JP5401431B2

JP5401431B2 - Ｌｅｄランプ

Info

Publication number: JP5401431B2
Application number: JP2010248024A
Authority: JP
Inventors: 太郎本田; 寛赤井; 涼平山本
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: JP2012099420A; JP2014013782A

Description

本発明はＬＥＤを光源とするＬＥＤランプに関するものである。

ＬＥＤを光源とするＬＥＤ照明には様々な製品が開発されている。中でも近年直管蛍光ランプの代替として直管蛍光ランプと同形状で直管蛍光ランプ用照明器具に取り付け可能な直管蛍光ランプ形ＬＥＤが注目されている。

直管蛍光ランプ形ＬＥＤは主に基板上に実装された複数のＬＥＤとＬＥＤから発する熱を放熱するヒートシンク，ＬＥＤの光を拡散させる樹脂カバー、及び口金から構成されている。ＬＥＤの駆動方式もいくつか分かれており、特許文献１のように安定器から供給される電力をランプ内に内蔵されている駆動回路でＤＣに変換しＬＥＤに供給する「既設安定器接続タイプ」や、特許文献２のように商用電源とランプ口金を直接接続し、ランプ内に内蔵されている駆動回路でＤＣに変換しＬＥＤに給電する「商用電源直結タイプ」や、ＬＥＤ駆動回路をランプ外に設け、ランプ外駆動回路からＤＣ電圧をランプ（ＬＥＤ）に供給する「外付電源タイプ」の３つが代表に挙げられる。

既設安定器接続タイプは既設の照明器具をそのまま使用でき、直管蛍光ランプ形ＬＥＤを用いる際はランプ交換のみで済む。しかし、商用電源直結タイプ及び外付電源タイプは季節の照明器具をそのまま使用することはできず、照明器具内の配線工事が必要となる。また商用電源直結タイプ及び外付電源タイプは、電力をランプ片側から給電するタイプとランプ両端から給電するタイプに分かれる。

各駆動方式はそれぞれ長所・短所が分かれるが、種類毎にランプと照明器具との配線・駆動方法が異なるため、仕様の異なる照明器具及びランプの組合せで誤って使用されると、電源の短絡やランプや照明器具の故障に繋がる可能性があり安全性に十分注意が必要である。

特開２０１０−９７９４２号公報特許第４３２８３７９号公報

本発明は、従来の蛍光ランプと同形状を維持しつつ、他仕様ランプとの互換性を排除した安全性の高いランプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤが実装された基板と、前記ＬＥＤから発する熱を放熱する放熱部材と、前記ＬＥＤの光を拡散させる樹脂カバーと、口金と、を具備したＬＥＤランプにおいて、前記口金は、前記ＬＥＤランプと前記ＬＥＤランプを取り付ける照明器具と構造的，電気的のどちらか一方もしくは両方の目的で接続し、前記口金は口金胴部と口金ピンとを有し、前記ＬＥＤランプは前記照明器具から取り外し可能で、前記ＬＥＤランプを点灯させる電源回路が前記ＬＥＤランプから独立しており、前記電源回路と前記ＬＥＤランプは前記口金胴部に設けられたコネクタを介して電気的に接続されていることを特徴とする。

従来の蛍光ランプと同形状を維持しつつ、他仕様ランプとの互換性を排除した安全性の高いランプを提供することができる。

（ａ）直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の全体図、（ｂ）直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の管端部拡大図。直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の照明器具取り付け例。（ａ）コネクタのハウジング側形状図、（ｂ）コネクタのコンタクト側形状図。第２の接続構造を有するランプ口金の構造図。第２の接続構造を用いたソケット及び取り付け図。第２の接続構造を有するロック機構付き口金の構造図。Ｌ字型切り替え構造体の立体図。付加機能を設けた直管蛍光ランプ形ＬＥＤ例。

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

図１は本発明による４０Ｗ形直管蛍光ランプ（ＦＬ４０，ＦＬＲ４０，ＦＨＦ３２）代替の直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の構成図である。直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０は、直管蛍光ランプ代替であるため、基本形状は直管蛍光ランプと互換性のあるものであり、直管蛍光ランプと略同形状である。直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０が取り付けられる照明器具も直管蛍光ランプ用の照明器具と互換性のあるものである。

図１（ａ）は本発明による直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の全体図である。直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０は、実装基板１に複数個配置されたＬＥＤ２，ヒートシンク３，光を拡散させる樹脂カバー４，口金５から構成される。口金５は直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の両端部に設けられている。口金５は、口金ピン１２と、口金胴部１３とからなる。口金５は、照明器具との接続に用い、照明器具の直管蛍光ランプ用口金と構造的に互換性がある形状を有している。本実施例において、一方の口金５の口金胴部１３にはコネクタ６が設けられている。ヒートシンク３はＬＥＤ２から発する熱を放熱する役割を持つ。通常は実装基板１とヒートシンク３は密着接続されるが、より放熱性を高めるために実装基板１とヒートシンク３の間に熱伝導部材を介しても構わない。樹脂カバー４は外部との電気的な絶縁及び光を拡散する役割を持ち、例えば材料にはポリカーボネートを用いている。これにより、樹脂カバー４を触ったとしても感電することはない。樹脂カバー４は光を拡散させるため乳白色の樹脂を使用することが望ましいが、明るさを重視する目的で透明樹脂を用いてもよい。図１では構造説明をしやすくする目的で透明樹脂を用いている。本実施例では口金５は直管蛍光ランプ専用口金である「Ｇ１３」口金と構造的に互換性のある構造としているが、その他にＧ５，Ｒ１７ｄ，Ｒｘ１７ｄ等の直管蛍光ランプ用口金互換品においても適用可能とする。また蛍光ランプの種類も４０Ｗ形代替に限定されず、例えば２０Ｗ，１１０Ｗ形等の他品種においても適用できる。

図１（ｂ）には直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の管端部拡大図を示す。口金５に設けられたコネクタ６はここでは２ピンタイプを使用しており、コネクタ６からリード線１１を通じて実装基板１と電気的に接続されている。一方の口金５の口金胴部１３に設けられている口金ピン１２はコネクタ６及び実装基板１などとは電気的に絶縁されている。本発明においては、コネクタ６は直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の一方の口金５の口金胴部１３にのみ配置する構造としているが、必要に応じて直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の両方の口金５の口金胴部１３にそれぞれコネクタ６を設けても構わない。

図２は本発明における直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の照明器具取り付け例である。ここでも４０Ｗ形直管蛍光ランプ代替の直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０を例に説明する。図２において照明器具２１には直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０との接続に使用するソケット２２が設けられており、本実施例ではＧ１３口金用ソケットを使用している。照明器具２１内には直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０を駆動する電源回路２３が設置されており、直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０に電力を供給し、ランプを点灯させる役割を持つ。電源回路２３の入力はＡＣが接続されており、出力は直接もしくは間接的にコネクタケーブル２４と電気的に接続され、さらにコネクタケーブル２４のもう一方の端部は口金５内に設けられているコネクタ６と嵌合する構成となる。口金ピン１２は、電源回路２３とは電気的に絶縁されている。よって、直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０を照明器具との接続の際に、口金ピン１２は直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０を保持する目的で用いられる。

以上のように従来の蛍光ランプのように口金ピンから直接ランプに電力を供給する方式とは異なり、口金５に設けられたコネクタ６を介して給電し、かつ口金ピン１２は電気的に絶縁されているため、従来の口金ピンを通じて電力供給を受ける製品とは全く異なる方式となる。そのため、従来の蛍光ランプや他仕様製品に本実施例の直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０を設けても点灯しないなど誤使用の危険性を根本的に回避でき、信頼性の高い直管蛍光ランプ形ＬＥＤを提供することができる。

図３は本実施例におけるコネクタ形状の一例である。

図３は代表例として６ピンタイプのコネクタ形状図を示している。図３において図３（ａ）はハウジング側形状図、図３（ｂ）はコンタクト側形状図である。３１はコネクタ端子孔、３２は接触端子、３３はコネクタ端子、３４は接触端子を示し、コネクタ端子３３とコネクタ端子孔３１が嵌合する構造となっており、接触端子３２及び３４には例えば銅などの金属が使用されており両者が接触することで電気的に導通する。以上のようなコネクタのハウジング側形状あるいはコンタクト側形状のどちらか一方の形状をランプ口金に、もう一方の形状をコネクタケーブル２４や照明器ソケットに設け、両コネクタを接触させることでランプを駆動する。

なお本実施例においては接触端子数を６ピンとしているが、ＬＥＤを駆動するためには最低でも２端子必要であるため２ピン以上であれば良い。しかし接触端子数を増やすことで例えばＬＥＤを複数ブロックに分け、それぞれ異なる制御信号を与え部分制御を行うことや、異なる光源色のＬＥＤを設けそれぞれを分けて制御することで可変色調光などを行うことができる。

以上のように本発明による直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０はコネクタ６を通じて給電されるため例えばＬＥＤ駆動方法（電圧，電流等）毎にコネクタ形状及びピン数を定義し使い分けることで他のコネクタを用いた直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０とも互換性を排除することができる。

ＬＥＤ光源を用いたＬＥＤ照明製品はＬＥＤ仕様や配置方法により様々な電力供給仕様が構成できる。また従来蛍光ランプと異なり半導体を用いた電子制御製品となるため様々な付加機能を比較的容易に設けることもできる。そのような様々な入力インターフェースに対してもコネクタのみを変更することで他仕様と互換性を排除することができ、安全で高付加価値製品を提供することができる。

図４は本実施例における第２の接続構造を有するランプ口金の構造図である。

図４（ａ）〜（ｃ）は、第１の接続構造使用時の構造図であり、図４（ｄ）〜（ｆ）は、第２の接続構造使用時の構造図である。図４（ａ）と図４（ｄ）は、口金を上方向から見た図である。図４（ｂ）と図４（ｅ）は、口金を横方向から見た図である。図４（ｃ）と図４（ｆ）は、口金を正面方向から見た図である。本実施例においても４０Ｗ形直管蛍光ランプ代替の直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０を例に説明する。本発明におけるランプ口金はＧ１３口金などの口金ピン４２を有する第１の接続構造の他に、コネクタ４３を有する第２の接続構造を有している。接続部を切り替えることで第１の接続構造もしくは第２の接続構造専用ソケットどちらを用いた照明器具にも取り付けが可能となる。図４（ａ）〜（ｃ）は第１の接続構造使用時の構造図、図４（ｄ）〜（ｆ）は第２の接続構造使用時の構造図を示しており、切り替え構造体４１，口金ピン４２，コネクタ４３，回転軸４４，口金ピン収納部４５，第２の接続部４６がランプ口金と一体構成になる。口金ピン４２は構造的にランプを保持する目的で使用され、ランプ内に配置されているＬＥＤとは電気的に絶縁されている。ＬＥＤへの電力供給はコネクタ４３を介して行われる。本実施例において切り替え構造体４１はＬ字形になっているが、この形状に限らない。切り替え構造体４１のＬ字形の先端にはそれぞれ口金ピン４２と、コネクタ４３が設けられており、回転軸４４を軸に回転させることで第１の接続構造と第２の接続構造と切り替えることが可能となる。また口金ピン４２とコネクタ４３はそれぞれ９０度の位置関係に有る。第１の接続構造使用時、コネクタ４３はＬＥＤ２の位置する発光面とは逆位置にあり、照明器具に取り付けた際、反射板側にコネクタが配置される構造が望ましい。しかし例えば壁等に取り付ける照明器具においては必ずしも反射板側にコネクタ４３を設けることが望ましくない場合もあり、必要に応じて切り替え構造体４１の形やコネクタ位置を調整しても構わない。第１の接続構造使用時から回転軸４４を軸に切り替え構造体４１を回転させると、口金ピン４２は口金ピン収納部４５に収納されると同時に口金先端には第２の接続部４６が現れる。第２の接続部の先端にはコネクタ４３が設けられており、照明器具に取り付ける際は、第２の接続部４６が口金ピン４２に変わりランプを保持する役割を持つ。

図５は本発明における第２の接続構造を用いたソケット例及びソケット取り付け図を示す。図５（ａ）は第２の接続構造を用いたソケット図、図５（ｂ）はソケット取り付け図を示しており、ソケットの主な構成はソケット本体５１，押し当て部５２，受け口部５３，コネクタ端子５４からなる。本発明におけるソケットは押し当て式のソケット構造を採用しており、押し当て部５２の内部には例えばバネ等の弾性体が設けられている。そのため押し当て部５２をソケット本体５１側に押し込むと押し当て部５２は引っ込み、離すと弾性体の弾性力で元の位置に戻る構造となっている。受け口部５３は第２の接続部４６との接続部分であり、受け口部５３内部に設けられているコネクタ端子５４と口金内部に設けられているコネクタ４３と対の構造となり電気的な接続を行う役割を果たす。そのためランプをソケットに取り付ける際は、押し当て部５２に第２の接続部４６と受け口部５３を合わせて押し込む形で取り付けることができる。

なお本実施例では図を省略しているが、ソケット内にはコネクタ端子５４から照明器具へ直接もしくは間接的な電気的接続構造を有しており、本ソケットを照明器具に設置し、ソケットから電源回路に電気的接続することでランプを駆動することができる。また、本実施例では第１の接続構造としてＧ１３を例に説明したが、Ｇ１３以外にもＧ５，Ｒ１７ｄ，Ｒｘ１７ｄ等の直管蛍光ランプ専用口金を用いても構わない。

本実施例においてはランプ両端の内片側の口金及びソケットについてのみ説明したが、本実施例に用いた口金及びソケットをランプ両端もしくは片側のみどちらで使用しても構わない。また本実施例における口金及びソケットを両端に用いて片側からの給電方式を採用する場合は一方の電気的接続部を構造的に省略する等の工夫を加えても構わない。また例えばＬＥＤ駆動用の給電を一方のコネクタ側から、もう一方のコネクタからは別の目的で電気信号を供給もしくは配給する等の使い分けをすることも可能である。

図６は本実施例における第２の接続構造を用いたロック機構付き口金の構造図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、第１の接続構造使用時の構造図であり、図６（ｄ）〜（ｆ）は、第２の接続構造使用時の構造図である。図６（ａ）と図６（ｄ）は、口金を上方向から見た図である。図６（ｂ）と図６（ｅ）は、口金を横方向から見た図である。図６（ｃ）と図６（ｆ）は、口金を正面方向から見た図である。なお図４と同様部分については図４と同じ符号を用いている。本実施例は実施例３にロック機構を付加した例であり、第２の接続部４６にはソケットロック機構６１，Ｌ字形の切り替え構造体４１の中央部付近に口金ロック機構６２が設けられている。ソケットロック機構６１は第２の接続構造使用時にソケットに取り付けた際、口金がソケットから容易に外れないように設けた物であり、切り替え構造体４１の先端（コネクタ４３側）からテーパを設けることでソケットに挿入し易く抜けにくい構造としている。またソケット側にはソケットロック機構６１と嵌合する凹部が設けられている。口金ロック機構６２は第１の接続構造使用時もしくは第２の接続構造使用時にそれぞれ口金ピン４２もしくは第２の接続部４６が容易に動かないようにロックをかける目的で設けられており、口金内部のそれぞれ口金ロック機構６２が配置される位置に口金ロック機構６２と嵌合する凹部が設けられている。

図７に切り替え構造体４１の立体図を示す。ソケットロック機構６１及び口金ロック機構６２は図７に示すように通常Ｌ字の切り替え構造体４１から突出しているが、例えば回転軸４４を押すとソケットロック機構６１及び口金ロック機構６２が引っ込みロック解除され、ソケットから抜くもしくはＬ字の切り替え構造体を回転させることが可能となる。なお、本実施例においては、ソケットロック機構６１及び口金ロック機構６２の形状をシンプルな四角形状としたが、ロックをかける目的であればそれ以外の形状でも構わない。またロック解除の方法として回転軸４４以外に新たな解除機構を設けても構わない。

図８は本実施例における付加機能を設けた直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０の例を示す。図８（ｂ）は低背形コネクタを用いた例を示す。図８において、２４はコネクタケーブル、７１はセンサを示す。図８はコネクタ６にコネクタケーブル２４を取り付けた状態の図である。また図では省略しているがコネクタケーブルは電源回路の出力と電気的に接続されており、電源回路からコネクタケーブルを介して電力供給を受けている。

コネクタ及びコネクタケーブル。

本発明における直管蛍光ランプ形ＬＥＤ１０はコネクタケーブル２４を介して電源回路と電気的接続しているため、コネクタ形状及び接続ピン数を変更することで容易に電源回路とのインターフェースを変更することが可能でＬＥＤ駆動以外の付加機能を設けることが可能である。図８はその一実施例を示しており、センサ７１は口金５に設けられており、センサ７１の出力信号はコネクタケーブル２４を介して電源回路と電気的接続されているためセンサ７１で受信した電気信号を電源回路にフィードバックし、電源回路の出力を制御することができる。具体的には例えばセンサ７１は照度センサを示し、照度を感知し周囲の明るさに応じて、ランプの明るさを自動的にコントロールすることができる。例えばセンサ７１は人感センサを示し、人を感知しランプのＯＮ／ＯＦＦ及び照度コントロールをすることができる。例えばセンサ７１は赤外線センサを示し、リモコン信号を受信することでランプのＯＮ／ＯＦＦ及び照度コントロールをすることができる。例えば、センサ７１は無線通信用受信機を示し、例えばＷｉＦｉやＺｉｇＢｅｅ等の無線通信を受信しＬＥＤ駆動方法も含め様々な機能を付加させることができる。この機能を付加することで照明器具及びランプが相互に通信しながら省エネしていくインテリジェントランプを実現することもできる。その他にも例えばコネクタにＵＳＢ端子を使用することで可視光通信が可能となり、本発明品と可視光通信用センサを用いた機器間でデータ通信を実現することもできる。

以上のようにコネクタケーブルを介してランプと電源回路を電気的接続させることで、コネクタ仕様を変更するだけで比較的容易に様々な付加機能を設けることができ、高付加価値製品を提供することができる。

なお、ランプを照明器具に取り付けた際ランプと器具との隙間が少ない場合もあるため、コネクタケーブルのコンタクト側は図８（ｂ）に示すようにリード線が側面に設けられている低背形コネクタを用いてもよい。

なお本実施例では第１の接続構造（Ｇ１３口金）を使用した場合を示したが、勿論第２の接続構造を使用した場合においても同様の付加機能を適用することができる。

本発明は照明分野、特にＬＥＤ照明において利用される特許である。

１実装基板
２ＬＥＤ
３ヒートシンク
４樹脂カバー
５口金
６，４３コネクタ
１１リード線
１２，４２口金ピン
２１照明器具
２２ソケット
２３電源回路
２４コネクタケーブル
３１コネクタ端子孔
３２，３４接触端子
３３，５４コネクタ端子
４１切り替え構造体
４４回転軸
４５口金ピン収納部
４６第２の接続部
５１ソケット本体
５２押し当て部
５３受け口部
６１ソケットロック機構
６２口金ロック機構
７１センサ

Claims

複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤが実装された基板と、前記ＬＥＤから発する熱を放熱する放熱部材と、前記ＬＥＤの光を拡散させる樹脂カバーと、口金と、を具備したＬＥＤランプにおいて、
前記口金は、前記ＬＥＤランプと前記ＬＥＤランプを取り付ける照明器具と構造的，電気的のどちらか一方もしくは両方の目的で接続し、
前記口金は口金胴部と口金ピンとを有し、
前記ＬＥＤランプは前記照明器具から取り外し可能で、
前記ＬＥＤランプを点灯させる電源回路が前記ＬＥＤランプから独立しており、
前記電源回路と前記ＬＥＤランプは前記口金胴部に設けられたコネクタを介して電気的に接続することを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項１に記載されたＬＥＤランプにおいて、
前記ＬＥＤランプは直管蛍光ランプと略同形状であり、
前記口金は直管蛍光ランプ専用口金（Ｇ５，Ｇ１３，Ｒ１７ｄ，Ｒｘ１７ｄ）の何れかと互換性があり、
前記口金ピンは前記電源回路とは電気的に絶縁されており、
前記口金ピンは、前記ＬＥＤランプと前記照明器具との接続の際、前記ＬＥＤランプを保持する目的で用いられることを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項１または２に記載されたＬＥＤランプにおいて、
前記口金ピンを有する第１の接続構造と、前記ＬＥＤランプの保持と前記電源回路からの電力供給が可能な前記照明器具との第２の接続構造を同一口金内に具備することを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項３に記載されたＬＥＤランプにおいて、
前記第１の接続構造と前記第２の接続構造は可動構造で切り替え可能であり、前記第１と前記第２の接続構造を切り替えることで、前記第１の接続構造及び前記第２の接続構造に対応した前記照明器具どちらにも取り付け可能なことを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項１乃至４の何れかに記載のＬＥＤランプにおいて、前記コネクタには２端子以上の電気的接続端子を具備することを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項３に記載されたＬＥＤランプにおいて、前記照明器具に接続した際に、例えば振動や荷重などで前記ＬＥＤランプが前記照明器具から容易に外れないように前記第２の接続構造にロック機構を設けたことを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項１乃至６の何れかに記載のＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤランプにはセンサ機構を具備しており、前記センサからの出力信号を前記コネクタを介して前記電源回路にフィードバックし、前記電源回路の出力を制御することを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項１乃至７の何れかに記載されたＬＥＤランプにおいて、前記コネクタがＵＳＢ端子であることを特徴とするＬＥＤランプ。
請求項３に記載のＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤランプに設けられた前記第２の接続構造には前記コネクタが設けられており、前記照明器具のソケット部には前記コネクタの接合部が設けられ、前記ＬＥＤランプと前記照明器具を接続する際に前記ＬＥＤランプのコネクタと前記ソケット部に設けられた接合部を接続することで電気的に導通させることを特徴とする照明器具。
請求項１乃至９の何れかに記載されたＬＥＤランプの口金に対応したソケット。