JP6075749B2 - Ledランプ - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光灯が装着される各種のスタート式の照明器具に、共通させて装着することができるLEDランプに関するものである。
ガラス管の内壁に塗布された蛍光材に、フィラメントによる放電で発生する紫外線を当て、可視光線を発光させる蛍光灯は、様々な始動方式の照明器具により光源として使用されている。照明器具の始動方式の代表的なものとしては、グロースタート式、ラピッドスタート式、インバータ式がある。また、インバータ式においては、自励共振型や他励共振型、ハーフブリッジ式などがある。
一方、長寿命で、低消費電力である発光ダイオードを光源としたLEDランプが開発されている。LEDランプは、光源として、電球の代わりとなるLEDを採用したもので、1個のLEDを使用したものから、蛍光灯の代わりとなる数十〜数百のLEDを直列接続したもの、または直列接続したものを並列接続したものまで、様々である。
蛍光灯の代わりとなるLEDランプでは、蛍光灯用の照明器具を改造して装着する場合があるが、蛍光灯用の照明器具に改造せずに取り付けても、点灯させることができるのが望ましい。そうすれば、蛍光灯をそのままLEDランプへ置き換えられるので、普及が益々進むものと思われる。このような蛍光灯の代わりとすることができるLEDランプとして、特許文献1〜3に記載されたものが知られている。
特許文献1のLED照明装置には、両端のそれぞれの電極ピン間に設けられたそれぞれのダイオードブリッジの出力端となる整流ダイオードの間にLEDユニット回路の陽極側が接続され、入力端となる整流ダイオード間にLEDユニット回路の陰極側が接続されたことにより、電極ピンのいずれかから電流が入力された場合でも、整流ダイオードの働きにより、グロースタータへ電流が流れないようにしたことが記載されている。
また、特許文献2の照明器具には、2つのダイオードブリッジ回路を備えることにより、4本の端子ピンのうちいずれか2つに交流電力が供給された場合に、交流電力が供給されない2つの端子ピンに供給された交流電力の影響があらわれないので、インバータ方式及びラピッドスタート方式にも、なんら改造を加えることなく使用することができることが記載されている。
また、特許文献3のLED照明灯には、第1端子ピン対の2つの端子の間および第2端子ピン対の2つの端子間に、フィラメントと同等のインピーダンスが10Ωである抵抗およびコンデンサを並列接続したものをそれぞれ接続することで、グロースタート式では、商用電源からの大電流を抵抗およびコンデンサを介して流すことで、電子安定器の加勢回路の故障を未然に防ぎつつ、インバータ式では口金の2つの端子ピン間の電流検知を可能とすることが記載されている。
特開2004−192833号公報 特開2008−103304号公報 特開2008−277188号公報
しかし、インバータ式の蛍光灯用照明器具では、蛍光灯へ定格出力で電源が供給されるため、省電力のLEDランプでは負荷が低すぎて、照明器具の安全機構が作動して始動できないことがある。従って、単にダイオードブリッジにより整流しただけの特許文献1〜3に記載の従来のLEDランプでは、グロースタート式やラピッドスタート式の照明器具に装着して点灯できたとしても、インバータ式の照明器具では点灯できないおそれがある。
特許文献3に記載のLED照明灯には、第1端子ピン対の2つの端子の間および第2端子ピン対の2つの端子間に、フィラメントと同等のインピーダンスが10Ωである抵抗が接続されているため、この抵抗でLEDが消費する以上の余剰電流を消費させることも可能であると思われる。しかし、LEDランプを装着するために改造された照明器具では、ソケットに直接商用電源である100Vが接続されることがあるため、このような照明器具に装着すると抵抗に大電流が流れるため配電盤のブレーカを落としてしまったり、抵抗を焼損させたりするおそれがある。
そこで本発明は、グロースタート式やラピッドスタート式、インバータ式の照明器具だけでなく、商用電源をソケットに直結した照明器具でも装着でき、いずれの照明器具でも省電力化を図ることができるLEDランプを提供することを目的とする。
本発明のLEDランプは、蛍光灯用照明器具の一対のソケットに装着するために両端部に設けられた一対の端子ピンと、前記一対の端子ピンからの交流に基づいて駆動電流を出力する点灯制御部と、前記点灯制御部からの駆動電流により点灯するLED照明部とを備え、前記点灯制御部は、前記一対の端子ピンからの交流をそれぞれ整流する一対の整流部と、前記一対の整流部からの脈流に基づいて駆動電流を出力する電流源部とを備え、前記一対の整流部の間に前記電流源部と並列に接続され、前記LED照明部が消費する電流より大きい蛍光灯用照明器具からの余剰電流を消費する負荷部が設けられていることを特徴とする。
本発明のLEDランプによれば、両端部の一対の端子ピンから交流が供給され、点灯制御部によりLED照明部への駆動電流が出力される。インバータ式の蛍光灯用照明器具は定格出力がLEDランプの消費電力より大きいが、本発明のLEDランプでは負荷部を備えているため、LED照明部が消費する電流より大きい電流が供給される蛍光灯用照明器具からの余剰電流を、負荷部で消費させることができる。従って、本発明のLEDランプは、インバータ式の蛍光灯用照明器具であっても、蛍光灯が装着されていると誤認して点灯を始動させることができる。負荷部が、一対の整流部の間に電流源部と並列に接続されているため、整流部から見たインピーダンスは負荷部と電流源部との合成インピーダンスとなる。従って、負荷部を高抵抗とすることができるため、ソケットから高電圧が印加されても焼損することはなく、負荷部の消費する電力を抑えることができる。
前記負荷部が前記一対の整流部に対応させて一対設けられ、前記負荷部と前記電流源部との間の電源ラインに、順方向を内側に向けた第1の整流素子がそれぞれ設けられ、前記負荷部と前記電流源部との間のグランドラインに、順方向を外側に向けた第2の整流素子がそれぞれ設けられているのが望ましい。
整流素子が負荷部と照明ドライバとの間の電源ラインに、順方向を内側に向けた整流素子がそれぞれ設けられていると、一方の第1の整流素子を通過した電流は、反対側の他方の第1の整流素子に遮断されるため流れ出ない。また、負荷部と電流源部との間のグランドラインに、順方向を外側に向けた第2の整流素子がそれぞれ設けられていると、第2の整流素子が負荷部を通過した内側への電流の流れを遮断する。従って、一対の端子ピン間での抵抗値を高抵抗とすることができるので、一対の端子ピン間で蛍光灯の絶縁性を確認するインバータ式の蛍光灯用照明器具であっても、本発明のLEDランプを蛍光灯と認識させることができる。
ここで、外側とは端子ピン側へ向いた方法をいい、内側とはその反対の方向で内部回路側をいう。
前記負荷部を、周波数の増加と共にインピーダンスが増加するインダクタンス成分を有する抵抗素子とすると、グロースタート式やラピッドスタート式では、低周波であるため無駄に消費する電力を抑えつつ、高周波で供給されるインバータ式で、大きく電力を消費させることができる。
本発明は、負荷部を高抵抗とすることができるため、ソケットから高電圧が印加されても焼損することはなく、負荷部の消費する電力を抑えることができるので、グロースタート式やラピッドスタート式、インバータ式の照明器具だけでなく、商用電源をソケットに直結した照明器具でも装着でき、いずれの照明器具でも省電力化を図ることができる。
本発明の実施の形態に係るLEDランプの構成を示す図である。 図1に示すLEDランプの回路例の図である。 図1に示すLEDランプのLED照明部を説明するための回路図である。 図1に示すLEDランプをソケットに装着する方向を説明するための図である。 図1に示すLEDランプをグロースタート式蛍光灯用照明器具に装着した状態を説明するための図である。 図1に示すLEDランプをラピッドスタート式蛍光灯用照明器具に装着した状態を説明するための図である。 図1に示すLEDランプをインバータ式蛍光灯用照明器具に装着した状態を説明するための図である。 (A)および(B)は負荷部がフィラメントの代わりとなることを説明するための回路図である。 (A)および(B)は整流素子の機能を説明するための回路図である。
本発明の実施の形態に係るLEDランプを図面に基づいて説明する。
図1に示すLEDランプ10は、グロースタート式、ラピッドスタート式、インバータ式のいずれの蛍光灯用照明器具(以下、単に照明器具と略す。)にも装着できる直管形のランプである。LEDランプ10は、照明器具の一対のソケットに装着するため端子ピン11,12が両端部に設けられている。
端子ピン11,12との間に、端子ピン11,12からの交流に基づいて駆動電流を出力する点灯制御部14と、点灯制御部14からの駆動電流により点灯するLED照明部15と、負荷部16(161,162)とが接続されている。点灯制御部14は、整流部141,142と、平滑部143と、電流源部144とを備えている。
端子ピン11,12は、円筒状の筐体の両端部に設けられた口金に形成されている。端子ピン11,12は、照明器具のソケットに嵌入されるピン11a,11bとピン12a,12bとを備えている。直管形のLEDランプ10を水平に持ったときに、ピン11aとピン12aは同じ上同士、または下同士となる。また、そのとき、ピン11bとピン12bは、反対に下同士、または上同士となる。つまり、ピン11aとピン12aの組み合わせ、ピン11bとピン12bの組み合わせで、同軸線位置にある。
整流部141,142からの電源ラインL1であって、負荷部16と電流源部144より内側となる位置に、順方向を内側に向けた第1の整流素子である整流素子17(171,172)が挿入されている。また、整流部141,142からのグランドラインL2であって、負荷部16より内側となる位置に、順方向を外側に向けた第2の整流素子である整流素子18(181,182)が挿入されている。
LED照明部15を除く、整流部141,142と、点灯制御部14と、負荷部16と、整流素子17,18は、1枚のプリント基板に実装されている。
整流部141は端子ピン11に入力端が接続され、整流部142は、端子ピン12に入力端が接続されている。整流部141,142の一方の出力端が電源ラインL1となり、整流部141,142の他方の出力端がグランドラインL2となっている。整流部141,142は、端子ピン11と端子ピン12からのそれぞれの交流を半波整流または全波整流するものである。
平滑部143は、整流部141,142からの電源ラインL1とグランドラインL2との間に接続されている。平滑部143は、整流素子171,172の間の電源ラインL1と、整流素子181,182の間のグランドラインL2との間であれば、どこの位置に接続されていてもよい。平滑部143は、整流部141,142からの脈流を平滑化して直流とする機能を備えている。平滑部143は、コンデンサとすることができる。
電流源部144は、整流部141,142からの電源ラインL1とグランドラインL2との間に接続されている。電流源部144は、LED照明部15に安定した電流を出力する定電流源として機能するスイッチング電源である。電流源部144が供給してLED照明部15を点灯させる基準となる電圧(内部基準電圧)は、グロースタート式、ラピッドスタート式またはインバータ式などの照明器具のうち、装着対象の照明器具で、供給される出力電圧範囲のうちの最も低い電圧としている。つまり、電源ラインL1の電圧が内部基準電圧より高くとなると電流源部144はスイッチング動作を始めるように設定されている。
LED照明部15は、電源ラインと電流源部144との間に接続されている。LED照明部15は、直列接続された複数のLEDが並列接続されたものである。
負荷部161は、整流部141と電流源部144との間に並列に接続され、負荷部162は、整流部142と電流源部144との間に並列に接続されている。負荷部16は、LED照明部が消費する電流より大きい蛍光灯用照明器具からの余剰電流を消費する機能を備えている。
整流素子17,18は、一方向にしか電流を流さないことで、反対方向からの電流を遮断する機能を備えている。整流素子17,18は、整流作用を有するものであれば使用できるので、各種のダイオード、トランジスタなどとすることができる。
次にLEDランプ10の具体的な回路例を図2から図4に基づいて説明する。
また、整流部141として、端子ピン11に、4本のダイオードD11〜D14がダイオードブリッジを構成して整流部141として接続されている。また、同様に、端子ピン12と4本のダイオードD21〜D24がダイオードブリッジを構成して接続されている。4本のダイオードD11〜D14,D21〜D24はインバータ式の照明器具から供給される高周波でもスイッチングできるよう、高スイッチング性を有するダイオードとするのが望ましい。
詳細には、ダイオードD11のアノードおよびダイオードD12のカソードの接続点P11を入力端として、端子ピン11のピン11aに接続されている。ダイオードD13のアノードおよびダイオードD14のカソードの接続点P12を入力端として、端子ピン11のピン11bに接続されている。
ダイオードD11のカソードおよびダイオードD13のカソードの接続点P13を出力端として、電源ラインL1に接続されている。ダイオードD12のアノードおよびダイオードD14のアノードの接続点P14を出力端として、グランドラインL2に接続されている。
また、ダイオードD21のアノードおよびダイオードD22のカソードの接続点P21を入力端として、端子ピン12のピン12aに接続されている。ダイオードD23のアノードおよびダイオードD24のカソードの接続点P22を入力端として、端子ピン12のピン12bに接続されている。
ダイオードD21のカソードおよびダイオードD23のカソードの接続点P23を出力端として、電源ラインL1に接続されている。ダイオードD22のアノードおよびダイオードD24のアノードの接続点P24を出力端として、グランドラインL2に接続されている。
平滑部143として、電源ラインL1とグランドラインL2との間に、コンデンサC1が、接続されている。
また、電流源部144として、電源ラインL1とVin端子の間にツェナーダイオードZDを介在させて接続されると共に、グランドラインL2にGND端子が接続された照明ドライバDVと、トランジスタTrと、トランジスタTrのドレインDと電源ラインL1との間に接続されたダイオードD3と、トランジスタTrのソースSとグランドラインL2との間に接続された抵抗R1と、トランジスタTrのゲートGと照明ドライバDVとの間に接続された抵抗R2と、トランジスタTrのドレインDとLED照明部15との間に接続されたコイルLとが、設けられている。
ダイオードD3は、電源ラインL1からの電流の流れ込みを遮断しつつ、コイルLからの遅れ電流を電源ラインL1へ還流させ、LED照明部15への電圧降下を抑制する還流ダイオードとして機能するものである。
抵抗R1は、LED照明部15へ流れる電流を制限する制限抵抗と機能すると共に、照明ドライバDVがスイッチングする電圧を監視するための抵抗である。抵抗R1の抵抗値は、グロースタート式、ラピッドスタート式またはインバータ式などの照明器具のうち、装着対象の照明器具で、供給される出力電圧範囲のうちの最も低い電圧が印加されたときに、LED照明部15へ流れる電流に基づいて決定されている。
ツェナーダイオードZDは、照明ドライバDVへの過度な電圧印加を防止するためのものである。照明ドライバDVはCS端子の電圧(抵抗R1の電圧)を監視してGATE端子をオン−オフすることでトランジスタTrをオン−オフさせてスイッチング動作を行う機能を有している。
LED照明部15は、図3に示すように、17個の直列接続されたLEDを9組並列接続して構成している。このLED照明部15は、アノード側が電源ラインL1に接続され、カソード側がコイルLに接続されている。LEDの数は、要求されるLEDランプの照度に応じて、適宜、変更することができる。LED照明部15のLED素子の直列数には、詳細を後述する。
負荷部161として、ダイオードD11,D13の接続点P13からの電源ラインL1と、ダイオードD12,D14の接続点P14からのグランドラインL2との間に並列に、抵抗R3が接続されている。
負荷部162として、ダイオードD21,D23の接続P23からの電源ラインL1と、ダイオードD22,D24の接続点P24からのグランドラインL2との間に並列に、抵抗R4が接続されている。抵抗R3,R4の抵抗値は、10kΩとすることができる。
整流素子171として、抵抗R3より内側の電源ラインL1に、順方向を内側に向けてダイオードD41が挿入されている。整流素子181として、抵抗R3より内側のグランドラインL2に、順方向を外側に向けてダイオードD42が挿入されている。
整流素子172として、抵抗R4より内側の電源ラインL1に、順方向を内側に向けてダイオードD51が挿入されている。整流素子182として、抵抗R4より内側のグランドラインL2に、順方向を外側に向けてダイオードD52が挿入されている。
以上のように構成された本発明の実施の形態に係るLEDランプ10のLED照明部15の直列数および並列数と、電流源部144の駆動電流との関係について説明する。
40W形または32W形のグロースタート式やラピッドスタート式では、約90Vから約100Vの電圧が出力される。また、32W形のインバータ式では、一般的では約60Vから約70V、低いもので約50Vの電圧が出力される。この電圧は、安定器により異なるため、機種や製造者により異なる。
また、整流部141や整流部142、平滑部143を通過した後の電圧では、それぞれの箇所での電圧降下があるため、更に電圧が低下する。
従って、装着対象の蛍光管用照明器具の出力電圧範囲のうち、32W形のインバータ式の出力電圧範囲の最小値である約50Vを入力電圧の基準電圧とし、整流部141や整流部142、平滑部143による電圧降下を約10%程度とすると、LED照明部15に印加される電圧(内部基準電圧)は約45Vとなる。
平滑部143による平滑後の電圧、約45Vを内部基準電圧とし、LED照明部15のLED素子の順方向電圧を約2.7Vとすると、LED素子の直列数は17個とすることができる。
次に、LED素子の電圧−電流特性から電圧2.7Vを印加したときのLED素子に流れる電流を求める。例えば、LED素子に印加される電圧を2.7Vとしたときの電流が約66mAであるとする。また、LED照明部15に必要とされる照度からLED素子の全体個数を算出して、この全体個数を直列数17個で割り算して並列数を算出する。例えば、17個の直列接続としたLED素子の並列数を9列とする。
並列数が求められると、LED素子1列の直列接続に約66mAが流れることから、電流源部144は、9列の並列としたLED照明部15に対して約594mAを駆動する必要がある。このようにして電流源部144の駆動電流が求められると、この駆動電流に基づいて抵抗R1の抵抗値を算出する。本実施の形態では、照明ドライバDVの規格から算出すると共に、実験を行った結果、抵抗R1を0.3Ωとした。
次に、本発明の実施の形態に係るLEDランプの動作について、図面に基づいて説明する。
図2に示すように、グロースタート式、ラピッドスタート式、インバータ式のいずれでも、周波数は違うが、交流電圧が端子ピン11,12に印加される。
LEDランプ10は、端子ピン11,12のいずれにも、ダイオードブリッジを構成するダイオードD11〜D14およびダイオードD21〜D24が接続されているため、交流を全波整流することができる。
全波整流による脈流は、平滑化するコンデンサC1により、電源ラインL1とグランドラインL2との間で、ほぼ直流となる。
照明器具からの電源供給により電源ラインL1とグランドラインL2との間の電圧が、照明ドライバDVの動作範囲に入れば、照明ドライバDVが動作し始める。照明ドライバDVが動作し始めると、GATE端子をオンとすることで、GATE端子がHレベルを出力する。GATE端子がHレベルを出力することで、トランジスタTrのゲートがオンとなり、ドレイン−ソース間がオンとなる。これにより、電源ラインL1からの電流が、LED照明部15を流れ、コイルLを介して、トランジスタTrのドレイン−ソース間に流れ、抵抗R1を介してグランドラインL2へ流れる。この電流の流れによりLED照明部15が点灯する。
照明ドライバDVは、抵抗R1へ電流が流れることで抵抗R1に発生する電圧を80kHzで発振する内部の発振器の1サイクルごとに、CS端子により監視している。電源ラインL1とグランドラインL2との間の電圧が、内部基準電圧である約45Vより高くなれば、抵抗R1の電圧が所定の電圧より高くなる。抵抗R1の電圧が所定の電圧より高くなったことを契機に、照明ドライバDVはGATE端子をサイクル単位でオフする。つまり、照明ドライバDVは、抵抗R1が所定電圧以上となったサイクル期間、GATE端子をオフしている。
トランジスタTrがオフとなると、コイルLにより遅延した電流がダイオードD3を介して電源ラインL1へ還流電流として流れ、LED照明部15へ流れるため、照明ドライバDVのスイッチングによる電圧低下を抑制する。
トランジスタTrがオフとなることで、抵抗R1での電圧が低下して所定電圧以下となる。照明ドライバDVは、抵抗R1の電圧が所定電圧以下となったことをCS端子により検知すると、再びGATE端子をHレベルとする。従って、電源ラインL1とグランドラインL2との電圧が約45Vより高ければ、照明ドライバDVにより、内部の発振器の周波数より低い周波数でオン−オフが繰り返されるスイッチング動作となることで、LED照明部15に定電流が供給される。
LED素子の直列数と抵抗R1とを、グロースタート式、ラピッドスタート式またはインバータ式などの照明器具のうち、供給される出力電圧範囲が最も低いインバータ式の照明器具の値に基づいて決定しているため、グロースタート式やラピッドスタート式の照明器具や、安定器を外し商用電源に直結している照明器具に、このLEDランプ10が装着されたとしても、電源ラインL1とグランドラインL2との電圧が内部基準電圧より高くなるだけなので、照明ドライバDVによるスイッチング動作での定電流制御によりLED照明部15を安定して点灯させることができる。
また、基準とした32W形のインバータ式の照明器具より低い電圧が供給された場合には、抵抗R1の電圧も低下するため、照明ドライバDVのGATE端子は常時オンとなる。GATE端子が常時オンとなって、トランジスタTrが常時オン状態であっても、電源ラインL1とグランドラインL2との間の電圧が低いため、LED照明部15に流れる電流は、順方向電流を下回り、電圧に応じて小さくなるので暗くなる。
例えば、40W形より大きな出力のインバータ式の照明器具に装着されるLEDランプや、商用電源100Vに直結されるLEDランプでは、LED素子の直列数が、32形のインバータ式の照明器具を基準にしたLEDランプより多くなる。
商用電源100Vに直結されるLEDランプでは、内部基準電圧を約90V、LED素子の順方向電圧を約2.7Vとすると直列数は33個となり、LEDランプ10の17個と比較して直列数が多くなる。
このようなLEDランプを出力電圧が低い照明器具に装着すると、直列接続されたLED素子全体による電圧降下が大きいため、トランジスタTrが常時オンで電流をLED照明部へ供給したとしても、それぞれのLED素子に十分な電流が供給できないため、視認できる程度の発光をさせることができなくなってしまう。
しかし、LEDランプ10では、32形のインバータ式の照明器具を基準にしたLED素子の直列数としているため、出力電圧が32形のインバータ式の照明器具より低い照明器具に装着され、電源ラインL1とグランドラインL2とに十分な電圧が印加できなくても、LED照明部15による電圧降下が低いため、LED素子に視認させる程度の電流を供給することができる。従って、電流源部144が供給電圧の低下に応じた電流をLED照明部15へ供給することで、印加電圧の低下に応じてLED照明部15が徐々に暗くなるものの、点灯させることができる。
次に、LEDランプ10を照明器具に装着する方向について、図4に基づいて説明する。LEDランプ10を照明器具に装着する方向としては、4通りある。つまり、図4(A)に示すように、左側のソケットに端子ピン11が装着され、右側のソケットに端子ピン12が装着される場合と、図4(B)に示すようにその反対の場合とで二通り、そして、図4(A)および同図(B)のピン11a,11bと、ピン12a,12bとを、軸線を中心とした回転により入れ変えることで、図4(C)および同図(D)に示すように二通りがある。従って、合計4通りである。
図4(A)から同図(D)に示すように、ソケットに端子ピン11,12が入れ代わったとしても、端子ピン11側には整流部141が、端子ピン12側には整流部142が設けられ、ダイオードブリッジが回転対称に構成されているため、グロースタート式、ラピッドスタート式およびインバータ式のいずれでも、ソケットに方向に関係なく装着することができる。
ここで、LEDランプ10が様々な始動方式の照明器具に装着された場合の負荷部16および整流素子17.18の機能について、図面に基づいて説明する。
図5に示すグロースタート式および図6に示すラピッドスタート式の照明器具は、安定器がコイルによるものであるため、LEDランプ10が消費する電流に応じて照明器具が電流を供給する。しかし、図7に示すインバータ式の照明器具では、所定電流が流せない蛍光灯には、照明器具の安全機構が作動して点灯始動しないため、省電力の従来のLEDランプでは点灯させることができない。例えば、32形のインバータ式の照明器具では、約390mAが流れることをチェックしているものがある。
LED照明部15では内部基準電圧を45Vとしたときに約594mAを消費する。つまり、消費電力は約26.7Wである。商用電源での消費電流を、約26.7Wを100Vで割り算することで算出すると267mAとなる。つまり、LEDランプ10では、概算で約267mAを消費しているが、インバータ式の照明器具では約390mAを流す必要がある。従って、差分の123mの余剰電流をLEDランプ10内で流す必要がある。
LEDランプ10では、図2に示すように負荷部161,162の抵抗R3,R4にも電流が流れ、電力を消費する。従って、LED照明部15が消費する電流より過剰に供給される余剰電流を、抵抗R3,R4にて十分に消費させることができる。従って、インバータ式の照明器具に、蛍光灯が装着されていると認識させることができる。
商用電源がソケットに直接印加されるような改造が施された照明器具では、端子ピン11のピン11a、11bと、端子ピン12のピン12a,12bとのそれぞれに交流100Vが印加される。この場合、特許文献3に記載のLED照明灯では、第1端子ピン対の2つの端子の間および第2端子ピン対の2つの端子間に、フィラメントと同等のインピーダンスが10Ωである抵抗が接続されているため、大電流が抵抗に流れることにより焼損するおそれがある。
しかし、LEDランプ10では、抵抗R3,R4が、ダイオードブリッジを構成するダイオードD11〜D14,D21〜D24の内側に配置されているため、平滑部143であるコンデンサC1および電流源部144である照明ドライバDVとの並列回路となるので、この合成インピーダンスは、抵抗R3,R4自体のインピーダンスより低いものとなる。従って、抵抗R3,R4を10kΩとするなどの高抵抗とすることができるため、ソケットから高電圧が印加されても焼損することはなく、抵抗R3,R4が消費する電力を抑えることができると共に、交流100Vを供給する照明器具でも問題なく点灯させることができる。
また、グロースタート式またはラピッドスタート式の照明器具では、50Hzまたは60Hzの商用電源による低周波の電流が抵抗R3,R4に流れるため、抵抗R3,R4のインダクタンス成分によるインピーダンスがあまり大きくならない。抵抗素子は、純抵抗による抵抗値の他に、インダクタンス成分とキャパシタンス成分を有する。しかし、商用電源では50Hzまたは60Hzの交流では、抵抗素子のインダクタンス成分やキャパシタンス成分は無視できる程度である。従って、抵抗R3,R4による無駄となる消費を抑えることができる。
また、LEDランプ10では、例えばインバータ式で80kHzの高周波がソケットから供給されると、整流部141,142にて全波整流され、2倍の160kHzの高周波の脈流となるため、抵抗R3,R4のインダクタンス成分が作用してインピーダンスが大きくなる。従って、グロースタート式やラピッドスタート式と比較して、周波数の増加と共にインピーダンスが増加する抵抗R3,R4により電力の消費を増大させることができる。
図7に示すインバータ式の照明器具では、点灯の始動前に、蛍光灯のフィラメントに直流電流を流し、導通の有無を検査することにより、電源投入時に蛍光灯がソケットに装着されているか否かをチェックするものがある。これは、蛍光灯が不完全な状態で装着されているために、脱落してしまうことを防止する蛍光灯脱落検知機能と称されるものである。このチェックにて、蛍光灯が照明器具に装着されていないと判断されると、始動へ移行しない。
そこで、これを回避するために、LEDランプ10では、図8(A)に示すように、抵抗R3,R4を電源ラインL1とグランドラインL2との間に、負荷部141,142として接続している。そうすることで、ピン11aからの直流電流は、ダイオードD11、抵抗R3、ダイオードD14を流れ、ピン11bから出力される。図8(B)に示すように、ピン11bからの直流電流は、ダイオードD13、抵抗R3、ダイオードD12を流れ、ピン11bから出力される。また、図8(A)に示すように、ピン12aからの直流電流は、ダイオードD21、抵抗R4、ダイオードD24を流れ、ピン12bから出力される。図8(B)に示すように、ピン12bからの直流電流は、ダイオードD23、抵抗R4、ダイオードD22を流れ、ピン12aから出力される。このように、端子ピン11,12からの直流電流が負荷部161,162(抵抗R3,R4)に流れることで、抵抗R3,R4をフィラメントの代わりとなる被検知部として機能させることができるので、インバータ式の照明器具でも、点灯を始動させることができる。
また、インバータ式の照明器具では、点灯の始動前に、対向するソケット間に電圧を印加して、蛍光灯の一対の端子間が絶縁状態であるか否かを検査している。これは、蛍光灯の一対のフィラメント間が無限大に近い抵抗値を示すことから、絶縁状態を確認することで、蛍光灯の状態を確認するためである。
LEDランプ10では、図9(A)に示すように、ダイオードD41,D51が順方向を内側に向けて電源ラインL1に挿入されているため、ピン11aからダイオードD11を通過したり、ピン11bからダイオードD13を通過したりした電流は、ダイオードD41を通過した後に、ダイオードD51により遮断される。また、ピン12aからダイオードD21を通過すると共に、ピン12bからダイオードD23を通過し、ダイオードD51を通過した電流はダイオードD41により遮断される。
更に、図9(B)に示すように、ダイオードD42,52が順方向を外側に向けてグランドラインL21に挿入されているため、ピン11aからダイオードD11を通過したり、ピン11bからダイオードD13を通過したりした電流は、抵抗R3を通過した後に、ダイオードD42により遮断される。また、ピン12aからダイオードD21を通過したり、ピン12bからダイオードD23を通過したりした電流は、抵抗R4を通過した後に、ダイオードD52により遮断される。
このように、LEDランプ10では、負荷部161,162と電流源部144との間の電源ラインL1に、順方向を内側に向けた整流素子171,172が設けられ、負荷部161,162と電流源部144との間のグランドラインL2に、順方向を外側に向けた整流素子181,182が設けられていることで、端子ピン11と端子ピン12との間で、高抵抗状態となるため、LEDランプ10を、インバータ式の照明器具に蛍光灯と認識させ、点灯始動させることができる。
このように、LEDランプ10を、グロースタート式やラビットスタート式、インバータ式の照明器具だけでなく、商用電源をソケットに直結した照明器具であっても、なんら支障なく点灯させることができる。また、負荷部16を抵抗R3,R4とすることで、簡単な回路で電力を消費させることができる。
なお、LEDランプ10では、整流部141,142からの脈流を平滑させるための平滑部143が設けられているが、電流源部144として、脈流で動作する照明ドライバを採用すれば、平滑部143は省略することができる。
本発明のLEDランプは、蛍光灯が装着される照明器具であれば、代わりに装着することができるので、直管形の蛍光灯や折り曲げ形の蛍光灯などの代用として好適である。
10 LEDランプ
11,12 端子ピン
11a,11b ピン
12a,12b ピン
14 点灯制御部
141,142 整流部
143 平滑部
144 電流源部
15 LED照明部
16,161,162 負荷部
17,171,172 整流素子
18,181,182 整流素子
C1 コンデンサ
D11〜D14,D21〜D24,D3 ダイオード
D41,D42,D51,D52 ダイオード
P11,P12,P21,P22 接続点
P13,P14,P23,P24 接続点
L コイル
R1,R2,R3,R4 抵抗
L1 電源ライン
L2 グランドライン
DV 照明ドライバ
Tr トランジスタ
ZD ツェナーダイオード

Claims (2)

  1. 蛍光灯用照明器具の一対のソケットに装着するために両端部に設けられた一対の端子ピンと、
    前記一対の端子ピンからの交流に基づいて駆動電流を出力する点灯制御部と、
    前記点灯制御部からの駆動電流により点灯するLED照明部とを備え、
    前記点灯制御部は、
    前記一対の端子ピンからの交流をそれぞれ整流する一対の整流部と、
    前記一対の整流部からの脈流に基づいて駆動電流を出力する電流源部とを備え、
    前記一対の整流部の間に前記電流源部と並列に接続され、前記LED照明部が消費する電流より大きく供給される蛍光灯用照明器具からの電流によって生じる余剰電流を消費する負荷部が、前記一対の整流部に対応させて一対設けられ
    前記負荷部と前記電流源部との間の電源ラインに、順方向を内側に向けた第1の整流素子がそれぞれ設けられ、前記負荷部と前記電流源部との間のグランドラインに、順方向を外側に向けた第2の整流素子がそれぞれ設けられていることを特徴とするLEDランプ。
  2. 前記負荷部は、周波数の増加と共にインピーダンスが増加するインダクタンス成分を有する抵抗素子である請求項1記載のLEDランプ。
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