(57)【要約】【課題】点灯方式に応じて行う切り替え動作の際に発生する突入電流を安価な構成で抑制できるＬＥＤランプを提供する。【解決手段】２種類以上の方式の異なる安定器に接続可能で且つ工事を実施すれば商用電源にも直接取り付け可能な入力部としての口金１ａ、１ｂから交流電圧が供給される。交流電圧は整流回路４１、４２で整流され、整流後の電圧がＬＥＤアレイ３９のＬＥＤ素子に供給される。電力供給部の方式がどの種類であるかは検知回路としての周波数判別回路４３で検知される。入力電圧検出回路４７では入力電圧の電圧検出及び入力電圧の位相検出がなされ、その結果がマイクロコンピュータ４４に入力される。マイクロコンピュータ４４は、電力供給部の方式に応じて回路の切り替えが必要と判断した場合、即時に切り替え動作を行わず、入力電圧検出回路４７から出力される入力電圧の位相検出信号に基づいて、０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替え動作を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方式が異なる２種類以上の電力供給部に接続可能であり、
前記電力供給部の方式を検知する検知回路と、
前記電力供給部から入力される入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、
前記検知回路で検知された前記電力供給部の方式に応じて回路を切り替える切替手段と、
を有し、
前記切替手段は、前記入力電圧検出回路によって検出される前記入力電圧の位相に基づいて、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングで切り替え動作を行うＬＥＤランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤランプにおいて、
前記切替手段は、前記入力電圧の位相が０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替え動作を行うＬＥＤランプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＬＥＤランプにおいて、
前記検知回路が、周波数判別回路であるＬＥＤランプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のＬＥＤランプと、照明器具とを備えた照明装置。
【請求項５】
方式が異なる２種類以上の電力供給部に接続可能なＬＥＤランプの回路切替方法であって、
検知された前記電力供給部の方式に応じて回路を切り替えるとき、前記電力供給部から入力される入力電圧の位相に基づいて、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングで切り替えを行うＬＥＤランプの回路切替方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＬＥＤランプの回路切替方法において、
前記入力電圧の位相が０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替えを行うＬＥＤランプの回路切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤランプ、照明装置及びＬＥＤランプの回路切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子を光源とするＬＥＤランプを、蛍光灯を点灯させるための既存の照明器具に安定器の構造を変更することなくそのまま取り付けて点灯することが行われている。このようなＬＥＤランプは工事レスタイプと呼ばれている。
蛍光灯の点灯方式（点灯回路）は、グロースタータ式、ラピッドスタート式、インバータ式に大別される。前記の２種類以上の点灯方式に取り付け可能で且つ工事を実施すれば商用電源にも直接取り付け可能なＡＣ（交流）直結タイプのＬＥＤランプも知られている。
【０００３】
電力供給部の方式を検知する検知回路と、検知回路で検知された電力供給部の方式では動作させる必要のない回路を動作しない状態に切り替える切替回路と、検知回路で検知された電力供給部の方式では動作させる必要のない回路に充電された電荷を放電する放電回路とを有する照明灯が開示されている（例えば、特許文献１）。
上記のように、複数の点灯方式に対応可能なマルチタイプのＬＥＤランプでは、ある点灯方式では動作させる必要のない回路等を動作しない状態に切り替える必要がある。
切替手段としては、ＳＳＲ（Solid State Relay）、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-efect transistor）、リレー等の切り替え素子が使用されている。しかし、入力の位相が９０ｄｅｇ（正の頂点）の場合に切替動作を行うと発生する突入電流にて負荷及び切り替え素子にストレスを与えることになり故障に至る問題があった。
これを回避する方法として、ゼロクロス対応ＳＳＲなどが市販されているが、高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような現状に鑑みて創案されたもので、点灯方式に応じて行う切り替え動作の際に発生する突入電流を安価な構成で抑制できるＬＥＤランプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤランプは、方式が異なる２種類以上の電力供給部に接続可能であり、前記電力供給部の方式を検知する検知回路と、前記電力供給部から入力される入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記検知回路で検知された前記電力供給部の方式に応じて回路を切り替える切替手段と、を有し、前記切替手段は、前記入力電圧検出回路によって検出される前記入力電圧の位相に基づいて、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングで切り替え動作を行う。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、点灯方式に応じて行う切り替え動作の際に発生する突入電流を安価な構成で抑制できるＬＥＤランプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の一例の概要ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のＬＥＤランプの一例の回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態のＬＥＤランプのフィルタ回路における切り替え構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の切り替え動作の一例を示す信号図で、（ａ）は入力電圧１００Ｖ／５０Ｈｚの場合の図、（ｂ）は入力電圧２５４Ｖ／５０Ｈｚの場合の図である。
【図５】本発明の第２の実施形態のＬＥＤランプの一例の回路図である。
【図６】本発明の第３の実施形態のＬＥＤランプの一例の回路図である。
【図７】本発明に係る照明装置の一例の分解斜視図である。
【図８】本発明に係る直管形ＬＥＤランプの一例のカバーを取り外した状態の斜視図である。
【図９】本発明に係る直管形ＬＥＤランプの一例の筐体の一部をカットし、口金を外した状態の斜視図である。
【図１０】本発明に係る直管形ＬＥＤランプの一例の構成を示す図で、（ａ）は一端部における一部切り欠きの分解斜視図、（ｂ）は他端部における一部切り欠きの分解斜視図である。
【図１１】ＬＥＤ基板の実装構成の一例を示す図で、（ａ）は一端部の分解斜視図、（ｂ）は他端部の分解斜視図である。
【図１２】本発明に係る直管形ＬＥＤランプの一例において、図８のＡ方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、図７乃至図１２に基づいて、本発明の実施形態に係るＬＥＤランプとしての直管形ＬＥＤランプ及び照明装置の基本的な構成を説明する。
図７は、照明装置２００の外観を示す分解斜視図である。照明装置２００は、直管形ＬＥＤランプ１００と、直管形ＬＥＤランプ１００を装着する照明器具（灯具）１５０とを備えている。
照明器具１５０は、蛍光灯を点灯させるための器具と同じものであり、ソケット１５１ａ、１５１ｂの穴位置に合わせて直管形ＬＥＤランプ１００の端子（４ａ〜４ｄ）を差し込む。
商業用電流が端子（４ａ〜４ｄ）から直管形ＬＥＤランプ１００内の後述するＬＥＤ素子に流れ、直管形ＬＥＤランプ１００が点灯するようになっている。
【０００９】
直管形ＬＥＤランプ１００は、主に、棒状（平板状、筒状の概念を含む）の筐体２と、透光性で且つ拡散性のカバー部材としてのカバー３と、照明器具１５０に電気的に接続可能な口金１ａ、１ｂとから構成されている。
ここでは、カバー３は透明のものを用いている。カバー３の拡散性は、カバー表面にプリズム状の凹凸を付加するなどして形状的に付与してもよく、拡散材料を含むことにより付与してもよい。
拡散材料を含む場合には、拡散材料でカバー３全体を形成してもよく、拡散材料を添加ないし含有させて拡散性を付与してもよい。
【００１０】
筐体２は、断面形状が長手方向（軸方向）全体に亘って略同一の半円筒状（筒状）に形成されている。
内部で生じる熱の放熱機能を向上させるために、筐体２の外面には凹凸が付与され（図１２参照）、表面積を大きくしている。
筐体２は、熱伝導率の大きい金属材料で形成されている。筒形状であるために、押出し成形や引き抜き成形等の加工方法により、断面形状が均一な筐体２を安価に製作できる。
【００１１】
金属材料としては、アルミニウム合金やマグネシウム合金が多く用いられるが、他の押出し材料等でも良い。
外周部の凹凸により、リブや放熱フィンを設けるのと同じような放熱機能を持たせることができる。
ここでは放熱性向上を目的として、筐体２の外周部に凹凸を設けるようにしているが、筐体２と後述する駆動基板（電源基板）や電気部品との絶縁性が確保できれば内周部に凹凸を設けても良い。
【００１２】
カバー３は、筐体２の外径とほぼ同じ外径（曲率）を有し、筐体２の長手方向に沿う開口部を有する半円形状に形成されている。
すなわち、カバー３は円弧状の断面形状を有し、筐体２の一側面を長手方向に亘って覆う大きさを有している。
カバー３は、図１２に示すように、筐体２の外面に設けた軸方向に延びる溝２１に、端縁３３を嵌め込む形で取り付けられ、筐体２との一体構成は円筒形状となる。
図７に示すように、口金１ａ、１ｂは、筐体２とカバー３との一体構成であるランプ本体の長手方向両端部にその外面を覆うように設けられている。
口金１ａ、１ｂには、図１０に示すように、蛍光灯を点灯可能な照明器具（蛍光灯照明器具）１５０に搭載可能な端子４ａ〜４ｄが装備されている。
【００１３】
口金１ａ、１ｂの端子４ａ〜４ｄと、口金１ａ、１ｂに接続されたコネクタ１６から延びるリ−ド線６ａ、６ｂを介して電源基板７に電流が供給される。
端子４ａ〜４ｄと、リ−ド線６ａ、６ｂとを直接はんだ付けなどの方法で電気的に接続しても問題はない。
口金１ａ、１ｂは、複数のねじ５ａ〜５ｄによって筐体２に固定されることで、筐体２とこれに嵌合されたカバー３とが一体になるように包み込んでいる。
【００１４】
口金１ａ、１ｂは、ねじ止めではなく、筐体２にカシメ等の手段により固定してもよい。口金１ａ、１ｂの形状は、既存の蛍光灯の両端部に位置する口金と略同一の形状となっている。
したがって、蛍光灯が用いられている既存の照明器具に対して、直管形ＬＥＤランプ１００を蛍光灯に代えて取り付けることにより、照明器具の交換を要することなくＬＥＤランプの照明装置を構成することができる。
これにより、別途新たな照明器具を取り付ける場合に比べて、設備コストや工事コストを大幅に低減できるとともに、交換作業の労力の低減、時間短縮を実現できる。
【００１５】
図１２に示すように、筐体２の平坦部（半円形の弦に相当する部分）３２の外側であってカバー３の内方には、カバー３に対向して、実装基板としてのＬＥＤ基板１１が粘着性を有するシート１０を介して固定（支持）されている。
シート１０は、ＬＥＤで発生する熱を筐体２に伝え易くするために、すなわち放熱を促進させるために、熱伝導性のよい材質（例えば放熱シリコ−ンゴム等）が望ましい。
電源基板７は、平坦部３２の内側に沿うように、筐体２の内部に配置されている。
図８に示すように、ＬＥＤ基板１１は細長い長方形状のプリント基板であり、ＬＥＤ基板１１ａとＬＥＤ基板１１ｂとから構成されている。
【００１６】
ＬＥＤ基板１１の分割構成に対応して、シート１０も長手方向に分割されている。
ＬＥＤ基板１１ａ、１１ｂにはそれぞれ、ＬＥＤ素子１２ａ、１２ｂが筐体２の長手方向に所定の間隔で複数実装されている。
ＬＥＤ素子１２は、ＥＬ（Electro Luminescence）効果を持つ半導体発光素子光源である。
【００１７】
図９に示すように、電源基板７は筐体２の長手方向に延びる細長い長方形状に形成されており、その実装面には直流電源変換用の電子部品９が長手方向に間隔をおいて複数搭載されている。
【００１８】
電子部品９によって直流に整流された電流は、図１１（ａ）に示すリード線１３ａ、１３ｂを通して実装基板１１ａ、１１ｂに供給される。
ＬＥＤ基板１１ａ、１１ｂの間は、図示しないリード線やジャンパー線などで電気的に接続されている。
本実施形態では半導体発光素子を実装する実装基板（ＬＥＤ基板）を２枚の直列配置構成としているが、１枚や３枚以上の直列配置構成でもよく、並列構成でもよい。
【００１９】
図１乃至図４に基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、照明装置２００の概略ブロック図である。照明装置２００は、商用電源３６に接続される電力供給部としての安定器３７を備えた照明器具１５０と、安定器３７に接続されるＬＥＤランプとしての直管形ＬＥＤランプ１００とを有している。安定器３７は、照明器具１５０に外から見えない状態に配置されている。
直管形ＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ駆動回路３８と、ＬＥＤ素子１２群からなるＬＥＤアレイ３９とを有している。
ＡＣ直結方式の場合には、安定器３７は存在しない。
【００２０】
図２に基づいて回路構成の詳細を説明する。
２種類以上の方式の異なる安定器３７に接続可能な入力部としての口金１ａ、１ｂから交流電圧が供給される。交流電圧はフィルタ回路４０を通して整流回路４１、４２で整流（直流化）され、整流後の電圧がＬＥＤアレイ３９のＬＥＤ素子１２に供給される。
【００２１】
安定器３７の方式がどの種類であるかは検知回路としての周波数判別回路４３で検知される。電源周波数の精度を含めたばらつきを考慮しても、安定器の方式がグロースタータ式又はラピッドスタート式の場合における周波数（５０／６０±１Ｈｚ）と、市場に流通するインバータ式の場合における周波数（２０〜１００ｋＨｚ）とを周波数判別回路４３により明確に峻別できる。
このため、周波数判別回路４３の峻別結果に応じて、スイッチング回路を通す場合と通さない場合（ＬＥＤに直接通す場合）とを切り替えることができる。
図２におけるＬＥＤアレイ３９を除く部分は、図１の広義のＬＥＤ駆動回路３８に相当する。
【００２２】
周波数判別回路４３の回路構成としては、所定のカットオフ周波数を設定し、ＨＰＦ（High Pass Filter）の構成、またはＬＰＦ（Low Pass Filter）構成とし、その出力を切替手段としてのマイクロコンピュータ４４に入力する。マイクロコンピュータ４４はその入力に応じて、制御モードを選択したり切り替え動作を行う。
マイクロコンピュータ４４には、ＬＥＤ電流検出回路４５からＬＥＤ素子に流れる電流値が入力される。
周波数判別回路４３による判別の結果、外部からの入力電流が高周波でない場合には、マイクロコンピュータ４４はスイッチング回路４６を制御して高周波でスイッチング動作を行い、ＬＥＤ素子に一定な電流が流れるように動作する。
スイッチング回路の実施例としては、昇圧チョッパ（Boost）、降圧チョッパ（Buck）、昇降圧チョッパ（Buck-Boost）などが考えられる。
【００２３】
入力電圧検出回路４７では、整流回路４１、４２で整流された外部からの入力電圧とＧＮＤ（グラウンド）ラインにインピーダンス素子（抵抗）で構成された分圧回路を挿入した構成となっている。
入力電圧検出回路４７では入力電圧の電圧検出及び入力電圧の位相検出がなされ、その結果がマイクロコンピュータ４４に入力される。具体的にはマイクロコンピュータ４４のＡＤＣ（アップル ディスプレイ コネクタ）端子に入力される。
入力電圧検出回路４７の回路構成としては、インピーダンス素子数本とリレー（又は半導体スイッチ）で構成できるため、安価に構成可能である。
【００２４】
マイクロコンピュータ４４による切り替え対象であるフィルタ回路４０では、点灯方式がＡＣ直結方式の場合、ＥＭＩ（電磁障害）用フィルタが必要になる。
図３に示すように、フィルタ回路４０は、ＬＰＦ用コイル４８と、コモンモードチョークコイル４９と、コモンモードチョークコイル４９の両側に配置されたＸコンデンサ５０とを有している。点灯方式によりマイクロコンピュータ４４はＸコンデンサ５０をライン間に入れるか否かを決定する。
Ｘコンデンサ５０をライン間に入れる場合には、マイクロコンピュータ４４によりスイッチ５１、５２がオンされる。
【００２５】
マイクロコンピュータ４４による切り替え動作は、周波数判別回路４３で検知された電力供給部の方式に応じて、該方式では動作させる必要のない回路を動作しない状態に切り替える場合と、該方式では動作させる必要がある回路を動作する状態に切り替える場合との双方の概念を含む。
【００２６】
図４に基づいて、本実施形態におけるマイクロコンピュータ４４の切り替え動作を説明する。グロースタータ式の安定器に接続した例である。
縦軸における１番上のチャンネルＣ１は、マイクロコンピュータ４４による切り替え信号（１ｄｉｖ／１０Ｖ）を示している。中央のチャンネルＣ２はＬＥＤ電流を示している。一番下のチャンネルＣ３は、入力電圧検出回路４７から出力される、入力電圧の位相検出信号出力（１ｄｉｖ／０．３５Ｖ）を示している。
図４（ａ）は入力１００Ｖ／５０Ｈｚの例であり、図４（ｂ）は入力２５４Ｖ／５０Ｈｚの例である。
【００２７】
マイクロコンピュータ４４は、電力供給部の方式に応じて回路の切り替えが必要と判断した場合、即時に切り替え動作を行わない。すなわち、入力電圧検出回路４７から出力される入力電圧の位相検出信号を監視し、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングを窺う。
具体的には、マイクロコンピュータ４４は、入力電圧の位相が０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替え動作を行う。ここで、「０Ｖに近い時」とは、突入電流を抑制できる０Ｖ以外の位相範囲を意味する。
【００２８】
入力電圧の位相が０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替え動作を行うと、突入電流を軽減することができる。このため、突入電流防止のための電流制限素子を設ける必要もない。
切り替え動作を行うタイミングは図４に示す例に限定されない。すなわち、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングであればよい。
【００２９】
図５は、第２の実施形態に係るＬＥＤランプの回路構成を示している。
上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、既にした構成上及び機能上の説明は適宜省略する（他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、フィルタ回路４０は設けられておらず、制御方式選択回路５３が設けられている。
【００３０】
マイクロコンピュータ４４による切り替え対象である制御方式選択回路５３では、マイクロコンピュータ４４の出力信号により、外部からの入力が通るラインが選択される。マイクロコンピュータ４４からの出力は小さな信号で外部入力は高電圧であるため、絶縁で駆動できるのが好ましい。
制御方式選択回路５３では、電力供給部の方式に応じてスイッチング回路４６を通すか否かの決定がなされ、その決定に応じて切り替えがなされる。
【００３１】
制御方式選択回路５３の実施例としては、リレーなどのメカスイッチや、ＭＯＳＦＥＴ、トライアックなどを応用した半導体スイッチ回路で構成できる。
本実施形態においても、マイクロコンピュータ４４が切り替え動作を行うタイミングは、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングである。
具体的には、マイクロコンピュータ４４は、入力電圧の位相が０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替え動作を行う。これにより、突入電流を軽減することができる。
【００３２】
図６は、第３の実施形態に係るＬＥＤランプの回路構成を示す図で、図２の構成と図５の構成とを組み合わせた回路構成図である。
本実施形態では、フィルタ回路４０と制御方式選択回路５３とがマイクロコンピュータ４４による切り替え対象となる。
本実施形態においても、マイクロコンピュータ４４が切り替え動作を行うタイミングは、切り替え時に発生する突入電流を抑制するタイミングである。
具体的には、マイクロコンピュータ４４は、入力電圧の位相が０Ｖ又は０Ｖに近い時に切り替え動作を行う。これにより、突入電流を軽減することができる。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
３６  電力供給部
４３  検知回路
４４  切替手段
４７  入力電圧検出回路
１００  ＬＥＤランプ
１５０  照明器具
２００  照明装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２０１５−１７９６５４号公報
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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