(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電源を極めて安価にして装置全体を著しく低コストにする。【解決手段】発光ダイオードの照明装置は、交流の商用電源を直接印加して点灯できるように複数個を線状に配列して直列接続してなる発光ダイオード１と、直列に接続している発光ダイオード１の両端にリード線７を介して連結されて発光ダイオード１を交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ６とを備える。この照明装置は、プラグ６を商用電源のコンセントに連結し、交流の商用電源で直接に発光ダイオード１を点灯する。【選択図】　　図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
交流の商用電源を直接印加して点灯できるように複数個を線状に配列して直列接続してなる発光ダイオード（１）と、直列に接続している発光ダイオード（１）の両端にリード線（７）を介して連結されて発光ダイオード（１）を交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ（６）とを備えており、
プラグ（６）を商用電源のコンセントに連結し、交流の商用電源で直接に発光ダイオード（１）を点灯するようにしてなる発光ダイオードの照明装置。
【請求項２】
交流の商用電源を整流するダイオード（２）と、このダイオード（２）の出力側に接続されると共に、ダイオード（２）の出力を印加して点灯できるように複数個を線状に配列して直列接続してなる発光ダイオード（１）と、線状に配列している発光ダイオード（１）を挿入している透光管（３）とを備えており、
交流の商用電源を整流して、透光管（３）の内部に配設している複数の発光ダイオード（１）を点灯するようにしてなる発光ダイオードの照明装置。
【請求項３】
ダイオード（２）を交流の商用電源のコンセントに接続するプラグ（６）に内蔵させている請求項２に記載される発光ダイオードの照明装置。
【請求項４】
ダイオード（２）の出力側に平滑コンデンサー（５）を接続している請求項２又は３に記載される発光ダイオードの照明装置。
【請求項５】
ダイオード（２）がダイオードブリッジ（４）である請求項２に記載される発光ダイオードの照明装置。
【請求項６】
線状に配列して連結されると共に、通電方向を同じ方向として直列接続してなる２０〜２５０個の発光ダイオード（１）と、線状に配列している発光ダイオード（１）を挿入している透光管（３）と、直列に接続している発光ダイオード（１）の両端にリード線（７）を介して連結されて発光ダイオード（１）を交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ（６）とを備えており、プラグ（６）を商用電源のコンセントに連結し、交流の商用電源で直接に発光ダイオード（１）を点灯するようにしてなる発光ダイオードの照明装置。
【請求項７】
通電方向が互いに逆方向となるように一対の発光ダイオード（１）を並列接続してダイオード対（８）とし、２０〜２５０個のダイオード対（８）をさらに線状に配列して連結すると共に、線状に配列している発光ダイオード（１）を透光管（３）に挿通しており、さらに直列に接続しているダイオード対（８）の両端を、リード線（７）を介して、交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ（６）に連結しており、
プラグ（６）を商用電源のコンセントに連結して、交流の商用電源で直接に全ての発光ダイオード（１）を点灯するようにしてなる発光ダイオードの照明装置。
【請求項８】
透光管（３）が可撓性のチューブである請求項２、６、７のいずれかに記載される発光ダイオードの照明装置。
【請求項９】
透光管（３）がガラス又は硬質のプラスチックである請求項２、６、７のいずれかに記載される発光ダイオードの照明装置。
【請求項１０】
透光管（３）の両端を防水構造にシールしている請求項２、６、７のいずれかに記載される発光ダイオードの照明装置。
【請求項１１】
隣接する発光ダイオード（１）が互いにリードを直接に連結して直列に直線状に連結している請求項１、２、６、７のいずれかに記載される発光ダイオードの照明装置。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案の属する技術分野】
本考案は、多数の発光ダイオードを使用する照明装置に関し、とくに多数の発光ダイオードを直線状に連結している照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオードは、電球のフィラメントに相当するものがなく、半導体のｐｎ接合で発光させる。このため、電球とは比較にならない程に寿命が長く、しかも発光効率が高い特徴がある。さらに、発光ダイオードは、発光出力の小さい点光源であるから、多数を文字や図形等の配列に並べることで自由な形状の光源を実現できる。たとえば、多数の発光ダイオードを文字や図形の形状に配列して、ネオンサインに近似する照明を実現できる。発光ダイオードの照明は、ネオンサインのように高電圧を印加しないので、絶縁が簡単で、保守や点検も簡単で、さらに、安全な状態で設置できる特徴がある。
【０００３】
このような発光ダイオードの特徴を生かして、多数の発光ダイオードを直線状に並べて配列している照明装置は開発されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１７４４９７号公報
【０００５】
この公報には、発光ダイオードアレイが記載されている。発光ダイオードアレイは、フレキシブルな配線基板に多数の発光ダイオードを並べて固定し、これを筒状のケースに収納している。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】
この発光ダイオードアレイは、配線基板を電源に接続して発光ダイオードを点灯する。電源は、商用電源の交流１００Ｖを発光ダイオードを点灯する直流電圧に変更する。電源は、発光ダイオードの点灯特性、正確には電圧−電流特性を考慮して設計する必要がある。発光ダイオードの電圧−電流特性は、フィラメントの光源とは原理的に相違する。ダイオードのｐｎ接合の電気抵抗が供給電圧により大幅に変動するからである。ダイオードのｐｎ接合は、供給電圧で電気抵抗が著しく変化する。発光ダイオードのｐｎ接合は、供給電圧が低いとき電流はほとんど流れない。電圧をしだいに高くして、規定電圧よりも高くなると急激に電流が増加するようになる。したがって、発光ダイオードは、規定電圧で点灯する必要がある。
【０００７】
発光ダイオードを点灯する電源は、このことを実現するために定電圧定電流電源が使用される。定電圧定電流電源は、交流１００Ｖをトランスで発光ダイオードの点灯電圧に変換し、トランスの出力電圧をダイオードで整流し、整流された脈流を平滑用のコンデンサーで平滑な直流とすることに加えて、出力電圧をフィードバックして出力電圧を一定の電圧に安定化する安定化回路を内蔵する。安定化回路を内蔵する電源は、大別して２種の回路がある。最近多く使用される電源は、スイッチング電源と呼ばれるものである。この電源は、交流１００Ｖを整流して直流に変換し、この直流をスイッチング素子で、数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚの周期でスイッチングして高い周波数の交流に変換し、高周波の交流をトランスで電圧変換し、トランスの出力側をダイオードで整流して、平滑コンデンサーで平滑な直流とする。この電源は、スイッチング素子をオンオフに切り換えるデューティーで出力電圧を安定化させる。このため、全体の回路構成が複雑で高価になる欠点がある。したがって、発光ダイオードを光源に使用する照明装置は、電球等に比較して電源が極めて高価になり、装置全体を安価にするのが難しい欠点がある。
【０００８】
本考案は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本考案の重要な目的は、電源を極めて安価にして装置全体を著しく低コストにできる発光ダイオードの照明装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本考案の発光ダイオードの照明装置は、交流の商用電源を直接印加して点灯できるように複数個を線状に配列して直列接続してなる発光ダイオード１と、直列に接続している発光ダイオード１の両端にリード線７を介して連結されて発光ダイオード１を交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ６とを備える。この照明装置は、プラグ６を商用電源のコンセントに連結し、交流の商用電源で直接に発光ダイオード１を点灯する。
【００１０】
本考案の請求項２の発光ダイオードの照明装置は、交流の商用電源を整流するダイオード２と、このダイオード２の出力側に接続されると共に、ダイオード２の出力を印加して点灯できるように複数個を線状に配列して直列接続してなる発光ダイオード１と、線状に配列している発光ダイオード１を挿入している透光管３とを備える。この照明装置は、交流の商用電源を整流して、透光管３の内部に配設している複数の発光ダイオード１を点灯する。
【００１１】
本考案の請求項３の発光ダイオードの照明装置は、ダイオード２を、交流の商用電源のコンセントに接続するプラグ６に内蔵させている。本考案の請求項４の発光ダイオードの照明装置は、ダイオード２の出力側に平滑コンデンサー５を接続している。さらに、本考案の請求項５の発光ダイオードの照明装置は、ダイオード２をダイオードブリッジ４としている。
【００１２】
本考案の請求項６の発光ダイオードの照明装置は、線状に配列して連結されると共に、通電方向を同じ方向として直列接続してなる２０〜２５０個の発光ダイオード１と、線状に配列している発光ダイオード１を挿入している透光管３と、直列に接続している発光ダイオード１の両端にリード線７を介して連結されて発光ダイオード１を交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ６とを備える。この照明装置は、プラグ６を商用電源のコンセントに連結し、交流の商用電源で直接に発光ダイオード１を点灯する。
【００１３】
本考案の請求項７の発光ダイオードの照明装置は、通電方向が互いに逆方向となるように一対の発光ダイオード１を並列接続してダイオード対８とし、２０〜２５０個のダイオード対８をさらに線状に配列して連結すると共に、線状に配列している発光ダイオード１を透光管３に挿通し、さらに直列に接続しているダイオード対８の両端を、リード線７を介して、交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ６に連結している。この照明装置は、プラグ６を商用電源のコンセントに連結して、交流の商用電源で直接に全ての発光ダイオード１を点灯する。
【００１４】
本考案の請求項８の発光ダイオードの照明装置は、透光管３を可撓性のチューブとしている。本考案の請求項９の発光ダイオードの照明装置は、透光管３をガラス又は硬質のプラスチックとしている。本考案の請求項１０の発光ダイオードの照明装置は、透光管３の両端を防水構造にシールしている。さらに、本考案の請求項１１の発光ダイオードの照明装置は、隣接する発光ダイオード１を、互いにリードを直接に連結して直列に直線状に連結している。
【００１５】
【考案の実施の形態】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本考案の技術思想を具体化するための発光ダイオードの照明装置を例示するものであって、本考案は照明装置を下記のものに特定しない。
【００１６】
さらに、この明細書は、実用新案登録請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「実用新案登録請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、実用新案登録請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】
図１ないし図３に示す照明装置は、交流である商用電源を整流するダイオード２と、このダイオード２の出力側に接続されると共に、ダイオード２の出力電圧を印加して点灯できるように複数個を線状に配列して直列接続してなる発光ダイオード１と、線状に配列している発光ダイオード１を挿入している透光管３とを備えている。
【００１８】
図１の照明装置は、４個のダイオード２をブリッジに接続しているダイオードブリッジ４で交流を整流する。ダイオードブリッジ４は、図４に示すように、交流を両波整流するので発光ダイオード１を効率よく明るく点灯できる。とくに、平滑コンデンサーを接続しないで発光ダイオード１を明るく効率よく発光できる。ただし、ダイオードは、必ずしもダイオードブリッジとする必要はなく、図３に示すように、ひとつのダイオード２で片波整流して発光ダイオード１を点灯することもできる。
【００１９】
さらに、図１と図３の照明装置は、ダイオード２の出力側に平滑コンデンサー５を接続している。平滑コンデンサー５は電解コンデンサーで、ダイオード２から出力される脈流を平滑な直流とする。平滑コンデンサー５をダイオード２の出力側に接続している照明装置は、ダイオード２の出力側を平滑化するので、半波整流のダイオード２で発光ダイオード１を明るく点灯できる。
【００２０】
ダイオード２は、たとえば交流１００Ｖの商用電源を整流する場合、ダイオード２の出力側の電圧、とくに平滑コンデンサー５を接続している回路の出力電圧は約１４０Ｖとなる。平滑コンデンサーを接続しない場合、ダイオードの平均出力電圧は１４０Ｖよりも低くなり、とくに半波整流するダイオードの出力電圧は両波整流するダイオードの出力電圧よりも低くなる。
【００２１】
ダイオード２は、図４に示すように、交流の商用電源のコンセントに接続するプラグ６に内蔵させている。この構造は、プラグ６から直流が出力されるので、プラグ６に直接に発光ダイオード１を接続して点灯できる。さらに、図のプラグ６は、ダイオード２に加えて平滑コンデンサー５も内蔵しているので、発光ダイオード１を明るく高輝度に点灯できる特長がある。
【００２２】
さらに、図５と図６に示す照明装置は、ダイオードを備えることなく交流の商用電源で直接に発光ダイオード１を点灯する。図５の照明装置は、２０〜２５０個の発光ダイオード１を互いに線状に配列して連結している。線状に連結される発光ダイオード１は、通電方向が同じ方向になるようにして直列に接続される。
【００２３】
この照明装置は、線状に配列して直列に接続している発光ダイオード１を透光管３に入れて、直列接続している発光ダイオード１の両端にリード線７を接続し、これらのリード線７をプラグ６に接続している。プラグ６は、交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するものである。この照明装置は、プラグ６を商用電源のコンセントに連結すると、交流の商用電源で直接に全ての発光ダイオード１を点灯することができる。この照明装置の発光ダイオード１は、交流の半サイクルの周期にのみ通電されて点灯する。したがって、交流の周波数である５０又は６０Ｈｚに同期して、その半サイクルで点滅される。目はこの周波数の点滅を識別できないので、発光ダイオード１は連続して点灯するように見える。発光ダイオード１は、半サイクルにのみ通電されるので、ピーク電流に対する平均電流が小さくなる。このため、ピーク電流を発光ダイオード１の定格電流よりも大きくして、明るく発光させる。したがって、照明装置は、直列に接続する発光ダイオード１の個数を少なくし、発光ダイオード１のピーク電流を大きくして発光ダイオード１が過電流で破壊されるのを防止できる。
【００２４】
さらに、図６の照明装置は、通電方向が互いに逆方向となるように一対の発光ダイオード１を逆向きに並列接続してダイオード対８とし、２０〜２５０個のダイオード対８をさらに線状に配列して連結している。また、線状に配列している発光ダイオード１を透光管３に挿通し、直列に接続しているダイオード対８の両端を、リード線７でもって、交流の商用電源のコンセントに脱着できるように連結するプラグ６に連結している。
【００２５】
この照明装置は、プラグ６を商用電源のコンセントに連結して、交流の商用電源で直接に全ての発光ダイオード１を点灯することができる。この照明装置の発光ダイオード１は、互いに逆方向に並列接続している一対の発光ダイオード１を、交流の半サイクルの周期に交互に通電して点灯する。したがって、ひとつの発光ダイオード１は、交流の周波数である５０又は６０Ｈｚに同期して、その半サイクルで点滅されるが、ダイオード対８の発光ダイオード１はいずれか一方が発光される。この照明装置も、発光ダイオード１の点滅を識別できないので、発光ダイオード１は連続して点灯するように見える。この照明装置も、各々の発光ダイオード１を、半サイクルにのみ通電するので、ピーク電流に対する平均電流が小さくなる。したがって、ピーク電流を発光ダイオード１の定格電流よりも大きくして、明るく発光できる。したがって、照明装置は、直列に接続するダイオード対８の個数を少なくし、発光ダイオード１のピーク電流を大きくして発光ダイオード１が過電流で破壊されるのを防止できる。図５と図６の照明装置は、ダイオードと平滑コンデンサーを必要としないので、発光ダイオード１を点灯するための電源を極めて安価に製造できる特長がある。
【００２６】
発光ダイオード１を直列に接続する個数は、ダイオード２の出力を印加して点灯できるような個数とし、あるいは交流を直接に供給して点灯できる個数とする。交流の商用電源は、国や地域によって１００Ｖ〜２４０Ｖと異なる。したがって、直列接続される発光ダイオードの個数は、使用する商用電源の電圧に応じて最適な個数に変更する。たとえば、商用電源の交流電圧が１００Ｖ〜１２０Ｖである国や地域においては、直列接続する発光ダイオードの個数を２０〜１００個とする。また、商用電源の交流電圧が２００Ｖ〜２４０Ｖである国や地域においては、直列接続する発光ダイオードの個数を４０〜２５０個とする。
【００２７】
さらに、発光ダイオード１の順電圧は、素子の半導体材料や発光色、さらに素子のタイプ等により一定でない。半導体素子を窒化ガリウム系化合物半導体素子とする青色発光ダイオードや緑色発光ダイオードは、順電圧が３．５〜４．６Ｖと高いものが多いので、直列に接続する発光ダイオードの個数を、たとえば２５〜１００個として少なくし、赤色発光ダイオードは、順電圧が１．８〜３Ｖと低いものが多いので、直列に接続する発光ダイオードの個数をたとえば５０〜２５０個として多くして、ダイオードの出力電圧で、あるいは交流を直接に供給して点灯できるようにする。したがって、交流１００Ｖの商用電源で使用する場合においては、青色発光ダイオードや緑色発光ダイオードを直列に接続する個数を、たとえば２５〜４０個とし、赤色発光ダイオードを直列に接続する個数を、たとえば５０〜１００個とする。
【００２８】
さらに、照明装置は、異なる発光色の発光ダイオードを混合させて直列に接続することもできる。この照明装置は、たとえば、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、赤色発光ダイオード等の発光色が異なる複数の発光ダイオードを種々に組み合わせて接続することができる。異なる発光色の発光ダイオードを組み合わせて直列に接続する場合も、直列に接続する個数は、交流を直接に印可して点灯できる個数とし、あるいはダイオードの出力を印加して点灯できるような個数とする。直列接続される個数は、組み合わせる発光ダイオードの色とその割合とで決定される。すなわち、順電圧の高い発光色の発光ダイオードの割合を多くして、順電圧の低い発光色の発光ダイオードの割合を少なくすると、全体としての個数は少なくなる。反対に、順電圧の高い発光色の発光ダイオードの割合を少なくして、順電圧の低い発光色の発光ダイオードの割合を多くすると、全体としての個数は多くなる。このように、種々の発光色の発光ダイオードを組み合わせてなる照明装置は、たとえば、イルミネーション等の装飾用の照明として使用できる。
【００２９】
ダイオード２で整流した直流を供給する照明装置に比較して、交流を直接に供給する図５と図６の照明装置は、図１と図３に示す照明装置に比較して平均電流が小さくなる。図１と図３の照明装置は、発光ダイオード１に連続電流を流し、図５と図６の照明装置は発光ダイオード１に断続的に電流を流すからである。このため、図５と図６に示すように、交流を直接に発光ダイオード１に供給する照明装置は、直列に接続する発光ダイオード１の個数を少なくして、ピーク電流を大きくすることができる。このため、図５と図６の照明装置は、２０〜２５０個の発光ダイオード１を直列に接続して、発光ダイオード１を点灯することができる。
【００３０】
さらにまた、照明装置は、発光ダイオード１を明るく点灯する場合は、直列に接続する個数を少なくして電流を大きくし、反対に発光ダイオード１を低い輝度で発光させる場合は、直列に接続する発光ダイオード１の個数を多くして電流を小さくする。
【００３１】
透光管３は、可撓性のチューブである。この照明装置は、透光管３を種々の形状に変形して使用できる特長がある。ただ、透光管３は、ガラス管や硬質のプラスチック管も使用できる。また、透光管３は、着色して種々の色にできる。図１、図３、図５及び図６に示す照明装置は、透光管３の両端からリード線７を引き出している。リード線７は、図２に示すように、透光管３の一端から外部に引き出すこともできる。
【００３２】
透光管３は、両端を防水構造にシールすることができる。この照明装置は、透光管３の内部に水分が浸入するのを防止できる。このため、発光ダイオード１のリード等が腐食するのを防止できる。また、透光管３を水中に設置する用途にも使用できる。
【００３３】
透光管３に入れる発光ダイオード１は、発光ダイオード１のリードを直接に連結して直列に直線状に連結している。発光ダイオード１のリードは半田付けし、あるいは溶接して直接に連結できる。発光ダイオード１のリードを直接に連結する構造は、発光ダイオード１を互いに接近して配設できる。また、透光管３の全周に発光ダイオード１の光を放射できる。ただし、特定の方向に強い光を放射するようにしてなる発光ダイオード１は、透光管３の全周に均一に光を放射するのではなく、特定の方向に強い光を放射し、その他の方向には点灯しているのを確認できる程度の光を放射する。図２に示すように、発光ダイオード１の方向を揃えて透光管３に収納する照明装置は、各々の発光ダイオード１が、特定の方向に強い光を放射する。
【００３４】
【考案の効果】
本考案の発光ダイオードの照明装置は、電源を極めて安価にして装置全体を著しく低コストにできる特長がある。それは、本考案の照明装置が、従来のように、回路構成が複雑で高価な電源を使用することなく、交流である商用電源で、複数個を線状に接続してなる発光ダイオードを点灯しているからである。
【００３５】
とくに、本考案の請求項２の照明装置は、交流である商用電源を整流するダイオードの出力側に、複数個を線状に直列接続してなる発光ダイオードを接続しており、交流の商用電源を整流して複数の発光ダイオードを点灯している。この照明装置は、商用電源を整流する安価なダイオードを使用するので、低コストに製造して、しかも安定して複数の発光ダイオードを点灯できる。
【００３６】
さらに、本考案の請求項６の照明装置は、通電方向を同じ方向として互いに線状に直列接続してなる２０〜２５０個の発光ダイオードの両端にリード線を介してプラグを連結しており、請求項７の照明装置は、一対の発光ダイオードを通電方向が互いに逆方向となるように並列接続したダイオード対を２０〜２５０個線状に配列して連結して、ダイオード対の両端をリード線を介してプラグに連結している。これらの構造の照明装置は、プラグを商用電源のコンセントに連結して、交流の商用電源で直接に全ての発光ダイオードを点灯する。したがって、これらの照明装置も複雑な電源を必要とせず、複数の発光ダイオードにプラグを接続してなる極めて簡単な構造として、装置全体を著しく低コストにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例にかかる発光ダイオードの照明装置の回路図
【図２】本考案の一実施例にかかる発光ダイオードの照明装置の斜視図
【図３】本考案の他の実施例にかかる発光ダイオードの照明装置の回路図
【図４】ダイオードを内蔵するプラグの一例を示す概略構成図
【図５】本考案の他の実施例にかかる発光ダイオードの照明装置の概略構成図
【図６】本考案の他の実施例にかかる発光ダイオードの照明装置の概略構成図
【符号の説明】
１…発光ダイオード
２…ダイオード
３…透光管
４…ダイオードブリッジ
５…平滑コンデンサー
６…プラグ
７…リード線
８…ダイオード対
【図１】
0003098840.tif 000003
【図２】
0003098840.tif 000004
【図３】
0003098840.tif 000005
【図４】
0003098840.tif 000006
【図５】
0003098840.tif 000007
【図６】
0003098840.tif 000008