JP2013025872A - 蛍光灯型ｌｅｄランプ及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光灯型ＬＥＤランプの低消費電力化を可能とする。
【解決手段】インバータ回路１１は、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動する。ＬＥＤモジュール１２は、蛍光灯と交換可能にインバータ回路１１に取り付けられるＬＥＤランプである。ＬＥＤ回路２３は、１以上の発光ダイオードを含む。入力端子２０は、インバータ回路１１に接続され、インバータ回路１１からＬＥＤ回路２３に入力すべき電力を入力する。整流回路２２は、インバータ回路１１が出力する高周波電圧を整流する。インダクタ２４は、入力端子２０とＬＥＤ回路２３との間、例えば整流回路２２の出力とＬＥＤ回路２３との間に挿入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光灯型ＬＥＤランプに関し、更に詳しくは、蛍光灯の点灯装置に取り付けて蛍光灯の代わりに使用できる蛍光灯型ＬＥＤランプに関する。また、本発明は、そのようなＬＥＤランプを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

近年、低消費電力かつ長寿命の照明装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ照明装置が注目されている。ＬＥＤを利用した照明に関して、例えば特許文献１には、通常の蛍光灯と同じ外形を有する蛍光灯型ＬＥＤランプ（ＬＥＤモジュール）が記載されている。ユーザは、例えば既存の蛍光灯器具から蛍光灯を取り外し、これを蛍光灯型ＬＥＤランプと交換する。蛍光灯型ＬＥＤランプは、ＬＥＤを点灯させるための回路を含んでおり、既設の設備をそのまま用いつつ、光源をＬＥＤに変えることができる。

実開平６−５４１０３号公報

図４に、蛍光灯用のインバータに接続して使用できるＬＥＤモジュールの回路構成例を示す。ＬＥＤモジュール５０は、フィラメント相当回路５１、整流回路５２、及びＬＥＤ回路５３を有する。ＬＥＤ回路５３は、例えば直列接続された複数のＬＥＤを含む。インバータ回路５４からの入力は、フィラメント相当回路５１を介して整流回路５２に入力され、整流回路５２で整流された後にＬＥＤ回路５３に供給される。フィラメント相当回路５１は、インバータの形式によっては省略できる場合もある。また、整流回路５２は、ＬＥＤ回路５３の構成によっては省略できる場合がある。

ここで、ＬＥＤモジュール５０は、省エネルギー効果を狙うなどの理由で、蛍光灯の点灯時よりも低い電力で点灯するように設計されることがある。例えば、消費電力が２０Ｗの照明装置があり、蛍光灯部分の電力が１６Ｗで、点灯装置のロスが４Ｗであったとする。このとき、蛍光灯の代わりに、ＬＥＤモジュール５０に電力が１０Ｗ入るように設計した蛍光灯型ＬＥＤランプを取り付けると、照明装置の消費電力は１０Ｗ＋４Ｗ＝１４Ｗとなる。この場合、照明装置の消費電力は、蛍光灯使用時（２０Ｗ）に比べて、６Ｗだけ省エネルギー化することができる。

しかしながら、インバータ回路５４が、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動する回路である場合（例えば高調波対応型のワンコンバータの回路形式に多い）、上記のように蛍光灯に比べて低い電力で点灯するように設計されたＬＥＤモジュール５０を使用すると、ＬＥＤモジュール５０への通電時にインバータ回路５４側のＤＣバス電圧が上昇し、インバータ回路５４を構成する部品の定格電圧を超える場合がある。これを回避するために、ＬＥＤモジュール５０をあまり低い電力で点灯するように設計することができなかった。

本願発明は、上記に鑑み、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動するインバータ回路に、蛍光灯に比して低い電力で点灯するように設計したＬＥＤランプを接続したときでも、ＤＣバス電圧の上昇を抑えることができる蛍光灯型ＬＥＤランプ及び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、本発明は、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動するインバータ回路と、蛍光灯と交換可能に前記インバータ回路に取り付けられるＬＥＤランプであって、１以上の発光ダイオードを含むＬＥＤ回路と、前記インバータ回路に接続され、前記インバータ回路から前記ＬＥＤ回路に入力すべき電力を入力する入力端子と、前記入力端子と前記ＬＥＤ回路との間に挿入されたインダクタとを有する蛍光灯型ＬＥＤランプとを備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置を提供する。

本発明では、前記インダクタが、前記ＬＥＤ回路に対して直列に接続される構成とすることができる。

本発明のＬＥＤ照明装置では、ＬＥＤモジュールが、前記入力端子と接続され、前記インバータ回路の出力を整流して前記ＬＥＤ回路に供給する整流回路を更に備える構成を採用できる。インダクタは、整流回路の入力側又は出力側に挿入することができる。

本発明は、また、蛍光灯型のＬＥＤランプであって、１以上の発光ダイオードを含むＬＥＤ回路と、インバータ回路に接続され、前記ＬＥＤ回路の入力すべき電力を入力する入力端子と、前記入力端子と前記ＬＥＤ回路との間に挿入されたインダクタとを備える蛍光灯型ＬＥＤランプを提供する。

本発明の蛍光灯型ＬＥＤランプ及びＬＥＤ照明装置では、入力端子とＬＥＤ回路との間にインダクタが挿入されることで、ＬＥＤランプを蛍光灯に比して低い電力で点灯するように設計した場合でも、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動するインバータ回路のＤＣバス電圧の上昇を抑えることができる。このため、ＬＥＤランプをより低い電力で点灯するように設計することができ、ＬＥＤランプの更なる低消費電力化が可能である。

本発明の一実施形態の蛍光灯型ＬＥＤランプを含むＬＥＤ照明装置を示すブロック図。 本発明の変形例の蛍光灯型ＬＥＤランプを含むＬＥＤ照明装置を示すブロック図。 本発明の別の変形例の蛍光灯型ＬＥＤランプを含むＬＥＤ照明装置を示すブロック図。 蛍光灯用のインバータに接続して使用できるＬＥＤモジュールの構成例を示すブロック図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の蛍光灯型ＬＥＤランプを含むＬＥＤ照明装置を示す。ＬＥＤ照明装置１０は、インバータ回路１１と、ＬＥＤモジュール（蛍光灯型ＬＥＤランプ）１２とを含む。ＬＥＤモジュール１２は、フィラメント相当回路２１、整流回路２２と、ＬＥＤ回路２３、及びインダクタ２４を有する。ＬＥＤモジュール１２は、蛍光灯型のＬＥＤランプであり、既存の蛍光灯照明装置に取り付けられている通常の蛍光灯と取り換えて使用することができる。

インバータ回路１１は、蛍光灯を点灯させるための点灯装置を構成する。インバータ回路１１は、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動するタイプのインバータ回路である。インバータ回路１１は、例えば５０Ｈｚ／６０Ｈｚの入力交流電圧を、高周波電圧に変換する。インバータ回路１１には、例えば高調波対応型のワンコンバータが用いられる。一般的なツーコンバータ方式では、１つのコンバータで高調波を低減し、もう１つのコンバータでランプを点灯させる高周波電圧を生成するのに対し、高調波対応型のワンコンバータは、入力電流の高調波ひずみを低減させるスイッチング動作と、ランプを点灯させる高周波電圧を作り出すスイッチング動作を兼ねている。

ＬＥＤモジュール１２は、入力端子２０によりインバータ回路１１に接続される。入力端子２０は、インバータ回路１１から出力された高周波電圧を入力する。インバータ回路１１からの入力は、フィラメント相当回路２１を介して整流回路２２に入力される。フィラメント相当回路２１は、インバータ回路１１の形式によっては省略することができる。整流回路２２は、入力高周波電源を整流し、直流電圧をＬＥＤ回路２３に供給する。ＬＥＤ回路２３は、１以上のＬＥＤを含む。ＬＥＤ回路２３は、例えば直列／並列に接続された複数のＬＥＤを含んでいる。整流回路２２は、出力電圧の平滑化を行う整流平滑回路でもよい。整流回路２２は、ＬＥＤ回路２３の構成によっては省略できる場合がある。

ＬＥＤモジュール１２は、蛍光灯点灯時の電力に比して低い電力で点灯するように設計されている。例えば、蛍光灯の電力３７Ｗに対して、２３Ｗで点灯するように設計されている。インバータ回路１１側から見ると、ＬＥＤモジュール１２に対して電力供給を行っているときは、蛍光灯に対して電力供給を行う場合に比して、電力が低くなる分だけ負荷が軽くなる。

例えば上記の数値例の場合、インバータ回路１１を含む点灯装置は、接続されたランプが蛍光灯のときは負荷（蛍光灯）に３７Ｗの電力を供給し、接続されたランプがＬＥＤモジュール１２のときは負荷（ＬＥＤモジュール１２）に２３Ｗの電力を供給する。インバータ回路１１が高調波対応型のワンコンバータ回路の場合、この減った分の１４ＷのエネルギーがＤＣバス電圧の上昇にあてられ、結果として、ＤＣバス電圧が上昇することになる。

上記ＤＣバス電圧の上昇を防ぐために、インダクタ（インダクタンス要素）２４を用いる。インダクタ２４は、インバータ回路１１の負荷側（出力側）に、負荷に対して直列に挿入される。より詳細には、インダクタ２４は、ＬＥＤ回路２３の電源入力ラインに、ＬＥＤ回路２３に対して直列に挿入される。インダクタ２４が挿入されることで、ＬＥＤモジュール１２を蛍光灯に比して低い電力で点灯するように設計したときでも、インダクタ２４が挿入されない場合に比してＤＣバス電圧を低下させることができる。

インダクタ２４の挿入により、ＤＣバス電圧が低下する理由について考察する。インバータ回路１１側にＬとＣの共振回路があり、その共振電圧が負荷（ＬＥＤモジュール又は蛍光灯）に印加される。インバータ回路１１の負荷側であるＬＥＤモジュール１２内にインダクタ２４を設けることで、インバータ回路１１のＬとＣの回路に更にＬが足された形になって、共振条件が変化する。この共振条件の変化に伴い、インダクタ２４がない場合よりもインバータ回路１１のＤＣバス電圧が低くなるものと考えられる。

なお、インダクタ２４の位置は、整流回路２２の出力側には限定されない。図２及び図３は、変形例を示す。図２では、インダクタ２４は、整流回路２２の入力側、すなわちフィラメント相当回路２１の出力と整流回路２２の入力との間に挿入される。また、図３では、インダクタ２４は、インバータ回路１１からの高周波電圧を入力する部分とフィラメント相当回路２１との間に挿入されている。図２及び図３に示す変形例の位置にインダクタ２４を挿入した場合も、図１の場合と同様に、インバータ回路１１に、蛍光灯に比して低い電力で点灯するように設計したＬＥＤモジュール１２を接続したとき、インダクタ２４が挿入されない場合に比してＤＣバス電圧を低下させることができる。

本実施形態では、ＬＥＤモジュール１２の入力端子２０とＬＥＤ回路２３との間にインダクタ２４が挿入される。インダクタ２４を挿入することで、負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動するインバータ回路１１に対して、蛍光灯に比して低い電力で点灯するように設計したＬＥＤモジュール１２を接続したときでも、ＬＥＤモジュール１２への通電時にインバータ回路１１側のＤＣバス電圧が上昇することを抑えることができる。ＤＣバス電圧の上昇が抑えられることで、ＬＥＤモジュール１２をより低い電力で点灯するように設計したときでも、インバータ回路１１の出力がインバータ回路部品の定格電圧を超える事態を回避することができ、ＬＥＤモジュール１２の更なる低消費電力化が可能である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のＬＥＤモジュール及びＬＥＤ照明装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

１０：ＬＥＤ照明装置
１１：インバータ回路
１２：ＬＥＤモジュール
２１：フィラメント相当回路
２２：整流回路
２３：ＬＥＤ回路
２４：インダクタ

Claims (4)

1. 負荷の変動に応じてＤＣバス電圧が変動するインバータ回路と、
   蛍光灯と交換可能に前記インバータ回路に取り付けられるＬＥＤランプであって、複数の発光ダイオードを含むＬＥＤ回路と、前記インバータ回路に接続され、前記インバータ回路から前記ＬＥＤ回路に入力すべき電力を入力する入力端子と、前記入力端子と前記ＬＥＤ回路との間に挿入されたインダクタとを有する蛍光灯型ＬＥＤランプとを備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記インダクタが、前記ＬＥＤ回路に対して直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
3. 前記入力端子と接続され、前記インバータ回路の出力を整流して前記ＬＥＤ回路に供給する整流回路を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
4. 蛍光灯型のＬＥＤランプであって、
   複数の発光ダイオードを含むＬＥＤ回路と、
   インバータ回路に接続され、前記ＬＥＤ回路の入力すべき電力を入力する入力端子と、
   前記入力端子と前記ＬＥＤ回路との間に挿入されたインダクタとを備える蛍光灯型ＬＥＤランプ。

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