JP5321167B2 - 照明ユニット、照明器具、及び照明器具の構成方法 - Google Patents
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Description
高輝度発光ダイオード素子を利用した灯火技術においては、想定する照度や消費電力に応じた灯火数の変化(1灯に対して複数の素子を利用するかあるいは単灯の器具を複数個併設するか)に伴う定電流制御機器の部品構成の変化と、これにより惹起される複数の回路設計を平行する開発上のコスト増とをやむなく甘受しつつも、同時にその高出力に見合う放熱器の設計とパッケージングの設定とが不可欠となる。一方で、灯火機器単位で個々の設計・パッケージングを行うと、灯火機器生産における各要素部品の画一化が低下する。そのため、電球や蛍光管ほどのスケールメリットを得ることが難しく、機器単価が容易に低下しないというジレンマが存在する。
高出力の発光ダイオードを採用した照光器においては、ダイオードの発光に最適な電流値を保証し、かつ電力効率を向上させ、同時に制御回路側の発熱を抑制する目的でスイッチング方式の制御回路によって電流を安定化させる方式が知られている。このような制御回路では、スイッチングの周波数幅と周期を管理する集積回路を設けて、この集積回路の制御動作に必要な基準情報値として主電源の電圧あるいは照光用出力電圧を取得する機構を備えているものがある。
しかしながら、スイッチング制御式定電流回路において、スイッチング動作の条件判定に必要な基準値を得る目的で基準電圧計測用抵抗を配置する場合、基準電圧計測用抵抗の抵抗値は、制御回路主電源端子正極120と照光用出力端子正極122との間に直列して配置する必要があり、この抵抗値を増加させることは照光用出力端子正極122と高出力発光ダイオード素子回路部103との間に生じる照光用電圧正圧133を低下させ、回路全体の電力効率と熱効率を悪化させる要因となりうる。
電気回路において電流値と電圧値の双方を任意に制御するには、従前より電気回路中に抵抗器を介在させる手法が一般的であり、設定電圧または設定電流、そしてその積である設定電力は抵抗器製品の基本性能値かつ製品選択指標となっているが、前項に提示した電流値の負荷範囲で前項に提示した範囲の電圧値を任意に制御しうる抵抗器製品としては、高電力に対応した放熱性の高い大型の抵抗器、あるいは微小な抵抗値を任意に可変しうる可変抵抗器といった製品素子がそれぞれ列挙しうるものの、素子製品のばらつきにおいて現実の歩留まりに影響しない1%範囲内に収まり、高出力発光ダイオードの制御に対応すべき電流容量において1/2A以上に耐えうる条件を満たしつつも、1/10Ω以下の範囲で希望の低抵抗値を設定でき、かつ製品素子の容積が1/10000Lを下回る抵抗器の選択方法は、精度および負荷容量を指定した専用品の生産に限定されている現実があり、かつその手段でも希望する低抵抗容量において可変性を具備することは不可能である。
次に、本発明に係る実施形態を説明する。
図1は、照明器具1の回路構成を例示する図である。
図1に例示するように、照明器具1の回路は、制御回路主電源端子正極120と、これに対応する制御回路主電源端子負極124とを備えた直流回路で、負荷として1個ないし複数個の高出力発光ダイオードを直列に接続した高出力発光ダイオード素子回路部103に照光用電圧正圧133を印加する接続方式とし、電源部102と高出力発光ダイオード素子回路部103との間にスイッチング電源により電圧を発生させ高出力発光ダイオードを定電流制御により安定発光させる定電流制御回路部109を備えたスイッチング制御式定電流回路である。
なお、高出力発光ダイオード素子回路部103は、後述する灯火部12に設けられ、定電流制御回路部109は、後述する定電流スイッチング制御回路基板40に設けられ、電源部102は、後述する照明器具本体70に設けられる。
図3は、照明ユニット10の断面を模式的に示す図である。
図3に例示するように、照明ユニット10は、灯火部12と、放熱部材14と、基板保持部16とを有する。なお、本例では、放熱部材14と基板保持部16とが一体で成形されている。放熱部材14の長軸方向の一端(本例では、放熱部材14の天面)に、灯火部12が固定され、他端(本例では、放熱部材14の底面)に、基板保持部16が設けられている。
灯火部12は、金属質サブストレート20と、この上に実装されている面実装型超高輝度LED部品12とで構成されている。
放熱部材14は、金属および放熱性の高いセラミックないし樹脂で構成される灯火基部で、金属質サブストレート20上に実装されている面実装型超高輝度LED部品12から発生する廃熱を拡散させる。さらに、放熱部材14は、基板保持部16で着脱自在に保持される回路基板(例えば、定電流スイッチング制御回路基板40)から供給される照光用電圧を伝達する配線22と、この配線22を通過させる内部孔24とを有する。
照明ユニット10は、さらに、定電流スイッチング制御回路40と、発光ダイオード素子の発光放射角度を調整するレンズ機構または防滴機構を備えた蓋状のカバー30とを着脱自在に有し、意匠を備えたパッケージ外殻といった機器構成要素を固定・保持する筐体骨子としての役割を持つ。
分岐用配線コネクタ基板50は、灯火数に応じて同一構成の照明ユニット10を所定の数だけ直列に連結させるものである。したがって、複数の照明ユニット10を直列で連結させる場合には、図4(A)に例示するように、少なくとも1つの定電流スイッチング制御回路基板40と、残りの照明ユニット10に差し込む分岐用配線コネクタ基板50とが必要になる。これによって、照明ユニット10単独での使用あるいは複数の照明ユニット10を束ねて一体の灯火として使用する構成形態を選択したうえで、電源用配線を結線する。
10 照明ユニット
40 定電流スイッチング制御回路基板
50 分岐用配線コネクタ基板
70 照明器具本体
101 スイッチング制御式定電流回路本体
102 電源部
103 高出力発光ダイオード素子回路部
104 素子放熱部
105 回路基準電圧値調整抵抗回路
106 電圧比較論理回路
107 発光用電力平滑回路
108 スイッチング回路動作部
109 定電流制御回路部
110 集積回路外殻
111 基準電圧検出用主抵抗器
112 第1の基準電圧検出用副抵抗器
113 第2の基準電圧検出用副抵抗器
120 制御回路主電源端子正極
121 制御用基準電圧入力端子
122 照光用出力端子正極
123 照光用出力端子負極
124 制御回路主電源端子負極
Claims (3)
- 放熱部材と、
前記放熱部材の長軸方向の一方の端部に固定された灯火部と、
前記放熱部材の長軸方向の他方の端部に設けられ、回路基板を着脱自在に保持する回路保持部と、
前記回路保持部に設けられ、前記灯火部からの配線に接続するためのコネクタと、
前記回路保持部により着脱自在に保持され、他の照明ユニットと直列接続するための接続回路基板と
を有し、
前記接続回路基板は、他の照明ユニットから供給される電流を、前記コネクタを介して、前記灯火部に供給する
照明ユニット。 - 少なくとも2つのOリング
をさらに有し、
これらのOリングが、前記灯火部が固定された位置と前記回路保持部が設けられた位置との間の2箇所以上において、それぞれ前記放熱部材の外周に巻きつけられてなる
請求項1に記載の照明ユニット。 - 前記回路保持部により着脱自在に保持され、前記灯火部に供給される電流を制御する電流制御回路基板
をさらに有し、
前記電流制御回路は、前記コネクタを介して、前記灯火部に電流を供給する
請求項1に記載の照明ユニット。
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