JP5302451B1

JP5302451B1 - 直管型ｌｅｄランプを使用した直管型照明装置

Info

Publication number: JP5302451B1
Application number: JP2012207625A
Authority: JP
Inventors: 昭雄 ▲高▼津
Original assignee: 本田浩一
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: EP2900040A1; JP2014063622A; EP2900040A4

Abstract

【課題】シンプルな形状の直管型照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ群２５０と駆動回路５５０とを内蔵する直管型ＬＥＤランプ部５１０と、前記直管型ＬＥＤランプ部５１０の両端に設けられた第１と第２の取り付け具５０２、５０４とを備え、前記第１と第２の取り付け具は、ランプ固定部５２０と取り付け台５４０と支持体５３０とを備え、前記駆動回路は、コンデンサ２２２と全波整流回路２３０を有し、前記全波整流回路２３０の前記出力端子に前記ＬＥＤ群２５０が接続され、コンデンサ２２２の容量を、前記ＬＥＤ群を流れる電流のピーク値が容量の増加に基づいて増加する領域の値に設定し、前記ＬＥＤの直列接続段数に基づく遮断期間を有し、ピーク値が前記コンデンサ２２２の容量に基づいて定まる脈動電流を、前記ＬＥＤ群に供給する直管型照明装置５００。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ素子を使用した照明装置に関する。

Light Emitting Diode（以下ＬＥＤと記す）を備える直管型ＬＥＤランプは、直管型ＬＥＤランプ内部に多数ＬＥＤ素子を備え、駆動電流を前記ＬＥＤ素子に供給することにより、前記ＬＥＤ素子が発光し、直管型照明装置として動作する。光源として動作する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。

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。

ＬＥＤ素子の発熱によりＬＥＤ素子の温度が上昇すると、塵などが発化する危険であるだけでなく、ＬＥＤ素子の寿命に悪影響を及ぼす。このため熱伝導率に優れる金属材料からなる放熱機構が直管型ＬＥＤランプ内部に設けられ、ＬＥＤ素子の熱を放熱し、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制する。例えば特開２０１２-６９３０３号公報（特許文献１）には、直管１０内に放熱作用をする金属製の基台３０を設け、ＬＥＤモジュール２０が発生する熱を放熱し、ＬＥＤモジュール２０の温度上昇を抑制する技術が開示されている。

特開２０１２−６９３０３号公報

特許文献１に記載の直管型照明装置は、ＬＥＤモジュール２０が発熱した熱を放熱作用をする金属製の基台を使用して放熱する構造を備えているため、直管型照明装置が大変複雑な構造となっている。ＬＥＤモジュール２０の温度上昇を抑制するために放熱構造が必須であり、直管型照明装置をシンプルな構造とすることが困難である。

本発明の目的は、たいへんシンプルな構造の直管型照明装置を提供することである。

前記課題を解決する基本的な発明は、各請求項に記載されているが、発熱を抑制したＬＥＤ素子を使用し、筒状樹脂ケース、円筒樹脂ケース内に配置した樹脂基板、樹脂基板を保持する突起、筒状樹脂ケースに一体固定される第１と第２の取り付け具が樹脂で一体成型されて構成され、直管型ＬＥＤランプ部の円筒樹脂ケースと樹脂成型の取り付け部の双方の樹脂体の一体化によるシンプルな構造を提供し、直管型照明装置を照明を必要とする場所に一体的に取り付け、交換出来るようにしたことにある。

第１の本発明は、供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と前記ＬＥＤ群に前記発光用電流を供給するための駆動回路とを内蔵する細長状の筒状樹脂ケースを備えて形成された直管型ＬＥＤランプ部と、前記直管型ＬＥＤランプ部の両端部にそれぞれ設けられた第１と第２の取り付け具と、を備え、
前記駆動回路が、ピーク電流設定用コンデンサと、前記ピーク電流設定用コンデンサに並列に接続されて前記ピーク電流設定用コンデンサと共に並列回路を形成する並列抵抗と、入力端子から入力された交流電流を全波整流して脈動電流を出力端子から出力する全波整流回路と、を有し、前記ピーク電流設定用コンデンサと前記並列抵抗とで構成される前記並列回路と、前記全波整流回路の入力端子と、が交流電源に対して直列に接続されており、
前記全波整流回路の前記出力端子間に前記ＬＥＤ群が接続されており、
前記筒状樹脂ケースが一体成型された内部に突出する突起を有し、樹脂製基板が該突起で保持され、前記樹脂製基板の表面に前記駆動回路を有すると共に前記ＬＥＤ群を配置し、
前記第１と第２の取り付け具が、それぞれ、前記直管型ＬＥＤランプ部の筒状樹脂ケースの端部を固定するランプ固定部と、前記直管型ＬＥＤランプ部を取り付けるための取り付け台と、前記ランプ固定部と前記取り付け台とをつなぐ支持体と、が一体に樹脂成型されることにより構成され、さらに前記支持体の太さ断面面積が前記筒状樹脂ケースの細長状部の任意の断面面積より小さい形状に前記支持体が形成されており、
前記直管型ＬＥＤランプ部の筒状樹脂ケースは、端部が前記ランプ固定部に接着剤で接着され、該直管型ＬＥＤランプ部および前記一体に樹脂成型された前記第１と第２の取り付け具は一体として互いに固定されて、照明をする場所に一体として取り付けられ、交換可能とされる構成をなし、
前記全波整流回路の出力端子間に接続された前記ＬＥＤ群を構成する前記ＬＥＤの直列接続の数を段数とすると、前記ＬＥＤ群は５段から４０段の内の何れかの段数で形成され、前記並列回路を構成する前記ピーク電流設定用コンデンサの容量を０．５マイクロファラッド以上で２０マイクロファラッド以下の範囲の内の値とし、さらに前記並列回路を構成する前記並列抵抗の抵抗値を３ＫΩ以上とし、前記ピーク電流設定用コンデンサの容量に基づいて定まるピーク電流値で、前記ＬＥＤ群を構成する前記直列接続されたＬＥＤの前記段数で定まる遮断期間を有する、脈動電流が、前記ＬＥＤ群を流れるように構成した、ことを特徴とする直管型照明装置である。

前記課題を解決する第２の発明は、前記第１の発明において、取付け板が、上方からみた平面において前記直管型ＬＥＤランプ部の平面を収納する面積で細長状をなし、前記第１と第２の取り付け具に固定され、該取り付け板が固定された状態で、照明をする場所に一体として取り付けられ、交換されることを可能とされることを特徴とする直管型照明装置である。

前記課題を解決する第３の発明は、前記第１の発明あるいは前記第２の発明において、前記筒状樹脂ケースに設けた突起は、長手方向に溝を有して、該溝に前記樹脂製基板を挿入することで該樹脂製基板を保持することを特徴とする直管型照明装置である。

第４の発明は、第１乃至第３の内の１に記載の発明において、前記取り付け台は、底面部に凹凸部が形成されていることを特徴とする直管型照明装置である。

第５の発明は、前記１乃至前記４の内の１に記載された発明において、前記第１と第２の取り付け具の前記ランプ固定部はそれぞれ、前記直管型ＬＥＤランプ部の前記筒状樹脂ケースの端部の外周より大きい穴を有し、前記ランプ固定部の穴に前記筒状樹脂ケースの端部が挿入され、前記ランプ固定部の前記穴に前記筒状樹脂ケースの端部が挿入された状態で前記ランプ固定部と前記筒状ケースの端部が接着剤によって密着固定され、
前記ランプ固定部の内部に、該ランプ固定部に一体化された突起が成形され、該突起に基板固定用溝が成形され、前記樹脂製基板の両端部が前記ランプ固定部の穴までそれぞれ突出し、それぞれ前記基板固定用溝に挿入されて固定されることを特徴とする直管型照明装置である。

第６の発明は、請求項１乃至請求項５の内の１に記載された直管型照明装置において、前記全波整流回路の出力端子に並列に接続された前記ＬＥＤ群は９段から４０段の内の何れかの段数の直列接続されたＬＥＤで形成されている、ことを特徴とするＬＥＤを使用した直管型照明装置である。

第７の発明は、請求項６に記載の直管型照明装置において、前記ＬＥＤ群の各段は、並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する前記ＬＥＤで構成され、前記ＬＥＤ群は、前記並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する前記ＬＥＤを前記段数直列に接続して構成する、ことを特徴とするＬＥＤを使用した直管型照明装置である。

第８の発明は、請求項６または請求項７に記載されたＬＥＤを使用した直管型照明装置であって、前記ピーク電流設定用コンデンサがセラミックコンデンサであることを特徴とするＬＥＤを使用した直管型照明装置である。

本発明によれば、たいへんシンプルな構造の直管型照明装置を得ることができる。

本発明の一実施形態である直管型照明装置５００の正面図である。本発明の一実施形態である直管型照明装置５００の平面図である。直管型照明装置５００の底面図である。図１に示す直管型照明装置５００のＡ-Ａ断面図である。筒状ケース５１２と取り付け具５０２との接続構造を示す説明図である。図５のＢ-Ｂ断面図である。図５のＣ-Ｃ断面図である。取り付け具５０２の他の実施形態である。図８のＤ-Ｄ断面図である。図８に示す取り付け具５０２の底面図である。樹脂製基板５７０に保持された電気部品３０の構成を示す説明図である。直管型照明装置５００の電気回路を示す回路図である。図１２に示す電気回路の動作を示す波形図である。ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の波形図である。ピーク電流設定用コンデンサの容量を変化させた場合の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ピーク電流設定用コンデンサの容量を変化させた場合の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ピーク電流設定用コンデンサの容量を変化させた場合の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ピーク電流設定用コンデンサの容量を変化させた場合の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。抵抗２２０を変化させた場合の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ヒューズの抵抗が１００Ω時の電源投入時の過渡電流を示すグラフである。ヒューズの抵抗が５０Ω時の電源投入時の過渡電流を示すグラフである。ヒューズ２２４を変化させた場合の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ＬＥＤ群２５０の段数を２段および９段とした場合の電流Ｉ４の波形を示すグラフである。

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を解決することができ、発明の効果の欄に記載した発明の効果を得ることができる。しかし、以下に説明する実施例は、これらに止まるものではなく、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以外の課題についても解決することができ、また発明の効果の欄に記載した発明の効果以外の効果に付いても得ることができる。さらに発明の名称の欄に記載した直管型ＬＥＤランプを使用した直管型照明装置に適用できることは当然であるが、以下の実施例で説明の技術は、直管型照明装置以外の照明装置、例えば円形を成すダウンライトにも適用できる。

詳細は以下の実施例の中でさらに説明するが、以下の実施例が解決する代表的な課題、課題を解決する構成、効果に付いて説明する。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。前記代表的な課題上述の発明が解決しようとする課題と重複するものもあるし、別のものもある。また前記代表的な効果は発明の効果の欄に記載効果と重複するものもあるし、それ以外のものもある。

１．直管型ＬＥＤランプ部と取り付け具の一体化によるシンプルな構造
（１）直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２、５０４の一体化
従来の直管型ＬＥＤランプは、蛍光灯と同様に直管型ＬＥＤランプを購入し、直管型ＬＥＤランプのみを交換して使用する方法が取られている。その背景には、直管型ＬＥＤランプが蛍光灯と同様に寿命が短く、直管型ＬＥＤランプを繰り返し、交換することが必要だからである。

以下に記載の実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０に取り付け具５０２、５０４が取り付けられており、素人が簡単に取り外すことが困難な構造をしている。その背景として、ＬＥＤ群２５０やＬＥＤ群２５０に電流を供給するための駆動回路５５０を内部に有する直管型ＬＥＤランプ部５１０が故障や劣化することなく長い期間使用できることが挙げられる。

以下の実施例で説明するＬＥＤ群２５０やＬＥＤ群２５０に電流を供給するための駆動回路５５０は、極めてシンプルな回路構成であるにも関わらず、ＬＥＤ群２５０の発熱が非常に少ない。さらに駆動回路５５０も発熱が非常に少ない。また電流を強制的に遮断するための半導体スイッチング素子を使用しなくてもＬＥＤ群２５０の発光量を適切に維持できる。それはＬＥＤ群２５０を流れる電流のピーク値を交流電源に対して直列に設けられたピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量で設定しているからである。これにより直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の発熱を大幅に低減できる。この結果直管型ＬＥＤランプ部５１０の寿命を大幅に伸ばすことができる。直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２、５０４とが取り外すことを前提としていない、一つの製品として作られているので、以下の実施例で説明する直管型照明装置５００を照明を必要とする場所に取り付けることにより、長年に渡り直管型ＬＥＤランプ部５１０を交換することなく利用できる。

（２）ピーク電流設定用コンデンサ２２２使用による発熱低減
以下に説明する実施例では、ピーク電流設定用コンデンサ２２２として寿命の長いセラミックコンデンサを使用することができる。従来品のように平滑用のコンデンサを使用する必要が無く、長寿命化が難しい電解コンデンサを使用する必要が無い。さらにＬＥＤ群２５０を温度上昇の少ない状態で使用することにより、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子の寿命を大幅に伸ばすことができる。

また以下に説明する実施例では、全波整流回路により作られる脈流電流をＬＥＤ群２５０に供給するのに加え、ＬＥＤ群２５０を直列接続されたＬＥＤ素子により構成しており、ＬＥＤ素子の直列段数に応じて変わる電流遮断期間を備えた脈流電流をＬＥＤ群２５０に供給することにより、ＬＥＤ群２５０の発熱を低減することができる。ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子の直列接続の数を増加すると電流遮断期間が増加する。ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子の直列接続の数を９個以上とすることで、電流遮断期間を確実に確保することが可能である。

２．シンプルな構造の直管型照明装置の提供
（１）直管型照明装置５００の小型化、シンプル化
以下に説明する実施例では、直管型ＬＥＤランプの内部に樹脂製基板５７０を設け、樹脂製基板５７０にＬＥＤ素子２５２を直列接続して構成したＬＥＤ群と駆動回路５５０を設けている。しかしこれらＬＥＤ群や駆動回路５５０の発熱量が従来のこの種の照明装置に比べ非常に少ないので、以下の実施例では、特別な放熱機構を設ける必要が無い。このため直管型ＬＥＤランプはたいへんシンプルな構造となっている。

直管型ＬＥＤランプ部５１０を、天井や壁面、その他照明を必要とする場所に自由に取り付けられるように、取り付け具５０２や取り付け具５０４を用いて直管型ＬＥＤランプ部５１０を固定する構造となっている。上述したように、直管型ＬＥＤランプ部５１０では発熱力が少なく、放熱のための金属性の熱伝導体や放熱フィンを必要としないので、直管型ＬＥＤランプ部５１０が従来品に比べ軽量であり、小型である。このことにより、直管型ＬＥＤランプ部５１０の両端に設けられる取り付け具５０２や取り付け具５０４を大変シンプルな構成にすることができる。従来品と比べると以下の実施例に示す照明装置は大変シンプルであるため、設置場所において美学的な観点で、周囲の状態に対して調和し易い効果がある。この効果は照明装置にとって大変重要な効果であり、照明装置に対して常に求められている重要な市場ニーズである。

（２）取り付け具５０２、５０４の小型化
以下に説明する実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部にはＬＥＤ群や駆動回路５５０を備える樹脂製基板５７０が設けられているが、冷却用の金属板が設けられていない。このため直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部構造が非常にシンプルであり、直管型ＬＥＤランプ部５１０を細い形状とすることができる。さらに、取り付け具５０２や取り付け具５０４も小型にすることが可能である。

３．生産性の向上
（１）筒状ケース５１２内部の樹脂製基板５７０の固定
以下に説明する実施例では、樹脂製基板５７０に設けられたＬＥＤ素子２５２や駆動回路５５０は、発熱が非常に少ないので、樹脂製基板５７０に熱伝導用の金属板を設ける必要が無い。このため直管型ＬＥＤランプ部５１０の筒状樹脂ケース５１２の内側に対向するように２つの溝３２６を成形し、溝３２６に樹脂製基板５７０の両端が入り込むように、樹脂製基板５７０を挿入する。このように対向する２つの溝３２６の間に、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０を備える樹脂製基板５７０を挿入することにより、直管型ＬＥＤランプ部５１０に樹脂製基板５７０を簡単に固定することができる。このように簡単な構造でさらに簡単な方法で、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０を備える樹脂製基板５７０を直管型ＬＥＤランプ部５１０に固定することができ、生産性向上の観点でたいへん優れている。

また樹脂製基板５７０の両端を直管型ＬＥＤランプ部５１０の長軸に沿って固定できるので、樹脂製基板５７０の長手方向の反りを抑制できる。従来の構造では樹脂製基板５７０が熱伝導用の金属板に固定されることにより、樹脂製基板５７０の反りを抑制できたが、以下の実施例では、熱伝導用の金属板が不要であり、樹脂製基板５７０の反りの抑制が新たな課題として生じる。上述の構造により、生産性の向上に加えて新たな課題である樹脂製基板５７０の反りの抑制も合わせて解決できる。

（２）筒状ケース５１２の固定
以下に説明する実施例では、筒状ケース５１２の片方又は両方に開口が形成されており、筒状ケース５１２の内側に対向する溝３２６が形成されている。樹脂製基板５７０は細長い形状を成していると共に、樹脂製基板５７０の長軸に沿う長さが筒状ケース５１２の長軸方向の長さより長く作られている。従って樹脂製基板５７０を筒状ケース５１２に挿入した状態では、樹脂製基板５７０の両端が筒状ケース５１２の開口から突出する。筒状ケース５１２の端部に設けられた取り付け具５０２、５０４の内部にも溝３３４が設けられ、筒状ケース５１２の開口から突出した樹脂製基板５７０の両端、例えば長軸に沿う両側が溝３３４に挿入されて固定される。樹脂製基板５７０が筒状ケース５１２の溝３２６とランプ固定部５２０、５２２の溝３３４の両方に挿入されるので、筒状ケース５１２とランプ固定部５２０、５２２が固定されることとなる。簡単な構造で筒状ケース５１２とランプ固定部５２０、５２２を固定することができる。簡単な構造で筒状ケース５１２とランプ固定部５２０、５２２との間を接着剤で接着することにより、簡単な構造で筒状ケース５１２とランプ固定部５２０、５２２とを密着固定することができる。

４．直管型ＬＥＤランプ部５１０の呼吸構造
（１）取り付け具５０２、５０４を介する呼吸構造
以下に説明する実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０の筒状ケース５１２の両端が開口しており、取り付け具５０２や取り付け具５０４の内部に連通路５４４が形成されており、取り付け具５０２や取り付け具５０４の取り付け台５４０や前記取り付け台５４２に設けられた開口と直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部とが前記連通路５４４を介して繋がっている。この構造により、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の空気が前記連通路を介して出入りすることができる。直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の空気が温度変化により結露するのを防止できる。直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の空気の出入りが抑制されると外気温の変化により、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部で結露する恐れがあるが、以下に説明する実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の空気が外部と前記連通路を介して容易に出入りすることができるので、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の急激な湿度の上昇を抑制でき、結露を抑制することができる。このことにより、直管型ＬＥＤランプ部５１０の寿命が短くなるのを抑制できる。また取り付け具５０２や取り付け具５０４の裏面に開口することで、誤って前記開口に水が掛かる等の可能性が低い、塵の入り込みも抑制できる。

（２）取り付け具５０２、５０４の軽量化と電源コードの引き回し
以下に説明する実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０を取り付けるための取り付け具５０２や取り付け具５０４の内部に連通路５４４を設けることで、取り付け具５０２や取り付け具５０４が軽量化できると共に、樹脂成型が容易となる。またこの連通路５４４を利用して電源コードを直管型ＬＥＤランプ部５１０から引き出すことが可能となる。

５．ＬＥＤ素子２５２の発熱量の抑制
（１）発熱の抑制
以下に説明する実施例では、全波整流回路２３０を介して脈流電流をＬＥＤ素子２５２に加える構成を成している。ＬＥＤ素子２５２に加えられる電圧が周期的に変化するので、前記電圧変化に同期してＬＥＤ素子２５２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存在し、ＬＥＤ素子２５２の総合的な発熱量が抑制され、またＬＥＤ群２５０の温度上昇が抑制される。ＬＥＤ素子の消灯時間を繰り返し確保することにより、ＬＥＤ素子２５２を流れる電流の実効値を低減でき、ＬＥＤ素子の発熱を抑制できる。

（２）ＬＥＤ素子２５２の直列接続段数による電流遮断期間の設定
以下に説明する実施例では、ＬＥＤ素子２５２を複数段直列に接続することによりＬＥＤ群２５０を構成しており、周期的に変動する電力を供給している。これによりＬＥＤ群２５０の発熱を抑制できる。またＬＥＤ素子２５２に供給される脈流電流が、直列接続の段数に基づいて変わる遮断期間を有し、この遮断期間は直列接続の段数を増やすことにより、増加する。この遮断期間をＬＥＤ素子２５２の段数を設定することにより、適切な値に設定できる。これによりＬＥＤ素子２５２の発熱を抑制し、適切な状態に管理できる。

（３）ピーク電流設定用コンデンサ２２２による発熱の低減
以下に説明する実施例では、ＬＥＤ素子２５２を流れる電流のピーク値が駆動回路５５０のピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量で定まる領域で動作させている。ＬＥＤ素子２５２を流れる電流のピーク値が抵抗に依存して変わる領域では、抵抗が発熱し、冷却構造が必要となる。しかし、ＬＥＤ素子２５２を流れる電流のピーク値がピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量で定まる領域で設定することにより、駆動回路５５０での電力消費が極めて少なく、発熱が少ない。またＬＥＤ群２５０の最大発光量を適切に、発熱しない方法で設定できる。

（４）ＬＥＤ電流の遮断期間の設定による消費電力、発熱量の低減
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遮断期間が増加する。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に脈流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。

６．ＬＥＤを使用した照明装置２００のノイズ低減
（１）スイッチング素子を使用しないことによるノイズ発生の抑制
以下に説明する実施例では、ＬＥＤ素子を直列に接続して構成したＬＥＤ群２５０を流れる電流値を、駆動回路に設けられた整流回路２３０に直列接続されているコンデンサ２２２の容量を設定することにより、制御している。このため電流の実効値を制御するための半導体スイッチング装置を使用する必要が無い。従って従来のＬＥＤを使用した照明装置で発生する電磁波等のノイズがほとんど発生しない。医療現場では色々な機器が生命の維持のために使用される。また高精度の計測が行われている。このような医療現場では、できるだけノイズを低減することが望ましく、従来の照明装置はノイズ発生に関する課題を抱えている。以下に説明する実施例は電気的なノイズがほとんど発生しないため、電磁波ノイズや電源に入り込むノイズがほとんどない。例えば医療現場のように、電磁波ノイズや電源ラインに乗るノイズを厳格に抑制しなければならない場所に本願発明に係る照明装置を使用することで最適な効果が得られる。

（２）発振器などのノイズ源を用いないことによるノイズ発生の抑制
以下の実施例は、発信回路を使用していないなど、高周波の発生回路を使用することを必要としない。このため、高周波ノイズなどが発生することが無い。精密機器などを扱い場所の照明に適している。

その他、以下の実施例が解決する課題や、効果は以下の説明の中で述べる。

１．直管型照明装置５００の構造
図１は直管型照明装置５００の正面図であり、図２は直管型照明装置５００の平面図である。天井や壁、その他照明を必要とする場所に、直管型照明装置５００を直接取り付けることができる。また１つあるいは複数組の直管型照明装置５００を、取り付け板６００を介して設置することができる。取り付け板６００は必ずしも必要ではなく、直管型照明装置５００の取り付け具５０２や取り付け具５０４を用いて、照明を必要とする場所に直管型照明装置５００を取り付けることができることは当然であるが、取り付け板６００を用いることにより、複数個の直管型照明装置５００を一旦取り付け板６００に取り付け、その後複数個の直管型照明装置５００を一度に照明を必要とする場所に取り付けることができる。

本実施例では取り付け板６００に２組の直管型照明装置５００が取り付けられている。各直管型照明装置５００には、ＬＥＤ群２５０（図１２参照）や駆動回路５５０を備える樹脂製基板５７０を内部に保持している直管型ＬＥＤランプ部５１０と直管型ＬＥＤランプ部５１０を取り付け板６００に、場合によっては天井や壁などの照明を必要とする場所に、固定するための取り付け具５０２と取り付け具５０４を有している。

従来、蛍光灯などの照明器具では、蛍光灯が劣化や故障し易く寿命が短いため、蛍光灯のみを簡単に交換できる構造となっている。しかし、本実施例では直管型ＬＥＤランプ部５１０の寿命が非常に長くなるため、直管型ＬＥＤランプ部５１０のみを交換する必要性がほとんどない。このため、直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２と取り付け具５０４とは、接着剤などで一体に固定し、直管型ＬＥＤランプ部５１０のみを簡単に取り外す構造にはなっていない。

直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部に設けられた樹脂製基板５７０には、ＬＥＤ素子を備えるＬＥＤ回路２５４を多数直列に接続して構成したＬＥＤ群２５０（図１２参照）やＬＥＤ群２５０に電流を供給するための駆動回路５５０（図１２参照）が設けられている。本実施例では、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０の発熱を大幅に低減することが可能であり、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０の温度上昇が極めて少ない。このため、樹脂製基板５７０にＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０を設けることが可能であり、さらに樹脂製基板５７０に熱伝達や放熱のための冷却用金属板あるいは放熱フィンが設けられていない。このため直管型ＬＥＤランプ部５１０の太さを従来品より小さくできる、また構造が極めてシンプルである。

取り付け具５０２は直管型ＬＥＤランプ部５１０の一方の端部に接着剤などで接着されており、同様に取り付け具５０４は直管型ＬＥＤランプ部５１０の他方の端部に接着剤などで接着されている。この実施例では、直管型ＬＥＤランプ部５１０は取り付け板６００に固定されているが、取り付け具５０２や５０４により直管型ＬＥＤランプ部５１０を直接天井や壁、その他照明を必要とする場所に設置できる。

取り付け具５０２と取り付け具５０４は同じ形状を成しており、これらに付いて次に説明する。取り付け具５０２は、直管型ＬＥＤランプ部５１０の一端に固着されるランプ保持体５２０と、直管型照明装置５００を取り付け板６００あるいは照明の必要な場所に固定するための取り付け台５４０と、ランプ保持体５２０を取り付け台５４０に固定するための支持体５３０を備えている。同様に取り付け具５０４は、直管型ＬＥＤランプ部５１０の他端に固着されるランプ保持体５２２と、取り付け台５４２と、ランプ保持体５２２を取り付け台５４２に固定するための支持体５３２を備えている。取り付け具５０２や取り付け具５０４は樹脂で作られ、ランプ保持体５２０と支持体５３０と取り付け台５４０は樹脂の一体成形で作られ、またランプ保持体５２２と支持体５３２と取り付け台５４２は樹脂の一体成形で作られ、この実施例ではさらにこれらの表面にクロムメッキが施されている。図５〜図１０を用いて以下で詳述するが取り付け具５０２や取り付け具５０４の内部に、連通孔５４４が形成されている。

直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部には樹脂製基板５７０が固定され、樹脂製基板５７０には、電気的に直列に接続された多数のＬＥＤ回路２５４で構成されるＬＥＤ群２５０（図１３参照）が設けられている。ただし、図示されたＬＥＤ回路２５４の全てに参照符号を付すと、煩雑になる為、１つにのみ参照符号を付すことにする。以下で詳細に説明するが、ＬＥＤ群２５０や駆動回路５５０の発熱が本実施例では非常に少ないため、樹脂製基板５７０は放熱のための金属板が不要であり、樹脂製基板５７０の表面は耐水性の処理を施しているだけで、樹脂製基板５７０の表裏の面が空気に接している。

また樹脂製基板５７０を１枚の基板としても良いが複数の樹脂製基板、例えば４枚の樹脂製基板で構成しても良い。各樹脂製基板は以下で説明する筒状ケース５１２の内部に形成された２つの溝の間に順に挿入することで、１体の樹脂製基板の場合と同様に容易に固定することができる。このように複数に樹脂製基板５７０を分割することで各樹脂製基板の反りを低減できる。本実施例では、各樹脂製基板５７０が放熱用の金属板を必要としていないので、樹脂製基板５７０を１枚とすることも、複数に分割することも、何れも極めて容易である。

駆動回路５５０を動作させるための交流電力は、取り付け具５０２あるいは取り付け具５０４の内部の連通孔５４４（図７、図８参照）内に設けられた電源コード５９０を利用して供給される。電源コードは通常の家庭用交流電流を供給するコードであり、図示が省略されているが、電源コード５９０の先端にはコンセントに接続するためのプラグ（ｐｌｕｇ）が付いている。また電源コード５９０の内側の端は樹脂製基板５７０に接続され、駆動回路５５０に交流電力を供給する。

図２の実施例は、図１に示す実施例の平面図であり、２組の直管型照明装置５００が取り付け板６００に固定されている。取り付け具５０２の取り付け台５４０や取り付け具５０４の取り付け台５４２には、ねじ孔５４８（図８参照）が設けられ、ねじ５４６により取り付け台５４０や取り付け台５４２が取り付け板６００に固定されている。この状態で、照明を必要とする天井あるいは壁、その他に対して、取り付け板６００に形成されたねじ孔６１２によりねじ止めすることが可能である。

図３は直管型照明装置５００の底面図であり、取り付け板６００に取り付けられていない状態の直管型照明装置５００を、底面側から見た図である。取り付け具５０２や取り付け具５０４には、直管型照明装置５００を固定するためのねじ孔５４８が設けられ、さらに直管型ＬＥＤランプ部５１０内とつながる連通孔５４４が設けられている。取り付け具５０２あるいは取り付け具５０４のどちらか一方の連通孔５４４を介して、図示していないが電源コードを引き出すことができる。

図４は図１のＡ-Ａ断面図であり、この図は取り付け具５０４に対する断面図であるが取り付け具５０２においても全く同じ形状であり、代表して取り付け具５０４の断面図で説明する。図３に示されるねじ孔５４８は、そのランプ固定部５２２側の開口部に面取り５４５が設けられている。また支持体５３２はその内部に連通孔５４４が形成されている。

図５は、直管型照明装置５００の筒状ケース５１２と取り付け具５０２との接続構造を説明する説明図であり、図６は図５のＢ-Ｂ断面図、図７は図５のＣ-Ｃ断面図である。直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２の固定構造も直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０４の固定構造も同じであり、代表して直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２の固定構造について説明する。取り付け具５０２は内径の異なる２つの空間を有しており、２つの空間は第１空間３２８と第２空間３２９である。第１空間３２８の内部は直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部の外周より少し大きく作られており、第１空間３２８に、直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部が挿入される。第２空間３２９は第１空間３２８より径方向の長さが小さく、直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部が挿入できない寸法関係になっている。このため第１空間３２８と第２空間３２９のつながりの部分に段差３３０が形成され、直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部が段差３３０の位置で位置決めされる。直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２の固定構造は、直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０４との固定構造においても同じであり、取り付け具５０４の内部の段差３３０で直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部の挿入位置が定まる。

取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０の各端部とを機密に密着させることで、取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０の各端部との間から塵や水分などが侵入するのを防止できる。また取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０とが互いに動かないように固定することが望ましい。このため、取り付け具５０２や取り付け具５０４に形成された第１空間３２８と直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部とを接着剤で固定することが望ましい。

図７は図５のＣ-Ｃ断面であり、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部構造を示している。図６に示す筒状ケース５１２の左右の内面に対向する位置関係で直管型ＬＥＤランプ部５１０の長軸に沿うように２つの溝３２６が形成されている。これらの溝は例えば筒状ケース５１２の左右の内面にそれぞれ突起３２２と突起３２３を設けることにより、突起３２２と突起３２３の間に溝３２６が作られる。対向する２つの溝３２６の間に樹脂製基板５７０が挿入されて固定される。上述したように直管型ＬＥＤランプ部５１０の筒状ケース５１２の長軸方向の長さより、樹脂製基板５７０の長軸方向の長さを長くしているので、筒状ケース５１２の開口する両端が樹脂製基板５７０の端部がそれぞれ突出する。

図７は、図５のＣ-Ｃ断面であり、取り付け具５０２のランプ固定部５２０の内部に、図７における左右にそれぞれ溝３３４が対向するように作られている。この溝３３４はランプ固定部５２０の外壁の内面に直接形成しても良いし、図７に示す如く、ランプ固定部５２０の外壁の内面の左右にそれぞれ突起３２４を形成し、各突起３２４に溝３３４を形成しても良い。ランプ固定部５２０の外壁の内面の左右に形成された溝３３４は、図６に示す溝３２６とつながる位置関係に形成されているので、筒状ケース５１２から左右に突出した樹脂製基板５７０の長軸に沿う方向の両端部は、図７に示すように、対向する位置関係に形成された２つの溝３３４に挿入される。
図５および図７に示されるように、支持体５３０の太さ断面面積は、筒状ケース５１２の細長状部の任意の断面面積よりも小さい。

筒状ケース５１２はその端部がランプ固定部５２０やランプ固定部５２２内部の第１空間３２８の外壁に接着剤で固定されるが、さらに樹脂製基板５７０が筒状ケース５１２に形成された溝３２６に挿入されて固定されると共に、樹脂製基板５７０の端部がランプ固定部５２０やランプ固定部５２２の内部に形成された溝３３４に挿入されるので、高い信頼性を持って筒状ケース５１２と取り付け具５０２や取り付け具５０４とが固定される。接着剤のみによる固定に比べ、たいへん強い強度で固定することができる。

図６に示す溝３２６は、筒状ケース５１２の内側に長手方向の軸に沿って、筒状ケース５１２の外壁を内側から凹ますようにして凹部を形成しても良い。筒状ケース５１２の外壁の内側を凹ます構造は筒状ケース５１２自身の強度を低下させる恐れがある。このような場合には、図６に示す如く、溝３２６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との間に溝３２６を形成することができ、機械的な強度を強くする効果がある。筒状ケース５１２は完全な円形でなくても良く楕円などでも良い。例えば楕円の形状とすることで、取り付け具５０２や取り付け具５０４と直管型ＬＥＤランプ部５１０との間の回転方向の機械的な強度を増やすことができる。

図５〜図７に示す構造では、筒状ケース５１２の内部が第１空間３２８や第２空間３２９、連通孔５４４を介して外気に開放されているので、筒状ケース５１２の内部の空気が外気と適度に入れ替わることができる。仮に筒状ケース５１２の内部が密閉された空間の場合には、外気温により、筒状ケース５１２の内部の空気の湿度が変化し、外気温が低くなると結露する恐れがある。本実施例では、筒状ケース５１２の内部が外気に開放されているので、結露などが生じ難い効果がある。また外気温の変化により、筒状ケース５１２の内部と外気との気圧差が発生することもない。このように筒状ケース５１２の内部と外気とがつながる構造により、信頼性を向上することができる。

図８〜図１０は図５や図７を用いて説明した取り付け具５０２や取り付け具５０４の他の実施例であり、基本構造は同じであるが、細かい構造において異なっている。図８は取り付け具５０２の他の実施形態であるが、取り付け具５０４も同様の構造である。ランプ固定部５２０には第１空間３２８と第２空間３２９とが形成されており、第１空間３２８と２３９との間に段差３３０が形成されている。直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部が挿入されると、直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部が段差３３０に当たることで、段差３３０が位置決めの作用をする。直管型ＬＥＤランプ部５１０の筒状ケース５１２の端部より外に樹脂製基板５７０が突出し、樹脂製基板５７０の突出した端部が図８および図９に示す溝３３４にはまり込み、樹脂製基板５７０が固定される。樹脂製基板５７０が溝３３４に嵌合することにより、直管型ＬＥＤランプ部５１０と取り付け具５０２とが固定されることになる。取り付け具５０４は取り付け具５０２と同様の構造であり、取り付け具５０４においても同様である。第１空間３２８の内側と直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部とを接着剤で固定することにより、密閉した状態で直管型ＬＥＤランプ部５１０の端部と取り付け具５０２あるいは取り付け具５０４とを強固に固定することが可能となる。上述の説明と同様、直管型ＬＥＤランプ部５１０の内部の空気は第１空間３２８と第２空間３２９、連通孔５４４を介して外気に開放されている。

溝３３４は、第２空間３２９の外壁の厚みを利用して形成されている。図７に示す如く突起３２４を形成して、突起３２４に溝３３４を形成しても良い。取り付け具５０２や取り付け具５０４を、樹脂を材料として一体成形しており、取り付け台５４０はその底面部に、補強や反り防止のために図１０に示す如く網目形状の凹凸部が形成されている。このような構造により、軽くて強度の強い取り付け具５０２や取り付け具５０４を得ることができる。また反りなどのような形状の経年変化を抑制できる。

２．樹脂製基板５７０に設けられている電気部品３０
図１１は直管型ＬＥＤランプ部５１０に収納される、電気部品３０の構成を示す。樹脂製基板５７０の一端に抵抗２２０やピーク電流設定用コンデンサ２２２、整流回路２３０、ヒューズ２２４が設けられている。樹脂製基板５７０の全体にわたって直列に接続されたＬＥＤ回路２５４が規則的に配置されている。ここでＬＥＤ回路２５４が９個以上設けられることにより、以下で説明するようにＬＥＤ回路２５４を流れる電流の電流遮断期間を確実に確保でき、温度上昇を低減できる。

図１１で、リード線３１１とリード線３１２で構成される電源コード５９０から例えば家庭用交流電力が供給され、電源端子２０８に導かれる。電源端子２０８から図示しない樹脂製基板５７０の裏面に設けられた配線を介して駆動回路５５０に交流電源が導かれ、駆動回路５５０から直列接続された９個以上のＬＥＤ回路２５４で構成されるＬＥＤ群２５０に脈動電流が供給される。供給された脈動電流によりＬＥＤ群２５０が発光する。

この実施例では、ＬＥＤ回路２５４がチドリ状に配置されている。もちろん直線的に配置しても良いが、このようにチドリ状にＬＥＤ回路２５４を配置することにより、発光のむらを低減できる。なお、図１１で、ピーク電流設定用コンデンサ２２２を１個のセラミックコンデンサで構成しているが必要に応じ複数のセラミックコンデンサを並列接続しても良い。寿命を長くするには、セラミックコンデンサを用いることが望ましい。セラミックコンデンサは小型であり、さらに寿命が長い優れた特徴を有する。しかし、得られる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１個で使用しても良いが、必要に応じで複数個並列に接続することにより上記欠点を補い、ピーク電流設定用コンデンサ２２２を構成しても良い。

本願の実施例では、ＬＥＤ回路２５４や駆動回路５５０の発熱が極めて少なく、樹脂製基板５７０に熱伝導のための金属板を設ける必要が無い。またＬＥＤ回路２５４の発熱が少ないために、ＬＥＤ回路２５４に設けられているＬＥＤ素子の劣化が少なく、寿命が長い。このため、直管型ＬＥＤランプ部５１０を短期間で取り換える必要性が無く、直管型ＬＥＤランプ部５１０に取り付け具５０２や取り付け具５０４を取り付け、直管型ＬＥＤランプ部５１０を天井や壁など、照明を必要とするところに設置することができる。

３．駆動回路５５０の構成および動作
図１２は、直管型照明装置５００の電気回路を示す回路図である。直管型照明装置５００の電気回路５８０は、光を発生するＬＥＤ群２５０と発光のための電流を供給する駆動回路５５０を有している。ＬＥＤ群２５０は、樹脂製基板５７０に保持されており、ＬＥＤ回路２５４が、複数直列に接続されて構成されている。後述する如くＬＥＤ回路２５４の直列接続の段数、すなわち直列接続されるＬＥＤ素子の数を増やすことにより、ＬＥＤ群２５０を流れる脈流電流の遮断期間が長くなる。ＬＥＤ群２５０を流れる脈流電流の遮断期間を確保することにより、発熱を低減でき、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制できる。以下の実施例では、ＬＥＤ群２５０を流れる脈流電流の遮断期間を確保するためにＬＥＤ素子２５２が９個以上直列に接続されていることが望ましい。

この明細書では、ＬＥＤ素子２５２が少なくとも１個あるいは複数個並列に接続された回路を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１２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が約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。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、発熱抑制に効果的な遮断期間を確保できる。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１２に示す回路構成を新たに並設する方法で追加することが望ましい。

ＬＥＤ群２５０に電流を供給する駆動回路５５０は、ピーク電流設定用コンデンサ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。またピーク電流設定用コンデンサ２２２には、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の蓄積電荷を放電するための抵抗２２０が並列に接続されている。さらに電源端子２０８が設けられており、この電源端子２０８に、交流電源１００から前述した電源コード５９０を介して交流電力が供給される。電源の遮断時のピーク電流設定用コンデンサ２２２の電荷が放電しないで保持されていると危険である。また次に再び電源が投入された場合に、電源投入時の突入電流が、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に保持されていた電荷との関係で危険な値になる可能性がある。このため電源の遮断時にできるだけ速やかにピーク電流設定用コンデンサ２２２の蓄積電荷を放出することが望ましい。この目的のために抵抗２２０が設けられている。

図１３は図１２に示す回路の動作波形である。この動作波形は図１２に示す回路を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。シミュレーション条件は、交流電源１００の交流電源を５０サイクル、ピーク電圧を１４４ボルトとし、ピーク電流設定用コンデンサ２２２を１μF、抵抗２２０を１００KΩ、ヒューズ２２４の抵抗を１００Ωとし、ＬＥＤ回路２５４の段数は３２段とした。過度状態を避けるために０．０２秒経過後からシミュレーションを開始し、０．０７秒までの状態を示している。

なお、これ以降に示す特性図あるいは各種波形は全て、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。

波形V１０２は交流電源１００の電圧波形であり、波形V１０４はピーク電流設定用コンデンサ２２２の端子電圧波形である。電流Ｉ２は全波整流回路２３０の入力端子２３２に供給される電流である。電流Ｉ２が全波整流回路２３０により全波整流されて、脈流電流がＬＥＤ群２５０に供給される。横軸は時間経過で単位は秒である。

ＬＥＤ回路２５４が有するＬＥＤ素子２５２の特性は、ＬＥＤ素子２５２の順方向の印加電圧をほぼゼロボルトから徐々に増加すると、順方向の印加電圧が電流流れ始め電圧ＶＬＣを超えた時点から電流が流れ始め、発光を開始する。一方電圧を減少すると電流流れ始め電圧ＶＬＣより印加電圧が低くなる時点、電流が遮断され発光作用が停止する。

図１３で、０．０２秒より以前の状態において波形に表れていないが、ＬＥＤ群２５０の順方向印加電圧が、電圧ＶＬＣにＬＥＤ回路２５４の直列段数を乗じた電圧より低くなった時点でＬＥＤ群２５０を流れる電流が停止している。図１３の状態では、ピーク電流設定用コンデンサ２２２にはＬＥＤ群２５０に電流を流す電圧より低い電圧が保持されている。すなわち各ＬＥＤ素子２５２に加わる電圧が各ＬＥＤ素子２５２の電流流れ始め電圧ＶＬＣより低い状態で維持されている。これは０．０２７秒時点と同様の状態である。交流電力が徐々にゼロボルトに近づくにつれてＬＥＤ群２５０への供給電圧が増大する。

０．０２秒から交流電源１００の電圧波形Ｖ１０２が増加する状態となり、逆極性に充電されていたピーク電流設定用コンデンサ２２２の端子電圧に、交流電源１００から供給される交流電圧が加算される状態でＬＥＤ群２５０に供給される。ＬＥＤ群２５０の各ＬＥＤ素子２５２には電流流れ始め電圧ＶＬＣを超える電圧が加えられることとなり、ＬＥＤ群２５０の各ＬＥＤ素子２５２に電流が流れ始めると共に、ＬＥＤ群２５０の各ＬＥＤ素子２５２は発光を開始する。０．０２５秒で交流電源１００の電圧波形Ｖ１０２がピークに達し、ＬＥＤ群２５０に加わる順方向電圧が減少し、各ＬＥＤ素子２５２に加わる電圧が電流流れ始め電圧ＶＬＣより低くなるとＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４は遮断する。このように交流電源の半サイクル毎に、ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４が遮断する期間が生じる。以下で説明するが、ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の減少特性および遮断時期は、ＬＥＤ群２５０の段数に関係なく一定となる。一方電流の流れ始め時点はＬＥＤ群２５０の段数が多いほど遅れる。従ってＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の遮断時点と流れ始め時点との期間は、ＬＥＤ群２５０の段数が多いほど長くなる。次にこの関係を説明する。

４．ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の遮断期間とＬＥＤ素子２５２の直列接続段数
ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４が遮断する期間は、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子２５２の直列接続の数、すなわちＬＥＤ回路２５４の段数によって定まる。図１４はＬＥＤ回路２５４の段数を変化させた場合のＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の電流遮断期間の状態を示すグラフである。電源波形の半サイクル毎にＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４が流れている。電流Ｉ４の終了時期はＬＥＤ回路２５４の段数に関係なく粗同じで、流れ始めタイミングがＬＥＤ回路２５４の段数により変化する。ＬＥＤ回路２５４の段数が３２段の場合は、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク時点を過ぎてから流れ始めるので、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が低下した状態となるが、これは流れ開始点が遅れたためである。ＬＥＤ群２５０を構成する段数すなわち直列接続のＬＥＤ素子２５２の数を減らすと、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４の流れ始め時点が前に移動し、段数２０では電流Ｉ４のピーク時点の前から流れ始める。ＬＥＤ群２５０の段数２０を更に少なく１０段にするとＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４の流れ始め時点が更に前に移動する。このようにＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４の流れ終わり時点が段数に関わらず一定のため、段数を少なくして電流Ｉ４の流れ始め時点を前に移動するとＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４の遮断期間が短くなる。

遮断期間を増やすことでＬＥＤ群２５０の発熱期間が減少する。従って段数を増加させることで電流Ｉ４の流れ始め時点を遅らせ、遮断期間を増やすことができ、ＬＥＤ素子２５２の発熱量を低減できる。ただし発光期間も減少するので、段数を適切に設定して発光量と発熱の関係を適正な関係に維持することが望ましい。

５．ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値とＬＥＤ素子２５２の直列接続段数
図１４において、段数１０のグラフと段数２０のグラフは、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が一致している。段数３２段のグラフは電流Ｉ４のピーク値が過ぎた後で立ち上がっているため、電流Ｉ４のピーク値が低下している。従って電流Ｉ４のピーク値より前の時点で電流Ｉ４を流れ始める段数であれば、電流Ｉ４のピーク値はＬＥＤ素子２５２の直列接続の数に関係なく、電流Ｉ４のピーク値が一定である。電流Ｉ４のピーク値により、ＬＥＤ素子２５２の最大発光量が定まる。従って電流Ｉ４のピーク値より前の時点で電流Ｉ４を流れ始める段数であれば、段数に関係なくＬＥＤ素子２５２の最大発光量は同じになる。

６．ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４のピーク値の制御
図１５は、図１２に示す回路で、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に並列接続されている抵抗２２０を１ＭΩ、ヒューズ２２４の抵抗を１００Ωとし、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を０．１μＦから２０μＦまで変化させた場合のＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を増加させるとそれにつれてＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が大きく増大する。すなわちピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量でＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が定まる領域である。

図１６と図１７は、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に並列接続されている抵抗２２０を１０ＫΩ、ヒューズ２２４の抵抗を１００Ωとし、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を０．００１μＦから徐々に増加した場合のＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。０．００１μＦから０．０２５μＦまでは、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を増大すると、逆にＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が減少する特性が表れる領域である。一方ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量が０．０２５μＦを過ぎると容量の増加と共にＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が急激に増大する領域となる。ただし、このグラフは、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量に対するＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すもので、照明としてＬＥＤ群２５０を発行するにはさらに大きな電流を電流Ｉ４として供給することが必要である。

ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を更に大きくすると図１７に示す如く２０μＦまでは、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量の増大に基づきＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が急激に増大する領域を示す。ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量が５０μＦを超えると、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値がほとんど増加しなくなる領域となる。

ＬＥＤ群２５０を照明装置として動作させるには、５０ｍＡ以上の電流を供給することが望ましい。図１７によると、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量が約０．５μＦ以上となる。

図１６や図１７によれば、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量に基づいてＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が増大する０．０２５μＦ以上の領域では、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に充電された電荷を放電することによりＬＥＤ群２５０に電流Ｉ４が供給されて、駆動回路５５０の発熱が低減される状態となる。図１４に示すＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値をピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量に基づいて設定することができ、ＬＥＤ群２５０の発光強度をピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量で設定、制御することができる。一方図１４で説明した如く、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４の遮断期間を、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子２５２の直列接続の数、すなわちＬＥＤ群２５０の段数で設定、制御することができる。

図１８は、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に並列接続されている抵抗２２０を１.５ＫΩ、ヒューズ２２４の抵抗を１００Ωとし、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を０．０１μＦから２０μＦまで変化させた場合のＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。０．５μＦくらいまではピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を増大してもＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値はほとんど変化しない。しかし、０．５μＦよりも容量を増大すると、ＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が大きく増大する。このピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を増大することによりＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が増大する領域では、駆動回路５５０の発熱を大幅に低減することが可能である。

図１９は、図１２に示す回路で、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を１μＦとし、ヒューズ２２４の抵抗を１００Ωとし、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に並列接続されている抵抗２２０を１ＫΩから５０ＫΩまで変化させた場合のＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。なお、抵抗２２０は、電源遮断時にピーク電流設定用コンデンサ２２２に蓄えられている電荷を放電するための放電抵抗であり、もしこの抵抗２２０が無いと電源スイッチを切った場合にピーク電流設定用コンデンサ２２２に充電された電荷がそのまま維持されることとなる。実際には少しずつ漏えいすると考えられるが、長い時間電荷がピーク電流設定用コンデンサ２２２に蓄えられることとなる。電源が一旦遮断された後、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の放電が終了しない状態で再び電源スイッチが投入されると、電源投入時の供給電圧とピーク電流設定用コンデンサ２２２に蓄えられている電荷とが関係する過渡現象で回路部品、例えばＬＥＤ素子２５２に大きな過渡電流が流れる恐れがあり、ＬＥＤ素子２５２が損傷する恐れがある。このため、電源スイッチが遮断された場合にピーク電流設定用コンデンサ２２２の電荷を、抵抗２２０を介して短い時間で放電することが望ましい。

抵抗２２０の抵抗値を２ＫΩから徐々に大きくするとＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が減少する。これは抵抗２２０を介して流れる電流が減少するためであり、ピーク電流設定用コンデンサ２２２と抵抗２２０の並列回路のインピーダンスが増加するためであると思われる。しかし、抵抗２２０の抵抗値が３ＫΩ以上、特に５ＫΩを超えると特徴的な現象が発生する。すなわち抵抗値を増大するにつれてＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の値が横ばいあるいは少し増大する。これはピーク電流設定用コンデンサ２２２の充放電と電源電圧の位相が関係していると思われる。

このように抵抗値の増大に関係なくＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が横ばいあるいはわずかに増大する現象が生じる状態では、抵抗２２０による発熱が非常に少ない状態と考えられる。従って、抵抗２２０の抵抗値の増大に関係なくＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が横ばいあるいはわずかに増大する現象が生じる領域の値に、抵抗２２０の抵抗値を設定することが望ましい。抵抗２２０の抵抗値を増大するにつれてＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が減少する領域では、抵抗２２０の発熱が大きいと考えられる。一方抵抗２２０の抵抗値の増大に関係なくＬＥＤ群２５０の電流Ｉ４のピーク値が横ばいあるいはわずかに増大する領域では、抵抗２２０の発熱が非常に少なく、駆動回路５５０の発熱が極めて小さい領域である。

図２０は、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている抵抗、本実施例ではヒューズ２２４の抵抗を１００Ω、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を１μＦ、抵抗２２０を１ＭΩの状態で、電流投入時に７５Ｖの電圧が加わった場合のＬＥＤ群２５０に流れる過渡電流のシミュレーション結果を示す。定常状態のピーク電流の約２倍のピーク電流が流れる。実際には最悪、電流投入時に１４４Ｖの電圧が加わる恐れがあり、定常状態の約４倍のピーク電流が流れる恐れがある。ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている抵抗をさらに減少させると、より大きな電療が流れる恐れがある。

図２１は、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている抵抗、本実施例ではヒューズ２２４の抵抗を５０Ω、ピーク電流設定用コンデンサ２２２の容量を１μＦ、抵抗２２０を１ＭΩの状態で、電流投入時に７５Ｖの電圧が加わった場合のＬＥＤ群２５０に流れる過渡電流のシミュレーション結果を示す。図２０に示す場合に比べ、図２１に示す場合は、定常状態のピーク電流に対してより大きなピーク電流が流れることとなる。実際に試作品を作り、ヒューズ２２４の抵抗が５０Ωの場合およびヒューズ２２４の抵抗が１００Ωの場合について試験を行ったが、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子２５２が破損しないことを確認した。ただ、本実施例ではヒューズ２２４の抵抗を５０Ωより小さい値とすると、大きな突入電流が流れ、たいへん危険である。

図２２は、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている抵抗、本実施例ではヒューズ２２４の抵抗を５０Ωから１０ＫΩまで変更した場合のＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４のピーク値の変化を示すグラフである。ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている抵抗の値を大きくすると、ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４のピーク値はそれに伴って減少する。ＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４のピーク値の減少する状態では、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている上記抵抗が発熱し、しいては駆動回路５５０が発熱することを意味している。またこの場合は、ＬＥＤ群２５０の最大発光量を減少させることになるので、できるだけピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている前記抵抗の値を小さくすることが望ましい。５０Ωと１００Ωの２種類について試作し、突入電流による障害が無いことが確認されているが、５０Ωと１００Ωの抵抗値より、さらに大きい値であっても使用可能である。ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている前記抵抗は電源投入時の突入電流を抑制する作用を為し、大きい抵抗値の方が突入電流の抑制効果は大きくなる。これらのことを総合的に判断すると、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている前記抵抗は、５０Ω以上１ＫΩ以下の範囲が望ましい。図２２に示すグラフでは、１ＫΩの抵抗を使用する場合にＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４のピーク値は減少するが使用可能の範囲である。

図２２のグラフから判断すると、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている前記抵抗が５００ΩではあまりＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４のピーク値が減少しない。従って、ピーク電流設定用コンデンサ２２２に直列接続されている抵抗が、５０Ω以上５００Ω以下の範囲であれば、非常に良好である。

７．ＬＥＤ群２５０の直列接続段数と電流遮断期間
図２３は、図１２に示す回路図においてピーク電流設定用コンデンサ２２２を５μＦ、抵抗２２０の抵抗値を１ＭΩ、ヒューズ２２４の抵抗値を１００Ωとし、ＬＥＤ群２５０の段数を２段にした場合と９段にした場合のＬＥＤ群２５０を流れる電流Ｉ４の波形を示している。段数を２段にした場合と９段にした場合の電流Ｉ４の波形は、そのピーク値が略同一である。電流の遮断期間が異なっており、２段の場合は電流Ｉ４の遮断期間がほとんどないのに対して、９段の場合は電流Ｉ４の遮断期間が確実に確保されている。

電流Ｉ４のピーク値が略同じであることは、ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子２５２の最大発光量が略同じことを意味している。一方電流Ｉ４の波形で規定される面積が発熱に大きく関係し、２段の電流波形と９段の電流波形との差に基づく面積が発熱の差を意味する。ＬＥＤ群２５０を９段で構成した方が２段の方よりはるかに発熱量が減少することを表している。

ＬＥＤ群２５０を構成するＬＥＤ素子２５２の直列接続の段数を９段より多くすることにより、ＬＥＤ素子２５２の最大発光量を同じにして、発熱量を確実に減少させることが可能となる。

１００・・・交流電源、２２０・・・抵抗、２２２・・・ピーク電流設定用コンデンサ、２３０・・・整流回路、２２４・・・ヒューズ、２５０・・・ＬＥＤ群、２５２・・・ＬＥＤ素子、２５４・・・ＬＥＤ回路、３２２・・・突起、３２３・・・突起、３２６・・・溝、３２８・・・第１空間、３２９・・・第２空間、３２４・・・突起、３３０・・・段差、３３４・・・溝、５１０・・・直管型ＬＥＤランプ部、５１２・・・筒状ケース、５０２・・・取り付け具、５０４・・・取り付け具、５２０・・・ランプ固定部、５２２・・・ランプ固定部、５３０・・・支持体、５３２・・・支持体、５４０・・・取り付け台、５４２・・・前記取り付け台、５５０・・・駆動回路、５７０・・・樹脂製基板、５８０・・・電気回路、５９０・・・電源コード、６００・・・取り付け板。

Claims

供給される発光用電流に基づいて発光するＬＥＤを複数個直列に接続して構成したＬＥＤ群と前記ＬＥＤ群に前記発光用電流を供給するための駆動回路とを内蔵する細長状の筒状樹脂ケースを備えて形成された直管型ＬＥＤランプ部と、前記直管型ＬＥＤランプ部の両端部にそれぞれ設けられた第１と第２の取り付け具と、を備え、
前記駆動回路が、ピーク電流設定用コンデンサと、前記ピーク電流設定用コンデンサに並列に接続されて前記ピーク電流設定用コンデンサと共に並列回路を形成する並列抵抗と、入力端子から入力された交流電流を全波整流して脈動電流を出力端子から出力する全波整流回路と、を有し、前記ピーク電流設定用コンデンサと前記並列抵抗とで構成される前記並列回路と、前記全波整流回路の入力端子と、が交流電源に対して直列に接続されており、
前記全波整流回路の前記出力端子間に前記ＬＥＤ群が接続されており、
前記筒状樹脂ケースが一体成型された内部に突出する突起を有し、樹脂製基板が該突起で保持され、前記樹脂製基板の表面に前記駆動回路を有すると共に前記ＬＥＤ群を配置し、
前記第１と第２の取り付け具が、それぞれ、前記直管型ＬＥＤランプ部の筒状樹脂ケースの端部を固定するランプ固定部と、前記直管型ＬＥＤランプ部を取り付けるための取り付け台と、前記ランプ固定部と前記取り付け台とをつなぐ支持体と、が一体に樹脂成型されることにより構成され、さらに前記支持体の太さ断面面積が前記筒状樹脂ケースの細長状部の任意の断面面積より小さい形状に前記支持体が形成されており、
前記直管型ＬＥＤランプ部の筒状樹脂ケースは、端部が前記ランプ固定部に接着剤で接着され、該直管型ＬＥＤランプ部および前記一体に樹脂成型された前記第１と第２の取り付け具は一体として互いに固定されて、照明をする場所に一体として取り付けられ、交換可能とされる構成をなし、
前記全波整流回路の出力端子間に接続された前記ＬＥＤ群を構成する前記ＬＥＤの直列接続の数を段数とすると、前記ＬＥＤ群は５段から４０段の内の何れかの段数で形成され、前記並列回路を構成する前記ピーク電流設定用コンデンサの容量を０．５マイクロファラッド以上で２０マイクロファラッド以下の範囲の内の値とし、さらに前記並列回路を構成する前記並列抵抗の抵抗値を３ＫΩ以上とし、前記ピーク電流設定用コンデンサの容量に基づいて定まるピーク電流値で、前記ＬＥＤ群を構成する前記直列接続されたＬＥＤの前記段数で定まる遮断期間を有する、脈動電流が、前記ＬＥＤ群を流れるように構成した、ことを特徴とする直管型照明装置。
請求項１に記載の直管型照明装置において、取り付け板が、上方から見た平面において前記直管型ＬＥＤランプ部の平面を収納する面積で細長状をなし、前記第１と第２の取り付け具に固定され、該取り付け板が固定された状態で、照明をする場所に一体として取り付けられ、交換されることが可能とされたことを特徴とする直管型照明装置。
請求項１あるいは請求項２に記載の直管型照明装置において、前記筒状樹脂ケースに設けた突起は、長手方向に溝を有して、該溝に前記樹脂製基板を挿入することで該樹脂製基板を保持することを特徴とする直管型照明装置。
請求項１乃至請求項３の内の１に記載の直管型照明装置において、前記取り付け台は、底面部に凹凸部が形成されていることを特徴とする直管型照明装置。
請求項１乃至請求項４の内の１に記載された直管型照明装置において、前記第１と第２の取り付け具の前記ランプ固定部はそれぞれ、前記直管型ＬＥＤランプ部の前記筒状樹脂ケースの端部の外周より大きい穴を有し、前記ランプ固定部の穴に前記筒状樹脂ケースの端部が挿入され、前記ランプ固定部の前記穴に前記筒状樹脂ケースの端部が挿入された状態で前記ランプ固定部と前記筒状樹脂ケースの端部が接着剤によって密着固定され、
前記ランプ固定部の内部に、該ランプ固定部に一体化された突起が成形され、該突起に基板固定用溝が成形され、前記樹脂製基板の両端部が前記ランプ固定部の穴までそれぞれ突出し、それぞれ前記基板固定用溝に挿入されて固定されることを特徴とする直管型照明装置。
請求項１乃至請求項５の内の１に記載された直管型照明装置において、前記全波整流回路の出力端子に並列に接続された前記ＬＥＤ群は９段から４０段の内の何れかの段数の直列接続されたＬＥＤで形成されている、ことを特徴とするＬＥＤを使用した直管型照明装置。
請求項６に記載の直管型照明装置において、
前記ＬＥＤ群の各段は、並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する前記ＬＥＤで構成され、
前記ＬＥＤ群は、前記並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する前記ＬＥＤを前記段数直列に接続して構成する、ことを特徴とするＬＥＤを使用した直管型照明装置。
請求項６または請求項７に記載されたＬＥＤを使用した直管型照明装置であって、前記ピーク電流設定用コンデンサがセラミックコンデンサであることを特徴とするＬＥＤを使用した直管型照明装置。