(57)【要約】【課題】  豆電球と同様に扱える使い勝手の良いＬＥＤ球を提供する。【解決手段】  電球ソケットに螺合させて使用されるＬＥＤ球１５は、陽極端子と陰極端子とを有するＬＥＤ１７と、プラス電圧とマイナス電圧とが印加される一対の外部端子Ｐ，Ｎと、ＬＥＤ１７と外部端子との間に設置され、印加されたプラス電圧を陽極端子に、印加されたマイナス電圧を陰極端子に、各々印加するように外部端子からの印加電圧を制御する電極制御手段３１と、昇圧回路により制御された電圧を昇圧する昇圧手段と、昇圧された電圧のＬＥＤ１７への印加電圧を調整する照度調整手段とを備えたものである。これによって、外部端子Ｐ，Ｎに印加された電圧のプラス、マイナスにかかわらずＬＥＤ１７は一定の照度で点灯することになる。【選択図】      図３
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【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、
陽極端子と陰極端子とを有するＬＥＤと、
プラス電圧とマイナス電圧とが印加される一対の外部端子と、
前記ＬＥＤと前記外部端子との間に設置され、前記印加されたプラス電圧を前記陽極端子に、前記印加されたマイナス電圧を前記陰極端子に、各々印加するように前記外部端子からの印加電圧を制御する電極制御手段とを備えた、ＬＥＤ球。
【請求項２】
前記制御されたプラス電圧を昇圧して、前記陽極端子に印加する昇圧手段を更に備えた、請求項１記載のＬＥＤ球。
【請求項３】
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、
前記外部端子の各々は、前記中央接点部と胴部とに接続され、
前記電極制御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り付けられ、前記陽極端子及び陰極端子は前記制御回路に接続される、請求項２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電圧がプラス、マイナスいずれであっても点灯するため小学生の使用に際しては都合が良い。一方、ＬＥＤでは印加する電圧のプラス、マイナスが制限される。そのため、乾電池の正極、負極の位置を守らねばならず、使用勝手が良いとは言えなかった。尚、特許文献１にあっては、ＬＥＤを点灯するための直流電圧の極性は正しいものを前提としているため、上記問題点を解決するものでは無い。
【０００８】
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】
【０００９】
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、陽極端子と陰極端子とを有するＬＥＤと、プラス電圧とマイナス電圧とが印加される一対の外部端子と、ＬＥＤと外部端子との間に設置され、印加されたプラス電圧を陽極端子に、印加されたマイナス電圧を陰極端子に、各々印加するように外部端子からの印加電圧を制御する電極制御手段とを備えたものである。
【００１０】
このように構成すると、外部端子の各々に印加される電圧のプラス、マイナスにかかわらず、ＬＥＤに所望の電圧が印加される。
【００１１】
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、制御されたプラス電圧を昇圧して、陽極端子に印加する昇圧手段を更に備えたものである。
【００１２】
このように構成すると、印加されたプラス電圧が低い場合でも、ＬＥＤの照度が大きくなる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２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、外部端子の各々は、中央接点部と胴部とに接続され、電極制御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、口金に一体的に取り付けられ、陽極端子及び陰極端子は制御回路に接続されるものである。
【００１４】
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】
【００１５】
以上説明したように、請求項１記載の発明は、外部端子の各々に印加される電圧のプラス、マイナスにかかわらず、ＬＥＤに所望の電圧が印加されるため、通常の豆電球と同様に使用できるので、使い勝手が向上する。
【００１６】
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、印加されたプラス電圧が低い場合でも、ＬＥＤの照度が大きくなるため、使用する乾電池等の数を減らすことが可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、豆電球と同様の形態となるため、全体がコンパクトになり使い易い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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であり、他方の負荷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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図８は図７に対応した回路構成を示した概略図である。
【００４０】
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）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及び抵抗５１の並列状態に変わる。そのため、ノードＮ１０とノードＮ１１との間の全体の抵抗値が下がることになり、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の照度としてより明確に観察することが可能となる。
【００４１】
尚、上記の実施の形態では、電極制御手段としてダイオードブリッジを使用しているが、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。
【００４２】
又、上記の実施の形態では、ＬＥＤ球には昇圧手段及び照度調整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。
【００４３】
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。
【００４４】
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】
【００４５】
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
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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