(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
請求項4または5のいずれかに記載の前記光源ユニットが取り付けられて、請求項4または5のいずれかに記載の前記光源ユニットと電気的かつ機械的に接続する共に、前記器具本体側当接部が形成されたランプソケットを有することを特徴とする照明器具。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1の照明器具1000を示す下面図であり、例えば天井に設置された状態の照明器具1000を下から見上げたときの図(下面図)である。
図2は、照明器具1000の側面図であり、天井に設置された状態の照明器具1000を横から見たときの図である。
図3は、
図1のA−A断面である。
図4は、
図3の断面A−Aにおいて、片口金形ランプ200(光源ユニット)が片口金形ランプソケット500に取り付けられた状態を示している。
図5は、
図4に対して、片口金形ランプ200が片口金形ランプソケット500から外れている状態を示している。
図6は、片口金形ランプ200の正面図等の5面図である。
(a)は、上面図である。
(b)は、左側面図である。右側面図も左側面図と同様である。
(c)は、下面図である。
(d)は、正面図である。
図3の状態で取り付けられた場合、X方向が天井側であり、Y方向が室内側である。
(e)は、背面図である。
図7は、
図6のA−A断面である。
図8は、
図7のZ方向矢視に相当する図であり、片口金形ランプ200の内部構造を示す図である。
【0011】
照明器具1000は、例えば
図6に示すように、
(1)器具本体700と、
(2)器具本体700に取り付けられ、一定の電流を供給する定電流回路である点灯装置100と、
(3)点灯装置100と電線610を介して電気的に接続され、片口金形ランプ200(以下、光源ユニットともいう。)が着脱可能に取り付けられる片口金形ランプソケット500と、
(4)片口金形ランプソケット500を器具本体700に固定するランプソケット取付台座600と、
(5)ランプソケット取付台座600に一方側が固定される反射板660と、
(6)反射板660の他方側を器具本体700に取り付ける反射板取付台座640と、
(7)反射板660に取り付けられ、片口金形ランプ200を保持するランプホルダ670と、
(8)商用電源からの電圧供給線が接続され、電線620を介して商用電源の電圧を供給する端子台630と、
を備える。
また、反射板660は、反射板取付ネジ650によって反射板取付台座640に取付けられる。片口金形ランプソケット500は、ソケット本体510とランプ収納部520とを備える。
【0012】
実施の形態1において、片口金形ランプ200と片口金形ランプソケット500との組み合わせを、片口金形ランプシステムという場合がある。
【0013】
図6に示すように、片口金形ランプ200は、
(1)片口金形ランプソケット500に挿入されて着脱可能に取り付けられる口金部310と、
(2)口金部310の一方側(ランプソケット側)から突出し、片口金形ランプソケット500に電気的に接触する電極部である2本の口金ピン311と、
(3)片口金形ランプソケット500に電気的に接触するアース部である2本のアースピン312と、
(4)口金部310の他方側から突出する光源部320と、
(5)口金部310から操作部分が突出する安全スイッチ400(
図7;サーキットプロテクタ、サーキットブレーカともいう。
図9〜
図16において、安全スイッチ400の詳細な構造については後述する。)と、
を備える。
【0014】
(光源部320)
光源部320は、
図7、
図8に示すように、
(1)複数のLED(光源)が実装されたLED実装基板321と、
(2)LED実装基板321の発光面側(以下、実装面側、あるいは表面側ともいう)に備えられるレンズ部322と、
(3)LED実装基板321の発光面の裏面側(以下、単に裏面側ともいう。)に装着され、点灯時にLEDが発熱する熱が熱伝導され、熱伝導された熱を熱拡散するとともに熱放射させる放熱部である放熱フィン323と、
を備える。
図7、
図8に示すように、LED実装基板321では、直流電圧を供給する直流電源回路(
図19で後述する直流電源回路)の正極と負極との各出力端子から直流電圧を供給されて光を発するLEDが、実装面となる一方の面に実装されている。なお、
図7に示すように、実装面の裏面の側に押し込みの可能な押しボタン430が配置された安全スイッチ400が設けられている。安全スイッチ400は、押しボタン430が押し込まれてオンとなることによって、直流電源回路(
図19)からLEDへの直流電圧の供給を導通する。また、取り付けられた状態でオフ(後述の過電流の場合)となる場合には、LEDへの直流電圧の供給を遮断する。また、取り付けられた状態から片口金形ランプソケット500から取り外される途中でオフとなる。
【0015】
(口金部310)
口金部310は、外形の一面が小判型の中空状の立方体である。口金部310は、曲面部を2箇所有し、その曲面部から外方に突出する突出片である係止片313をそれぞれ備えている。また、口金部310は、平面部を2箇所有し、
(1)その平面部に定格電流の上限値を示す上限電流識別部315と、
(2)定格電圧の下限値を示す下限電圧識別部316と、
を備える。
【0016】
(LED実装基板321)
図8に示すように、LED実装基板321は、長方形状をなし、放熱性の高いアルミ製の金属基板からなる基板321−1と、基板321−1に16個のLEDが2列に配置されるLED群321−2とを備える。
【0017】
(レンズ部322)
レンズ部322は、LED群321−2の列に対応するように、断面がカマボコ状のレンズ群を2列備える。
【0018】
(片口金形ランプソケット500)
片口金形ランプソケット500は、
図5に示すように、
(1)断面形状がL字状のソケット本体510と、
(2)ソケット本体510に回動可能に取り付けられ、口金部310が挿入されるランプ収納部520と、
(3)ソケット本体510に収納され、電極部である口金ピン311に接触する電極接触部449a(図示していない)と、
(4)同じくソケット本体510に収納され、アースピン312に接触するアース接触部449b(図示していない)とを備える。
【0019】
(安全スイッチ400)
次に、
図9〜
図17を参照して、
図5に外形を示した安全スイッチ400の詳細構造を説明する。
図9は、
図7に示した安全スイッチ400の斜視図である。
図10は、安全スイッチ400の分解斜視図である。
図11は、安全スイッチ400の部分断面斜視図である。
図12は、スイッチケース410の部分断面斜視図である。
図13は、押しボタン430の斜視図である。
図14は、押しボタン430の断面図である。
図15は、スイッチ部440の分解斜視図である。
図16は、
図11に示すスイッチ部440の動作を示す断面図である。
図16の(a)は、非導通状態を示し、(b)は導通状態を示す。
図17は、安全スイッチ400の導通状態を説明する図である。
【0020】
安全スイッチ400は、
図10、
図11に示すように、
(1)一面が開口する直方体形状のスイッチケース410と、
(2)スイッチケース410の開口部分を覆い、円形状のボタン挿入穴421を有するスイッチケース蓋420と、
(3)ボタン挿入穴421に操作部436が挿入される押しボタン430(押込部)と、
(4)押しボタン430をスイッチケース蓋420に押し当てるリターンバネ431と、
(5)スイッチケース410に収納されるスイッチ部440と、
を有する。
スイッチケース410は、
図10〜
図12に示すように、
(1)内側の底面に凸状に形成されるスイッチ部取付部412と、
(2)対向する側面にそれぞれ設けられる係止穴411と、
を有する。
スイッチ部取付部412は、
(1)貫通する四角形状のバイメタル取付穴414と、
(2)一部が貫通する四角形状の可動ケース取付穴413と、
を有する。可動ケース取付穴413の一部が貫通する部分は、後述する導電板450がスイッチケース410の外部まで突出するために設けられている。
押しボタン430は、中空状の円筒をなし、
(1)周縁部からL字状に突出するバネ押さえ部432と、
(2)バネ押さえ部432を境にして、ボタン挿入穴421に挿入される操作部436と、
(3)バネ押さえ部432を境に操作部436とは対向する側から2箇所切り込まれて設けられる弾性爪433とを備える。
【0021】
弾性爪433は、
図14に示すように、
(1)押しボタン430の周縁部から外側に広がる弾性部434と、
(2)弾性部434の先端側かつ押しボタン430の内側に突出する三角形状の爪部435と、
を備える。
【0022】
スイッチ部440は、
図15、
図16に示すように、
(1)バイメタル取付穴414に取り付けられるバイメタル448と、
(2)可動ケース取付穴413に取り付けられ、断面がコの字状の可動ケース441と、
(3)可動ケース441の内側に取り付けられる導電板450と、
(4)導電板450に接するとともに摺動可能な可動片447と、
(5)可動片447を押す可動バネ452と、
を備える。
可動ケース441は、
(1)ほぼ中央に設けられ、可動バネ452が取り付けられるセンターピン444と、
(2)可動片447の可動ピン446がはまることで、可動片447の摺動方向を規制する可動用スリット442とを備える。可動片447は、一面が傾斜(バイメタル448の頭部との接触があるため傾斜させている)する直方体形状をなし、両側面から突出する2つの可動ピン446を有する。
【0023】
次に、片口金形ランプ200を片口金形ランプソケット500に取り付ける工程と、安全スイッチ400の動作とについて説明する。また、上記で示した
図3〜
図5を用いて、照明器具1000に片口金形ランプ200を装着する工程を説明する。装着の順序としては、
図5→
図4→
図3である。
【0024】
(1)まず、片口金形ランプソケット500のランプ収納部520を下面斜め方向に回動し(
図5)、ランプ収納部520に片口金形ランプ200の口金部310を挿入する(
図4)。このとき、アースピン312、口金ピン311は、ともに、ランプ収納部520側の図示しないアース接触部449b(アースピン接触片)、図示しない電極接触部449a(口金ピン接触片)に接触していない。この状態は、
図4が示している。
図4ではアースピン312がランプ収納部520から、はみ出すように見えており、アースピン312がアース接触部449bに接触していない状態である。同様に口金ピン311も電極接触部449aに接触していない。また、安全スイッチ400の押しボタン430も押されていない。
(2)次に、片口金形ランプ200を、
図4のZ方向に回動すると、まず、口金ピン311よりも長いアースピン312がアース接触部449b(アースピン接触片)に先に接触し、次いで、口金ピン311が電極接触部449a(口金ピン接触片)に接触する。
【0025】
(3)片口金形ランプソケット500(または照明器具1000)に取り付けるために片口金形ランプ200を
図4のZ方向に回動操作すると、器具本体側の部品(器具本体側当接部ともいう)が押しボタン430に接触(当接)し、押しボタン430を押し始める。
図3の場合は、反射板660が器具本体側当接部に該当する場合を示した。押しボタン430が接触(当接)する器具本体側当接部は、反射板662でもよいし、片口金形ランプソケット500のソケット本体でもよい。すなわち、器具本体700を含め、器具本体700に取り付けられた部品であり、押しボタン430が取り付けられる際に押しボタン430に当接して押しボタン430を押し込む部品は、器具本体側当接部である。
(4)押しボタン430が押され始めると、押しボタン430が安全スイッチ400内でリターンバネ431を圧縮する方向に移動し、爪部435がそれぞれの可動ピン446に接触し、弾性爪433が可動片447をリターンバネ431の圧縮方向に摺動させ始める(
図17の(a))。
(5)さらに片口金形ランプ200を回動させると、可動片447がセンターピン444に接触して可動片447が摺動しなくなり、可動ピン446を摺動させている弾性爪433の弾性部434が弾性変形して、爪部435が可動ピン446を乗り越える(
図17の(b))。このとき、バイメタル448が導電板450に接触し(
図16の(b)及び
図17の(b))、物理的にも電気的にも接触した状態となる。つまり安全スイッチ400がオンとなって導通される。
(6)さらに、光源部320がランプホルダ670に把持(
図3)されるまで片口金形ランプ200を回動し、光源部320をランプホルダ670で固定する。
【0026】
(7)次に、光源部320がランプホルダ670で固定された状態において、バイメタル448に過電流が流れるとバイメタル448は加熱されて、導電板450とは逆側に反る。この反りによって、バイメタル448は、導電板450に対して、物理的、電気的に非接触状態となる(
図16の(a)、
図17の(c))。
(8)この非接触状態になると、可動バネ452によって可動片447が押されて摺動し、バイメタル448と導電板450との間に入り込む(
図16(a))。バイメタル448は導電板450から電気的に切り離されることによって冷却されもとの状態、つまり導電板450に接触するように形状を戻そうとするが、可動片447があるため、導電板450に接触することができなくなる。したがって、一旦、バイメタル448に過電流が流れると、バイメタル448と導電板450とは電気的に切り離され、可動片447によって、この状態が維持される。安全スイッチ400がオフになる。
【0027】
なお、片口金形ランプ200が取り付けられた状態(過電流の検出なし)では
図17の(b)の状態であるが、ここで片口金形ランプ200が片口金形ランプソケット500から取り外される場合、リターンバネ431の復元力によって押しボタン430が元の位置に戻ろうとする。すなわち
図17の(b)の状態で、爪部435は、そのまま可動ピン446を上方に持ち上げる。このときバイメタル448は過電流がながれていないので可動片447は可動せず、リターンバネ431の復元力で上昇する弾性爪433は押し広げられて、
図17の(d)の状態(スイッチはオン状態維持)になる。
なお、「過電流検出なし」で片口金形ランプ200が取り外される場合は、以下のように構成してもよい。以下の構成を「第二の構成」と呼び、上記の構成を「第一の構成」と呼ぶことにする。リターンバネ431の復元力及び可動片447の上面が斜面となっていることにより、リターンバネ431の復元力によって
図16の(a)の状態(初期状態であるオフ状態)に戻るような構成とする。可動片447の可動ピン446は可動用スリット442の上部がストッパーとなって上側へ移動できなくなる一方、爪部435はリターンバネ431の復元力によってさらに上昇する。これよって、爪部435が可動ピン446を乗り越えて、
図17の(a)の状態戻るように構成してもよい。
【0028】
図18は、上記で述べた「第一の構成」における安全スイッチ400のオン、オフ状態を示す図である。
図18の上段は、押しボタン430が押されていない初期状態(
図16の(a)の状態)で取り付けたときの変化を示す。下段は過電流検出なしで取り外された片口金形ランプ200を再度、取り付けるときの変化を示す。
図18の上段に示すように、安全スイッチ400は、初期状態の片口金形ランプ200が取り付けられて回動開始され、回動の途中まではオフである。そして、押しボタン430が押し込まれて器具本体側当接部に押し込まれることでオンとなり、回動開始時、すなわち、片口金形ランプ200が取り付けられたときにはオンとなっている。そして、
図19等で後述するが、安全スイッチ400に過電流が流れると取り付け状態でオフとなる。また、取り付け状態でオフの場合(過電流を検出した場合)は、片口金形ランプ200が取り外されると、安全スイッチ400はオフ状態を維持し、取り付け状態でオンのときに取り外されるとオン状態を維持する(なお
図18の下段の「取り外し後」はオフとなっているが、過電流検出後のためである)。
【0029】
なお、この実施の形態のレンズ部322は、LED群321−2の列に対応するように2列のレンズからなるレンズ群である場合について説明したが、1つのレンズであってもよく、また、LED群321−2の列に直交するように複数のレンズを備えてレンズ群を構成してもよい。つまり、LEDが発する光の配光に応じてレンズ部322の構成を適宜選択すればよい。
【0030】
また、この実施の形態では、光源部320がレンズ部322を備える場合について説明したが、LEDの光を拡散する透光カバー(拡散カバー)や、LEDの光をほとんど拡散せずに透過する透明カバーなどであってもよい。
【0031】
また、この実施の形態では、基板321−1がアルミの金属基板である場合について説明したが、LEDが点灯時に発する熱が少ない場合など、LEDの放熱が十分できるときは、アルミの金属基板でなくてもよく、たとえば、ガラスエポキシ基板などを用いてもよい。
【0032】
また、この実施の形態のランプは、外形寸法をコンパクト蛍光ランプのFPL形とほぼ同等の形状の場合について説明したが、外形寸法をコンパクト蛍光ランプのFML形またはFHP形であってもよく、また、FDL形であってもかまわない。
【0033】
なお、この実施の形態のランプは、片口金形ランプの場合について説明したが、直管蛍光灯形ランプや、円形蛍光灯形ランプなどであっても構わない。
【0034】
実施例1.
本実施例は、実施の形態1の点灯装置100および光源ユニットを構成する電気回路を示す。
【0035】
図19は、本実施例の点灯装置100および光源ユニットのLEDモジュール200を示す回路ブロック図である。LEDモジュール200は
図4等に示した片口金形ランプ200に相当するため同じ符号「200」とした。
【0036】
点灯装置100は、
(1)交流電源ACが入力されノイズを除去するフィルタ回路LFと、
(2)フィルタ回路LFに接続され、交流電源ACの交流電圧を脈流の直流電圧(以下、整流電圧ともいう。)に変換する整流回路DBと、
(3)整流回路DBに接続され、接続されるLEDモジュール200に定電流を供給する直流電源回路110と、
(4)直流電源回路110の出力に基づいて制御電源Vcc(以下、制御電圧Vccともいう。)を生成する制御電源回路120と、
(5)直流電源回路110を起動させる起動回路130と、
(6)LEDモジュール200が接続される点灯装置側コネクタCN1(ランプソケットの口金ピン接触片)を備える。
【0037】
直流電源回路110は、いわゆるフライバック方式の定電流回路であって、
(1)電解コンデンサC10(以下、平滑コンデンサC10ともいう。)と、
(2)トランスTRと、
(3)FET Q10と、
(4)FET Q10をオン/オフ制御する制御回路IC1と、
(5)検出抵抗R10と、
(6)フォトカプラPCと
を備える。
【0038】
トランスTR1は、一次巻線T1と、一次巻線T1との巻線比に応じた電圧が発生する二次巻線T2、T3と、を備える。
【0039】
制御電源回路120は、
(1)トランスTRの二次巻線T3に接続されるダイオードD21と、
(2)ダイオードD21のカソードに接続される制御用コンデンサC20と、
(3)制御用コンデンサC20に並列に接続されるツェナーダイオードD22ならびに抵抗R20と、
を備える。
【0040】
起動回路130は、整流回路DBと制御回路IC1の電源端子部に接続される起動抵抗R30からなる。
【0041】
LEDモジュール200は、
(1)LED回路210と、
(2)LED回路210に接続され、LED回路210を保護する安全回路220と、
(3)安全回路220が接続され、電線付コネクタを介して点灯装置100に着脱可能に取り付けられるLEDモジュール側コネクタCN2(口金ピン311)と、
を備える。
【0042】
LED回路210は、直列接続される16個(図中は5個)のLED211からなる。なお、この実施の形態のLED回路210は、直列接続されるLED211が16個の場合について説明するが、LED211が15個以下、または17個以上であってもよく、また、複数のLED211が直列接続されるLED回路210が並列に接続される直並列方式であってもよい。
【0043】
安全回路220は、
(1)一端側がコネクタCN2に接続される安全スイッチSW1(400)(
図9〜
図16で詳しく説明した安全スイッチ)と、
(2)安全スイッチSW1(400)の他端側に接続される電圧・電流検出回路221(保護回路部)と、
(3)電圧・電流検出回路221に接続される安全スイッチ動作回路222と、
(4)点灯装置100から給電開始されてから所定時間、LED回路210に電流が流れないように迂回させるショートカット回路223と、
(5)点灯装置100から給電開始された直後はインピーダンスが高く、徐々にインピーダンスが低下する電流抑制回路224と、
を備える。
【0044】
安全スイッチSW1(400)は、上述したように、過電流が一度流れると、解除されるまで点灯装置100からの給電を遮断する状態を維持する。
【0045】
電圧・電流検出回路221は、
(1)直列接続される抵抗R41、R42と、
(2)直列接続された抵抗41、R42の中点にカソードが接続されるツェナーダイオードD41と、を備える。
【0046】
電圧・電流検出回路221は、点灯装置100から供給される電流、電圧に対応する検出電圧がツェナーダイオードD41のツェナー電圧を超えると、異常信号を出力する。
【0047】
安全スイッチ動作回路222は、サイリスタSCRからなり、電圧・電流検出回路221から異常信号を入力すると、サイリスタSCRがオン状態となり、安全スイッチSW1(400)を介して、点灯装置100の出力端子を短絡する。すなわち電圧・電流検出回路221は、サイリスタSCRは、直流電源回路110から供給される直流電圧の値が所定の値を超える場合に、直流電源回路110の出力端子間を短絡させる短絡経路を導通させる。この短絡経路は、安全スイッチSW1(400)とサイリスタSCRとからなる。このとき、安全スイッチSW1(400)には短絡電流が流れるので、安全スイッチSW1(400)が動作(オフとなって導通状態を解除:
図16の(b)→(a))して、点灯装置100からの給電を遮断する。すなわち安全スイッチSW1(400)は、短絡経路の途中に配置されて所定の値を超える直流電圧に基づく過電流が通過すると共に、所定の値を超える前記直流電圧に基づく過電流が通過するとオフとなることによって、直流電源回路110からLEDへの電圧供給を遮断する。
【0048】
したがって、点灯装置100から規定値を超える電流または電圧が供給されたときは、LED回路210に過大な電流または電圧が印加される前に、安全スイッチSW1(400)を動作させることができ、LED回路210を保護することができる。
【0049】
ショートカット回路223は、抵抗R51と、抵抗R51に接続されるコンデンサC51からなる。ショートカット回路223は、点灯装置100から給電が開始されると、コンデンサC51が満充電されるまで電流を流して、後段のLED回路210に流れる電流をバイパスする。コンデンサC51を安全スイッチSW1(400)と点灯装置100との間に接続すると、点灯装置100からの給電が開始されると、瞬時的にコンデンサC51に電流が流れ、点灯装置100が誤動作する恐れがある。また、瞬時的にコンデンサC51が充電されると、点灯装置100が出力する電流または電圧が規定値の範囲内であるかを判別することができない。したがって、コンデンサに接続される抵抗R51によって、コンデンサC51に流れる電流を制限している。
【0050】
電流抑制回路224は、サーミスタR61からなり、点灯装置100から給電開始された直後は、インピーダンスが大きくなっており、LED回路210に流れる電流を抑制して、ショートカット回路223に流れる電流量が大きくなるようにし、サーミスタR61に電流が流れると自己発熱してインピーダンスが徐々に低下して、LED回路210に流れる電流量を大きくする。このとき、ショートカット回路223を構成するコンデンサC51が満充電されていると、ショートカット回路223にはほとんど電流が流れなくなり、電流抑制回路224を介してLED回路210に電流が流れるようになる。
【0051】
このように、点灯装置100から供給される電流または電圧が規定値以下である場合は、LED回路210に電流が流れ、通常通りに点灯させることができる。
【0052】
実施例2.
本実施例は、実施例1の電流抑制回路の構成が異なるものである。実施例1と同様な構成については同符号を付し説明を省略し、実施例1と異なる構成について説明する。
図20は、本実施例の点灯装置100および光源ユニットを構成する電気回路を示すものである。電流抑制回路224aは、双方向スイッチング素子D61からなり、双方向スイッチング素子D61に印加される電圧がブレークオーバー電圧を超えると導通する。したがって、ショートカット回路223に電流が流れている期間は、LED回路210に電流が流れないようにすることができ、点灯装置100から供給される電流または電圧を電圧・電流検出回路221が検出する検出精度を高めることができる。
【0053】
実施例3.
本実施例は、実施例1または実施例2の安全回路を構成する回路構成が異なるものである。実施例1または実施例2と同様な構成については同符号を付し説明を省略し、実施例1または実施例2と異なる構成について説明する。
図21は、本実施例の点灯装置100および光源ユニットを構成する電気回路を示すものである。
【0054】
安全回路210bは、
(1)一端側がコネクタCN2に接続される安全スイッチSW1(400)と、
(2)安全スイッチSW1(400)の他端側に接続される電圧・電流検出回路221と、
(3)電圧・電流検出回路221に接続される安全スイッチ動作回路222と、
(4)点灯装置100から給電開始されてから所定時間、LED回路210に電流が流れないようにする電源遮断回路225と、
を備える。
【0055】
電源遮断回路225は、
(1)電圧・電流検出回路221の抵抗R41と抵抗R42の中点にアノードが接続されるダイオードD71と、
(2)イオードD71のカソードに接続される抵抗R71と、
(3)抵抗R71とコネクタCN2に接続される抵抗R72およびコンデンサC71と、
(4)抵抗R72およびコンデンサC71に接続される抵抗R73と、
(5)抵抗R73にゲートが接続され、LED回路210にドレインが接続され、コネクタCN2にソースが接続されるMOS−FET Q71と、
を備える。
電源遮断回路225の回路構成は、いわゆる突入電流対策回路のひとつと同じ回路構成をとっている。つまり、電圧・電流検出回路221に発生する電圧に基づいて、徐々にMOS−FET Q71をオン状態にして、LED回路210に電流を流すものである。
したがって、LED回路210に対して迂回させる回路を用いることなく、実施例1、実施例2と同様の効果を得ることができる。