JP2009289442A - 一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】連続使用によるＬＥＤの発熱を抑制し、ＬＥＤの劣化を低減できる、一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプＡにおいて、互いに位相が異なる複数種類のパルス電流を生成するパルス電流生成回路２と、複数種類のパルス電流がそれぞれ供給されて発光する複数のＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａとを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプに関する。

従来から、蛍光灯を用いる照明器具が普及している。一方、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、消費電力や寿命の観点において、蛍光灯より優れている。近年、従来の蛍光灯を用いる照明器具に取り付けて使用できるＬＥＤランプが開発されている。

例えば、実開平６−５４１０３号公報には、蛍光灯照明器具に取り付けて使用できるＬＥＤランプが記載されている。

実開平６−５４１０３号公報

しかしながら、ＬＥＤランプを連続使用する場合、ＬＥＤ自身から発生する熱により、ＬＥＤが劣化して寿命が短くなるという問題がある。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、連続使用によるＬＥＤの発熱を抑制し、ＬＥＤの劣化を低減できる、一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供されるＬＥＤランプは、一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプであって、互いに位相が異なる複数種類のパルス電流を生成するパルス電流生成回路と、上記複数種類のパルス電流がそれぞれ供給されて発光する複数のＬＥＤと、を備えることを特徴とする。

この構成によると、上記各ＬＥＤにはパルス電流が供給されるので、上記各ＬＥＤは断続的に通電されることになり、通電時間が短くなる。したがって、上記各ＬＥＤに発生する熱が抑制されて熱による劣化が低減されるので、連続通電する場合と比べて、上記各ＬＥＤの寿命は長くなる。また、上記各ＬＥＤに供給されるパルス電流はそれぞれ位相が異なるので、各ＬＥＤの発光のタイミングが異なる。したがって、すべてのＬＥＤがいずれも発光しない時間を少なくすることができる。

なお、一般用蛍光灯照明器具とは、主に屋内の一般照明に広く用いられる照明器具であり、例えば日本国内においては、商用１００Ｖ電源を用い、ＪＩＳ Ｃ７６１７に定められた直管形蛍光ランプまたはＪＩＳ Ｃ７６１８に定められた環形蛍光ランプが取り付けられる照明器具をいう。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数種類のパルス電流のいずれかがハイレベルのとき、他のパルス電流はローレベルとなる。

この構成によると、上記複数種類のパルス電流の合計電流がハイレベルの電流値を超えることがない。したがって、上記合計電流を一定の電流値以下に抑えることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各ＬＥＤは、供給されるパルス電流の種類ごとに異なる波長の光を発する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数種類のパルス電流は３種類であり、上記各ＬＥＤは、赤色光、緑色光、または青色光を発する。

この構成によると、上記各ＬＥＤは、位相が異なるパルス電流を供給されて、赤色光、緑色光、および青色光を発する。したがって、上記各パルス電流の周波数が６０Ｈｚ以上の場合、これらの光が合成されて、擬似的に白色光が発せられる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各パルス電流のハイレベルとなっている時間を、それぞれ変更する変更回路をさらに備えている。

この構成によると、変更回路により上記各パルス電流のハイレベルとなっている時間を変更することで、発する光の明るさや色調を変更することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプの第１実施形態の一例を説明するためのブロック図である。ＬＥＤランプＡは、一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付けられ、商用１００Ｖ電源Ｃから電力を供給される。この一般用蛍光灯照明器具Ｂは、通常は、取り付けられた蛍光灯に電力を供給するものであり、グロースタート方式、ラピッドスタート方式、インバータ方式のいずれであってもよい。本実施形態に係るＬＥＤランプＡは、従来から用いられている一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付けて使用することができる。

ＬＥＤランプＡは、整流回路１、パルス電流生成回路２、およびＬＥＤ発光回路３を備えている。整流回路１は、一般用蛍光灯照明器具Ｂより供給される交流電流を直流電流に変換するものであり、変換された直流電流をパルス電流生成回路２に出力する。整流回路１は、図示しないダイオードブリッジにより全波整流を行い、図示しないコンデンサにより平滑化を行う。なお、整流回路１の構成はこれに限られず、交流電流を直流電流に変換するものであればよい。

パルス電流生成回路２は、整流回路１より直流電流を入力されて、パルス電流を生成する。本実施形態では、パルス電流生成回路２は、３種類のパルス電流を生成し、ＬＥＤ発光回路３に出力する。各パルス電流を区別するために、パルス電流ａ，ｂ，ｃとする。

図２は、パルス電流生成回路２が生成するパルス電流の一例を説明するための図である。同図に示すａ，ｂ，ｃは、パルス電流生成回路２が生成する３種類のパルス電流ａ，ｂ，ｃを示している。各パルス電流ａ，ｂ，ｃはハイレベルとローレベルとを定期的に繰り返し、その電流波形は同図に示す方形波となる。同図に示すように、各パルス電流ａ，ｂ，ｃは、位相が互いに１２０度ずつずれており、順に１つずつがハイレベルとなっている。また、いずれかのパルス電流がハイレベルのとき、他の２つのパルス電流はローレベルとなっている。

本実施形態において、ハイレベルのときの電流値は後述するＬＥＤを発光させられる電流値であり、ローレベルのときの電流値はゼロである。ローレベルのときの電流値は、消費電力を節約するためにはゼロが望ましいが、ゼロに限定されるものではない。ＬＥＤの発光量は、所定の電流値以上で電流値に略比例する関係になる。この略比例することになる最低電流値をローレベルの電流値としてもよい。この場合、ハイレベルの電流値を調整することで、ＬＥＤの発光量をリニアに調整することができる。

ＬＥＤ発光回路３は、パルス電流生成回路２からパルス電流ａ，ｂ，ｃを入力され、光を発する。ＬＥＤ発光回路３は、３つのＬＥＤ列３１，３２，３３を備えている。ＬＥＤ列３１は、複数の白色ＬＥＤ３１ａを直列接続したものである。ＬＥＤ列３１は、カソード側をグランド接続されており、アノード側からパルス電流ａを入力される。各白色ＬＥＤ３１ａは、パルス電流ａがハイレベルの間だけ、通電されて白色光を発する。

ＬＥＤ列３２，３３も同様に、それぞれ複数の白色ＬＥＤ３２ａ，３３ａを直列接続したものであり、それぞれパルス電流ｂ，ｃを入力される。各白色ＬＥＤ３２ａはパルス電流ｂがハイレベルの間だけ発光し、各白色ＬＥＤ３３ａはパルス電流ｃがハイレベルの間だけ発光する。

次に、ＬＥＤランプＡの作用について説明する。

図２に示すように、各パルス電流ａ，ｂ，ｃは、いずれか１つがハイレベルのとき他の２つはローレベルとなっており、ハイレベルとなっているパルス電流が順に入れ替わるようになっている。したがって、ＬＥＤ列３１，３２，３３は、いずれかが発光している間、他の２つは発光せず、順に入れ替わるように発光する。これにより、ＬＥＤ発光回路３は、常に発光している状態となる。

一方、各白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａは通電時間が１／３になるので、その発熱量が抑制される。したがって、熱による劣化が低減されるので、連続通電する場合と比べて、各白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａの寿命は長くなる。

なお、上記第１実施形態においては、ＬＥＤ列が３個の場合について説明したが、２個でも４個以上でもよい。ＬＥＤ列の数に合わせて、パルス電流生成回路２がパルス電流を生成するように、構成する必要がある。ＬＥＤ列の数が多いほど各白色ＬＥＤの通電時間を短くすることができるので、熱による劣化がより低減される。各ＬＥＤ列を構成する白色ＬＥＤの数は、各白色ＬＥＤの規格、ＬＥＤランプＡの形状などにより適宜決定される。

また、ＬＥＤランプＡの形状は限定されず、取り付けられる一般用蛍光灯照明器具Ｂに合わせた形状とすることができる。例えば、直管形蛍光ランプ用の一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付ける場合はＬＥＤランプＡの形状を直管形蛍光ランプと同様とし、環形蛍光ランプ用の一般用蛍光灯照明器具Ｂに取り付ける場合はＬＥＤランプＡの形状を環形蛍光ランプと同様とすればよい。

上記第１実施形態では、各パルス電流ａ，ｂ，ｃが同時にハイレベルとならない場合について説明したが、本発明は各パルス電流ａ，ｂ，ｃの内２つ以上が同時にハイレベルとなる場合でも適用できる。

図３は、パルス電流生成回路２が生成するパルス電流の、図２とは異なる一例を説明するための図である。各パルス電流ａ，ｂ，ｃは、位相が互いに１２０度ずつずれている点では図２に示すパルス電流と共通するが、ハイレベルとなっている時間（以下、「オン時間」という。）が図２に示すパルス電流と比べて長くなっている点で異なる。図３においては、各パルス電流ａ，ｂ，ｃは、いずれかがローレベルのとき、他の２つのパルス電流はハイレベルとなっている。

各パルス電流ａ，ｂ，ｃの電流波形が図３に示すものであっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。この場合、ＬＥＤ列３１，３２，３３のうちいずれか２つが発光しているので、明るさは２倍となる。したがって、発する光を同程度の明るさとするためには、各ＬＥＤ列３１，３２，３３に流す電流を半分にすることができる。この場合、各白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａを流れる電流は半分となるが通電時間が倍になるので、発生する熱は第１実施形態と同様となり、効果も同様となる。

なお、各パルス電流ａ，ｂ，ｃのオン時間は、図２に示すものと図３に示すものの間であってもよい。この場合、２つのＬＥＤ列が発光するときと１つのＬＥＤ列が発光するときの明るさの違いがちらつきとして表れないように、各パルス電流ａ，ｂ，ｃの周波数を６０Ｈｚ以上とするのが望ましい。

また、各パルス電流ａ，ｂ，ｃのオン時間は、図２に示すものより短くすることもできる。この場合、第１実施形態と同程度の明るさとするためには、各ＬＥＤ列３１，３２，３３に流す電流を増加する必要がある。このとき、各白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａを流れる電流は増加するが通電時間が短くなるので、発生する熱は第１実施形態と同様となり、効果も同様となる。この場合、いずれのＬＥＤ列も発光しない時間があるので、これによるちらつきが表れないようにするために、各パルス電流ａ，ｂ，ｃの周波数を６０Ｈｚ以上とするのが望ましい。

また、上記第１実施形態では、各パルス電流ａ，ｂ，ｃの電流波形が固定されている場合について説明したが、各パルス電流ａ，ｂ，ｃのオン時間を変更できるようにしてもよい。

図４は、本発明に係る一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプの第２実施形態の一例を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

ＬＥＤランプＡ’は、変更回路４を設けた点でＬＥＤランプＡと異なる。変更回路４は、ユーザの指示により、各パルス電流ａ，ｂ，ｃのオン時間を変更するものである。ユーザは図示しない操作手段により変更回路４に明るさ変更の指示を行なう。変更回路４は、ユーザの指示に応じて、変更信号をパルス電流生成回路２に出力する。パルス電流生成回路２は、入力される変更信号に基づき、生成する各パルス電流ａ，ｂ，ｃのオン時間を変更する。なお、操作手段は、ＬＥＤランプＡ’の外面にスイッチとして設けられてもよいし、ＬＥＤランプＡ’に設けられた受光部に信号を送信するリモコンとしてもよい。

明るくするための変更信号が入力された場合、オン時間は長くされ、暗くするための変更信号が入力された場合、オン時間は短くされる。オン時間が長くされた場合、各白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａの発光時間が長くなるので、ＬＥＤ発光回路３が発する光は明るくなる。一方、オン時間が短くされた場合、各白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａの発光時間が短くなるので、ＬＥＤ発光回路３が発する光は暗くなる。

したがって、本実施形態によると、ユーザの操作によりＬＥＤ発光回路３が発する光の明るさを変更することができる。オン時間を変更したときに明るさのちらつきが気にならないようにするために、各パルス電流ａ，ｂ，ｃの周波数は、６０Ｈｚ以上とするのが望ましい。

上記第１実施形態では、ＬＥＤとして白色ＬＥＤを用いた場合について説明したが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを用いて、白色光を発する用にしてもよい。

図５は、本発明に係る一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプの第３実施形態の一例を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

ＬＥＤランプＡ”は、白色ＬＥＤ３１ａ，３２ａ，３３ａに代えて赤色ＬＥＤ３１ａ'、緑色ＬＥＤ３２ａ'、および青色ＬＥＤ３３ａ'を用いる点、変更回路４'を設けた点でＬＥＤランプＡと異なる。変更回路４'は、ユーザの指示に応じて、色毎の変更信号をパルス電流生成回路２に出力する。パルス電流生成回路２は、入力される赤色変更信号に基づいてパルス電流ａのオン時間を変更し、入力される緑色変更信号に基づいてパルス電流ｂのオン時間を変更し、入力される青色変更信号に基づいてパルス電流ｃのオン時間を変更する。各パルス電流ａ，ｂ，ｃの周波数は、６０Ｈｚ以上とされている。

６０Ｈｚ以上の周波数で交互に赤色光、緑色光、および青色光が発せられた場合、人間の目には白色光が発せられたと認識される。したがって、本実施形態によると、赤色ＬＥＤ３１ａ'、緑色ＬＥＤ３２ａ'、および青色ＬＥＤ３３ａ'が６０Ｈｚ以上の周波数で交互に発光するので、ＬＥＤ発光回路３は擬似的に白色光を発することができる。また、本実施形態においては、変更回路４'によりパルス電流ａ，ｂ，ｃのオン時間をそれぞれ個別に変更することができるので、ユーザの操作によりＬＥＤ発光回路３が発する光の色調を変更することができる。

本発明に係るＬＥＤランプは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤランプの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係るＬＥＤランプの第１実施形態の一例を説明するためのブロック図である。 パルス電流生成回路が生成するパルス電流の一例を説明するための図である。 パルス電流生成回路が生成するパルス電流の他の一例を説明するための図である。 本発明に係るＬＥＤランプの第２実施形態の一例を説明するためのブロック図である。 本発明に係るＬＥＤランプの第３実施形態の一例を説明するためのブロック図である。

符号の説明

Ａ ＬＥＤランプ
１ 整流回路
２ パルス電流生成回路
３ ＬＥＤ発光回路
３１，３２，３３ ＬＥＤ列
３１ａ，３２ａ，３３ａ 白色ＬＥＤ
３１ａ' 赤色ＬＥＤ
３２ａ' 緑色ＬＥＤ
３３ａ' 青色ＬＥＤ
４，４' 変更回路
Ｂ 一般用蛍光灯照明器具
Ｃ 商用１００Ｖ電源

Claims (5)

1. 一般用蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプであって、
   互いに位相が異なる複数種類のパルス電流を生成するパルス電流生成回路と、
   上記複数種類のパルス電流がそれぞれ供給されて発光する複数のＬＥＤと、
   を備えることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 上記複数種類のパルス電流のいずれかがハイレベルのとき、他のパルス電流はローレベルとなる、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
3. 上記各ＬＥＤは、供給されるパルス電流の種類ごとに異なる波長の光を発する、請求項１または２に記載のＬＥＤランプ。
4. 上記複数種類のパルス電流は３種類であり、
   上記各ＬＥＤは、赤色光、緑色光、または青色光を発する、
   請求項３に記載のＬＥＤランプ。
5. 上記各パルス電流のハイレベルとなっている時間を、それぞれ変更する変更回路をさらに備えている、
   請求項３または４に記載のＬＥＤランプ。

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