JP5232311B1 - Lighting device using LED - Google Patents
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Abstract
【課題】照明装置に使用されるLED素子の温度上昇を抑えるとともに、照明装置の明るさの向上を図る。
【解決手段】LED素子252を備えるLED回路254が5段以上直列に接続されて構成されるLED群250と、交流電力の供給を受けるための交流電源端子と、入力端子と出力端子とを有し入力端子に供給される交流電流を整流して出力端から出力する整流回路230と、コンデンサ222とを備え、前記コンデンサ222と前記整流回路230の前記入力端子とが、前記交流電源端子間に直列に接続され、前記コンデンサ222の充放電電流が前記整流回路230を介して前記LED群250に流れ、前記LED群250が有する各LED素子252を発光させるように成し、前記コンデンサ222の容量を0.5μF以上10μF以下とした照明装置200。
【選択図】図1An object of the present invention is to suppress an increase in temperature of an LED element used in a lighting device and to improve the brightness of the lighting device.
An LED group having a structure in which five or more LED circuits having a LED element are connected in series, an AC power supply terminal for receiving AC power supply, an input terminal, and an output terminal are provided. A rectifier circuit 230 that rectifies an alternating current supplied to the input terminal and outputs the rectified current from an output terminal, and a capacitor 222, and the capacitor 222 and the input terminal of the rectifier circuit 230 are connected between the AC power supply terminals. The capacitor 222 is connected in series, and the charging / discharging current of the capacitor 222 flows to the LED group 250 through the rectifier circuit 230 so that each LED element 252 included in the LED group 250 emits light. Is a lighting device 200 having a thickness of 0.5 μF to 10 μF.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はLEDを使用した照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device using LEDs.
Light Emitting Diode(以下LEDと記す)を使用した照明装置はLED素子を多数備え、電流を前記LED素子に供給して前記LED素子を発光させるように構成されている。光源として使用されているLED素子は、順方向の供給電圧を略ゼロ(V)の状態から徐々に上昇させると所定の電圧VLC(V)で前記LED素子に電流が流れ始め、発光動作が始まる。さらに供給電圧を上昇すると、前記LED素子を流れる電流は増大し、前記LED素子の発光量は増大する。しかしLED素子は一般のダイオード素子と異なり、順方向での電圧降下が大きく、このため消費電力が大きい。この消費電力は発光に使用されるだけでなく、かなりの電力量が熱に変換され、LED素子の温度を上昇させる。 An illuminating device using a light emitting diode (hereinafter referred to as an LED) includes a large number of LED elements, and is configured to supply current to the LED elements to cause the LED elements to emit light. In the LED element used as the light source, when the forward supply voltage is gradually increased from a substantially zero (V) state, a current starts to flow to the LED element at a predetermined voltage VLC (V), and the light emitting operation starts. . When the supply voltage is further increased, the current flowing through the LED element increases and the light emission amount of the LED element increases. However, unlike a general diode element, the LED element has a large voltage drop in the forward direction, and thus power consumption is large. This power consumption is not only used for light emission, but a considerable amount of power is converted into heat, raising the temperature of the LED element.
従来の照明装置は、交流電力を整流し、さらに平滑コンデンサにより平滑し、一定電圧の電力をLED素子に供給している。できるだけ少ないLED素子数で、できるだけ明るくするために、従来の照明装置には、限界値に近い電圧が供給され、限界値に使い電流を連続して流すように作られている。LED素子の明るさを調整する場合には、平滑コンデンサを有する定電圧電源の後段にパルスワイドモデュレーション(以下PWMと記す)制御回路を設け、PWM制御によりLED素子への供給電力を制御する。このような構成では、LED素子の発熱によりLED素子の温度が上昇するため、熱伝導率に優れる金属板によりLED素子の発熱を放散する放熱機構が設けられ、LED素子の温度上昇を抑制している。 The conventional lighting device rectifies AC power, smoothes it with a smoothing capacitor, and supplies power of a constant voltage to the LED element. In order to make the lighting device as bright as possible with as few LED elements as possible, a voltage close to the limit value is supplied to the conventional lighting device, and a current is continuously used for the limit value. When adjusting the brightness of the LED element, a pulse wide modulation (hereinafter referred to as PWM) control circuit is provided after the constant voltage power supply having a smoothing capacitor, and the power supplied to the LED element is controlled by PWM control. In such a configuration, since the temperature of the LED element rises due to heat generation of the LED element, a heat dissipation mechanism that dissipates the heat generation of the LED element by a metal plate having excellent thermal conductivity is provided, and the temperature rise of the LED element is suppressed. Yes.
上述した交流電力を整流してさらに平滑し、定電圧を発生してこの定電圧電力をLED素子に供給する技術は、例えば特開2010−33863号公報(特許文献1)に開示されている。また、変動する交流電力をLED素子へ供給する技術は、特開2007−194071号公報(特許文献2)に開示されている。 A technique for rectifying and smoothing the AC power described above, generating a constant voltage, and supplying the constant voltage power to the LED element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-33863 (Patent Document 1). Moreover, the technique which supplies the alternating current power which fluctuates to a LED element is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-194071 (patent document 2).
特許文献1に記載の照明装置は、発熱量が大きく、また回路が複雑で部品数が多い。LED素子が発熱した熱を、熱伝導体を介して放熱する構造を有しているが、それでもLED素子が高温となり、LED素子の寿命に影響を及ぼす。また特許文献2に記載の照明装置は、多くのLED素子を使用しているが、各LED素子の発光量が少ない問題がある。
The lighting device described in
本発明の目的は、簡単な回路でLED素子の温度を低く抑えることが可能な照明装置を提供することであり、さらに各LED素子の温度を低く抑えることにより小型化が可能なLED素子を使用した照明装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a lighting device capable of suppressing the temperature of the LED element with a simple circuit, using the LED element can be downsized by suppressing further lower the temperature of the LED elements It is providing the illuminating device.
上記課題を解決する第1発明は、少なくとも1個のLED素子を備えるLED回路がN段直列に接続されて構成されるLED群と、交流電力の供給を受けるための交流電源端子と、入力端子と出力端子とを有し、前記入力端子に供給される交流電流を全波整流して前記出力端から出力する全波整流回路と、コンデンサと前記コンデンサに並列に接続した抵抗とを備える並列回路と、前記LED群と前記全波整流回路と前記コンデンサおよび前記抵抗を備える前記並列回路とを保持するための樹脂製回路基板と、前記樹脂製回路基板を収納するハウジングと、を備え、前記並列回路を構成する前記コンデンサの容量を0.5マイクロファラッド以上で10マイクロファラッド以下の範囲の値とすることにより、前記並列回路から前記LED群に供給されるLED電流のピーク値が前記コンデンサの容量に依存して定まるようになし、さらに前記LED群に前記LED電流を供給するために前記並列回路が供給する電流が遮断期間と通電期間を有すると共に、前記遮断期間より前記通電期間が長くなるようになし、前記コンデンサと前記抵抗とを有する前記並列回路と前記全波整流回路の前記入力端子とが、前記交流電源端子間に直列に接続されることにより、前記並列回路が発生する前記コンデンサの充放電電流が、前記全波整流回路を介して脈動電流の状態で、しかも前記脈動電流のピーク値が前記コンデンサの容量に依存し且つ前記遮断期間より前記通電期間が長くなる状態で、前記LED群を前記LED電流として流れるようにし、前記LED群を流れる前記LED電流の最大値が前記並列回路を構成する前記コンデンサの容量に依存して定まり、また前記コンデンサと前記抵抗を有する前記並列回路が供給する前記充放電電流が前記遮断期間を有しており、前記並列回路から供給されて前記LED群を流れる前記LED電流の前記遮断期間が前記LED回路の前記段数Nに基づいて定まり、前記全波整流回路の使用により前記LED群を流れる前記LED電流の前記遮断期間より前記LED群を流れる前記LED電流の前記通電期間の方が長くなるようにした、LEDを使用した照明装置であって、前記各LED素子の電流が流れ始める前記各LED素子への供給電圧をVLCとし、前記LED群を構成する前記LED回路の段数を前記Nとし、供給される前記交流電圧の実効電圧をPVとしたとき、前記段数Nは、次の式、 VLC×N ≧ PV/4 、が成立する値であって、前記LED回路の段数Nを9段以上で40段以下の範囲の数とし、これにより前記LED群を流れる全波整流された脈動電流の各脈動ごとの前記遮断期間が形成され、前記コンデンサの容量を0.5マイクロファラッド以上で10マイクロファラッド以下の範囲の値とし、これにより全波整流されて形成された前記各脈動電流における電流ピーク値が設定され、前記電流ピーク値に基づいて明るく感知させる周期的な最大発光量が生成されるように設定されるものであり、前記樹脂製回路基板が前記ハウジングに設けられることにより、前記樹脂製回路基板の両面に空隙が形成されると共に、前記樹脂製回路基板の両面がそれぞれ前記空隙内の空気に直接触れる状態となり、前記樹脂製回路基板の中央部に少なくとも前記コンデンサと前記抵抗とを有する前記並列回路と前記整流回路が配置され、前記中央部の外周に前記LED群を構成する前記LED回路が配置されている、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置。 A first invention that solves the above-described problem includes an LED group configured by connecting N stages of LED circuits each including at least one LED element, an AC power supply terminal for receiving supply of AC power, and an input terminal A parallel circuit comprising: a full-wave rectifier circuit for full-wave rectifying an alternating current supplied to the input terminal and outputting the full-wave rectifier from the output terminal; and a capacitor and a resistor connected in parallel to the capacitor If, comprising a resin circuit board for holding said parallel circuit comprising the capacitor and the resistor and the LED group and the full-wave rectifying circuit, and a housing for accommodating the resin circuit board, the parallel By setting the capacitance of the capacitor constituting the circuit to a value in the range of 0.5 microfarads or more and 10 microfarads or less, the parallel circuit is changed to the LED group. The peak value of the supplied LED current is determined depending on the capacitance of the capacitor, and the current supplied by the parallel circuit to supply the LED current to the LED group has a cutoff period and an energization period. In addition, the energization period is longer than the cutoff period, and the parallel circuit having the capacitor and the resistor and the input terminal of the full-wave rectifier circuit are connected in series between the AC power supply terminals. the Rukoto, the charge and discharge current of the capacitor in which the parallel circuit is generated, a state of the pulsating current through the pre-Symbol full-wave rectifier circuit, moreover and the peak value of the pulsating current is dependent on the capacitance of the capacitor the in a state where the conduction period than the cut-off period is long, and to flow the LED group as the LED current, the maximum of the LED current through the LED group There have the Sadamari depending on the capacitance of the capacitor and said charge and discharge current is the cut-off period the parallel circuit for supplying with the resistor and the capacitor constituting the parallel circuit, supplied from the parallel circuit is Sadamari based on the number of stages N of the blocking period the LED circuit of the LED current through the LED group in the LED than the cut-off period of the LED current through the LED group by the use of the full-wave rectifier circuit A lighting device using an LED, in which the energization period of the LED current flowing through a group is longer, and a supply voltage to each LED element where the current of each LED element starts to flow is VLC, When the number of stages of the LED circuits constituting the LED group is N and the effective voltage of the supplied AC voltage is PV, the number of stages N is: The following equation, VLC × N ≧ PV / 4, is satisfied, and the number N of stages of the LED circuit is set to a number in the range of 9 or more and 40 or less, whereby full wave rectification flowing through the LED group The cutoff period is formed for each pulsation of the pulsating current, and the capacitance of the capacitor is set to a value in the range of 0.5 microfarads to 10 microfarads. Current peak value is set, and a periodic maximum light emission amount for bright sensing is generated based on the current peak value, and the resin circuit board is provided in the housing. A gap is formed on both surfaces of the resin circuit board, and both surfaces of the resin circuit board are in direct contact with the air in the gap. Said parallel circuit and the rectifier circuit with said resistor and at least said capacitor is arranged at the center of manufacturing the circuit board, the LED circuit constituting said LED group on the outer periphery of the central portion is disposed, that A lighting device using the featured LED.
上記課題を解決する第2発明は、第1発明のLEDを使用した照明装置において、前記樹脂製回路基板の中央部に少なくとも前記コンデンサと前記抵抗とを備える前記並列回路と前記整流回路が配置され、前記中央部の外周に複数の円を描くように前記LED群を構成する前記LED回路が配置され、前記複数の円は互いに同心円を為すように配置されている、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a second aspect of the present invention for solving the above problem, in the lighting device using the LED of the first aspect, the parallel circuit including at least the capacitor and the resistor and the rectifier circuit are disposed in a central portion of the resin circuit board. The LED circuit constituting the LED group is arranged so as to draw a plurality of circles on the outer periphery of the central portion, and the plurality of circles are arranged so as to form concentric circles. It is the illuminating device used.
上記課題を解決する第3発明は、第1発明あるいは第2発明のLEDを使用した照明装置において、前記各段を構成する前記各LED回路は、その一方側において第1接続配線により一方側の隣接するLED回路と接続され、その他方側において第2接続配線により他方側の隣接するLED回路と接続されることにより、互いに直列に接続され、前記各LED回路は、前記第1接続配線に接続された一方側第1接続端子と一方側第2接続端子、および前記第2接続配線に接続された他方側第1接続端子と他方側第2接続端子、を有し、前記一方側第1接続端子と前記他方側第1接続端子とが対向するように配置され、また前記一方側第2接続端子と前記他方側第2接続端子とが対向するように配置され、互いに対向する前記一方側第1接続端子と前記他方側第1接続端子との間に1つのLED素子が接続され、互いに対向する前記一方側第2接続端子と前記他方側第2接続端子との間に他のLED素子が接続される、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a third aspect of the present invention for solving the above problems, in each of the lighting devices using the LEDs of the first aspect or the second aspect, each of the LED circuits constituting each of the stages has a first connection wiring on one side thereof. Connected to adjacent LED circuits and connected in series to each other by connecting to the other adjacent LED circuit on the other side by the second connection wiring, and each LED circuit is connected to the first connection wiring One side first connection terminal and one side second connection terminal, and the other side first connection terminal and the other side second connection terminal connected to the second connection wiring, the one side first connection The terminal and the other first connection terminal are arranged to face each other, and the one second connection terminal and the other second connection terminal are arranged to face each other. 1 connection end One LED element is connected between the first connection terminal and the other first connection terminal, and another LED element is connected between the second connection terminal and the second connection terminal facing each other. It is the illuminating device using LED characterized by the above-mentioned.
上記課題を解決する第4発明は、第1発明あるいは第2発明のLEDを使用した照明装置において、前記各段を構成する前記各LED回路は、その一方側において第1接続配線により一方側の隣接するLED回路と接続され、その他方側において第2接続配線により他方側の隣接するLED回路と接続されることにより、互いに直列に接続され、前記各LED回路は、前記第1接続配線に接続された一方側第1接続端子と一方側バイパス端子、および前記第2接続配線に接続された他方側第1接続端子と他方側バイパス端子、を有し、前記一方側バイパス端子と前記他方側バイパス端子を電気的に接続することにより、前記LED回路のバイパス回路が形成される、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a fourth aspect of the present invention for solving the above-described problems, in each of the lighting devices using the LEDs of the first or second aspect, each LED circuit constituting each stage has a first connection wiring on one side thereof. Connected to adjacent LED circuits and connected in series to each other by connecting to the other adjacent LED circuit on the other side by the second connection wiring, and each LED circuit is connected to the first connection wiring The one side first connection terminal and the one side bypass terminal, and the other side first connection terminal and the other side bypass terminal connected to the second connection wiring, the one side bypass terminal and the other side bypass terminal. A lighting device using an LED, wherein a bypass circuit of the LED circuit is formed by electrically connecting terminals.
上記課題を解決する第5発明は、第1発明乃至第4発明の内の1のLEDを使用した照明装置において、前記ハウジングは一方の面に光を透過する光透過カバーを有し、前記光透過カバーに対向するように前記樹脂製回路基板が前記ハウジング内に配置され、前記樹脂製回路基板の前記光透過カバー側に前記LED群を配置した、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a fifth aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the illumination device using one of the first to fourth aspects of the invention, the housing has a light transmission cover that transmits light on one surface, and the light. The resin circuit board is disposed in the housing so as to face the transmission cover, and the LED group is disposed on the light transmission cover side of the resin circuit board. It is.
上記課題を解決する第6発明は、第5発明のLEDを使用した照明装置において、前記樹脂製回路基板の前記光透過カバー側に前記LED群に加えて前記コンデンサと前記抵抗とを備える前記並列回路と前記整流回路が配置されている、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a sixth aspect of the present invention for solving the above-described problem, in the lighting device using the LED of the fifth aspect, the parallel circuit includes the capacitor and the resistor in addition to the LED group on the light transmission cover side of the resin circuit board. A lighting device using an LED, wherein a circuit and the rectifier circuit are arranged.
上記課題を解決する第7発明は、第6発明のLEDを使用した照明装置において、前記ハウジングは、円筒部を有する第1ケースと円筒部を有する第2ケースとを有し、前記第1ケースの前記円筒部と前記第2ケースの前記円筒部とは互いに径の大きさが異なる形状を成して互いに重なり合うように配置され、前記第1ケースには円形の孔が形成され、前記第1ケースの前記孔の部分に前記光透過カバーを配置した、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a seventh aspect of the present invention for solving the above-described problem, in the illumination device using the LED of the sixth aspect, the housing includes a first case having a cylindrical portion and a second case having a cylindrical portion, and the first case. The cylindrical portion of the second case and the cylindrical portion of the second case are arranged to overlap each other in a shape having different diameters, the first case has a circular hole, and the first case It is the illuminating device using LED characterized by arrange | positioning the said light transmission cover in the part of the said hole of a case.
上記課題を解決する第8発明は、第7発明のLEDを使用した照明装置において、前記第2ケースに前記樹脂製回路基板がねじで固定されている、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 An eighth invention for solving the above-mentioned problems is an illumination device using the LED according to the seventh invention, wherein the resin circuit board is fixed to the second case with a screw. Device.
本発明によれば、簡単な回路でLED素子の温度を低く抑えること可能な照明装置を提供することができ、さらに各LED素子の温度を低く抑えることが可能になったことにより、小型化が可能なLED素子を使用した照明装置を提供するが可能しなる。 According to the present invention, it is possible to provide a lighting device capable of keeping the temperature of the LED elements low with a simple circuit, and further reducing the temperature of each LED element, thereby reducing the size. It is possible to provide a lighting device using possible LED elements.
本発明が解決しようとする基本的な課題は、簡単な回路でLED素子の温度を低く抑えること可能な照明装置を提供することである。 A basic problem to be solved by the present invention is to provide a lighting device capable of keeping the temperature of an LED element low with a simple circuit.
前記基本的な課題を解決する第1の発明は、少なくとも1個のLED素子を備えるLED回路が複数段直列に接続されて構成されるLED群と、交流電力の供給を受けるための交流電源端子と、入力端子と出力端子とを有し入力端子に供給される交流電流を整流して出力端から出力する整流回路と、コンデンサと、ハウジングとを備え、前記コンデンサと前記整流回路の前記入力端子とが、前記交流電源端子間に直列に接続され、前記コンデンサの充放電電流が前記整流回路を介して前記LED群に流れ、前記LED群が有する各LED素子を発光させることを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 A first invention for solving the basic problem is an LED group configured by connecting a plurality of stages of LED circuits each including at least one LED element, and an AC power supply terminal for receiving supply of AC power. A rectifier circuit that has an input terminal and an output terminal and rectifies an alternating current supplied to the input terminal and outputs the rectified current from the output terminal, a capacitor, and a housing, the capacitor and the input terminal of the rectifier circuit Are connected in series between the AC power supply terminals, and a charge / discharge current of the capacitor flows to the LED group through the rectifier circuit, and causes each LED element of the LED group to emit light. It is a lighting device using.
前記基本的な課題を解決する第2の発明は、第1の発明において、前記各LED素子の電流が流れ始める前記各LED素子への供給電圧をVLCとし、前記LED群を構成する前記LED回路の段数をNとし、供給される前記交流電圧の実効電圧をPVとしたとき、前記段数Nは、次式、 VLC×N ≧ PV/4 、が成立する値である、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a second invention for solving the basic problem, in the first invention, the LED circuit that constitutes the LED group, wherein the supply voltage to each LED element at which the current of each LED element starts to flow is VLC. The number of stages is N, and the effective voltage of the supplied AC voltage is PV, and the number of stages N is a value that satisfies the following formula: VLC × N ≧ PV / 4 It is a lighting device using.
この発明では、直列接続される前記LED回路の段数Nを増やすことにより、以下の実施例で説明する如く、前記各LED素子が消灯している時間を確実に所定時間確保することができ、前記各LED素子を流れる電流の実効値を抑制できる。前記各LED素子の発熱は前記各LED素子を流れる電流の実効値に依存するので、前記各LED素子の発熱及び温度上昇を抑制できる。以下の実施例で説明する如く、人間の視覚は発光量の実効値だけでなく発光量の大きさの影響を受け、例えば同じ電流の実効値を供給するLED素子同士を比較した場合に発光量のピーク値が高い方が明るく感じる。このような技術思想の下に、前記各LED素子の消灯時間を確実に確保することが重要である。その方法として、前記LED回路の段数を確保することが望ましい。例えば家庭用100ボルト電源では、8段乃至9段以上のLED回路を直列に接続することが望ましい。このようにすることで、各LED素子を所定時間繰り返し消灯することが可能となる。 In the present invention, by increasing the number N of stages of the LED circuits connected in series, the time during which each LED element is turned off can be surely secured for a predetermined time, as described in the following embodiments. The effective value of the current flowing through each LED element can be suppressed. Since the heat generation of each LED element depends on the effective value of the current flowing through each LED element, the heat generation and temperature rise of each LED element can be suppressed. As will be described in the following examples, human vision is influenced not only by the effective value of the light emission amount but also by the magnitude of the light emission amount. For example, when comparing LED elements that supply the effective value of the same current, the light emission amount The higher the peak value, the brighter it feels. Under such a technical idea, it is important to ensure the turn-off time of each LED element. As the method, it is desirable to secure the number of LED circuits. For example, in a
前記基本的な課題を解決する第3の発明は、第1または第2の発明において、前記LED回路の段数Nが5段以上40段以下であることを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 According to a third aspect of the invention for solving the basic problem, in the first or second aspect of the invention, the number N of stages of the LED circuits is 5 or more and 40 or less. is there.
前記基本的な課題を解決する第4の発明は、第1の発明または第2の発明であって、前記LED群に供給される電圧は脈動電圧であり、前記脈動電圧が所定値より小さい状態では前記LED群の各LED素子が消灯状態となり、前記LED素子の消灯状態が前記脈動電圧の変化に同期して発生すし、前記各LED回路は、1個以上5個以下のLED素子が並列接続されて構成されている、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 A fourth invention for solving the basic problem is the first invention or the second invention, wherein the voltage supplied to the LED group is a pulsation voltage, and the pulsation voltage is smaller than a predetermined value. Then, each LED element of the LED group is turned off, and the turned off state of the LED element is generated in synchronization with the change of the pulsation voltage, and each LED circuit includes one or more and five or less LED elements connected in parallel. It is the illumination apparatus using LED characterized by being comprised.
前記基本的な課題を解決する第5の発明は、第1の発明乃至第4の発明の内の1の発明において、前記コンデンサの容量は、0.5マイクロファラッド以上で、10マイクロファラッド以下である、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 A fifth invention for solving the basic problem is that, in the invention according to any one of the first to fourth inventions, the capacitance of the capacitor is 0.5 microfarad or more and 10 microfarad or less. It is the illuminating device using LED which is characterized.
以下の実施例で説明する如く、コンデンサの容量を変えることにより、前記LED素子を流れるピーク電流値を変えることが可能である。0.1マイクロファラッドから0.5マイクロファラッドにコンデンサの容量を増加することで、前記LED素子を流れるピーク電流値を何倍も増大できる。一方上述したごとく各LED素子の消灯時間は、LED回路を直列に接続した段数で決まる。従ってLED素子の消灯時間を確実に確保して電流の実効値を低減し、LED素子の発熱を抑え、一方前記LED素子を流れるピーク電流値を増大して短時間ではあるが発光量のピーク値を増大させ、この発光量のピーク値を視覚の残像時間より短い周期で繰り返し得ることにより、望ましい照明装置が得られる。 As will be described in the following examples, the peak current value flowing through the LED element can be changed by changing the capacitance of the capacitor. By increasing the capacitance of the capacitor from 0.1 microfarad to 0.5 microfarad, the peak current value flowing through the LED element can be increased many times. On the other hand, as described above, the turn-off time of each LED element is determined by the number of stages in which LED circuits are connected in series. Accordingly, the LED element is surely extinguished to reduce the effective current value and suppress the heat generation of the LED element. On the other hand, the peak current value flowing through the LED element is increased and the peak value of the light emission amount is shortened for a short time. And a peak value of this light emission amount can be repeated with a period shorter than the visual afterimage time, thereby obtaining a desirable lighting device.
前記基本的な課題を解決する第6の発明は、第1の発明乃至第5の内の1の発明において、前記各コンデンサに抵抗が並列に接続されている、ことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 A sixth invention for solving the basic problem uses an LED according to any one of the first to fifth inventions, wherein a resistor is connected in parallel to each of the capacitors. The lighting device.
前記基本的な課題を解決する第7の発明は、第1の発明乃至第6の発明の内の1の発明において、前記ハウジング内にさらに平らな板状の基板が収納されており、前記基板の中央部に、少なくとも前記コンデンサと前記整流回路が配置されており、前記中央部の外周に前記LED群を構成する前記LED回路が同心円を成すように配置されていることを特徴とするLEDを使用した照明装置である。以下の実施例で説明するように、本願が適用される照明装置は発熱量を非常に低く抑えることが可能であり、金属板による放熱装置を必要としない。このため樹脂基板の中央に回路部品を配置し、周囲にLED群を略円形に配置することが可能である。このことにより、コンパクトで性能の良い照明装置を実現できる。 According to a seventh invention for solving the basic problem, in the first invention among the first invention to the sixth invention, a flat plate-like substrate is accommodated in the housing, and the substrate At least the capacitor and the rectifier circuit are arranged in the center of the LED, and the LED circuits constituting the LED group are arranged on the outer periphery of the center so as to form a concentric circle. It is the illuminating device used. As will be described in the following embodiments, the lighting device to which the present application is applied can keep the heat generation amount very low, and does not require a heat radiating device using a metal plate. For this reason, it is possible to arrange a circuit component in the center of the resin substrate and to arrange the LED group in a substantially circular shape around it. Thereby, a compact and high-performance lighting device can be realized.
前記基本的な課題を解決する第8の発明は、第1の発明乃至第6の発明の内の1の発明において、前記ハウジング内にさらに、略長方形の形状を成す平らな板状の基板が収納されており、前記基板の長手方向に沿って、前記LED回路が配置されており、前記略長方形の形状を成す前記基板の一端側に、少なくとも前記コンデンサと前記整流回路が配置されていることを特徴とするLEDを使用した照明装置である。以下の実施例で説明するように、本願が適用される照明装置は発熱量を非常に低く抑えることが可能であり、金属板による放熱装置を必要としない。このためこのような回路配置が可能となる。 According to an eighth invention for solving the basic problem, in the first invention among the first invention to the sixth invention, a flat plate-like substrate having a substantially rectangular shape is further provided in the housing. The LED circuit is disposed along the longitudinal direction of the substrate, and at least the capacitor and the rectifier circuit are disposed on one end side of the substrate having the substantially rectangular shape. It is the illuminating device using LED characterized by this. As will be described in the following embodiments, the lighting device to which the present application is applied can keep the heat generation amount very low, and does not require a heat radiating device using a metal plate. For this reason, such a circuit arrangement becomes possible.
前記基本的な課題を解決する第9の発明は、第7の発明あるいは第8の発明において、前記基板は樹脂で作られた基板であり、前記基板は前記ハウジングに固定されており、前記基板の表面と裏面とにより前記基板の表面側および前記基板の裏面側にそれぞれ空隙が形成され、前記基板の表面には少なくとも前記LED群と前記コンデンサが設けられ、前記基板の裏面は空隙を満たす空気に接する構造を成すことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。以下の実施例で説明するように、本願が適用される照明装置は発熱量を非常に低く抑えることが可能であり、金属板による放熱装置を必要としない。このためこのような回路配置が可能となる。 According to a ninth invention for solving the basic problem, in the seventh invention or the eighth invention, the substrate is a substrate made of a resin, and the substrate is fixed to the housing, Air gaps are formed on the front surface side of the substrate and the back surface side of the substrate, respectively, and at least the LED group and the capacitor are provided on the front surface of the substrate, and the back surface of the substrate fills the air gap. It is the illuminating device using LED characterized by comprising the structure which touches. As will be described in the following embodiments, the lighting device to which the present application is applied can keep the heat generation amount very low, and does not require a heat radiating device using a metal plate. For this reason, such a circuit arrangement becomes possible.
前記基本的な課題を解決する第10の発明は、第1の発明乃至第8の発明の内の1の発明において、前記コンデンサの容量を変化させる機構を有し、前記コンデンサの容量を変化させて前記LED群の発光量を変化させるようにしたことを特徴とするLEDを使用した照明装置である。 A tenth aspect of the present invention for solving the basic problem is that in any one of the first to eighth aspects of the invention, there is provided a mechanism for changing the capacitance of the capacitor, and the capacitance of the capacitor is changed. Thus, the illumination device using the LEDs is characterized in that the light emission amount of the LED group is changed.
前記基本的な課題を解決する第11の発明は、第8の発明において、前記ハウジングは樹脂製の円筒管で構成されており、前記円筒管の内側には、略長方形の形状をなす平らな板状の基板の短軸方向の両側を挟み込む溝が、前記円筒管内側の両側にそれぞれ、長手方向の軸に沿うように、成形されており、前記円筒管の内側の前記溝に、前記基板の短軸方向の両側が挟み込まれて、前記基板が前記円筒管に固定されることを特徴とするLEDを使用した照明装置。 In an eleventh aspect of the invention for solving the basic problem, in the eighth aspect of the invention, the housing is formed of a resin-made cylindrical tube, and a flat, substantially rectangular shape is formed inside the cylindrical tube. Grooves sandwiching both sides in the short axis direction of the plate-like substrate are formed on both sides inside the cylindrical tube along the longitudinal axis, respectively, and the substrate is formed in the groove inside the cylindrical tube. An illuminating device using LEDs, wherein both sides of the short axis direction of the LED are sandwiched and the substrate is fixed to the cylindrical tube.
前記基本的な課題を解決する第12の発明は、第11の発明において、前記円筒管を固定するブラケットの内側に、前記略長方形の形状をなす平らな板状の基板の短軸方向の両側を挟み込む溝が、設けられており、前記基板の長手方向の両端が前記円筒管の長手方向の両端よりそれぞれ突出しており、前記基板の長手方向の両端の前記円筒管より突出した部分が、前記ブラケット内側の溝に挟み込まれて、前記基板が前記ブラケットに固定されることを特徴とするLEDを使用した照明装置。 According to a twelfth aspect of the invention for solving the basic problem, in the eleventh aspect, both sides of the flat plate-like substrate having a substantially rectangular shape on both sides in the short axis direction are disposed inside a bracket for fixing the cylindrical tube. The both ends of the substrate in the longitudinal direction protrude from both ends in the longitudinal direction of the cylindrical tube, and the portions protruding from the cylindrical tube at both ends in the longitudinal direction of the substrate are An illumination device using an LED, wherein the substrate is fixed to the bracket by being sandwiched between grooves inside the bracket .
前記基本的な課題を解決する第13の発明は、第1の発明乃至第12の発明の内の1の発明において、LED群を構成する前記LED回路は、前記LED回路が有する並列接続の各LED素子の両端が接続されるための第1接続端子と第2接続端子が各LED素子に対応して設けられており、前記各LED素子の一方の端子がそれぞれ前記第1接続端子に接続されることにより前記各LED素子の一方の端子がそれぞれ並列に接続され、前記各LED素子の他方の端子がそれぞれ前記第2接続端子に接続されることにより前記各LED素子の他方の端子がそれぞれ並列に接続され、さらに前記第1接続端子と前記第2接続端子にそれぞれ接続される第1バイパス端子と第2バイパス端子が設けられており、前記第1バイパス端子と第2バイパス端子とを電気的に接続することにより、前記LED回路を構成する並列接続のLED素子をバイパスするバイパス回路が作られることを特徴とするLEDを使用した照明装置。 A thirteenth aspect of the present invention for solving the basic problem is the invention according to one of the first to twelfth aspects of the invention, wherein the LED circuit constituting the LED group is a parallel connection of the LED circuit. A first connection terminal and a second connection terminal for connecting both ends of the LED element are provided corresponding to each LED element, and one terminal of each LED element is connected to the first connection terminal, respectively. Accordingly, one terminal of each LED element is connected in parallel, and the other terminal of each LED element is connected to the second connection terminal, whereby the other terminal of each LED element is connected in parallel. And a first bypass terminal and a second bypass terminal connected to the first connection terminal and the second connection terminal, respectively. The first bypass terminal and the second bypass terminal are provided. By electrically connecting the terminals, the lighting apparatus using the LED, wherein a bypass circuit for bypassing the LED elements connected in parallel constituting the LED circuit is made.
前記基本的な課題を解決する第14の発明は、第1乃至第12の発明内の1の発明において、前記LED群を構成する各前記各LED回路のための各LED配線回路では、前記LED回路を構成する並列接続されるLED素子の数の第1接続端子が並列接続された状態で設けられ、また前記LED回路を構成する並列接続されるLED素子の数の第2接続端子が並列接続された状態で設けられ、さらに前記第1接続端子に接続された第1バイパス端子と、前記第2接続端子に接続された第2バイパス端子と、が設けられ、前記LED群を構成する前記LED回路の数より多い、前記LED配線回路が直列に接続されて前記基板上に複数の同心円状に配置され、前記LED群を構成する数の前記LED配線回路には、各第1接続端子と各第2接続端子間にそれぞれLED素子が設けられ、前記LED群を構成する前記LED回路の数を超えた前記LED配線回路にはその第1バイパス端子と第2接続端子とが電気的に接続され、前記LED素子が設けられ前記LED配線回路は、前記第1バイパス端子と第2接続端子とが電気的に接続され前記LED配線回路に対して、外周側に配置されていることを特徴とするLEDを使用した照明装置。 According to a fourteenth aspect of the invention for solving the basic problem, in the first aspect of the first to twelfth aspects of the invention, in each LED wiring circuit for each of the LED circuits constituting the LED group, the LED The first connection terminals of the number of LED elements connected in parallel constituting the circuit are provided in a state of being connected in parallel, and the second connection terminals of the number of LED elements connected in parallel constituting the LED circuit are connected in parallel. The LED which is provided in the state where it is provided, and further includes a first bypass terminal connected to the first connection terminal and a second bypass terminal connected to the second connection terminal, and constitutes the LED group More than the number of circuits, the LED wiring circuits are connected in series and arranged in a plurality of concentric circles on the substrate, and the number of the LED wiring circuits constituting the LED group includes each first connection terminal and each Second connection LED elements are respectively provided between the terminals, and the first bypass terminal and the second connection terminal are electrically connected to the LED wiring circuit exceeding the number of the LED circuits constituting the LED group, and the LED The LED wiring circuit is provided with an element, and the LED is characterized in that the first bypass terminal and the second connection terminal are electrically connected and arranged on the outer peripheral side with respect to the LED wiring circuit. Lighting equipment.
以下に説明する発明を実施するための形態(以下、実施例と記す)は、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した課題や発明の目的、を解決および達成することは当然であるが、これらに止まるものではなく、他にも色々な課題を解決でき、色々な目的を達成できる。また、以下に説明する実施例は、発明の効果の欄に記載した発明の効果に止まるものではなく、他にも色々な効果を奏することが可能である。以下発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄に記載した内容も含め、以下に説明する実施例により解決される課題や達成される効果の内の幾つかを次に列挙する。なお、各構成には理解を助けるために、以下に説明する図面に記載した参照符号を付している。 The mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as an example) naturally solves and achieves the problems described in the column of problems to be solved by the invention and the objects of the invention. However, it is not limited to these, and various problems can be solved and various purposes can be achieved. Further, the embodiments described below are not limited to the effects of the invention described in the column of the effects of the invention, and various other effects can be achieved. Hereinafter, some of the problems solved and the effects achieved by the embodiments described below, including the contents described in the column of problems to be solved by the invention and the column of effects of the invention, are listed below. In addition, in order to assist an understanding, each structure is attached | subjected with the reference code described in drawing demonstrated below.
1.〔LED素子252の発熱量の低減あるいはLED群250の温度上昇の抑制〕
(1)以下に説明する実施例では、LED素子252に加えられる電圧が周期的に変化し、前記電圧変化に同期してLED素子が点灯と消灯とを繰り返す。このため発熱する期間と発熱しない期間が周期的に表れ、LED素子252の発熱量が抑えられ、またLED群250の温度上昇を抑制できる。LED素子の消灯時間を繰り返し確保することで電流の実効値を低減でき、LED素子の発熱を抑制できる。
1. [Reduction in heat generation of
(1) In the embodiment described below, the voltage applied to the
(2)以下に説明する実施例では、少なくとも1個のLED素子252を備えるLED回路254が複数段直列に接続されて構成されるLED群250に、周期的に変動する電力を供給しているので、LED素子が消灯している期間を確実に確保することができる。これによりLED素子の発熱あるいは温度上昇を抑制することができる。
(2) In the embodiment described below, periodically fluctuating electric power is supplied to an LED group 250 configured by connecting a plurality of
(3)発明者の検討結果によれば、LED回路254が直列接続される段数を増加すると、LED素子252を流れる電流が遮断されている期間が増加する。もし、LED群250が1個のLED回路254で構成される、すなわち1段のLED回路254でLED群250が構成されている場合、LED素子252を流れる電流が瞬間的に遮断されるが、電流遮断期間が極めて短い。このためLED素子252に流れる電流の実効値は、LED素子252に電流が流れ続けている状態とほとんど変わらない。LED回路254の直列接続の段数が5段以上、好ましくは9段以上となると、LED素子252を流れる電流の遮断期間が適正に確保される。これにより、LED素子252を流れる電流の実効値を大幅に低減できる。一方照明の明るさは、電流の実効値だけでなく繰り返し供給される電流のピーク値の影響を受ける。従ってLED素子252を流れる電流の遮断期間を増やして電流の実効値を抑制しても、照明の明るさの減少を少なくできる。
(3) According to the examination result of the inventors, when the number of stages in which the
(4)LED群250を構成するLED素子252の発熱は、LED素子252を流れる電流の実効値に基づく。一方明るさを感知する人の視覚は、周期的に繰り返される最高発光量あるいは高い発光量の影響を受ける傾向がある。従ってLED素子252の電流の遮断期間を確実に確保して電流の実効値を抑え、一方LED素子252の電流導通状態では適切な電流値、すなわち比較的高い電流値を得ることが望ましい。以下の実施例では、コンデンサ222の容量を適切に選択することで、望ましい電流値を確保することができる。以下で説明するように、コンデンサ222の容量を増大させることで、電流値、特にピーク値を高くできる。発熱をできるだけ抑制するが、一方発光量の減少は少なくできる照明装置を提供できる。
(4) The heat generation of the
(5)一般の照明装置では、LED素子が高温となるため、金属製の放熱板が設けられていても部分的に高温となり、金属板の近くを手で触れると火傷するおそれがある。以下に説明する実施例では、LED群250に脈動電圧が供給されるようにし、供給される電圧の変化に同期して、LED素子252を流れる電流が遮断している期間を確実に確保できるので、LED素子252の温度上昇を抑制できる。仮に動作中に手で触れても火傷の恐れが無い。
(5) In a general lighting device, since the LED element becomes high temperature, even if a metal heat radiating plate is provided, the temperature becomes partially high, and there is a risk of burns when touching the vicinity of the metal plate with a hand. In the embodiment described below, a pulsating voltage is supplied to the LED group 250, and a period during which the current flowing through the
2.〔LED素子252の発光量の制御〕
(1)以下に説明する実施例では、コンデンサ222と整流回路230の入力端とが直列の関係で交流電源100に接続されていて、整流回路230の出力端にはLED群250が接続されていて、コンデンサ222の充放電電流が整流回路230を介してLED群250を構成するLED素子252を流れる。LED群250に供給される脈動電圧に対してLED素子252を流れる電流の遮断期間はLED群250を構成するLED回路254の直列接続の段数に大きく依存する。一方流れる電流値の大きさはコンデンサ222の容量に大きく依存する。従ってコンデンサ222の容量を適正に選択することにより、各LED素子252の発光量を適正に設定できる。なお、この場合であってもLED群250を構成するLED回路254の段数により電流遮断期間を確実に確保できる。例えばLED回路254の段数が5段、好ましくは9段以上であれば十分な電流遮断期間を確実に確保できる。従って段数を増やすことで、LED群250を流れる電流の実効値を抑制することができる。このことは発熱の抑制に大きく貢献する。
2. [Control of light emission amount of LED element 252]
(1) In the embodiment described below, the
(2)以下に説明する実施例では、抵抗220の値を1Kオームから徐々に下げるとLED群250を流れる電流値が増加する。特に500オーム以下の値とするとLED群250を流れる電流値が増加し、各LED素子252は明るくなる。なお、この場合であってもLED群250を構成するLED回路254の直列接続の段数により電流遮断期間を確実に確保できる。例えばLED回路254の段数が5段、好ましくは9段以上であれば十分な電流遮断期間を確実に確保できる。このことは上述したように電流の実効値を抑制し、発熱を低減できる。
(2) In the embodiment described below, when the value of the
3.〔回路構成のシンプル化〕
(1)以下に説明する実施例では、供給される交流電力を整流して前記LED群に加えており、交流波形に基づいて発生する脈流とLED群250を構成するLED回路254の段数とに基づいて、LED群250を流れる電流の通電期間と遮断期間とを適正に設定できる。このような構造でLED素子252の発熱を低減できるので、回路全体が大変シンプルである。これにより生産性の改善や装置の小型化が可能となる。
3. [Simplification of circuit configuration]
(1) In the embodiment described below, supplied AC power is rectified and added to the LED group, and the pulsating current generated based on the AC waveform and the number of stages of
(2)以下に説明する実施例では、LED群250を流れる電流値の制御を、整流回路230と直列に接続されるコンデンサ222の容量を選択することにより行っているので、LED素子252の明るさの設定や調整が大変簡単である。
(2) In the embodiment described below, the current value flowing through the LED group 250 is controlled by selecting the capacitance of the
(3)LED群250およびその他の回路部品からの発熱が大変少ないので、樹脂製の基板を使用でき、放熱のための特別な金属板が不要である。上記樹脂製の基板を照明装置に固定することで十分であり、特別な放熱機構が無くても、温度の過度な上昇が起こらない。従ってダウンライトや管状照明器具での回路基板の取り付けがシンプルとなる。また装置自身もシンプルである。またダウンライトや管状照明器具などの照明装置の構造体に、金属材料ではなく樹脂を使用しても、十分な安全性を確保できる。 (3) Since the heat generated from the LED group 250 and other circuit components is very small, a resin substrate can be used, and a special metal plate for heat dissipation is not necessary. It is sufficient to fix the resin substrate to the lighting device, and even without a special heat dissipation mechanism, the temperature does not rise excessively. Therefore, the circuit board can be easily attached with a downlight or a tubular lighting fixture. The device itself is also simple. Moreover, sufficient safety can be ensured even if a resin is used instead of a metal material for the structure of a lighting device such as a downlight or a tubular lighting fixture.
4.〔LEDを使用した照明装置200の明るさ確保と温度上昇の抑制〕
(1)以下に説明する実施例では、LED群250を構成するLED回路254の直列接続の段数を5段以上、好ましくは9段以上としているので、LED群250を流れる電流の遮断期間を確実に確保できる。一方で整流回路230に直列接続されているコンデンサ222の容量を適正に設定して、LED群250の通電期間中に大きな電流を流すことができる。このためLED群250の電流値の実効値を抑制しながらピーク発光量を大きくできる。このことにより人の目には明るい印象を与えるが、電流の実効値が抑制されているので発熱量を抑制できる効果がある。
4). [Ensuring brightness and suppressing temperature rise of lighting device 200 using LED]
(1) In the embodiment described below, the number of stages of the
5.〔LEDを使用した照明装置200の安全性向上〕
(1)以下に説明する実施例では、LED群250を流れる電流の通電期間と遮断期間とを供給される交流電力の変化に同期して確保できるので、LED素子252の温度上昇を抑制できる。照明装置を家庭内で使用する場合に埃などが装置内に入り込むことや照明装置200に埃などが付着することが考えられる。部分的であれ、照明装置200に高温部分が存在すると埃などに対してたいへん危険である。また照明装置の電源を切らない状態で、照明装置の裏側やケースを外した状態の内部部品に、人が手を触れる恐れがある。この場合に火傷する恐れがある。以下に説明する実施例では、LED素子252の温度上昇を抑制できるので、埃などが仮に装置内に入り込むことになっても、あるいは照明装置200の周囲に埃などが付着しても、発火などの危険性が無い。さらに照明装置の裏側やケースを外した状態の内部部品に人が触れることによる火傷の危険性も低減できる。
5. [Improvement of safety of lighting device 200 using LED]
(1) In the embodiment described below, since the energization period and the cutoff period of the current flowing through the LED group 250 can be ensured in synchronization with the change in the supplied AC power, the temperature rise of the
特に金属板による放熱構造が無くても、LED素子252の温度上昇を抑制できるので、LED素子252を収納するケース(ハウジング)自身の部分的な高温状態が生じないので、火傷の危険性を低減できる。
In particular, even if there is no heat dissipation structure with a metal plate, the temperature rise of the
1.照明装置200の電気回路の説明
次に図1を用いて照明装置200の電気回路を説明する。照明装置200の電気回路は、光を発生するLED群250と電力を供給する回路から構成されている。LED群250は後述する樹脂製基板に保持されており、LED素子252が少なくとも1個あるいは複数並列に接続されてLED回路254を構成し、さらにLED回路254が5個以上好ましくは9個以上直列接続されている。この明細書では、少なくとも1個あるいは複数並列に接続され回路部分をLED回路254と記し、直列接続された各LED回路254の数を段と呼ぶ。図1の実施例では、LED回路254は3個のLED素子252の並列接続で構成されている。またLED回路254が30個直列に接続されている、なおこの状態を、この明細書ではLED回路254が30段直列接続されていると記載する。図1ではLED回路254の一部のみ表示し、他は省略している。なお以下の図10以降の装置では、LED回路254の段数は31段であったり、あるいは10段であったり、あるいは14段であったり、とまちまちであるが、LED回路254が5段以上好ましくは9段以上直列接続されていれば、基本的な動作は同じである。一般家庭用の100ボルト電源では、LED回路254の段数が多すぎると通電できる時間が減少し過ぎ、発光量が確保し難くなる。100ボルト交流電源では40段以下が良く、好ましくは35段以下である。これ以上LED素子252の数を増やすには、図1に示す回路構成を新たに追加する方が良い。
1. Description of electrical circuit of lighting device 200
Next, an electric circuit of the lighting device 200 will be described with reference to FIG. The electric circuit of the lighting device 200 is composed of an LED group 250 that generates light and a circuit that supplies electric power. The LED group 250 is held on a resin substrate, which will be described later, and at least one or a plurality of
LED群250に電流を供給する回路は、コンデンサ222と整流回路230とヒューズ224を備えており、これらは直列に接続されている。またコンデンサ222には抵抗220が並列に接続されている。さらに交流電源端子210が設けられており、この交流電源端子210は例えば照明装置200を家庭用電源である交流電源100に接続するためのコンセントである。
The circuit that supplies current to the LED group 250 includes a
交流電源100から供給される交流電圧が、コンデンサ222と整流回路230とヒューズ224で構成されている直列回路に加えられる。交流電圧波形の振幅の増大に基づいて整流回路230の入力端子232に加わる電圧が増大し、整流回路230の出力端子234から出力される電圧が増大する。各LED素子252は図2に示す特性を有しており、各LED素子252の順方向に加わる電圧が増大し、電圧VLCを超えると各LED素子252に電流が流れ始め、各LED素子252は発光し始める。図1の回路では、LED回路254が30個直列に接続されているので、整流回路230の出力端子234から供給される電圧が、電圧VLCの30倍の電圧を超えると、交流電源100からコンセントである交流電源端子210の一方、コンデンサ222、LED群250、ヒューズ224、交流電源端子210の他方を介して電流が流れる。この電流に基づきLED群250は発光する。この電流は、交流波形の増加に基づき急激に増大し、交流波形の減少に基づき急激に減少し、やがて整流回路230の出力端子234から出力される電圧が電圧VLCの30倍の電圧より小さくなると、LED群250を流れていた電流は遮断される。電流の遮断に基づき、LED群250の発光は停止する。整流回路230は全波整流回路から構成されているので、交流電源100から供給される交流波形の次の半サイクルでまた同様の動作を繰り返す。
An AC voltage supplied from the
2.LED素子252の特性
LED素子252の特性について一部上述したが、図2を使用して再度説明する。LED素子252に純方向の電圧VLを加え、この電圧VLを図2の横軸に沿って略ゼロ(V)の状態から徐々に上昇させると、VLC(V)を超える状態から純方向に電流ILが流れ始め、発光を開始する。電流ILは電圧VLの増加と共に上昇するが一般のダイオードよりは傾斜が緩やかである。このことは、LED素子252は内部抵抗が大きいことを示しており、電流ILに基づく発熱が大きいことを示している。
2. Characteristics of
LED素子252に供給される電圧を徐々に減少させると、流れる電流値ILはそれに伴って減少し、LED素子252に加わる電圧がVLC以下になると、LED素子252を流れていた電流ILが遮断され、発光を停止する。
When the voltage supplied to the
LED素子252としては、緑色LEDや赤色LED、青色LED、白色LED、等があるが、白色LEDは、上記VLC(V)が他の色のLEDに比べ高い傾向がある。また白色LEDは他の色のLEDに比べ、内部電圧降下が大きい傾向がある。このことは、白色LEDは電流に対する発熱量が大きいことを示している。
As the
3.LED群250を流れる電流特性
図1のLED群250を構成するLED回路254を流れる電流について次に述べる。図3は照明装置200に供給される交流電源100の電圧波形V102に対するコンデンサ222の端子間の電圧波形V104を示す。また、図4は、前記交流電源100の供給電圧に基づく整流回路230の入力側の電流波形、すなわちヒューズ224を流れる電流i102の電流波形を示す。また図5は整流回路230の出力側の電流波形、すなわちLED群250を構成するLED回路254を流れる電流i104の電流波形を示す。LED回路254は3個のLED素子252の並列接続で構成されているので、各LED素子252には、図5に示す電流i104の約3分の1の電流が流れる。なお、図3と図4、図5に示す波形は、コンデンサ222を5μファラッド(μF)、抵抗220を1Mオーム、ヒューズ224の抵抗値を100オームとして、山梨大学が提供しているシミュレーションプログラムQUCSを使用してシミュレーションした結果である。
3. Characteristics of current flowing through LED group 250
Next, the current flowing through the
図3乃至図5を用いて説明する。図3に示す電圧V102は交流電源100から供給される電圧波形であり電圧の実効値は100(V)で、この波形はサインカーブを描き、正方向電圧のピーク値は約140(V)、負方向電圧のピーク値は約−140(V)であり、ピークツーピークの電圧値は、約280(V)である。電圧V104は、コンデンサ222の端子電圧であり、交流電源100から供給される電圧に基づいて充放電を繰り返す。
This will be described with reference to FIGS. The effective value of the voltage V102 shown in Figure 3 is a voltage waveform supplied from the
時点T1の少し前の状態ではコンデンサ222は、交流電源端子210側が負、整流回路230側が正の方向に充電されており、仮にコンデンサ222の容量が5(μF)とすると、コンデンサ222の端子電圧V104は、LED群250が電流を流し始める電圧に近い値となっている。すなわち、LED群250ではLED回路254が30段直列に接続されているので、コンデンサ222の端子電圧V104は、図2に示す電圧VLCの30倍の電圧値に近い値である。
In a state just before time T1, the
時点T1では、交流電源100の電圧が正方向に切り替わった時点であり、この時点T1で交流電源100の正方向の電圧とコンデンサ222の端子電圧V104とが同方向に加算された状態で整流回路230を介してLED群250に加わる。時点T1で電流i102が流れ始め、コンデンサ222は逆方向の充電、すなわち放電を開始する。電流i102が整流回路230を介してLED群250を流れ、LED群250は発光し始める。図4に示す電流i102と図5に示す電流i104は、電流i102の負方向の電流が整流回路230により正方向の電流に変化していることが相違するのみで、他は電流i102と一致している。
At time T1, the voltage of the
コンデンサ222の容量を小さくすると、電流i102が流れ始める時点T1が位相的に前に進む傾向となり、例えばコンデンサ222の容量を1(μF)にすると、電流i102が流れ始める時点T1が電圧V102のゼロクロス点より前に位置する。一方コンデンサ222の容量を大きくすると、電流i102が流れ始める時点T1が遅れる傾向となり、例えばコンデンサ222の容量が50(μF)にすると電流i102が流れ始める時点T1が電圧V102のゼロクロス点より後方に移動する。
When the capacitance of the
時点T1を過ぎるとコンデンサ222の放電電流が電流i102および電流i104として流れ、その後図3に示す如く、コンデンサ222は逆方向に充電され、LED群250に加わる電圧が徐々に減少する。時点T2で、LED群250に加わる電圧が電流を流す最低電圧より小さくなり、LED群250を流れる電流は遮断される。
After the time point T1, the discharge current of the
この実施例ではコンデンサ222の容量が5(μF)であり、コンデンサ222にはLED群250の電流が遮断される状態での電圧が保持される状態となる。次に交流電源100の電圧が負方向に切り替わり増加し始めると、コンデンサ222も負方向に充電されているので、交流電源100の電圧にコンデンサ222の端子電圧が加算された状態でLED群250に供給され、時点T3で再びLED群250に電流が流れ始める。コンデンサ222は放電状態から逆方向の充電状態に切り替わり、時点T4でLED群250を流れる電流が遮断される。
In this embodiment, the capacitance of the
次に再び時点T1からLED群250に電流が流れ始める。このように時点T2と時点T3の間でLED群250の電流が遮断され、時点T4と次のサイクルの時点T1の間でLED群250の電流が遮断される。コンデンサ222の容量を5(μF)位にすると、流れ始め時点T2は略交流電圧波形V102のゼロクロス点となる。コンデンサ222の容量を大きくすると例えば50(μF)位にすると電流遮断期間が遅れ側に移動し、コンデンサ222の容量を小さくすると例えば1(μF)位にすると電流遮断期間が進み側に移動する傾向を示す。
Next, current starts to flow again through the LED group 250 from time T1. In this way, the current of the LED group 250 is cut off between the time T2 and the time T3, and the current of the LED group 250 is cut off between the time T4 and the time T1 of the next cycle. When the capacitance of the
4.LED回路254を流れる電流値と回路構成
LED素子252の温度上昇を抑制し、利用者に対して照明装置を明るく感じさせるには、LED素子252を流れる電流の実効値を抑制し、ピーク電流値を大きくすることが1つの方法である。LED素子252の発熱は電流の実効値に依存する。一方照明の利用者は発光量の実効値だけではなく、最大発光値の影響を受ける。人の感覚は最大刺激値の影響を大きく受ける。明るい状態が繰り返し発生すると、明るい状態で入射した光に基づき視覚が反応する。この明るい状態が繰り返し発生することで、その途中に暗い状態があっても、利用者には同じ実効値による変動しない状態より周期的に明るくなる方が、より明るく感じる。従ってLED群250の電流遮断期間を確実に確保し、さらに所定値以上のピーク電流値を確保することが望ましい。なお、LED素子252の発光特性に関し、電流値と発光量は、厳密には電流の増加に対して発光量が少し低下する傾向を示すが、この低下は極微小であり、略比例関係にあるとみることができる。また家庭用電源など、商用電源では50ヘルツあるいは60ヘルツで極性が変わり、点灯領域あるいは消灯領域は、100ヘルツあるいは120ヘルツの周波数で発生する。この周波数は、視覚の残像特性に対して十分に短い周期であり、人間の視覚では連続して輝いているように感じる。
4). Current value flowing through
To suppress the temperature rise of the
4.1 LED群250の電流i104の電流遮断期間
LED群250の電流遮断期間は、LED群250を構成するLED回路254の直列接続の数、すなわちLED回路254の段数に大きく依存する。例えばLED回路254を1個乃至数個(例えば2段以下)にすると、電流遮断期間はほとんどなくなる。図6はLED回路254を2個直列にした状態のLED群250を流れるi104の波形を示している。電流遮断期間が非常に少ない。
4.1 Current Cut-off Period of Current i104 of LED Group 250 The current cut-off period of LED group 250 greatly depends on the number of
一方図7は、LED群250を9段のLED回路254で構成した状態のLED群250を流れるi104の波形を示している。各周期毎に確実にLED群250を流れる電流i104の遮断状態が存在し、LED群250を流れる電流i104の遮断期間が確実に確保されている。
On the other hand, FIG. 7 shows a waveform of i104 flowing through the LED group 250 in a state in which the LED group 250 is configured by nine stages of
従って、LED群250は少なくとも5段以上、望ましくは9段以上のLED回路254を有することである。なお、図5は、LED回路254を30段設けた例であり、電流i104の遮断期間がさらに長くなっている。
Therefore, the LED group 250 includes
このように電流i104の遮断期間を確実に確保することで、発熱しない期間を確実に設けることができる。さらにLED群250を流れる電流の実効値を低く抑えることができる。LED素子252の発熱量は流れる電流の実効値に依存するので、電流の実効値を低く抑えることにより、発熱を低減でき、LED素子252の温度上昇を抑制できる。
Thus, by ensuring the interruption period of the current i104, it is possible to reliably provide a period during which no heat is generated. Furthermore, the effective value of the current flowing through the LED group 250 can be kept low. Since the amount of heat generated by the
4.2 LED群250の電流i104の電流ピーク値
LED群250を流れる電流i104のピーク値は、コンデンサ222の容量に大きく依存する。図6と図7はいずれもコンデンサ222の容量を5(μF)とした場合にLED群250を流れる電流波形を示している。LED群250を構成するLED回路254の段数の違いにより、電流遮断期間が異なるが、電流のピーク値は略同じである。すなわちLED群250を流れる電流のピーク値はコンデンサ222の容量に大きく依存する。
4.2 Current Peak Value of
コンデンサ222の容量を0.1(μF)から20(μF)まで変化させた場合のLED群250を流れる電流i104のピーク値の変化を表1に示す。この場合、LED回路254の段数は30段、また抵抗220の値は1Mオーム、ヒューズ224の抵抗は100オームである。コンデンサ222の容量が0.1(μF)状態に対して、コンデンサ222の容量を1(μF)にするとLED群250を流れる電流i104のピーク値が約10倍になる。コンデンサ222の容量を5(μF)にするとコンデンサ222の容量が1(μF)の場合に対して、4倍以上となる。さらにコンデンサ222の容量を増加させると、LED群250を流れる電流i104のピーク値は、表1に示す如くさらに増加する。
Table 1 shows changes in the peak value of the current i104 flowing through the LED group 250 when the capacitance of the
しかしコンデンサ222の容量を大きくし過ぎるとLED群250に流れるピーク電流が大きくなり過ぎる問題が生じる。またピーク電流を抑えるために直列に大きな抵抗を入れることが考えられるが、抵抗を使用すると追加した抵抗が発熱する問題がある。従ってコンデンサ222の容量は1(μF)程度から10(μF)の範囲に抑えるのが望ましい。コンデンサ222の容量が5(μF)で180(mA)のピーク電流が流れる。LED素子252について1個当たり60(mA)になり、LED素子252の1個当たりのピーク電流値としては十分な値と考えることができる。ピーク電流を抑制するのに、もちろん抵抗を使用しても良い。この場合上述したように抵抗が発熱するので最適ではないが、回路部品として抵抗は入手し易く、また信頼性も高い。従ってコンデンサ222と直列抵抗の組み合わせでピーク電流値を制御することは、抵抗による発熱や電力使用効率の低下を除けば、色々メリットがある。
However, the problem arises that peak current excessively increasing the capacity of the
図8は、コンデンサ222の容量を5(μF)に固定して、抵抗220の抵抗値を変化させた場合のインピーダンスの変化を示す。なお縦軸と横軸の単位はオームである。抵抗220の抵抗値が1Kオーム以下では、抵抗220の抵抗値の変化がインピーダンスの変化に大きく寄与している。従ってLED群250を流れる電流を設定、制御する場合に、抵抗220の抵抗値を図8の領域R1の範囲内の値とすることが望ましい。抵抗220の抵抗値を図8の領域R2の値とした場合には、抵抗220の抵抗値を変化させても照明装置200の特性に対してほとんど影響を及ぼさない。
FIG. 8 shows changes in impedance when the capacitance of the
図9は、抵抗220の抵抗値を1Mオームに固定し、コンデンサ222の容量を1PFから5(μF)まで変化させた状態を示す。縦軸の単位はオームであり、例えば1.00E+06は1Mオームを意味しており、1.00E+02は100オームを示している。コンデンサ222の容量が0.01(μF)より小さい領域R3では、コンデンサ222の容量を変化させてもインピーダンスを変化させることにはならない。コンデンサ222の容量が0.01(μF)より大きい領域R4では、コンデンサ222の容量の変化に応じてインピーダンスが変化する。従ってLED群250を流れる電流i104のピーク値に大きな影響を及ぼす。このことは表1からも裏付けられる。従って。コンデンサ222の容量を領域R4内の値とすることで、LED群250を流れる電流i104を適正に設定できる。またコンデンサ222の容量を変化させる機構、例えば図1の容量可変機構226により、利用者が照明装置の明るさを変化させることができる。LED群250を流れる電流i104をPWM制御しても照明装置の明るさを変化させることができるが、コンデンサ222の容量を変化させることでも照明装置の明るさ調整が可能である。コンデンサ222の容量を変化させる制御の方法が、電力消費の改善や発熱の点で有利である。すなわちPWM制御では、部品数が増加し、各部品の電力消費や発熱が問題となる。またPWM制御を行うスイッチング素子は導通動作時や遮断動作時に発熱する。
9, the resistance value of the
コンデンサ222の値を選択してLED群250を流れる電流i104を適正に選ぶことは、ヒューズ224のように整流回路230に対して直列の抵抗を利用して電流値を設定するより発熱低減の点で優れている。すなわち電力損失が少ない。しかし、上述のように発熱の点で少しデメリットがあるが、コンデンサ222のみでLED群250の電流値を設定するだけでなく、コンデンサ222と抵抗の併用でLED群250の電流値を設定しても良い。
Selecting the value of the
4.3 セラミックコンデンサの使用
以下の図10から図16に記載の照明装置200に使用する場合は、コンデンサ222として体積が小さいセラミックコンデンサを使用することが望ましい。しかしセラミックコンデンサは容量が電解コンデンサに比べて小さく、5(μF)のコンデンサを得ることが難しい。従って2.5(μF)のコンデンサを2個並列に接続する、あるいはさらに容量の小さいセラミックコンデンサを複数個並列接続することが望ましい。
4.3 Use of Ceramic Capacitor When used in the lighting device 200 shown in FIGS. 10 to 16 below, it is desirable to use a ceramic capacitor having a small volume as the
4.4 コンデンサ222の容量を可変にすることによる照明装置200の明るさ調整
図1でコンデンサ222の容量を可変にすると、表1や上述の図を用いて説明したごとく、LED群250を流れる電流値の大きさを変えることができる。図1でコンデンサ222として可変容量コンデンサを使用することで照明装置200の明るさを調整できる。可変容量コンデンサを用いなくても、容量の異なる複数のコンデンサの接続を選択的に切り替える機構を設け、整流回路230の入力端子232と交流電源端子210との間に接続されるコンデンサを切り替えるようにしても良い。容量可変機構226はつまみを回転することによりコンデンサの接続を切り替えることができる機構である。容量可変機構226により接続するコンデンサを変える構造とすることで照明装置200の明るさを調整することが可能となる。PWMによる電流のデューティを変える方法に比べ、コンデンサ222の容量を可変にする方法は回路の部品数が少なく、全体がシンプルとなる。表1に示す如くコンデンサ222の容量を容量可変機構226により切り替えることで、広範囲にLED群250を流れる電流を切り替えることが可能となり、明るさを広範囲に変えることが可能となる。
4.4 Brightness adjustment of lighting device 200 by changing capacitance of
When the capacitance of the
5.照明装置200の構造1
図10と図11は、照明装置200の一実施例であり、天井などに取り付けるダウンライトに本発明を適用した例である。図10は照明装置200の側面図の部分断面図、図11は平面図である。また図12は照明装置200の内部に収納されている平らな形状のプリント配線用の基板20である。照明装置200のハウジング400は、取り付け金具420と内側ケース422、外側ケース424、ガラスあるいは透明樹脂からなる内カバー426を備えている。このハウジング400の内部にLED群250を保持するための平らな板状の基板20がねじ432により固定されている。取り付け金具420と外側ケース424で天井などの固定部480を挟み、取り付け金具420に固定されたブラケット442に外側ケース424がねじ止めされることで、ハウジング400が天井などの固定部480に固定される。
5.
10 and 11 show an embodiment of the lighting device 200, which is an example in which the present invention is applied to a downlight attached to a ceiling or the like. 10 is a partial cross-sectional view of a side view of the lighting device 200, and FIG. 11 is a plan view. FIG. 12 shows a flat printed
上述したようにLED群250は極めて低温に維持されているので、放熱のための金属板は設けられていない。前記基板20は一方の面にLED群250やコンデンサ222、抵抗220、整流回路230、ヒューズ224が設けられており、他方の面は狭い空間を介して内側ケース422の内側の面と対向している。
As described above, since the LED group 250 is maintained at an extremely low temperature, a metal plate for heat dissipation is not provided. The
この照明装置200は、LED群250の発熱が低減され、温度上昇が抑制されているので、金属製の放熱板が不要であり、また基板20と内側ケース422との間の空間を狭くでき、基板20と内カバー426の間の空間も狭くできるので、照明装置200の厚み方向の幅を抑制できる。
In this lighting device 200, since the heat generation of the LED group 250 is reduced and the temperature rise is suppressed, a metal heat sink is unnecessary, and the space between the
更にハウジング400の温度を低く抑えられるので、仮に綿埃などがハウジング400にくっ付いても発化する心配がない。また、動作中に不用意にハウジング400に手で触っても火傷する心配がない。
Furthermore, since the temperature of the
図12に示す平らな板状の基板20には、その中央部に抵抗220やコンデンサ222、整流回路230、ヒューズ224が設けられており、その外周にLED回路254が円形に同心円状に配置されている。さらにその外側にねじ432で固定するためのねじ穴22が3か所設けられている。なお、LED回路254の全てに符号を付すと煩雑となるため、直列接続されたLED回路254の一部にのみ符号を付している。LED回路254同士を接続する線は、LED回路254を直列に接続するための配線である。
A flat plate-
このように基板20の中央部に抵抗220やコンデンサ222、整流回路230ヒューズ224を配置し、その外周側にLED回路254を等角度で同心円状に配置しているので、使用スペースが少なく、小型化が可能である。また外周側にLED回路254を等角度で同心円状に配置することで、中央部が暗くても、明るさのむらに対する違和感を低減できる。
As described above, the
6.照明装置200の構造2
図13あるいは図14に管状の照明装置200を示す。図13に示す照明装置200では、ブラケット442とブラケット444とにより、照明用の円筒管446が保持されている。照明用の円筒管446の内部に図15あるいは図16に示す電気部品30が挿入されて固定されている。電気部品30の基板20を保持する具体的な保持構造は、図17乃至図19で説明する。ブラケット442あるいはブラケット444は照明用の円筒管446を保持するだけでなく、どちらか一方から交流電力が供給される。照明用の円筒管446の内部に収納されている電気部品は高温になることが無いので、特に金属製の放熱板を必要としていない。従って構造は非常にシンプルであり、生産性に優れている。照明用の円筒管446はガラスを材料として使用したガラス管でも良いし、略透明の樹脂を使用した樹脂製の管、あるいは曇りまたは着色した樹脂製の管でも良い。
6).
A tubular lighting device 200 is shown in FIG. 13 or FIG. In the lighting device 200 shown in FIG. 13, a lighting
図14は蛍光灯を保持するのと同様の構造で照明装置200の照明部分450を保持するタイプである。照明部分450は、固定管452と固定管454を有しており、照明用の円筒管446が固定管452と固定管454とにより保持されている。照明用の円筒管446の内部には、図15あるいは図16に示す電気部品30が挿入されて固定されている。電気部品30の基板20を照明用の円筒管446の内部に保持する構造の1例は図18に示す構造である。図18については以下で説明する。固定管452と固定管454は照明用の円筒管446を支えているが、さらにどちらか一方から交流電力が供給される。上述したようにLED回路254からの発熱が非常に少ないため、放熱用の金属板が不要であり、図13や図14の構造は大変シンプルになる。
FIG. 14 shows a type of holding the
図15と図16は、図13と図14に示す照明用の円筒管446や照明用の円筒管446の内部に収納される、電気部品30の構造を示す。図15や図16では、基板20の一端に抵抗220やコンデンサ222、整流回路230、ヒューズ224が設けられている。さらに全体にわたって直列に接続されたLED回路254が配置されている。ここでLED回路254が9個以上設けられることにより、上述ようにLED回路254の電流遮断状態の期間が確実に確保され、温度上昇が低減される。図15や図16の方式は、消費電力が小さいタイプの照明装置200であり、LED回路254は1個のLED素子252で構成されている。図15ではLED回路254を構成する1個のLED素子252が一列に、直線的にしかも略等間隔に配置されている。さらに図16では1個のLED素子252で構成されるLED回路254がチドリ状に配置されている。図15や図16に示すLED回路254の配置により、発光のむらを低減できる。なお、図12ではコンデンサ222として並列接続された複数のコンデンサを有している。セラミックコンデンサは小型であるが容量が電解コンデンサに比べ小さい欠点を有する。従ってセラミックコンデンサを複数個並列に接続することによりコンデンサ222を構成することが、装置の小型化などの上で有利である。同様の考え方を図15や図16の電気部品30にも適用することができる。
FIGS. 15 and 16 show the structure of the
図17は、図13で説明した管状照明装置のブラケット442及び照明用の円筒管446の内部構造を示す説明図であり、図18は、図17の円筒管446のA−A断面図であり、図19は、図17のブラケット442のB−B断面図である。図17に示すように、基板20の端部からリード線311、312が引き出されており、これらリード線311、312はコンセントである交流電源端子210へと接続される。ここで、基板20は、ブラケット442又は照明用の円筒管446にそれぞれ設けられた溝にはめ込まれる事で固定される。これについて、以下詳述する。なお、図18で説明する構造は、図14に示す照明用の円筒管456による基板20の固定にも使用でき、図18を用いて説明する効果を照明用の円筒管446と同様、照明用の円筒管456でもそうすることができる。
17 is an explanatory view showing the internal structure of the
図18に示すように、照明用の円筒管446の円筒管内側320には、略長方形の形状をなす平らな板状の基板20の短軸方向の両側を挟み込む溝321が、円筒管内側320の両側にそれぞれ、長手方向の軸に沿うように、成形されている。円筒管446の内側の溝321に、基板20の短軸方向の両側が挟み込まれて、基板20が円筒菅である照明用の円筒管446に固定されることとなる。なお、溝321は、円筒管446の内側に長手方向の軸に沿って凹部を形成しても良いが、図18に示す如く、溝321の両サイドに逆に突起322と突起323を円筒管446の長手方向に沿って設けることで、突起322と突起323との間に凹部を形成しても良い。上述したように図18に示す基板20の固定構造は、図14に示す円筒管456にも適用でき、以下で説明する図18の効果は、図13に示す円筒管446だけでなく、図14に示す円筒管456においても奏することができる。
As shown in FIG. 18, a
図19に示す如く、ブラケット442の内側330には、上記略長方形の形状をなす平らな板状の基板20の短軸方向の両側を挟み込む溝332が、設けられている。基板20の長手方向の両端は、照明用の円筒管446の長手方向の両端よりそれぞれ突出しており、この基板20の円筒管446より突出した部分が、ブラケット内側の溝332に嵌め込まれて、基板20がブラケット442に固定される。なお、上記溝332は、ブラケット442の内側330に成形された基板保持部331に凹状に形成される。以上により、円筒管456やブラケット442に簡単な構造で基板20を固定することができる。また、本発明を適用した管状照明装置によれば、LED素子252の発熱を抑えることができるので、ブラケット442、照明用の円筒管446、基板20はそれぞれ樹脂製のものを適用することができる。
As shown in FIG. 19, a
円筒管446の内側320に成形された溝321とブラケット442の内側330に設けられた溝332とは、それぞれ対応する位置に設けることで、基板20の各溝331、332への嵌め込みによる基板20、ブラケット442及び照明用の円筒管446を一体的に固定することが出来る。
The
本発明では、基板20に設けられている各LED素子252の発熱を抑制でき、各LED素子252の温度を低く抑えることが可能であり、基板20には金属製の放熱板が不要である。従来の技術に基づく照明装置の基板は、放熱の目的で金属製の放熱板を用いており、配線用基板が前記金属製の放熱板により機械的に補強されているとの副次的な効果が生ずる。しかし、本発明では、前記金属製の放熱板が不要である。その結果、樹脂製基板20が反るなどの新たな課題が発生する。特に図15や図16に開示する細長い構造では、基板の反りを抑制することが必要となる。円筒管446の内側320に成形された溝321は樹脂製基板20の短辺軸における両端を挟み込む構造で、しかも溝321は長軸に沿って長く伸びているので、長軸方向の基板20の反りを抑制できる。上記溝321幅は、樹脂製基板20の厚みより少し大きい状態であり、溝321に沿って基板20を容易に挿入することができ、生産性にも優れている。溝321により基板20を保持しているので、地震などの振動に対しても基板20を確実に保持することができ、安全性の上でも優れている。また、図18に示す構造では、溝321の両側に突起322と突起323を設けることにより、溝321を成形している。これら突起322と突起323は、図13や図14に示す、円筒管446や円筒管456の補強にもなる。 In the present invention, heat generation of each
円筒管446の両端は、ブラケット442や図示を省略したブラケット444の基板保持部331の面にそれぞれ当接し、基板保持部331は単に基板を保持するだけでなく、円筒管446の長手軸方向の移動を阻止している。地震などの振動に対して、円筒管446が確実に固定されているので安全である。
7.LED回路254の配線回路の構成
図20は、例えばダウンライトに使用するLED回路254のための配線基板の詳細図である。上述したように、LED回路254は、3つのLED素子の両端が接続されるための第1接続端子301と第2接続端子302が、各LED素子に対応して設けられている。図示していない各LED素子の一方の端子がそれぞれ第1接続端子301に接続されることにより上記各LED素子の一方の端子がそれぞれ並列に接続される。また、上記図示していない各LED素子の他方の端子がそれぞれ第2接続端子302に接続されることにより上記各LED素子の他方の端子がそれぞれ並列に接続される。このようにして、このLED回路254は、3個のLED素子252の並列接続で構成されている。このLED回路254には、さらに、第1接続端子301と第2接続端子302にそれぞれ接続される第1バイパス端子303と第2バイパス端子304が設けられている。これら第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とを電気的に接続することにより、このLED回路254は、上記並列接続されたLED素子をバイパスするバイパス回路が作られることとなる。これにより、このLED回路254は第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とを電気的に接続することで容易に短絡することができ、各LED回路254を使用するか否かによる最適段数のLED群250を容易に生産することができる。
Both ends of the
7). Configuration of wiring circuit of
FIG. 20 is a detailed diagram of a wiring board for an
図1に示すLED群250は、図20に示すLED回路254を1段として、30段直列に接続されている。顧客仕様に合わせてその都度基板20を生産することは、非効率的である。図1のLED群250を構成するための配線回路を、図20に示すLED回路254の配線構造の直列接続構造とすることで、顧客の色々な仕様に対して、基板20を共通に使用できる。顧客仕様に合わせて使用するLED回路254の数を設定し、使用しないLED回路254は、図20に示す第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とを電気的にバイパス接続する。なお、第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とのバイパス接続は、ジャンパ抵抗を使用することができる。
The LED group 250 shown in FIG. 1 is connected in series in 30 stages, with the
図12において、顧客仕様に対応したLED回路254の段数を設け、使用しないLED回路254では、LED素子252を接続しないで、第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とを電気的にバイパス接続する。LED群250をできるだけ発光むらが生じないようにすることが望ましく、LED素子252を接続しないLED回路254を均等に配置することが望ましい。例えば図12の同心円状に配置されたLED回路254の内側の円を構成するLED回路254の第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とを電気的につなぐことにより、内側を暗くし、外側を均等に明るくすることが、発光むらを抑えるうえで有効である。また第1バイパス端子303と第2バイパス端子304とを電気的につなぐLED回路254を同心円状の配置においてできるだけ均等に設けることが望ましい。
In FIG. 12, the number of stages of the
100・・・交流電源、220・・・抵抗、222・・・コンデンサ、230・・・整流回路、224・・・ヒューズ、250・・・LED群、252・・・LED素子、254・・・LED回路、400・・・ハウジング、420・・・取り付け金具、422・・・内側ケース、424・・・外側ケース、426・・・内カバー、446・・・照明用の円筒管、456・・・照明用の円筒管。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
交流電力の供給を受けるための交流電源端子と、
入力端子と出力端子とを有し、前記入力端子に供給される交流電流を全波整流して前記出力端から出力する全波整流回路と、
コンデンサと前記コンデンサに並列に接続した抵抗とを備える並列回路と、
前記LED群と前記全波整流回路と前記コンデンサおよび前記抵抗を備える前記並列回路とを保持するための樹脂製回路基板と、
前記樹脂製回路基板を収納するハウジングと、を備え、
前記並列回路を構成する前記コンデンサの容量を0.5マイクロファラッド以上で10マイクロファラッド以下の範囲の値とすることにより、前記並列回路から前記LED群に供給されるLED電流のピーク値が前記コンデンサの容量に依存して定まるようになし、
さらに前記LED群に前記LED電流を供給するために前記並列回路が供給する電流が遮断期間と通電期間を有すると共に、前記遮断期間より前記通電期間が長くなるようになし、
前記コンデンサと前記抵抗とを有する前記並列回路と前記全波整流回路の前記入力端子とが、前記交流電源端子間に直列に接続されることにより、前記並列回路が発生する前記コンデンサの充放電電流が、前記全波整流回路を介して脈動電流の状態で、しかも前記脈動電流のピーク値が前記コンデンサの容量に依存し且つ前記遮断期間より前記通電期間が長くなる状態で、前記LED群を前記LED電流として流れるようにし、
前記LED群を流れる前記LED電流の最大値が前記並列回路を構成する前記コンデンサの容量に依存して定まり、また前記コンデンサと前記抵抗を有する前記並列回路が供給する前記充放電電流が前記遮断期間を有しており、前記並列回路から供給されて前記LED群を流れる前記LED電流の前記遮断期間が前記LED回路の前記段数Nに基づいて定まり、前記全波整流回路の使用により前記LED群を流れる前記LED電流の前記遮断期間より前記LED群を流れる前記LED電流の前記通電期間の方が長くなるようにした、LEDを使用した照明装置であって、
前記各LED素子の電流が流れ始める前記各LED素子への供給電圧をVLCとし、前記LED群を構成する前記LED回路の段数を前記Nとし、供給される前記交流電圧の実効電圧をPVとしたとき、前記段数Nは、次の式、 VLC×N ≧ PV/4 、が成立する値であって、
前記LED回路の段数Nを9段以上で40段以下の範囲の数とし、これにより前記LED群を流れる全波整流された脈動電流の各脈動ごとの前記遮断期間が形成され、
前記コンデンサの容量を0.5マイクロファラッド以上で10マイクロファラッド以下の範囲の値とし、これにより全波整流されて形成された前記各脈動電流における電流ピーク値が設定され、前記電流ピーク値に基づいて明るく感知させる周期的な最大発光量が生成されるように設定されるものであり、
前記樹脂製回路基板が前記ハウジングに設けられることにより、前記樹脂製回路基板の両面に空隙が形成されると共に、前記樹脂製回路基板の両面がそれぞれ前記空隙内の空気に直接触れる状態となり、
前記樹脂製回路基板の中央部に少なくとも前記コンデンサと前記抵抗とを有する前記並列回路と前記整流回路が配置され、前記中央部の外周に前記LED群を構成する前記LED回路が配置されている、
ことを特徴とするLEDを使用した照明装置。 An LED group configured by connecting N stages of LED circuits each including at least one LED element; and
AC power supply terminal for receiving AC power supply;
A full-wave rectifier circuit that has an input terminal and an output terminal, and full-wave rectifies an alternating current supplied to the input terminal and outputs it from the output end;
A parallel circuit comprising a capacitor and a resistor connected in parallel to the capacitor ;
A resin circuit board for holding the LED group, the full-wave rectifier circuit, the capacitor and the parallel circuit including the resistor ;
A housing for housing the resin circuit board,
By setting the capacitance of the capacitor constituting the parallel circuit to a value in the range of 0.5 microfarad to 10 microfarad, the peak value of the LED current supplied from the parallel circuit to the LED group is the capacitance of the capacitor. Depending on
Further, the current supplied by the parallel circuit to supply the LED current to the LED group has a cutoff period and an energization period, and the energization period is longer than the cutoff period,
The parallel circuit having the capacitor and the resistor and the input terminal of the full-wave rectifier circuit are connected in series between the AC power supply terminals, whereby the charge / discharge current of the capacitor generated by the parallel circuit but in a state before Symbol pulsating current through full-wave rectifier circuit, moreover in the conduction period is longer than that and the blocking period depending on the capacity of the peak value is the capacitor of the pulse current, the LED group Let it flow as the LED current ,
The maximum value of the LED current flowing through the LED group is determined depending on the capacitance of the capacitor constituting the parallel circuit, and the charge / discharge current supplied by the parallel circuit having the capacitor and the resistor is the cutoff period. the has, Sadamari the blocking period of the LED current through the LED group is supplied from the parallel circuit is based on the number N of the LED circuit, the LED group by the use of the full-wave rectifier circuit towards the conduction period of the LED current through the LED group than the cut-off period of the LED current flowing is set to be longer, a lighting device using the LED,
The supply voltage to each LED element at which the current of each LED element starts to flow is VLC, the number of stages of the LED circuit constituting the LED group is N, and the effective voltage of the supplied AC voltage is PV. The stage number N is a value that satisfies the following equation: VLC × N ≧ PV / 4,
The number N of stages of the LED circuit is a number in the range of 9 or more and 40 or less, thereby forming the cutoff period for each pulsation of the full-wave rectified pulsating current flowing through the LED group,
The capacitance of the capacitor is set to a value in the range of 0.5 microfarad to 10 microfarad, and thereby, a current peak value in each pulsating current formed by full-wave rectification is set, and brightening is performed based on the current peak value. It is set to generate a periodic maximum amount of light to be sensed,
By providing the resin circuit board in the housing, a gap is formed on both surfaces of the resin circuit board, and both surfaces of the resin circuit board are in direct contact with the air in the gap, respectively.
The parallel circuit having at least the capacitor and the resistor and the rectifier circuit are disposed in the central portion of the resin circuit board, and the LED circuits constituting the LED group are disposed on the outer periphery of the central portion.
An illumination device using an LED characterized by that.
前記各LED回路は、前記第1接続配線に接続された一方側第1接続端子と一方側第2接続端子、および前記第2接続配線に接続された他方側第1接続端子と他方側第2接続端子、を有し、
前記一方側第1接続端子と前記他方側第1接続端子とが対向するように配置され、また前記一方側第2接続端子と前記他方側第2接続端子とが対向するように配置され、
互いに対向する前記一方側第1接続端子と前記他方側第1接続端子との間に1つのLED素子が接続され、互いに対向する前記一方側第2接続端子と前記他方側第2接続端子との間に他のLED素子が接続される、
ことを特徴とするLEDを使用した照明装置。 In the lighting device using the LED according to claim 1 or 2, each LED circuit constituting each stage is connected to an adjacent LED circuit on one side by a first connection wiring on one side thereof, By connecting to the LED circuit adjacent on the other side by the second connection wiring on the other side, they are connected in series with each other,
Each of the LED circuits includes a first side connection terminal and a second side connection terminal connected to the first connection line, and a second side connection terminal and a second side connection side connected to the second connection line. A connection terminal,
The one side first connection terminal and the other side first connection terminal are arranged to face each other, and the one side second connection terminal and the other side second connection terminal are arranged to face each other.
One LED element is connected between the one-side first connection terminal and the other-side first connection terminal facing each other, and the one-side second connection terminal and the other-side second connection terminal facing each other. Other LED elements are connected in between,
An illumination device using an LED characterized by that.
前記各段を構成する前記各LED回路は、その一方側において第1接続配線により一方側の隣接するLED回路と接続され、その他方側において第2接続配線により他方側の隣接するLED回路と接続されることにより、互いに直列に接続され、
前記各LED回路は、前記第1接続配線に接続された一方側第1接続端子と一方側バイパス端子、および前記第2接続配線に接続された他方側第1接続端子と他方側バイパス端子、を有し、前記一方側バイパス端子と前記他方側バイパス端子を電気的に接続することにより、前記LED回路のバイパス回路が形成される、
ことを特徴とするLEDを使用した照明装置。 In the illuminating device using LED of Claim 1 or Claim 2,
Each LED circuit constituting each stage is connected to an adjacent LED circuit on one side by a first connection wiring on one side and connected to an adjacent LED circuit on the other side by a second connection wiring on the other side. Connected to each other in series,
Each LED circuit includes a first connection terminal and one bypass terminal connected to the first connection wiring, and a first connection terminal and the other bypass terminal connected to the second connection wiring. And by electrically connecting the one side bypass terminal and the other side bypass terminal, a bypass circuit of the LED circuit is formed,
An illumination device using an LED characterized by that.
前記ハウジングは一方の面に光を透過する光透過カバーを有し、前記光透過カバーに対向するように前記樹脂製回路基板が前記ハウジング内に配置され、
前記樹脂製回路基板の前記光透過カバー側に前記LED群を配置した、
ことを特徴とするLEDを使用した照明装置。 In the illuminating device using LED of Claim 1 thru | or 4,
The housing has a light transmission cover that transmits light on one surface, and the resin circuit board is disposed in the housing so as to face the light transmission cover.
The LED group is arranged on the light transmission cover side of the resin circuit board,
An illumination device using an LED characterized by that.
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