JP4055681B2 - スイッチ器具 - Google Patents

Description

本発明は、負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具に関するものである。

図１３は従来のスイッチ器具の構成図である。この図に示すスイッチ器具１は、負荷ＬＤを直列に介して電源（商用電源）ＡＣからの電圧が印加する一対の端子部４，４を備えているとともに、これら一対の端子部４，４間にスイッチＳＷと発光回路部６とを直列に接続して備えている。

発光回路部６は、４個のダイオードＤ６１からなるダイオードブリッジの一対の直流出力端子Ｔ６１２，Ｔ６１２間にさらにダイオードＤ６１を順方向に接続して構成される電源回路部６１と、逆並列の発光ダイオードＬＥＤ，ＬＥＤとこれらに直列に接続される抵抗Ｒ６３とにより構成される負荷回路部６３とを備えている。

このような構成のスイッチ器具１では、スイッチＳＷの閉時に、電源回路部６１の両端に電圧が発生して負荷回路部６３に印加することにより、負荷回路部６３の発光ダイオードＬＥＤ，ＬＥＤが交互に点灯し、負荷ＬＤが動作中であることを示すことができる。例えば、電源回路部６１の各ダイオードＤ６１の順方向オン電圧が約０．７Ｖ、発光ダイオードの順方向電圧が１．５Ｖであるとすると、０．６Ｖ（＝０．７×３−１．５）の電圧が抵抗Ｒ６３に印加することになり、その電圧を抵抗Ｒ６３の抵抗値で除した値の電流が発光ダイオードに流れることになる。

また、従来では、図１４に示すように、ダイオード構成ではなく、トランス（電流トランス）Ｔ６１により構成される電源回路部６１が用いられることもある。この構成では、１次巻線ｎ１に流れる１次電流に比例して２次巻線ｎ２の２次側に所定の電圧が誘導される。

なお、特許文献１には、ブリッジ回路の直流出力端子間に発光ダイオードを接続する構成の発光ダイオード駆動回路が記載されている。
特開２０００−１０１１４４号公報

しかしながら、図１３の回路構成では、発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯するために、５個のダイオードＤ６１からなる電源回路部６１の両端にある程度高い電圧を発生させなければならず、電源回路部６１での消費電力を低減することができなかった。例えば、定格電流値が５００ｍＡである場合、電源回路部６１での消費電力は１．０５Ｗ（＝０．７×３×０．５）になり、放熱板および放熱孔などを設ける必要が生じ、コスト高の要因となる。また、最大電流値が大きくなると、電源回路部６１での消費電力が大きくなり、内部温度が上昇するために、結局、定格電流値を小さく設定しなければならず、利用者に負荷の使用制限を課すことになっていた。

一方、図１４の回路構成では、１次電流が十分大きくなければ発光ダイオードを点灯することができないので、１次巻線の巻数を少なくすることができず、電源回路部６１を構成するトランスＴ６１を小型化することができないほか、それが大型のために温度も上昇することになる。つまり、トランスＴ６１の小型化ないし温度上昇の抑制のためには、定格電流値を小さくする以外に、トランスＴ６１により構成される電源回路部６１での消費電力を低減することができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電源回路部での消費電力を低減することができ、放熱対策が容易または不要となり、コストを削減することができるスイッチ器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、一対の直流出力端子が短絡された状態で一対の交流入力端子が前記スイッチと前記他の端子部との間に接続されるダイオードブリッジにより構成され、前記昇圧回路部のダイオードは、前記ダイオードブリッジを構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは前記所定のダイオードと逆並列に接続されることを特徴とする。

この構成では、スイッチの閉時に電源回路部で所定の電圧が得られ、交流電源のある半周期で、所定の電圧が昇圧回路部に印加して昇圧回路部のダイオードに順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部のコンデンサが、所定の電圧からダイオードの順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、交流電源の次の半周期で、充電されたコンデンサの両端電圧が所定の電圧に重畳して発光ダイオードに印加することになるので、所定の電圧が低くても発光ダイオードを発光させることができる。これにより、所定の電圧を下げることができるので、電源回路部での消費電力を低減することができ、放熱対策が容易または不要となり、コストを削減することができる。また、スイッチの閉時に、ダイオードブリッジの一対の交流入力端子に交流電源からの電圧が印加することにより、いずれか一方の直列に接続された一対のダイオードにそれぞれ順方向オン電圧が発生し、これら順方向オン電圧の和電圧は、ダイオードブリッジの一対の直流出力端子間にさらにダイオードを順方向に接続した場合のそれに比べて低くなるが、交流電源のある半周期で、ある一対のダイオードによる和電圧が昇圧回路部に印加して所定のダイオードに順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部のコンデンサが、その和電圧から所定のダイオードの順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、交流電源の次の半周期で、充電されたコンデンサの両端電圧が別の一対のダイオードによる和電圧に重畳して発光ダイオードに印加することになるので、その和電圧が低くても発光ダイオードを発光させることができる。特に、ダイオードブリッジを構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードを使用することにより、発光ダイオードに印加する電圧をさらに高くすることができるので、発光ダイオードをより明るく発光させることができる。

上記課題を解決するための請求項２記載の発明は、負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、一対の直流出力端子が短絡された状態で一対の交流入力端子が前記スイッチと前記他の端子部との間に接続されるダイオードブリッジにより構成され、前記昇圧回路部は、前記直列のコンデンサおよびダイオードを、二組順並列に接続するとともに各組のコンデンサおよびダイオードの配列順序を違えるように配置して構成され、前記昇圧回路部の各ダイオードは、前記ダイオードブリッジを構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは、前記昇圧回路部における一方の組のコンデンサおよびダイオードの接続点と他方の組のコンデンサおよびダイオードの接続点との間に、前記昇圧回路部の各ダイオードと順方向となるように接続されることを特徴とする。この構成では、スイッチの閉時、ダイオードブリッジの一対の交流入力端子に交流電源からの電圧が印加することにより、いずれか一方の直列に接続された一対のダイオードにそれぞれ順方向オン電圧が発生し、これら順方向オン電圧の和電圧は、ダイオードブリッジの一対の直流出力端子間にさらにダイオードを順方向に接続した場合のそれに比べて低くなるが、交流電源のある半周期で、ある一対のダイオードによる和電圧が昇圧回路部に印加して各所定のダイオードに順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部の各コンデンサが、その和電圧から直列に接続された所定のダイオードの順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、交流電源の次の半周期で、充電された各コンデンサの両端電圧が別の一対のダイオードによる和電圧に重畳して発光ダイオードに印加することになるので、その和電圧が低くても発光ダイオードを発光させることができる。特に、ダイオードブリッジを構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードを使用することにより、発光ダイオードに印加する電圧をさらに高くすることができるので、発光ダイオードをより明るく発光させることができるほか、各コンデンサの両端電圧が一対のダイオードによる和電圧に重畳するので、請求項１記載のスイッチ器具よりも発光ダイオードを明るく発光させることができる。

上記課題を解決するための請求項３記載の発明は、負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、順方向となるように直列に接続された一対のダイオードを二組逆並列に接続して構成され、前記昇圧回路部のダイオードは、前記電源回路部を構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは、前記所定のダイオードと逆並列に接続されることを特徴とする。この構成では、スイッチの閉時に、電源回路部における各組の一対のダイオードに交流電源からの電圧が印加することにより、いずれか一方の一対のダイオードにそれぞれ順方向オン電圧が発生し、これら順方向オン電圧の和電圧は、ダイオードブリッジおよびこの一対の直流出力端子間に順方向となるように接続されるダイオードにより電源回路部を構成する場合に比べて低くなるが、交流電源のある半周期で、ある一対のダイオードによる和電圧が昇圧回路部に印加して所定のダイオードに順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部のコンデンサが、その和電圧から所定のダイオードの順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、交流電源の次の半周期で、充電されたコンデンサの両端電圧が別の一対のダイオードによる和電圧に重畳して発光ダイオードに印加することになるので、その和電圧が低くても発光ダイオードを発光させることができる。特に、電源回路部を構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードを使用することにより、発光ダイオードに印加する電圧をさらに高くすることができるので、発光ダイオードをより明るく発光させることができる。また、電源回路部を品種の多い汎用ダイオードで構成することができるので、品種が少なくメーカ間で互換性の乏しいダイオードブリッジ素子に比べて、生産中止などで大きな設計変更を強いられることがなく、設計変更の対応が容易となり、設計変更に伴うコストを削減することができる。

上記課題を解決するための請求項４記載の発明は、負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、順方向となるように直列に接続された一対のダイオードと、これら一対のダイオードと逆並列に接続される一のダイオードとにより構成され、前記昇圧回路部のダイオードは、前記電源回路部の一対のダイオードと順並列に接続され、前記電源回路部を構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは前記所定のダイオードと逆並列に接続されることを特徴とする。この構成では、スイッチの閉時に、電源回路部に交流電源からの電圧が印加することにより、一対のダイオードまたは一のダイオードに順方向オン電圧が発生し、これらのうちの一対のダイオードにそれぞれ発生する順方向オン電圧の和電圧は、ダイオードブリッジおよびこの一対の直流出力端子間に順方向となるように接続されるダイオードにより電源回路部を構成する場合に比べて低くなるが、交流電源のある半周期で、一対のダイオードによる和電圧が昇圧回路部に印加して所定のダイオードに順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部のコンデンサが、その和電圧から所定のダイオードの順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、交流電源の次の半周期で、充電されたコンデンサの両端電圧が一のダイオードによる順方向オン電圧に重畳して発光ダイオードに印加することになるので、一対のダイオードによる和電圧が低くても発光ダイオードを発光させることができる。特に、電源回路部を構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードを使用することにより、発光ダイオードに印加する電圧をさらに高くすることができるので、発光ダイオードをより明るく発光させることができる。また、電源回路部を品種の多い汎用ダイオードで構成することができるので、品種が少なくメーカ間で互換性の乏しいダイオードブリッジ素子に比べて、生産中止などで大きな設計変更を強いられることがなく、設計変更の対応が容易となり、設計変更に伴うコストを削減することができる。さらに、電源回路部での消費電力をより一層低減することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のスイッチ器具において、直列に接続された前記スイッチおよび前記発光回路部と並列に接続されるほたる発光用の発光素子をさらに備えることを特徴とする。ここで、ほたる発光用の発光素子をスイッチと並列に接続すると、スイッチの開時にほたる発光用の発光素子に流れる電流によって、発光回路部の発光ダイオードが発光するおそれがあるが、請求項５記載の発明では、ほたる発光用の発光素子をスイッチおよび発光回路部と並列に接続することにより、そのような発光ダイオードの誤発光を防止することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のスイッチ器具において、前記電源回路部と並列に接続される抵抗をさらに備えることを特徴とする。例えば、負荷と交流電源との間にスイッチ器具を１個介設し、スイッチ器具のスイッチをオンにして、負荷側で電源のオン，オフをする構成において、負荷側での電源オフ時に漏れ電流が流れる場合や、スイッチ器具のスイッチにほたる発光用の発光素子が並列に接続されている場合には、電源回路部に流れる小電流で発光ダイオードが発光するおそれがあるが、請求項６記載の発明では、電源回路部と並列に接続される抵抗により、そのような小電流で発光ダイオードが発光しないように回路を設定することができる。これにより、発光ダイオードの誤発光を防止することが可能となる。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載のスイッチ器具において、前記昇圧回路部は、当該昇圧回路部のコンデンサおよびダイオードと直列に接続される抵抗をさらに備えることを特徴とする。この構成では、負荷の低インピーダンスにより昇圧回路部のコンデンサに大きな突入電流が流れたとしても、昇圧回路部のコンデンサおよびダイオードと直列に接続される抵抗によりその突入電流を抑制することができるので、突入電流から昇圧回路部のダイオードを保護することが可能となる。

請求項８記載の発明は、請求項１，３または４記載のスイッチ器具において、前記発光ダイオードおよび前記所定のダイオードと前記昇圧回路部のコンデンサとに対して直列に接続される抵抗をさらに備えることを特徴とする。この構成では、発光ダイオード用の電流制限抵抗と、所定のダイオード用の突入電流抑制抵抗とを一の抵抗で兼用することができるので、部品および組立てのコストを削減することができ、小型化が可能となる。

請求項９記載の発明は、請求項１記載のスイッチ器具において、前記電源回路部は、前記スイッチと前記他の端子部との間に接続される１次巻線と、前記昇圧回路部の両端と接続される２次巻線とを備えるトランスにより構成されることを特徴とする。この構成では、スイッチの閉時、トランスの１次巻線に交流電源からの電圧が印加することにより、２次巻線に所定の電圧が発生するが、その所定の電圧が、ダイオードブリッジおよびこの一対の直流出力端子間に順方向となるように接続されるダイオードにより電源回路部を構成する場合に比べて低くても、交流電源のある半周期で、２次巻線の所定の電圧が昇圧回路部に印加して昇圧回路部のダイオードに順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部のコンデンサが、所定の電圧から昇圧回路部のダイオードの順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、交流電源の次の半周期で、充電されたコンデンサの両端電圧が２次巻線の所定の電圧に重畳して発光ダイオードに印加することになるので、発光ダイオードを発光させることができる。また、２次巻線の所定の電圧が低くてもよいので、１次巻線の巻数を減らすことができる。

本発明によれば、電源回路部での消費電力を低減することができ、放熱対策が容易または不要となり、コストを削減することができる。

（実施形態１）
図１は本発明による実施形態１のスイッチ器具の構成図、図２は同スイッチ器具の斜視図、図３は同スイッチ器具の分解斜視図、図４は同スイッチ器具の動作波形図である。

図２に示す実施形態１のスイッチ器具１は、例えば、ＪＩＳ Ｃ ８３７５に規定の取付枠（図示せず）に取り付けられる１個モジュール寸法の配線器具であり、その取付枠に取り付けられ壁に埋設された状態で使用される。このスイッチ器具１は、図１（ａ）の例では、ランプなどの負荷ＬＤと電源（商用電源）ＡＣとの間に介設され、負荷ＬＤを直列に介して電源ＡＣからの交流電圧が印加するようになっている。

スイッチ器具１の１個モジュール寸法の器体は、図２，図３に示すように、前方に開口を持つ箱状のボディ２と、この開口を閉塞する形状（図では後方に開口を有する箱状）に形成され前面部にスイッチ操作部３０を有するカバーブロック３とにより構成され、図１（ａ）に示す回路を構成する部品として、一対の端子部４，４、これら一対の端子部４，４間に直列に接続配置される開閉素子５および発光回路部６などを内部に収納している。

端子部４は、図３に示すように、脚部４１１を４本有するＨ字状の導電板の各脚部４１１を後方に屈曲して形成される端子板４１と、この対向配置された２組の脚部４１１，４１１および脚部４１１，４１１の間にそれぞれ配置される一対の鎖状ばね４２，４２と、これら各一対の鎖状ばね４２，４２による端子板４１への外部導体線の鎖錠を解除するための解除釦４３とにより構成されている。つまり、端子部４は、速結端子となっている。また、端子板４１には固定接点も付加される。

開閉素子５は、スイッチ操作部３０に対する押操作に応じて、発光回路部６を一対の端子部４，４に電気的に接続するためのスイッチとして機能するものであり、図３の例では導電板により構成されている。開閉素子には可動接点も付加される。

発光回路部６は、プリント基板を含む電源ブロック６ａおよび発光ブロック６ｂにより構成され、これら両ブロックに、図１（ａ）に示す電源回路部６１、昇圧回路部６２および負荷回路部６３を備えている。電源回路部６１および昇圧回路部６２は、一対の端子部４，４のうち一の端子部４に接続された開閉素子５と他の端子部４との間に並列に接続され、それら電源回路部６１および昇圧回路部６２により得られる電圧が負荷回路部６３に印加するようになっている。

電源回路部６１は、電源ＡＣから所定の電圧を得るものであり、実施形態１では、ダイオードＤ６１を４個備えるダイオードブリッジにより構成され、そのダイオードブリッジの一対の交流入力端子Ｔ６１１，Ｔ６１１は上記開閉素子５と他の端子部４との間に接続されている一方、一対の直流出力端子Ｔ６１２，Ｔ６１２は短絡されている。

昇圧回路部６２は、電源回路部６１で得られた電圧を昇圧するものであり、直列のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２により構成されている。ダイオードＤ６２は、上記ダイオードブリッジを構成する各ダイオードＤ６１の順方向オン電圧（例えば０．７Ｖ程度）よりも低い順方向オン電圧（例えば０．２Ｖ程度）となるショットキーダイオードである。ここで、シリコンダイオードの場合、順方向オン電圧は電流の大小に関わらずほぼ一定となる。

負荷回路部６３は、直列の発光ダイオードＬＥＤ（以下「ＬＥＤ」という）および電流制限用の抵抗Ｒ６３により構成され、昇圧回路部６２のダイオードＤ６２と逆並列に接続されることにより、コンデンサＣ６２の両端電圧が電源回路部６１の所定の電圧に重畳して得られる電圧により、ＬＥＤを発光する構成になっている。ＬＥＤは、スイッチとしての開閉素子５の閉時に点灯する。

次に上記構成のスイッチ器具１の特徴となる回路動作について説明する。スイッチとしての開閉素子５の閉時に、電源回路部６１の一対の交流入力端子Ｔ６１１，Ｔ６１１に電源ＡＣからの電圧が印加することにより、いずれか一方の直列に接続された一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１にそれぞれ順方向オン電圧０．７Ｖ，０．７Ｖが発生する。これにより、それら順方向オン電圧の和電圧１．４Ｖが、図４に示すように、電源回路部６１で得られる電圧Ｖ61として一対の交流入力端子Ｔ６１１，Ｔ６１１間に発生する。なお、図４の例では、開閉素子５の接続される一の端子部４側を正としている。また、電圧Ｖ61は、ダイオードブリッジの一対の直流出力端子間にさらにダイオードを順方向に接続する構成（以下「従来構成」という）の場合の電圧２．１Ｖ（＝０．７×３）に比べて低くなる。

図１（ｂ）および図４に示すように、電源ＡＣのある半周期ＴＭ１で、ある一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧の電圧Ｖ61が昇圧回路部６２に印加してダイオードＤ６２に順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２が、１．４Ｖの電圧Ｖ61からダイオードＤ６２の順方向オン電圧０．２Ｖを差し引いた電圧１．２Ｖで充電されることになる。これにより、コンデンサＣ６２の両端電圧は１．２Ｖとなる。

図１（ｃ）および図４に示すように、電源ＡＣの次の半周期ＴＭ２で、充電されたコンデンサＣ６２の両端電圧１．２Ｖが別の一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧の電圧Ｖ61に重畳し、２．６Ｖの電圧としてＬＥＤに印加することになる。これにより、ＬＥＤが点灯する。

実施形態１によれば、和電圧の電圧Ｖ61が低くても負荷回路部６３に２．６Ｖの電圧を印加することができるので、従来構成の場合よりもＬＥＤを明るく発光させることができる。

また、電圧Ｖ61を従来構成の場合よりも下げることができるので、電源回路部６１での消費電力を低減することができ、放熱対策が容易または不要となり、コストを削減することができる。例えば、定格電流が５００ｍＡのときの消費電力は、従来構成の場合には、約１．０５Ｗ（＝０．５×２．１）になるのに対し、実施形態１の場合には、約０．７Ｗ（＝０．５×１．４）となる。また、負荷ＬＤへの印加電圧の降下率を従来構成の場合よりも低減することができるほか、定格電流を増大させることも可能となる。

また、従来構成の場合と比べて小さい最小許容電流でＬＥＤを発光することができる。例えば、ＬＥＤの順方向電圧が１．５Ｖ程度であり、負荷電流が小さく（例えば２ｍＡ程度）、各ダイオードＤ６１の順方向オン電圧が０．５Ｖ程度である場合、従来構成では、１．５Ｖ（＝０．５×３）の電圧となってＬＥＤを発光することができなくなるおそれがあるのに対し、実施形態１では、１．８Ｖ（＝０．５×２−０．２＋０．５×２）となるので、問題なくＬＥＤを発光することができる。

さらに、ダイオードブリッジを構成する各ダイオードＤ６１よりも順方向オン電圧が低いダイオードＤ６２を使用することにより、ＬＥＤに印加する電圧をさらに高くすることができるので、ＬＥＤをより一層明るく発光させることができる。

（実施形態２）
図５は本発明による実施形態２のスイッチ器具の構成図である。

実施形態２のスイッチ器具１は、実施形態１との相違点として、図５に示すように、昇圧回路部６２が、直列のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２を、二組順並列に接続するとともに各組のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２の配列順序を違えるように配置して構成される一方、負荷回路部６３が、昇圧回路部６２における一方の組のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２の接続点と他方の組のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２の接続点との間に、ＬＥＤと各ダイオードＤ６２とが順方向となるように接続されて構成されることを特徴とする。

次に実施形態２のスイッチ器具１の特徴となる回路動作について説明する。スイッチとしての開閉素子５の閉時に、電源回路部６１の一対の交流入力端子Ｔ６１１，Ｔ６１１に電源ＡＣからの電圧が印加することにより、いずれか一方の直列に接続された一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１にそれぞれ順方向オン電圧０．７Ｖ，０．７Ｖが発生する。これにより、それら順方向オン電圧の和電圧１．４Ｖが、電源回路部６１で得られる電圧Ｖ61として一対の交流入力端子Ｔ６１１，Ｔ６１１間に発生する。

図５（ｂ）に示すように、電源ＡＣのある半周期で、ある一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧の電圧Ｖ61が昇圧回路部６２に印加して各ダイオードＤ６２に順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部６２の各コンデンサＣ６２が、１．４Ｖの電圧Ｖ61から直列に接続されたダイオードＤ６２の順方向オン電圧０．２Ｖを差し引いた電圧１．２Ｖで充電されることになる。これにより、各コンデンサＣ６２の両端電圧は１．２Ｖとなる。

図５（ｃ）に示すように、電源ＡＣの次の半周期で、充電された各コンデンサＣ６２の両端電圧１．２Ｖが別の一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧に重畳し、３．８Ｖの電圧としてＬＥＤに印加することになる。これにより、ＬＥＤが点灯する。

実施形態２によれば、和電圧の電圧Ｖ61が低くても負荷回路部６３に３．８Ｖの電圧を印加することができるので、従来構成および実施形態１の場合よりもＬＥＤを明るく発光させることができるほか、実施形態１と同様に電源回路部６１での消費電力を低減することができる。

また、従来構成の場合と比べて小さい最小許容電流でＬＥＤを発光することができる。例えば、ＬＥＤの順方向電圧が１．５Ｖ程度であり、負荷電流が小さく（例えば２ｍＡ程度）、各ダイオードＤ６１の順方向オン電圧が０．５Ｖ程度である場合、従来構成では、１．５Ｖの電圧となってＬＥＤを発光することができなくなるおそれがあるのに対し、実施形態２では、２．６Ｖ（＝０．５×２−０．２＋０．５×２−０．２＋０．５×２）となるので、問題なくＬＥＤを発光することができる。

（実施形態３）
図６は本発明による実施形態３のスイッチ器具の構成図である。

実施形態３のスイッチ器具１は、実施形態１との相違点として、図６に示すように、電源回路部６１が、順方向となるように直列に接続された一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１を二組逆並列に接続して構成されることを特徴とする。

次に実施形態３のスイッチ器具１の特徴となる回路動作について説明する。スイッチとしての開閉素子５の閉時に、電源回路部６１における各組の一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１に電源ＡＣからの電圧が印加することにより、いずれか一方の一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１にそれぞれ順方向オン電圧０．７Ｖ，０．７Ｖが発生する。これにより、それら順方向オン電圧の和電圧１．４Ｖが、電源回路部６１で得られる電圧Ｖ61としてその両端に発生する。

電源ＡＣのある半周期で、ある一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧の電圧Ｖ61が昇圧回路部６２に印加してダイオードＤ６２に順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２が、１．４Ｖの電圧Ｖ61からダイオードＤ６２の順方向オン電圧０．２Ｖを差し引いた電圧１．２Ｖで充電されることになる。これにより、コンデンサＣ６２の両端電圧は１．２Ｖとなる。

電源ＡＣの次の半周期で、充電されたコンデンサＣ６２の両端電圧１．２Ｖが別の一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧の電圧Ｖ61に重畳し、２．６Ｖの電圧としてＬＥＤに印加することになる。これにより、ＬＥＤが点灯する。

実施形態３によれば、和電圧の電圧Ｖ61が低くても負荷回路部６３に２．６Ｖの電圧を印加することができるので、従来構成の場合よりもＬＥＤを明るく発光させることができるとともに、実施形態１と同様の効果を奏することができる。

また、電源回路部６１を品種の多い汎用ダイオードで構成することができるので、品種が少なくメーカ間で互換性の乏しいダイオードブリッジ素子に比べて、生産中止などで大きな設計変更を強いられることがなく、設計変更の対応が容易となり、設計変更に伴うコストを削減することができる。

（実施形態４）
図７は本発明による実施形態４のスイッチ器具の構成図である。

実施形態４のスイッチ器具１は、実施形態１との相違点として、図７に示すように、電源回路部６１が、順方向となるように直列に接続された一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１と、これら一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１と逆並列に接続される一のダイオードＤ６１とにより構成されることを特徴とする。

次に実施形態４のスイッチ器具１の特徴となる回路動作について説明する。スイッチとしての開閉素子５の閉時に、電源回路部６１に電源ＡＣからの電圧が印加することにより、一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１または一のダイオードＤ６１に順方向オン電圧０．７Ｖが発生する。

電源ＡＣのある半周期で、一対のダイオードＤ６１，Ｄ６１による和電圧１．４Ｖが昇圧回路部６２に印加してダイオードＤ６２に順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２が、その和電圧１．４ＶからダイオードＤ６２の順方向オン電圧０．２Ｖを差し引いた電圧１．２Ｖで充電されることになる。これにより、コンデンサＣ６２の両端電圧は１．２Ｖとなる。

電源ＡＣの次の半周期で、充電されたコンデンサＣ６２の両端電圧１．２Ｖが一のダイオードＤ６２による順方向オン電圧０．７Ｖに重畳し、１．９Ｖの電圧としてＬＥＤに印加することになる。これにより、ＬＥＤが点灯する。

実施形態４によれば、和電圧の電圧Ｖ61が低くても負荷回路部６３に１．９Ｖの電圧を印加することができるので、従来構成の場合よりも若干暗くなるものの、ＬＥＤを発光させることができるほか、電源回路部６１での消費電力をより一層低減することができる。

また、電源回路部６１を品種の多い汎用ダイオードで構成することができるので、品種が少なくメーカ間で互換性の乏しいダイオードブリッジ素子に比べて、生産中止などで大きな設計変更を強いられることがなく、設計変更の対応が容易となり、設計変更に伴うコストを削減することができる。

（実施形態５）
図８は本発明による実施形態５のスイッチ器具の構成図である。

実施形態５のスイッチ器具１は、図８に示すように、各実施形態（図の例では実施形態１）との相違点として、直列に接続された開閉素子５および発光回路部６と並列に接続されるほたる発光用の発光回路部７をさらに備え、その発光回路部７が、直列の抵抗Ｒ７およびネオンランプ７０により構成されていることを特徴とする。ネオンランプ７０は、スイッチとしての開閉素子５の開時に点灯する。

ここで、図８の想像線（点線）で示される発光回路部７’のように、それを構成する抵抗Ｒ７およびネオンランプ７０を開閉素子５と並列に接続すると、開閉素子５の開時にそのネオンランプ７０に流れる電流によって、発光回路部６のＬＥＤが発光するおそれがある。これに対して、実施形態５によれば、発光回路部７を開閉素子５および発光回路部６と並列に接続することにより、ネオンランプ７０に流れる電流が発光回路部６に流れないので、そのようなＬＥＤの誤発光を防止することができる。

なお、実施形態５の技術は、実施形態１と同様の電源回路部６１が具備される構成に適用されているが、その電源回路部６１を構成するダイオードブリッジの一対の直流出力端子間にさらにダイオードを順方向に接続する構成にも、あるいは従来構成にも適用可能であり、ＬＥＤの誤発光を防止することができる。

（実施形態６）
図９は本発明による実施形態６のスイッチ器具の構成図である。

実施形態６のスイッチ器具１は、図９に示すように、各実施形態（図の例では実施形態１）との相違点として、電源回路部６と並列に接続される抵抗Ｒ８をさらに備えることを特徴とする。

ここで、コンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２を備える各実施形態は、非常に高感度であるため、場合によっては０．５ｍＡ程度の電流でもＬＥＤが点灯する。このため、実施形態６では、抵抗Ｒ８により、発光回路部６に小電流が流れてもその小電流でＬＥＤが発光しないように回路を設定するのである。例えば、抵抗Ｒ８の抵抗値をＲ８、電源回路部６の両端電圧をＶ61、この電圧Ｖ61に上昇するまでの抵抗Ｒ８に流れるしきい値としての電流をＩとすると、Ｒ８＝Ｖ61／Ｉとなるので、その抵抗値Ｒ８を調整することにより、上記しきい値を自由に変更することができる。

実施形態６によれば、例えば、負荷ＬＤと電源ＡＣとの間に本スイッチ器具１を１個介設し、本スイッチ器具１のスイッチをオンにして、負荷ＬＤ側で電源のオン，オフをする構成において、負荷ＬＤ側での電源オフ時に漏れ電流が流れる場合や、本スイッチ器具１のスイッチにほたる発光用の発光素子が並列に接続されている場合でも、電源回路部６１に流れる小電流でＬＥＤが発光するのを防止することが可能となる。

なお、実施形態６の技術は、実施形態１と同様の電源回路部６１が具備される構成に適用されているが、その電源回路部６１を構成するダイオードブリッジの一対の直流出力端子間にさらにダイオードを順方向に接続する構成にも、あるいは従来構成にも適用可能であり、ＬＥＤの誤発光を防止することができる。

（実施形態７）
図１０は本発明による実施形態７のスイッチ器具の構成図である。

実施形態７のスイッチ器具１は、図１０に示すように、各実施形態（図の例では実施形態１）との相違点として、昇圧回路部６２が、当該昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２と直列に接続される抵抗Ｒ６２をさらに備えることを特徴とする。また、図１０の例では、抵抗Ｒ６２は負荷回路部６３と並列に接続されている。

例えば、負荷ＬＤがランプで、容量が大きくインピーダンスが低いとすると、大きな突入電流が流れる。白熱球などでは、冷えていると突入電流はさらに大きくなる。このような場合に、抵抗Ｒ６２の抵抗値を数十オームに設定することにより、突入電流を下げることができる。また、抵抗Ｒ６２の抵抗値が数十オーム程度であれば、コンデンサＣ６２を十分充電することができる。

実施形態７によれば、負荷ＬＤの低インピーダンスにより昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２に大きな突入電流が流れたとしても、昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２と直列に接続される抵抗Ｒ６２によりその突入電流を抑制することができるので、突入電流から昇圧回路部６２のダイオードＤ６２を保護することが可能となる。

（実施形態８）
図１１は本発明による実施形態８のスイッチ器具の構成図である。

実施形態８のスイッチ器具１は、直列のコンデンサＣ６２およびダイオードＤ６２におけるそのダイオードＤ６２に対してＬＥＤが逆並列に接続される例えば実施形態１との相違点として、図１１に示すように、ＬＥＤおよびダイオードＤ６２と昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２とに対して直列に接続される抵抗Ｒ６３を備えることを特徴とする。図１１の例では、実施形態１の抵抗Ｒ６３が、ＬＥＤ用の電流制限抵抗およびダイオードＤ６２用の突入電流抑制抵抗として兼用されている。

実施形態８によれば、ＬＥＤ用の電流制限抵抗と、ダイオードＤ６２用の突入電流抑制抵抗とを一の抵抗Ｒ６３で兼用することができるので、部品および組立てのコストを削減することができ、小型化が可能となる。

（実施形態９）
図１２は本発明による実施形態９のスイッチ器具の構成図である。

実施形態９のスイッチ器具１は、実施形態１との相違点として、図１２に示すように、電源回路部６１が、開閉素子５と上記他の端子部４との間に接続される１次巻線ｎ１と、昇圧回路部６２の両端と接続される２次巻線ｎ２とを備えるトランスＴ６１により構成されることを特徴とする。

次に実施形態９のスイッチ器具１の特徴となる回路動作について説明する。スイッチとしての開閉素子５の閉時に、トランスＴ６１の１次巻線ｎ１に電源ＡＣからの電圧が印加することにより、２次巻線ｎ２に所定の電圧が発生する。

その所定の電圧が、従来構成に比べて低くても、電源ＡＣのある半周期で、２次巻線ｎ２の所定の電圧が昇圧回路部６２に印加して昇圧回路部６２のダイオードＤ６２に順方向の電流が流れる場合、昇圧回路部６２のコンデンサＣ６２が、所定の電圧からダイオードＤ６２の順方向オン電圧を差し引いた電圧で充電されることになり、電源ＡＣの次の半周期で、充電されたコンデンサＣ６２の両端電圧が２次巻線ｎ２の所定の電圧に重畳してＬＥＤに印加することになるので、ＬＥＤを発光させることができる。また、２次巻線ｎ２の所定の電圧が低くてもよいので、トランスＴ６１の巻数、例えば１次巻線の巻数を減らすことができる。

なお、例えば、０．５Ａの定格のスイッチ器具１の場合には、ダイオードで電源回路部６１を構成し、４Ａの定格のスイッチ器具１の場合には、トランスＴ６１で電源回路部６１を構成するようにすればよい。

本発明による実施形態１のスイッチ器具の構成図である。 同スイッチ器具の斜視図である。 同スイッチ器具の分解斜視図である。 同スイッチ器具の動作波形図である。 本発明による実施形態２のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態３のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態４のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態５のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態６のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態７のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態８のスイッチ器具の構成図である。 本発明による実施形態９のスイッチ器具の構成図である。 従来のスイッチ器具の構成図である。 従来のスイッチ器具の構成図である。

符号の説明

１ スイッチ器具
２ ボディ
３ カバーブロック
４ 端子部
５ 開閉素子
６ 発光回路部
６１ 電源回路部
Ｄ６１ ダイオード
６２ 昇圧回路部
Ｃ６２ コンデンサ
Ｄ６２ ダイオード
６３ 負荷回路部
ＬＥＤ 発光ダイオード
Ｒ６３ 抵抗

Claims (9)

1. 負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、一対の直流出力端子が短絡された状態で一対の交流入力端子が前記スイッチと前記他の端子部との間に接続されるダイオードブリッジにより構成され、前記昇圧回路部のダイオードは、前記ダイオードブリッジを構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは前記所定のダイオードと逆並列に接続されることを特徴とするスイッチ器具。
2. 負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、一対の直流出力端子が短絡された状態で一対の交流入力端子が前記スイッチと前記他の端子部との間に接続されるダイオードブリッジにより構成され、前記昇圧回路部は、前記直列のコンデンサおよびダイオードを、二組順並列に接続するとともに各組のコンデンサおよびダイオードの配列順序を違えるように配置して構成され、前記昇圧回路部の各ダイオードは、前記ダイオードブリッジを構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは、前記昇圧回路部における一方の組のコンデンサおよびダイオードの接続点と他方の組のコンデンサおよびダイオードの接続点との間に、前記昇圧回路部の各ダイオードと順方向となるように接続されることを特徴とするスイッチ器具。
3. 負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、順方向となるように直列に接続された一対のダイオードを二組逆並列に接続して構成され、前記昇圧回路部のダイオードは、前記電源回路部を構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは、前記所定のダイオードと逆並列に接続されることを特徴とするスイッチ器具。
4. 負荷を直列に介して交流電源からの電圧が印加する一対の端子部を備えるとともに、これら一対の端子部間にスイッチと発光回路部とを直列に接続して備えるスイッチ器具であって、前記発光回路部は、前記一対の端子部のうち一の端子部に接続された前記スイッチと他の端子部との間に、前記交流電源から所定の電圧を得る電源回路部と、直列のコンデンサおよびダイオードにより構成され前記電源回路部で得られた電圧を昇圧する昇圧回路部とを並列に接続して備えるとともに、前記コンデンサの両端電圧が前記所定の電圧に重畳して得られる電圧で発光する発光ダイオードを備え、前記電源回路部は、順方向となるように直列に接続された一対のダイオードと、これら一対のダイオードと逆並列に接続される一のダイオードとにより構成され、前記昇圧回路部のダイオードは、前記電源回路部の一対のダイオードと順並列に接続され、前記電源回路部を構成する各ダイオードよりも順方向オン電圧が低い所定のダイオードであり、前記発光ダイオードは前記所定のダイオードと逆並列に接続されることを特徴とするスイッチ器具。
5. 直列に接続された前記スイッチおよび前記発光回路部と並列に接続されるほたる発光用の発光素子をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスイッチ器具。
6. 前記電源回路部と並列に接続される抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスイッチ器具。
7. 前記昇圧回路部は、当該昇圧回路部のコンデンサおよびダイオードと直列に接続される抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のスイッチ器具。
8. 前記発光ダイオードおよび前記所定のダイオードと前記昇圧回路部のコンデンサとに対して直列に接続される抵抗をさらに備えることを特徴とする請求項１，３または４記載のスイッチ器具。
9. 前記電源回路部は、前記スイッチと前記他の端子部との間に接続される１次巻線と、前記昇圧回路部の両端と接続される２次巻線とを備えるトランスにより構成されることを特徴とする請求項１記載のスイッチ器具。

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