(57)【要約】【課題】より多くの種類の蛍光灯照明装置において、当該蛍光灯照明装置を取り外すことなく使用できるＬＥＤランプを提供する。【解決手段】蛍光灯照明器具からの交流入力を直流に変換して出力するＬＥＤ電源回路と、供給される直流入力によりＬＥＤ素子を点灯させるＬＥＤモジュールと、を有し、ＬＥＤ電源回路は、蛍光灯安定器の共振現象を抑える入力整合回路を含み、入力整合回路は、蛍光灯安定器が第１の方式であり高周波の交流がＬＥＤ電源回路に送られてくる場合と、蛍光灯安定器が第２の方式であり低周波の交流がＬＥＤ電源回路に送られてくる場合または蛍光灯安定器が第１の方式であり蛍光灯安定器の起動時に直流がＬＥＤ電源回路に送られてくる場合とで、異なる経路を介して蛍光灯安定器に交流を帰還させるＬＥＤランプ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプであって、
前記蛍光灯照明器具からの交流入力を直流に変換して出力するＬＥＤ電源回路と、少なくとも１つのＬＥＤ素子を有し、前記ＬＥＤ電源回路から供給される直流入力により前記ＬＥＤ素子を点灯させるＬＥＤモジュールと、
を有し、
前記ＬＥＤ電源回路は、前記蛍光灯照明器具が備える蛍光灯安定器にインピーダンスを与える擬似ヒータ回路と、前記蛍光灯安定器の共振現象を抑える入力整合回路と、交流入力を直流に変換する整流回路と、電源供給を制御するコントロール回路と、前記ＬＥＤモジュールに電源を供給するＬＥＤドライブ回路と、
を含み、
前記入力整合回路は、前記蛍光灯安定器が第１の方式であり高周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合と、前記蛍光灯安定器が第２の方式であり低周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合または前記蛍光灯安定器が第１の方式であり前記蛍光灯安定器の起動時に直流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合とで、異なる経路を介して前記蛍光灯安定器に前記交流を帰還させるＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記入力整合回路は、前記蛍光灯安定器が前記第１の方式であり高周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合には前記高周波の交流を伝送して前記蛍光灯安定器に前記交流を帰還させ、前記蛍光灯安定器が前記第２の方式であり低周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合には前記低周波の交流を伝送しないコンデンサを備える、
請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記コンデンサは、前記蛍光灯安定器が前記第１の方式であり前記蛍光灯安定器の起動時に前記直流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合には前記直流を伝送しない、
請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記入力整合回路は、前記蛍光灯安定器が前記第２の方式であり低周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合に導通するツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードが導通した場合にスイッチがオンになるトライアックと、を備え、
前記蛍光灯安定器が前記第２の方式であり低周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合に、前記トライアックのスイッチがオンになることによって前記低周波の交流が前記コンデンサを迂回して前記蛍光灯安定器に帰還する、
請求項２又は３に記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記ツェナーダイオードは、前記蛍光灯安定器が前記第１の方式であり前記蛍光灯安定器の起動時に前記直流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合に導通し、
前記蛍光灯安定器が前記第１の方式であり前記直流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合に、前記トライアックのスイッチがオンになることによって前記直流が前記コンデンサを迂回して前記蛍光灯安定器に帰還する、
請求項４に記載のＬＥＤランプ。
【請求項６】
前記入力整合回路は、前記蛍光灯安定器において共振現象が起こるのを防ぐコイル及びコンデンサをさらに備える、
請求項２〜５の何れか１項に記載のＬＥＤランプ。
【請求項７】
前記第１の方式はインバータ方式であり、前記第２の方式はグロー方式又はラピッド方式である、
請求項１〜６の何れか一項に記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、既存の蛍光灯照明装置に取り付け可能なＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力消費量の削減と電球の長寿命化を図るものとして、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプが提案され、徐々に普及してきている。その一方において、一般家庭では、既存の蛍光灯照明装置（器具）がまだ使われており、ＬＥＤランプを用いたＬＥＤ照明装置に置き換わるには相当な期間が必要であると言われている。そのため、既存の蛍光灯照明装置の蛍光ランプの代りにＬＥＤランプを装着して使えるようにすることが考えられている。この場合、蛍光灯照明装置の安定器を取り外し、ＬＥＤドライバを接続し、その後にＬＥＤランプを配線する。そして、ＬＥＤドライバに交流電流を供給し、交流を直流に変換する。この直流電流がＬＥＤランプに供給され、ＬＥＤランプが動作するようにしている。
【０００３】
しかし、蛍光灯照明装置の安定器を取り外すには業者による工事が必要となり、一家庭において、全ての蛍光灯照明装置でＬＥＤランプを動作させようとすると工事費がかなり高額となってしまう。
【０００４】
このため、このような安定器取り外しのための工事をしなくてもＬＥＤランプが既存の蛍光灯照明装置で動作可能にすることが望まれている。例えば、特許文献１には、蛍光灯器具の配線を変更せずにＬＥＤ蛍光灯を従来のインバータ形蛍光灯器具に取り付けることが可能になる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０４４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、蛍光灯照明装置の駆動方式には大別して、グロースタート方式、ラピッドスタート方式及びインバータ方式の三種類の方式がある。また、インバータ方式の蛍光灯安定器の場合、メーカー毎に頃なる保護回路が組まれており、数百種類に及ぶ蛍光灯安定器が市場に供給されている。
【０００７】
蛍光灯安定器の取り外し工事が不要である従来のＬＥＤランプは、上記三種類の駆動方式の何れか一つの方式のみに対応するものが多い。そのうえ、ＬＥＤランプがインバータ方式の蛍光灯安定器に対応していても、上記数百種類の蛍光灯安定器のうちの一部でしか動作しなかった。それ故、例えば、蛍光灯安定器の知識が乏しい消費者が自宅の蛍光灯照明装置に従来のＬＥＤランプを設置した場合、安定器の駆動方式とＬＥＤランプが対応する駆動方式とが一致せずに故障や災害を招く危険性があった。
【０００８】
本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、より多くの種類の蛍光灯照明装置において、当該蛍光灯照明装置を取り外すことなく使用できるＬＥＤランプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、代表的な発明の一つとして、蛍光灯照明器具に取り付け可能なＬＥＤランプであって、前記蛍光灯照明器具からの交流入力を直流に変換して出力するＬＥＤ電源回路と、少なくとも１つのＬＥＤ素子を有し、前記ＬＥＤ電源回路から供給される直流入力により前記ＬＥＤ素子を点灯させるＬＥＤモジュールと、を有し、前記ＬＥＤ電源回路は、前記蛍光灯照明器具が備える蛍光灯安定器にインピーダンスを与える擬似ヒータ回路と、前記蛍光灯安定器の共振現象を抑える入力整合回路と、交流入力を直流に変換する整流回路と、電源供給を制御するコントロール回路と、前記ＬＥＤモジュールに電源を供給するＬＥＤドライブ回路と、を含み、前記入力整合回路は、前記蛍光灯安定器が第１の方式であり高周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合と、前記蛍光灯安定器が第２の方式であり低周波の交流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合または前記蛍光灯安定器が第１の方式であり前記蛍光灯安定器の起動時に直流が前記ＬＥＤ電源回路に送られてくる場合とで、異なる経路を介して前記蛍光灯安定器に前記交流を帰還させるＬＥＤランプを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、より多くの種類の蛍光灯照明装置において、当該蛍光灯照明装置を取り外すことなく使用できるＬＥＤランプを提供することができる。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態によるＬＥＤランプの機能ブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態によるＬＥＤランプを構成するＬＥＤ電源回路の具体的回路構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１３】
本実施形態では、当業者が本発明を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本発明の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。したがって、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【００１４】
なお、本明細書において「蛍光灯安定器に対応できる」とは、例えば、ＬＥＤランプを蛍光灯安定器に接続した場合に蛍光灯安定器から安定的に電力が供給され続けることを意味する。したがって、ＬＥＤランプをインバータ方式の蛍光灯安定器に接続する場合、蛍光灯安定器が備える保護回路を機能させないことも意味する。
【００１５】
＜ＬＥＤランプの基本的構成＞
図１は、本発明の実施形態によるＬＥＤランプの構成を示すブロック図である。ＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ電源回路１０１と、ＬＥＤモジュール１０２と、を有している。
【００１６】
ＬＥＤ電源回路１０１は、擬似ヒータ回路１０１１と、入力整合回路１０１２と、整流回路１０１３と、平滑回路１０１４と、コントロール回路１０１５と、ＬＥＤドライブ回路１０１６と、を含んでいる。ＬＥＤ電源回路１０１において、入力整合回路１０１２以外の回路は、従来のＬＥＤランプに含まれるＬＥＤ電源回路と同じ構成である。
【００１７】
擬似ヒータ回路１０１１は、蛍光灯照明装置に含まれる蛍光灯安定器２０１から、交流入力（交流電圧・電流）を受け取り、交流出力を入力整合回路１０１２に提供すると共に、蛍光灯安定器２０１に交流出力を返還する。この交流出力の返還により、蛍光灯安定器２０１は、蛍光管に相当するものが接続されていると認識し、交流出力を安定的に供給し続けることになる。また、疑似ヒータ回路１０１１は、ラピッドスタート方式の蛍光灯安定器２０１に対して、短絡用保護回路としても機能する。なお、一部のインバータ方式の蛍光灯安定器２０１は、起動時に直流電圧を出力し、一定時間経過した後に高周波電圧を送達するように切り替わる。ＬＥＤランプ１００が上記のインバータ方式の蛍光灯安定器２０１に接続された場合、疑似ヒータ回路１０１１は蛍光灯安定器２０１に直流出力を返還する。
【００１８】
入力整合回路１０１２は、当該ＬＥＤランプがインバータ方式の蛍光灯照明装置に接続された際に、共振周波数をずらして初動電圧が発生しないようにする。つまり、入力整合回路１０１２は、ＬＥＤ発光素子の破壊につながるような高電圧を発生させない役割をする。
【００１９】
一般の蛍光管をインバータ方式の蛍光灯安定器２０１に接続する場合、蛍光灯安定器２０１側の共振用コンデンサ（図示せず）に交流電流が流入して初動電圧が発生するため、以後安定的に蛍光管に電流が供給される。しかし、この初動電圧は高い電圧となるため、ＬＥＤ電源回路にとって好ましくない。
【００２０】
高圧の初動電圧は、インバータ方式の蛍光灯照明装置において蛍光管を点灯させるには必要な電圧であるが、ＬＥＤランプを点灯させるには高圧の初動電圧は必要ではなく、単に給電されていればよい。そこで、蛍光灯安定器２０１側の共振用コンデンサを機能させないようにして初動電圧の発生を抑制する必要がある。この初動電圧の発生を抑制する機能を有するのが入力整合回路１０１２である。
【００２１】
また、入力整合回路１０１２は、商用電源の交流周波数である５０／６０Ｈｚといった低周波数の電圧又は電流、並びに、一部のインバータ方式の蛍光灯安定器２０１が起動時に送達する直流の電圧又は電流を通さないコンデンサを備える。当該コンデンサは、共振周波数をずらす素子として機能する。これにより、ＬＥＤランプ１００は、より多くの種類の蛍光灯安定器２０１に対応する。上記コンデンサは、低周波数の電圧又は電流を通さないため、グロースタート方式及びラピッドスタート方式の安定器に接続された場合は、電圧又は電流を通さない。そのため、入力整合回路１０１２は、ＬＥＤランプ１００がグロースタート方式又はラピッドスタート方式の蛍光灯安定器２０１に接続された場合は、上記コンデンサを迂回して電流又は電圧を整流回路１０１３に供給する。
【００２２】
整流回路１０１３は、入力整合回路１０１２から供給され続ける交流電圧・電流を直流電圧・電流に変換する。ＬＥＤランプは直流によって動作するからである。
【００２３】
平滑回路１０１４は、整流回路１０１３から供給される直流電圧・電流に含まれる高周波ノイズや放射ノイズを除去する。なお、この平滑回路１０１４は本開示によるＬＥＤランプ１００を実現する上で必須の構成ではない。
【００２４】
コントロール回路１０１５は、ＬＥＤドライブ回路１０１６に入力されるゲート電圧を制御する。
ＬＥＤドライブ回路１０１６は、少なくとも１つのＬＥＤチップを搭載するＬＥＤモジュールに電圧・電流（直流）を供給する。
【００２５】
＜ＬＥＤ電源回路の具体的構成＞
図２は、ＬＥＤ電源回路１０１の具体的回路構成を示す図である。図２の回路において、点線で囲まれる回路部には図１の各ブロックに相当する参照番号が付与されている。つまり、図２は、図１の各ブロックの詳細構成を示す図である。
【００２６】
擬似ヒータ回路１０１１は、例えば、蛍光灯安定器２０１との接続端子を四つ有し、二つは蛍光灯安定器２０１からの入力、別の二つは蛍光灯安定器２０１への帰還出力となっている。擬似ヒータ回路１０１１は、例えば、抵抗のみで構成される。ここで、例えば、端子ＡＣ３と端子ＡＣ２が蛍光灯安定器２０１からの交流入力であるとすると、端子ＡＣ１及び端子ＡＣ４が蛍光灯安定器２０１への帰還出力となる。この場合、抵抗Ｒ１は、蛍光管の中のヒーターに代わる役割を有していることになる。
【００２７】
このような擬似ヒータ回路１０１１を蛍光灯安定器２０１に接続することにより、蛍光灯安定器２０１側の共振周波数をずらすことができる。また、疑似ヒータ回路１０１１は、ラピッドスタート方式の蛍光灯安定器２０１に対して、短絡用保護回路としても機能する。
【００２８】
なお、図２において、擬似ヒータ回路１０１１には４つの入出力端子ＡＣ１乃至ＡＣ４のうち、例えば、端子ＡＣ１及びＡＣ３のどちらかが交流入力端子として用いられ（交流入力端子として用いられていないどちらかの端子が蛍光灯安定器２０１への帰還出力端子となる）、端子ＡＣ２及びＡＣ４のどちらかが交流入力端子として用いられる（交流入力端子として用いられていないどちらかの端子が蛍光灯安定器２０１への帰還出力端子となる）。
【００２９】
また、４つの入出力端子の全てが使われなくても良い。交流入力と蛍光灯安定器２０１への帰還出力が１つずつでも問題ない。蛍光灯安定器２０１は、接続されたＬＥＤランプ１００から何らかの帰還情報があると、ＬＥＤランプ１００に対して繰り返し給電を行うように動作する。本実施形態による擬似ヒータ回路１０１１は、一部の種類の蛍光灯安定器２０１の共振用コンデンサを機能させずに初動電圧の発生を抑制し、蛍光灯安定器２０１からの交流入力を出力として蛍光灯安定器２０１に帰還させる。これにより、蛍光灯安定器２０１に対して擬似的に蛍光管の存在（実際にはＬＥＤランプ１００が接続されている）を知らせることができ、蛍光灯安定器２０１は交流電圧・電流を供給し続けることになる。
【００３０】
入力整合回路１０１２は、コイルＬ１とコンデンサＣ１及びＣ２とを備える。コイルＬ１とコンデンサＣ１及びＣ２とは、疑似ヒータ回路１０１１が備える抵抗と同様に、蛍光灯安定器２０１が備える回路において共振現象によって初動電圧が発生するのを防ぐ。即ち、コイルＬ１とコンデンサＣ１及びＣ２とは、蛍光灯安定器２０１の共振周波数をずらす。
【００３１】
コンデンサＣ１は、インバータ方式の蛍光灯安定器２０１から送られてくる高周波のインピーダンスは伝送させるが、グロースタート方式又はラピッドスタート方式の蛍光灯安定器２０１から送られてくる低周波のインピーダンス、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚのインピーダンスは伝送させない。また、コンデンサＣ１は直流電圧を出力する一部のインバータ方式の蛍光灯安定器２０１から供給される電圧又は電流も通過させない。
【００３２】
上記コンデンサＣ１の存在により、より多くの種類の保護回路を動作させないようにすることができる。つまり、コンデンサＣ１を備える入力整合回路１０１２を有するＬＥＤランプ１００は、より多くの種類の蛍光灯安定器２０１で動作することができる。
【００３３】
一方、蛍光灯安定器２０１から安定的に電力を供給されるためには、疑似ヒータ回路１０１１を介して電圧又は電流を蛍光灯安定器２０１に帰還させなくてはならない。したがって、ＬＥＤランプ１００が蛍光灯安定器２０１に接続された場合に、電圧又は電流を蛍光灯安定器２０１に帰還させることを可能とする工夫が必要となる。
【００３４】
入力整合回路１０１２は、上記問題を解決するためにツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２とトライアックＱ５とを備える。グロースタート方式及びラピッドスタート方式の蛍光灯安定器２０１の場合、交流周波数のインピーダンスを出力するインバータ方式の蛍光灯安定器２０１と比較して、入力整合回路１０１２に送られてくる電圧が高く、当該電圧はツェナーダイオードが導通する電圧であるツェナー電圧に達する。
【００３５】
そのため、ＬＥＤランプ１００がグロースタート方式及びラピッドスタート方式の蛍光灯安定器２０１に接続された場合、ツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２が導通してトライアックＱ５のスイッチがオンになる。その結果、蛍光灯安定器２０１からの電圧又は電流がコンデンサＣ１を迂回して導通し、入力整合回路１０１２は蛍光灯安定器２０１に電圧又は電流を帰還させることができる。
【００３６】
また、ＬＥＤランプ１００が起動時に直流電圧又は電流を送達する一部のインバータ方式の蛍光灯安定器２０１に接続された場合も同様に、ツェナーダイオードＺＤ１及びＺＤ２が導通してトライアックＱ５のスイッチがオンになる。その結果、蛍光灯安定器２０１からの電圧又は電流がコンデンサＣ１を迂回して導通し、入力整合回路１０１２は蛍光灯安定器２０１に電圧又は電流を帰還させることができる。
【００３７】
整流回路１０１３は、例えば、４つのダイオードによって構成され、入力整合回路１０１２を介して送られてくる交流を直流に変換して平滑回路１０１４に供給する。
平滑回路１０１４は、例えば、並列接続された３つのコンデンサによって構成される。平滑回路１０１４は、整流回路１０１３によって供給される直流出力に含まれる高周波ノイズや放射ノイズ等の各種ノイズを除去する機能を有している。
【００３８】
コントロール回路１０１５は、ＬＥＤドライブ回路１０１６に含まれるＮチャンネル型ＦＥＴのゲート・ソース間に電圧を与えることによりドレイン電流を制御している。
【００３９】
ＬＥＤドライブ回路１０１６は、ＬＥＤモジュール１０２にＬＥＤ駆動用電流を供給する。具体的には、コントロール回路１０１５によって与えられるゲート・ソース間電圧がゲート閾値電圧よりも小さい場合には、ドレイン電流は小さくなるため、ＦＥＴＱ１はスイッチとしてＯＦＦ状態となる。一方、ゲート・ソース間電圧がゲート閾値電圧よりも大きい場合には、ドレイン電流が大きくなるため、ＦＥＴＱ１はスイッチとしてＯＮ状態となり、ＬＥＤモジュール１０２に対してＬＥＤ駆動電流を供給することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００・・・ＬＥＤランプ
１０１・・・ＬＥＤ電源回路
１０２・・・ＬＥＤモジュール
２０１・・・蛍光灯安定器
１０１１・・・擬似ヒータ回路
１０１２・・・入力整合回路
１０１３・・・整流回路
１０１４・・・平滑回路
１０１５・・・コントロール回路
１０１６・・・ＬＥＤドライブ回路
【図１】
2018147798.tif 000003
【図２】
2018147798.tif 000004