(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電球ソケットに螺合させて使用されるＬＥＤ球であって、
ＬＥＤと、
プラス電圧が印加される第１外部端子と、
マイナス電圧が印加され、前記ＬＥＤの陰極端子に接続される第２外部端子と、
前記第１外部端子と前記ＬＥＤの陽極端子との間に設置され、前記プラス電圧が所定電圧未満の時、前記プラス電圧は、直列に接続された第１抵抗を介して前記ＬＥＤに印加され、前記プラス電圧が所定電圧以上の時、前記プラス電圧は、直列に接続され前記第１の抵抗の抵抗値より小さな抵抗値の第２抵抗を介して前記ＬＥＤに印加され、前記ＬＥＤの照度を調整する照度調整手段とを備えた、ＬＥＤ球。
【請求項２】
前記照度調整手段は、前記第１抵抗と、直列に接続されたツェナーダイオード及び第３抵抗とが並列に接続され、一方が前記第１外部端子に、他方が前記ＬＥＤに各々接続され、前記ツェナーダイオードは前記プラス電圧が前記所定電圧以上になった時に導通し、全体の抵抗値が前記第２抵抗の抵抗値となる、請求項１記載のＬＥＤ球。
【請求項３】
前記印加されたプラス電圧を昇圧して、前記照度調整手段に印加する昇圧手段を更に備えた、請求項１又は請求項２記載のＬＥＤ球。
【請求項４】
前記ソケットに螺合する、中央接点部と胴部とを有する口金と前記口金に収容される制御基板とを更に備え、
前記第１外部端子及び前記第２外部端子は、前記中央接点部と胴部とに接続され、
前記照度調整手段及び前記昇圧手段は、前記制御基板に形成される制御回路で構成され、
前記ＬＥＤは、前記口金に一体的に取付けられると共に、前記制御回路に接続される、請求項３記載のＬＥＤ球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＬＥＤ球に関し、特に小学校等の教材となる通電実験装置に用いられるＬＥＤ球に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は従来の小学校等で使用される通電実験装置の外観形状を示した概略斜視図である。
【０００３】
図を参照して、通電実験装置５５は、電球ソケット５７にその口金が螺合される豆電球７３と、乾電池２８が収納された電池ボックス５８と、操作レバー６６を備えた操作スイッチ６５とから構成され、各々は第１電線６８、第２電線６９及び第３電線７０によって相互に接続されている。
【０００４】
実験に際しては、このようにセットした状態で、操作スイッチ６５の操作レバー６６を押し下げることによって電流が生じ、豆電球７３が点灯する様子が学習される。
尚、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を点灯させるための直流昇圧回路の構成が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来の通電実験装置では、上述のように豆電球が主に使用されて来た。ところで、近年ＬＥＤの製造技術が進むにつれ、その耐久性等の利点から豆電球等のいわゆる白熱灯がＬＥＤ照明に変わりつつあり、小学校教材としても例外では無い。
【０００７】
しかしながら、ＬＥＤを豆電球に置き換えるには、ＬＥＤの特性上問題がある。例えば、豆電球であれば、その端子の各々に印加するための電池の本数を増やすと照度が明瞭に増加するが、ＬＥＤではそれほど顕著に照度が変化しない。そのため、ＬＥＤを通電実験装置等の教材に用いるのには、使用勝手が良いとは言えなかった。
【０００８】
尚、特許文献１にあっては、ＬＥＤを点灯するための直流電圧を単に用いているだけなので、上記問題点を解決するものでは無い。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、豆電球と同様に扱える使い勝手の良いＬＥＤ球を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電球ソケットに螺合させて使用されるＬＥＤ球であって、ＬＥＤと、プラス電圧が印加される第１外部端子と、マイナス電圧が印加され、前記ＬＥＤの陰極端子に接続される第２外部端子と、第１外部端子とＬＥＤの陽極端子との間に設置され、プラス電圧が所定電圧未満の時、プラス電圧は、直列に接続された第１抵抗を介してＬＥＤに印加され、プラス電圧が所定電圧以上の時、プラス電圧は、直列に接続され第１の抵抗の抵抗値より小さな抵抗値の第２抵抗を介してＬＥＤに印加され、ＬＥＤの照度を調整する照度調整手段とを備えたものである。
【００１１】
このように構成すると、プラス電圧が所定電圧以上となると、ＬＥＤは電圧の増加分のみによる照度の増加より大きな照度となる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、照度調整手段は、第１抵抗と、直列に接続されたツェナーダイオード及び第３抵抗とが並列に接続され、一方が第１外部端子に、他方がＬＥＤに各々接続され、ツェナーダイオードはプラス電圧が所定電圧以上になった時に導通し、全体の抵抗値が前記第２抵抗の抵抗値となるものである。
【００１３】
このように構成すると、プラス電圧が所定電圧以上に増加すると、照度調整手段は直列から並列の抵抗構造となる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の構成において、前記印加されたプラス電圧を昇圧して、前記照度調整手段に印加する昇圧手段を更に備えたものである。
【００１５】
このように構成すると、プラス電圧が低い場合でも、照度調整手段による照度変化が大きく生じる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の構成において、ソケットに螺合する、中央接点部と胴部とを有する口金と口金に収容される制御基板とを更に備え、第１外部端子及び第２外部端子は、中央接点部と胴部とに接続され、照度調整手段及び昇圧手段は、制御基板に形成される制御回路で構成され、ＬＥＤは、口金に一体的に取付けられると共に、制御回路に接続されるものである。
【００１７】
このように構成すると、豆電球と同様の形態となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、プラス電圧が所定電圧以上となると、ＬＥＤは電圧の増加分による照度の増加より大きな照度となるので、電圧の変化による効果をより明確に視認することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、プラス電圧が所定電圧以上に増加すると、照度調整手段は直列から並列の抵抗構造となるので、照度調整手段による電圧降下が確実に小さくなり、その分ＬＥＤへの印加電圧が上昇する。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明の効果に加えて、プラス電圧が低い場合でも、照度調整手段による照度変化が大きく生じるので、使用する乾電池等の数を減らしても、電圧増加の現象が明確になる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明の効果に加えて、豆電球と同様の形態となるので、取り扱いが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施の形態によるＬＥＤ球の外観形状を示した斜視図である。
【図２】図１で示したＬＥＤ球の各構成部品を示した分解斜視図である。
【図３】図２で示したＬＥＤ球の回路構成を示した概略図である。
【図４】図１で示したＬＥＤ球を使用した通電実験装置の概略構成を示した斜視図である。
【図５】図４で示した通電実験装置において乾電池の極性を誤ってセットした場合の通電実験装置の概略斜視図である。
【図６】図５で示した使用状態に対応したＬＥＤ球の回路構成を示した概略図である。
【図７】図４で示した通電実験装置に対応した図であって、乾電池を直列に２本セットした状態を示した概略斜視図である。
【図８】図７で示した通電実験装置に対応したＬＥＤ球の回路構成を示した概略図である。
【図９】従来の豆電球を使用した通電実験装置の概略構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１はこの発明の第１の実施の形態によるＬＥＤ球の外観形状を示した斜視図であり、図２はその分解斜視図である。
【００２４】
これらの図を参照して、ＬＥＤ球１５は陽極端子２３と陰極端子２４とを備えたＬＥＤ１７と、後述する制御回路が搭載されている制御基板２５と、後述するソケットに螺合する口金１９とから構成されている。制御基板２５には接続線２６ａ及び接続線２６ｂとが取り付けられており、これらは口金１９の胴部２０及び中央接点部２１の各々に接続されている。
【００２５】
又、ＬＥＤ１７の陽極端子２３及び陰極端子２４の各々は後述するように制御基板２５の制御回路に接続されている。制御基板２５はＬＥＤ１７が接続された状態で口金１９の内部に収納されて図１に示された完成状態となる。この状態にあっては、図９で示した従来の豆電球７３の構成とほぼ同一形態となり、使い勝手が良い。
【００２６】
図３は図２で示した制御基板２５に搭載されている制御回路の具体的内容を示した概略構成図である。
【００２７】
図を参照して、制御基板２５に搭載されている制御回路２７は、電極制御手段３１、昇圧手段３３及び照度調整手段３５とから構成されている。以下、各手段に対して順次説明する。
【００２８】
電極制御手段３１は、ダイオードブリッジ３８を中心として構成されている。ダイオードブリッジ３８のノードＮ２は、接続線２６ａを介して乾電池２８のプラス電圧（１．５Ｖ）が印加される入力（外部）端子Ｐに接続されている。一方、ノードＮ３は接続線２６ｂを介して乾電池２８のマイナス電圧が印加される入力（外部）端子Ｎに接続されている。この例にあっては、ノードＮ２に印加されるプラス電圧に対応した電圧がノードＮ１に現れ、ノードＮ３に印加されたマイナス電圧に対応した電圧がノードＮ４に現れることになるようにダイオードブリッジ３８は構成されている。
【００２９】
昇圧手段３３は、ノードＮ１に直列接続された昇圧コイル４０及び整流ダイオード４５と、昇圧コイル４０と整流ダイオード４５との間のノードＮ６とノードＮ４に接続されたノードＮ７との間に接続されたＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４２と、整流ダイオード４５の下流側におけるノードＮ８とノードＮ４に接続されたノードＮ９との間に接続された平滑コンデンサ４６とから構成されている。
【００３０】
尚、ＦＥＴ４２のドレインはノードＮ６に接続され、ソースはノードＮ７に接続されている。又、ＦＥＴ４２のゲートには制御ＩＣ４３が接続され、又、制御ＩＣ４３には昇圧コイル４０の上流側のノードＮ５の電圧が印加されるように接続されている。制御ＩＣ４３はノードＮ５に生じる電圧（０．９Ｖ）を駆動源として、ＦＥＴ４２のスイッチング動作を制御する。これによってノードＮ１に現れる電圧は所定の電圧（２．８Ｖ）に昇圧されてノードＮ８を介して照度調整手段３５に出力される。
【００３１】
照度調整手段３５は、昇圧手段３３の出力側に接続されるノードＮ１０とＬＥＤ１７のアノード側に接続されるノードＮ１１との間に負荷が並列された状態で構成されている。一方の負荷は抵抗４８（第１抵抗）であり、他方の負荷はこれに並列に接続され、そこではツェナーダイオード５０及び抵抗５１が直列に接続されている。尚、ツェナーダイオード５０のカソードはノードＮ１０に接続され、アノードは抵抗５１に接続されている。
【００３２】
そして、昇圧手段３３によって昇圧されてノードＮ１０に現れる電圧（２．８Ｖ）では導通状態とならないような規格（ツェナー電圧：３Ｖ）のツェナーダイオード５０が使用されている。従って、この実施の形態にあっては、ノードＮ１０に現れた電圧は抵抗４８（第１抵抗）のみを負荷抵抗として分圧され、ＬＥＤ１７に印加されることになる。このようにして、乾電池２８による電圧のみによってＬＥＤ１７を点灯させることが可能となる。
【００３３】
図４は図１で示したＬＥＤ球を用いた通電実験装置の概略構成を示した斜視図である。
【００３４】
図を参照して、通電実験装置５５は、電球ソケット５７に螺合されたＬＥＤ球１５と、乾電池２８がセットされる電池ボックス５８と、操作レバー６６を備えた操作スイッチ６５とから構成されている。電池ボックス５８は、乾電池２８を収納するための収納体５９と、収納体５９の内方側に対向状態で取り付けられた接続端子板６０ａ，接続端子板６０ｂとが取り付けられている。これらに乾電池２８の正極６２及び負極６３が接するように乾電池２８をセットする。
【００３５】
尚、電球ソケット５７と電池ボックス５８とは第１電線６８によって、電球ソケット５７と操作スイッチ６５とは第２電線６９とによって、操作スイッチ６５と電池ボックス５８とは第３電線７０によって各々接続されている。このようにセットした状態で操作スイッチ６５の操作レバー６６を押し下げると、ＬＥＤ球１５に電球ソケット５７を介して乾電池２８の電圧が印加されることになる。この電圧（１．５Ｖ）はＬＥＤ球１５の点灯のためには低いものであるが、上述のようにＬＥＤ球１５に内蔵した昇圧手段によって昇圧されてＬＥＤに印加される。これによって、乾電池２８の電圧のみによってＬＥＤ球１５の十分な照度を得ることができる。その結果、従来の豆電球と同様の実験がＬＥＤ球１５によっても可能となる。
【００３６】
図５は図４に対応した図であって、乾電池の極性を誤ってセットした状態を示した通電実験装置の概略斜視図である。
【００３７】
図を参照して、乾電池２８の正極６２及び負極６３が逆方向に電池ボックス５８にセットされている。この状態にあっては、従来の豆電球であれば問題が無いが、一般のＬＥＤにあっては点灯しないことになる。ところが、この実施の形態にあっては、このように乾電池２８の極性を誤って電池ボックス５８にセットした場合であっても、ＬＥＤ球１５は図４の状態と同様に点灯することが可能となる。
【００３８】
図６は図５に対応したＬＥＤ球１５の回路構成を示した概略図である。
【００３９】
図を参照して、図３と相違する点は、乾電池２８の極性である。即ち、入力端子Ｐにはマイナス電圧が印加され、入力端子Ｎにはプラス電圧が印加されることになる。従って、電極制御手段３１のダイオードブリッジ３８におけるノードＮ２にはマイナス電圧に対応する電圧が印加され、ノードＮ３にはプラス電圧に対応する電圧が印加されることになる。ところが、ダイオードブリッジ３８の構成により、この場合ノードＮ１にはノードＮ３の電圧に対応した電圧が現れることになる。即ち、図３で示したノードＮ１に現れる電圧と図６で示したノードＮ１に現れる電圧とは全く同一となる。又、図３で示したノードＮ４に現れる電圧と図６で示したノードＮ４に現れる電圧とも全く同一となる。従って、昇圧手段３３及び照度調整手段３５を経由してＬＥＤ１７に印加される電圧は全く同一となる。
【００４０】
このように、この実施の形態によるＬＥＤ球１５にあっては、乾電池２８の極性にかかわらずＬＥＤ１７を同一照度で点灯させることが可能となる。従って、小学生の教材等に使い易い装置となる。
【００４１】
図７は、図４に対応した図であって、乾電池を２本直列に接続した状態を示した通電実験装置の概略斜視図である。
【００４２】
図を参照して、電池ボックス５８の収納体５９には２本の乾電池２８ａ，乾電池２８ｂが直列にセットされている。従って、ＬＥＤ球１５に印加される電圧は特に処理しなければ図４に比べて２倍となるためその照度は大きくなるが、ＬＥＤの特性からその照度は２倍となるものでは無い。そこで、この実施の形態にあっては、乾電池の本数を増やしたような場合、その変化がＬＥＤ球１５の照度としてより明確に現れるようにＬＥＤ球１５は構成されている。
【００４３】
図８は図７に対応した回路構成を示した概略図である。
【００４４】
図を参照して、上述のように入力端子Ｐに印加されるプラス電圧（３．０Ｖ）は図３で示したものに比べて２倍となっている。そして、ノードＮ５に現れる電圧（２．４Ｖ）に対して昇圧手段３３で昇圧された電圧（３．２Ｖ）は、図３に比べて照度調整手段３５のノードＮ１０に大きく現れる。この大きくなったノードＮ１０の電圧（３．２Ｖ）が所定電圧（３．０Ｖ）、すなわち、ツェナー電圧以上となると、ツェナーダイオード５０がカソードからアノードへ導通状態となり、ノードＮ１０とノードＮ１１との間が抵抗４８（第１抵抗）と、直列のツェナーダイオード５０及び抵抗５１との並列状態に変わる。そのため、ノードＮ１０とノードＮ１１との間の全体の等価直列回路の抵抗を第２抵抗と考えると、その抵抗値は第１抵抗の抵抗値より下がることになり、結果としてノードＮ１１の電圧が図３で示されたものに比べて大きく上昇する。これによってＬＥＤ１７の照度は、ツェナーダイオード５０及び抵抗５１の接続が無い構成に比べて、大きく変化することになる。その結果、乾電池の本数による変化を、ＬＥＤ１７の照度変化としてより明確に観察することが可能となる。
【００４５】
この実施の形態では、直列に組み合わせたツェナーダイオード５０と抵抗５１とを抵抗４８に対して並列に接続して、３Ｖを閾値とする２段階の照度の変化を強調している。同様にこれらの素子の組み合わせを更に並列に接続して、３Ｖを超える他の電圧によるツェナーダイオードの導通を図れば、３段階以上の照度の変化を強調する回路とすることが可能となる。
【００４６】
尚、上記の実施の形態では、照度調整手段としてツェナーダイオードを並列抵抗の一部に使用しているが、同様の制御が可能なものであれば他の回路構成でも良い。
【００４７】
又、上記の実施の形態では、ＬＥＤ球には電極制御手段及び昇圧手段を備えているが、これらは必ずしも必要なものではない。
【００４８】
更に、上記の実施の形態では、ＬＥＤ球を通電実験装置に使用しているが、他の用途にも使用できることは言うまでも無い。
【００４９】
更に、上記の実施の形態では、電極制御手段、昇圧手段及び照度調整手段が一つの制御基板に搭載されているが、これらは別々の制御基板に搭載され、相互に接続するように構成しても良い。この場合、これらの制御基板をＬＥＤ球の口金に全て収納するように構成すれば同様の外観形状となり、使い勝手も変わらない。
【符号の説明】
【００５０】
１５…ＬＥＤ球
１７…ＬＥＤ
１９…口金
２０…胴部
２１…中央接点部
２３…陽極端子
２４…陰極端子
２５…制御基板
３１…電極制御手段
３３…昇圧手段
３５…照度調整手段
５０…ツェナーダイオード
５７…電球ソケット
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0005503278.tif 000002
【図２】
0005503278.tif 000003
【図３】
0005503278.tif 000004
【図４】
0005503278.tif 000005
【図５】
0005503278.tif 000006
【図６】
0005503278.tif 000007
【図７】
0005503278.tif 000008
【図８】
0005503278.tif 000009
【図９】
0005503278.tif 000010