JP4909447B2 - ランプ - Google Patents

Description

本発明は、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えたランプに関するものである。

近年、地球環境保護の観点から、低消費電力で長寿命である発光ダイオード（以下、本明細書では「ＬＥＤ」と称する。）を光源としたランプの普及が進んでいる。特に、白色の高輝度ＬＥＤが開発されたことからその用途が広がり、面光源型の照明器具に留まらず、従来はコスト高であることなどが懸念されて採用されなかった家庭用の照明としても、白熱電球や蛍光管、電球型蛍光灯の代替商品として、ＬＥＤを点灯する駆動回路とＬＥＤとが一体化されたＬＥＤランプが多用され始めている。

このような、白熱電球用の照明器具に用いられる白熱電球代替用の電球型ＬＥＤランプとして、ＬＥＤの発光時の熱により駆動回路基板上の電子部品が損傷を受けることを防止するため、ＬＥＤが搭載された放熱板と駆動回路が搭載された回路基板とを離間させて配置するものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１７６９２５号公報

長寿命であるというＬＥＤの特性は、光源として大きなメリットである。しかし、ＬＥＤを点灯する駆動回路に使用される回路基板自体や、搭載される回路部品の特に接続部の劣化寿命との関係から、ＬＥＤを光源として用いた駆動回路一体型のランプとしての新たな問題が生じる。

ＬＥＤ素子そのものは半永久に使用することができるため、ＬＥＤランプとしての製品寿命は、ＬＥＤが封止された樹脂が劣化することにより透光性が落ちて発光量が一定以下になった場合を言うとされている。この樹脂が劣化した状態をランプ寿命と考えた場合でも、その長さは３〜４万時間を超える。例えば１日約１０時間点灯した場合、使用時間は１年間で約３０００時間となるから、３万時間の使用時間とは約１０年間に相当する。一方で、ＬＥＤランプを１０年間以上という長時間にわたって使用した場合には、ＬＥＤの駆動回路として用いられるプリント基板の配線や、コンデンサなどの回路部品、さらには、配線と回路部品とを接続しているはんだ材が先に劣化し、導通不良や短絡などが生じてしまう。すなわち、ＬＥＤの発光が停止したり、その輝度が低下してしまうよりも早く、駆動回路の寿命が尽きてしまうのである。このことは、上記特許文献１に記載の対策を施しても回避できる問題ではなく、光源としてのＬＥＤの寿命よりも先に駆動回路が接続不良などになった場合、不良発生部分での異常発熱や発火などの重大トラブルの原因となりかねない。

また、白熱電球の代替商品である電球型ＬＥＤランプや、直管型蛍光灯の代替商品である直管型ＬＥＤランプが使用される一般家庭では、ユーザはランプの発光がほぼ完全に０になるまでランプ交換を行わないという傾向が見られる。すなわち、従来の白熱電球や蛍光管は、照明器具に用いられる回路部品よりもランプの方が明らかに短い製品寿命を有していたために、ランプの輝度が大幅に下がった場合が交換時期であるとの認識がユーザに定着しているのである。

このようなユーザの認識を直ちに変換させることは困難であり、例えばタイマーなどの寿命管理部品を備えてユーザに対してランプとしての寿命が来たことを通知するだけでは、ユーザにランプ交換を促す手段として十分であるとは言えない。この結果、寿命を管理し、かつそれを通知する手段を追加することによって、いたずらにコスト高やランプ容量の増大を招くだけで、ランプ交換を確実に行ってもらえずに駆動回路の不良に起因する不測の事態を招くことも想定される。

本発明は、上記従来のＬＥＤランプにおける課題を解決し、簡単な構成でＬＥＤランプが製品寿命であることをユーザに伝え、かつ、確実にランプ交換を促すことができるランプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明のランプは、光源としての発光ダイオードと、交流または直流電源により前記発光ダイオードを点灯する駆動回路とを備え、前記発光ダイオードが所定時間動作すると、前記発光ダイオードの発熱によって樹脂素材が絶縁劣化して導通し、前記発光ダイオードを点灯させる電流を遮断することで前記発光ダイオードを非点灯とする寿命検出素子を有していることを特徴とする。

また、本発明のランプは、発光ダイオードと、前記発光ダイオードを点灯する駆動回路とを備え、前記発光ダイオードの動作時間に応じて生じる電気特性の変化によって、前記発光ダイオードを点灯させる電流を遮断することで前記発光ダイオードを非点灯とする寿命検出素子を有することを特徴とする。

本発明のランプは、絶縁劣化する樹脂素材を用いた寿命検出素子によって、発光ダイオードの動作時間が所定時間に達すると点灯中の発光ダイオードを非点灯とする。このため、駆動回路を含めたランプとしての製品寿命が来たことをユーザに知らせ、ユーザが確実にランプ交換を行うよう促すことができる。

本発明の実施形態にかかるランプにおける、寿命検出素子の第１の配置例を示す回路ブロック図である。図１（ａ）は、複数のＬＥＤが直列に接続された接続体の全体に並列に配置されたフィルムコンデンサを示し、図１（ｂ）は、複数のＬＥＤが直列に接続された接続体の一部のＬＥＤに並列に配置されたフィルムコンデンサを示す。 本発明の実施形態にかかるランプにおける、寿命検出素子の第２の配置例を示す回路ブロック図であり、ＬＥＤ駆動回路の回路素子としてフィルムコンデンサを用いた場合を示す。 本発明の実施形態にかかるランプにおける、寿命検出素子の第３の配置例を示す回路ブロック図であり、ＬＥＤ駆動回路の電源回路にフィルムコンデンサを用いた場合を示す。 本発明の実施形態にかかるランプにおける、寿命検出素子の第４の配置例を示す回路ブロック図であり、ＬＥＤ駆動回路に接続されるフィルタ回路にフィルムコンデンサを用いた場合を示す。 本発明の実施形態にかかるランプにおける、寿命検出素子の第５の配置例を示す回路ブロック図であり、ＬＥＤ駆動回路に樹脂被膜された巻線を有する検出コイルを用いた場合を示す。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、電球型ランプの第１の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、電球型ランプの第２の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、電球型ランプの第３の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、電球型ランプの第４の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、直管型ランプの第１の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、直管型ランプの第２の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、直管型ランプの第３の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、直管型ランプの第４の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、ＧＸ口金型ランプの第１の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、ＧＸ口金型ランプの第２の具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、ＬＥＤモジュールの具体的構成を示す断面構成図である。 本発明の実施形態にかかるランプの製品例として、ＬＥＤチップオンボードの具体的構成を示す断面構成図である。

本発明のランプは、光源としての発光ダイオードと、交流または直流電源により前記発光ダイオードを点灯する駆動回路とを備え、前記発光ダイオードが所定時間動作すると、樹脂素材が絶縁劣化して前記発光ダイオードを非点灯とする寿命検出素子を有している。

上記本発明のランプは、発光ダイオードの動作時に生じる熱が作用することで樹脂素材が絶縁劣化することを利用して、発光ダイオードが所定時間動作したときにその電気特性が変化するように設計された回路素子を寿命検出素子として用いている。この寿命検出素子を、発光ダイオードから発せられる熱が所定時間作用して回路特性が変化すると、発光ダイオードの少なくとも一部を強制的に非点灯となるように配置することで、所定の設計寿命時間が経過したランプを正常動作できなくする。このため発光ダイオードを光源とするランプで、発光ダイオードよりも寿命の短い駆動回路の劣化が生じる前に、ユーザにランプ交換を促すことができる。

上記本発明のランプにおいて、前記寿命検出素子は、前記発光ダイオードの前記少なくとも一部と並列に配置されたフィルムコンデンサとすることができる。このようにすることで、簡単な構成で、所定時間動作後に所定の個数の発光ダイオードを非点灯とすることができる。

また、前記寿命検出素子は、前記発光ダイオードの駆動回路を構成するフィルムコンデンサとすることができる。このようにすることで、特別な素子を付加することなく、ランプの寿命管理を行うことができる。

さらに、前記寿命検出素子は、樹脂被膜された巻線を有するコイルとすることができる。このようにすることで、フィルムコンデンサと同様の簡易な構成で、樹脂素材が絶縁劣化することを利用したランプの寿命管理を行うことができる。

また、前記寿命検出素子が、前記発光ダイオードの発光部と１０ｍｍ以下の間隔を有して配置されていることが望ましい。このように、寿命検出素子を発光ダイオードの近傍に配置することで、発光ダイオードからの発熱による樹脂素材の絶縁劣化の度合いを設計値に合わせることができ、より正確に、発光ダイオードの動作時間に合わせて発光ダイオードを非点灯とすることができる。

さらに、この場合において、前記発光ダイオードの動作時の温度が５０度以上であることが好ましい。このようにすることで、寿命検出素子によるより正確な動作時間の検出を行うことができる。

さらにまた、前記寿命検出素子が、前記発光ダイオードの放熱のために設けられた放熱板、もしくは、前記発光ダイオードが収容された筐体と、１０ｍｍ以下の間隔を有して配置されていることが好ましい。寿命検出素子を、発光ダイオードの発熱を伝わらせる放熱板などの近傍に配置することにより、発光ダイオードからの発熱による樹脂素材の絶縁劣化の度合いを設計値に合わせることができ、より正確に、発光ダイオードの動作時間に合わせて発光ダイオードを非点灯とすることができる。

さらに、この場合において、前記発光ダイオードの動作時における、前記放熱板、もしくは、前記筐体の温度が５０度以上であることが好ましい。このようにすることで、寿命検出素子によるより正確な動作時間の検出を行うことができる。

すなわち、本発明は、発光ダイオードと、前記発光ダイオードを点灯する駆動回路とを備え、前記発光ダイオードの動作時間に応じて生じる電気特性の変化によって前記発光ダイオードを非点灯とする寿命検出素子を有するランプである。

本発明は、光源である発光ダイオードの寿命が尽きていない場合でも、より早く寿命がくる他の回路部品に合わせて、ランプを強制的に非点灯もしくはその明るさを大幅に低減することでユーザにランプ交換を促すという新しい技術的思想を適用することで、駆動回路を構成する回路部品が劣化して発熱や火災が生じるなどの重篤な事態に至ることを効果的に防止しうるランプを得ることができる。

以下、本発明のランプについて、図面を参照して説明する。

なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明のランプの構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかるランプは、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備えることができる。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を必ずしも忠実に表したものではない。

（寿命検出素子とその配置例）
本発明の実施形態として、まず、本発明のランプに用いられる寿命検出素子の内容とその配置位置について説明する。本発明における寿命検出素子は、ランプの光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）の動作時間に応じてその電気特性が変化し、ＬＥＤの動作時間が所定時間を超えると、点灯中の発光ダイオードを強制的に非点灯とする素子である。

図１は、本発明の実施形態にかかるランプに用いられる、寿命検出素子の第１の配置例を示す回路ブロック図である。

図１（ａ）、および、図１(ｂ)に示す、本実施形態の寿命検出素子の第１の配置例では、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２が、光源であるＬＥＤ１と並列に配置されている。

フィルムコンデンサ２は、樹脂製の絶縁体であるフィルムを電極である金属箔で挟む構造となるものである。なお、樹脂製のフィルムを絶縁体とするコンデンサであっても、樹脂に金属をコーティングしたメタライズ電極タイプのコンデンサは、劣化寿命時の抵抗上昇があるために寿命検出素子として使用することができない。また、電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、スナバ用のセラミックコンデンサなども、寿命劣化時の抵抗上昇があるために、寿命検出素子として使用することができない。

フィルムコンデンサ２では、絶縁体として、たとえば２５０Ｖ耐圧のコンデンサであれば、厚さ５〜１５μｍ程度のポリエステル、ポリプロプレン、ポリエチレンテレフタレート、マイカ、シリコーン樹脂などを用いることが一般的である。なお、具体的な絶縁体の厚さは、後述するようにフィルムコンデンサ２による検出寿命の長さに応じた個別の設計値により定められるものである。

そして、このような、樹脂製の絶縁体を含む多くの物質で、下記のアレニウス（Arrhenius）の式が成り立つことが知られている。

アレニウスの式によれば、物質がおかれる環境温度によって反応速度定数が異なることが示されており、絶縁体の場合、その物質がおかれる環境温度をから、絶縁劣化の進み具合を知ることができる。したがって、所定の絶縁体について、加速試験の結果に基づいてその絶縁劣化度合いを把握することができ、フィルムコンデンサが絶縁劣化して破壊されるまでの時間を規定することができる。

このフィルムコンデンサ２を、図１(ａ)に示すように、定電流駆動するために複数のＬＥＤ１が直列接続された接続体の両端に並列に配置する。このようにすることで、フィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１が動作している時間、ＬＥＤ１からの発熱により所定の環境温度下におかれる。そして、あらかじめ把握された寿命時間が経過すると、フィルムコンデンサ２の絶縁箔が熱による劣化で破壊されて導通する。すると、ＬＥＤ１の接続体には電流が流れなくなるため、接続体のＬＥＤ１全てを、その寿命が尽きていなくても非点灯とすることができる。

また、フィルムコンデンサ２を、図１(ｂ)に示すように、定電流駆動するために複数のＬＥＤ１が直列接続された接続体の一部分と並列に配置することもできる。このようにすることで、フィルムコンデンサ２が破壊されたとき、フィルムコンデンサ２と並列になっていた部分のＬＥＤ１が非点灯となる。このように、ＬＥＤ１の接続体の一部のみを非点灯とすることで、ランプの寿命が来たときにランプが完全に消えてしまい、ユーザが新しいランプとの交換作業を行うことが困難な状況になることを防止することができる。ただし、［発明が解決しようとする課題］の欄で説明したように、ユーザはランプの明るさが少し落ちただけではランプ交換の必要性を感じない虞があるため、ユーザにランプ交換を促すことができるよう、非点灯とするＬＥＤ１の数よりも非点灯としないＬＥＤ１の数が少なくなるように、例えば、非点灯としないＬＥＤ１の数を全体の１／３以下とすることなどが好ましい。

また、ランプによっては、必要な輝度を得るために、ＬＥＤの直列体が複数個用いられるものも存在する。この場合にも、ユーザにランプ寿命であることを知らせ、ランプ交換が必要であることを認識させることができる範囲で、複数の接続体のうちの、どれだけのＬＥＤを非点灯とするのかを適宜定めることができる。勿論、ＬＥＤ１が、１個の場合には、そのＬＥＤを非点灯とすることとなる。

以上のように、本実施形態の寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の、樹脂製部材である絶縁体としての樹脂製フィルムの材質、厚さを所定のものとすることで、点灯状態にあるＬＥＤ１からの発熱に所定時間曝された場合にこれを絶縁破壊して導通させることができる。したがって、ＬＥＤ１を点灯するＬＥＤ駆動回路における、最も寿命が短い部材や部材同士の接合箇所が故障しない任意の範囲内で、ランプの寿命時間を設定することができる。

なお、上記説明から明らかなように、本実施形態の寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２で、ＬＥＤランプの点灯時間を検出することができるのは、ＬＥＤ１の点灯状態として把握できる環境温度下におかれた時間における、絶縁膜の絶縁劣化の進行をあらかじめ把握しているからである。このため、フィルムコンデンサ２の配置位置が、点灯状態のＬＥＤ１の発熱の影響を受けるに十分な近傍の位置であることが重要である。

発明者らが確認したところ、この距離は、ＬＥＤ１の発光部とフィルコンデンサ２との間で１０ｍｍ以下であることが好ましいことが分かった。ただし、この距離は、ＬＥＤ１とフィルムコンデンサ２とが、共通したランプ筐体内に収容されている場合であり、かつ、ランプ筐体内で強制的な空気の撹拌などがされていない条件における数値である。ＬＥＤ１とフィルムコンデンサ２との間にある空気が移動する場合には、ＬＥＤ１からの熱伝導が小さくなるために、ＬＥＤ１とフィルムコンデンサ２との間隔をより狭くし、なるべく密着させることが好ましいことは当然である。

また、電球型ＬＥＤランプや直管型ＬＥＤランプなどの具体例を後述するように、ＬＥＤ１を光源とするランプでは、ＬＥＤ１の熱をより放出しやすくするために放熱板を設けたり、ランプ筐体を放熱板として用いたりしている。この放熱板や筐体などは、ＬＥＤ１からの発熱を積極的に伝える部材であるため、その温度を寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２が検知する対象とすることができる。この場合においても、フィルムコンデンサ２の配置位置が点灯状態のＬＥＤ１から放熱板などに伝わった熱の影響を受ける近傍の位置であるためには、相互の間隔として１０ｍｍ以下が好ましいことが分かった。なお、この数値が、ＬＥＤ１や放熱板などがランプ筐体に覆われていて、強制的な空気の循環が行われていない状態を前提とすることは、上記ＬＥＤからの発熱を直接検出する場合と同様である。

本実施形態の寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２では、ＬＥＤ１の点灯時間をその発熱による熱量から検出するものであるため、ＬＥＤ１の点灯時と非点灯時とを正確に区別するためには、それぞれの状態において一定以上の温度差があることが好ましい。

発明者らの検討によれば、フィルムコンデンサ２がＬＥＤ１自体の温度を感知する場合には、ＬＥＤ１の発光部の温度が５０度以上であることが好ましいことが分かった。また同様に、フィルムコンデンサ２が、ＬＥＤ１の熱を逃がすための放熱板や筐体の温度を感知する場合でも、これら放熱板などの温度が５０度以上であることが好ましいことが分かった。

寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の絶縁体の材質や膜厚を設計する場合に、ランプが使用される環境が分かっている場合には、その環境に応じてフィルムコンデンサ２の絶縁体の材質や膜厚などを調整することもできる。例えば、ランプが使用される環境温度が常に低い場合には、ＬＥＤ１からの発熱がランプ筐体から外部に放出されやすいため、この点を考慮したランプの寿命設計を行うことが必要である。

次に、図２は、本発明の実施形態にかかるランプに用いられる、寿命検出素子の第２の配置例を示す回路ブロック図である。

図２に示すように、本実施形態のランプの寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２として、ＬＥＤ１を点灯させるＬＥＤ駆動回路３に使用されているコンデンサを用いることができる。このようにすることで、寿命を検出するためだけの素子を新たに設けることなく、ＬＥＤ１の動作時間を把握し、所定時間経過後にＬＥＤ１を非点灯とすることができる。

図３は、本発明の実施形態にかかるランプに用いられる、寿命検出素子の第３の配置例を示す回路ブロック図である。

図３に示すように、本実施形態のランプの寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２として、ＬＥＤ１を点灯させるＬＥＤ駆動回路３に電圧を供給する、電源回路４に使用されているコンデンサを用いることができる。このようにすることによっても、寿命を検出するためだけの素子を新たに設けることなく、ＬＥＤ１の動作時間を把握し、所定時間経過後にＬＥＤ１を非点灯とすることができる。

図４は、本発明の実施形態にかかるランプに用いられる、寿命検出素子の第３の配置例を示す回路ブロック図である。

図４に示すように、本実施形態のランプの寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２として、ＬＥＤ１を点灯させるＬＥＤ駆動回路３に必要に応じて設けられる、フィルタ回路５に使用されているコンデンサを用いることができる。このようにすることでも、寿命を検出するためだけの素子を新たに設けることなく、ＬＥＤ１の動作時間を把握し、所定時間経過後にＬＥＤ１を非点灯とすることができる。

図２〜図４に示したように、本実施形態のランプの寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２として、ＬＥＤ１を駆動する駆動回路の各回路ブロックにおける所定のコンデンサを用いることができる。図３および図４に示した例では、いずれも寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２をいずれかの回路ブロックに一つ設けたものを示したが、本発明において寿命検出素子を一つに限らなくてはならない理由はなく、必要に応じて一又は二以上の回路ブロックに、複数個の寿命検出素子としてのフィルムコンデンサ２を設けることもできる。

なお、各回路ブロックで使用されるコンデンサの中で、例えば、回路のリンギング防止のために用いられるコンデンサとしては電解コンデンサが用いられ、フィルムコンデンサを用いることは電気特性上好ましくない。このような場合には、フィルムコンデンサを回路のリンギング防止のために用いられるコンデンサとして用いるのではなく、回路特性上問題がない部分にのみ用いるべきことは言うまでもない。

次に、図５は、本実施形態のランプの寿命検出素子の第５の配置例として、フィルムコンデンサではなくコイル（インダクタンス）を用いた場合の回路ブロック図を示している。

図５に示すように、本実施形態のランプの寿命検出素子であるコイルとしての検出コイル６を、ＬＥＤ１を点灯させるＬＥＤ駆動回路３に使用されているコイルとして用いることができる。

検出コイル６は、コイル巻線が樹脂製の絶縁被覆膜を有している。この樹脂被覆の材質と厚さを、上記フィルムコンデンサの場合の絶縁箔と同じように、アレニウスの式の原理に基づく加速試験などの結果に基づいて、所定の動作時間で絶縁劣化が進んで隣接する巻線間が導通するように設計する。隣接する巻線間が導通することで、二次ループが生じてインダクタンス値が変化し、結果として正規の電流が流れなくなるため、ＬＥＤ１を非点灯とすることができる。したがって、検出コイル６を駆動回路内に配置することで、フィルムコンデンサ２と同じように寿命検出素子とすることができ、ＬＥＤ１の寿命が残存している状態でランプを非点灯として、ユーザにランプ交換を促すことができる。

上記の通り、検出コイル６を用いた場合も、所望の点灯時間経過後にＬＥＤ１を不点灯とする原理はフィルムコンデンサ２を用いた場合と同じであるため、発熱源であるＬＥＤ１の発光部や、放熱板、筐体の温度、発熱源と検出コイル６との間隔との関係などについては、上記フィルムコンデンサにおいて説明した条件を適用することができる。また、ＬＥＤ１の直列接続体が複数個ある場合に、必要に応じてその一部のＬＥＤ１を非点灯とすることができる点も、上記寿命検出体としてフィルムコンデンサを用いた場合と同じである。

次に、本実施形態のＬＥＤを光源とするランプについての具体的な構成例について、図面を参照して説明する。

（電球型ＬＥＤランプの構成例）
図６は、本実施形態のランプが、白熱電球に代替できる電球型ＬＥＤランプである場合の、第１の構成例を示す断面構成図である。

図６に示すように、本実施形態の第１の電球型ＬＥＤランプ１００は、光源であるＬＥＤ１が搭載されたガラス製、セラミック製、もしくは、アルミなどの金属製のＬＥＤ搭載基板１１と、ＬＥＤ１からの発熱をランプ筐体１４に伝達するためのガラス製、セラミック製、もしくは、アルミなどの金属製の放熱板１２とが、樹脂製またはガラス製で、透明または半透明のカバー部材１３で覆われている。なお、図６においては、光源であるＬＥＤ１を所定の面積を有する面状光源であるように図示したが、本実施形態における光源としてのＬＥＤ１は、面状のものに限らず、複数のＬＥＤ素子がＬＥＤ搭載基板１１上に配置されていてもかまわない。

ガラス製、セラミック製、もしくは、アルミなどの金属製のランプ筐体１４は、カバー部材１３と口金１７とを接続していて、その内部には、口金１７から供給される交流電源によりＬＥＤ１を点灯させるＬＥＤ駆動回路が搭載された駆動回路基板１５上に、コンデンサ、チョークコイル、抵抗、半導体などの駆動回路素子１６が配置され、駆動回路基板１５の表面に形成された図示しない回路配線で接続されている。なお、本実施形態の第１の電球型ＬＥＤランプ１００におけるＬＥＤ駆動回路は、従来からのＬＥＤランプの駆動回路をそのまま用いることができるため、その図示と詳細な説明は省略する。

寿命検出素子としてのフィルムコンデンサ２は、駆動回路基板１５上に駆動回路の一部として搭載されていて、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ搭載基板１１、放熱板１２を介して，駆動回路基板１５の背面側に位置する、ランプ筐体１４のＬＥＤ搭載部分１４ａから感知する。このため、本実施形態の第１の電球型ＬＥＤランプ１００におけるフィルムコンデンサ２は、ランプ筐体１４のＬＥＤ搭載部分１４ａとの間隔ｘを、１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。

このように、本実施形態の第１の電球型ＬＥＤランプ１００では、フィルムコンデンサ２を、駆動回路を構成する回路部品と兼用することで、ランプ寿命を検出するための特別な素子を追加することなくＬＥＤ１の点灯時間を検出し、所定の動作時間経過後にＬＥＤ１の少なくとも一部を非点灯とする。また、ＬＥＤ１の発熱を、筐体１４のＬＥＤ搭載部分１４ａから感知するため、背の高い部品であるフィルムコンデンサ２を、空間的に余裕のある筐体１４内の中央部分に配置することができ、結果として、コンパクトな電球型ＬＥＤランプ１００を実現することができる。

図７は、本実施形態にかかる電球型ＬＥＤランプの第２の構成例を示す断面構成図である。

図７に示す、本実施形態の第２の電球型ＬＥＤランプ１１０は、上記図６を用いて説明した第１の電球型ランプ１００と比較して、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の配置場所のみが異なっている。このため、第１の電球型ＬＥＤランプ１００と同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第２の電球型ＬＥＤランプ１１０は、駆動回路の回路部品を兼用するフィルムコンデンサ２が、駆動回路基板１５上の筐体１４内における周辺部分に配置されている。このようにすることで、第２の電球型ＬＥＤランプ１１０のフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ搭載基板１１、放熱板１２を介して，ランプ筐体１４の側面部分１４ｂから感知する。このため、第２の電球型ＬＥＤランプ１１０におけるフィルムコンデンサ２は、ランプ筐体１４の側面部分１４ｂとの間隔ｘを、１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。

このように、本実施形態の第２の電球型ＬＥＤランプ１１０では、フィルムコンデンサ２を、駆動回路を構成する回路部品と兼用することで、ランプ寿命を検出するための特別な素子を追加することなくＬＥＤ１の点灯時間を検出し、所定の動作時間経過後にＬＥＤ１の少なくとも一部を非点灯とする。また、フィルムコンデンサ２を駆動回路基板の周辺部に配置し、ＬＥＤ１の発熱を筐体１４の側面部分１４ｂから感知するため、他の駆動回路部品を熱源から遠ざけることができる。この結果、安定した動作を行う駆動回路を備えた信頼性の高い電球型ＬＥＤランプ１１０を実現することができる。

図８は、本実施形態にかかる電球型ＬＥＤランプの第３の構成例を示す断面構成図である。

図８に示す、本実施形態の第３の電球型ＬＥＤランプ１２０は、上記図６を用いて説明した第１の電球型ランプ１００と比較して、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の配置場所のみが異なっている。このため、第２の電球型ＬＥＤランプ１１０の場合と同様、第１の電球型ＬＥＤランプ１００と同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第３の電球型ＬＥＤランプ１２０は、ＬＥＤ１の直列接続体と並列に接続されたフィルムコンデンサ２が、ＬＥＤ搭載基板１１上のＬＥＤ１搭載位置の周辺部分に配置されている。このようにすることで、第３の電球型ＬＥＤランプ１２０のフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ１から直接感知する。このため、第３の電球型ＬＥＤランプ１２０におけるフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１との間隔ｘ１を、１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。また同時に、フィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１からの発熱が最初に伝達されるＬＥＤ搭載基板１１上に配置されるため、ＬＥＤ搭載基板１１の熱を感知することもできる。このため、ＬＥＤ搭載基板１１との間隔ｘ２を、１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。

このように、本実施形態の第３の電球型ＬＥＤランプ１２０では、フィルムコンデンサ２を、本来の発熱源であるＬＥＤ１や、ＬＥＤ１から最初にその発熱が伝達される部材であるＬＥＤ搭載基板１１を熱感知の対象としているため、ＬＥＤ１の点灯状態をより正確に検出することができる。このため、例えば、電球型ＬＥＤランプ１２０が周囲の環境温度変化の大きな場所で使用される場合であっても、ＬＥＤ１の点灯時間を正確に検出して、所定時間動作した後にＬＥＤ１を非点灯とすることができる。

図９は、本実施形態にかかる電球型ＬＥＤランプの第４の構成例を示す断面構成図である。

図９に示す、本実施形態の第４の電球型ＬＥＤランプ１３０は、フィルムコンデンサ２が、ランプ筐体１４の口金１７に接続された部分１４ｃに近接して配置されている。このようにすることで、第４の電球型ＬＥＤランプ１３０のフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ搭載基板１１、放熱板１２を介して，ランプ筐体１４の口金近傍部分１４ｃから感知する。このため、第４の電球型ＬＥＤランプ１３０におけるフィルムコンデンサ２は、ランプ筐体１４の口金近傍部分１４ｃとの間隔ｘを、１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。

このように、本実施形態の第４の電球型ＬＥＤランプ１３０では、フィルムコンデンサ２を、駆動回路基板１５上の他の回路部品１５から隔てることで、駆動回路を構成する回路部品からの発熱をノイズとして拾うことなく、ＬＥＤ１からの発熱を感知することができる。このため、電球型ＬＥＤランプ１３０の駆動回路に発熱の大きな部材がある場合でも、ＬＥＤ１の点灯時間を正確に検出して、所定時間動作した後にＬＥＤ１を非点灯とすることができる。

（直管型ＬＥＤランプの構成例）
次に、本実施形態のランプが、直管型蛍光灯に代替できる直管型ＬＥＤランプである場合の構成例について説明する。

図１０は、本実施形態のランプが直管型ＬＥＤランプである場合の、第１の構成例について示す断面構成図である。

図１０に示すように、本実施形態の第１の直管型ＬＥＤランプ２００は、透明もしくは半透明の管状の樹脂製、ガラス製、セラミック製、または、アルミなどの金属製の筐体２１内部に、光源であるＬＥＤ１が搭載された、放熱板を兼ねるアルミなどの金属製、または、ガラスエポキシなどの樹脂製、または、セラミック製、ガラス製のＬＥＤ搭載基板２２が配置されている。ＬＥＤ搭載基板２２の一端は、ＬＥＤ駆動回路が収容された駆動回路部２５に接続されていて、ＬＥＤ搭載基板２２上には、図示しない配線が形成されていて、駆動回路部２５からＬＥＤ１を動作させる定電流が印加されている。なお、図１０においては、光源であるＬＥＤ１がＬＥＤ搭載基板２２上に２つ配置されているように図示したが、本実施形態における光源としてのＬＥＤ１の配置個数は２個に限られず、１個またはより多くのＬＥＤ１を用いてもよい。また、図６〜図９で図示した電球型ＬＥＤランプ１００、１１０，１２０，１３０と同様に、面状のＬＥＤ１を用いることができることは言うまでもない。

駆動回路部２５の、ＬＥＤ搭載基板２２とは反対側の端部からは、筐体２１の外郭部２３を貫通して電極ピン２４が直管型ＬＥＤランプ２００外に伸びている。この電極ピン２４に、交流または直流電圧が印加されＬＥＤ１が点灯する。なお、本実施形態の第１の直管型ＬＥＤランプ２００の駆動回路部２５に形成されたＬＥＤ駆動回路は、従来からのＬＥＤランプの駆動回路をそのまま用いることができるため、その図示と詳細な説明は省略する。

寿命検出素子としてのフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１が搭載されている側のＬＥＤ搭載基板２２上で、ＬＥＤ１に近接して配置されている。本実施形態の第１の直管型ＬＥＤランプ２００では、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ１から直接感知するため、フィルムコンデンサ２とＬＥＤ１との間隔ｘを、１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。

このように、本実施形態の第１の直管型ＬＥＤランプ２００では、フィルムコンデンサ２を、ＬＥＤ１の近傍に配置することで、正確にＬＥＤ１の点灯状態を検出することができる。

図１１は、本実施形態にかかる直管型ＬＥＤランプの第２の構成例を示す断面構成図である。

図１１に示す、本実施形態の第２の直管型ＬＥＤランプ２１０は、上記図１０を用いて説明した第１の直管型ランプ２００と比較して、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の配置場所のみが異なっている。このため、第１の直管型ＬＥＤランプ２００と同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第２の直管型ＬＥＤランプ２１０は、フィルムコンデンサ２がＬＥＤ搭載基板２２の、ＬＥＤ１が搭載されている側の裏面側に配置されている。このようにすることで、第２の直管型ＬＥＤランプ２１０のフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ搭載基板２２を介して感知する。このため、第２の直管型ＬＥＤランプ２１０におけるフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ搭載基板２２との間隔ｘを、１０ｍｍ以下の所定の値とするのであるが、実際には、図１１に示すようにＬＥＤ搭載基板２２に密着して配置することに特に支障はなく、ＬＥＤ１が動作することによる発熱で上昇する、ＬＥＤ搭載基板２２の温度を正確に検出することができる。

このように、本実施形態の第２の直管型ＬＥＤランプ２１０では、フィルムコンデンサ２をＬＥＤ搭載基板２２の背面側に配置するため、フィルムコンデンサ２がＬＥＤ１からの発光の妨げとなることが無く、フィルムコンデンサ２の配置場所の選択裕度が拡がる。また、ＬＥＤ１の温度上昇が伝わるＬＥＤ搭載基板２２に密着して配置することで、ＬＥＤ１の温度上昇を正確に感知することができる。

図１２は、本実施形態にかかる直管型ＬＥＤランプの第３の構成例を示す断面構成図である。

図１２に示す、本実施形態の第３の直管型ＬＥＤランプ２２０も、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の配置場所のみが異なっているため、第１の直管型ＬＥＤランプ２００と同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第３の直管型ＬＥＤランプ２２０は、フィルムコンデンサ２がＬＥＤ駆動回路のコンデンサを兼ねていて、駆動回路部２５内に配置されている。このようにすることで、第３の直管型ＬＥＤランプ２２０では、ＬＥＤ１の点灯を感知するための部材としてフィルムコンデンサ２を追加配置することなく、ＬＥＤ１を点灯させる駆動回路２５内に配置してＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を感知する。このため、フィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ１との間隔ｘ１を１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。また駆動回路部２５とＬＥＤ搭載基板２２とが接続されているため、ＬＥＤ１からの発熱が最初に伝達されるＬＥＤ搭載基板２２からもＬＥＤ１の熱を感知することができる。この場合、ＬＥＤ搭載基板２２との間隔ｘ２を１０ｍｍ以下の所定の値として配置される。

このように、本実施形態の第３の直管型ＬＥＤランプ２２０では、フィルムコンデンサ２を、ＬＥＤ駆動回路を構成する回路部品と兼用することで、ランプ寿命を検出するための特別な素子を追加することなくＬＥＤ１の点灯時間を検出し、所定の動作時間経過後にＬＥＤ１の少なくとも一部を非点灯とする。また、駆動回路部２５がＬＥＤ搭載基板２２と接続されていることから、ＬＥＤ１の発熱を、直接的に、また、ＬＥＤ搭載基板２２を介して感知するため、正確にＬＥＤ１の点灯時間を検出することができる。

図１３は、本実施形態にかかる直管型ＬＥＤランプの第４の構成例を示す断面構成図である。

図１３に示す、本実施形態の第４の直管型ＬＥＤランプ２３０は、フィルムコンデンサ２が、ＬＥＤ搭載基板２２のＬＥＤ１が搭載されている側に配置されているが、ＬＥＤ１との間隔は図１０で示した第１の直管型ＬＥＤランプ２００の場合よりも広くなっている。

図１３に示す第４の直管型ＬＥＤランプ２３０は、例えば、直管型ＬＥＤランプ２３０全体としての光源位置の配置分布に制約がある場合など、ＬＥＤ搭載基板２２上でＬＥＤ１に近接した位置にフィルムコンデンサ２が配置できない場合の構成を示している。このように、ＬＥＤ搭載基板２２上ではあるが、ＬＥＤ１の近傍にフィルムコンデンサ２を配置することができない場合には、ＬＥＤ搭載基板２２を熱伝導の高い材料として、ＬＥＤ搭載基板２２を介してＬＥＤ１からの発熱を検出する。このため、第４の直管型ＬＥＤランプ２３０におけるフィルムコンデンサ２は、ＬＥＤ搭載基板２２との間隔ｘを、１０ｍｍ以下の所定の値とするのであるが、可能であれば、フィルムコンデンサ２をＬＥＤ搭載基板２２上に密着して配置することがより好ましい。

このように、本実施形態の第４の直管型ＬＥＤランプ２３０では、ＬＥＤ搭載基板２２上でＬＥＤ１に近接した位置にフィルムコンデンサ２を配置できない場合などでも、ＬＥＤ搭載基板２２を介してＬＥＤ１からの発熱を感知することができる。このため、発光輝度分布に優れた直管型ＬＥＤランプ２３０を得ることができる。

（ＧＸ口金型ランプの構成例）
次に、本実施形態のランプが、ハロゲンランプなどのＧＸ口金ピンを有するランプに代替できる、ＧＸ口金型ＬＥＤランプである場合の構成例について説明する。

図１４は、本実施形態のランプが、ＧＸ口金型ＬＥＤランプである場合の第１の構成例について示す断面構成図である。

図１４に示すように、本実施形態の第１のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３００は、透明もしくは半透明の樹脂製、ガラス製、セラミック製、または、アルミなどの金属製の筐体３１内部に、光源であるＬＥＤ１が搭載された、放熱板を兼ねる樹脂製、ガラス製、セラミック製、または、アルミなどの金属製のＬＥＤ搭載基板３２が配置されている。

なお、図１４において、光源であるＬＥＤ１がＬＥＤ搭載基板３２上に３個配置されているように図示したが、本実施形態におけるＧＸ口金型ＬＥＤランプ３００では、光源としてのＬＥＤ１の配置個数は３個に限られず、１個または２個、さらには、より多くの個数のＬＥＤ１を用いてもよい。また、図６〜図９で図示した電球型ＬＥＤランプ１００、１１０，１２０，１３０と同様に、面状のＬＥＤ１を用いることもできる。

筐体３１の裏面側には電極３３が形成され、また、筐体３１の裏面中央部分には、ＬＥＤ１を点灯する定電流を供給するＬＥＤ駆動回路が収容された駆動回路部３４が配置されている。そして、駆動回路部３４内の回路基板３５上に配置された駆動回路部品としてのコンデンサが、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２を兼ねている。なお、電極ピン３３に印加された交流電圧によりＬＥＤ１を点灯させる、駆動回路部３４に形成されたＬＥＤ駆動回路は、従来からのＬＥＤランプの駆動回路をそのまま用いることができるため、その図示と詳細な説明は省略する。

本実施形態の第１のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３００では、寿命検出素子としてのフィルムコンデンサ２が、ＬＥＤ駆動回路の一つの回路部品として形成されているため、フィルムコンデンサ２とＬＥＤ１が搭載されているＬＥＤ搭載基板３２との間を１０ｍｍ以下の所定の値とする必要がある。このため、図１４に示すように、もともと背の高い部品であるフィルムコンデンサ２を、駆動回路部３４から筐体３１内に突出させるように配置している。

このように、本実施形態の第１のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３００では、フィルムコンデンサ２を、筐体３１内のＬＥＤ１搭載基板３２の近傍に配置することで、正確にＬＥＤ１の点灯状態を検出することができる。

図１５は、本実施形態にかかるＧＸ口金型ＬＥＤランプの第２の構成例を示す断面構成図である。

図１５に示す、本実施形態の第２のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３１０は、上記図１４を用いて説明した第１のＧＸ口金型ランプ３００と比較して、寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２の配置場所のみが異なっている。このため、第１のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３００と同じ構成部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の第２のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３１０は、ＬＥＤ１と並列に接続されたフィルムコンデンサ２が、ＬＥＤ搭載基板３２のＬＥＤ１が搭載されている側の裏面側に配置されている。このようにすることで、ＬＥＤ１の点灯時に生じる発熱を、ＬＥＤ搭載基板３２を介して感知する。このため、フィルムコンデンサ２はＬＥＤ搭載基板３２との間隔ｘを１０ｍｍ以下の所定の値とするのであるが、実際には、図１５に示すようにＬＥＤ搭載基板３２に密着して配置することに特に支障はなく、ＬＥＤ１が動作することによる発熱で上昇する、ＬＥＤ搭載基板３２の温度を正確に検出することができる。

このように、本実施形態の第２のＧＸ口金型ＬＥＤランプ３１０では、フィルムコンデンサ２をＬＥＤ搭載基板３２の背面側に配置するため、フィルムコンデンサ２の配置場所の選択裕度が拡がる。また、ＬＥＤ１の温度上昇が伝わるＬＥＤ搭載基板３２に密着して配置することで、ＬＥＤ１の温度上昇を正確に感知することができる。

（その他ランプユニットの構成例）
図１６は、本実施形態のＬＥＤランプが、ＬＥＤモジュールである場合の構成例を示す断面構成図である。

図１６に示すように、本実施形態のＬＥＤモジュール４００は、モジュール基板４１上に、光源であるＬＥＤ１と、ＬＥＤ１に並列に接続された寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２とが配置されている。そして、モジュール基板４１には、外部からＬＥＤ１を点灯させる駆動電圧を印加するための入力端子４２が設けられている。

なお、図１６において、光源であるＬＥＤ１がモジュール基板４１上に１つのみ配置されているように図示したが、本実施形態におけるＬＥＤモジュール４００では光源としてのＬＥＤ１の配置個数は１個に限られない。また、モジュールとしての用途の関係において、モジュール基板４１上にＬＥＤ駆動回路を適宜配置してもかまわない。

このように、本実施形態のＬＥＤランプとしてのＬＥＤモジュール４００は、ＬＥＤ１の動作時に生じる発熱を感知するフィルムコンデンサ２を搭載しているため、ＬＥＤ１の動作時間が所定時間を超えた場合にＬＥＤ１を非点灯として、ＬＥＤモジュール４００に用いられたＬＥＤ１以外の回路部材の寿命がくる前に、ＬＥＤモジュール４００の交換をユーザに促すことができる。

図１７は、本実施形態のＬＥＤランプが、ＬＥＤチップオンボードである場合の構成例を示す断面構成図である。

図１７に示すように、本実施形態のＬＥＤが搭載されたボード５００は、ボード基板５２上に、光源であるＬＥＤ１と、ＬＥＤ１に並列に接続された寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２と、その他の回路部品５１とが配置されている。

このように、ＬＥＤ１が搭載されたボード基板５２上に、ＬＥＤ１に近接して寿命検出素子であるフィルムコンデンサ２を配置することで、ＬＥＤ１の動作時間が所定時間を超えた場合にＬＥＤ１を非点灯として、ＬＥＤが搭載されたボード基板５２上の各種回路部品５１などの寿命がくる前に、ボード５００を交換することをユーザに促すことができる。

以上説明してきた、本発明の実施の形態におけるＬＥＤランプの構成例では、寿命検出素子としてフィルムコンデンサを用いた例のみを示したが、フィルムコンデンサに代えて、コイル巻線が樹脂製の絶縁被覆膜を有しているコイルを用いることができることは、寿命検出素子についての説明で述べたとおりである。

また、寿命検出素子として、フィルムコンデンサやコイルといった、回路部品の形態を取ることは必要ではなく、樹脂膜を介して電極が配置された部材など、寿命検出のために構成された寿命検出素子を、ＬＥＤ１の動作時に、直接、もしくは、間接的にその温度が感知できる位置に配置することができる。

さらに、本発明における寿命検出素子は、それ自体がＬＥＤの動作時間を感知して、所定時間経過後にＬＥＤを非点灯とすることができる機構を有していればよく、樹脂膜の絶縁劣化を用いたものに限られない。

本発明にかかるランプは、光源として低消費電力でかつ長寿命のＬＥＤを使用しつつ、ランプ全体としての寿命管理が行えるランプとして、既存のランプからの代替品をはじめとする各種ランプとして利用可能である。

１ ＬＥＤ（発光ダイオード）
２ フィルムコンデンサ（寿命検出素子）
３ 駆動回路

Claims (9)

1. 光源としての発光ダイオードと、
   交流または直流電源により前記発光ダイオードを点灯する駆動回路とを備え、
   前記発光ダイオードが所定時間動作すると、前記発光ダイオードの発熱によって樹脂素材が絶縁劣化して導通し、前記発光ダイオードを点灯させる電流を遮断することで前記発光ダイオードを非点灯とする寿命検出素子を有していることを特徴とするランプ。
2. 前記寿命検出素子が、前記発光ダイオードの前記少なくとも一部と並列に配置された箔タイプのフィルムコンデンサである請求項１に記載のランプ。
3. 前記寿命検出素子が、前記発光ダイオードの駆動回路を構成する箔タイプのフィルムコンデンサである請求項１に記載のランプ。
4. 前記寿命検出素子が、樹脂被膜された巻線を有するコイルである請求項１に記載のランプ。
5. 前記寿命検出素子が、前記発光ダイオードの発光部と１０ｍｍ以下の間隔を有して配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のランプ。
6. 前記発光ダイオードの動作時の温度が５０度以上である請求項５に記載のランプ。
7. 前記寿命検出素子が、前記発光ダイオードの放熱のために設けられた放熱板、もしくは、前記発光ダイオードが収容された筐体と、１０ｍｍ以下の間隔を有して配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のランプ。
8. 前記発光ダイオードの動作時における、前記放熱板、もしくは、前記筐体の温度が５０度以上である請求項７に記載のランプ。
9. 発光ダイオードと、前記発光ダイオードを点灯する駆動回路とを備え、前記発光ダイオードの動作時間に応じて生じる電気特性の変化によって、前記発光ダイオードを点灯させる電流を遮断することで前記発光ダイオードを非点灯とする寿命検出素子を有することを特徴とするランプ。

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