JP6405801B2 - 照明ランプ及び照明装置 - Google Patents
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Description
そして、従来、発光部やその点灯装置などに故障が発生しても、応急対応により照明を継続することが可能であるとともに、構造が簡単で、大形化を回避し、しかも比較的安価な発光ダイオード照明装置がある(例えば、特許文献2参照)。
そして、特許文献2に記載されている技術は、発光部やその点灯装置などに故障が発生しても、応急対応により照明を継続することが要求されるスタジオ用の照明装置を想定したものであり、発光ダイオードが2つ以上に区分され、発光ダイオードを区分単位で独立して点灯するように配設された2組以上の区分発光ダイオード点灯装置を備えているので、一般に使用される照明装置としては、構造が複雑で、照明装置の大形化を招き、しかも照明装置が高価なものになってしまうという課題がある。
図1から図10を参照して、実施の形態1について説明する。
図1は、実施の形態1に係る照明ランプの全体構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、照明ランプ1には、外部電源9が接続されている。詳しくは、外部電源9のL側の経路は、照明ランプ1の第1端子410に接続されており、外部電源9のN側の経路は、照明ランプ1の第2端子411に接続されている。
第2LED(251)は、第2光源回路251cを構成する。
電流を制限された交流電力は、第2点灯電力として、第2出力経路64から第2光源回路(第2LED回路)251cに供給される。本実施の形態における、交流電力とは、光源装置25に交流電流を供給するための電力である。
第2光源回路251cに供給される交流電力の周波数は外部電源(9)から供給される交流電力の周波数と等しくなる。
電力制限装置280で電力が制限されるため第2光源回路251cに供給される第2点灯電力は第1光源回路250cに供給される第1点灯電力よりも小さくなる。
点灯装置27の直流電源装置270において、交流電力から直流変換された電力は、第1出力経路63を経由して光源装置25が有する第1光源回路250cに入力され、第1光源回路250cが有する直流駆動LEDである第1LED(250)を点灯(発光)させる。
そして、点灯装置27の電流制限装置280において、交流のまま電流が制限(減流)された電力は、第2出力経路64を経由して光源装置25が有する第2光源回路251cに入力され、第2光源回路251cが有する交流駆動LEDである第2LED(251)を点灯(発光)させる。
電力遮断装置290は、例えば、過電流が流れると溶断するヒューズF1を用いた電力遮断回路291である。直流電源装置270又は光源装置25の第1光源回路250cに何らかの異常が発生した場合に、ヒューズF1に過電流が流れるとヒューズF1は溶断し、商用交流電源Vacから直流電源装置270に対する交流電力の供給経路が開放状態となる。これによって、商用交流電源Vacから直流電源装置270に対する交流電力の供給が停止(遮断)する。
直流電源装置270は、交流電力を直流電力に変換するとともに、光源装置25の、第1LED(250)からなる第1光源回路250cに、安定した直流電流を供給する機能を有する。
直流電源装置270は、例えば、抵抗R1とコンデンサC1とからなるフィルタ回路271と、ブリッジダイオードD1からなる整流回路272と、コイルL1とコンデンサC2とからなる平滑回路273と、電界効果トランジスタ(以下、FET)Q1をスイッチング素子として用いるスイッチング回路274と、ダイオードD2、コイルL2、コンデンサC3からなる直流電力出力回路275と、電流検出抵抗R4、波形生成器279、比較器(コンパレータ)278、増幅器277等からなる制御回路276とを有する。
直流電源装置270に、外部電源9である商用交流電源Vacから交流電力が入力されると、フィルタ回路271、整流回路272を経由して、平滑回路273から商用交流リップル成分を含む脈流が出力される。
FET(Q1)がONのときは、『平滑回路273 → 第1光源回路250c(第1LED(250)) → コイルL2 → FET(Q1) → 電流検出抵抗R4』の経路で直流電流が流れる。
一方、FET(Q1)がOFFのときは、コイルL2が電力供給源となって、『コイルL2 → ダイオードD2 → 第1光源回路250c(第1LED(250))』の経路で直流電流が流れる。
このようにして、FET(Q1)のON/OFFの状態に関わらず、第1光源回路250c(第1LED(250))には継続的に直流電流が流れるため、第1LED(250)の点灯(発光)は間欠することなく継続する。
制御回路276は、マイクロコンピュータなどを用いて構成してもよい。
制御回路276は、マイクロコンピュータなどを用いた演算処理結果に基づいて、制御指令であるONデューティを変化させてもよい。
なお、ONデューティを変化は、FET(Q1)のスイッチング周波数を一定にして変化させてもよいし、FET(Q1)のスイッチング周波数を変化させる周波数変調(PFM)と組み合せて変化させてもよい。すなわち、FET(Q1)のON時間、OFF時間のいずれかが固定されてONデューティを変化させてもよいし、FET(Q1)のON時間とOFF時間との両方が固定されずにONデューティを変化させてもよい。
また、フィルタ回路271、整流回路272、平滑回路273、スイッチング回路274、直流電力出力回路275は、図示されている構成に限定されず、照明ランプ1の仕様に応じた他の構成としてもよい。
フィルタ回路271の入力端には、過電圧から直流電源装置270を保護するために、バリスタ等の部品を配置してもよい。
電流制限装置280は、直流電源装置270よりも長い動作寿命を有するように構成される。このため、電流制限装置280は、直流電源装置270よりも少ない部品によって構成される。そして、電流制限装置280は、部品をはんだ付けなどで電気接続する箇所を、直流電源装置270より少なくなるように構成される。
詳しくは、電流制限抵抗R7は、第2端子Ts2(286)と第3端子Ts3(288)とを繋ぐ経路上に配置され、ヒューズF2は、第2端子Ts2(287)と第4端子Ts4(289)とを繋ぐ経路上に配置されている。すなわち、ヒューズF2はN極側の入力経路に、電流制限抵抗R7はL極側の入力経路に配置されている。
詳しくは、電流制限装置280に、外部電源9である商用交流電源Vacから交流電力が入力されると、電源制限抵抗R7は、光源装置25の第2光源回路251cが有する第2LED(251)の点灯(発光)に必要な交流電流を生成して出力する。
成されたので、電流制限装置280の理論上の故障確率は、直流電源装置270よりも低
い確率に留めることができる。
なお、本実施の形態1において、第2LED(251)は電流が互いに逆向きに流れる2個のLEDが並列に接続されて構成されている。第2LED(251)を構成するLEDの数は2個に限定されず、電流が互いに逆向きに流れる構成であれば3個以上であってもよい。
詳しくは、電流制限装置280又は光源装置25の第2光源回路251cに何らかの異常が発生し、ヒューズF2に異常な電流(過電流)が流れると、ヒューズF2が溶断し商用交流電源Vacから電流制限装置280に対する交流電力の供給経路が開放状態となる。これによって、商用交流電源Vacから電流制限装置280及び第2光源回路251cに対する交流電力の供給が停止(遮断)する。
この結果、第2光源回路251cに異常な電流が流れても、即時に電流の供給を停止させることができるので、照明ランプ1が取り付けられた照明器具7(後述)や、照明器具7に電力を供給する設備などを、保護することができる。
光源装置25は、第1光源回路(第1LED回路)250c、第2光源回路(第2LED回路)251cを有する。第1光源回路(第1LED回路)250cは、第1の光源素子である第1LED(250)を有し、第2光源回路(第2LED回路)251cは、第2の光源素子である第2LED(251)を有する。第1LED(250)は直流電力が供給されることによって点灯(発光)する直流駆動LEDであり、第2LED(251)は交流電力が供給されても点灯(発光)する交流駆動が可能な交流駆動LEDである。
本実施の形態における、電流制限装置の変形例を説明する。
図3は、実施の形態1に係る照明ランプの電流制限装置の変形例を示す図である。
図3(a)は、実施の形態1の第1変形例である電流制限装置280aの回路図である。電流制限装置280aは、ヒューズF2と電流制限抵抗R7とからなる電流制限回路281aを有する。電流制限回路281aは、実施の形態1と同様に、外部電源9と直流電源装置270とを繋ぐ経路上の、入力経路61と電力遮断装置291との間の両極から分岐した経路上に配置される。ヒューズF2が第1端子Ts1(286)と第3端子Ts3(288)とを繋ぐ経路上に配置されている点と、電流制限抵抗R7が第2端子Ts2(287)と第4端子Ts4(289)とを繋ぐ経路上に配置されている点とが、実施の形態1と異なる。すなわち、第1変形例である電流制限装置280a(電流制限回路281a)において、ヒューズF2はL極側の入力経路に、電流制限抵抗R7はN極側の入力経路に配置されている。
なお、ヒューズF2が第1端子Ts1(286)と第3端子Ts3(288)とを繋ぐ経路上に配置され、電流制限可変抵抗VR1が第2端子Ts2(287)と第4端子Ts4(289)とを繋ぐ経路上に配置されてもよい。
なお、図3(c)に例示した電流制限回路281cは、ヒューズF2が第1端子Ts1(286)側に配置され、電流制限抵抗R7が第3端子Ts3(288)側に配置されているが、ヒューズF2が第1端子Ts3(288)側に配置され、電流制限抵抗R7が第3端子Ts3(288)側に配置されてもよい。
また、電流制限回路281cは、第2端子Ts2(287)と第4端子Ts4(289)とを繋ぐ経路上に配置されてもよい。
なお、図3(d)に例示した電流制限回路281dは、温度ヒューズTH1が第1端子Ts1(286)側に配置され、電流制限抵抗R7が第3端子Ts3(288)側に配置されているが、温度ヒューズTH1が第1端子Ts3(288)側に配置され、電流制限抵抗R7が第3端子Ts3(288)側に配置されてもよい。
また、電流制限回路281dは、第2端子Ts2(287)と第4端子Ts4(289)とを繋ぐ経路上に配置されてもよい。
第2光源回路251cに異常な電流が流れた場合に、第2光源回路251cに供給される電流を停止させることができる手段を有する場合には、電流制限装置280eのように電流を停止させる手段を備えない構成としてもよい。これによって、照明ランプ1は低コスト化と小型化との効果を奏する。
図4は、実施の形態1に係る照明ランプの動作を説明するタイミングチャートである。図4(a)は、照明ランプ1の設計寿命近傍の期間における、直流電源装置の動作状態を模式的に示した図である。図4(b)は、直流電源装置が正常に動作している期間における、第1点灯電力及び第2点灯電力の供給パターンを模式的に示した図である。図4(c)は、直流電源装置が正常に動作しない(動作不良の)期間における、第1点灯電力及び第2点灯電力の供給パターンを模式的に示した図である。
ここで、直流電源装置270が正常に動作しない状態とは、光源装置25の第1光源回路(第1LED回路)250cに対して、第1点灯電力である直流電力が正常に供給できていない状態であり、その典型例は、第1光源回路(第1LED回路)250cに対して、第1点灯電力である直流電力が供給されずに、第1光源回路(第1LED回路)250cの第1LED(250)が点灯(発光)していない状態である。
図5は、実施の形態1に係る照明ランプ1の外観図である。
図5に示すように、照明ランプ1は、カバー5、金属筐体2、樹脂筐体3、口金4を備える。照明ランプ1は、例えば、電球形LEDランプである。
図6に示すように、金属筐体2には、光源基板(LED基板)254が取り付けられる。光源基板254は、基板締結用ねじ26を用いて、金属筐体2の空洞227に収納される樹脂筐体3(後述)と締結される。光源基板254には、第1光源素子である第1LED(250)と第2光源素子である第2LED(251)とが実装される。
ここで、第1LED(250)は、直流電力が供給されることによって点灯(発光)する直流駆動LEDである。また、第2LED(251)は、交流電力が供給されても点灯(発光)できる交流駆動LEDである。
なお、図6には、第1LED(250)及び第2LED(251)を、いすれも面実装タイプのパッケージ部品として例示しているが、これに限定されるものではない。
詳しくは、第1出力線630及び第2出力線631は、点灯装置27が有する直流電源装置270が生成する直流電力を第1光源回路の第1LED(250)に供給するための第1出力経路63である。そして、第3出力線640及び第4出力線641は、点灯装置27が有する電流制限装置280が生成する交流電力を第2光源回路251cの第2LED(251)に供給するための第2出力経路64である。
なお、第1出力線630、第2出力線631、第3出力線640及び第4出力線641は、はんだ付け以外の接続方法によって電気接続されてもよい。
また、第1出力経路63及び第2出力経路64は、電線以外の部品を用いて点灯装置27と光源装置25との電気接続を行ってもよい。
図7に示すように、光源装置25を構成する光源基板254は、円盤状の基板である。光源基板254の円形板面(第1LED(250)及び第2LED(251)の実装面)の中央部寄りに、点灯装置27と電気接続する電線等を通す第2基板孔253が形成される。光源基板254の円形板面の周縁近傍には、第2基板孔253を挟んで光源基板254の円形板面の径方向に並ぶように2つの第1基板孔252が形成される。2つの第1基板孔252は、金属筐体2のねじ挿通孔201(後述)と重なるように形成されており、第2基板孔253は、金属筐体2の電線挿通孔200(後述)と重なるように形成される。
このように、第2LED(251)を取り囲むように第1LED(250)が実装されることにより、照明ランプ1が正常に点灯しているときに、交流駆動LEDである第2LED(251)が発光することによるフリッカなどの影響を緩和することができる。そして、照明ランプ1が正常に点灯しないときの、交流駆動LEDである第2LED(251)のみが発光することによる、異常状態の視認性に優れる。
好ましくは、第1LED(250)の個数及び第2LED(251)の個数は、第2LED(251)の光量(光束値)が、第1LED(250)の光量(光束値)に対して、5〜10〔%〕となるように決定される。
は、第1LED(250)の光量(光束値)の約8.3〔%〕に相当する。
また、光源基板254には、第1LED(250)及び第2LED(251)の動作熱を効率よく金属筐体2に伝達するためにアルミベース基板が用いられるが、これ以外に、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、コンポジット基板などを用いることができる。
図8に示すように、金属筐体2は、光源取付部20、フィン22、本体部24を備える。金属筐体2は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性のよい金属、又は金属を含む材料で形成される。なお、熱伝導性のよい材料であれば、金属以外の材料を用いて構成してもよい。金属筐体2は、例えば、型抜き製法等により一体成形される。
なお、光源取付面202と光源基板254の裏面との間には、熱伝導性や強固な接着性能を有する樹脂が塗布されてもよい。
図9に示すように、カバー5は、光透過部(透光部)51、取付筒部52、係合凸部53、固定部54を備える。
樹脂筐体3は、本体部30、ボス部31、鍔部32、ねじ部33、蓋部35を有する。本体部30、ボス部31、鍔部32、ねじ部33は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料を用いて一体成形される。蓋部35は、例えば、本体部30等と同じ樹脂材料を用いて成形され、本体部30の上方の端部に装着される。なお、樹脂筐体3は、蓋部35を用いない構成であってもよい。
蓋部35は、本体部30の上方の開口部を覆うように本体部30と嵌合する。蓋部35には、通線筒部350、2つの嵌合凹部351、4つの嵌合孔部352が形成される。通線筒部350は、円筒状であり、本体部30に収納される点灯装置27と光源装置25を電気接続する電線を通すための穴が形成されたものである。樹脂筐体3が金属筐体2に装着された状態では、通線筒部350が金属筐体2の光源取付部202の電線挿通孔200を貫通する。2つの嵌合凹部351は、2つのボス部31の位置及び断面形状(太さ)に合わせた切り欠き部であり、2つのボス部31と嵌合する。4つの嵌合孔部352は、本体部30の4本の嵌合ガイド301の位置及び断面形状(太さ)に合わせた貫通孔であり、4本の嵌合ガイド301と嵌合する。4つの嵌合孔部352は、本体部30の4本の嵌合ガイド301の位置及び長さに合わせていれば貫通しない穴であってもよい。
実施の形態2では、主に実施の形態1と異なる部分を中心に説明し、実施の形態1と共通する部分は説明を割愛する。
図12は、実施の形態2に係る照明ランプのブロック図である。
図12に示すように、照明ランプ1aは、実施の形態1とは異なる点灯装置27aを有している。点灯装置27aは、電流制限装置280の出力側の経路上に簡易整流装置294が配置されている点で、実施の形態1における点灯装置27と異なる。
簡易整流装置294は、整流ダイオードD5と平滑コンデンサC4とからなる簡易整流回路295を有する。簡易整流回路295は、電流制限回路281と第2出力経路64とを繋ぐ経路上に配置される。
詳しくは、整流ダイオードD5は、第1端子Tr1(296)と第3端子Tr3(298)とを繋ぐ経路上に、アノードを第1端子Tr1(296)側に、カソードを第3端子Tr3(298)側に接続して配置され、平滑コンデンサC4は、第3端子Tr3(298)と第4端子Tr4(299)との間に両端子を接続して配置されている。
また、交流駆動LEDである第2LED(251)は、直流駆動LEDである第1LED(250)に置換えることができ、すなわち、使用するLEDの品種を揃えることが可能となる。この結果、照明ランプは、発光量及び発光色を均一にできる。また、製造管理コストを抑制することもできる。
実施の形態3では、主に実施の形態1と異なる部分を中心に説明し、実施の形態1と共通する部分は説明を割愛する。
図14は、実施の形態3に係る照明ランプの光源装置及び金属筐体の斜視図である。
図14に示すように、実施の形態3における照明ランプは、実施の形態1とは異なる光源装置(光源モジュール)25aを有している。光源装置25aは、光源基板254aの周縁近傍に第2LED(251)が実装されている点で、実施の形態1における光源装置25と異なる。
例えば、実施の形態2で説明した照明ランプ1aのように、第1LED(250)及び第2LED(251)が直流電力によって駆動される場合は、図14に示すように第1LED(250)及び第2LED(251)を配置しても光学的性能への影響は殆どない。
なお、図14の例示に限らず、光源基板254aの形状、第1LED(250)及び第2LED(251)の配置、個数等は適宜変更が可能である。
上述した、照明ランプの口金に嵌合するソケット及び1つあるいは複数の照明ランプを収容する照明器具と組み合わされて、照明装置を構成することができる。
図15は、実施の形態4に係る照明装置を示す図であり、照明ランプ1、1aが適用された照明装置の主要な構成を示す断面図である。
図14に例示した照明装置8は、天井などに形成された、器具取付け部80である開口部に挿入され、器具取付け部80側から室内に光を照射する照明装置である。
照明ランプ1(1a)は、このような天井取り付け型の照明装置の他に、例えば、壁に設置される照明装置や卓上に載置される照明装置などにも適用することができる。
照明ランプ1(1a)は、いずれも第1筐体である金属筐体と第2筐体である樹脂筐体3とが別体である例を用いて説明したが、これに限定されず、金属筐体と樹脂筐体とが一体的に形成されていてもよい。また、照明ランプ1(1a)は、金属筐体のみ、樹脂筐体のみ、を有するものであってもよい。
Claims (6)
- 外部電源から入力された交流電力を第1点灯電力に変換するとともに前記第1点灯電力を第1出力経路に出力する直流電源装置と、前記交流電力の電流を制限することによって第2点灯電力を生成するとともに前記第2点灯電力を第2出力経路に出力する電流制限装置と、を有した点灯装置と、
前記第1点灯電力が前記第1出力経路を経由して供給されることによって点灯する第1光源回路と、前記第2点灯電力が前記第2出力経路を経由して供給されることによって点灯する第2光源回路を、有した光源装置と、
を備えたこと、
を特徴とする照明ランプ。 - 前記点灯装置は、
前記第1点灯電力を前記直流電源装置から前記第1出力経路に出力しているときに、前記第2点灯電力を前記電流制限装置から前記第2出力経路に出力していること、
を特徴とする請求項1に記載の照明ランプ。 - 前記点灯装置は、
前記第1点灯電力を前記直流電源装置から前記第1出力経路に出力していないときに、前記第2点灯電力を前記電流制限装置から前記第2出力経路に出力していること、
を特徴とする請求項2に記載の照明ランプ。 - 前記点灯装置は、
前記外部電源と前記直流電源装置との間に電力遮断装置を備え、
前記電流制限装置は、前記外部電源と前記電力遮断装置との間から分岐した経路から前記交流電力が入力されること、
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の照明ランプ。 - 前記第1点灯電力は直流の点灯電力であって、前記第2点灯電力は交流の点灯電力であること、
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の照明ランプ。 - 照明対象空間を照明する位置に設置され、商用電力に接続される照明器具本体と、
前記照明器具本体に取り付けられるランプソケットと、
前記ランプソケットに取り付けられるとともに前記ランプソケットを経由して前記商用電力が供給される、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の照明ランプと、を備えたこと、
を特徴とする照明装置。
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