JP3213524U - 高効率のｌｅｄ灯管 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つ効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる高効率のＬＥＤ灯管を提供する。【解決手段】ＬＥＤ灯管は、放熱灯ベース１０と、放熱灯ベースに設置され、互いに電気的に直列接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプ１４が設置された基板１１と、基板に電気的に接続し、４００Ｖ以上の高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる定電流駆動モジュールと、を備える。放熱灯ベースには、基板を覆う笠１３が設置され、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。【選択図】図３

Description

本考案は、ＬＥＤ灯管に関し、特に高効率のＬＥＤ灯管に関する。

近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）照明技術が発展している。例えば、伝言、通信、一般消費用電子製品の指示器及び表示設備など、広く日常生活に使用されている。特に白光ＬＥＤが現れると、光源又は照明製品として使用され新しい時代を開いている。光源又は照明製品は、ＬＥＤにおいて最大な、発展可能性がある市場である。ＬＥＤは、環境にやさしく、省エネルギー、高効率、長い使用寿命、小型の体積、及び速い反応などの利点を有しており、伝統的な蛍光灯の欠点を避け、環境にやさしく、かつＣＯ_２排出削減と省エネルギー効果を奏することができる。

従来のＬＥＤ照明技術を開示する文献として下記の特許文献１がある。特許文献１に開示の照明システムは、各々が１以上の個別のＬＥＤを含む２以上のＬＥＤ群及び電流分配手段を有すると共に、２つの入力端子を有するＬＥＤシステムと、前記ＬＥＤシステムの２つの入力端子に各々結合される２つの出力端子を有し、前記ＬＥＤシステムに動作電力を供給するための単一の制御可能なドライバと、前記ドライバを制御するための制御装置と、を有する。この特許文献１に開示の照明システムにより、ＬＥＤが発する光の光量及び色を調整することができる。

しかしながら、特許文献１に開示の照明システムは、複数のＬＥＤランプのうちのいずれか１つのＬＥＤランプが点灯しなくなると、同時に全てのＬＥＤランプが点灯しなくなる可能性があった。

特表２０１４−５０２４１１号公報

従来のＬＥＤ灯管は、低電圧・高電流をＬＥＤ灯管のＬＥＤランプへ提供するため、ひとつのＬＥＤランプが点灯できないとすべてのＬＥＤランプが点灯できないとなることがある。また、長距離照射に対応しＬＥＤ灯管を設置しようとすると、低電圧・高電流のせいで、ＬＥＤ灯管のＬＥＤランプの数が有限であり、無限に設置されることができなく、その数の平均が１５〜２０しかない。複数のＬＥＤ灯管を互いに組み合わせると、例えば９０Ｖの電圧、１５０ｍＡの電流を五つのＬＥＤ灯管を提供し、一つが２８ｍＡ、もう一つが３２ｍＡ、また一つが２７ｍＡ……など電流の不均一になり、効率が低下になる。従い、従来のＬＥＤ灯管は、電子部材のコストが高い、その出力端に電流が大きくなると、その電流変化が大きくなり、キャパシタのコストが上昇する。

よって、考案者にとって、上記の従来構成の問題点を改善し、さらに産業上実施できることを増進するために、新たなＬＥＤ灯管を開発する必要がある。

上記の目的を達するために、本考案に採用した技術的手段によれば、放熱灯ベースと、放熱灯ベースに設置されており、互いに電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプが設置された基板と、基板に電気的に接続しており、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる定電流駆動モジュールと、を備えるＬＥＤ灯管であり、放熱灯ベースには、基板を覆う笠が設置されていることを特徴とするＬＥＤ灯管である。

好ましくは、放熱灯ベースの内側に、基板を固定する用の固定槽が設置される。

好ましくは、放熱灯ベースの外側に、笠を取り付ける用の取付け槽が設置される。

好ましくは、放熱灯ベースはさらに、その内部に放熱灯ベースを収容する収容スペースが設置される外部放熱ベースを含む。

好ましくは、定電流駆動モジュールは、交流フィルタモジュールと、整流フィルタモジュールと、起動モジュールと、補助駆動モジュールと、制御モジュールと、エネルギー蓄積モジュールと、出力電圧モジュールと、出力電流モジュールと、を含み、
交流フィルタモジュール及び整流フィルタモジュールは、外部交流電源からの電力を受け整流しフィルタリングし、パルス直流電圧を生成し、
パルス直流電圧は、起動モジュールが整流フィルタモジュールの出力端に接続していることにより、作動電圧を生成し、
起動モジュールによる作動電圧が、制御モジュールの閾値より大きい場合に、制御モジュールが作動しエネルギー蓄積モジュールを駆動し、ＬＥＤランプの電圧を制御し、
制御モジュールは、起動モジュールへ電圧信号を出力し、補助駆動モジュールを通し電圧を安定し、起動モジュールを充電し、
出力電圧モジュールはフィルタリングされサンプリング電圧を獲得し、サンプリング電圧を制御モジュールへ伝送し、サンプリング電圧が制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュールの導通時間が減少し、
出力電流モジュールからの電圧降下が、フィルタリングされ制御モジュールへ伝送され、電圧降下が制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュールの導通時間が減少し、低電流を基板へ出力しそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる。

好ましくは、定電流駆動モジュールは、高電圧入力・低電流出力により４００Ｖ以上の直流電圧を生成する。

本考案は、直接に基板に、電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプを設置し、定電流駆動モジュールで高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、キャパシタのコストを低減する。尚、本考案は電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つその効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる。

上記の目的、技術的特徴、及び実施した後の利点をより明らかにするために、以下、本考案に係る好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細的に説明する。なお、本考案に開示した内容、登録請求の範囲及び図式により、当業者は本考案の係る目的及び利点を容易に理解することができる。

本考案の高効率のＬＥＤ灯管の立体構成を示す斜視図である。 本考案の高効率のＬＥＤ灯管を示す断面図である。 本考案の他の高効率のＬＥＤ灯管を示す断面図である。 本考案の定電流駆動モジュールを示すブロック図である。

図１、図２及び図４を参照し、それらがそれぞれに、本考案の高効率のＬＥＤ灯管の立体構成を示す斜視図、断面図、及び本考案の定電流駆動モジュールを示すブロック図である。本考案の高効率のＬＥＤ灯管１は、放熱灯ベース１０と、放熱灯ベース１０に設置されており、互いに電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプ１４が設置された基板１１と、基板１１に電気的に接続しており、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプ１４を点灯させる定電流駆動モジュール１２と、放熱灯ベース１０に設置され、基板１１を覆う笠１３とを備える。

図１及び図２は第一実施例のＬＥＤ灯管１であり、主に放熱灯ベース１０の内側に、基板１１を固定する用の固定槽１００が設置され、且つ放熱灯ベース１０の外側に、笠１３を取り付ける用の取付け槽１０２が設置されるものである。基板１１に設置されたＬＥＤランプ１４を例に１５０個のＬＥＤランプとすれば、定電流駆動モジュール１２は、交流フィルタモジュール１２０と、整流フィルタモジュール１２１と、起動モジュール１２２と、補助駆動モジュール１２３と、制御モジュール１２４と、エネルギー蓄積モジュール１２５と、出力電圧モジュール１２６と、出力電流モジュール１２７とを含む。整流フィルタモジュール１２１は、複数のダイオードと、複数のキャパシタとインダクタを含む。起動モジュール１２２は、複数の抵抗器と、複数のMOSFETと、ダイオードと、複数のキャパシタとを含む。補助駆動モジュール１２３は、ダイオードと、低電圧放電管と、キャパシタと、変圧器とを含む。制御モジュール１２４は、複数の抵抗器と、複数のキャパシタと、ダイオードとを含む。エネルギー蓄積モジュール１２５は、変圧器と、MOSFETと、複数の抵抗器とを含む。出力電圧モジュール１２６は、複数の抵抗器を含む。出力電流モジュール１２７は、複数の抵抗器と、ダイオードと、キャパシタとを含む。

ＬＥＤ灯管１は交流電源からの電力を受けて起動する際に、電力が交流フィルタモジュール１２０及び整流フィルタモジュール１２１により直流電圧を形成する。直流電圧は、起動モジュール１２２の、整流フィルタモジュール１２１の出力端に接続している一つ抵抗器、及び起動モジュール１２２の他の抵抗器のより、起動モジュール１２２のMOSFETに分圧され、作動電圧を生成する。

起動モジュール１２２のMOSFETのゲート電圧が最低作動電圧より大きい場合に、MOSFETは、起動モジュール１２２の一つ抵抗器が限流されることにより、起動モジュール１２２のキャパシタに充電する。起動モジュール１２２の一つのキャパシタの両端電圧が制御モジュール１２４の閾値電圧より大きい場合に、制御モジュール１２４が起動し、その一つの抵抗器によりエネルギー蓄積モジュール１２５のMOSFETをスイッチとして駆動し、デューティ比を変更しエネルギー蓄積モジュール１２５の変圧器を制御し、インダクタのエネルギー蓄積時間を蓄積し、出力端のＬＥＤランプの電圧を制御する。

電力の安定供給をする際に、制御モジュール１２４は、起動し電圧信号を出力し、起動モジュール１２２の一つ抵抗器を通し、起動モジュール１２２のMOSFETを限流し駆動し飽和状態にならせる。起動モジュール１２２の他のMOSFETの電圧レベルが降下しカットオフになり、起動モジュール１２２のキャパシタへ充電することを中止する。制御モジュール１２４は、補助駆動モジュール１２３の抵抗器及びキャパシタによる限流することにより、電力を供給され、ダイオードによる整流及び低電圧放電管による安定化を通し、起動モジュール１２２のキャパシタを充電する。

定電圧状態になる際に、電力が出力電圧モジュール１２６の各抵抗器により他の抵抗器に分圧され、フィルタリングされサンプリング電圧を生成し、そのサンプリング電圧を制御モジュール１２４内部へ伝送する。サンプリング電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１２４のMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、サンプリング電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１２４のMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

定電流状態になる際に、出力電流モジュール１２７の抵抗器を流す電流による電圧降下を感知することにより、その電圧降下を抵抗器とキャパシタによるフィルタリングを通し制御モジュール１２４へ伝送する。電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１２４はそのMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１２４はそのMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

本考案は、直接に基板１１に、電気的直列に接続している１５０個のＬＥＤランプを設置し、定電流駆動モジュール１２で高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、キャパシタのコストを低減する。尚、本考案は電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つその効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる。

その中、好ましい実施例において、定電流駆動モジュール１２は高電圧入力・低電流出力により直流電圧を４００Ｖ以上にさせ、増圧回路で電流を均一にさせ出力電圧を向上する。電圧が下がりフィルタリングされ、ついに低電流になり、基板１１に出力されそれぞれのＬＥＤランプを点灯させる。それぞれの点灯したＬＥＤランプ、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、キャパシタのコストを低減する。

図３を参照し、それらが、本考案の他の高効率のＬＥＤ灯管の立体構成を示す斜視図である。ＬＥＤ灯管１は、放熱灯ベース１０と、放熱灯ベース１０に設置されており、互いに電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプ１４が設置された基板１１と、基板１１に電気的に接続しており、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれのＬＥＤランプ１４を点灯させる定電流駆動モジュール１２と、放熱灯ベース１０に設置され、基板１１を覆う笠１３とを備える。

図３は第二実施例のＬＥＤ灯管１を示すとともに図４を参考する。ＬＥＤ灯管１は、主に放熱灯ベース１０の内側に、基板１１を固定する用の固定槽１００が設置され、且つ放熱灯ベース１０の外側に外部放熱ベース１５が設置され、外部放熱ベース１５の内部に放熱灯ベース１０を収容する収容スペース１５０が設置される。基板１１に設置されたＬＥＤランプ１４を例に１５０個のＬＥＤランプとすれば、定電流駆動モジュール１２は、交流フィルタモジュール１２０と、整流フィルタモジュール１２１と、起動モジュール１２２と、補助駆動モジュール１２３と、制御モジュール１２４と、エネルギー蓄積モジュール１２５と、出力電圧モジュール１２６と、出力電流モジュール１２７とを含む。整流フィルタモジュール１２１は、複数のダイオードと、複数のキャパシタとインダクタを含む。起動モジュール１２２は、複数の抵抗器と、複数のMOSFETと、ダイオードと、複数のキャパシタとを含む。補助駆動モジュール１２３は、ダイオードと、低電圧放電管と、キャパシタと、変圧器とを含む。制御モジュール１２４は、複数の抵抗器と、複数のキャパシタと、ダイオードとを含む。エネルギー蓄積モジュール１２５は、変圧器と、MOSFETと、複数の抵抗器とを含む。出力電圧モジュール１２６は、複数の抵抗器を含む。出力電流モジュール１２７は、複数の抵抗器と、ダイオードと、キャパシタとを含む。

ＬＥＤ灯管１は交流電源からの電力を受けて起動する際に、電力が交流フィルタモジュール１２０及び整流フィルタモジュール１２１により直流電圧を形成する。直流電圧は、起動モジュール１２２の、整流フィルタモジュール１２１の出力端に接続している一つ抵抗器、及び起動モジュール１２２の他の抵抗器のより、起動モジュール１２２のMOSFETに分圧され、作動電圧を生成する。

起動モジュール１２２のMOSFETのゲート電圧が最低作動電圧より大きい場合に、MOSFETは、起動モジュール１２２の一つ抵抗器が限流されることにより、起動モジュール１２２のキャパシタに充電する。起動モジュール１２２の一つのキャパシタの両端電圧が制御モジュール１２４の閾値電圧より大きい場合に、制御モジュール１２４が起動し、その一つの抵抗器によりエネルギー蓄積モジュール１２５のMOSFETをスイッチとして駆動し、デューティ比を変更しエネルギー蓄積モジュール１２５の変圧器を制御し、インダクタのエネルギー蓄積時間を蓄積し、出力端のＬＥＤランプの電圧を制御する。

電力の安定供給をする際に、制御モジュール１２４は起動し電圧信号を出力し、起動モジュール１２２の一つ抵抗器を通し、起動モジュール１２２のMOSFETを限流し駆動し飽和状態にならせる。起動モジュール１２２の他のMOSFETの電圧レベルが降下しカットオフになり、起動モジュール１２２のキャパシタへ充電することを中止する。制御モジュール１２４は、補助駆動モジュール１２３の抵抗器及びキャパシタによる限流することにより、電力を供給され、ダイオードによる整流及び低電圧放電管による安定化を通し、起動モジュール１２２のキャパシタを充電する。

定電圧状態になる際に、電力が出力電圧モジュール１２６の各抵抗器により他の抵抗器に分圧され、フィルタリングされサンプリング電圧を生成し、そのサンプリング電圧を制御モジュール１２４内部へ伝送する。サンプリング電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１２４のMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、サンプリング電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１２４のMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

定電流状態になる際に、出力電流モジュール１２７の抵抗器を流す電流による電圧降下を感知することにより、その電圧降下を抵抗器とキャパシタによるフィルタリングを通し制御モジュール１２４へ伝送する。電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より大きい場合に、制御モジュール１２４はそのMOSFETの導通時間を制御し減少させる。なお、電圧が制御モジュール１２４の内部基準電圧より小さい場合に、制御モジュール１２４はそのMOSFETの導通時間を制御し増加させる。

本考案は、直接に基板１１に、電気的直列に接続している１５０個のＬＥＤランプを設置し、定電流駆動モジュール１２で高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの点灯したＬＥＤランプに対し、色温度と寿命を一致させ、最高レベルの発光効率をし、電流の変化を減少し、キャパシタのコストを低減する。尚、本考案は電源が４００Ｖ以上の高圧出力であるため、効率を増進し熱能の生成を減少することができる。高圧低電流を直列接続することにより、電流を均一にさせ、ランプの作動を一致させ且つその効率を向上させ、リプルを減少し且つ有効に除去し、フリッカー問題を解決できる。

以上、本考案者によってなされた考案を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本考案は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。

上記結果から、本考案は、従来の技術を突破する上、増進しようとする効果に確実に達し、且つそれが具する進歩性及び実用性などの要件が、当業者に容易に想到されるものではない。

１ ＬＥＤ灯管
１０ 放熱灯ベース
１００ 固定槽
１０２ 取付け槽
１１ 基板
１２ 定電流駆動モジュール
１２０ 交流フィルタモジュール
１２１ 整流フィルタモジュール
１２２ 起動モジュール
１２３ 補助駆動モジュール
１２４ 制御モジュール
１２５ エネルギー蓄積モジュール
１２６ 出力電圧モジュール
１２７ 出力電流モジュール
１３ 笠
１４ ＬＥＤランプ
１５ 外部放熱ベース
１５０ 収容スペース

Claims (6)

1. 放熱灯ベースと、
   前記放熱灯ベースに設置されており、互いに電気的直列に接続している少なくとも５０個のＬＥＤランプが設置された基板と、
   前記基板に電気的に接続しており、高電圧入力・低電流出力によりそれぞれの前記ＬＥＤランプを点灯させる定電流駆動モジュールと、を備えるＬＥＤ灯管であり、
   前記放熱灯ベースには、前記基板を覆う笠が設置されていることを特徴とするＬＥＤ灯管。
2. 前記放熱灯ベースの内側に、前記基板を固定する用の固定槽が設置される、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
3. 前記放熱灯ベースの外側に、前記笠を取り付ける用の取付け槽が設置される、ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ灯管。
4. 前記放熱灯ベースはさらに、その内部に前記放熱灯ベースを収容する収容スペースが設置される外部放熱ベースを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
5. 前記定電流駆動モジュールは、交流フィルタモジュールと、整流フィルタモジュールと、起動モジュールと、補助駆動モジュールと、制御モジュールと、エネルギー蓄積モジュールと、出力電圧モジュールと、出力電流モジュールと、を含み、
   前記交流フィルタモジュール及び前記整流フィルタモジュールは、外部交流電源からの電力を受け整流しフィルタリングし、パルス直流電圧を生成し、
   前記パルス直流電圧は、前記起動モジュールが前記整流フィルタモジュールの出力端に接続していることにより、作動電圧を生成し、
   前記起動モジュールによる前記作動電圧が、前記制御モジュールの閾値より大きい場合に、前記制御モジュールが作動し前記エネルギー蓄積モジュールを駆動し、前記ＬＥＤランプの電圧を制御し、
   前記制御モジュールは、前記起動モジュールへ電圧信号を出力し、前記補助駆動モジュールを通し電圧を安定し、前記起動モジュールを充電し、
   前記出力電圧モジュールはフィルタリングされサンプリング電圧を獲得し、前記サンプリング電圧を前記制御モジュールへ伝送し、前記サンプリング電圧が前記制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、前記制御モジュールの導通時間が減少し、
   前記出力電流モジュールからの電圧降下が、フィルタリングされ前記制御モジュールへ伝送され、前記電圧降下が前記制御モジュールの内部基準電圧より大きい場合に、前記制御モジュールの導通時間が減少し、低電流を前記基板へ出力しそれぞれの前記ＬＥＤランプを点灯させる、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。
6. 前記定電流駆動モジュールは、高電圧入力・低電流出力により４００Ｖ以上の直流電圧を生成する、ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ灯管。