(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記複数の発光素子は所定の電流が供給されて発光し、前記制御ユニットが前記分電圧を観測し前記順方向電圧の変動を検知することを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
前記複数の発光素子と前記開閉部との間に検知部が接続され、前記複数の発光素子は所定の電圧が印加され発光し、前記制御ユニットは前記検知部の印加電圧を観測し前記順方向電圧の変動を検知することを特徴とする請求項1に記載の光源ユニット。
【背景技術】
【0002】
従来より、家庭用や施設用の照明器具の光源として、直管形蛍光ランプが広く用いられてきた。
その一方で、近年、蛍光ランプに比べて消費電力が低いLED素子を用いたLEDランプが普及しつつあり、直管形蛍光ランプの代替光源として市場に供給されている。
また、光源にLEDを用いた直管形のランプ(LEDランプ)は、直管形のLEDランプに関するJIS規格「JIS C 8159−1 L形ピン口金GX16t−5付直管LEDランプシステム(一般照明用)」が公開されるなど、蛍光灯ランプに代わる光源として使用用途が拡大されることが予測できる。
【0003】
このLEDランプは、LED素子を発光させる為の電気部品を内部に備えており、LED素子を点灯させる機能と合わせ、LEDが照射する光を調光するなど機能を持たせているものがある。
【0004】
例えば、LEDを光源に用いた照明器具は、LED素子から照射される出力量が、点灯時間が累積されるに従い同電流に対する出力量は減衰していく。その為、使用開始時と累積点灯時間が経過した時とでLED素子からの出力量に違いがないよう、累積点灯時間に従ってLED素子への電流量を制御し調光している。
この調光機能をLEDランプが備えているものがある。このLEDランプは、累積点灯時間を計時して、この累積点灯時間に従い調光する調光比を制御するマイコンを内蔵し、LEDランプ自体で調光を行えるようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
また、蛍光ランプであれば口金周囲が黒化する、あるいは、点滅が起こるなどにより製品寿命が目視により認識できる。一方で、LED素子は発光効率が劣化しながらも半永久的に使用が可能であり、調光機能が備えられていないLEDランプもしくは照明器具であると、LED素子の出力量の低下が認識されずに使用され続けられる可能性もある。
そこで、LED素子の動作時に生じる熱が作用することで樹脂素材が絶縁劣化することを利用し、LEDランプが特定時間経過後に消灯制御するものがある。
このLEDランプは基板部に、LED素子の発光に伴う発熱の影響を受け樹脂素材が劣化し電流を遮断する寿命検出素子が実装されており、LEDランプが所定時間動作すると寿命検出素子が電流を遮断し、消灯する(例えば、特許文献2参照)。
【発明を実施するための形態】
【0013】
実施の形態1.
実施の形態1では、本発明に係る照明器具の一例として、天井などの被取付部(以下、被取付部として天井を例に説明するが天井に限定されない)に取り付けられる逆富士形状をした本体部1に、JIS C 8159−1に準じた直管形のLEDランプ100が取付けられた、照明器具1000について説明する。
図1は本実施の形態における照明器具1000の斜視図であり、
図2は
図1に示すLEDランプ100の平面図であり、
図3は
図2に示すA−A′部の断面図であり、
図4は
図1に示す照明器具1000の回路図であり、
図5は
図4に示すLEDランプ100の詳細回路図である。
以下の説明において、便宜上、天井面側(被取付面側)を上面側とし、床面側(被取付面と反対側)を下面側として説明をおこなう。
【0014】
はじめに、照明器具1000の各部の構成を説明する。
照明器具1000は、被取付部に固定される本体部1と、本体部1に着脱可能に取り付けられるLEDランプ100(または光源ユニット100)から構成されている。
【0015】
本体部1は、略箱形状をしており、短手断面は上面側が下面側より大きく形成された逆富士形状をしている。
また、本体部1は、外部に設けられた商用電源からの電力をLEDランプ100に供給する点灯装置10(図示なし)を内部に備えていると共に、本体部1の上面側である本体部上側面1aには長手方向の両端にLEDランプ100を着脱可能に保持する給電ソケット20、保持ソケット30が備えられている。
【0016】
点灯装置10は、本体部1の外部から引き込まれる電源電線などを介して商用電源からの電力をLEDランプ100に供給し、LEDランプ100を点灯させる装置であり、本体部1の内部に配設されている。
点灯装置10は、LEDランプ100に流れる電流を一定に保つ機能を備えた定電流電源であり、ダイオードブリッジ11、コンデンサ12、スイッチング素子13、電流制限抵抗14、制御IC15、ダイオードD1、コンデンサC2、コイルL1から構成されている。この点灯装置10の回路構成は、いわゆるバックコンバータである。
【0017】
ダイオードブリッジ11は、商用電源から供給されるAC電圧を整流するものであり、ダイオードブリッジ11で整流された電圧は、コンデンサ12で一定の電圧値に制御される。
【0018】
スイッチング素子13は、Nチャンネル型のMOSFETから構成される。スイッチング素子13のドレインはコイル18の一端に、ソースは電流検出抵抗14の一端に、また、ゲートは制御IC15の出力端子の1つであるGATE端子に接続されている。
スイッチング素子13は、制御IC15によりドレイン-ソース間を導通状態、遮断状態となるように制御がされている。
【0019】
電流検出抵抗14は、LEDランプ100に流れる電流を検出するための抵抗である。電流検出抵抗14は、LEDランプ100のVL端子とコンデンサ12のGND端子側との間の電流路上に設置されており、LEDランプ100のVL端子とコンデンサ12との間に電位差を発生させるものである。
電流検出抵抗14の一端はスイッチング素子13のソースに、他端はコンデンサA12のVL端子に接続されている。
また、電流検出抵抗14の一端(スイッチング素子13のソースに接続されている側)に制御IC15のCS端子が接続されている。
【0020】
制御IC15は、定電流制御用ICなどから構成されており、制御IC15のVin端子はコンデンサ12のVH側に、GND端子はコンデンサ12のVL側に接続されている。
また、制御IC15のCS端子は電流検出抵抗14の一端に接続されており、制御IC15は、CS端子より入力された電流検出抵抗14の一端の電圧が所定電圧となるように、スイッチング素子13のオンDUTY比を制御し、LED素子122に流れるLED電流が所定の定電流となる。
【0021】
給電ソケット20は、本体部上側面1aの長手方向端部の一方に設けられており、電線を介して点灯装置10と電気的に接続している。
また、給電ソケット20は、半円筒状に形成された給電ソケット本体部21と、給電ソケット本体部21内に設けられ、LEDランプ100のL形ピン(GX16t−5(A)に相当)と嵌合し導通する給電端子22を備えている。
【0022】
保持ソケット30は、本体部上側面1aに給電ソケット20と対向するように配設されている。
また、保持ソケット30は、半円筒状に形成された保持ソケット本体部31と、保持ソケット本体部31の内部に設けられ、LEDランプ100の保持ピン(GX16t−5(B)に相当)と嵌合する。
【0023】
LEDランプ100は、円筒形状をした筒管部110と、筒管部110の内部に備えられ基板121に複数のLED素子122(または発光素子)が実装されたLED基板部120と、LED基板部120に当接しLED基板部120から発生する熱を放熱する放熱部130と、筒管部110の長手方向端部の一方に配設され給電ソケット20と接続し導通する給電口金140と、筒管部110の給電口金140と対向する端部に設けられ保持ソケット30と嵌合する保持口金150とを備えている。
また、LED基板120には、LED素子122の点灯状態を制御するスイッチング素子123(または開閉部)、マイコン124(または制御ユニット)などが実装されている。
【0024】
筒管部110は、透光性を有する樹脂材料、例えばポリカーボネートなどを、断面が中空の円形状なものを長尺状に形成したものであり、内部にLED基板部120が差し込まれるとともに、LED基板部120から照射される光を透過する。
【0025】
LED基板部120は、筒管部110の長手方向に沿って長尺に形成されている基板121に、LED素子122が長手方向に略均等間隔で配設されている。
また、LED基板部120には、LED素子122と直列に接続されたスイッチング素子123と、スイッチング素子123のゲートに接続するマイコン124と、マイコン124の電源となる定電圧電源部125と、定電圧電源部125への電圧を制御する分圧部126が実装されている。
【0026】
スイッチング素子123は、Nチャンネル型のMOSFETから構成されている。スイッチング素子123のドレインはLED素子122のカソード側の一端に、ソースはLEDランプ100のVL端子側に、またゲートはマイコン124に接続されている。
【0027】
マイコン124は、プロセッサ等から構成されており、複数のLED素子122を点灯させる為に必要な基準順電圧Vfを記録しているとともに、分圧部126に接続するCS端子と、スイッチング素子123のゲートと接続するGATE端子を備えている。
【0028】
定電圧電源部125は、定電圧電源回路125a、NPNトランジスタ125bと、電解コンデンサ125cとを備えており、定電圧電源回路125aは電解コンデンサ125cからマイコン124へ一定の電圧が供給できるようにNPNトランジスタ125bを制御している。
【0029】
分圧部126は、第一の抵抗部126aと、第二の抵抗部126bが直列に接続されており、点灯装置10から印加される、複数のLED素子122の順方向電圧Vfに相当する電圧を、マイコン124の起動電圧になるように分圧する。
また、第一の抵抗部126aと第二の抵抗部126bの間の分圧点に、マイコン124のCS端子が接続されている。
【0030】
放熱部130は、アルミニウムなど放熱性に有した材料を、筒管部110およびLED基板120と略同一になるよう長尺に形成されており、LED基板120のLED素子122が実装されている面の反対面と当接し、筒管部110の内部に差し込まれている。
【0031】
給電口金140は、筒管部110の長手方向の一端に取り付けられており、JIS-C 8159−1におけるGX16t−5(A)と同一のものである。
給電口金140は、筒管部110と連結し有底筒形状をした給電口金本体部141と、給電口金本体部141の底面から突設した一対のL形ピン142とを備えている。また、L形ピン142は筒管部110の内部にて、LED基板部120と接続する。
【0032】
保持口金150は、筒管部110長手方向端部の給電口金140と対向する端部に装着され、JIS-C 8159−1におけるGX16t−5(B)と同一のものである。
保持口金150は、筒管部110と連結する有底筒形状をした保持口金本体部151と、保持口金本体部151の底面から突設し、先端にフランジが形成された保持ピン152とを備えている。
【0033】
次に、LEDランプ100の点灯動作について説明する。
はじめに、LEDランプ100は、本体部1の給電ソケット20に給電口金140のL形ピン142を挿入し、保護ソケット30には保持口金150の保持ピン152が挿入され、LEDランプ100は本体部1に固定される。
なお、この時、LEDランプ100のL形ピン142が、給電ソケット20の給電端子22と当接し、LEDランプ100は点灯装置10から電力の供給が可能となる。
【0034】
商用電源などから電力を供給される点灯装置10は、直列に接続された複数のLED素子122に対する出力電流を一定に保ちながら、複数のLED素子122の順方向電圧Vfに相当する電圧を分圧部126に印加する。
【0035】
分圧部126は、点灯装置10により印加される電圧Vfを第一の抵抗部126aと第二の抵抗部126bより、マイコン124が所望する電圧に分圧し、定電圧電源部125に印加する。
【0036】
定電圧電源部125は、分圧部126から印加された電圧をNPNトランジスタ125bにより制御を行い、マイコン124に一定の電圧を印加する。
【0037】
マイコン124は、CS端子が分圧点にて分圧される電圧値を観測し、所定の電圧値であれば、スイッチング素子123のゲートに設定電圧の印加を開始する。
【0038】
スイッチング素子123のゲートに設定電圧の印加が開始されると、スイッチング素子123はドレイン-ソース間を接続する。これにより、LEDランプ100は点灯を開始する。
【0039】
次に、LEDランプ100を構成するLED素子122に故障が発生した場合のマイコン124の動作について説明する。
マイコン124は、LED素子122の故障をCS端子にてモニタしている分圧部126の分電圧の変動より検知する。
【0040】
例えば、LEDランプ100を構成するLED素子122の一つに短絡が発生すると、複数のLED素子122の電圧は短絡したLED素子122の順方向電圧Vf分だけ小さくなる為、点灯装置10より分圧部126に印加される電圧も小さくなる。
よって、マイコン124は、分圧部126にて分圧される電圧の減少を検知し、スイッチング素子123の設定電圧への印加を停止する。
【0041】
スイッチング素子123はゲートへの設定電圧の印加が停止されると、ドレイン-ソース間の接続を解除する。これにより、LEDランプ100は消灯する。
【0042】
また、LED素子122の一つにオープン故障が発生すると、点灯装置10が分圧部126に印加する電圧が大きくなる。
マイコン125は、分圧部128にて分圧される電圧の増加を検知し、スイッチング素子123の設定電圧への印加を停止され、短絡が発生した時と同じようにドレイン‐ソース間の接続を解除し、LEDランプ100は消灯する。
【0043】
本実施の形態では、LEDランプ100は、直列に接続された複数のLED素子と、複数のLED素子のカソード側に接続するスイッチング素子と、複数のLED素子と並列に接続する分圧部と、スイッチング素子の動作を制御するマイコンとを備えており、LEDランプ100はマイコンが分圧部で分圧する電圧値の変動を検知しスイッチンング素子の動作制御をしている。
よって、一定の電流が供給され点灯するLEDランプ100は、接続機器が故障検知部・出力停止部などを備えていなくとも、LEDランプ100内部で発生した短絡などの故障・不具合を検知し、消灯制御することができる。
【0044】
また、本実施形態の変形例として、LEDランプ100′はマイコン124が、LEDランプ100′の点灯時間を累積する累積点灯時間記録部(図示なし)を備えているものでも良い。
累積点灯時間記録部は、分圧部126よりマイコン124に印加される時間を計時し累積する。
マイコン124は、あらかじめ設定された所定点灯時間と累積された点灯時間とを比較し、累積点灯時間が所定点灯時間に達したとき、スイッチング素子123への設定電圧の印加を停止し、スイッチング素子123のドレイン‐ソース間の接続は解除され、LEDランプ100は消灯する。
なお、マイコン124は、累積点灯時間が所定時間に達したとき、スイッチング素子123のドレイン‐ソース間の接続、遮断を繰り替えしLEDランプ100′を点滅点灯させ、LEDランプ100′所定時間であることを報知するようにしても良い。
【0045】
なお、本実施の形態では、点灯装置10はダイオードブリッジ11、コンデンサ12、スイッチング素子13、電流制限抵抗14、制御IC15などから構成された形態に関して説明を行ったが、LEDランプ100に流れる電流を一定に保つ定電流電源であればよい。
【0046】
なお、本実施の形態では、放熱部130が、筒管部110の内部に挿入される形態に関して説明を行ったが、筒管部、放熱部を略半円形状に形成し、嵌合するようしてもよい。
【0047】
実施の形態2.
本実施の形態2では、実施の形態1では一定の電流が供給され点灯するLEDランプ100について説明を行ったが、本実施の形態2では一定の電圧が供給され点灯するLEDランプ200について説明を行う。
なお、実施の形態1と同様の構成は実施の形態1と同じ符号を付し、詳細な説明を省略し異なる構成について説明する。
図6は実施の形態2における照明器具2000の回路図であり、
図7は
図6に示すLEDランプ200の回路図である。
【0048】
照明器具2000は、被取付部に固定される本体部1と、本体部1に着脱可能に取り付けられるLEDランプ200(または光源ユニット)から構成されている。
また、本体部1は、一定の電圧をLEDランプ200に印加する点灯装置20(図示なし)を内部に備えている。
【0049】
点灯装置20は、商用電源から供給される交流電力を変換し、LEDランプ200に一定の直流電圧が印加する定電圧電源であり、トランス、ダイオードブリッジ、コンデンサ、制御ICなどから構成されている。
【0050】
LEDランプ200は、円筒形状をした筒管部110と、筒管部110の内部に備えられ基板211に複数のLED素子122が実装されたLED基板210と、LED基板210に当接しLED基板210から発生する熱を放熱する放熱部130と、筒管部110の長手方向端部の一方に配設され給電ソケット20と接続し導通する給電口金140と、筒管部110の給電口金140と対向する端部に設けられ保持ソケット30と嵌合する保持口金150とを備えている。
また、LED基板210には、LED素子122の点灯状態を制御するスイッチング素子212(または開閉部)、マイコン213(または制御ユニット)などが実装されている。
【0051】
LED基板部210は、筒管部110の長手方向に沿って長尺に形成されている基板211に、LED素子122が長手方向に略均等間隔で配設されている。
また、LED基板部210には、LED素子と直列にスイッチング素子212、検知用抵抗部214(または検出部)が接続される、スイッチング素子212のゲートにはマイコン213が接続されるとともに、マイコン213に電圧を印加する定電圧電源部126と、定電圧電源部125への電圧を制御する分圧部126を備えている。
【0052】
スイッチング素子212は、Nチャンネル型のMOSFETから構成されている。スイッチング素子212のドレインは検知用抵抗部214の一端に、ソースはLEDランプ200のVL端子側に、またゲートはマイコン213に接続されている。
【0053】
マイコン213は、プロセッサ等から構成されており、複数のLED素子122と抵抗部223の間に接続するCS端子と、スイッチング素子212のゲートと接続するGATE端子を備えている。
【0054】
検知用抵抗部214は、複数のLED素子122のカソード側に接続されており、LED素子122と同等の電流が負荷される。
【0055】
次に、LEDランプ200の点灯動作について説明する。
LEDランプ200は、本体部1に備えられた点灯装置20(図示なし)より、給電ソケット20を介して一定の電圧が供給され点灯する。
【0056】
商用電源などから電力を供給される定電圧点灯装置は、直列に接続された複数のLED素子122に対して出力電圧を一定に保ちながら、複数のLED素子122の順方向電圧Vfに相当する電圧を分圧部126に印加する。
【0057】
分圧部126は、定電圧点灯装置により印加される順方向電圧Vfを第一の抵抗部126aと第二の抵抗部126bより、マイコン213が所望する電圧に分圧し、定電圧電源部125に印加する。
【0058】
定電圧電源部125は、分圧部126から印加された電圧をNPNトランジスタ125bにより制御を行い、マイコン213に一定の電圧を印加する。
【0059】
マイコン213は、CS端子が検知用抵抗部214に印加される電圧値を観測し、所定の電圧値であれば、スイッチング素子212のゲートに設定電圧の印加を開始する。
【0060】
スイッチング素子212のゲートに設定電圧の印加が開始されると、スイッチング素子212はドレイン-ソース間を接続し、LEDランプ200は点灯を開始する。
【0061】
次に、LEDランプ200を構成するLED素子122に故障が発生した場合のマイコン213の動作について説明する。
マイコン213は、CS端子より、検知用抵抗部214に印加される電圧の変動を検知し、スイッチング素子212の動作を制御する。
【0062】
例えば、LEDランプ200を構成するLED素子122の一つに短絡が発生すると。複数のLED素子122の順電圧は短絡したLED素子122のVf分だけ小さくなる為、検知用抵抗部214に印加される電圧は短絡したLED素子122のVf分大きくなる。マイコン213は、検知用抵抗部214へ印加される電圧の増幅を検知し、スイッチング素子212への設定電圧への印加を停止させ、LEDランプ200を消灯させる。
【0063】
本実施の形態では、LEDランプ200は、直列に接続されたLED素子212と、複数のLED素子122にカソード側に接続された検知抵抗部214、スイッチン
グ素子212と、スイッチング素子212の動作を制御するマイコン213とを備えており、LEDランプ200はマイコン213が、検知抵抗部214に印加される電圧の変動を検知しスイッチング素子212の動作制御をしている。
よって、一定の電圧が供給され点灯するLEDランプ200は、接続機器が故障検知部・出力停止部などを備えていなくとも、LEDランプ200内部で発生した短絡などの故障・不具合を検知し、消灯制御することができる。
【0064】
なお、本実施の形態では、点灯装置20はトランス、ダイオードブリッジ、コンデンサ、制御ICなどから構成された形態に関して説明を行ったが、LEDランプ200に印加する電圧を一定に保つ定電圧電源であればよい。