JP6313792B2

JP6313792B2 - Ｌｅｄ灯

Info

Publication number: JP6313792B2
Application number: JP2016009527A
Authority: JP
Inventors: 直堂片岡
Original assignee: ダイサン企画株式会社
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2036-01-21
Also published as: JP2017130375A

Description

本発明は、既存の蛍光灯インバータ器具にそのまま装着可能なＬＥＤ灯に関する。

従来、インバータ式蛍光灯にあっては、インバータにより商用の５０又は６０Ｈｚ交流電源を一旦直流電源に変換し、更に２０〜７５ｋＨｚの高周波に変換することで、即時点灯し、且つちらつきがなく、而も省電力化及び高照度化を図る様にしている。
しかし、最近では、更なる省電力化を図るべく、複数個のＬＥＤを使用した直管灯、即ちＬＥＤ灯が普及しつつある。

しかし、このＬＥＤ灯をそのままインバータ式を含む蛍光灯用器具に装着しても点灯しないことから、従来の蛍光灯と同様の横長筒状のケースの両端部に第１端子対及び第２端子対を備え、前記ケース内にＬＥＤユニット及び整流回路を設けたＬＥＤ灯が開発された（例えば、特許文献１参照）。

このＬＥＤ灯によれば、既存の蛍光灯用器具に、取付方向を気にせずに取り付けても、確実に点灯させることを可能にしている。

特開２０１１−４４３１６号公報

しかし、上記従来技術にあっては、整流回路に使用されているダイオードが高周波対応でないため、インバータ式蛍光灯用器具に取り付けると、整流効率が悪くなると共に発熱し発火の危険性があるなど、解決せねばならない課題があった。

本発明は、上記従来技術に基づく、整流効率が悪くなると共に発熱し発火の危険性がある課題に鑑み、電源回路のダイオードを、ピーク繰り返し電圧が高く逆回復時間が短い高周波ダイオードとすることによって、整流効率が低下せず、而も回路発熱を４０°Ｃ〜４５°Ｃ程度に抑える様にして、上記課題を解決する。

要するに本発明は、ＬＥＤ灯における電源回路のダイオードを、ピーク繰り返し電圧が高く逆回復時間が短い高周波ダイオードとしたので、インバータ式蛍光灯用器具に取り付けても整流効率が低下せず、回路発熱を４０°Ｃ〜４５°Ｃ程度に抑えることができるため、ＬＥＤ灯としての本来の性能が発揮して、照度を蛍光灯より１０〜２０％明るくすることが出来、而も回路発熱が原因の発火を完全に防止することが出来る。

又、請求項２又は３に係る発明の回路パターンにすることによって、請求項１の電源回路のインピーダンスとＬＥＤ回路のインピーダンスとをマッチングさせることが出来、各社異なる安定器からの出力電圧に対応してＬＥＤチップを確実に点灯させることが出来、特に請求項３に係る発明は、ＬＥＤユニットを直列接続したＬＥＤ回路又はＬＥＤユニットを並列接続したＬＥＤ回路のどちらでも作製することが出来、而もＬＥＤ並列回路におけるＬＥＤチップの個数は変更不可で、ＬＥＤユニットの個数も変更不可であるが、ＬＥＤユニットの個数をなるべく多くして、隣接するＬＥＤユニット間の接続を直列又は並列に変更可能にすれば、電源回路からの出力に応じた組み合わせを選択してインピーダンスマッチングさせることにより発熱を抑えることが出来る等その実用的効果甚だ大である。

本発明に係るＬＥＤ灯の回路図である。図１のＬＥＤ灯及び該ＬＥＤ灯を装着状態の器具の概略回路図である。直列用のＬＥＤ回路用のプリント基板の平面図である。図３のプリント基板を使用した直列ＬＥＤ回路の回路図である。直列・並列用のＬＥＤ回路用のプリント基板の平面図である。図５のプリント基板を使用した並列ＬＥＤ回路の回路図である。図５のプリント基板を使用した直列ＬＥＤ回路の回路図である。

本発明に係るＬＥＤ灯用のＬＥＤ回路１は、後述する電源回路30とインピーダンスマッチングさせるべく、配線パターン、電子部品の配置等が設計されており、基本的には、ｍ個のＬＥＤチップ2₁〜2_mを直列配置して電気的に並列接続したＮ（Ｎは２以上の整数）個のＬＥＤ並列回路3₁〜3_Nを直列配置して、各ＬＥＤ並列回路3₁〜3_NのＬＥＤチップ2₁〜2_mの全て（ｍ×Ｎ）個を一直線上に配列させている。

又、ＬＥＤ並列回路3₁〜3_Nは、図４に示す様に、単に電気的に直列接続するか、或いは図７に示す様に、ｎ（ｎはＮの約数）個毎に区分し、ｎ個のＬＥＤ並列回路3₁〜3_nを電気的に直列接続して１組にしたＬ（＝Ｎ／ｎ）個のＬＥＤユニット4₁〜4_Lを電気的に並列接続している。

図４に示すＬＥＤ回路１のプリント基板５の具体例は、各ＬＥＤ並列回路3₁〜3_Nに５個のＬＥＤチップ2₁〜2₅を有することから、ｍ＝５となるため、図３に示す様に、細長矩形状の基板本体６上にＬＥＤ並列回路3₁〜3_Nの回路配線7₁〜7_Nを有し、各回路配線7₁〜7_Nは、基板本体６の長手方向に対し平行なアノード接続導線８及びカソード接続導線９と、アノード接続導線８より直角に分岐して、先端に各ＬＥＤチップ2₁〜2₅のアノード端子10の接続端子11₁ 〜11₅ を有する分岐導線12₁ 〜12₅ と、カソード接続導線９より直角に分岐して、先端に各ＬＥＤチップ2₁〜2₅のカソード端子13の接続端子14₁ 〜14₅ を有する分岐導線15₁ 〜、15₅ とを有している。

而も、アノード接続導線８の上流端とカソード接続導線９の下流端を内側に直角に曲げて連結一体化して連結導線16とし、第１〜（Ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路3₁〜3_N-1における５番目の分岐導線15₅ と第２〜Ｎ番目のＬＥＤ並列回路3₂〜3_Nにおける１番目の分岐導線12₁ を連結導線16より直角に分岐させ、且つ両者を一直線上に配置させている。

更に、第１番目のＬＥＤ並列回路3₁におけるアノード接続導線８を、第２〜Ｎ番目のＬＥＤ並列回路3₂〜3_Nにおけるアノード接続導線８より外側に配置して、第Ｎ番目のＬＥＤ並列回路3_Nに至る長さとして両端に正極端子17、17a を設けると共に、第Ｎ番目のＬＥＤ並列回路3_Nにおけるカソード接続導線９を、第１〜（Ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路3₁〜3_N-1におけるカソード接続導線９より外側に配置して、第１番目のＬＥＤ並列回路3₁に至る長さとして両端に負極端子18、18a を設けている。

そして、各ＬＥＤ並列回路3₁〜3_Nにおけるアノード接続端子11₁ 〜11₅ に各ＬＥＤチッｘあ〜2₅のアノード端子10を、カソード接続端子14₁ 〜14₅ に各ＬＥＤチップ2₁〜2₅のカソード端子13を接続して、ＬＥＤ回路１と成している。

図６、７に示すＬＥＤ回路１のプリント基板５の具体例は、各ＬＥＤ並列回路3₁〜3_Nに５個のＬＥＤチップ2₁〜2₅を有し、且つ２個のＬＥＤユニット4₁、4₂を有するものであることから、ｍ＝５、Ｌ＝２、ｎ＝Ｎ／２となるため、図５に示す様に、細長矩形状の基板本体６上に１番目のＬＥＤユニット4₁におけるＬＥＤ並列回路3₁〜3_nの回路配線7₁〜7_nと、２番目のＬＥＤユニット4₂におけるＬＥＤ並列回路3₁〜3_nの回路配線7₁〜7_nを有し、これら回路配線7₁〜7_nは、上記回路配線7₁〜7_Nと略同構成であるが、１番目のＬＥＤユニット4₁におけるｎ番目のＬＥＤ並列回路3_nのカソード接続導線９と、２番目のＬＥＤユニット4₂における１番目のＬＥＤ並列回路3₁のアノード接続導線８との間に連結導線16は無く分断状態としている。

２番目のＬＥＤユニット4₂におけるｎ番目のＬＥＤ並列回路3_nのカソード接続導線９の中間部と、１番目のＬＥＤユニット4₁におけるｎ番目のＬＥＤ並列回路3_nのカソード接続導線９の中間部に並列接続端子対19、19a を、１番目のＬＥＤユニット4₁における１番目のＬＥＤ並列回路3₁のアノード接続導線８の中間部と、２番目のＬＥＤユニット4₂における１番目のＬＥＤ並列回路3₁のアノード接続導線８の中間部に並列接続端子対20、20a を形成している。

そして、各ＬＥＤ並列回路3₁〜3_nにおける接続端子11₁ 〜11₅ に各ＬＥＤチップ2₁〜2_{5のアノード端子10を、接続端子141} 〜14₅ に各ＬＥＤチップ2₁〜2₅のカソード端子13を接続し、並列接続端子対19、19a 間と並列接続端子対20、20a 間を例えば０Ω抵抗器の様な短絡手段22、23で短絡して、２個のＬＥＤユニット4₁、4₂を並列接続したＬＥＤ回路１と成している。

更に、１番目のＬＥＤユニット4₁におけるｎ番目のＬＥＤ並列回路3_nのカソード接続導線９の下流端と、２番目のＬＥＤユニット4₂における１番目のＬＥＤ並列回路3₁のアノード接続導線８の上流端に直列接続端子対21、21a を形成して、図７に示す様に、直列接続端子対21、21a 間を例えば０Ω抵抗器の様な短絡手段24で短絡して、２個のＬＥＤユニット4₁、4₂を直列接続したＬＥＤ回路１と成しても良い。

上記ＬＥＤ回路１の電源回路30は、２個の高周波ダイオード31、32を直列接続してアノード端子及びカソード端子の間にコンデンサ33を接続した２組の整流回路34、34a を、アノード側どうし、カソード側どうしを接続して構成し、この電源回路30のアノード側をＬＥＤ回路１の負極端子18に、カソード側をＬＥＤ回路１の正極端子17に接続している。
高周波ダイオード31、32は、ピーク繰り返し電圧（V_RRM）が高く逆回復時間（Ｔ_rr）が短いものとし、例えばＴａｉｗａｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＣｏ.,Ｌｔｄ製の「ＨＥＲ２０８Ｇ」（ピーク繰り返し電圧（V_RRM）：１０００Ｖ、逆回復時間（Ｔ_rr）：７５ｎＳ）等としている。

上記ＬＥＤ回路１及び電源回路30を内蔵したＬＥＤ灯40にあっては、既存のインバータ式蛍光灯器具に装着可能で、図２に示す様に、横長筒状のケース41の両端部に第１端子対42、42a 及び第２端子対43、43a を備え、第１端子対42、42a 間及び第２端子対43、43a 間を抵抗器44、45で接続し、上記回路34、34a の入出力端子を第１端子対42、42a の一方及び第２端子対43、43a の一方に接続し、回路34a と第２端子対43、43a の一方との間はヒューズ46を介して接続している。

ＬＥＤ灯40にあっては、ケース41内を上下に仕切ると共に、この仕切板の下面にＬＥＤ回路１を、上面に電源回路30を取り付け、大電流が発生した場合にヒューズ46が断線されて、ＬＥＤ回路１を保護する様にしている。

次に、本発明に係るＬＥＤ灯の作用について説明する。
ＬＥＤ灯40をそのままソケットＢａ、Ｂｂに装着し、スイッチ（図示せず）を「ＯＮ」にすると、高周波電流の＋半周期分は、一方のソケットＢａにおける一方の端子Ｃａと第１端子対42、42a におけるどちらか一方を介し、電源回路30を通過してＬＥＤ回路１に通電し、該ＬＥＤ回路１における全てのＬＥＤ並列回路3₁〜3_NのＬＥＤチップ2₁〜2₅を発光させる。

交流電流の−半周期分は、他方のソケットＢｂにおける一方の端子Ｄａと第２端子対５、5aにおけるどちらか一方を介し、電源回路30を通過してＬＥＤ回路１に通電し、該ＬＥＤ回路１における全てのＬＥＤ並列回路3₁〜3_NのＬＥＤチップ2₁〜2₅を発光させる。

そして、電源回路30における各整流回路34、34a のコンデンサ33の充放電により、ＬＥＤ回路１には電圧が平滑化された電流が流入する。

尚、本発明に係るＬＥＤ灯によれば、第１端子対42、42a を他方のソケットＢｂに、第２端子対43、43a を一方のソケットＢａに嵌め込んでも、電源回路30によりＬＥＤ回路１に直流電流が通電可能としている。

１ＬＥＤ回路
2₁〜2_m ＬＥＤチップ
3₁〜3_N ＬＥＤ並列回路
4₁〜4_L ＬＥＤユニット
５プリント基板
６基板本体
7₁〜7_N 回路配線
８アノード接続導線
９カソード接続導線
10 アノード端子
11₁ 〜11_m アノード接続端子
12₁ 〜12_m アノード分岐導線
13 カソード端子
14₁ 〜14_m カソード接続端子
15₁ 〜15_m カソード分岐導線
16 連結導線
17、17a 正極端子
18、18a 負極端子
19、19a 並列接続端子対
20、20a 並列接続端子対
21、21a 直列接続端子対
22、23 短絡手段
24 短絡手段
30 電源回路
31、32 ダイオード
33 コンデンサ
34、34a 整流回路
40 ＬＥＤ灯
41 ケース
42、42a 第１端子対
43、43a 第２端子対
44、45 抵抗器

Claims

横長筒状のケースの両端部に第１端子対及び第２端子対を備え、且つ前記ケース内に複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ回路及び該ＬＥＤ回路の電源回路を具備し、前記第１端子対の間及び前記第２端子対間を抵抗器で接続し、前記電源回路は、２個のダイオードを直列接続してアノード端子及びカソード端子の間にコンデンサを接続した２組の整流回路を、アノード側どうし、カソード側どうしを接続して構成し、この電源回路の入出力端子を前記第１、２端子対に、アノード側を前記ＬＥＤ回路の負極端子に、カソード側を前記ＬＥＤ回路の正極端子に夫々接続し、前記ダイオードを、ピーク繰り返し電圧が高く逆回復時間が短い高周波ダイオードとしたＬＥＤ灯において、
前記ＬＥＤ回路を、ｍ個のＬＥＤチップを直列配置して電気的に並列接続したＮ個のＬＥＤ並列回路を直列接続したものとし、細長矩形状の基板本体上に前記ＬＥＤ並列回路の回路配線を有し、各回路配線は、前記基板本体の長手方向に対し平行なアノード接続導線及びカソード接続導線と、前記アノード接続導線より内側に分岐して、先端に前記ＬＥＤチップのアノード接続端子を有するｍ本の分岐導線と、前記カソード接続導線より内側に分岐して、先端に前記ＬＥＤチップのカソード接続端子を有するｍ本の分岐導線とを有し、前記アノード接続導線の上流端と前記カソード接続導線の下流端を、前記アノード接続導線及びカソード接続導線の一部となる連結導線で連結し、第１〜（Ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路におけるｍ番目の分岐導線と第２〜Ｎ番目のＬＥＤ並列回路における１番目の分岐導線を前記連結導線より分岐させ、第１番目のＬＥＤ並列回路における前記アノード接続導線を、第２〜Ｎ番目のＬＥＤ並列回路における前記アノード接続導線より外側に配置し、第Ｎ番目のＬＥＤ並列回路に至る長さとして両端に前記正極端子を設けると共に、第Ｎ番目のＬＥＤ並列回路における前記カソード接続導線を、第１〜（Ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路における前記カソード接続導線より外側に配置し、第１番目のＬＥＤ並列回路に至る長さとして両端に前記負極端子を設け、第１〜（Ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路におけるｍ番目のカソード分岐導線と第２〜Ｎ番目のＬＥＤ並列回路における１番目のアノード分岐導線を前記連結導線より分岐させ、且つ前記ｍ番目のカソード分岐導線と前記１番目のアノード分岐導線を一直線上に配置させたことを特徴とするＬＥＤ灯。
横長筒状のケースの両端部に第１端子対及び第２端子対を備え、且つ前記ケース内に複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ回路及び該ＬＥＤ回路の電源回路を具備し、前記第１端子対の間及び前記第２端子対間を抵抗器で接続し、前記電源回路は、２個のダイオードを直列接続してアノード端子及びカソード端子の間にコンデンサを接続した２組の整流回路を、アノード側どうし、カソード側どうしを接続して構成し、この電源回路の入出力端子を前記第１、２端子対に、アノード側を前記ＬＥＤ回路の負極端子に、カソード側を前記ＬＥＤ回路の正極端子に夫々接続し、前記ダイオードを、ピーク繰り返し電圧が高く逆回復時間が短い高周波ダイオードとしたＬＥＤ灯において、
前記ＬＥＤ回路を、ｍ個のＬＥＤチップを直列配置して電気的に並列接続したＮ個のＬＥＤ並列回路を直列配置し、且つＬＥＤ並列回路をｎ個毎に電気的に直列接続して１組にしたＬ個のＬＥＤユニットを電気的に直列接続又は並列接続したものとし、細長矩形状の基板本体上に前記ＬＥＤユニットにおける前記ＬＥＤ並列回路の回路配線を有し、各回路配線は、前記基板本体の長手方向に対し平行なアノード接続導線及びカソード接続導線と、前記アノード接続導線より内側に分岐して、先端に前記ＬＥＤチップのアノード端子の接続端子を有するｍ本の分岐導線と、前記カソード接続導線より内側に分岐して、先端に前記ＬＥＤチップのカソード端子の接続端子を有するｍ本の分岐導線とを有し、前記アノード接続導線の上流端と前記カソード接続導線の下流端を、前記アノード接続導線及びカソード接続導線の一部となる連結導線で連結し、第１〜（ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路におけるｍ番目の分岐導線と第２〜ｎ番目のＬＥＤ並列回路における１番目の分岐導線を連結導線より分岐させ、第１番目のＬＥＤユニットにおける第１番目のＬＥＤ並列回路の前記アノード接続導線を、残るＬＥＤ並列回路における前記アノード接続導線より外側に配置し、第Ｌ番目のＬＥＤユニットにおける第ｎ番目のＬＥＤ並列回路に至る長さとして両端に前記正極端子を設けると共に、第Ｌ番目のＬＥＤユニットにおける第ｎ番目のＬＥＤ並列回路における前記カソード接続導線を、残るＬＥＤ並列回路における前記カソード接続導線より外側に配置し、第１番目のＬＥＤユニットにおける第１番目のＬＥＤ並列回路に至る長さとして両端に前記負極端子を設け、第１〜（Ｌ−１）番目のＬＥＤユニットにおける第ｎ番目のＬＥＤ並列回路におけるカソード接続導線の下流端と第２〜Ｌ番目のＬＥＤユニットにおける第１番目のＬＥＤ並列回路におけるアノード接続導線の上流端に短絡手段用の直列接続端子対を形成し、第１〜（Ｌ−１）番目のＬＥＤユニットにおける第ｎ番目のＬＥＤ並列回路におけるカソード接続導線の中間部と、前記外側の長いカソード接続導線の中間部に短絡手段用の並列接続端子対を形成し、第２〜Ｌ番目のＬＥＤユニットにおける第１番目のＬＥＤ並列回路におけるアノード接続導線の中間部と、前記外側の長いアノード接続導線の中間部に短絡手段用の並列接続端子対を形成し、前記直列接続端子対又はカソード側の並列接続端子対及びアノード側の並列接続端子対に短絡手段を接続し、第１〜（ｎ−１）番目のＬＥＤ並列回路におけるｍ番目のカソード分岐導線と第２〜ｎ番目のＬＥＤ並列回路における１番目のアノード分岐導線を前記連結導線より分岐させ、且つ前記ｍ番目のカソード分岐導線と前記１番目のアノード分岐導線を一直線上に配置させたことを特徴とするＬＥＤ灯。