JP2014078361A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光灯照明器具の改造を必要とせずスタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具でも、確実に点灯させることができるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤ照明装置は、入力部１０で整流された直流電流が複数の発光ダイオード素子２１，２２に供給される。複数の発光ダイオード素子２１，２２に直列にコイルＬおよびインテリジェントパワーディバイスＩＣの端子５−４間が接続され、端子５−４間がＯＮ／ＯＦＦされる。ここでコイルＬのインダクタンスが、ＯＦＦ時にリカバリーダイオードＤを介して複数の発光ダイオード素子２１，２２に供給される電流値を維持する第２条件、および蛍光灯ランプのフィラメントを擬似的に再現する第１条件を満たすように決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具にも対応可能なＬＥＤ照明装置に関する。

従来、この種のＬＥＤ照明装置としては、下記特許文献１に示すように、蛍光灯照明器具のソケットに接続される一方の一対の入力端子（口金ピン）のみを用いて、該一対の入力端子の間に、複数の発光ダイオードと、チョークコイルとを直列に接続したものが知られている。

特開２０１０−３４０１２号公報

しかしながら、従来のＬＥＤ照明装置では、一対の入力端子（口金ピン）の一方のみで、当該ＬＥＤ照明装置を点灯させるために、予め蛍光灯照明器具を当該ＬＥＤ照明装置に対応した構成に改造する必要がある。

具体的には、蛍光灯照明器具を構成する安定器を取り外し、交流電源が一方の入力端子間に接続されるように改造する必要がある。また、必要に応じて、安定器を取り外した他方の入力端子側を絶縁処理することが必要となる。

ここで、安定器を取り外さずに、蛍光灯照明器具にＬＥＤ照明装置を取り付けることも考えられるが、この場合には安定器の保護機能等が働き、ＬＥＤ照明装置が点灯しないか、点灯しても立ち消え等が発生するという問題がある。

以上の事情に鑑みて、本発明のＬＥＤ照明装置は、蛍光灯照明器具の改造を必要とせずスタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具でも、確実に点灯させることができるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤ照明装置は、スタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具にも対応可能なＬＥＤ照明装置であって、
前記蛍光灯照明器具のソケットに接続される一方の一対の入力端子および他方の一対の入力端子と、
前記一方の一対の入力端子および他方の一対の入力端子にそれぞれ接続された一方のダイオードブリッジおよび他方のダイオードブリッジと、
前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、これらの出力端子間に並列に接続されたコンデンサーと、
前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、これらの出力端子間に並列に接続され、素子同士が直列に接続された複数の発光ダイオード素子と、
前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、前記複数の発光ダイオード素子に直列に接続されたコイルと、
前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、前記コイルに直列に接続されたスイッチング素子と、
前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、前記スイッチング素子に直列に接続された抵抗器と、
前記コイルに直列に接続されると共に前記スイッチング素子に並列に接続され、該コイルおよび前記複数の発光ダイオード素子と閉回路を構成するリカバリーダイオードと
を備え、
前記スイッチング素子は、前記複数の発光ダイオード素子の印加電流値に応じてＯＮ−ＯＦＦするインテリジェントパワーディバイスであり、
前記コイルは、前記スイッチング素子のＯＦＦ時に前記閉回路に流れる前記複数の発光ダイオード素子の印加電流を調整すると共に、前記蛍光灯照明器具に蛍光灯ランプが取り付けられた場合の該蛍光灯ランプのフィラメントを擬似的に再現することを特徴とする。

本発明のＬＥＤ照明装置によれば、蛍光灯照明器具の２つのソケットに、一方の一対の入力端子および他方の一対の入力端子がそれぞれ接続され、ソケットを介して一方および他方の両方の一対の入力端子に交流電源の電力が供給される。

まず、交流電源から供給された電力は、２つの一対の入力端子に接続された一方および他方のダイオードブリッジにより整流され、整流された直流電流が各々直列に接続された複数の発光ダイオードに供給される。

複数の発光ダイオードに供給された直流電流は、その電流値によりスイッチング素子がＯＮ−ＯＦＦすることにより調整される。このとき、スイッチング素子がＯＦＦしたタイミングで、コイルからリカバリーダイオードを介して閉回路に電流が供給される。そのため、コイルは、例えばそのインダクタンスが、閉回路に供給する電流値に合わせて調整される。

ここで、本願発明者は、鋭意の試験研究により、蛍光灯照明器具を改造せずに、ＬＥＤ照明装置を取り付けた場合には、安定器の保護機能が働き、ＬＥＤ照明装置に不具合が生じることを知見した。

さらに、本願発明者は、安定器の保護機能が、蛍光灯照明器具に蛍光灯ランプが取り付けられた場合のフィラメント導通検出に基づくものであることに着目し、コイルにより蛍光灯ランプのフィラメントを擬似的に再現することで、従前の蛍光灯照明器具でもＬＥＤ照明装置を確実に点灯させることができることに想到した。

そこで、本発明のコイルは、例えばそのインダクタンスが、スイッチング素子のＯＦＦ時に閉回路に流れる電流値および蛍光灯ランプのフィラメントを擬似的に再現する値に調整される。

これにより、本発明のＬＥＤ照明装置は、蛍光灯照明器具の改造を必要とせずスタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具でも、確実に点灯させることができる。

本実施形態のＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図。

図１を参照して、本実施形態のＬＥＤ照明装置の構成について説明する。

本実施形態のＬＥＤ照明装置は、スタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具にも対応可能なＬＥＤ照明装置であって、入力部１０と、発光部２０と、発光調節部３０とを備える。

まず、入力部１０は、蛍光灯照明器具の２つのソケット（図示省略）に接続される一方の一対の入力端子１１および他方の一対の入力端子１２と、一方の一対の入力端子１１に接続された一方のダイオードブリッジＤＢ１と、他方の一対の入力端子１２に接続された他方のダイオードブリッジＤＢ２と、一方のダイオードブリッジＤＢ１と他方のダイオードブリッジＤＢ２との間でこれらに並列に接続されたコンデンサーＣとを備える。

一方の一対の入力端子１１は、口金ピン１１ａ，１１ｂにより蛍光灯照明器具のソケットに電気的に接続される端子であり、他方の一対の入力端子１２は、口金ピン１２ａ，１２ｂにより蛍光灯照明器具のソケットに電気的に接続される端子である。

一方の一対の入力端子１１の端子間には、サージアブソーバーＺが設けられており、サージアブソーバーＺにより、雷や静電気などの高電圧が端子間に印加された場合にこれを吸収する。

また、他方の一対の入力端子１２には、口金ピン１２ａ，１２ｂに対応してそれぞれヒューズＦ１，Ｆ２が取り付けられており、ヒューズＦ１，Ｆ２により、他方の一対の入力端子１２に過電圧または過電流が印加された場合に導通を切断して、過電圧または過電流が発光部２０および発光調節部３０に印加するのを防止する。

一方のダイオードブリッジＤＢ１は、ダイオードブリッジ素子により構成され、一方の一対の入力端子１１に口金ピン１１ａ，１１ｂを介して供給された交流電源を、整流して直流電流にする。

同様に、他方のダイオードブリッジＤＢ２は、ダイオードブリッジ素子により構成され、他方の一対の入力端子１２に口金ピン１２ａ，１２ｂを介して供給された交流電源を、整流して直流電流にする。

コンデンサーＣは、セラミックコンデンサーであって、ダイオードブリッジＤＢ１の出力端子間およびダイオードブリッジＤＢ２の出力端子間に並列に接続され、コンデンサーＣにより、ダイオードブリッジＤＢ１，ＤＢ２により変換された直流電流の電力の脈流を平滑化する。

次に、発光部２０は、ダイオードブリッジＤＢ１の出力端子間およびダイオードブリッジＤＢ２の出力端子間に並列に接続され、素子同士が直列に接続された複数の発光ダイオード素子２１および２２を備える。

なお、本実施形態において、複数の発光ダイオード素子２１，２２は、これらの素子群が並列に接続されているが、ダイオードブリッジＤＢ１の出力端子間およびダイオードブリッジＤＢ２の出力端子間の供給電流に応じて、供給電流が小さい場合には並列にせず、
供給電流が大きい場合にはさらに複数並列に接続される。

次に、発光調節部３０は、コイルＬと、インテリジェントパワーディバイスＩＣと、リカバリーダイオードＤとを備え、いずれも一方および他方のダイオードブリッジＤＢ１およびＤＢ２の間に設けられる。

コイルＬは、複数の発光ダイオード素子２１，２２に直列に接続される。なお、コイルＬのインダクタンス設計値などは、詳細を後述する。

インテリジェントパワーディバイスＩＣは、端子１〜８間の電流・電圧制御を行うＩＣ素子であり、本実施形態では、端子５−４間をＯＮ／ＯＦＦさせるスイッチング素子としての機能を有する。

ここで、インテリジェントパワーディバイスＩＣの端子６は、一方のダイオードブリッジＤＢ１の出力端子および他方のダイオードブリッジＤＢ２の出力端子（正確には、一方のダイオードブリッジＤＢ１の出力端子の正極および他方のダイオードブリッジＤＢ２の出力端子の正極）に接続されているため、複数の発光ダイオード素子２１，２２の印加電流値をモニターすることができ、これに応じて端子５−４間をＯＮ／ＯＦＦさせることができる。

そして、端子５−４間のＯＮ／ＯＦＦの動作条件・デューティー比などが、インテリジェントパワーディバイスＩＣの各端子に接続された固定抵抗Ｒ１，Ｒ２，可変抵抗ＶＲおよびコンデンサーＣ１〜Ｃ３により決定される。

具体的には、固定抵抗Ｒ１により、端子５−４間のＯＮ／ＯＦＦのデューティー比が設定される。また、固定抵抗Ｒ２による電圧降下から、端子５−４間のＯＮ／ＯＦＦの動作条件が設定される。すなわち、複数の発光ダイオード素子２１，２２の印加電流値に応じて、固定抵抗Ｒ２の電圧降下が変化するため、かかる降下電圧値に対して予め閾値を設定しておくことで、複数の発光ダイオード素子２１，２２の実際の印加電流値に応じて端子５−４間のＯＮ／ＯＦＦさせることもできる。

さらに、可変抵抗ＶＲにより、インテリジェントパワーディバイスＩＣの端子１の基準電圧が分圧され、これが端子３に入力されることで、端子８−３間の基準電流値が設定される。

また、コンデンサーＣ１，Ｃ３により、基準電流値を安定化させ、コンデンサーＣ２により、端子５−４間のＯＮ／ＯＦＦのデューティー比が設定される。

リカバリーダイオードＤは、リカバリー時間が早いファーストリカバリーダイオード素子であって、正極側がコイルＬに直列に接続されると共にインテリジェントパワーディバイスＩＣの端子５−４に並列に接続される。また、リカバリーダイオードＤの負極側が、入力部１０の正極側に接続され、コイルＬおよび複数の発光ダイオード素子２１，２２と閉回路を構成するようになっている。

次に、以上のように構成されたＬＥＤ照明装置の作動について説明する。

まず、一方および他方の一対の入力端子１１，１２を介して入力部１０に供給された交流電源は、一方および他方のダイオードブリッジＤＢ１，ＤＢ２により直流電流に整流されて、発光部２０の複数の発光ダイオード素子２１,２２に直流電流が供給され、発光ダイオード素子２１,２２が点灯する。

このとき、複数の発光ダイオード素子２１，２２の印加電流値が、インテリジェントパワーディバイスＩＣの端子６−３間の基準電流値としてモニターされ、基準電流値を基に端子５−４間のＯＮ／ＯＦＦの動作条件・デューティー比に従って、端子５−４間がＯＮ／ＯＦＦされる。

これが、ＬＥＤ照明装置の作動の概要である。

次に、ＬＥＤ照明装置の作動の詳細について説明する。

まず、点灯開始時には、インテリジェントパワーディバイスＩＣの端子５−４間がＯＮとなっており、複数の発光ダイオード素子２１，２２を介してコイルＬに直流電流が供給される。

ここで、本願発明者は、鋭意の試験研究により、蛍光灯照明器具を改造せずに、ＬＥＤ照明装置を取り付けた場合には、蛍光灯照明器具の安定器の保護機能が働き、ＬＥＤ照明装置に不具合が生じることを知見した。

特に、安定器の保護機能は、点灯に先立って蛍光灯照明器具に取り付けられた照明装置に微弱電流を流し、蛍光灯ランプが取り付けられた場合のフィラメント導通検出を行うことが多い。

そのため、本実施形態において、コイルＬは、蛍光灯照明器具に蛍光灯ランプが取り付けられた場合のフィラメントを擬似的に再現したインダクタンス値であるという第１条件を満たすように設定される。

次に、蛍光灯照明器具の安定器の保護機能がクリアされると、蛍光灯照明器具から蛍光灯ランプの点灯に必要な交流電源が供給され、これにより発光ダイオード素子２１,２２が点灯する。

そして、点灯中は、複数の発光ダイオード素子２１，２２の印加電流値に応じて、インテリジェントパワーディバイスＩＣの端子５−４間がＯＮ／ＯＦＦされる。

ここで、インテリジェントパワーディバイスＩＣの端子５−４間がＯＦＦされると、そのタイミングで、コイルＬからリカバリーダイオードＤを介して閉回路に電流が供給される。そのため、コイルＬは、複数の発光ダイオード素子２１，２２の点灯維持に必要な電流が供給されるインダクタンス値であるという第２条件を満たすように設定される。

これにより、複数の発光ダイオード素子２１，２２の安定的な点灯が維持される。

以上詳しく説明したように、本実施形態のＬＥＤ照明装置によれば、蛍光灯照明器具の改造を必要とせずスタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具でも、確実に点灯させることができる。

１０…入力部、１１…一方の一対の入力端子、１２…他方の一対の入力端子、２１,２２…発光ダイオード素子、ＤＢ１…一方のダイオードブリッジ、ＤＢ２…他方のダイオードブリッジ、Ｃ…コンデンサー、Ｌ…コイル、Ｄ…リカバリーダイオード、ＩＣ…インテリジェントパワーディバイス（スイッチング素子）。

Claims (1)

1. スタータ式と、ラピッドスタート式と、インバータ式とのいずれの蛍光灯照明器具にも対応可能なＬＥＤ照明装置であって、
   前記蛍光灯照明器具のソケットに接続される一方の一対の入力端子および他方の一対の入力端子と、
   前記一方の一対の入力端子および他方の一対の入力端子にそれぞれ接続された一方のダイオードブリッジおよび他方のダイオードブリッジと、
   前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、これらの出力端子間に並列に接続されたコンデンサーと、
   前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、これらの出力端子間に並列に接続され、素子同士が直列に接続された複数の発光ダイオード素子と、
   前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、前記複数の発光ダイオード素子に直列に接続されたコイルと、
   前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、前記コイルに直列に接続されたスイッチング素子と、
   前記一方のダイオードブリッジと他方のダイオードブリッジとの間で、前記スイッチング素子に直列に接続された抵抗器と、
   前記コイルに直列に接続されると共に前記スイッチング素子に並列に接続され、該コイルおよび前記複数の発光ダイオード素子と閉回路を構成するリカバリーダイオードと
   を備え、
   前記スイッチング素子は、前記複数の発光ダイオード素子の印加電流値に応じてＯＮ−ＯＦＦするインテリジェントパワーディバイスであり、
   前記コイルは、前記スイッチング素子のＯＦＦ時に前記閉回路に流れる前記複数の発光ダイオード素子の印加電流を調整すると共に、前記蛍光灯照明器具に蛍光灯ランプが取り付けられた場合の該蛍光灯ランプのフィラメントを擬似的に再現することを特徴とするＬＥＤ照明装置。