JP2011082069A - 電源回路内蔵型ledランプ - Google Patents
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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
【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。
(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。
(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。
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。
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(Al2O3−SiO2)系、アルミナ(Al2O3)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)。
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。
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
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)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009234454A JP2011082069A (ja) | 2009-10-08 | 2009-10-08 | 電源回路内蔵型ledランプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009234454A JP2011082069A (ja) | 2009-10-08 | 2009-10-08 | 電源回路内蔵型ledランプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011082069A true JP2011082069A (ja) | 2011-04-21 |
Family
ID=44075912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009234454A Pending JP2011082069A (ja) | 2009-10-08 | 2009-10-08 | 電源回路内蔵型ledランプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011082069A (ja) |
-
2009
- 2009-10-08 JP JP2009234454A patent/JP2011082069A/ja active Pending
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