JP2011082069A - 電源回路内蔵型ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチングノイズの問題がなく、かつ、従来の白熱電球の代替として使用しても違和感のない電源回路内蔵型ＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０の電源回路１２に鉄心としてトロイダルコアー１４ａを使用するトランス１４を用い、反射鏡３６の底部から外向きに突設された頸部５０を、ホルダー３８に収容されたトロイダルコアー１４ａの孔に挿入した状態で、ホルダー３８に取り付けることにより、上記課題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電源回路内蔵型ＬＥＤランプに関する。

従来の白熱電球に比べて、消費電力が低く、かつ、長寿命といった長所を有する発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、需要者のエコロジー意識の高まりとともに、省エネ対策のひとつとしてその使用範囲が急速に広まっており、さらに白熱電球の代替としてＬＥＤを使用したいというニーズも高まっている。

ところがＬＥＤは商用電圧（例えば、６０Ｈｚ、１００Ｖ）よりも低い「直流」電圧で作動することから、商用電圧を用いてＬＥＤを点灯する際には当該商用電圧を降圧・整流あるいは整流・降圧してＬＥＤに給電する電源回路が必須となる。

このような電源回路として、まず商用電源からの交流電圧を整流して直流電圧に変換し、然る後、当該直流電圧をスイッチング方式で降圧してＬＥＤに供給するものが開発されている（例えば、特許文献１および２）。

特許文献１に記載された電源回路１は、図５に示すように、商用電源２から供給され、トライアックを用いた位相制御方式の調光器３を介して入力された交流電圧を整流（＝直流電圧に変換）し、然る後、所定の電圧に降圧した後、ＬＥＤ４に供給するものであり、商用電源２に近い方から、雑音防止用コンデンサ５、整流器６、電解コンデンサ７、およびスイッチング素子を用いた降圧チョッパ回路８で構成されている。

この電源回路１によれば、商用電源２からの交流電圧を整流器６で直流に変換した後、これを降圧チョッパ回路８でＬＥＤ４に応じた電圧まで降圧し、ＬＥＤ４に供給することにより、当該ＬＥＤ４を点灯させることができる。

雑音防止用コンデンサ５は、降圧チョッパ回路８を用いた場合において、当該回路８で使用されているスイッチング素子から発生する高周波のスイッチングノイズ対策、いわゆるＥＭＩ（Electro Magnetic Interference:電磁妨害放射規制）対策のために設けられている。また、電解コンデンサ７は、整流器６による整流後の直流電圧をより平滑化するために用いられる。なお、特許文献２にも上記電源回路１とほぼ同じ回路が記載されている。

しかし上記電源回路１には、以下のような問題があった。
（１） スイッチング素子から発生する高周波のスイッチングノイズに対応するため、上述のように雑音防止用コンデンサ５が設けられているが、このように整流器６で整流される前の、交流電圧が流れる回路中に雑音防止用コンデンサ５を設けることで、当該雑音防止用コンデンサ５を流れる交流電流は交流電圧に対して進相電流となる。そして、この進相電流が調光器３にも流れることにより、調光器３で使用されているトライアックが誤動作して、ＬＥＤ４がちらつき現象を起こすおそれがあった。

すなわち、調光器３は、トライアックがオンする位相角（点弧位相角）を位相制御信号で制御することによってＬＥＤ４に供給する商用電源の実効値を変化させてＬＥＤ４の負荷を調光制御するものであり、トライアックは、位相制御信号がオンになった後、通流する電流値が保持電流値以下になったときに、トライアック自身の特性でオフになるように動作する。したがって、調光器３に進相電流が流れたとき、商用電源２が０Ｖのタイミングで既にトライアックに保持電流以上の電流が流れている場合、トライアックをオフできずに、交流電流の次の半周期にわたって電流がゼロになるまでトライアックはオン状態を維持したままになってしまう場合がある。また、進相電流は、商用電源２が０Ｖとなるタイミングよりも前に０Ａとなるので、トライアックが早いタイミングでオフになってしまう場合もある。

なお、調光器３に電源回路１を複数個並列接続すると、雑音防止用コンデンサ５も複数個並列接続されることになり、その分進相電流は増大するので、トライアックの誤動作が生じる可能性は大きくなる。

（２） 上述のスイッチングノイズに対して、雑音防止用コンデンサ５や入力フィルタ等によるＥＭＩ対策が必要となるが、この対策によってＥＭＩを満足したとしても、スイッチングノイズがゼロになる訳ではなく、数多くの電源回路１が使用されるとテレビやラジオ等の電気機器に影響が出る可能性は残ってしまう。

（３） 整流器６による整流後の直流電圧を平滑化するため、上述のように電解コンデンサ７が使用されているが、一般に電解コンデンサは温度に対する寿命依存性があり、この電解コンデンサの寿命が電源回路１の寿命の律速となる。また、電解コンデンサ７を使用した回路は、当該電解コンデンサ７の充放電作用によって入力電流の波形歪みが大きくなり、そのため入力力率は６０％程度まで低くなる（なお、当該力率は位相制御による調光制御を行うとさらに低下する傾向にある）。

もちろん、電解コンデンサ７を使用しなければこれらの問題を回避できるが、その場合、降圧チョッパ回路８に送られる直流電流の平滑度が低下するだけでなく、降圧チョッパ回路８から発生するスイッチングノイズの中で、とりわけ低域周波数（１５０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）のノイズが商用電源２側に戻り易くなる。このため、雑音防止用コンデンサ５の容量をさらに大きくすることが必要となり、その結果、進相電流がさらに増加することとなって、上述した、位相制御方式の調光器３におけるトライアックの誤動作に起因する問題がより顕著となる。

（４） 電源回路１は、商用周波数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）の交流電圧（例えば、１００Ｖ）を先に整流して直流電圧に変換し、降圧チョッパ回路８でＬＥＤ４に応じた電圧まで降圧しているが、降圧後の電圧が低くなると（例えばＬＥＤが２灯の場合は６Ｖ程度と低い。）、スイッチング電源の効率は低下してしまう。これは降圧チョッパ回路のＦＲＤ（ファースト・リカバリー・ダイオード）の導通期間が長くなるため、ＦＲＤの順方向電圧によるロスが大きくなるからである。

これに対し、トランスを用いて商用電源からの交流電圧を先に所定の電圧まで降圧し、然る後、降圧した電圧を整流するような電源回路であれば、スイッチング素子を使用する必要がなくなるので、上述した電源回路１における問題を解消することができる。

すなわち、
（１） スイッチング素子を使用しないことから、スイッチングノイズは当然に発生しないので、回路中に雑音防止用コンデンサを設ける必要がなくなる。これにより、不要な進相電流がなくなり、調光器で使用されるトライアックの誤動作、およびこれに伴うＬＥＤのちらつき現象がなくなる。また、入力フィルタ等によるＥＭＩ対策も不要となる。

（２） 電解コンデンサを設ける必要がなくなるので、電源回路の寿命を長期化することができ、さらに、入力力率が低下することもなくなる。

（３） 交流電圧をスイッチング電源ではなくトランスで降圧するようになっているので、降圧チョッパ回路によるスイッチング電源を用いる場合のような効率の低下を招来するおそれがなくなる。

特開２００４−２９６２０５号公報 特開２００７−２２７１５５号公報

しかしながら、トランスを用いた従来の電源回路には別の問題があった。すなわち、トランスに使用される鉄心の形状は、その製作のし易さからＥＩ形が一般的であるが、このＥＩ形の鉄心を用いたトランスで電源回路を構成し、当該電源回路をホルダーに内蔵したＬＥＤランプを形成しようとしても、嵩張るＥＩ形の鉄心を内蔵できるスペースが当該ホルダーにはないことからトランスを実装することができなかった。もちろん、ホルダーを十分に大きく形成すればＥＩ型の鉄心を用いたトランスを内蔵することができるものの、そのようなＬＥＤランプは光源であるＬＥＤ部分に比べてホルダーが大きすぎるアンバランスな形状となり、従来の白熱電球の代替として使用するには違和感があった。

本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、上述の問題を全て解決することのできる、電源回路内蔵型ＬＥＤランプを提供することにある。

請求項１に記載した発明は、「ＬＥＤ２１と、
前記ＬＥＤ２１がその内側に取り付けられているとともに、前記ＬＥＤ２１から放射された光を反射させる光反射面４６がその内面に形成され、反射させた光を出光させる出光開口４８を有する椀状の反射鏡３６と、
交流電源２０からの交流電圧を所定の電圧まで降圧するトランス１４、降圧した交流電圧を整流する整流回路１６、および整流された直流電圧から定電流を前記ＬＥＤ２１に供給する定電流回路１８を有する電源回路１２と、
前記電源回路１２が収容されるとともに、前記反射鏡３６が取り付けられたホルダー３８とを備える電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０であって、
前記反射鏡３６は、その底部から外向きに突設された頸部５０を有しており、
前記電源回路１２の前記トランス１４には、鉄心としてトロイダルコアー１４ａが使用されており、
前記反射鏡３６は、前記頸部５０が前記ホルダー３８に収容された前記トロイダルコアー１４ａの孔に挿入された状態で、前記ホルダー３８に取り付けられていることを特徴とする電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０」である。

本発明の電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０では、トランス１４の鉄心としてトロイダルコアー１４ａが使用されており、トロイダルコアー１４ａは、ＥＩ形の鉄心よりも空隙が少なく、鉄損分が少ないことにより、電圧を効率よく変換することができるとともに、小形化・軽量化できる。さらにトロイダルコアー１４ａはリング形状を有しており、当該電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０では、トロイダルコアー１４ａの孔にその頸部５０が挿入された状態で反射鏡３６がホルダー３８に取り付けられており、反射鏡３６とトロイダルコアー１４ａとが互いに中心軸を一致させ、かつ、コンパクトにまとめることができるので、トランス１４を電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０のホルダー３８に収容させたときに、当該ホルダー３８の中心軸と反射鏡３６の中心軸とが互いにずれた状態にならず、あるいは反射鏡３６の大きさに比べてホルダー３８が長くなりすぎず、本発明の電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０を従来の白熱電球の代替として使用しても違和感がない。

さらに、上述のように、反射鏡３６の頸部５０がトロイダルコアー１４ａの孔に挿入された状態でホルダー３８に取り付けられているので、ＬＥＤ２１で発生した熱は、ＬＥＤ２１が取り付けられた反射鏡３６の頸部５０から当該頸部５０を囲繞するトロイダルコアー１４ａを通って当該トロイダルコアー１４ａが取り付けられたホルダー３８から外部へ放射されるようになり、トロイダルコアー１４ａがあたかも放熱材のようにＬＥＤ２１で生じた熱を効率的にホルダー３８に伝導させるので、ＬＥＤ２１の温度が過度に高くなるのを回避して、ＬＥＤ２１の発光効率や寿命を長期間に渡って維持することができる。

また、本発明の電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０の電源回路１２によれば、トランス１４を用いて、交流電圧を先に所定の電圧まで降圧し、然る後、降圧した電圧を整流回路１６で整流することができるので、上述のように、降圧チョッパ回路によるスイッチング電源を用いた場合に生じるスイッチングノイズの問題を解消することができる。

本発明によれば、スイッチングノイズに起因する問題がなく、かつ、従来の白熱電球の代替として使用しても違和感のない電源回路内蔵型ＬＥＤランプを提供することができた。

本発明にかかる電源回路内蔵型ＬＥＤランプを示す（ａ）断面図および（ｂ）分解図である。 電源回路を示す図である。 調光器を介さずに交流電圧を供給した場合の波形グラフである。 調光器を介して交流電圧を供給した場合の波形グラフである。 従来技術を示す図である。

本発明が適用された図示実施例について説明する。図１は、本発明が適用された電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０（以下、単に「ＬＥＤランプ１０」という。）を示す断面図（図１(a)）、および分解図（図１(b)）であり、図２は、当該ＬＥＤランプ１０に実装された電源回路１２を示す図である。

本実施例のＬＥＤランプ１０は、電源回路１２と、ＬＥＤ２１と、光源保持板３４と、反射鏡３６と、ホルダー３８と、給電端子３９とで構成されている。

電源回路１２は、鉄心としてトロイダルコアー１４ａが使用されたトランス１４（＝トロイダルコイル）と、整流回路１６および定電流回路１８からなるＬＥＤ駆動回路１５とで構成されており（電源回路１２の構成については後に詳述する。）、本実施例では、当該電源回路１２をトランス１４と、ＬＥＤ駆動回路１５が実装された駆動回路モジュール４０とに分けてホルダー３８の内側に収容されている。また、当該トランス１４とＬＥＤ駆動回路１５とは電線４１にて電気的に接続されている。

ＬＥＤ２１は、２つの高輝度パワーＬＥＤ（例えば、Lumileds社のパワーＬＥＤ）を直列に接続して構成されている。もちろん、ＬＥＤ２１を構成するＬＥＤの数はこれに限られるものではなく、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。また、複数のＬＥＤを並列に接続したものであってもよい。

光源保持板３４は、必要に応じて設けられる部材であって、一対のＬＥＤ２１を反射鏡３６の内側における所定の位置に保持する短冊状の例えばシリコン基板あるいはプリント基板の接着合板、またはアルミニウム板であり、その自由端であるその一方端部の表裏面には、一対のＬＥＤ２１が、互いの裏面（出光面とは反対側の面）を向かい合わせるようにしてそれぞれ実装されている。また、光源保持板３４の表裏面には、それぞれ給電回路４２が形成されており、この給電回路４２を通してＬＥＤ２１に電力が供給されるようになっている（アルミニウム板の場合は、例えば、ＬＥＤ２１とアルミニウム板との間を電気的に絶縁し、導線によってＬＥＤ２１に電力を供給する。）。さらに、光源保持板３４は、例えば前述のようにシリコン基板あるいはプリント基板、またはアルミニウム板など熱伝導性の高い材質で形成されており、ＬＥＤ２１が発光する際に生じる熱をＬＥＤ２１からすばやく受け取ることができるようになっている。つまり、光源保持板３４は、単にＬＥＤ２１を保持するだけでなく、ＬＥＤ２１へ給電するとともに、放熱板としての役割をも有している（光源保持板３４に伝えられた熱は、後述するように、反射鏡３６の頸部５０に伝導した後、熱伝導が良好な接着剤を介してトランス１４を構成するトロイダルコアー１４ａを経てホルダー３８から外部へ放射されることになる。）。また、光源保持板３４の他方端部は、反射鏡３６の頸部５０（後述）に取り付けられており（取り付けの詳細については後述する）、給電回路４２への給電は、駆動回路モジュール４０からリード線４４を介して行われる。

なお、本実施例では、上述したようにＬＥＤ２１が光源保持板３４を介してホルダー３８（および反射鏡３６）に取り付けられているが、反射鏡３６の底面にＬＥＤ２１を直接取り付けてもよい。

反射鏡３６は、ＬＥＤ２１をその内側に収容するとともに、その内側に形成された、光を反射させる光反射面４６と、頸部５０とを有する椀状の部材である。材質はガラスあるいはアルミニウム等が使用されるが、熱伝導性のよい、アルミニウム等の金属を使用するのが好適である。

頸部５０は、反射鏡３６において、その出光開口４８に対向する底部から外向きに一体的に突設された円筒状部であり、反射鏡３６がホルダー３８に取り付けられた状態において、後述するトロイダルコアー１４ａの孔に挿入された状態となっている。

ホルダー３８は、セラミックなどの耐熱性絶縁材料によって形成された多段円筒状の部材であり、その内側には、トロイダルコアー１４ａが使用されたトランス１４および反射鏡３６の頸部５０がこの順に嵌め込まれる、外部（図中右方）に開口したトランス収容空間５２と、トランス収容空間５２よりも奥まった位置（図中左方向）においてトランス収容空間５２に隣接して設けられ、駆動回路モジュール４０を収容する駆動回路モジュール収容空間５４と、駆動回路モジュール収容空間５４の底面（図中左側）からホルダー３８の底端方向（図中左方向）に設けられ、給電端子３９に供給された電流をトランス１４の一次側入力に送るリード線５６を収容するリード線収容空間５８とが形成されている。また、反射鏡３６、光源保持板３４、トロイダルコアー１４ａが使用されたトランス１４、駆動回路モジュール４０および給電端子３９は、それぞれホルダー３８に嵌め込まれた後、良好な熱伝導性を有する無機接着剤によってホルダー３８に接着されている。なお、無機接着剤としては、アルミナ−シリカ（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）系、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）系あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）系の無機接着剤を用いることができる。もちろん、接着剤を用いることなく、嵌め合い等によって機械的に取り付けるようにすることもできる。

給電端子３９は、外部からの電流（調光器２２で調整された後のもの）を受け入れる電極部材であり、互いに電気的に絶縁された口金電極３９ａと中央電極３９ｂとで構成されている。口金電極３９ａは導電性金属製の筒状体であり、その外面にはネジが切られており、図示しないソケットに螺合されるようになっている。また、中央電極３９ｂは、導電性金属製の部材であり、ホルダー３８の底端（図中左端）に取り付けられている。また、口金電極３９ａおよび中央電極３９ｂにはそれぞれリード線５６が電気的に接続されており、当該リード線５６は、トランス１４のトロイダルコアー１４ａに巻き付けられた電線から延びている。

電源回路１２について詳述すると（図２）、電源回路１２は、上述のように、トランス１４と、整流回路１６および定電流回路１８からなるＬＥＤ駆動回路１５とで構成されており、当該電源回路１２には、交流電源２０から出力される商用周波数の交流電圧Ｖｉが調光器２２を介して供給されるようになっている。

トランス１４は、調光器２２を介して供給される交流電圧Ｖｉ（一次側入力；例えば、ＡＣ１００Ｖ）を所定の電圧まで降圧して出力（二次側出力；例えば、ＡＣ１０Ｖ）するものであり、本実施例ではトロイダルコイルが使用されている。トロイダルコイルは、所定の金属（珪素鋼、フェライト、あるいはカルボニル鉄）粉末を圧縮・成形して焼き固めて形成された、中央部に孔を有するドーナツ形の強磁性体であるトロイダルコアー１４ａと、当該トロイダルコアー１４ａに複数回巻き付けた一対の電線とで構成されており、一対の電線がそれぞれトロイダルコアー１４ａの孔を通過した回数の比に応じてトランス１４による降圧率が決まる。

ＬＥＤ駆動回路１５は、整流回路１６と、定電流回路１８とで構成されている。整流回路１６は、トランス１４の二次側出力を全波整流して脈流の直流電圧を形成する、ダイオードを用いた回路であり、本実施例では４つのダイオードを用いて整流ブリッジ回路で構成されている（もちろん、整流回路１６で脈流ではなく電圧値変化のない完全な直流電圧にしてもよい。）。なお、整流回路１６に半波整流回路を使用することもできるが、半波整流を行うと、ＬＥＤ２１に供給される電流の波形は、交流電源２０から供給される商用周波数の交流成分を含む直流電流となり、当該ＬＥＤ２１が人の目にはちらつきとして認識され易くなる一方、全波整流であれば、ＬＥＤ２１に供給される電流の波形は、交流電源２０から供給される商用周波数の２倍の交流成分を含む直流電流となり、ＬＥＤ２１が不快なちらつきを伴って発光するのを回避することができる点で好適である。

定電流回路１８は、整流回路１６で整流された脈流電圧を受けて、ＬＥＤ２１に定電流を供給する回路であり、本実施例では、３端子レギュレータ（リニアレギュレータ）２４と抵抗２６とで定電流回路１８が構成されている。なお、本実施例の定電流回路１８は、３端子レギュレータ２４と抵抗２６とで構成されているが、もちろん、５端子レギュレータや定電流ダイオード、あるいはトランジスタを用いて定電流回路を構成してもよい。

３端子レギュレータ２４は、入力端子（ＩＮ）２４ａ、出力端子（ＯＵＴ）２４ｂ、およびグラウンド端子（ＧＮＤ）２４ｃを備えたＩＣ（例えば、Linear Technology社のLT1963）であり、入力端子２４ａには、整流回路１６から延びる一対の出力電線２８ａ、２８ｂのうち、一方の出力電線２８ａが接続されており（なお、他方の出力電線２８ｂは、ＬＥＤ２１に接続されている。）、出力端子２４ｂには、ＬＥＤ２１に給電するための給電線３０の一端が抵抗２６を介して接続されている。また、グラウンド端子２４ｃにはグラウンド電線３２の一端が接続されており、当該グラウンド電線３２の他端は抵抗２６の二次側において給電線３０に接続されている。

調光器２２（当該調光器２２は、ＬＥＤランプ１０を構成する要素ではない。）には、トライアックが使用されており、当該トライアックがオンする位相角（点弧位相角）を位相制御信号によって制御することによってＬＥＤ２１に供給する電流の実効値を変化させ、ＬＥＤ２１の負荷を調光制御するものである。

このＬＥＤランプ１０は一例を示せば以下の手順で製造される。光源保持板３４にＬＥＤ２１を接着するとともに給電回路４２との電気的接続を行い、また、底部に給電端子３９を取り付けたホルダー３８を用意する。次に、ホルダー３８の開口（図中右方）からトランス収容空間５２を通って、駆動回路モジュール４０を駆動回路モジュール収容空間５４に収容する。然る後、トロイダルコアー１４ａが使用されたトランス１４、および光源保持板３４が上述した熱伝導性の良好な接着剤で取り付けられた反射鏡３６の頸部５０を、この順にトランス収容空間５２に収容する（このとき、反射鏡３６の頸部５０は、トロイダルコアー１４ａの孔に挿入された状態となっている。光源保持板３４と頸部５０の内側との間、および頸部５０の外側とトロイダルコアー１４ａが使用されたトランス１４とホルダー３８の内側との間は、それぞれ上述した熱伝導が良好な接着剤で固定される。もちろん、接着剤で固定する前に、必要な電気配線を完了しておく必要がある。

本実施例のＬＥＤランプ１０では、トランス１４の鉄心としてトロイダルコアー１４ａが使用されており、トロイダルコアー１４ａは、ＥＩ形の鉄心よりも空隙が少なく、鉄損分が少ないことにより、電圧を効率よく変換することができるとともに、小形化・軽量化できる。さらにトロイダルコアー１４ａはリング形状を有しており、当該電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０では、トロイダルコアー１４ａの孔にその頸部５０が挿入された状態で反射鏡３６がホルダー３８に取り付けられており、反射鏡３６とトロイダルコアー１４ａとが互いに中心軸を一致させて、かつ、コンパクトにまとめられているので、トランス１４を電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０のホルダー３８に収容させたときに、当該ホルダー３８の中心軸と反射鏡３６の中心軸とが互いにずれた状態にならず、あるいは反射鏡３６の大きさに比べてホルダー３８が長くなりすぎず、本発明の電源回路内蔵型ＬＥＤランプ１０を従来の白熱電球の代替として使用しても違和感がない。

さらに、上述のように、反射鏡３６の頸部５０がトロイダルコアー１４ａの孔に挿入された状態でホルダー３８に取り付けられているので、ＬＥＤ２１で発生した熱は、ＬＥＤ２１が取り付けられた反射鏡３６の頸部５０から当該頸部５０を囲繞するトロイダルコアー１４ａを通って当該トロイダルコアー１４ａが取り付けられたホルダー３８から外部へ放射されるようになり、トロイダルコアー１４ａがあたかも放熱材のようにＬＥＤ２１で生じた熱を効率的にホルダー３８に伝導させるので、ＬＥＤ２１の温度が過度に高くなるのを回避して、ＬＥＤ２１の発光効率や寿命を長期間に渡って維持することができる。

本実施例のＬＥＤランプ１０の給電端子３９に、調光器２２を介さず直接に交流電源２０からの商用交流電圧（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ、１００Ｖ）を供給した場合について図１および図３を参照しつつ説明し、然る後、調光器２２によって位相制御された交流電圧を供給した場合について図１および図４を参照しつつ説明する。

（調光器２２を介さない場合）
交流電源２０からの電圧Ｖｉ（例えば、実効値ＡＣ１００Ｖｒｍｓ、ピーク値１４０Ｖ；図３（ａ）参照）は、ＬＥＤランプ１０の給電端子３９を介してそのままトランス１４に印加される（つまり、図１中、Ｖｉ＝Ｖｉｎ）。トランス１４に印加された電圧Ｖｉｎは、一例として、実効値ＡＣ１０Ｖｒｍｓ、ピーク値１４Ｖに降圧され、二次側電圧Ｖｔｒとして出力され、ＬＥＤ駆動回路１５の整流回路１６に供給される（図３（ｂ）参照）。

整流回路１６に供給された電圧Ｖｔｒは、全波整流されて、図３（ｃ）に示すように、交流電源２０からの電圧周波数の２倍の交流成分を含む脈流の直流電圧Ｖｄｃとなる。なお、整流回路１６を構成するダイオードによる電圧降下により、電圧Ｖｄｃのピーク電圧は、整流回路１６への入力電圧Ｖｔｒよりも１Ｖ低下して、１３Ｖとなっている。なお、Ｖｄｃは、後述する、定電流回路１８の入力電圧ＶＩＮと、ＬＥＤ２１に印加される電圧Ｖｏとの和である（つまり、Ｖｄｃ＝ＶＩＮ＋Ｖｏ）。

整流回路１６で整流された電圧Ｖｄｃは定電流回路１８に供給され、当該定電流回路１８から出力電圧Ｖｏｕｔ＝１．５Ｖとして出力される。なお、定電流回路１８におけるドロップアウト電圧は、０．３４Ｖである（Ｖｄｒｏｐ＝０．３４Ｖ）。

このとき、ＬＥＤ２１に用いられるパワーＬＥＤ１個当たりに必要な点灯電圧が３．２Ｖとすると、本実施例では、２つのパワーＬＥＤが直列を接続してＬＥＤ２１が構成されていることから、当該ＬＥＤ２１全体としては６．４Ｖ（＝３．２Ｖ×２）の電圧Ｖｏが必要となる。したがって、このようなＬＥＤ２１を点灯させるには、Ｖｄｃが少なくとも８．２Ｖ以上でなければならない（Ｖｄｃ（ｍｉｎ）＝Ｖｏｕｔ＋Ｖｄｒｏｐ＋Ｖｏ＝１．５Ｖ＋０．３４Ｖ＋６．４Ｖ≒８．２Ｖ）ことから、図３（ｃ）に示すように、Ｖｄｃの値が８．２Ｖ以上になる領域（半周期１８０°中の１０２°分）において、出力電流Ｉｏは定電流波形となる（図３（ｄ）参照）。

また、抵抗２６の抵抗値は、ＬＥＤ２１に用いられるパワーＬＥＤの定格電流値を考慮して設定されるところ、本実施例では、ＬＥＤ２１に流れる電流値のピークが０．４５Ａ（平均値＝０．３５Ａ）となるように前記抵抗値が設定されている（図３（ｄ）参照）。

図３（ｅ）は、交流電源２０から供給される電流の波形を示している。上述した電源回路１２では、コンデンサを使用していないので、当該電流の位相と電圧の位相とはほぼ一致しており、位相の進みはほとんど発生していない。また、当該電流の半周期波形とＬＥＤ２１に流れる電流の半周期波形（図３（ｄ））とはほぼ相似形となっており、歪みが少ないといえる。なお、約９０％という良好な力率が得られており、電源効率についてはスイッチング方式とほぼ同等であった。

（調光器２２を介する場合）
電源回路１２に、調光器２２によって位相制御された交流電圧を供給した場合について説明する。図４（ａ）〜（ｅ）には、調光器２２により導通角を約９０°にした場合の波形が示されている。すなわち、調光器２２のトライアックは、位相の半周期の約９０°でオン（導通状態）となり、当該半周期の１８０°でオフ（非導通状態）となる。

これにより、電源回路１２に供給される交流電圧Ｖｉｎの実効値は、ＡＣ５０Ｖｒｍｓと半分になり、電源回路１２介してＬＥＤ２１に流れる電流値の平均値も半分（０．１７５Ａ＝０．３５Ａ÷２）となる。なお、当然ながら、調光器２２を介した場合であっても、電流の位相と電圧の位相とはほぼ一致しており、位相の進みはほとんど発生せず、また、歪みも少ない。さらに、力率についても約９０％という良好な結果が得られた。

１０…電源回路内蔵型ＬＥＤランプ（ＬＥＤランプ）
１２…電源回路
１４…トランス
１４ａ…トロイダルコアー
１５…ＬＥＤ駆動回路
１６…整流回路
１８…定電流回路
２０…交流電源
２１…ＬＥＤ
２２…調光器
２４…３端子レギュレータ
２６…抵抗
２８…出力電線
３０…給電線
３２…グラウンド電線
３４…光源保持板
３６…反射鏡
３８…ホルダー
３９…給電端子
４０…駆動回路モジュール
４１…電線
４２…給電回路
４４…リード線
４６…光反射面
４８…出光開口
５０…頸部
５２…トランス収容空間
５４…駆動回路モジュール収容空間
５６…リード線
５８…リード線収容空間

Claims (1)

1. ＬＥＤと、
   前記ＬＥＤがその内側に取り付けられているとともに、前記ＬＥＤから放射された光を反射させる光反射面がその内面に形成され、反射させた光を出光させる出光開口を有する椀状の反射鏡と、
   交流電源からの交流電圧を所定の電圧まで降圧するトランス、降圧した交流電圧を整流する整流回路、および整流された直流電圧から定電流を前記ＬＥＤに供給する定電流回路を有する電源回路と、
   前記電源回路が収容されるとともに、前記反射鏡が取り付けられたホルダーとを備える電源回路内蔵型ＬＥＤランプであって、
   前記反射鏡は、その底部から外向きに突設された頸部を有しており、
   前記電源回路の前記トランスには、鉄心としてトロイダルコアーが使用されており、
   前記反射鏡は、前記頸部が前記ホルダーに収容された前記トロイダルコアーの孔に挿入された状態で、前記ホルダーに取り付けられていることを特徴とする電源回路内蔵型ＬＥＤランプ。
   
   

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