤ照明灯の電源回路図ａ本考案の一部切欠した正面図ｂ同一部切欠した底面図ラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームの回路図グロースタータ式蛍光灯フレームの回路図インバータ式蛍光灯フレームの回路図ラピッドスタート式直列２灯型蛍光灯フレームに本考案を装備した回路図。

図２はＬＥＤ照明灯の構成を示し、(a) は一部切欠した平面図、(b) は一部切欠した底面図である。複数のＬＥＤモジュール１８を基板２０の一面側にこの基板２０の面に対して略垂直方向に発光指向性を示すようにして縦横に整列して配置している。

前記基板２０の他面側に前記各ＬＥＤモジュール１８の点灯回路２１を配置している。そして、各ＬＥＤモジュール１８及び点灯回路２１を配置した基板２０をカバーである透明あるいは半透明な耐熱性のアクリル管２２内に挿入し、前記基板２０及びアクリル管２２の一端を口金２３内に固定している。前記口金２３の外面にはピン端子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設けている。前記各ＬＥＤモジュール１８は、発光素子たるＬＥＤチップ、封止樹脂、リード、リフレクタ等より成る通常の照明モジュールであり、白色光を発光するＬＥＤを使用している。なお、ＬＥＤとして、赤色、青色、黄色、緑色の発光を行うＬＥＤを使用してもよい。

前記アクリル管２２の外寸、口金２３及びピン端子１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの外寸、配置は、既存の蛍光灯の外寸、配置に合わせている。これにより、このＬＥＤ照明装置は既存の蛍光灯フレームにに対して、既存の蛍光灯に代えて使用することができる。

また、ここでは指向性、配光面強度を重視しカバーとして透明な耐熱性のアクリル管２２を使用したが必ずしもこれに限定するものではなく、ポリカーボネイトなど他の透明な耐熱性の高いプラスチック材、あるいはガラスでもよい。また、透明材や半透明材ではなく、出射光輝度の均一、指向性の緩和、演色性の向上のために白色又はその他の色でもよく、透明材に各色の塗料、フィルタの使用も可能である。

図１は本考案に係るＬＥＤモジュールの電源回路の回路図を示すものである。

本考案に係る蛍光灯型ＬＥＤ照明灯における一端部の２本のピン端子１２ａ，１２ｂにフィルタ回路２６を介して交流入力側が接続された第１の整流回路１３ａと、他端部の２本のピン端子１２ｃ，１２ｄに交流入力側が接続された第２の整流回路１３ｂと、第１の整流回路１３ａ及び第２の整流回路１３ｂの共通の脈流出力側に接続されたリップル加算回路１４と、リップル加算回路１４の出力側に接続されたＬＥＤ駆動回路１７と、ＬＥＤ駆動回路１７の出力側に接続されたＬＥＤモジュール群１９とを備えている。

更には、第１の端子対１２ａ，１２ｂのうちの一方と第２の端子対１２ｃ，１２ｄのうちの一方及び第１の端子対１２ａ，１２ｂのうちの他方と第２の端子対１２ｃ，１２ｄのうちの他方を繋ぐ回路に、それぞれコンデンサ１０・１１が介在させてある。

フィルタ回路２６は、ハイパスフィルター回路１６及びフォトトライアック２８、トライアック２７等より成るものである。ハイパスフィルター回路１６を通過した高周波電流によりホトトライアック２８がＯＦＦされ、これに伴いトライアック２７もＯＦＦ状態となるよう構成されている。逆に５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ電流はハイパスフィルター回路１６により遮断され、ホトトライアック２８がＯＮされ、これに伴いトライアック２７もＯＮ状態となるよう構成されている。

尚、ホトトライアック２８やトライアック２７による制御はマイクロプロセッサで代用可能なものである。

第１の整流回路１３ａ及び第２の整流回路１３ｂは、全波整流用のダイオードブリッジ回路で構成されており、その脈流出力側のプラス端子同士とマイナス端子同士とがそれぞれ接続されることで、共通の脈流出力側を構成している。

上記脈流出力側にはコンデンサとダイオードにより構成されるリップル加算回路１４が接続されており、定格以上の大電流から電気回路を保護するためのヒューズ１５、脈流を直流に変換する平滑コンデンサ２５、高周波をカットするために介在させたラインフィルタ２４を経て、ＬＥＤ駆動回路１７に出力される。このＬＥＤ駆動回路１７によりＬＥＤモジュール群１９を構成するＬＥＤ１８を駆動するものである。

なお、ＬＥＤモジュール群１９は、複数個のＬＥＤモジュール１８を直列に接続したＬＥＤモジュールアレイを、複数個並列に接続したものである。ＬＥＤ駆動回路１７は定電流回路を使用可能である。

１０，１１・・コンデンサ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・ピン端子
１３ａ，１３ｂ・・整流回路
１４・・リップル加算回路
１５・・ヒューズ
１６・・ハイパスフィルター回路
１７・・ＬＥＤ駆動回路
１８・・ＬＥＤモジュール
１９・・ＬＥＤモジュール群
２０・・基板
２１・・点灯回路
２２・・アクリル管
２３・・口金
２４・・ラインフィルタ
２５・・平滑コンデンサ
２６・・フィルタ回路
２７・・トライアック
２８・・フォトトライアック

Claims

既存の蛍光灯フレームに差込み接続可能な第１の端子対及び第２の端子対を両端部に備えると共に、前記第１の端子対及び第２の端子対と整流回路を介して接続されるＬＥＤモジュールを内蔵した、直管形または円環形の蛍光灯型ＬＥＤ照明灯において、
前記ＬＥＤモジュールを点灯させる電源回路として前記整流回路とＬＥＤモジュールとの間にリップル加算回路（１４）を介在させ、また、前記第１の端子対（１２ａ，１２ｂ）のうちの一方と第２の端子対（１２ｃ，１２ｄ）のうちの一方及び第１の端子対（１２ａ，１２ｂ）のうちの他方と第２の端子対（１２ｃ，１２ｄ）のうちの他方を繋ぐ回路にそれぞれコンデンサ（１０，１１）を介在させ、更には第１の端子対（１２ａ，１２ｂ）及び第２の端子対（１２ｃ，１２ｄ）と整流回路との間にフィルタ回路（２６）を介在させ、高周波が印加される場合にはコンデンサ（１０，１１）を備えた回路を非導通となすよう構成したことを特徴とするＬＥＤ照明灯。