JP6354265B2 - 照明灯及び照明装置、照明灯の接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明灯及び照明装置、照明灯の接続方法に関する。

近年、低消費電力や長寿命等の特長を有する発光ダイオード（Light Emitting Diode、LED）を用いた照明灯（以降、ＬＥＤ照明灯とする場合がある）が注目されている。商用交流電源又は各種蛍光灯安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯もそのうちの１つであり、従来の蛍光灯と置き換えて用いることができる。

ところで、商用交流電源、蛍光灯グロー安定器、又は蛍光灯ラピッド安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯では、ＥＭＩ規格を満足するためにはライン間コンデンサ（Ｘコンデンサ）、対アースコンデンサ（Ｙコンデンサ）、コモンモードコイル、ノーマルモードコイル等を直列や並列に接続したフィルタ回路を搭載する必要がある。

しかし、蛍光灯インバータ安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯に同様のフィルタ回路を搭載すると、蛍光灯インバータ安定器の出力は高周波であるため、フィルタ回路を構成するコンデンサへの電流が大きくなり、コイルの発熱も大きくなる。

そのため、蛍光灯インバータ安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯に、商用交流電源、蛍光灯グロー安定器、又は蛍光灯ラピッド安定器の出力を入力とするＬＥＤ照明灯の場合と同一構成のフィルタ回路を搭載することは困難であった。言い換えれば、ＬＥＤ照明灯にＥＭＩ規格を満足するためにノイズを低減するフィルタ回路を搭載し、かつ、そのＬＥＤ照明灯を蛍光灯インバータ安定器に接続することは困難であった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードを備えた照明灯において、ノイズを低減するフィルタ回路を搭載し、かつ、蛍光灯インバータ安定器に接続することを課題とする。

本照明灯は、蛍光灯インバータ安定器を含む２種類以上の方式の異なる電力供給部に接続可能な入力部を備えた照明灯であって、発光ダイオードと、前記入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を前記発光ダイオードに供給する整流回路と、前記入力部と前記整流回路との間に挿入された、ノイズを低減するフィルタ回路と、前記蛍光灯インバータ安定器に接続された場合に前記フィルタ回路をバイパスする切替回路と、を有し、前記切替回路は、前記入力部から供給される交流電圧を前記整流回路に直接入力する第１のルートと、前記入力部から供給される交流電圧を前記フィルタ回路を経由して前記整流回路に入力する第２のルートとを切り替える回路であり、前記第１のルートが選択されている場合には前記入力部と前記フィルタ回路との接続が遮断され、前記第２のルートが選択されている場合には前記入力部と前記整流回路との直接の接続が遮断されることを要件とする。

開示の技術によれば、発光ダイオードを備えた照明灯において、ノイズを低減するフィルタ回路を搭載し、かつ、蛍光灯インバータ安定器に接続することができる。

第１の実施の形態に係る照明装置の外観を例示する斜視図である。 第１の実施の形態に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例１に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例２に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例３に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態の変形例４に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。 第１の実施の形態に係る照明灯の主要な回路の結線を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る照明装置の外観を例示する斜視図である。図１を参照するに、照明装置１は、照明灯２と、照明灯２を着脱可能に装着する灯具５とを有する。

照明灯２は、透光部２０と、口金２１及び２２とを有する。透光部２０は、内蔵された光源（後述のＬＥＤモジュール２７）から出射された光を透過する樹脂製やガラス製等の部材からなり、一端部に設けられた口金２１及び他端部に設けられた口金２２により封止されている。透光部２０は、例えば、直管形とすることができる。

口金２１は、凸型の端子２１１及び２１２を備えている。同様に、口金２２は、凸型の端子２２１及び２２２を備えている。但し、端子の一部は図１では図示されていない（後述の図７参照）。なお、透光部２０の内部には、電気回路が設けられている（後述の図２参照）。

灯具５は、蛍光灯安定器５０（図７参照）と、照明灯２を着脱可能に装着するソケット５１及び５２とを有し、商用交流電源と接続可能に構成されている。商用交流電源の周波数は、例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚである。商用交流電源からの電力は、蛍光灯安定器５０に供給される。

蛍光灯安定器５０は、例えば、周知の蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器等である。但し、後述のように、照明灯２は商用交流電源と直結可能に構成されており、その場合には蛍光灯安定器５０は不要となる。このように、照明灯２は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源の何れとも接続可能に構成することができる。

ソケット５１は、凹型の端子５１１及び５１２を備えている。同様に、ソケット５２は、凹型の端子５２１及び５２２を備えている。但し、端子の一部は図１では図示されていない（後述の図７参照）。

照明灯２の口金２１の端子２１１及び２１２は、灯具５のソケット５１の端子５１１及び５１２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続される。同様に、照明灯２の口金２２の端子２２１及び２２２は、灯具５のソケット５２の端子５２１及び５２２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続される。

このように、照明灯２の形状は直管形の蛍光灯と類似しており、灯具５に取り付けられる既存の蛍光灯と容易に交換可能である。但し、照明灯２の形状は、蛍光灯と類似していなくても構わない。例えば、透光部２０の断面形状が円筒形でなく半円筒形等であってもよい。

図２は、第１の実施の形態に係る照明灯の回路ブロックを例示する図である。図２を参照するに、照明灯２は、主要部として、口金２１及び２２と、フィルタ回路２３と、整流回路２４及び２５と、ドライブ回路２６と、ＬＥＤモジュール２７と、インバータ検知回路２８とを有する。

フィルタ回路２３は、ＥＭＩ対策フィルタであり、照明灯２から周囲に発する電磁ノイズを低減するための回路である。フィルタ回路２３は、例えば、ライン間コンデンサ（Ｘコンデンサ）、対アースコンデンサ（Ｙコンデンサ）、コモンモードコイル、ノーマルモードコイル等を直列や並列に接続した回路（図示せず）とすることができる。照明灯２は、フィルタ回路２３を搭載することで、電磁ノイズを低減することが可能となり、ＥＭＩ（Electro-Magnetic Interference ）規格を満足することができる。

なお、フィルタ回路２３は、切替回路４１により、バイパス可能に構成されている。切替回路４１は、例えば、リレーや半導体スイッチ（ＦＥＴ等）により構成することができる。

整流回路２４及び２５は、入力部である口金２１及び２２からフィルタ回路２３を経由して供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧をドライブ回路２６を介してＬＥＤモジュール２７に供給する回路である。

ドライブ回路２６は、複数の発光ダイオードを備えたＬＥＤモジュール２７を駆動する回路である。ドライブ回路２６は、例えば、昇降圧回路や定電流回路等を含む構成とすることができる。ドライブ回路２６を設けることで、整流回路２４及び２５から供給される電圧が変動してもＬＥＤモジュール２７に定格を超えない適正な電流を供給することが可能となり、ＬＥＤモジュール２７の故障を防止するとともに省電力を実現できる。

照明灯２は、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源の何れの電力供給部とも接続できるが、接続される対象により使用する回路を選択可能に構成されている。インバータ検知回路２８は、入力部に接続された電力供給部の方式を検知する検知回路である。

インバータ検知回路２８は、照明灯２が灯具５に接続されて通電された際に、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であるか否かを検知する回路である。蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器である場合、蛍光灯安定器５０から照明灯２に入力される信号の周波数は数１０ＫＨｚ程度の高周波である。

一方、蛍光灯安定器５０が蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、商用交流電源の何れかである場合、蛍光灯安定器５０から（或いは、商用交流電源から直接）照明灯２に入力される信号の周波数は５０〜６０Ｈｚ程度の低周波である。そこで、インバータ検知回路２８は、例えば、照明灯２に入力される信号の周波数に基づいて、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であるか否かを検知することができる。

インバータ検知回路２８が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替回路４１により、フィルタ回路２３がバイパスされる。

すなわち、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器である場合には、蛍光灯インバータ安定器から口金２１及び２２を介して照明灯２に入力された信号は、フィルタ回路２３をバイパスして整流回路２４及び２５に供給される。そして、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６を経て、ＬＥＤモジュール２７に供給される。

又、図３に記載のように、フィルタ回路２３とは別に、高周波用フィルタ回路６３を設ける構成としてもよい、インバータ検知回路２８が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替回路４１により、高周波用フィルタ回路６３を通るようにしても良い。

更に、図４に記載のように、ドライブ回路２６は、切替回路（図示せず）により、バイパス可能に構成されてもよい。切替回路は、例えば、リレーや半導体スイッチ（ＦＥＴ等）により構成することができる。切替回路４１によりフィルタ回路２３がバイパスされた場合には、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６をバイパスしてＬＥＤモジュール２７に供給される。なお、図４の照明灯においても、インバータ検知回路２８が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替回路４１により、高周波用フィルタ回路を通るようにしても良い。

更に、図５に記載のように、ドライブ回路２６とは別に、第２のドライブ回路６６を設ける構成にしてもよい。更に、図６に記載のように、照明灯２は、ラピッド検知回路２９を設ける構成にしてもよい。ラピッド検知回路２９は、照明灯２が灯具５に接続されて通電された際に、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯ラピッド安定器であるか否かを検知する回路である。

例えば、ラピッド検知回路２９が、灯具５に内蔵された蛍光灯安定器５０が蛍光灯ラピッド安定器であることを検知した場合には、フィルタ回路２３やドライブ回路２６はバイパスされないが、ドライブ回路２６の仕様が変更されるようにすることができる。

なお、インバータ検知回路２８が蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知せず、かつ、ラピッド検知回路２９が蛍光灯安定器５０が蛍光灯ラピッド安定器であることを検知しない場合には、蛍光灯安定器５０が蛍光灯グロー安定器、又は、蛍光灯安定器５０を介さず照明灯２が商用交流電源に直結されたと認識し、口金２１及び２２を介して照明灯２に入力された信号は、フィルタ回路２３を経由して整流回路２４及び２５に供給される。そして、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６を経由してＬＥＤモジュール２７に供給される。又、ドライブ回路２６の仕様は、蛍光灯グロー安定器及び商用交流電源に適合したものが選択される。

以上、図２乃至図６を参照しながら、照明灯２に搭載される回路ブロックの全体的な動作の概略を説明した。次に、図７を参照しながら、照明灯２の特徴的な動作について説明する。なお、図７では、本実施の形態に係る照明灯２の主要な回路の結線のみを示し、特徴的な動作に関係しない部分の結線については図示を省略している。

図７において、照明灯２の口金２１の端子２１１及び２１２は、灯具５のソケット５１の端子５１１及び５１２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続されている。同様に、照明灯２の口金２２の端子２２１及び２２２は、灯具５のソケット５２の端子５２１及び５２２に差し込まれて嵌合し、電気的に接続されている。

灯具５の蛍光灯安定器５０から出力された交流電圧は、照明灯２の切替回路４１に入力される。切替回路４１については後述する。

整流回路２４及び２５は、口金２１及び２２からフィルタ回路２３を経由して、又はフィルタ回路２３を経由せずに直接入力される交流電圧を整流する。整流回路２４及び２５は、例えば、逆回復時間が短い所謂ファーストリカバリダイオード等を用いて構成されたブリッジ型全波整流回路である。

整流回路２４及び２５により整流された整流後の電圧は、整流回路２４及び２５の出力部である正側配線３１及び負側配線３２を介し、ドライブ回路２６（図７では図示せず）を経由してＬＥＤモジュール２７の両端に供給される。

ＬＥＤモジュール２７は、複数の発光ダイオード２７１が正側配線３１と負側配線３２との間に直列に接続された直列接続部（図７では６個の発光ダイオード２７１を直列に接続）を複数個有している。そして、各直列接続部は、複数列並列に接続されている。正側配線３１と負側配線３２との間の電圧が、直列接続部を構成する複数の発光ダイオード２７１の順方向電圧の総和を超えると、各発光ダイオード２７１に電流が流れて発光する。

切替回路４１は、蛍光灯安定器５０から出力された交流電圧をフィルタ回路２３を経由して整流回路２４及び２５に入力するか、フィルタ回路２３をバイパスして整流回路２４及び２５に入力するかを切り替える回路である。

切替回路４１は、例えば、端子２１１、２１２、２２１、及び２２２と接続される各ラインに直列に挿入された４つのスイッチから構成することができる。４つのスイッチは、切替信号４２により略同時に切り替わる。切替回路４１は、例えば、リレーや半導体スイッチ（ＦＥＴ等）により構成することができる。

例えば、蛍光灯安定器５０の起動時には、切替回路４１がフィルタ回路２３を経由しない経路の側に切り替わるようにしておく。蛍光灯安定器５０が起動すると、まず、インバータ検知回路２８が、蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であるか否かを検知する。

インバータ検知回路２８が蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、整流回路２４及び２５からドライブ回路２６に電圧が供給されるとともに、蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを示す旨の信号がドライブ回路２６に供給される。ドライブ回路２６は、蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器でない場合、切替回路４１の切替に必要な電圧である切替信号４２を生成し、切替回路４１に供給する。切替信号４２が供給された切替回路４１は、フィルタ回路２３を経由する経路の側に切り替わる。

インバータ検知回路２８が蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器であることを検知した場合には、切替信号４２が生成されない。そのため、切替回路４１は起動時のままである。すなわち、切替回路４１がフィルタ回路２３を経由しない経路の側に切り替わったままである。

このように、蛍光灯安定器５０が蛍光灯インバータ安定器である場合には、口金２１及び２２を介して照明灯２に入力された信号は、フィルタ回路２３をバイパスして整流回路２４及び２５に供給される。そして、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６を経由してＬＥＤモジュール２７に供給される。

これにより、フィルタ回路２３は蛍光灯インバータ安定器と切り離されるため、蛍光灯インバータ安定器からの高周波信号によりフィルタ回路２３を構成するコンデンサに大きな電流が流れたり、コイルが発熱したりする問題を回避できる。なお、図３に記載のように、高周波用フィルタ回路６３を設けることにより、フィルタ回路２３をバイパスしても、ＥＭＩノイズの問題は生じず、又、ＬＥＤモジュール２７に定格を超えない適正な電流を供給することが可能である。又、蛍光灯安定器５０にフィルタ回路に相当する機能が備えられている場合もある。

一方、蛍光灯安定器５０が蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、商用交流電源の何れかである場合には、口金２１及び２２を介して照明灯２に入力された信号は、フィルタ回路２３を経由して整流回路２４及び２５に供給される。そして、整流回路２４及び２５の出力は、ドライブ回路２６を経由してＬＥＤモジュール２７に供給される。これにより、フィルタ回路２３が作動するため、ＥＭＩ規格を満足することができる。

なお、図７では、口金２１及び２２の端子と接続される４ライン全てにフィルタ回路２３を挿入する例を示したが、フィルタ回路２３は必要なラインのみに挿入すればよい。例えば、照明灯２が商用交流電源と直結される場合には、口金２１及び２２の４端子のうちの２端子のみが使用される。この場合、商用交流電源と直結される２端子と接続される２ラインのみにフィルタ回路２３を挿入することができる。又、切替回路４１は、商用交流電源と直結される２端子と接続される２ラインに直列に挿入された２つのスイッチから構成することができる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記実施の形態では、照明灯の例として、蛍光灯グロー安定器、蛍光灯ラピッド安定器、蛍光灯インバータ安定器、及び商用交流電源の何れの電力供給部とも接続できるものを示した。しかし、本発明は、蛍光灯インバータ安定器を含む２種類以上の方式の異なる電力供給部に接続可能な入力部を備えた照明灯に適用できる。

又、フィルタ回路は、入力部（口金）と発光ダイオードとの間の任意の位置に挿入して構わない。例えば、整流回路の後段にフィルタ回路を挿入してもよい。但し、フィルタ回路は入力部（口金）の近傍に設ける方が効果が大きいと考えられるため、入力部（口金）と整流回路との間に挿入することが好ましい。

又、蛍光灯安定器の起動時に、切替回路がフィルタ回路を経由する経路の側に切り替わるようにしておいてもよい。

又、フィルタ回路をバイパスするための切替信号をドライブ回路で生成することは必須ではなく、切替信号はどのような方法で生成しても構わない。

１ 照明装置
２ 照明灯
５ 灯具
２０ 透光部
２１、２２ 口金
２３ フィルタ回路
２４、２５ 整流回路
２６ ドライブ回路
２７ ＬＥＤモジュール
２８ インバータ検知回路
２９ ラピッド検知回路
３１ 正側配線
３２ 負側配線
４１ 切替回路
４２ 切替信号
５０ 蛍光灯安定器
５１、５２ ソケット
６３ 高周波用フィルタ回路
６６ 第２のドライブ回路
２１１、２１２、２２１、２２２、５１１、５１２、５２１、５２２ 端子
２７１ 発光ダイオード

特許第５１０８９９４号

Claims (4)

1. 蛍光灯インバータ安定器を含む２種類以上の方式の異なる電力供給部に接続可能な入力部を備えた照明灯であって、
   発光ダイオードと、
   前記入力部から供給される交流電圧を整流し、整流後の電圧を前記発光ダイオードに供給する整流回路と、
   前記入力部と前記整流回路との間に挿入された、ノイズを低減するフィルタ回路と、
   前記蛍光灯インバータ安定器に接続された場合に前記フィルタ回路をバイパスする切替回路と、を有し、
   前記切替回路は、前記入力部から供給される交流電圧を前記整流回路に直接入力する第１のルートと、前記入力部から供給される交流電圧を前記フィルタ回路を経由して前記整流回路に入力する第２のルートとを切り替える回路であり、
   前記第１のルートが選択されている場合には前記入力部と前記フィルタ回路との接続が遮断され、前記第２のルートが選択されている場合には前記入力部と前記整流回路との直接の接続が遮断されることを特徴とする照明灯。
2. 前記入力部は４つの端子を備え、
   前記４つの端子のうち２つの端子は前記電力供給部の１つである商用交流電源の入力端子に割り当てられ、
   前記２つの端子に接続されるラインに前記フィルタ回路が挿入されている請求項１記載の照明灯。
3. 発光ダイオードと、入力部から供給される交流電圧を整流して整流後の電圧を前記発光ダイオードに供給する整流回路と、前記入力部と前記整流回路との間に挿入されたノイズを低減するフィルタ回路と、を備えた照明灯を、蛍光灯インバータ安定器を含む２種類以上の方式の異なる電力供給部に接続する照明灯の接続方法であって、
   前記入力部に接続された電力供給部が蛍光灯インバータ安定器である場合には、前記入力部から供給される交流電圧を前記整流回路に直接入力すると共に、前記入力部と前記フィルタ回路との接続を遮断し、
   前記入力部に接続された電力供給部が蛍光灯インバータ安定器以外である場合には、前記入力部から供給される交流電圧を前記フィルタ回路を経由して前記整流回路に入力すると共に、前記入力部と前記整流回路との直接の接続を遮断することを特徴とする照明灯の接続方法。
4. 請求項１又は２記載の照明灯と、
   前記照明灯を装着する灯具と、を備えていることを特徴とする照明装置。

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