JP5972313B2

JP5972313B2 - ３色ｌｅｄ調光ランプ

Info

Publication number: JP5972313B2
Application number: JP2014136502A
Authority: JP
Inventors: 雄三村井; 啓二佐藤
Original assignee: 日本▲まき▼線工業株式会社
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-07-02
Also published as: JP2016015238A

Description

本発明は、既設の照明取付具を利用することができ、かつ、赤、緑、青の３色のＬＥＤの光強度を個別に調整して任意の色の照明を実現することができる３色ＬＥＤ調光ランプに関する。

従来、照明器具としては蛍光灯や白熱灯が主流であったが、近年では省エネルギーの観点から、消費電力の少ないＬＥＤによる照明器具が広く利用されるようになってきた。特に最近では、既設の照明取付具をそのまま利用することができるＬＥＤ照明装置が開発されている。このような照明装置として、例えば下記の特許文献１には、直管型ＬＥＤ灯に関する発明が開示されている。

この直管型ＬＥＤ灯は、照明取付具のソケットに装着される直管型のＬＥＤ照明であって、両端の口金に接続ピン対が取り付けられており、既設のソケットに装着できるように構成されている。そして、一方の接続ピン対には商用電源から電源電圧が印加され、直管内部の整流回路で変換された直流電流がＬＥＤ回路に供給されてＬＥＤ灯が点灯する。また、他方の接続ピン対にはＰＷＭ信号発生回路からＰＷＭ信号が入力され、直管内部の定電流スイッチング回路でＬＥＤ回路の電流をＯＮ／ＯＦＦしてＬＥＤ灯が調光されるようになっている。

特開２０１３−７７３９０号公報

特許文献１の直管型ＬＥＤ灯によると、既設のソケットに装着してＬＥＤ灯の点灯、消灯及び調光を行うことができるが、直管内部の定電流スイッチング回路にスイッチング素子を使用しているため、切換時にノイズが発生するという問題がある。また、直管内部のＬＥＤ回路に白色のＬＥＤを使用しているため、明るさの調整はできるものの、照明の目的に応じた色の調整ができないという問題もある。

そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、既設の蛍光灯のソケットを利用することができ、かつ、３色ＬＥＤランプの各色のＬＥＤを個別に調光して任意の色の照明を実現することができる３色ＬＥＤ調光ランプを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る３色ＬＥＤ調光ランプは、商用電源に接続される電源回路と、前記電源回路に接続される調光器と、前記調光器に接続される赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤからなる３色ＬＥＤランプを備え、前記電源回路は、前記商用電源から供給される交流を直流に変換して出力し、前記調光器は、前記電源回路から出力された直流を前記３色ＬＥＤランプに供給して前記赤色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、及び前記青色ＬＥＤを個別に点灯又は消灯させ、かつ、外部入力されたアナログ信号に基づいてＰＷＭ制御された赤色調光信号、緑色調光信号、及び青色調光信号を前記３色ＬＥＤランプに出力して前記赤色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、及び前記青色ＬＥＤを個別に調光し、前記３色ＬＥＤランプは、対向するソケット間に装着される直管に前記赤色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、及び前記青色ＬＥＤが内蔵されており、前記直管の両端に前記ソケットのピン孔に対応する口金ピンが２本ずつ設けられ、当該口金ピンは、前記電源回路から出力された直流が給電される電源端子と、前記赤色調光信号が入力される赤色調光信号入力端子と、前記緑色調光信号が入力される緑色調光信号入力端子と、前記青色調光信号が入力される青色調光信号入力端子であることを特徴とする。

また、前記の構成からなる３色ＬＥＤ調光ランプにおいて、前記電源回路は、前記商用電源の入力端子間に巻線が接続され、当該巻線の始端と終端の間の巻数を複数に分割した個別巻線であって、前記商用電源から供給される交流電圧を分割、低電圧化して出力する電圧分割トランスと、前記個別巻線の両端にそれぞれ接続された複数の全波整流回路を備えて構成されていると良い。

本発明に係る３色ＬＥＤ調光ランプによれば、直管に赤、緑、青の３色のＬＥＤが内蔵されており、それぞれの色のＬＥＤを個別に点灯、消灯、及び調光することができるため、使用目的に応じて任意の色のＬＥＤ照明に変化させることができるという効果がある。また、３色ＬＥＤランプの取付に際して既設の蛍光灯のソケットを利用することができ、電源だけを変更すれば良いため、ＬＥＤ照明の設備費を抑えることができるという効果もある。

本発明に係る３色ＬＥＤ調光ランプの全体図同調光ランプの詳細図同調光ランプにおける調光器の回路図同調光ランプにおける調光器の出力波形図同調光ランプにおける３色ＬＥＤランプを既設の蛍光灯に換えてソケットに装着した状態を示す説明図同調光ランプにおける３色ＬＥＤランプの詳細図同調光ランプにおける３色ＬＥＤランプのＬＥＤ配列の一例を示す説明図同調光ランプにおける３色ＬＥＤランプのＬＥＤ配列の他の例を示す説明図

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明に係る３色ＬＥＤ調光ランプは、赤、緑、青の各色のＬＥＤの光強度を個別に調整し、これら３色のＬＥＤ光を合成して希望の色の照明を実現できるようにしたものである。その用途としては、例えば植物工場や室内菜園における植物栽培用ＬＥＤ照明などに好適に利用することができる。

図１に示すように、この３色ＬＥＤ調光ランプ１は、商用電源２に電源回路３を介して接続される調光器４，４，…と、調光器４に接続される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のＬＥＤからなる３色ＬＥＤランプ５，５，…を備えて構成されている。

電源回路３は、商用電源２から供給される交流電圧を直流電圧に変換して出力するものであり、本実施形態では等電圧分配（ＥＶＤ： Equal Voltage Distributor）方式の電源を採用している。この等電圧分配方式の電源回路３は、電圧分割トランス６と、電圧分割トランス６に接続される複数の全波整流回路７，７，…を備えて構成されている。

電圧分割トランス６は、商用電源２の入力端子８，８間に巻線を直列に接続した単巻トランスからなる。巻線は、その始端と終端の間の巻数が均等（本実施形態では４等分）に分割されており、その分割された個別巻線９，９，…の両端に出力導線を介して全波整流回路７，７，…が接続されている。このため、商用電源２から入力されたＡＣ１００Ｖの交流電圧は電圧分割トランス６により均等に４分割され、その結果ＡＣ２５Ｖに低電圧化された交流電圧がそれぞれ全波整流回路７，７，…に出力される。

全波整流回路７は、ダイオードブリッジ型整流回路からなり、その出力端には調光器４を介して３色ＬＥＤランプ５が接続されている。これにより、電圧分割トランス６から入力されたＡＣ２５Ｖの交流電圧は全波整流回路７で全波整流され、その全波整流された脈流電圧がそれぞれ調光器４，４，…を介して３色ＬＥＤランプ５，５，…に出力される。なお、本実施形態では、電源回路３に電解コンデンサを使用していないため、電源のコストダウンと高寿命化を図ることができる。また、電源回路３にスイッチング素子を使用していないため、切換時にノイズが発生することもない。

図２に示すように、調光器４は、全波整流回路７から入力された脈流電圧を３色ＬＥＤランプ５に供給し、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２を個別に点灯又は消灯させる。また、調光器４は、赤色調光回路１３、緑色調光回路１４、及び青色調光回路１５の３つの調光回路を備えており、外部のボリュームつまみ（図示略）を回すことにより、入力されたアナログ信号に基づいてＰＷＭ制御された赤色調光信号、緑色調光信号、及び青色調光信号を３色ＬＥＤランプ５に出力し、赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２の光強度を個別に調光する機能を有している。

図３に詳細に示すように、本実施形態の調光器４は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御による調光方式を採用しており、三角波発生回路１６と、可変抵抗１７と、コンパレータ１８を備えて構成されている。

調光器４では、三角波発生回路１６から出力した三角波電圧と可変抵抗１７で分圧した基準電圧をコンパレータ１８で比較し、図４に示すように三角波電圧が基準電圧より高いと電源電圧Ｖｃｃを出力し、低いと０Ｖを出力するＰＷＭ波形が生成される。そして、調光器４はＰＷＭ波形からなる調光信号（赤色調光信号、緑色調光信号、青色調光信号）を出力し、そのデューティ比（ＯＮ時間とＯＦＦ時間の割合）で各色のＬＥＤの点灯時間と消灯時間を調整することによりその明るさを制御するようになっている。このように、本実施形態ではＰＷＭ制御による調光方式を採用しているため、調光ロスが非常に小さいという利点がある。

図５に示すように、３色ＬＥＤランプ５は、既設の蛍光灯と交換して使用することができるように、対向するソケット１９，１９間に装着される透明なガラス製の直管２０を備えている。直管２０の両端は口金２１，２１によって封止されており、その端面にはソケット１９のピン孔２２に対応する口金ピン２３が左右両側に２本ずつ設けられている。

図６に示すように、口金ピン２３は、本実施形態では左側の２本が電源端子２４と赤色調光信号入力端子２５になっており、右側の２本が緑色調光信号入力端子２６と青色調光信号入力端子２７になっている。ただし、これらの端子の配置順序は図６の例に限られない。

また、直管２０の内部には、図２に示した赤色ＬＥＤ１０と、緑色ＬＥＤ１１と、青色ＬＥＤ１２が内蔵されている。そして、電源端子２４には赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２の一端が並列に接続され、各ＬＥＤの他端はそれぞれ赤色調光信号入力端子２５、緑色調光信号入力端子２６、及び青色調光信号入力端子２７に接続されている。

したがって、全波整流回路７から出力された脈流電圧は電源端子２４を介して赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２に給電されるとともに、調光器４から出力された赤色調光信号、緑色調光信号、及び青色調光信号がそれぞれ赤色調光信号入力端子２５、緑色調光信号入力端子２６、及び青色調光信号入力端子２７を介して赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２に入力される。

なお、３色ＬＥＤランプ５は、図７に示すように１チップ内に赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２を１色ずつ搭載して接続したＲＧＢチップや、図８に示すように赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２をそれぞれ直列に接続したＲＧＢモジュールを採用することができる。

以上説明したように、本実施形態の３色ＬＥＤ調光ランプ１によれば、３色ＬＥＤランプ５は、直管２０に赤色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１１、及び青色ＬＥＤ１２の３色のＬＥＤが内蔵されており、調光器４によってそれぞれの色のＬＥＤを個別に調光することができる。このため、例えば植物工場や室内菜園において、育成する植物の種類や時期などに応じて最適な色のＬＥＤ照明に変化させることが可能になる。また、３色ＬＥＤランプ５の取付に際して既設の蛍光灯のソケット１９を使用することができ、電源だけを本発明の電源回路３に変更すれば良いため、ＬＥＤ照明の設備費を抑えることもできる。なお、前述した実施形態では等電圧分配方式の電源回路３を採用したが、これに限られず、例えば太陽光発電システムによる電源回路などを採用しても良い。

１：３色ＬＥＤ調光ランプ
２：商用電源
３：電源回路
４：調光器
５：３色ＬＥＤランプ
６：電圧分割トランス
７：全波整流回路
８：入力端子
９：個別巻線
１０：赤色ＬＥＤ
１１：緑色ＬＥＤ
１２：青色ＬＥＤ
１３：赤色調光回路
１４：緑色調光回路
１５：青色調光回路
１６：三角波発生回路
１７：可変抵抗
１８：コンパレータ
１９：ソケット
２０：直管
２１：口金
２２：ピン孔
２３：口金ピン
２４：電源端子
２５：赤色調光信号入力端子
２６：緑色調光信号入力端子
２７：青色調光信号入力端子

Claims

商用電源に接続される電源回路と、
前記電源回路に接続される調光器と、
前記調光器に接続される赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤからなる３色ＬＥＤランプを備え、
前記電源回路は、前記商用電源から供給される交流を直流に変換して出力し、
前記調光器は、前記電源回路から出力された直流を前記３色ＬＥＤランプに供給して前記赤色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、及び前記青色ＬＥＤを個別に点灯又は消灯させ、かつ、外部入力されたアナログ信号に基づいてＰＷＭ制御された赤色調光信号、緑色調光信号、及び青色調光信号を前記３色ＬＥＤランプに出力して前記赤色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、及び前記青色ＬＥＤを個別に調光し、
前記３色ＬＥＤランプは、対向するソケット間に装着される直管に前記赤色ＬＥＤ、前記緑色ＬＥＤ、及び前記青色ＬＥＤが内蔵されており、前記直管の両端に前記ソケットのピン孔に対応する口金ピンが２本ずつ設けられ、当該口金ピンは、前記電源回路から出力された直流が給電される電源端子と、前記赤色調光信号が入力される赤色調光信号入力端子と、前記緑色調光信号が入力される緑色調光信号入力端子と、前記青色調光信号が入力される青色調光信号入力端子である
ことを特徴とする３色ＬＥＤ調光ランプ。
前記電源回路は、前記商用電源の入力端子間に巻線が接続され、当該巻線の始端と終端の間の巻数を複数に分割した個別巻線であって、前記商用電源から供給される交流電圧を分割、低電圧化して出力する電圧分割トランスと、前記個別巻線の両端にそれぞれ接続された複数の全波整流回路を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の３色ＬＥＤ調光ランプ。