JP2019114341A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】整流回路の２次側で生じた過電流から保護することができる照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ１１と、交流電圧を整流して出力するブリッジダイオード６６と、ブリッジダイオード６６の脈流電圧によってＬＥＤ１１を駆動するＤＣ駆動回路１３と、を有し、ブリッジダイオード６６とＤＣ駆動回路１３との間に、過電流を遮断する２次側ヒューズ７０が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来、発光素子を光源とする照明装置として、交流電圧によって点灯駆動される交流駆動型の照明装置が知られている。また交流駆動型の照明装置には、整流回路を内蔵したものが知られている。整流回路は、商用電源からの交流電圧を脈流電圧に変換する回路であり、この脈流電圧によって発光素子が点灯駆動される。
交流駆動型の照明装置において、整流回路の一次側にヒューズを設け、商用電源側の短絡や地絡などによって生じる過電流から照明装置を保護する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許４５８１６４６号明細書

一般に、照明装置においては、その照明装置の耐用年数や使用環境での使用に十分に耐え得る性能の電気部品や電子部品（以下、単に「電気部品」と言う）を用いて、装置内部の電気回路が構成される。
しかしながら、電気部品の経年劣化による装置内部の電気回路の短絡や、トラッキング等によって装置内部でも過電流が生じる場合があるものの、特許文献１の技術では、整流回路の２次側で過電流が生じた場合には、当該過電流から照明装置を十分に保護できない。

本発明は、整流回路の２次側で生じた過電流から保護することができる照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、発光素子と、交流電圧を整流して出力する電圧出力回路と、前記電圧出力回路の出力電圧によって前記発光素子を駆動する駆動回路と、を有し、前記電圧出力回路と前記駆動回路との間に、過電流を遮断する過電流保護回路が設けられていることを特徴とする照明装置を提供する。

本発明は、上記照明装置において、前記過電流保護回路は、前記電圧出力回路の出力端、或いは、前記電圧出力回路の２次側に設けられた昇圧回路の出力端に接続されていることを特徴とする。

本発明は、上記照明装置において、前記過電流保護回路は、非復帰型のヒューズであることを特徴とする。

本発明は、上記照明装置において、前記電圧出力回路の１次側に他の過電流保護回路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、整流回路の２次側で生じた過電流から保護することができる。

本発明の実施形態に係るランプの構成を示す断面図である。 電源回路モジュールの構成を示す図である。 電源回路の回路図である。 本発明の変形例に係るランプの概略構成を示す図である。 本発明の他の変形例に係るランプの概略構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態では、照明装置として、ＬＥＤを光源に備えたランプについて例示する。
図１は、本実施形態に係るランプ１０の構成を示す断面図である。なお、以下の説明において用いる各方向は、図１に示す各方向と同じである。
ランプ１０は、発光素子の１つであるＬＥＤ１１を光源とした口金型のＬＥＤランプであり、ソケットを備えた器具等に装着されて使用される。このランプ１０は、上方に向けて光を照射する発光部２３と、この発光部２３から下方に延びる筒状部２４と、筒状部２４の終端となる下端に設けられた口金２５と、発光部２３の熱を放熱する複数の放熱フィン２６とを備えている。

発光部２３は、上面全体から上方に向けて光を放射するものである。この発光部２３は、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０と、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０が載置される支持プレート２２と、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０を上方から覆うグローブ３１とを備えている。
ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０は、後述するブリッジダイオード６６によって整流された脈流電圧の入力でＬＥＤ１１を点灯可能なモジュールであり、光源を構成する複数のＬＥＤ１１と、入力電圧に基づいてＬＥＤ１１の脈流電圧を生成し当該ＬＥＤ１１に供給して駆動するＤＣ駆動回路１３（図３参照）と、これらＬＥＤ１１やＤＣ駆動回路１３を表面（上面に相当）に実装したモジュール基板２１と、を備えている。

グローブ３１は、ＬＥＤ１１の光を透過する透光性を有する樹脂製のカバーである。
支持プレート２２は、モジュール基板２１が表面（上面に相当）に載置される円板状の基板載置部３２と、基板載置部３２の中央に筒状部２４を接続させる筒状部接続部３３と、基板載置部３２の裏面（下面に相当）に設けられる放熱フィン２６とを備えている。

放熱フィン２６は、モジュール基板２１から基板載置部３２の裏面に伝わった熱を放熱する。つまり、放熱フィン２６は、モジュール基板２１の裏面に熱的に結合されるヒートシンクとして機能する。なお、放熱フィン２６は、モジュール基板２１の裏面に熱的に連結されるものに限定されず、モジュール基板２１に熱的に結合されてヒートシンクとして機能すればよい。
筒状部接続部３３は、基板載置部３２の中央を下方（すなわち口金２５側）に凹ませた形状を成し、この筒状部接続部３３の底部に、筒状部２４の始端となる上端が連結されている。

筒状部２４は、電気的絶縁性を有する中空筒状に形成され、例えば、ポリカーボネイト等の樹脂材料で形成される。なお、筒状部２４は、熱伝導性を有する金属で形成した部材の口金側に、電気的絶縁性を有する材料から形成された部材が連続するようにインサート成型によって形成してもよい。

筒状部２４内には、電源回路モジュール５４が収められている。
電源回路モジュール５４は、電源回路５７と、これを実装した基板である電源回路基板５５と備え、この電源回路基板５５が基板ホルダー５６を介して筒状部２４に支持されている。電源回路５７は、交流電圧を整流して出力するものであり、１次側が１次側リード線８３（図２、図３）を介して口金２５に接続されている。また２次側が２次側リード線８５（図２、図３）を介してＡＣ−ＬＥＤモジュール２０に接続され、整流後の電圧は、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０のＤＣ駆動回路１３に入力される。

口金２５は、筒状部２４の下端に嵌着されており、他の器具が有するソケットに螺合し、当該ソケットを介して商用電源の電力が供給される。この電力が電源回路５７の１次側に入力される。

図２は電源回路モジュール５４の構成を示す図であり、図３は電源回路５７の回路図である。
電源回路モジュール５４の電源回路基板５５は、図２に示すように、筒状部２４に収まる寸法形状（本実施形態では長い矩形状）を成し、その一方の面に、電源回路５７が実装されている。
電源回路５７は、商用電源の交流電圧を整流し脈流電圧を出力する電気回路であり、図２、及び図３に示すように、ブリッジダイオード６６を備えている。ブリッジダイオード６６は、整流回路の一例であるダイオードブリッジ回路を有した電気部品であり、１次側に入力された商用電源の交流電圧を全波整流し脈流電圧（出力電圧）を２次側に出力する。なお、整流回路には、ブリッジダイオード６６に代えて任意の回路を用いることができる。

また電源回路５７には、ブリッジダイオード６６の１次側に、１次側ヒューズ６０と、バリスタ６２と、１次側ノイズカットコンデンサ６４と、が設けられており、ブリッジダイオード６６の２次側に、ＭＯＳＦＥＴ６８と、２次側ヒューズ７０と、２次側ノイズカットコンデンサ７２と、が設けられている。

１次側ヒューズ６０、及びバリスタ６２は、商用電源に生じた過電流やサージ電圧から電源回路５７を保護するものであり、１次側ヒューズ６０は、商用電源側の短絡や地絡などによって生じる過電流によって溶断することで周辺の回路を過電流から保護する、いわゆる非復帰型のヒューズである。バリスタ６２は、サージ吸収素子であり、商用電源にサージ電圧が生じた場合に、これをバイパスし、周辺の回路を保護する。なお、１次側ヒューズ６０には、復帰型のヒューズを用いても良い。
１次側ノイズカットコンデンサ６４は、ノイズをカットするノイズカットフィルタ回路である。

ＭＯＳＦＥＴ６８は、サージ吸収素子として用いられるスイッチング素子であり、ブリッジダイオード６６と、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０とを繋ぐ配線に介挿され、ブリッジダイオード６６の２次側でサージ電圧が発生した場合にスイッチング動作し、電流制限を行う。

具体的には、ＭＯＳＦＥＴ６８は、ｎ型の素子であり、ブリッジダイオード６６と、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０との間の正電位側の配線に、ドレイン及びソースが、ドレインに対してソースが低電位側になる向きに接続されており、また、ゲートには、この配線の電位が入力されている。
通常時（非サージ電圧発生時）は、ドレインからソースに電流が流れ続け、２次側でのサージ電圧発生時には、ゲートがオンになってソース−ドレイン間の電流の流れを制限することでサージ電圧を吸収する。

２次側ヒューズ７０は、ブリッジダイオード６６の２次側において発生した過電流によって溶断することで周辺の回路を過電流から保護する素子であり、ブリッジダイオード６６の出力端に接続されている。一般に、電源回路５７のブリッジダイオード６６の２次側においては、当該ブリッジダイオード６６の出力端において最も電位が高くなっており、この出力端に２次側ヒューズ７０が接続されることで、２次側に接続されている他の回路や電気部品を、過電流から効率よく保護できる。
また、本実施形態では、２次側ヒューズ７０は、ＭＯＳＦＥＴ６８のソースに接続されている。
２次側ノイズカットコンデンサ７２は、ブリッジダイオード６６が出力する脈流電圧に乗ったノイズや、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０からのノイズを除去するノイズカットフィルタ回路である。

次に、電源回路５７の動作について説明する。
１次側リード線８３を介して商用電源から交流電圧が電源回路５７に供給され、ブリッジダイオード６６に出力される。そして、ブリッジダイオード６６は、交流電圧を全波整流して脈流電圧に変換し、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０に供給する。
そして、ＡＣ−ＬＥＤモジュール２０では、脈流電圧がＤＣ駆動回路１３に入力され、ＤＣ駆動回路１３が脈流電圧から駆動電圧を生成しＬＥＤ１１の各々に供給することで、これらＬＥＤ１１が発光する。

また、商用電源にサージ電圧が生じた場合には、１次側に設けられたバリスタ６２がバイパスすることによって電源回路５７を保護する。また、バリスタ６２によって緩和しきれなかったサージ電圧は、２次側において、ＭＯＳＦＥＴ６８が吸収し、電源回路５７を保護する。
さらに、１次側において短絡や地絡などによる過電流が生じた場合には、１次側に設けられた１次側ヒューズ６０が溶断し、１次側の回路を保護することになる。

ここで、ランプ１０が有する電気回路には、耐用年数や使用環境での使用に十分に耐え得る性能の電気部品が用いられている。しかしながら、ランプ１０の寿命末期においては、経年による電気部品の劣化に起因して、電気回路の短絡や、トラッキング等によって過電流が生じる場合がある。また、難燃性の電気部品にあっては、経年によって難燃性能が劣化し、過電流に起因する発煙や発火の抑制効果が低下する。
またブリッジダイオード６６の１次側には、１次側ヒューズ６０が設けられているものの、２次側において生じる過電流の対策には十分ではない。さらに、ブリッジダイオード６６とＤＣ駆動回路１３との間の回路には、電源回路５７において最も電位差が大きな脈流電圧が印加されており、２次側において過電流が生じた場合には、ブリッジダイオード６６の周辺の回路が受ける損傷も大きくなる。

そこで、本実施形態のランプ１０では、上述したように、ブリッジダイオード６６の２次側に、過電流によって溶断する２次側ヒューズ７０が設けられており、これによって、ブリッジダイオード６６の２次側において発生する過電流から回路が保護されている。
さらに、２次側ヒューズ７０は、ブリッジダイオード６６とＤＣ駆動回路１３との間に設けられているため、上述の通り、電源回路５７において最も電位差が大きな脈流電圧が印加されている箇所を効果的に保護することができる。
なお、ブリッジダイオード６６とＤＣ駆動回路１３との間に昇圧回路が設けられる場合がある。この場合には、電源回路５７において最も電位差が大きな箇所である昇圧回路の出力端に２次側ヒューズ７０が接続される。これにより過電流から２次側の回路を効果的に保護できる。

また本実施形態では、２次側ヒューズ７０には、いわゆる非復帰型のヒューズが用いられており、過電流によって溶断した後は、再び電流が流れることがないようになっている。
ランプ１０の寿命末期においては、電気部品に故障や劣化が生じる蓋然性が高まり、このような故障や劣化によって２次側に過電流が生じていた場合であっても、かかる電気部品への通電を確実に防止できる。

上述した実施形態によれば、次のような効果を奏する。
本実施形態のランプ１０では、ブリッジダイオード６６とＤＣ駆動回路１３との間に、過電流を遮断する２次側ヒューズ７０が設けられているので、部品に２次側において過電流が発生した場合でも、２次側ヒューズ７０によって、ブリッジダイオード６６の２次側の回路を保護することができる。

本実施形態のランプ１０では、２次側ヒューズ７０は、ブリッジダイオード６６の出力端に接続されているので、ブリッジダイオード６６の２次側に接続されている他の回路や電気部品を、過電流から効率よく保護できる。

本実施形態のランプ１０では、２次側ヒューズ７０は非復帰型ヒューズであるため、電気部品の故障や劣化によって２次側に過電流が生じていた場合であっても、かかる電気部品への通電を確実に防止できる。

本実施形態のランプ１０は、ブリッジダイオード６６の１次側に１次側ヒューズ６０を備えるため、商用電源側で発生した過電流からもランプ１０の内部回路（電源回路５４やＡＣ−ＬＥＤモジュール２０など）を保護できる。

上述した実施形態は、本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

上述した実施形態では、ＬＥＤ１１を備えたモジュールとして、ＤＣ駆動回路１３を備えたＡＣ−ＬＥＤモジュール２０を説明したが、これに限らず、ＤＣ駆動回路１３は、このモジュールと別に設けられていてもよい。
例えば、図４に示すように、ＤＣ駆動回路１３をＬＥＤモジュール１０２ではなく電源回路モジュール１０４に設けたランプ１００を構成することもできる。

上述した実施形態では、電源回路モジュール５４をランプ１０に設けたが、これに限らず、例えば図５に示すように、図４に示した電源回路モジュール１０４をランプ２００と別に設けてもよい。この場合、ランプ２００には、口金２５や、その他の接点２８７を介して電源回路モジュール１０４から駆動電圧が入力される。また、ランプ２００には、内部回路（ＬＥＤモジュール２００）を過電流から保護するために、ランプヒューズ２０６がＬＥＤモジュール１０２の前段に設けられている。

上述した実施形態では、ブリッジダイオード６６の１次側、及び２次側の過電流を遮断する過電流保護回路として、過電流によって溶断する１次側ヒューズ６０、及び２次側ヒューズ７０を例示したが、これに限らない。すなわち、過電流保護回路には、任意の種類のヒューズを用いることができ、また、過電流に伴って回路を遮断する機能を有した任意の電気部品を用いることができる。

上述した実施形態において、交流電圧を整流して出力する電圧出力回路として、脈流電圧を出力するブリッジダイオード６６を例示した。しかしながら、これに限らず、電圧出力回路は、ブリッジダイオード６６と、このブリッジダイオード６６の後段に設けられた平滑回路とを備え、脈流電圧を平滑回路で平滑化した電圧を出力電圧として出力してもよい。この場合、２次側ヒューズ７０は、電圧出力回路の出力端、すなわち平滑回路の出力端に設けられる。

１０、１００、２００ ランプ（照明装置）
１１ ＬＥＤ（発光素子）
１３ ＤＣ駆動回路（駆動回路）
６０ １次側ヒューズ（他の過電流保護回路）
６６ ブリッジダイオード（電圧出力回路）
７０ ２次側ヒューズ（過電流保護回路）

Claims (4)

1. 発光素子と、交流電圧を整流して出力する電圧出力回路と、前記電圧出力回路の出力電圧によって前記発光素子を駆動する駆動回路と、を有し、
   前記電圧出力回路と前記駆動回路との間に、過電流を遮断する過電流保護回路が設けられている
   ことを特徴とする照明装置。
2. 前記過電流保護回路は、前記電圧出力回路の出力端、或いは、前記電圧出力回路の２次側に設けられた昇圧回路の出力端に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記過電流保護回路は、非復帰型のヒューズである
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の照明装置。
4. 前記電圧出力回路の１次側に他の過電流保護回路を備える
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。

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