JP4520910B2

JP4520910B2 - Ｌｅｄ式照明装置

Info

Publication number: JP4520910B2
Application number: JP2005188832A
Authority: JP
Inventors: 源治山本
Original assignee: 株式会社キクテック
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-06-28
Also published as: JP2007012322A

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した照明装置に関し、特に既存の蛍光灯器具に簡単に装着して使用することができるＬＥＤ式照明装置に関する。

従来、既存の蛍光灯器具に装着して使用する照明装置として、蛍光灯型のＬＥＤ式ランプが、下記特許文献１などで提案されている。この蛍光灯型のＬＥＤ式ランプは、透明円筒パイプ内に、多数のＬＥＤ（発光ダイオード）を装着した帯状の基板を長手方向にそって取り付け、透明円筒パイプの両端に端子部を取り付けて構成されている。
特開２００１−３５１４０２号公報

しかし、従来のこの種のＬＥＤ式ランプは、多数のＬＥＤが基板の表面に装着される共に、基板の裏面にＬＥＤの点灯回路が実装され、その基板は、透明円筒パイプ内で一定の方向、例えば所定の正面を向くように固定されていた。つまり、ＬＥＤ式ランプの光の照射方向は、常に透明円筒パイプの正面を向き、透明円筒パイプの両端に固定された端子部に対しても、一定の方向に固定される構造であった。

このため、この種のＬＥＤ式ランプを蛍光灯器具に装着した場合、蛍光灯器具のソケット部が、非回転式の突合せ型のソケット部であって、常に一定の方向に透明円筒パイプの両端の端子部を、ソケット部の端子板に押し当てて装着する型のソケット部であれば、ＬＥＤ式ランプの光照射側を一定の方向にして装着することができる。しかしながら、蛍光灯器具のソケット部が、回転式の挟み込み型ソケット部であって、ＬＥＤ式ランプの両端の端子部をソケット部に挿入し、その後、９０度何れかの方向に回転させて装着する構造である場合、ＬＥＤ式ランプを回転する方向により、そのＬＥＤの光照射面が、蛍光灯器具の照射面の方向と一致しない場合が生じるという課題があった。

また、常に一定の方向に透明円筒パイプの両端の端子部を、ソケット部の端子板に押し当てて装着する突合せ型のソケット部であっても、ソケット部の平面に対し直角方向に照射面を形成する蛍光灯器具においては、蛍光灯器具の光照射方向とＬＥＤ式ランプの光照射方向が異なるため、この種の蛍光灯器具にＬＥＤ式ランプを装着することができないという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、光照射方向を任意の方向に変えることができると共に、各種の形式の蛍光灯器具のソケット部に接続して使用することができるＬＥＤ式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、本発明の請求項１のＬＥＤ式照明装置は、透明円筒パイプ内に多数のＬＥＤを表面に実装したＬＥＤ基板が取り付けられ、該ＬＥＤ基板の表面から光を照射するＬＥＤ式照明装置において、該透明円筒パイプの両側に端部パイプが同軸上で回転可能に取り付けられ、該端部パイプの端には蛍光灯器具に接続可能な一対の端子を設けた金属キャップが取り付けられ、一方の該端部パイプ内に回路基板が配設され、該回路基板には該ＬＥＤの点灯回路が実装され、該回路基板と該ＬＥＤ基板間及び他方の端部パイプの端子と該回路基板またはＬＥＤ基板間に、相互の回転を許容して可撓性リード線が接続され、該端部パイプの外周端部に円周溝が形成され、該円周溝を覆うように該端部パイプに前記透明円筒パイプの端部が回転可能に嵌め込まれ、該透明円筒パイプの外周端部に穿設した孔にプランジャが差し込まれ、該プランジャの先端に回転可能に設けられた金属ボールを該円周溝に進入させると共に、該円周溝の底部に接触させて、該端部パイプと透明円筒パイプが相互に回転可能に連結されたことを特徴とする。なお、ここでいう透明円筒パイプは半透明若しくは透光性を有する円筒パイプをも含む概念である。

また、請求項２のように、上記点灯回路には、整流器と電圧制御回路を設け、サージ電圧を吸収するサージアブソーバを整流器の入力側に接続し、整流器の出力側には電源投入時のインラッシュ電流を吸収するパワーサーミスタを接続することができる。

上記構成のＬＥＤ式照明装置によれば、透明円筒パイプの両端に端部パイプを介して、既存の蛍光灯器具のソケット部に接続可能な端子を持つ金属キャップを取り付けて、既存の蛍光灯器具に装着して使用することができるが、透明円筒パイプ内には、表面に多数のＬＥＤを実装したＬＥＤ基板がその光照射面を一方向に向けて取り付けられるため、照明装置としての照射面がその正面側に制限される。しかしながら、透明円筒パイプの両端に端部パイプが相互に回転可能に嵌め込まれているため、照明装置を既存の蛍光灯器具に装着した後、透明円筒パイプを回して、その光照射面を任意の方向に変えることができる。したがって、蛍光灯器具の照射面が一方向に決められている場合であって、透明円筒パイプを回して照明装置の光照射面をその方向に簡単に合わせることができる。

また、蛍光灯器具のソケット部が、挟み込み型で回転式のソケット部であって、照明装置を回しながら装着するタイプであっても、両側の端部パイプを回しながら、簡単に装着することができ、またこの場合も上記と同様に、照明装置を蛍光灯器具に装着した後、透明円筒パイプを任意の方向に回して、その光照射面を簡単に調整することができる。さらに、プランジャとその先端の金属ボールが嵌る孔を端部パイプ側に設けることにより、透明円筒パイプまたは端部パイプの角度位置を所定の角度位置で節度感をもって止めることができる。

さらに、白色光を照射するＬＥＤは、或る程度の数を揃えて配置することにより、蛍光灯と同程度の発光輝度を得ることができ、同じ発光輝度を有する蛍光灯とその消費電力について比較した場合、同じ輝度の光を照射する蛍光灯に比べ、白色ＬＥＤを使用した照明装置では、消費電力を大幅に少なくすることができる。また、蛍光灯に代えてＬＥＤ式照明装置を使用することにより、ランプの寿命を大きく延ばすことができ、常時点灯して使用される避難誘導灯などの蛍光灯器具には好適に且つ効果的に使用することができる。

また、点灯回路に、サージ電圧を吸収するサージアブソーバを整流器の入力側に接続し、整流器の出力側に電源投入時などのインラッシュ電流を吸収するパワーサーミスタを接続すれば、商用電源に生じやすいサージ電圧やインラッシュ電流からＬＥＤを有効に保護することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１はＬＥＤ式照明装置１の正面図、図２はその側面図を示し、図３はその底面図を示している。このＬＥＤ式照明装置１は、基本的には、既存の蛍光灯器具３０のソケット部３１，３２に装着して使用可能に構成され、透明円筒パイプ２内に、多数のＬＥＤ（白色発光ダイオード）１０を装着した長尺のＬＥＤ基板１１を、長手方向にそって取り付け、透明円筒パイプ２の両端に、端部パイプ３，４を介して端子部７，８を取り付けて構成される。

透明円筒パイプ２は、透明或は半透明若しくは透光性を有したポリカーボネート樹脂などにより円筒パイプ状に形成され、両端には端部パイプ３，４が回転可能に嵌め込まれている。パイプを相互に回転可能とするために、図４〜図６に示すように、透明円筒パイプ２の両端部には、先端に金属ボールを設けたプランジャ９が、ラジアル方向に穿設した孔に、その先端の金属ボールを内側に突き出すように嵌め込まれている。プランジャ９は、先端を絞った形状の円筒ケース内に金属ボールをコイルばねにより付勢して挿入し、ケース先端から露出した金属ボールを回転可能に保持する構造である。

透明円筒パイプ２の両端の内側に端部パイプ３、４の端部が緩く嵌入されるが、その端部パイプ３、４の端部外周面には、円周溝３ａ，４ａが円周方向に形成され、さらに、その円周溝３ａ，４ａの底部に、各々４個の小さい孔３ｂ、４ｂが例えば９０度の間隔で穿設され、この孔３ｂ、４ｂにプランジャ９の金属ボールが嵌入して、位置決めの節度感が得られるようにしている。

透明円筒パイプ２の両端に、端部パイプ３，４を取り付ける場合、先ず端部パイプ３，４を透明円筒パイプ２の両端内に緩く嵌め込み、次にパイプ２の外側からプランジャ９を透明円筒パイプ２の端部に穿設した孔に圧入する。このとき、先端の金属ボールをパイプ２の内側に突き出すように嵌め込むことにより、プランジャ９の先端部が端部パイプ３，４の円周溝３ａ，４ａ内に進入し、先端の金属ボールが円周溝３ａ，４ａの底部を摺動可能となる。これにより、両側の端部パイプ３，４は透明円筒パイプ２に対し相対的にその軸の周りで回転可能に装着され、透明円筒パイプ２は両側の端部パイプ３，４に対し回転可能に取り付けられる。

端部パイプ３，４は、透明円筒パイプ２と同じ透明合成樹脂で成形することができるが、透光性を有する別の合成樹脂或は不透明な合成樹脂で成形することもできる。両側の端部パイプ３，４の端部には、各々金属キャップ５，６が嵌着される。この金属キャップ５，６は、既存の例えばＦＬ型蛍光灯の両端に嵌着された金属キャップと同じ形状に形成され、金属キャップ５の先端部に、２本の端子７ａ，７ｂが並行に電気的に絶縁された状態で突設され、同様に金属キャップ６の先端部に、２本の端子８ａ，８ｂが同様に突設されている。これらの端子７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂはＦＬ型の蛍光灯と同じ規格で形成され、既存の蛍光灯器具３０のソケット部３１，３２に装着することができる。また、照明装置１の長さつまり透明円筒パイプ２の両側に端部パイプ３，４を接続した軸方向の長さは、既存のＦＬ型の蛍光灯と同じ長さとなっている。

さらに、透明円筒パイプ２内には、多数のＬＥＤ（白色発光ダイオード）１０を実装したＬＥＤ基板１１が固定される。図１、図２などに示すように、ＬＥＤ基板１１は帯状で長尺に形成され、ＬＥＤ基板１１の正面（表面）側に例えば３１個のＬＥＤ１０が正面に光を照射するように実装される。ＬＥＤ基板１１は例えば合成樹脂製クリップのような部材により、透明円筒パイプ２の内側に沿って固定される。したがって、ＬＥＤ基板１１の正面（表面）つまりＬＥＤ１０の光照射面がこの照明装置１の正面となり、ＬＥＤ基板１１の裏面が照明装置１の裏面となる。

図１、図４のように、左側の端部パイプ４内に回路基板１５が取り付けられ、右側の端部パイプ３内には、接続用の接続基板１６が取り付けられる。回路基板１５と接続基板１６は同じ基板を使用することができ、それにより製造コストの低減を図ることができる。回路基板１５はＬＥＤの点灯回路２０を実装するために配設され、他方の接続基板１６は端子７ａ，７ｂと点灯回路２０との接続用に使用される。

端部パイプ４内の回路基板１５とＬＥＤ基板１１上の回路は、図７に示すように構成される。そのうちの整流器ＲＣ、サージアブソーバＳＡ、パワーサーミスタＰＳ、電解コンデンサＣ、電圧制御回路２４は、回路基板１５に実装され、３１個のＬＥＤ（白色発光ダイオード）１０と各ＬＥＤ１０に並列に接続されるツエナーダイオードＺは、ＬＥＤ基板１１上に実装されている。

図７に示すように、上記端子部８の端子８ａ，８ｂは、短絡されて整流器ＲＣの交流入力側に一方の端子に接続され、整流器ＲＣの他方の交流入力端子には可撓性リード線１４を介して他方の端子部７の端子７ａ，７ｂが短絡して接続される。この可撓性リード線１４は可撓性を有した各種の導線を使用して接続することができるが、一部はＬＥＤ基板１１上の導電層を使用することもできる。可撓性リード線１４は、透明円筒パイプ２と両側の端部パイプ３，４間での回転を、例えば約１８０度の範囲で許容するように、或る程度余裕を持たせて配線することとなる。

図４に示すように、ＬＥＤ基板１１と回路基板１５の間の電気的接続は、２本の可撓性リード線１２，１３によって行なわれ、端子部７と回路基板１５またはＬＥＤ基盤１１との接続は可撓性リード線１４によって行なわれ、可撓性リード線１２，１３は、可撓性リード線１４と同様に、可撓性を有した各種の導線を使用し、透明円筒パイプ２と両側の端部パイプ４間で回転を許容するように、或る程度余裕を持たせて配線している。

ＬＥＤ１０の点灯回路２０は、図７に示すように、整流器ＲＣの直流出力側の端子間に、インラッシュ電流抑制用のパワーサーミスタＰＳを接続すると共に、平滑用の電解コンデンサＣを接続し、さらに、電圧制御回路２４を介して、３１個のＬＥＤ１０を直列に接続して構成される。３１個のＬＥＤ１０には各々ツエナーダイオードＺが並列に接続され、各ＬＥＤ１０の断線時にも電流を順方向に流すようにしている。

各ＬＥＤ１０には作動時にその定格電圧（例えば３．３Ｖ）が印加されるように、ＬＥＤ１０の数が調整されて直列に接続され、それにより、整流器ＲＣの直流出力側の電圧つまり電源電圧が分圧され、上記定格電圧が各ＬＥＤ１０にかかるようにしている。つまり、照明装置１を既存の蛍光灯器具３０に装着した場合、端子部７と８間には、商用電源のＡＣ１００Ｖが印加されるため、点灯回路２０の整流器ＲＣの直流出力側には、それより少し高い直流電圧が出力される。

この整流器ＲＣの直流出力電圧が直列接続された３１個のＬＥＤ１０の全体にかかるが、各ＬＥＤ１０には全体にかかる電圧を３１分割した電圧（ＬＥＤの定格電圧）が印加されることになる。そのときのＬＥＤ全体の電圧は、電圧制御回路２４により定電圧制御される。この電圧制御回路２４は、２個のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２と抵抗Ｒ１，Ｒ２とを接続した定電圧電源回路から構成され、ＬＥＤ全体にかかる電圧を定電圧制御するように動作する。

上記のように構成されたＬＥＤ式照明装置１は、既存の蛍光灯器具３０に装着して使用される。蛍光灯器具３０は、グローランプ点灯式のものの場合、図８のように、グローランプは外した状態で使用され、例えば図１１に示すように、避難誘導灯の内部に装着される。

また、この蛍光灯器具３０のソケット部３１，３２は、突合せ型となっており、図９に示すように、端子が挿入される一対の孔が形成され、その孔の内側に金属板が前後に移動可能に収納される。この種の突合せ型ソケット部を備えた蛍光灯器具３０の場合、照明装置１は、その透明円筒パイプ２或いは端部パイプ３，４を回転させることなく、両端の端子部７，８の端子７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをソケット部３１，３２に突き合わせるようにして装着される。

そして、通常の状態で装着された照明装置１は、その照射面が図９の下方となるが、照射面が図９の右側或いは左側となるように器具が形成されている場合、照明装置１の透明円筒パイプ２を右或いは左に９０度回すことにより、照射面を図９の右側または左側に設定することができる。上記のように、端部パイプ３，４の円周溝３ａ，４ａには、９０度間隔で４個の孔３ｂ、４ｂが形成され、透明円筒パイプ２側のプランジャ９の先端の金属ボールがそれらの孔３ｂ、４ｂに嵌入可能となっているから、透明円筒パイプ２を右または左に９０度回したとき、良好な節度感が得られ、照明装置１の正面つまり光照射面の角度を、９０度毎に容易に変えることができる。

一方、蛍光灯器具３０のソケット部が図１０のように、挟み込み型で回転式のソケット部３４となっている場合、照明装置１を装着する際には、先ず照明装置１の両端の端子部７，８の端子７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをソケット部３４内の中央凹部に挿入し、次に両端の端部パイプ３，４を透明円筒パイプ２に対して９０度回し、端子７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをソケット部３４内の金属端子板に挟み込むようにして装着する。このように、両端の端部パイプ３，４のみを回して照明装置１を取り付けることができるため、透明円筒パイプ２はそのままの状態で取り付けることができる。この後、例えば、蛍光灯器具３０の光照射面が図１０の下方となっており、透明円筒パイプ２の照射面（ＬＥＤ基板１１の表面）が下方以外例えば右にまたは左に９０度向いている場合は、透明円筒パイプ２を回してその光照射面を蛍光灯器具３０の光照射面に合わせるようにすればよい。

このように、本ＬＥＤ式照明装置１は、透明円筒パイプ２の両端に端部パイプ３，４を介して、既存の蛍光灯器具のソケット部に接続可能な端子を持つ金属キャップ５，６を取り付けて、既存の蛍光灯器具に装着して使用することができるが、透明円筒パイプ２内には、表面に多数のＬＥＤ１０を実装したＬＥＤ基板１１がその光照射面を一方向に向けて取り付けられるため、照明装置１としての光照射面がその正面側に制限される。しかしながら、透明円筒パイプ２の両端に端部パイプ３，４が相互に回転可能に嵌め込まれているため、照明装置１を既存の蛍光灯器具に装着した後、透明円筒パイプ２を回して、その光照射面を任意の方向に変えることができる。したがって、蛍光灯器具の照射面が一方向に決められている場合であって、透明円筒パイプ２を回して照明装置１の光照射面をその方向に簡単に合わせることができる。

また、蛍光灯器具のソケット部が、挟み込み型で回転式のソケット部であって、照明装置１を回しながら装着する形式であっても、両側の端部パイプ３，４を回しながら、簡単に装着することができ、またこの場合も上記と同様に、照明装置１を蛍光灯器具に装着した後、透明円筒パイプ２を任意の方向に回して、その光照射面を簡単に調整することができる。また、プランジャ９とその先端の金属ボールが嵌る孔を端部パイプ側に設けることにより、透明円筒パイプ２または端部パイプ３，４の位置を所定の角度位置で節度感をもって変更することができる。

さらに、白色光を照射する白色ＬＥＤは、或る程度の数を揃えて配置することにより、蛍光灯と同程度の発光輝度を得ることができ、同じ発光輝度を有する蛍光灯とその消費電力について比較した場合、同じ輝度の光を照射する蛍光灯に比べ、白色ＬＥＤを使用した照明装置では、消費電力を１／３〜１／４と少なくすることができる。また、蛍光灯に代えてＬＥＤ式照明装置を使用することにより、ランプの寿命を少なくとも５０％は延ばすことができる。

このように、本発明のＬＥＤ式照明装置１は通常の蛍光灯に比べ、消費電力が少なく、寿命も長いため、長時間、長期間にわたって点灯使用される図１１に示すような避難誘導灯の蛍光灯器具において、好適に且つ効果的に使用することができる。

本発明の一実施形態を示すＬＥＤ式照明装置の正面図である。その左側面図である。同照明装置の底面図である。同照明装置の端部の拡大断面図である。図４のａ−ａ断面図である。端部パイプ４を９０度回転した状態の断面図である。照明装置の回路図である。同照明装置を蛍光灯器具に装着した状態の説明図である。蛍光灯器具３０の突合せ型のソケット部３１，３２の正面図である。回転式の挟み込み型のソケット部３４の正面図である。ＬＥＤ式照明装置１を使用した避難誘導灯の正面図である。

符号の説明

１−ＬＥＤ式照明装置
２−透明円筒パイプ
３，４−端部パイプ
３ａ，４ａ−円周溝
５，６−金属キャップ
７，８−端子部
７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ−端子
９−プランジャ
１０−ＬＥＤ（白色発光ダイオード）
１１−ＬＥＤ基板
１２，１３，１４−可撓性リード線
１５−回路基板
２０−点灯回路
３０−蛍光灯器具
３１，３２−ソケット部

Claims

透明円筒パイプ内に多数のＬＥＤを表面に実装したＬＥＤ基板が取り付けられ、該ＬＥＤ基板の表面から光を照射するＬＥＤ式照明装置において、
該透明円筒パイプの両側に端部パイプが同軸上で回転可能に取り付けられ、該端部パイプの端には蛍光灯器具に接続可能な一対の端子を設けた金属キャップが取り付けられ、
一方の該端部パイプ内に回路基板が配設され、該回路基板には該ＬＥＤの点灯回路が実装され、該回路基板と該ＬＥＤ基板間及び他方の端部パイプの端子と該回路基板またはＬＥＤ基板間に、相互の回転を許容して可撓性リード線が接続され、
該端部パイプの外周端部に円周溝が形成され、該円周溝を覆うように該端部パイプに前記透明円筒パイプの端部が回転可能に嵌め込まれ、該透明円筒パイプの外周端部に穿設した孔にプランジャが差し込まれ、
該プランジャの先端に回転可能に設けられた金属ボールを該円周溝に進入させると共に、該円周溝の底部に接触させて、該端部パイプと透明円筒パイプが相互に回転可能に連結されたことを特徴とするＬＥＤ式照明装置。
前記点灯回路には、整流器と電圧制御回路が設けられ、該整流器の入力側にサージ電圧を吸収するサージアブソーバが接続され、該整流器の出力側には電源投入時のインラッシュ電流を吸収するパワーサーミスタが接続されたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ式照明装置。