JP4207027B2 - LED lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、LED(発光ダイオード)素子を複数含むLEDユニットと、このLEDユニットに電力を供給するLED電源供給部と、LED素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体とを備えたLED照明装置に関するものである。 The present invention provides an LED illumination including an LED unit including a plurality of LED (light emitting diode) elements, an LED power supply unit for supplying power to the LED unit, and a lens body including a lens disposed in front of the LED elements. It relates to the device.
従来、LEDを使った照明器具として、寿命が長い、小型であることなどの特徴を利用した商品が開発商品化されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a lighting apparatus using LEDs, products using features such as long life and small size have been developed and commercialized.
病室、居室などの夜間に足元を照らす足元灯の光源として、さらに常夜灯の光源、スポット的な光源、表示としての光源として、LEDを使った照明器具が商品化されている。これらの商品は、LEDの半永久寿命という特徴から、LEDを交換することなく、照明器具として4年〜10年の寿命がある。(例えば、特許文献1参照)
しかし、基本的には、LEDは、表示用などの補助的な光源として使用されるに留まり、高照度な主光源としての適用には課題が多いために、開発されていないのが現状である。本来、半永久的な寿命であるはずのLEDの光出力を、高照度を得るために増加させると、LEDのチップを覆っている樹脂が自己の光と温度によって劣化し、変色などを起こして光出力の低下となって現れ、要求されている光出力が得られなくなってしまうからである。ここで、その光出力の低下によって、必要とされる光出力が得られなくなる時点をLEDの寿命の終期と定義する。 However, basically, LEDs are only used as an auxiliary light source for display or the like, and there are many problems in application as a main light source with high illuminance. . If the light output of an LED, which should have a semi-permanent lifetime, is increased in order to obtain high illuminance, the resin covering the LED chip will deteriorate due to its own light and temperature, causing discoloration, etc. This is because the output decreases and the required optical output cannot be obtained. Here, the point in time when the required light output cannot be obtained due to the decrease in the light output is defined as the end of the lifetime of the LED.
このように、樹脂の劣化は、光が多く出れば出るほど温度が高くなればなるほど加速されて、LEDの寿命が短くなるので、LEDを使用する照明器具では、LEDを定格よりも低照度で点灯させることでその温度を下げ、これによりLEDの寿命を伸ばし、低照度をLEDの数を増やすことで補う対策がとられる。 As described above, the deterioration of the resin is accelerated as the light is emitted, and the temperature is accelerated as the light is emitted, so that the life of the LED is shortened. Measures are taken to lower the temperature by turning on the light, thereby extending the life of the LED, and to compensate for low illumination by increasing the number of LEDs.
近年、青色LEDが開発されて、白色の光源がLEDで得られるようになったことから、白色のLEDを照明器具として、特に主光源としての使い方ができるようになってきている。しかし、上記の如く寿命を伸ばしながら明るさを確保するために、LEDの個数が多くなり、特に高輝度の青色LEDなどは単価が非常に高いので、照明器具としてのコストが非常に高いものとなる。そのため、主光源としてのLED照明装置があまり普及していないのが現状である。 In recent years, blue LEDs have been developed, and white light sources can be obtained with LEDs. Therefore, white LEDs can be used as lighting fixtures, particularly as a main light source. However, in order to ensure the brightness while extending the life as described above, the number of LEDs increases, and particularly the high-brightness blue LED has a very high unit price, so the cost as a lighting fixture is very high. Become. Therefore, the current situation is that LED lighting devices as main light sources are not so popular.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、LED素子1個あたりの光出力を増加させてLED素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができるLED照明装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to increase the light output per LED element, and to use an LED element as a main light source, and to improve the lifetime as a lighting fixture. It is providing the LED illuminating device which can be extended.
請求項1の発明は、LED素子を複数含むLEDユニットと、このLEDユニットに電力を供給するLED電源供給部と、前記LED素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体と、前記LED電源供給部を内蔵する照明器具本体とを備え、少なくとも前記LEDユニットのLED素子が交換自在に構成され、さらに前記照明器具本体に内蔵されたLED電源供給部に前記LEDユニットがコネクタ接続され、前記LED電源供給部およびLEDユニットの少なくとも一方のコネクタ接続形状に、前記LED電源供給部から前記LEDユニットへの出力電圧のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする。 The invention of claim 1 includes an LED unit including a plurality of LED elements, an LED power supply unit for supplying power to the LED unit, a lens body including a lens disposed in front of the LED elements, and the LED power supply. A lighting fixture body having a built-in portion, wherein at least the LED elements of the LED unit are configured to be replaceable, and the LED power supply portion built in the lighting fixture body is connected to a connector, and the LED power source A switching means for switching a level of an output voltage from the LED power supply unit to the LED unit is provided in at least one connector connection shape of the supply unit and the LED unit.
この発明によれば、LED素子1個あたりの光出力を増加させてLED素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができる。さらには、LEDユニットの寿命を延ばすことができるとともに照明時の消費電力を低減させることができる。 According to the present invention, the light output per LED element can be increased and the LED element can be used as a main light source, and the lifetime as a lighting fixture can be extended. Furthermore, the lifetime of the LED unit can be extended and the power consumption during illumination can be reduced .
以上説明したように、本発明では、LED素子1個あたりの光出力を増加させてLED素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができるという効果がある。 As described above, the present invention has an effect that the light output per LED element can be increased and the LED element can be used as a main light source, and the life as a lighting fixture can be extended.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(基本構成1)
図6は本発明のLED照明装置の基本構成1の一部を示す分解斜視図、図7はLED照明装置の断面図、図8は図6に示すLEDユニットの回路図である。
(Basic configuration 1)
6 is an exploded perspective view showing a part of the basic configuration 1 of the LED lighting device of the present invention, FIG. 7 is a sectional view of the LED lighting device, and FIG. 8 is a circuit diagram of the LED unit shown in FIG.
基本構成1のLED照明装置11は、図7に示すように、天井板CBの裏面に設置され、商用電源(交流電源)からの交流電圧を、降圧を含めて整流および平滑などして所定レベルの直流の低電圧を得るLED電源供給部110を備えているほか、本体(照明器具本体)111、器具外郭(枠)112、LEDユニット113およびレンズ体114により構成され天井板CBの表面に取り付けられる本体部を備えている。なお、図7の例では、本体111および器具外郭112により器体が構成されるようになっている。
As shown in FIG. 7, the
本体111は、図6に示すように、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状の底部111aと、この外周縁から下方に延設された円筒部111bとを一体に有する形状に形成されている。底部111aには、天井板CBの孔Hに通された電源接続線W1を介してLED電源供給部110の出力に電気的に接続される接続部(コネクタ)111cが下面中央に設けられているとともに、当該本体111を天井板CBの表面にねじ止め固定するための取付孔111dが一対接続部111cの両側に穿設されている。他方、円筒部111bには、ねじ溝111eが外周壁に形成されている。
As shown in FIG. 6, the
器具外郭112は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状の底部112aと、この外周縁から上方に延設された円筒部112bとを一体に有する形状に形成されている。底部112aには、円状の孔112cが中央に穿設されている一方、円筒部112bには、本体111のねじ溝111eと嵌合するねじ溝112dが内周壁に形成されている。
The
LEDユニット113は、電子部品が実装され本体111内に着脱(交換)自在に収納される円状の実装基板(プリント基板)であり、本体111の接続部111cにコネクタ接続される接続部113aを当該LEDユニット113の上面中央に備えている。図8の例では、LEDユニット113には、3個のLED、トランジスタTrおよび抵抗Rを直列に接続した組みを4組並列に接続して構成される発光部113bと、コンデンサC1、トランジスタTr1および抵抗R1〜R3により構成され、発光部113bの各組のトランジスタTrにミラー接続されて発光部113bの各組のLEDに同一の定電流を流す電源部113cとが具備される(ミラー回路構成)。なお、図6中の113dは孔である。
The
レンズ体114は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状の底部114aと、この外周縁から上方に延設された円筒部114bとを一体に有する形状に形成されている。底部114aには、LEDユニット113の一対の孔113dに嵌入する一対のピン114cが上方に立設されているほか、LEDユニット113の各LEDの前方に、LEDの光を制御するための各レンズ114dが配置されている。なお、レンズ体114も本体111内に着脱(交換)自在に収納されるようになっている。
The
次に、LED照明装置11の天井板CBへの取付手順について説明すると、まず、本体111を各取付孔111dの位置でねじ止めして本体111を天井板CBの表面に固定する。この後、LEDユニット113の各孔113dにレンズ体114の各ピン114cを挿入して、LEDユニット113をレンズ体114に装着する。そして、LEDユニット113の接続部113aを本体111の接続部111cにコネクタ接続して、LEDユニット113およびレンズ体114を本体111に収納する。この後、本体111のねじ溝111eに器具外郭112のねじ溝112dをねじ合わせて、器具外郭112を本体111に取り付ける。
Next, the procedure for attaching the
以上、本基本構成1では、LEDが実装されたLEDユニット113がLED照明装置11から着脱自在に構成されているので、LEDユニット113を交換するだけで、LED照明装置11としての寿命が伸びるから、各LEDに流す電流を増大させて各LEDによる光出力を増大させることができ、主光源としての明るさをより少ない個数のLEDで確保することができる。
As described above, in the basic configuration 1, since the
(基本構成2)
図9は基本構成2のLED照明装置の断面図である。
(Basic configuration 2)
FIG. 9 is a cross-sectional view of the LED illumination device of the basic configuration 2.
基本構成2のLED照明装置18は、図9に示すように、器具外郭112、LEDユニット113およびレンズ体114を基本構成1と同様に備えているほか、基本構成1との相違点として、本体111にLED電源供給部110を内蔵した電源内蔵型本体181を備えている。
As shown in FIG. 9, the
上記構成の基本構成2でも、基本構成1と同様の効果が得られる。また、基本構成2の構成では、LED電源供給部110を別置した場合と比べて、LED照明装置の高さが高くなる欠点があるが、天井裏からの交流電源をLED照明装置に直接接続することができるので、一般家庭で使用されているシーリング器具としての展開が容易にできる。
With the basic configuration 2 having the above-described configuration, the same effects as the basic configuration 1 can be obtained. In addition, in the configuration of the basic configuration 2, there is a drawback that the height of the LED lighting device is higher than when the LED
(基本構成3)
図1は基本構成3のLED照明装置の断面図である。
(Basic configuration 3)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the LED illumination device having the basic configuration 3.
基本構成3のLED照明装置22は、図1に示すように、器具外郭112、LEDユニット113およびレンズ体114を基本構成2と同様に備えているほか、基本構成2との相違点として、LEDユニット113への出力電圧のレベルを高レベル(例えば24V)および低レベル(例えば12V)のどちらかに切り換えるスイッチSW1をさらに有する電源内蔵型本体221を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、LEDの電流を増加させてLEDの発光を増加させると、LEDチップを覆う樹脂部の劣化などにより、半透明の樹脂部が変色してLED素子としての光出力が低下することが寿命の定義として既に説明したが、基本構成3では、上記基本構成1,2と同様に、LEDユニット113が交換自在になっているので、LED照明装置22としては延命を図ることができる。これにより、LEDの発光を強くして高照度とし、LED照明装置22を主照明として使用することができる。
Here, when the LED current is increased to increase the light emission of the LED, the translucent resin portion is discolored due to deterioration of the resin portion covering the LED chip, and the light output as the LED element is reduced. In the basic configuration 3, as in the basic configurations 1 and 2, the
図1の例では、LEDユニット113への出力電圧のレベルを切り替えるスイッチSW1が設けられているので、高レベルに切り替えればLED照明装置22を主照明として使用することができ(高照度・交換促進型)、低レベルに切り替えればLED照明装置22のLEDユニット113の寿命を延ばすことができる(低照度・長寿命型)。LEDユニット113への出力電圧のレベルを切り替えることで、各LEDに流れる電流値が変化し、各LEDの寿命が変化する。
In the example of FIG. 1, since the switch SW1 for switching the level of the output voltage to the
主照明としてではなく、ある環境下において、補助的な照明で半永久的な使い方をしたい場合、昼間の明るい内は補助照明として点灯させ、夜暗くなったときに主照明として使用すれば、その分寿命を延ばして、LEDユニット113の交換回数が少なくて済む。また、照明の消費電力の点からも、必要な明るさに応じて光出力を変化させることで、照明の消費電力を低減できる。
If you want to use the auxiliary lighting semi-permanently in some circumstances rather than as the main lighting, if you use it as the auxiliary lighting during the daytime and use it as the main lighting when it gets dark at night The service life is extended and the number of replacements of the
(第1実施形態)
図2は本発明に係る第1実施形態のLED照明装置の断面図、図3は図2の接続部の例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view of the LED illumination device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the connection portion of FIG.
第1実施形態のLED照明装置23は、図2に示すように、LEDユニット113およびレンズ体114に代えて、これらが一体になったLEDレンズ体135を備え、このLEDレンズ体135と電源内蔵型本体181との接続に、図3に示す接続部231c,233a(233a’)が使用される以外は基本構成2のLED照明装置18と同様に構成される。
As shown in FIG. 2, the
図3(a)に示す接続部231c,233aの使用時には、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧は24Vになり、図3(b)に示す接続部231c,233a’の使用時には、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧は12Vになる。
When the connecting
基本構成3では、電源内蔵型本体の出力電圧の切替手段として、電源内蔵型本体にスイッチが設けられるのに対し、第1実施形態では、LEDレンズ体135と電源内蔵型本体181との間に接続部が設けられる。図3の例では、接続部231cが共通仕様になっているので、接続ピンピッチが異なる接続部233a,233a’のどちらが実装されているかというLEDレンズ体135の仕様により、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧が切り替わるのである。このように、LEDレンズ体135側の接続部の接続ピン間の距離を変えるだけで、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧を切り替えることができるので、LEDの個数、流す電流値およびレンズ114dの配光などが異なった仕様のLEDレンズ体135への対応が可能となり、LEDレンズ体135に適した電圧を印加させることができる。
In the basic configuration 3, a switch is provided in the power supply built-in main body as a means for switching the output voltage of the power supply built-in main body. A connection is provided. In the example of FIG. 3, since the
なお、図3の例に限らず、接続ピンピッチを同一にし、電源内蔵型本体181側の接続部に対するLEDレンズ体135側の接続部の接続角度に応じて、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧が切り替わるようにしてもよい。例えば、図3(a)の接続角度(向き)では、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧が24Vになり、図3(b)の接続角度では、電源内蔵型本体181からLEDレンズ体135への出力電圧が12Vになるようにしてもよい。この場合、一のLEDレンズ体135に対する電源内蔵型本体181の出力電圧を、接続の角度を変えるだけで自由に選択できるので、一のLEDレンズ体135に対して、高照度・低寿命型、低照度・高寿命型の2種類の使用が可能になる。
In addition to the example of FIG. 3, the connection pin pitch is the same, and the power supply built-in
また、上記では、ピン接続構造について説明したが、同様の効果が達成できるものであれば、その他形状の接続構造でもよい。 Moreover, although the pin connection structure was demonstrated above, the connection structure of another shape may be sufficient as long as the same effect can be achieved.
(参考例)
図4はLED照明装置の参考例の断面図、図5は図4のLEDユニットの回路図である。
( Reference example )
FIG. 4 is a cross-sectional view of a reference example of the LED lighting device, and FIG. 5 is a circuit diagram of the LED unit of FIG.
参考例であるLED照明装置24は、図4に示すように、LEDユニット113に代えて、スイッチSW2がさらに実装されたLEDユニット243を備える以外は、基本構成2のLED照明装置18と同様に構成される。
As shown in FIG. 4 , the
図5の例では、抵抗R3(図8参照)が抵抗R3a,R3bの直列回路で構成され、その一方の抵抗R3bに上記スイッチSW2が並列に接続され、このスイッチSW2が電源内蔵型本体181からLEDユニット243への出力電圧を切り替える手段として設けられている。スイッチSW2をオン/オフに切り替えることで、各LEDに流す電流を一定にする定電流回路の抵抗値が切り替わり、各LEDに流れる電流値が変化する。具体的には、スイッチSW2のオン時、ミラー回路のトランジスタTr1および抵抗R1,R2,R3aによりミラー回路の電流が決まり、スイッチSW2のオフ時、抵抗R3bが抵抗R3aに直列に介在するので、流れる電流が少なくなる。したがって、スイッチSW2をオンまたはオフにすることにより、高照度型または低照度型にそれぞれ切り替えることができ、利用者がLED照明装置24を点灯中にまたは仕様に応じて光出力を切り替えることができる。
In the example of FIG. 5, the resistor R3 (see FIG. 8) is configured by a series circuit of resistors R3a and R3b, and the switch SW2 is connected in parallel to one of the resistors R3b. It is provided as means for switching the output voltage to the
22 LED照明装置
112 器具外郭
113 LEDユニット
114 レンズ体
114d レンズ
221 電源内蔵型本体
SW1 スイッチ
22
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