(57)【要約】【課題】  ＬＥＤ素子１個あたりの光出力を増加させてＬＥＤ素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができるＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】  ＬＥＤ素子を複数含むＬＥＤユニット１１３と、このＬＥＤユニット１１３に電力を供給するＬＥＤ電源供給部を本体に内蔵した電源内蔵型本体１８１と、ＬＥＤ素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体１１４とを備え、ＬＥＤユニット１１３のＬＥＤ素子が交換自在に構成される。そして、ＬＥＤユニット１１３への出力電圧のレベルを切り替えるスイッチＳＷ１が設けられているので、高レベルに切り替えればＬＥＤ照明装置２２を主照明として使用することができ、低レベルに切り替えればＬＥＤ照明装置２２のＬＥＤユニット１１３の寿命を延ばすことができる。【選択図】図１
2005317556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を複数含むＬＥＤユニットと、このＬＥＤユニットに電力を供給するＬＥＤ電源供給部と、前記ＬＥＤ素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体とを備え、少なくとも前記ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子が交換自在に構成され、前記ＬＥＤ電源供給部の出力電圧は可変式になっていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ電源供給部を内蔵する照明器具本体を備え、この照明器具本体に、前記ＬＥＤ電源供給部の出力電圧のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ電源供給部を内蔵する照明器具本体を備え、この照明器具本体に内蔵されたＬＥＤ電源供給部に前記ＬＥＤユニットがコネクタ接続され、前記ＬＥＤ電源供給部およびＬＥＤユニットの少なくとも一方のコネクタ接続形状に、前記ＬＥＤ電源供給部から前記ＬＥＤユニットへの出力電圧のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
ＬＥＤ素子を複数含むＬＥＤユニットと、このＬＥＤユニットに電力を供給するＬＥＤ電源供給部と、前記ＬＥＤ素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体とを備え、少なくとも前記ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子が交換自在に構成され、前記ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子に流れる電流のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤユニットおよびレンズ体とを固定する器具外郭を備え、前記ＬＥＤユニットは前記ＬＥＤ素子に直列に接続される抵抗を含み、前記切替手段は前記抵抗の値を変化させて前記ＬＥＤ素子に流れる電流のレベルを切り替えることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を複数含むＬＥＤユニットと、このＬＥＤユニットに電力を供給するＬＥＤ電源供給部と、ＬＥＤ素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体とを備えたＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを使った照明器具として、寿命が長い、小型であることなどの特徴を利用した商品が開発商品化されている。
【０００３】
病室、居室などの夜間に足元を照らす足元灯の光源として、さらに常夜灯の光源、スポット的な光源、表示としての光源として、ＬＥＤを使った照明器具が商品化されている。これらの商品は、ＬＥＤの半永久寿命という特徴から、ＬＥＤを交換することなく、照明器具として４年〜１０年の寿命がある。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１１−１６３４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、基本的には、ＬＥＤは、表示用などの補助的な光源として使用されるに留まり、高照度な主光源としての適用には課題が多いために、開発されていないのが現状である。本来、半永久的な寿命であるはずのＬＥＤの光出力を、高照度を得るために増加させると、ＬＥＤのチップを覆っている樹脂が自己の光と温度によって劣化し、変色などを起こして光出力の低下となって現れ、要求されている光出力が得られなくなってしまうからである。ここで、その光出力の低下によって、必要とされる光出力が得られなくなる時点をＬＥＤの寿命の終期と定義する。  このように、樹脂の劣化は、光が多く出れば出るほど温度が高くなればなるほど加速されて、ＬＥＤの寿命が短くなるので、ＬＥＤを使用する照明器具では、ＬＥＤを定格よりも低照度で点灯させることでその温度を下げ、これによりＬＥＤの寿命を伸ばし、低照度をＬＥＤの数を増やすことで補う対策がとられる。
【０００５】
近年、青色ＬＥＤが開発されて、白色の光源がＬＥＤで得られるようになったことから、白色のＬＥＤを照明器具として、特に主光源としての使い方ができるようになってきている。しかし、上記の如く寿命を伸ばしながら明るさを確保するために、ＬＥＤの個数が多くなり、特に高輝度の青色ＬＥＤなどは単価が非常に高いので、照明器具としてのコストが非常に高いものとなる。そのため、主光源としてのＬＥＤ照明装置があまり普及していないのが現状である。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＥＤ素子１個あたりの光出力を増加させてＬＥＤ素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができるＬＥＤ照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ＬＥＤ素子を複数含むＬＥＤユニットと、このＬＥＤユニットに電力を供給するＬＥＤ電源供給部と、前記ＬＥＤ素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体とを備え、少なくとも前記ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子が交換自在に構成され、前記ＬＥＤ電源供給部の出力電圧は可変式になっていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、ＬＥＤ素子１個あたりの光出力を増加させてＬＥＤ素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ＬＥＤ電源供給部を内蔵する照明器具本体を備え、この照明器具本体に、前記ＬＥＤ電源供給部の出力電圧のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、ＬＥＤ照明装置を主光源として使用することができるほか、ＬＥＤユニットの寿命を延ばすことができるとともに照明時の消費電力を低減させることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１において、前記ＬＥＤ電源供給部を内蔵する照明器具本体を備え、この照明器具本体に内蔵されたＬＥＤ電源供給部に前記ＬＥＤユニットがコネクタ接続され、前記ＬＥＤ電源供給部およびＬＥＤユニットの少なくとも一方のコネクタ接続形状に、前記ＬＥＤ電源供給部から前記ＬＥＤユニットへの出力電圧のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ＬＥＤ照明装置を主光源として使用することができるほか、ＬＥＤユニットの寿命を延ばすことができるとともに照明時の消費電力を低減させることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、ＬＥＤ素子を複数含むＬＥＤユニットと、このＬＥＤユニットに電力を供給するＬＥＤ電源供給部と、前記ＬＥＤ素子の前方に配置されるレンズを含むレンズ体とを備え、少なくとも前記ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子が交換自在に構成され、前記ＬＥＤユニットのＬＥＤ素子に流れる電流のレベルを切り替える切替手段が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ＬＥＤ素子１個あたりの光出力を増加させてＬＥＤ素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができる。また、照明時の消費電力を低減させることができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４において、前記ＬＥＤユニットおよびレンズ体とを固定する器具外郭を備え、前記ＬＥＤユニットは前記ＬＥＤ素子に直列に接続される抵抗を含み、前記切替手段は前記抵抗の値を変化させて前記ＬＥＤ素子に流れる電流のレベルを切り替えることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ＬＥＤ照明装置を主光源として使用することができるほか、ＬＥＤユニットの寿命を延ばすことができるとともに照明時の消費電力を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明では、ＬＥＤ素子１個あたりの光出力を増加させてＬＥＤ素子を主光源として使用することができるとともに、照明器具としての寿命を延ばすことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（基本構成１）
図６は本発明のＬＥＤ照明装置の基本構成１の一部を示す分解斜視図、図７はＬＥＤ照明装置の断面図、図８は図６に示すＬＥＤユニットの回路図である。
【００２０】
基本構成１のＬＥＤ照明装置１１は、図７に示すように、天井板ＣＢの裏面に設置され、商用電源（交流電源）からの交流電圧を、降圧を含めて整流および平滑などして所定レベルの直流の低電圧を得るＬＥＤ電源供給部１１０を備えているほか、本体（照明器具本体）１１１、器具外郭（枠）１１２、ＬＥＤユニット１１３およびレンズ体１１４により構成され天井板ＣＢの表面に取り付けられる本体部を備えている。なお、図７の例では、本体１１１および器具外郭１１２により器体が構成されるようになっている。
【００２１】
本体１１１は、図６に示すように、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状の底部１１１ａと、この外周縁から下方に延設された円筒部１１１ｂとを一体に有する形状に形成されている。底部１１１ａには、天井板ＣＢの孔Ｈに通された電源接続線Ｗ１を介してＬＥＤ電源供給部１１０の出力に電気的に接続される接続部（コネクタ）１１１ｃが下面中央に設けられているとともに、当該本体１１１を天井板ＣＢの表面にねじ止め固定するための取付孔１１１ｄが一対接続部１１１ｃの両側に穿設されている。他方、円筒部１１１ｂには、ねじ溝１１１ｅが外周壁に形成されている。
【００２２】
器具外郭１１２は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状の底部１１２ａと、この外周縁から上方に延設された円筒部１１２ｂとを一体に有する形状に形成されている。底部１１２ａには、円状の孔１１２ｃが中央に穿設されている一方、円筒部１１２ｂには、本体１１１のねじ溝１１１ｅと嵌合するねじ溝１１２ｄが内周壁に形成されている。
【００２３】
ＬＥＤユニット１１３は、電子部品が実装され本体１１１内に着脱（交換）自在に収納される円状の実装基板（プリント基板）であり、本体１１１の接続部１１１ｃにコネクタ接続される接続部１１３ａを当該ＬＥＤユニット１１３の上面中央に備えている。図８の例では、ＬＥＤユニット１１３には、３個のＬＥＤ、トランジスタＴｒおよび抵抗Ｒを直列に接続した組みを４組並列に接続して構成される発光部１１３ｂと、コンデンサＣ１、トランジスタＴｒ１および抵抗Ｒ１〜Ｒ３により構成され、発光部１１３ｂの各組のトランジスタＴｒにミラー接続されて発光部１１３ｂの各組のＬＥＤに同一の定電流を流す電源部１１３ｃとが具備される（ミラー回路構成）。なお、図６中の１１３ｄは孔である。
【００２４】
レンズ体１１４は、例えば絶縁性の樹脂成形により、円状の底部１１４ａと、この外周縁から上方に延設された円筒部１１４ｂとを一体に有する形状に形成されている。底部１１４ａには、ＬＥＤユニット１１３の一対の孔１１３ｄに嵌入する一対のピン１１４ｃが上方に立設されているほか、ＬＥＤユニット１１３の各ＬＥＤの前方に、ＬＥＤの光を制御するための各レンズ１１４ｄが配置されている。なお、レンズ体１１４も本体１１１内に着脱（交換）自在に収納されるようになっている。
【００２５】
次に、ＬＥＤ照明装置１１の天井板ＣＢへの取付手順について説明すると、まず、本体１１１を各取付孔１１１ｄの位置でねじ止めして本体１１１を天井板ＣＢの表面に固定する。この後、ＬＥＤユニット１１３の各孔１１３ｄにレンズ体１１４の各ピン１１４ｃを挿入して、ＬＥＤユニット１１３をレンズ体１１４に装着する。そして、ＬＥＤユニット１１３の接続部１１３ａを本体１１１の接続部１１１ｃにコネクタ接続して、ＬＥＤユニット１１３およびレンズ体１１４を本体１１１に収納する。この後、本体１１１のねじ溝１１１ｅに器具外郭１１２のねじ溝１１２ｄをねじ合わせて、器具外郭１１２を本体１１１に取り付ける。
【００２６】
以上、本基本構成１では、ＬＥＤが実装されたＬＥＤユニット１１３がＬＥＤ照明装置１１から着脱自在に構成されているので、ＬＥＤユニット１１３を交換するだけで、ＬＥＤ照明装置１１としての寿命が伸びるから、各ＬＥＤに流す電流を増大させて各ＬＥＤによる光出力を増大させることができ、主光源としての明るさをより少ない個数のＬＥＤで確保することができる。
【００２７】
（基本構成２）
図９は基本構成２のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【００２８】
基本構成２のＬＥＤ照明装置１８は、図９に示すように、器具外郭１１２、ＬＥＤユニット１１３およびレンズ体１１４を基本構成１と同様に備えているほか、基本構成１との相違点として、本体１１１にＬＥＤ電源供給部１１０を内蔵した電源内蔵型本体１８１を備えている。
【００２９】
上記構成の基本構成２でも、基本構成１と同様の効果が得られる。また、基本構成２の構成では、ＬＥＤ電源供給部１１０を別置した場合と比べて、ＬＥＤ照明装置の高さが高くなる欠点があるが、天井裏からの交流電源をＬＥＤ照明装置に直接接続することができるので、一般家庭で使用されているシーリング器具としての展開が容易にできる。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【００３１】
第１実施形態のＬＥＤ照明装置２２は、図１に示すように、器具外郭１１２、ＬＥＤユニット１１３およびレンズ体１１４を基本構成２と同様に備えているほか、基本構成２との相違点として、ＬＥＤユニット１１３への出力電圧のレベルを高レベル（例えば２４Ｖ）および低レベル（例えば１２Ｖ）のどちらかに切り換えるスイッチＳＷ１をさらに有する電源内蔵型本体２２１を備えている。
【００３２】
ここで、ＬＥＤの電流を増加させてＬＥＤの発光を増加させると、ＬＥＤチップを覆う樹脂部の劣化などにより、半透明の樹脂部が変色してＬＥＤ素子としての光出力が低下することが寿命の定義として既に説明したが、第１実施形態では、上記基本構成１，２と同様に、ＬＥＤユニット１１３が交換自在になっているので、ＬＥＤ照明装置２２としては延命を図ることができる。これにより、ＬＥＤの発光を強くして高照度とし、ＬＥＤ照明装置２２を主照明として使用することができる。
【００３３】
図１の例では、ＬＥＤユニット１１３への出力電圧のレベルを切り替えるスイッチＳＷ１が設けられているので、高レベルに切り替えればＬＥＤ照明装置２２を主照明として使用することができ（高照度・交換促進型）、低レベルに切り替えればＬＥＤ照明装置２２のＬＥＤユニット１１３の寿命を延ばすことができる（低照度・長寿命型）。ＬＥＤユニット１１３への出力電圧のレベルを切り替えることで、各ＬＥＤに流れる電流値が変化し、各ＬＥＤの寿命が変化する。
【００３４】
主照明としてではなく、ある環境下において、補助的な照明で半永久的な使い方をしたい場合、昼間の明るい内は補助照明として点灯させ、夜暗くなったときに主照明として使用すれば、その分寿命を延ばして、ＬＥＤユニット１１３の交換回数が少なくて済む。また、照明の消費電力の点からも、必要な明るさに応じて光出力を変化させることで、照明の消費電力を低減できる。
【００３５】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図、図３は図２の接続部の例を示す図である。
【００３６】
第２実施形態のＬＥＤ照明装置２３は、図２に示すように、ＬＥＤユニット１１３およびレンズ体１１４に代えて、これらが一体になったＬＥＤレンズ体１３５を備え、このＬＥＤレンズ体１３５と電源内蔵型本体１８１との接続に、図３に示す接続部２３１ｃ，２３３ａ（２３３ａ’）が使用される以外は基本構成２のＬＥＤ照明装置１８と同様に構成される。
【００３７】
図３（ａ）に示す接続部２３１ｃ，２３３ａの使用時には、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧は２４Ｖになり、図３（ｂ）に示す接続部２３１ｃ，２３３ａ’の使用時には、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧は１２Ｖになる。
【００３８】
第１実施形態では、電源内蔵型本体の出力電圧の切替手段として、電源内蔵型本体にスイッチが設けられるのに対し、第２実施形態では、ＬＥＤレンズ体１３５と電源内蔵型本体１８１との間に接続部が設けられる。図３の例では、接続部２３１ｃが共通仕様になっているので、接続ピンピッチが異なる接続部２３３ａ，２３３ａ’のどちらが実装されているかというＬＥＤレンズ体１３５の仕様により、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧が切り替わるのである。このように、ＬＥＤレンズ体１３５側の接続部の接続ピン間の距離を変えるだけで、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧を切り替えることができるので、ＬＥＤの個数、流す電流値およびレンズ１１４ｄの配光などが異なった仕様のＬＥＤレンズ体１３５への対応が可能となり、ＬＥＤレンズ体１３５に適した電圧を印加させることができる。
【００３９】
なお、図３の例に限らず、接続ピンピッチを同一にし、電源内蔵型本体１８１側の接続部に対するＬＥＤレンズ体１３５側の接続部の接続角度に応じて、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧が切り替わるようにしてもよい。例えば、図３（ａ）の接続角度（向き）では、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧が２４Ｖになり、図３（ｂ）の接続角度では、電源内蔵型本体１８１からＬＥＤレンズ体１３５への出力電圧が１２Ｖになるようにしてもよい。この場合、一のＬＥＤレンズ体１３５に対する電源内蔵型本体１８１の出力電圧を、接続の角度を変えるだけで自由に選択できるので、一のＬＥＤレンズ体１３５に対して、高照度・低寿命型、低照度・高寿命型の２種類の使用が可能になる。
【００４０】
また、上記では、ピン接続構造について説明したが、同様の効果が達成できるものであれば、その他形状の接続構造でもよい。
【００４１】
（第３実施形態）
図４は本発明に係る第３実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図、図５は図４のＬＥＤユニットの回路図である。
【００４２】
第３実施形態のＬＥＤ照明装置２４は、図４に示すように、ＬＥＤユニット１１３に代えて、スイッチＳＷ２がさらに実装されたＬＥＤユニット２４３を備える以外は、基本構成２のＬＥＤ照明装置１８と同様に構成される。
【００４３】
図５の例では、抵抗Ｒ３（図８参照）が抵抗Ｒ３ａ，Ｒ３ｂの直列回路で構成され、その一方の抵抗Ｒ３ｂに上記スイッチＳＷ２が並列に接続され、このスイッチＳＷ２が電源内蔵型本体１８１からＬＥＤユニット２４３への出力電圧を切り替える手段として設けられている。スイッチＳＷ２をオン／オフに切り替えることで、各ＬＥＤに流す電流を一定にする定電流回路の抵抗値が切り替わり、各ＬＥＤに流れる電流値が変化する。具体的には、スイッチＳＷ２のオン時、ミラー回路のトランジスタＴｒ１および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ａによりミラー回路の電流が決まり、スイッチＳＷ２のオフ時、抵抗Ｒ３ｂが抵抗Ｒ３ａに直列に介在するので、流れる電流が少なくなる。したがって、スイッチＳＷ２をオンまたはオフにすることにより、高照度型または低照度型にそれぞれ切り替えることができ、利用者がＬＥＤ照明装置２４を点灯中にまたは仕様に応じて光出力を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る第１実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図３】図２の接続部の例を示す図である。
【図４】本発明に係る第３実施形態のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図５】図４のＬＥＤユニットの回路図である。
【図６】基本構成１のＬＥＤ照明装置の一部を示す分解斜視図である。
【図７】基本構成１のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図８】図６に示すＬＥＤユニットの回路図である。
【図９】基本構成２のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２２  ＬＥＤ照明装置
１１２  器具外郭
１１３  ＬＥＤユニット
１１４  レンズ体
１１４ｄ  レンズ
２２１  電源内蔵型本体
ＳＷ１  スイッチ
【図１】
2005317556.tif 000003
【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】
2005317556.tif 000009
【図８】
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【図９】
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