JP5525543B2 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明は、主電源によって供給されるのに適されるＬＥＤ光源、及びこのようなＬＥＤ光源を含むランプに関する。

電流をＬＥＤ列へ供給する非常に安価な手法は、整流器の出力端子へＬＥＤ列を接続することによる。整流器の入力端子は、動作中において、主電源へ接続され、整流された主電源が、出力端子においてＬＥＤ列の両端に存在し、これにより、電流はＬＥＤ列を通じて流れる。

ＬＥＤ列の両端の電圧は、主電源の０横断の直近では低過ぎになり、これにより、電流がＬＥＤ列を通じて流れるようにはならない。結果として、ＬＥＤ列を通ずる電流は、主周波数の2倍に等しい周波数で中断される。定常動作において、フリッカは知覚されないが、動くオブジェクトを照らす場合に、ストロボ的なアーチファクトが生成される。

これらのストロボアーチファクトは、２つのＬＥＤ列を含むＬＥＤ光源が使用され、位相シフトが第１ＬＥＤ列及び第２ＬＥＤ列における電流間において実現される場合に、大幅に抑制され得る。このような位相シフトは、ＬＥＤ列のそれぞれを異なる整流器の出力端子へ接続することによって実現され得る。第１整流器は、例えば、主電源へ直接、又は位相シフトを生じさせないコンポーネントを介して接続され、第２整流器は、例えば主電源へ容量性要素又はインダクティブ要素などの位相シフトを生じさせるリアクタンス性コンポーネントを介して接続される。第１整流器の出力端子は、第１ＬＥＤ列へ接続され、第２整流器の出力端子は、第２ＬＥＤ列へ接続される。ＬＥＤ列のうちの１つを通ずる電流がゼロである場合、他方のＬＥＤ列を通ずる電流は、位相シフトによりゼロではない。結果として、ストロボアーチファクトは、大幅に抑制される。好ましくは、第１ＬＥＤ列を通ずる電流及び第２ＬＥＤ列を通ずる電流間の位相シフトは、約９０度である。

ＬＥＤ光源が３つ以上のＬＥＤ列を含み、後続のＬＥＤ列を通ずる電流が約180/n度シフトされ、ここでnはＬＥＤ列の数である場合も、ストロボアーチファクトを抑制することは可能である。この位相シフトを実現するために、ＬＥＤ光源は、少なくとも第３整流器及び第２リアクタンス性要素を含まなければならない。

ＬＥＤ列を通ずる電流のデューティサイクル（すなわち、ＬＥＤ列が電流を導通させる期間と主電源の半周期の持続時間との比率）は、ＬＥＤ列両端における電圧降下が低減される場合に、増加する。このことは、ＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの一部を並列に配置することによって実施化され得る。リアクタンス性要素によって供給されるＬＥＤ列の両端における電圧低下は、他のＬＥＤ列の両端間における電圧低下より低い場合、ＬＥＤ列を通ずる電流間の位相シフトは、増加される。

上述の光源は、ランプ管と、電源への接続のための電気コンタクト部と、前記ランプ管に少なくとも一部含まれるヒートシンクと、前記ランプ管により囲まれ、且つ、それぞれが前記ランプ管の壁及び前記ヒートシンクによって少なくとも部分的に規定されるある数のコンパートメントへ分割される、空間と、を含むＬＥＤランプにおいて使用するのに非常に適される。前記ＬＥＤ光源の前記ＬＥＤ列のそれぞれに含まれるＬＥＤは、ヒートシンクへ接続され、且つ、前記コンパートメントの少なくとも一部にわたり分布される。

好ましい実施例において、ＬＥＤランプは、ランプ口金と、前記ランプ口金へ接続され、且つ、２つ以上の部分へ分割される、ランプバルブと、前記ランプバルブの前記部分間に存在し、且つ、当該ランプ内の空間を前記ランプバルブの部分の数に等しい数のコンパートメントへ分割する、ヒートシンクと、を含み、前記ＬＥＤ列のそれぞれに含まれるＬＥＤは、前記ヒートシンクへ接続され、且つ、前記コンパートメントにわたり均一に分布される。

本発明の実施例は、図面を使用してより詳細に説明される。

図１は、本発明に従うＬＥＤ光源の実施例、及び、本発明に従うＬＥＤランプの実施例のコンパートメントにおけるLED列に含まれるＬＥＤの分布を示す。 図２は、本発明に従うＬＥＤランプの実施例を示す。 図３Ａは、本発明に従うＬＥＤランプの実施例に含まれるコンパートメントにおける、本発明に従うＬＥＤ光源の実施例のＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの分布を示す。 図３Ｂは、本発明に従うＬＥＤランプの実施例に含まれるコンパートメントにおける、本発明に従うＬＥＤ光源の実施例のＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの分布を示す。 図４は、本発明に従うＬＥＤランプの実施例に含まれるコンパートメントにおける、本発明に従うＬＥＤ光源の実施例のＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの分布を示す。 図５は、本発明に従うＬＥＤランプの実施例に含まれるコンパートメントにおける、本発明に従うＬＥＤ光源の実施例のＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの分布を示す。 図６は、本発明に従うＬＥＤランプの実施例に含まれるコンパートメントにおける、本発明に従うＬＥＤ光源の実施例のＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの分布を示す。

図１において、Ｋ１及びＫ２は、主電源への接続に関する入力端子である。入力端子Ｋ１は、オーミック抵抗器Ｒ１を介して整流器ブリッジRect1の第１入力端子へ、及び、オーミック抵抗器R2及びコンデンサCを介して第２整流器ブリッジRect2へも、接続される。コンデンサCは、リアクタンス性要素を形成する。入力端子K２は、整流器ブリッジRect1の第２入力端子へ、及び、第２整流器ブリッジRect2の第２入力端子へ、接続される。第１整流器ブリッジRect1の第１出力端子は、ＬＥＤ列ＬＳ１の第１端部へ接続される。第１ＬＥＤ列ＬＳ１の第２端部は、第１整流器Rect1の第２出力端子へ接続される。第２整流器ブリッジRect2の第１出力端子は、ＬＥＤ列ＬＳ２の第１端部へ接続される。第２ＬＥＤ列ＬＳ２の第２端部は、第２整流器Rect2の第２出力端子へ接続される。図1において、Comp1及びComp2は、本発明に従うＬＥＤランプの実施例に含まれる第１コンパートメント及び第２コンパートメントのそれぞれの概略表現である。ＬＥＤ列ＬＳ１・ＬＳ２のそれぞれのＬＥＤは、第１コンパートメントComp1及び第２コンパートメントComp2にわたり分布され、これにより、各ＬＥＤ列のＬＥＤの一部が第１コンパートメントComp1に存在し、各ＬＥＤ列のＬＥＤの残りが第２コンパートメントComp2に存在するようにされる。

図１に示されるＬＥＤ光源、の動作は、以下の通りである。

入力端子Ｋ１・Ｋ２が主電源の電極へ接続される場合に、この主電源により供給される第１正弦形状低周波数交流電圧は、第１整流器ブリッジRect1の入力端子に存在し、そして、第１整流器ブリッジRect1の出力端子間に、したがって、第１ＬＥＤ列ＬＳ１の両端において存在する第１周期的直流電圧へ整流される。第２正弦形状低周波数交流電圧は、第２整流器ブリッジRect2の入力端子に存在し、そして、第２整流器ブリッジRect2の出力端子間に、したがって、第２ＬＥＤ列ＬＳ２の両端において存在する第２周期的直流電圧へ整流される。第２正弦形状交流電圧は、コンデンサCを介して電源により電源供給され、したがって、第１正弦形状交流電圧に対して位相シフトされる。結果として、第２周期的直流電圧も、第１周期的直流電圧に対して位相シフトされる。第１周期的直流電圧の瞬間的な振幅が低すぎて第１ＬＥＤ列ＬＳ１を通ずる電流を流すことが出来ない場合、位相シフトにより、第２周期的直流電圧の瞬間的な振幅は十分に高く、第２ＬＥＤ列ＬＳ２を通じて流れる電流を生じさせる。結果として、いずれかの瞬間においても、ＬＥＤ列のうちの１つは、常に電流を担持し、したがって、光を発生させる。各ＬＥＤ列のＬＥＤはあコンパートメントComp1及びComp2にわたり分布されるので、いずれかの瞬間においても、光は、各コンパートメントにおいて生成される。このような理由により、ストロボ効果は防がれる。

図2において、白熱ランプの形状を有するＬＥＤランプが示される。ランプは、ランプ口金（１）及び２つの部分２・３へ分割されるランプ管又はランプバルブ（２／３）を有する。２つの部分間において、ランプ内の空間を２つのコンパートメントへ分割するヒートシンク４が存在する。ＬＥＤランプは、図１に示されるＬＥＤ光源を含む。コンパートメントのそれぞれにおいて、２つの異なるＬＥＤ列のそれぞれに属するＬＥＤの半分は、ヒートシンクにおいて存在する。２つの異なるＬＥＤ列は、図１に示されるように主電源へ接続される。各列におけるＬＥＤの第１半分部分は、第１コンパートメントに存在し、他の半分部分は第２コンパートメントに存在するので、各コンパートメントにおいて生成される光の量は、常に等しい。２つの整流器、２つの抵抗器、及びコンデンサが、ランプ口金に存在する。

当然、白熱ランプの形状とは異なる形状を有するランプ管を選択することも可能である。ランプ内の空間を、ヒートシンク及びランプ管によって少なくとも一部規定される３つ以上のコンパートメントへ分割することも可能である。ランプは、ランプ口金又はランプ固定具とは異なる電気コンタクト部を備えられ得る。ランプの実際の使用に依存して、ＬＥＤを含む各コンパートメントの光出力はほぼ同一であることが望ましくあり得る。この場合、２つ以上のＬＥＤ列に含まれるＬＥＤは、コンパートメントの少なくとも一部にわたり均一に分布される必要がある。特定の実施例において、異なるコンパートメントは、異なる光出力を有することが望ましくあり得る。このことは、コンパートメントの少なくとも一部にわたり２つ以上のＬＥＤ列において含まれるＬＥＤを不均一に分布させることによって実施化され得る。

図３Ｂは、概略的に、ＬＥＤランプの３つのコンパートメントにわたる３つのＬＥＤ列の分布を描画する。ＬＥＤ列のそれぞれは、周期的直流電圧によって電源供給される。これらの周期的直流電圧は、３つの整流器(Rect1、Rect2、Rect3)、及び２つのコンデンサの形態での２つのリアクタンス性要素Ｃ１・Ｃ２を含む、図３Ａに示される回路によって生成される。３つの周期的直流電圧は、３つのそれぞれの整流器の出力端子（Ｋ３〜Ｋ８）間において存在する。これらの周期的直流電圧のそれぞれは、２つの他の直流電圧に対して位相シフトされる。第１ＬＥＤ列ＬＳ１は、整流器Rect1の出力端子Ｋ３・Ｋ４間において接続される。第２ＬＥＤ列ＬＳ２は、整流器Rect2の出力端子Ｋ５・Ｋ６間において接続される。第３ＬＥＤ列ＬＳ３は、整流器Rect3の出力端子Ｋ７・Ｋ８間において接続される。ＬＥＤ列ＬＳ１・ＬＳ２・ＬＳ３のそれぞれは、３つのコンパートメントComp1・Comp2・Comp3のうちの２つにわたり分布されるが、その理由は、ＬＥＤの第１部分は１つのコンパートメントに存在し、ＬＥＤの残りの部分は別のコンパートメントに存在するからである。各コンパートメントは、同一の数のＬＥＤを含み、したがって、ＬＥＤランプの動作において同一の光出力を有する。３つのコンパートメントを有するランプは、一般的に、生成される光のより優れた無指向性分布を有する。３つのそれぞれのＬＥＤ列を通ずる３つの位相シフトされた電流の使用は、一般的に、光が２つのＬＥＤ列のみにより生成される場合よりも、経時的にあまり変化しない光強度を提供する。

図４は、ＬＥＤランプの３つのコンパートメントにわたる３つのＬＥＤ列の分布を概略的に示す。ＬＥＤ列は、図３Ａに示される回路によって電源供給される。ＬＥＤ列のそれぞれは、３つのコンパートメントにわたり不均一に分布されるが、その理由は、各ＬＥＤ列が８つのＬＥＤを含み、そのうち最初の３つは第１コンパートメントに含まれ、第２の３つのＬＥＤは第２のコンパートメントに含まれ、残りの２つは第３のコンパートメントに含まれるからである。３つのコンパートメントのそれぞれは、同一の数のＬＥＤを含み、これにより、３つのＬＥＤ列に含まれるＬＥＤの全数は、３つのコンパートメントにわたり均一に分布されるようにされる。

図５は、ＬＥＤランプの２つのコンパートメントにおける２つのＬＥＤ列の分布を概略的に示す。図１におけるように、各ＬＥＤ列は、周期的直流電圧によって電源供給される。２つの周期的直流電圧は、互いに対して位相シフトされる。各ＬＥＤ列のうち、ＬＥＤの一部は、第１コンパートメントに存在し、残りは第２コンパートメントに存在する。２つの列に含まれるＬＥＤの全数のうち、より多い部分が、第２コンパートメントよりも第１コンパートメントに存在する。結果として、動作において第１コンパートメントの光出力は、第２コンパートメントの光出力よりも高い。しかし、各コンパートメントは両方のＬＥＤ列に属するＬＥＤを含むので、ストロボ効果は、大幅に抑制される。第１コンパートメントにおいて生成される光は、例えば、デスクを照らすのに使用され得る一方で、第２コンパートメントにおいて生成される光は、デスクの周囲を照らすのに使用され得る。

図６は、２つのコンパートメントにおいて分布する２つのＬＥＤ列を示す。２つのＬＥＤ列は、図１又は図５のように電源供給される。第２列に含まれるＬＥＤのうちの少なくとも一部は、並列に配置される。この第２列が、整流器の入力端子へ接続されるコンデンサを有する図１における整流器の出力端子へ接続され、他の列が他の整流器の出力端子へ接続される場合、容量性電流のデューティサイクルは増加されるが、その理由は、第１列の両端における電圧低下が、全てのＬＥＤが直列に配置される場合よりも低いからである。結果として、コンデンサの両端における電圧は増加され、したがって、２つの列を通ずる電流間の位相シフトも増加される。

Claims (7)

1. 交流電源へ接続するための第１及び第２入力端子、第１及び第２出力端子、及び前記第１出力端子及び第２出力端子間に結合される第１ＬＥＤ列、を有する第１整流器と、
   第１及び第２入力端子及び出力端子、を有する第２整流器であって、当該第２整流器の前記第１入力端子は、前記第１整流器の前記第１入力端子へ結合され、前記第２整流器の前記第２入力端子は、前記第１整流器の前記第２入力端子へ結合され、第２ＬＥＤ列は、前記出力端子間に結合される、第２整流器と、を有し、
   前記ＬＥＤ列のそれぞれに含まれるＬＥＤは、ランプ管により囲まれ、且つ、それぞれが前記ランプ管の壁及びヒートシンクによって少なくとも部分的に規定されるある数のコンパートメントの少なくとも一部にわたり分布され、
   前記第１整流器の前記出力端子及び前記第２整流器の前記出力端子のそれぞれにおいて動作において存在する電圧間において位相シフトが生じる、ＬＥＤランプ。
2. 交流電源へ接続するための第１及び第２入力端子、第１及び第２出力端子、及び前記第１出力端子及び第２出力端子間に結合される第１ＬＥＤ列、を有する第１整流器と、
   第１及び第２入力端子及び出力端子、を有する第２整流器であって、当該第２整流器の前記第１入力端子は、前記第１整流器の前記第１入力端子へ結合され、前記第２整流器の前記第２入力端子は、前記第１整流器の前記第２入力端子へ結合され、第２ＬＥＤ列は、前記出力端子間に結合される、第２整流器と、を有し、
   前記ＬＥＤ列のそれぞれに含まれるＬＥＤは、２つ以上の部分へ分割されるランプバルブの前記部分間に存在するヒートシンクによって前記ランプバルブの部分の数に等しい数に分割されるコンパートメントにわたり均一に分布され、
   前記第１整流器の前記出力端子及び前記第２整流器の前記出力端子のそれぞれにおいて動作において存在する電圧間において位相シフトが生じる、ＬＥＤランプ。
3. 前記第２整流器の前記第１入力端子及び前記第１整流器の前記第１入力端子間に結合されるリアクタンス性要素を含む、請求項１又は２に記載のＬＥＤランプ。
4. 請求項３に記載のＬＥＤ光源であって、第１及び第２入力端子及び出力端子を有する少なくとも１つの更なる整流器を含み、前記更なる整流器の前記第１入力端子は更なるリアクタンス性要素を介して前記第１整流器の前記第１入力端子へ結合され、前記更なる整流器の前記第２入力端子は前記第１整流器の前記第２入力端子へ結合され、更なるＬＥＤ列は、前記更なる整流器の前記出力端子間において結合される、ＬＥＤランプ。
5. 請求項１又は２に記載のＬＥＤ光源であって、前記第２ＬＥＤ列に含まれる前記ＬＥＤの少なくとも一部は、並列に接続される、ＬＥＤランプ。
6. ランプ管と、
   電気コンタクト部と、
   前記ランプ管に少なくとも一部含まれるヒートシンクと、
   前記ランプ管により囲まれ、且つ、それぞれが前記ランプ管の壁及び前記ヒートシンクによって少なくとも部分的に規定されるある数のコンパートメントへ分割される、空間と、
   交流電源へ接続するための第１及び第２入力端子、第１及び第２出力端子、及び前記第１出力端子及び第２出力端子間に結合される第１ＬＥＤ列、を有する第１整流器と、第１及び第２入力端子及び出力端子、を有する第２整流器であって、当該第２整流器の前記第１入力端子は、前記第１整流器の前記第１入力端子へ結合され、前記第２整流器の前記第２入力端子は、前記第１整流器の前記第２入力端子へ結合され、第２ＬＥＤ列は、前記出力端子間に結合される、第２整流器と、前記第１整流器の前記出力端子及び前記第２整流器の前記出力端子のそれぞれにおいて動作において存在する電圧間において位相シフトを生じさせる手段と、
   を含む、ＬＥＤ光源と、
   を含み、
   前記ＬＥＤ列のそれぞれに含まれるＬＥＤは、ヒートシンクへ接続され、且つ、前記コンパートメントの少なくとも一部にわたり分布される、
   ＬＥＤランプ。
7. ランプ口金と、
   前記ランプ口金へ接続され、且つ、２つ以上の部分へ分割される、ランプバルブと、
   前記ランプバルブの前記部分間に存在し、且つ、当該ランプ内の空間を前記ランプバルブの部分の数に等しい数のコンパートメントへ分割する、ヒートシンクと、
   交流電源へ接続するための第１及び第２入力端子、第１及び第２出力端子、及び前記第１出力端子及び第２出力端子間に結合される第１ＬＥＤ列、を有する第１整流器と、第１及び第２入力端子及び出力端子、を有する第２整流器であって、当該第２整流器の前記第１入力端子は、前記第１整流器の前記第１入力端子へ結合され、前記第２整流器の前記第２入力端子は、前記第１整流器の前記第２入力端子へ結合され、第２ＬＥＤ列は、前記出力端子間に結合される、第２整流器と、前記第１整流器の前記出力端子及び前記第２整流器の前記出力端子のそれぞれにおいて動作において存在する電圧間において位相シフトを生じさせる手段と、を含み、前記第２ＬＥＤ列に含まれる前記ＬＥＤの少なくとも一部は、並列に接続される、ＬＥＤ光源と、
   を含み、
   前記ＬＥＤ列のそれぞれに含まれるＬＥＤは、前記ヒートシンクへ接続され、且つ、前記コンパートメントにわたり均一に分布される、
   ＬＥＤランプ。

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