JP2015525440A

JP2015525440A - 可変配光ｌｅｄ蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2015525440A
Application number: JP2015514318A
Authority: JP
Inventors: 仇富軍
Original assignee: 寧波福泰電器有限公司
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2032-10-08
Also published as: US9000668B2; EP2858459B1; EP2858459A4; EP2858459A1; WO2013177884A1; CN102711329A; JP5973063B2; CN102711329B; US20140192526A1

Abstract

本発明は可変配光ＬＥＤ蛍光ランプを開示し、互いに係合するランプカバー及び放熱体からなるランプハウジングと、１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセットと駆動制御手段からなるプリント基板と、ランプハウジングの両側に被設されるランプホルダとを含み、ＬＥＤ駆動制御手段はさらに、電圧検出モジュールと、知能化切替モジュールと、リニア定電流モジュールとを含む。電圧検出モジュールは、整流器フィルタモジュールの２つの出力端子の間に接続された分圧第１抵抗器と第２抵抗器、及び第２抵抗器と並列接続する第１コンデンサからなる。知能化切替モジュールは、電界効果トランジスタによって第１抵抗器と第２抵抗器の共通端子に接続され、知能化切替モジュールの出力に複数セットのＬＥＤランプセットが接続され、各ＬＥＤランプの後に補償抵抗器が直列接続される。リニア定電流モジュールは２つのＩＣリニア駆動チップからなる。本発明は出力電圧を自動的に検出することによってＬＥＤランプの直列接続数量を切り替え、最良の駆動効率を実現し、如何なる電圧状況においても正常に作業できることを実現した。

Description

本発明は、蛍光ランプの電源駆動システムに係り、特に可変配光ＬＥＤ蛍光ランプに係る。

現在、市販されている蛍光ランプの大半は駆動電源が外付型であり、またはアルミチューブ溝内に内蔵され、ＬＥＤは発光効率が高く、省エネで、使用寿命が長く、輝度が調整可能で、安全且つ信頼性が高いなどのメリットを有しているため、照明器具として幅広く応用されており、したがって従来の蛍光ランプをＬＥＤランプに交換するためには、外付型電源を採用しているものに対して、元の蛍光ランプのランプブラケットの配線方式を改変しなければならず（ＬＥＤ駆動は従来の蛍光ランプの駆動方式と異なるため）、これによって、ＬＥＤ蛍光ランプの交換には高い技術難易度及び高い交換費用の問題が存在する。そして広角発光の蛍光ランプは１／３アルミチューブを使用しなければならないが、アルミチューブの高さが低く、アルミチューブ溝内に内蔵するには無理があるため、チューブヘッドの両端に内蔵する駆動方案があるが、しかし電源をチューブヘッドの両端に内蔵する駆動方案を採用すると、電源の長さに限度があるため、出力及び電器性能において様々な欠点がある（例えば、出力が制限され、電磁妨害、コストなど）。例えば、特許番号２００７２０１８１７２６．５において「ＬＥＤ定電流駆動回路」が開示され、該発明は、幹線給電と１つ及びそれ以上のダイオードからなるランプセットに接続する１つの電源モジュールを含み、その特徴は、前記電源モジュールが順次に接続されている交流入力端子、整流回路、絶縁トランス、及び定電流出力回路を含み、前記定電流出力回路の出力端子がランプセットに接続することである。このような電源は幹線給電にしか接続できないため、複数のＬＥＤ回路を定電流で駆動する汎用性が低く、出力電圧がＬＥＤランプの電圧より少々高い場合、駆動効率が高く、しかし、実際の使用環境において電圧の変動により、効率が悪く、または定電流を保てない状態を起こしてしまう。それに現在蛍光ランプの整流器の種類は多様で、出力電圧も様々であり、例えば、日本では１８０ＶＡＣ出力と１３０ＶＡＣ出力の整流器があり、このような駆動回路は適合しておらず、ＬＥＤの駆動電圧の不足によって、輝度が足りないまたは付かない問題を起こし、使用の安全性を低下させ、使用寿命を縮めてしまう。

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解決するために、有効的なリニアマッチングが可能で、体積が小さく、使用安全且つ信頼性が高く、コストが低く、寿命が長い可変配光ＬＥＤ蛍光ランプを提供することである。

上記目的を実現するために、本発明の設計した可変配光ＬＥＤ蛍光ランプは、ランプハウジングと、プリント基板と、２つのランプホルダとを含み、ランプハウジングが互いに係合するランプカバー及び放熱体からなり、各ランプホルダがランプハウジングの両側に被設され、プリント基板に１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセットとＬＥＤ駆動制御手段を設け、且つプリント基板と放熱体の間に熱伝導両面シリコンテープが粘着され、ＬＥＤ駆動制御手段が信号入力、保護モジュール、及び整流器フィルタモジュールを含み、ＬＥＤ駆動制御手段はさらに、整流器フィルタモジュールの後に設置された、電圧を検出判断する電圧検出モジュールと、電圧検出モジュールに接続し、ＬＥＤランプの知能化切替を実現する知能化切替モジュールと、知能化切替モジュールに接続するリニア定電流モジュールとを含む。

検出電圧を提供するために、電圧検出モジュールは、整流器フィルタモジュールの２つの正負出力端子の間に接続された分圧第１抵抗器と第２抵抗器、及び第２抵抗器と並列接続する第１コンデンサからなる。

回路の性能的なマッチングを有効に実現させ、且つコストを下げ、使用寿命を延ばすために、知能化切替モジュールは、第１継電器、第２継電器及び電界効果トランジスタからなり、電界効果トランジスタのグリッド端子Ｇによって第１抵抗器と第２抵抗器の共通端子に接続され、電界効果トランジスタのドレイン端子Ｄが第２継電器の電源負極端子に接続し、電界効果トランジスタのソース端子Ｓが整流器フィルタモジュールの負極出力端子に接続し、知能化切替モジュールの出力に１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセットが接続され、且つ各セットのＬＥＤランプセットに１つ及びそれ以上のＬＥＤランプが直列接続され、各ＬＥＤランプの後に１つ及びそれ以上の補償抵抗器が直列接続される。

使用上の安全性を向上し、及びＩＣ出力が高すぎることを防止するために、リニア定電流モジュールは２つのＩＣリニア駆動チップからなり、前記各ＩＣリニア駆動チップの入力端子がいずれも第２継電器の第２常開端子に接続し、且つ出力端子がいずれも整流器フィルタモジュールの負極出力端子に接続する。

性能的なマッチングをさらに実現し、及びコストを下げるために、第１継電器の第１常閉端子と整流器フィルタモジュールの正極出力端子の間に第１ダイオードが接続され、第１継電器の第１常開端子が整流器フィルタモジュールの正極出力端子に接続し、第１継電器の第２常閉端子と整流器フィルタモジュールの正極出力端子の間に第１ＬＥＤランプセット及び第２ＬＥＤランプセットが並列接続され、第１継電器の第２コイル端子と第１継電器の第１コイル端子の間に第３ＬＥＤランプセットが接続され、且つ第３ＬＥＤランプセットと第１継電器の第２コイル端子の共通端子に第２継電器の第１常閉端子が接続され、第１継電器の負極電圧端子と整流器フィルタモジュールの正極出力端子の間に第３抵抗器及び第３ダイオードが直列接続され、第１継電器の負極電圧端子と電界効果トランジスタのドレイン端子の間に第４ダイオードが接続され、第２継電器の第１常開端子と第１継電器の第２常閉端子の間に第４ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器の第１コイル端子が第１継電器の第２常閉端子に接続し、第２継電器の第２常開端子と第１継電器の第２コイル端子の間に第５ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器の第２常閉端子と第１継電器の第２コイル端子の間に第６ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器の第２常閉端子と第２継電器の第２常開端子の間に第２ダイオードが接続される。

さらに保護作用を強化し、使用寿命を延ばすために、保護モジュールは、短絡保護モジュールと、過電圧保護モジュールと、過熱保護モジュールとを含み、短絡保護モジュール及び過電圧保護モジュールは信号入力と整流器フィルタモジュールの間に順次に接続され、過熱保護モジュールはＩＣリニア駆動チップによって実現される。

本発明による可変配光ＬＥＤ蛍光ランプにおいて、整流器フィルタモジュールに入力した後、分圧抵抗器Ｒ５、Ｒ６によって整流器の出力電圧を検出し、整流器の出力電圧が正常な場合、Ｒ５の電圧は電界効果トランジスタＱの導通電圧に達していないため、この時の整流器フィルタ回路の正極出力端子が直接に継電器の第１常閉端子を通過し、継電器の第１常閉端子が第１コイル端子と導通するため、この時、継電器のＴＯ−ＯＮが導通し、回路が正常に導通する。出力電圧が高くなる場合、Ｒ５の電圧も高くなることで、電界効果トランジスタＱのＶｇｓ（即ちＶＲ５）が所定電圧値に達した時に導通し、継電器が回路を形成することによって、継電器がＴＯ−ＯＮ導通からＴＯ−ＯＦＦ導通に切り替え、元の接続列を変え、且つ切り替えを行うことで、整流器の出力電圧を自動的に検出することによってＬＥＤの直列接続数量を自動的に切り替え、最良の駆動効率を実現し、有効的なリニアマッチングが可能で、体積が小さく、使用安全且つ信頼性が高く、コストが低く、寿命が長いメリットを実現した。

本発明の全体構造の分解図である。図１の駆動制御手段の構造図である。図１の駆動制御手段の原理図である。図３の制御回路を除去した後の簡易的原理図である。図４がＴＯ−ＯＮ導通時の簡易図である。図４がＴＯ−ＯＦＦ導通時の簡易図である。

以下では図面及び実施例に合わせて本発明についてさらに説明する。

図１、図２、図３において、本発明の提供した可変配光ＬＥＤ蛍光ランプは、ランプハウジング９と、プリント基板１０と、２つのランプホルダ１１とを含み、ランプハウジング９が互いに係合するランプカバー１２及び放熱体１３からなり、各ランプホルダ１１がランプハウジング９の両側に被設され、プリント基板１０に１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセット１５とＬＥＤ駆動制御手段１６を設け、且つプリント基板１０と放熱体の間に熱伝導両面シリコンテープ１４が粘着され、ＬＥＤ駆動制御手段１６が信号入力１、保護モジュール、及び整流器フィルタモジュール４を含み、ＬＥＤ駆動制御手段１６はさらに整流器フィルタモジュール４の後に設置された、電圧を検出判断する電圧検出モジュール５と、電圧検出モジュール５に接続し、ＬＥＤランプの知能化切替を実現する知能化切替モジュール６と、知能化切替モジュール６に接続するリニア定電流モジュール７とを含み、電圧検出モジュール５は、整流器フィルタモジュール４の２つの正負出力端子の間に接続された分圧第１抵抗器Ｒ５と第２抵抗器Ｒ６、及び第２抵抗器Ｒ６と並列接続する第１コンデンサＣ３からなり、知能化切替モジュール６は、第１継電器Ｓ１、第２継電器Ｓ２及び電界効果トランジスタＱからなり、電界効果トランジスタＱのグリッド端子Ｇによって第１抵抗器Ｒ５と第２抵抗器Ｒ６の共通端子に接続され、電界効果トランジスタＱのドレイン端子Ｄが第２継電器Ｓ２の電源負極端子ＶＣＣ−に接続し、電界効果トランジスタＱのソース端子Ｓが整流器フィルタモジュール４の負極出力端子に接続し、知能化切替モジュール６の出力に１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセット１５が接続され、且つ各セットのＬＥＤランプセット１５に１つ及びそれ以上のＬＥＤランプが直列接続され、各ＬＥＤランプの後に１つ及びそれ以上の補償抵抗器Ｒが直列接続され、リニア定電流モジュール７は２つのＩＣリニア駆動チップからなり、ＩＣ出力が高すぎることを防止するために、２つのＩＣで出力を分担し、各ＩＣリニア駆動チップの入力端子ＩＮがいずれも第２継電器Ｓ２の第２常開端子ＯＦＦ２に接続し、且つ出力端子ＯＵＴがいずれも整流器フィルタモジュール４の負極出力端子に接続し、同時に各ＩＣリニア駆動チップの接地端子ＧＮＤがいずれも整流器フィルタモジュールの負極出力端子に接続する。

第１継電器Ｓ１の第１常閉端子ＴＯ１と整流器フィルタモジュール４の正極出力端子の間に第１ダイオードＤ１が接続され、且つ第１ダイオードＤ１の正極端子が整流器フィルタモジュール４の正極出力端子に接続し、第１継電器Ｓ１の第１常開端子ＯＦＦ１が整流器フィルタモジュール４の正極出力端子に接続し、第１継電器Ｓ１の第２常閉端子ＴＯ２と整流器フィルタモジュール４の正極出力端子の間に第１ＬＥＤランプセット及び第２ＬＥＤランプセットが並列接続される。第１継電器Ｓ１の第２コイル端子ＯＮ２と第１継電器Ｓ１の第１コイル端子ＯＮ１の間に第３ＬＥＤランプセットが接続され、且つ第３ＬＥＤランプセットと第１継電器Ｓ１の第２コイル端子ＯＮ２の共通端子に第２継電器Ｓ２の第１常閉端子ＴＯ１が接続される。第１継電器Ｓ１の負極電圧端子ＶＣＣ−と整流器フィルタモジュール４の正極出力端子の間に第３抵抗器Ｒ１及び第３ダイオードＤ３が直列接続され、且つ第３ダイオードＤ３の正極端子が第１継電器Ｓ１の負極電圧端子ＶＣＣ−に接続し、同時に第３抵抗器Ｒ１及び第３ダイオードＤ３の共通端子が第１継電器Ｓ１の正極電圧端子ＶＣＣ＋に接続する。第１継電器Ｓ１の負極電圧端子ＶＣＣ−と電界効果トランジスタＱのドレイン端子Ｄの間に第４ダイオードＤ４が接続され、且つ第４ダイオードＤ４の正極が電界効果トランジスタＱのドレイン端子Ｄに接続し、同時に第１継電器Ｓ１の負極電圧端子ＶＣＣ−が第２継電器Ｓ２の正極電圧端子ＶＣＣ＋に接続する。第２継電器Ｓ２の第１常開端子ＯＦＦ１と第１継電器Ｓ１の第２常閉端子ＴＯ２の間に第４ＬＥＤランプセットが接続され、同時に第２継電器Ｓ２の第２コイル端子ＯＮ２が第１継電器Ｓ１の第１常閉端子ＴＯ１に接続する。第２継電器Ｓ２の第２常開端子ＯＦＦ２と第１継電器Ｓ１の第２コイル端子ＯＮ２の間に第５ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器Ｓ２の第２常閉端子ＴＯ２と第１継電器Ｓ１の第２コイル端子ＯＮ２の間に第６ＬＥＤランプセットが接続され、同時に第２継電器Ｓ２の第２常閉端子ＴＯ２と第２継電器Ｓ２の第２常開端子ＯＦＦ２の間に第２ダイオードＤ２が接続され、且つ第２ダイオードＤ２の正極端子が第２継電器Ｓ２の第２常閉端子ＴＯ２に接続する。

保護モジュールは、短絡保護モジュール２と、過電圧保護モジュール３と、過熱保護モジュール８とを含み、前記短絡保護モジュール２及び過電圧保護モジュール３は信号入力１と整流器フィルタモジュール４の間に順次に接続され、過熱保護モジュール８はＩＣリニア駆動チップによって実現される。

具体的な作業方法は以下の通りである。蛍光ランプに外付けの入力電圧を提供する時、外付けの入力電圧が正常な電圧変動範囲内にある場合、電圧が整流器フィルタを経て分圧抵抗器Ｒ５、Ｒ６によって整流器の出力電圧を検出し、この時に得られた回路は図４に示すように、図４は制御回路を除去した後の簡易的原理図であり、この時の分圧抵抗器Ｒ５の電圧は電界効果トランジスタＱの導通電圧に達していないが、しかし第１継電器と第２継電器の内蔵コイルがいずれも接続常閉状態であるため、この時、出力電圧が第１ダイオードＤ１を介して第１継電器Ｓ１の第１常閉端子ＴＯ１に接続し、第１ＬＥＤランプセットを介して第２継電器Ｓ２の第１コイル端子に接続し、第３ＬＥＤランプセットを介して第２継電器Ｓ２の第１常閉端子ＴＯ１に接続し、回路が形成され、したがってこの時の回路内のＬＥＤの直列・並列接続方式は図５に示すようになる。整流器の出力電圧が高すぎる場合、この時、分圧抵抗器Ｒ５、Ｒ６によって整流器の出力電圧を検出し、Ｒ５の電圧も高くなることで、電界効果トランジスタＱのＶｇｓ電圧が上昇し、所定電圧値に達すると電界効果トランジスタＱが瞬時に導通し、Ｑが導通された後、この時、継電器は常閉状態の導通から常開状態の導通に切り替え、この時も回路が形成されることで、継電器の作業状態がＴＯ−ＯＮ導通からＴＯ−ＯＦＦ導通に切り替え、元の接続列を変え、且つ切り替えを行う。この時の回路内のＬＥＤの直列・並列接続方式は図６に示すようになることによって、ＬＥＤの外周の整流器の電圧の変化に係らず、回路のリニアマッチングを実現することができ、回路が正常に発光でき、回路内の第３ダイオードＤ３及び第４ダイオードＤ４はダイオードの単方向性導電によって、回路内おいて継電器を保護する役割を果たす。

Claims

ランプハウジング（９）と、プリント基板（１０）と、２つのランプホルダ（１１）とを含む可変配光ＬＥＤ蛍光ランプであって、前記ランプハウジング（９）が互いに係合するランプカバー（１２）及び放熱体（１３）からなり、各ランプホルダ（１１）がランプハウジング（９）の両側に被設され、プリント基板（１０）に１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセット（１５）とＬＥＤ駆動制御手段（１６）を設け、プリント基板（１０）と放熱体の間に熱伝導両面シリコンテープ（１４）が粘着され、前記ＬＥＤ駆動制御手段（１６）が信号入力（１）、保護モジュール、及び整流器フィルタモジュール（４）を含む可変配光ＬＥＤ蛍光ランプにおいて、
前記ＬＥＤ駆動制御手段（１６）はさらに整流器フィルタモジュール（４）の後に設置された、電圧を検出判断する電圧検出モジュール（５）と、電圧検出モジュール（５）に接続し、ＬＥＤランプの知能化切替を実現する知能化切替モジュール（６）と、知能化切替モジュール（６）に接続するリニア定電流モジュール（７）とを含み、前記電圧検出モジュール（５）は、整流器フィルタモジュール（４）の２つの正負出力端子の間に接続された分圧第１抵抗器（Ｒ５）と第２抵抗器（Ｒ６）、及び第２抵抗器（Ｒ６）と並列接続する第１コンデンサ（Ｃ３）からなり、前記知能化切替モジュール（６）は、第１継電器（Ｓ１）、第２継電器（Ｓ２）及び電界効果トランジスタ（Ｑ）からなり、電界効果トランジスタ（Ｑ）のグリッド端子Ｇによって第１抵抗器（Ｒ５）と第２抵抗器（Ｒ６）の共通端子に接続され、電界効果トランジスタ（Ｑ）のドレイン端子Ｄが第２継電器（Ｓ２）の電源負極端子（ＶＣＣ−）に接続し、電界効果トランジスタ（Ｑ）のソース端子Ｓが整流器フィルタモジュール（４）の負極出力端子に接続し、前記知能化切替モジュール（６）の出力に１セット及びそれ以上のＬＥＤランプセット（１５）が接続され、且つ各セットのＬＥＤランプセット（１５）に１つ及びそれ以上のＬＥＤランプが直列接続され、各ＬＥＤランプの後に１つ及びそれ以上の補償抵抗器（Ｒ）が直列接続され、前記リニア定電流モジュール（７）は２つのＩＣリニア駆動チップからなり、前記各ＩＣリニア駆動チップの入力端子（ＩＮ）がいずれも第２継電器（Ｓ２）の第２常開端子（ＯＦＦ２）に接続し、且つ出力端子（ＯＵＴ）がいずれも整流器フィルタモジュールの負極出力端子に接続することを特徴とする可変配光ＬＥＤ蛍光ランプ。
前記第１継電器（Ｓ１）の第１常閉端子（ＴＯ１）と整流器フィルタモジュール（４）の正極出力端子の間に第１ダイオード（Ｄ１）が接続され、第１継電器（Ｓ１）の第１常開端子（ＯＦＦ１）が整流器フィルタモジュール（４）の正極出力端子に接続し、第１継電器（Ｓ１）の第２常閉端子（ＴＯ２）と整流器フィルタモジュール（４）の正極出力端子の間に第１ＬＥＤランプセット及び第２ＬＥＤランプセットが並列接続され、第１継電器（Ｓ１）の第２コイル端子（ＯＮ２）と第１継電器（Ｓ１）の第１コイル端子（ＯＮ１）の間に第３ＬＥＤランプセットが接続され、且つ第３ＬＥＤランプセットと第１継電器（Ｓ１）の第２コイル端子（ＯＮ２）の共通端子に第２継電器（Ｓ２）の第１常閉端子（ＴＯ１）が接続され、第１継電器（Ｓ１）の負極電圧端子（ＶＣＣ−）と整流器フィルタモジュール（４）の正極出力端子の間に第３抵抗器（Ｒ１）及び第３ダイオード（Ｄ３）が直列接続され、第１継電器（Ｓ１）の負極電圧端子（ＶＣＣ−）と電界効果トランジスタ（Ｑ）のドレイン端子（Ｄ）の間に第４ダイオード（Ｄ４）が接続され、第２継電器（Ｓ２）の第１常開端子（ＯＦＦ１）と第１継電器（Ｓ１）の第２常閉端子（ＴＯ２）の間に第４ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器（Ｓ２）の第１コイル端子（ＯＮ１）が第１継電器（Ｓ１）の第２常閉端子（ＴＯ２）に接続し、第２継電器（Ｓ２）の第２常開端子（ＯＦＦ２）と第１継電器（Ｓ１）の第２コイル端子（ＯＮ２）の間に第５ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器（Ｓ２）の第２常閉端子（ＴＯ２）と第１継電器（Ｓ１）の第２コイル端子（ＯＮ２）の間に第６ＬＥＤランプセットが接続され、第２継電器（Ｓ２）の第２常閉端子（ＴＯ２）と第２継電器（Ｓ２）の第２常開端子（ＯＦＦ２）の間に第２ダイオード（Ｄ２）が接続されることを特徴とする請求項１に記載の可変配光ＬＥＤ蛍光ランプ。
前記保護モジュールは、短絡保護モジュール（２）と、過電圧保護モジュール（３）と、過熱保護モジュール（８）とを含み、前記短絡保護モジュール（２）及び過電圧保護モジュール（３）は信号入力（１）と整流器フィルタモジュール（４）の間に順次に接続され、且つ前記過熱保護モジュール（８）はＩＣリニア駆動チップによって実現されることを特徴とする請求項１または２に記載の可変配光ＬＥＤ蛍光ランプ。