JP5725941B2 - 外囲器の損傷検出装置及び照明装置及び光源ユニット - Google Patents

Description

この発明は、光源ユニットの外囲器の損傷を検出する外囲器の損傷検出装置に関する。

光源が照明器具のソケットに正常に装着されていることを検知する技術がある（例えば、特許文献１の図１、特許文献２の図１参照。）。特許文献１の装置において、ランプ１０が装着されていれば、ランプソケット２０に備えたスイッチ手段７０がオンして、電源から安定器５０に電圧が供給されランプ１０は点灯する。もしランプ１０が装着されてないと、ランプソケット２０のスイッチ手段７０はオフ状態となり、安定器５０は給電されないのでランプソケットには電圧が印加されない。これはランプの機械的な力でスイッチ手段を押す作用でランプ取付を検知し、作動するものである。この従来装置では、負荷のランプは、メタルハライドランプなどのＨＩＤランプを想定している。

負荷のランプが蛍光ランプの場合にもこの装置と類似の機械的な検知でスイッチ手段を作動させる動作原理の装置が知られている。例えば蛍光ランプの口金のソケットにスイッチ手段を備え、蛍光ランプが挿入されることにより安定器に給電しランプを点灯させる装置がある。この装置は、いわゆるインターロックスイッチと称されて約２．４ｍの長さの１１０Ｗ蛍光ランプなどを点灯する照明器具のソケットに設けられ使用されている。

特許文献２は、蛍光ランプの装着を、電極のフィラメントが接続することによる電気的特性の変化で検知するものである。図１において、放電灯７を点灯するインバータ１２は、放電灯７の装着をフィラメントの接続の有無で判別検知する。

このように従来の装置はランプの装着を検知することを目的としたものである。

特開平１１−１４４５１９号公報（図１参照） 特開平９−３２２５５３号（図１参照）

しかしながら、従来の装置では装着を検知するが、装着後のランプの外管の割れに対しては検知できないという課題があった。従来の蛍光灯を点灯する場合は、もし外管が割れるとそれまで放電していたランプ管内は真空でなくなり瞬時に放電を維持できなくなるので、ランプ管内は絶縁状態の気体（空気）が充満することになり感電の恐れがない。しかし光源として発光ダイオード（以下ＬＥＤと称する）を使用するランプやこれを使用する照明器具においては、ランプ外囲器あるいは照明器具の光源セード相当部が破損等の損傷した場合にもＬＥＤを装着したプリント基板がＬＥＤに対する通電を維持していることがありうるのでこれを検知して動作を停止することはさらに安全性を高めるために有用である。

本発明は、ＬＥＤを光源として使用するものにおいて、装着された光源部を覆うガラス或いは樹脂等の外囲器が損傷した場合にこれを検知することができる装置を提供することを目的とする。

この発明の外囲器の損傷検出装置は、
光源を覆う外囲器の損傷を検出すると、検出信号を出力する検出手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、外囲器の損傷を検知することができる。

実施の形態１の照明装置１０００を示す構成図。 実施の形態１の照明装置１０００の概要を示す図。 実施の形態１のセンシング手段４００の出力例を示す図。 実施の形態１のセンシング手段４００をセンサとした場合を示す図。 実施の形態１のセンシング手段４００を光センサとした場合を示す図。 実施の形態１のセンシング手段４００を導電手段４０４とした場合を示す図。 センシング手段４００を導電手段４０４とした場合の外囲器３３０の断面図。 センシング手段４００を導電手段４０４とした場合の例を示す図。 センシング手段４００を導電手段４０４とした場合の例を示す図。 基板３３２側で信号処理を行う場合の構成を示す図。 光源点灯装置２００側で信号処理を行う場合の構成を示す図。 実施の形態１のセンシング手段４００を透明導電部材とする場合を説明する図。 実施の形態１のセンシング手段４００を透明導電部材とする場合を説明する図。 実施の形態１のセンシング手段４００を透明導電部材とする場合を説明する図。 実施の形態１のセンシング手段４００を透明導電部材とする場合を説明する図。 実施の形態１のセンシング手段４００を透明導電部材とする場合を説明する図。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１の照明装置１０００である。照明装置１０００は、交流電源１が供給される光源点灯装置２００と、光源点灯装置２００から給電される光源ユニット３００と、光源ユニット３００の異常を検出するセンシング手段４００（検出手段、検出部）と、光源ユニット支持部５００とを備える。光源ユニット支持部５００は第１支持部５１０ａと第２支持部５１０ｂを備える。

（光源点灯装置２００）
光源点灯装置２００は検出装置２１０、制御装置２２０、定電流装置２３０を備えている。

（光源ユニット３００）
図１において、光源ユニット３００は、ＬＥＤを含む光源部３３１と、光源部３３１が搭載される基板３３２と、基板３３２を覆うガラスその他の透光性材料で形成される外囲器３３０からなる。

（光源ユニット支持部５００）
光源ユニット支持部５００は第１支持部５１０ａ、第２支持部５１０ｂを備える。第１支持部５１０ａ、第２支持部５１０ｂは、光源部３３１を含む装置（光源ユニット３００）の光源ユニット支持部５００をなす。第１支持部５１０ａは、光源点灯装置２００から給電されて光源部３３１（例えばＬＥＤ）を点灯する給電端子を備える。第２支持部５１０ｂは光源ユニット３００の機械的支持を行う固定側である。

（センシング手段４００）
センシング手段４００と検出装置２１０とは、外囲器３３０の損傷を検出する外囲器の損傷検出装置２０００を構成する。センシング手段４００は、外囲器３３０の存在により機械的に作動（外囲器３３０に押されてオンとなるスイッチ）するマイクロスイッチやリードスイッチなど（例えば、外囲器３３０に押されてオンとなるスイッチ）で構成される。センシング手段４００は、第１支持部５１０ａ、第２支持部５１０ｂ等を保持する部材に取り付けることができる。センシング手段４００は、光源を覆う外囲器３３０の損傷を検出すると、検出信号を出力する。センシング手段４００の出力する検出信号は光源点灯装置２００（外部機器）の検出装置２１０に入力される。検出装置２１０が検出信号を入力すると、光源点灯装置２００の制御装置２２０は、ＬＥＤを点灯する出力を生成する定電流装置２３０に対し、動作停止等の制御を実行する。この意味で、「検出信号」は光源の点灯を停止させる信号である。なお、外囲器の損傷検出装置２０００は、後述する図１０のように光源ユニット３００の中に組み入れてもよい。

（ランプ装着抵抗３３３）
図２は、光源点灯装置２００と光源部３３１の構成を示す図である。なお図中の同符号は相当箇所を示す。光源ユニット３００は、さらに、基板３３２に実装されるランプ装着抵抗３３３を有する。ランプ装着抵抗３３３は、ランプ（光源ユニット３００）の装着を識別したり、ランプ（光源ユニット３００、光源部３３１であるＬＥＤ）の種類を識別したりするなどの目的で備えられる場合がある。

以上のように構成された照明装置１０００において、光源部３３１が正常に取り付けられている時、光源点灯装置２００（制御装置２２０）は、ランプ装着抵抗３３３の存在を検出することで、正常接続と判断して光源部３３１を点灯する。ここで何かの理由で固定側の第２支持部５１０ｂが外れたり、或いはセンシング手段４００の近傍の外囲器３３０が損傷してセンシング手段４００が外囲器３３０の存在を検出しなくなったとする。このとき、第１支持部５１０ａ側が接続されていると正規の給電状態と同じ接続状態のままである。

しかしながら、センシング手段４００が外囲器３３０の異常を検出したことを示す接点信号（検出信号）を検出装置２１０に発する。検出装置２１０は接点信号を受信すると、この状態を制御装置２２０に伝達する。この伝達により制御装置２２０は定電流装置２３０の出力を停止させる。このようにして、外囲器３３０が損傷した時に光源部３３１への給電を停止することが出来る。

光源点灯装置２００は、光源部３３１を覆う外囲器３３０内部に備えてもよいが、外囲器３３０が大形化しやすいので図１のようにその外に配置してもよい。

図３は、検出装置２１０の具体例を示す。図３では、マイクロスイッチ等で構成されるセンシング手段４００の信号を、トランジスタ２１１を使用して出力する。外囲器３３０の正常時にその出力Ａ部をＬ（ロウ）レベルにするかＨ（ハイ）レベルにするかは制御装置２２０との整合で適宜選択すればよい。

（光センサ）
図４は、センシング手段４００として機械的作動でなく、センシング手段４００を別の動作をするもので構成した場合を示す。図４の場合は、センシング手段４００を基板３３２に設ける。センシング手段４００として光センサ４０１を使用した場合には、光センサ４０１には外囲器３３０からの反射光が入射しているが、外囲器３３０が損傷すると外囲器３３０の無い箇所は反射光が減少する。従ってこの光センサ４０１への入射光の変化を検出することで、外囲器３３０の損傷を検出することができる。

図５は、センシング手段４００として光センサ４０１を使用した場合を示す図である。光センサ４０１を使用した時には増幅／比較等の受光処理を行うことが必要である。図５のセンシング手段４００は、これらを含む。制御装置２２０は、センシング手段４００の出力を受けて定電流装置２３０を制御することは同様である。

（温度センサ４０２）
次に、センシング手段４００として温度センサ４０２を基板３３２に設ける場合を説明する。正常状態で点灯していると、光源部３３１の点灯により基板３３２周辺の温度は上昇している。ここで外囲器３３０が損傷すると損傷箇所から外気が流入するので温度が低下する。このような温度変化を検出し処理することで、外囲器３３０の損傷を判別することが出来る。センシング手段４００の信号処理は例えば図５と同様の考えで実現できる。

（圧力センサ４０３）
さらに、外囲器３３０の内部空間の気体の圧力を高めておく場合（低めても構わない）には、センシング手段４００として圧力センサ４０３の使用が可能である。この原理を利用する別の例としては、外囲器３３０の密閉性を高くしておくこともよい。この場合は特別な気体を封入していなくても光源部３３１の点灯による温度上昇で内部圧力が高くなるので外囲器３３０が損傷した場合の圧力変化を検出することで損傷を識別できる。

（導電手段）
次にセンシング手段４００として、外囲器３３０の内面或いは外面に導電手段４０４を設ける実施例を説明する。
図６は、外囲器３３０の内面に塗布等された導通経路（導通手段）を示す正面図である。
図７は、円筒形状の外囲器３３０の断面を示す断面図である。図７における光源ユニット３００は、基板３３２、基板３３２に実装される光源部３３１、及び外囲器３３０を備えており、また、外囲器３３０には導電手段４０４が貼り付けられている。ここでは、導電手段４０４として透明な透明導電部材（導電性部材）を用いて、導通経路を形成している。透明導電部材としては酸化インジウムなどの材料がある。この終端箇所（図６中の矢印箇所）を適宜、光源点灯装置２００の検出装置２１０に接続すればよい。

図６、図７の場合、外囲器３３０が損傷すると導電経路が切れたりして抵抗値が変化するので、抵抗値変化で外囲器３３０の損傷を検出できる。光源部３３１の基板３３２にランプ装着抵抗３３３が存在する場合は、これを導電手段４０４として利用することができる。

図８、図９は、ランプ装着抵抗３３３を導電手段４０４として利用する場合を示している。例えば図８に示すように、ランプ装着抵抗３３３と直列に接続する、或いは図９に示すように、直列接続された２個のランプ装着抵抗３３３ａ，３３３ｂの片方のランプ装着抵抗３３３ａと並列に導電手段４０４としての抵抗を接続するなどがある。いずれも導電経路の抵抗値の変化がランプ装着抵抗３３３の抵抗値の変化をもたらすので、外囲器３３０の損傷を検出できる。

（センシング手段４００による検出後の処理）
外囲器３３０の損傷をセンシング手段４００で検出後の処理については、大別して２通りの方法がある。第１の方法は、基板３３２側で処理する方法であり、第１の方法は、光源点灯装置２００側で処理する方法である。
図１０は、第１の方法を示す。図１０は、光源部３３１の基板３３２側で信号処理する構成である。検出装置２１０が外囲器３３０の損傷を検出した時には定電流装置２３０を制御せず、光源部３３１のＬＥＤ電流を半導体スイッチ３３５（回路遮断部）で遮断してしまう構成である。

図１１は、第２の方法を示す。図１１は、検出装置２１０がその出力を光源部３３１の外側に配置した制御装置２２０に伝達することで、外囲器３３０の損傷時に定電流装置２３０の停止等を行う構成である。いずれの動作で実現してもよいことは勿論である。

図１２〜図１６は、図６に示した透明導電部材で形成する場合のさらに詳細な実施例の説明である。

図１２は、円筒形状の外囲器３３０の断面図である。図１２では、基板３３２の背後には殆ど光源部３３１の光が行かず図示の矢印の範囲、約２４０度が実質的な実用的な照射角である。この外囲器３３０の内面に適切に透明電導部を設けるには、図１３に示す展開図（正面図を平面に展開）において、以下の（式１）のような寸法とすることが望ましい。
図１３において、
Ｌ：照射角の範囲の円周長さ（外囲器の内径に対する円周）、
Ｗ１，Ｗ２：導電部の導体幅、
Ｇ：導電部間の間隔、
Ｂ：隣接した導電部を接続する経路の導電部幅、
である。

外囲器３３０として、ガラスまたは透過率の高い樹脂を使用する場合に透明導電手段の光源部３３１からの光の各波長に対する平均透過率を９０％として、外囲器３３０から取り出す光を９５％確保しようとすると以下の設定が必要である。また、外囲器３３０が損傷した時に人体が触れることを避けるには、例えばＪＩＳや電気用品安全法で規定される試験指の直径１２ｍｍを目安としてこれが直接触れるような損傷の大きさを検出することは有用である。これは光源部３３１の光を有効に利用しかつ外囲器３３０の損傷に対して安全を確保できる。

好適例として円筒形の光源部（光源ユニット）の時の外囲器３３０から外部への照射角を２４０度、外囲器３３０の内面の直径Ｒ、導電部幅の合計Ｗ（Ｗ１＋Ｗ２）、導電部間の最大間隔Ｇとするとき、以下がよい。
Ｗ≦１／３×２／３×πＲ（ｍｍ），Ｇ＜１２（ｍｍ） （式１）
隣接した導電部を接続する導電部幅ＢはＷ１，Ｗ２よりも同等以下の幅であることが損傷を確実に検出する上で都合よい。

図１４は、光源部が円筒状でなく平面状であり光源部を覆うカバーとしての外囲器がある場合について示す。この場合は光源部からの光は全部上方に照射されると仮定し、透明導電部の平均透過率や外囲器から取り出す光の率を前述と同様にし、透明導電部の面積合計を外囲器の表面積の１／２以下とすればよい。
またこのときも導電部間の最大間隔Ｇ＜１２（ｍｍ）
が必要である。

また、図６の光源ユニットの変形例として、図１５、図１６の光源ユニットがある。
図１５は、光源ユニットの正面図であり、図１６は、光源ユニットの断面図である。図１５、図１６における光源ユニットは、図６、図７の光源ユニットと同様に、基板３３２と、この基板３３２に実装される光源部３３１と、外囲器３３０に貼り付けられる導電手段４０４をしているが、導電手段４０４として不透明導電部材を用いて、導通経路を形成している点で相違している。不透明導電部材としては銀ペーストなどの材料がある。

図１６のように外囲器の外面に導電部を設ける場合は、光源部３３１の照射光が届かない範囲、さらに言えば基板３３２で隠蔽される背後の範囲に設ければよい。この外面の電導部の抵抗を検出し判別するには光源点灯装置２００から電気的安全を確保できる高抵抗を介して電導部に接続することが必要である。または光源点灯装置がその内部で交流電源１から絶縁されている場合はこの限りではない。外面の電導部は透明でなく不透明がよく、この場合は使用者が照明器具に光源を取り付ける際に、外面の電導部を見て取り付け方向の上限が容易に判別できる利点がある。

本実施の形態１の説明では光源点灯装置２００の構成について詳細を開示していないが、光源点灯装置２００としてはＬＥＤに必要な電力（電流）を供給できるものであればよく、定電流特性を有するものが使用しやすい。光源点灯装置２００は、外囲器３３０の外部に配置した例を多く説明したが、小形の光源点灯装置２００であれば外囲器３３０の内部に設置することも可能である。

１ 交流電源、２００ 光源点灯装置、２１０ 検出装置、２１１ トランジスタ、２２０ 制御装置、２３０ 定電流装置、３００ 光源ユニット、３３１ 光源部、３３２ 基板、３３０ 外囲器、３３３，３３３ａ，３３３ｂ ランプ装着抵抗、３３５ 半導体スイッチ、４００ センシング手段、４０１ 光センサ、４０２ 温度センサ、４０３ 圧力センサ、４０４ 導電手段、５００ 光源ユニット支持部、５１０ａ 第１支持部、５１０ｂ 第２支持部、１０００ 照明装置、２０００ 外囲器の損傷検出装置。

Claims (9)

1. 光源を覆う外囲器の損傷を検出すると、検出信号を出力する検出手段を備え、
   前記検出手段は、
   前記外囲器の内部に配置され、前記外囲器の内部の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出する温度の変化に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力部と
   を備えたことを特徴とする外囲器の損傷検出装置。
2. 前記検出手段は、
   前記検出信号として、前記光源の点灯を停止させる信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の外囲器の損傷検出装置。
3. 前記検出手段は、
   前記外囲器と機械的接触を保持していると共に、前記機械的接触がなくなると前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の外囲器の損傷検出装置。
4. 前記検出手段は、
   前記外囲器の内部に配置され、前記外囲器によって反射される前記光源から出射された光の反射光を検出する光センサと、
   前記光センサの検出する反射光の変化に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力部と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の外囲器の損傷検出装置。
5. 前記外囲器は、
   所定の圧力で前記光源を内部に密封し、
   前記検出手段は、
   前記外囲器の内部に配置され、前記外囲器の内部の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサの検出する圧力の変化に基づいて、前記検出信号を出力する検出信号出力部と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の外囲器の損傷検出装置。
6. 前記検出手段は、
   導電材料で形成されると共に前記外囲器に配置され、前記外囲器が損傷すると抵抗値の変化する導電性部材と、
   前記導電性部材が通電状態にあるときに、前記導電性部材の電圧と電流との少なくともいずれかを監視し、監視結果に基づいて前記検出信号を出力する検出信号出力部と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の外囲器の損傷検出装置。
7. 前記検出手段は、
   前記外囲器の外部に設けられる前記光源を点灯する外部機器に対して、前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の外囲器の損傷検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の前記外囲器の損傷検出装置と、
   前記光源に電力を供給して前記光源を点灯させる光源点灯装置であって、前記光源を点灯させているときに前記外囲器の損傷検出装置が前記検出信号を出力すると前記検出信号を入力し、前記検出信号の入力を契機として、前記光源への前記電力の供給を停止する光源点灯装置とを備えたことを特徴とする照明装置。
9. 光源を備えた光源ユニットにおいて、
   請求項１〜７のいずれかに記載の前記外囲器の損傷検出装置と、
   電力を供給する光源点灯装置に接続して前記電力の供給を受ける共に、前記光源点灯装置の電力供給により前記光源を点灯させているときに前記外囲器の損傷検出装置が前記検出信号を出力すると前記検出信号を入力し、前記検出信号の入力を契機として、前記光源の光源電流の流れる回路を遮断する回路遮断部と
   を備えたことを特徴とする光源ユニット。

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