(57)【要約】【課題】逆接続防止用のコネクタを用いず、また、ＬＥＤの数を増やさずとも適切な結線ができるＬＥＤ照明器具を提供する。【解決手段】直流電圧が印加される入力端子１ａ，１ｂと、少なくとも１つの発光ダイオード２ａ〜２ｈと、前記入力端子１ａ，１ｂと発光ダイオード２ａ〜２ｈを搭載するＬＥＤ実装基板３を備えるＬＥＤ照明器具において、前記入力端子１ａ，１ｂと発光ダイオード２ａ〜２ｈの間に、発光ダイオード２ａ〜２ｈのアノードからカソードに対して整流するように接続された整流素子ＤＢ１をＬＥＤ実装基板３に搭載した。整流素子ＤＢ１は、ＬＥＤ実装基板３における発光ダイオードを実装した領域のほぼ中央部に配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧が印加される入力端子と、少なくとも１つの発光ダイオードと、前記入力端子と発光ダイオードを搭載する第１のプリント基板を備えるＬＥＤ照明器具において、前記入力端子と発光ダイオードの間に発光ダイオードのアノードからカソードに対して整流するように接続された整流素子を前記第１のプリント基板に搭載したことを特徴とするＬＥＤ照明器具。
【請求項２】
前記整流素子は、前記入力端子に印加される直流電圧の極性が変化しても発光ダイオードのアノードからカソードに対して整流するように接続されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項３】
前記整流素子は、複数の整流ダイオードが１パッケージに収められているダイオードブリッジ部品であることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項４】
前記入力端子に印加される直流電圧は、商用交流電源をＤＣ電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換装置の出力電圧であり、前記ＡＣ−ＤＣ変換装置の電子部品は第２のプリント基板に搭載されており、第１のプリント基板と第２のプリント基板が導電物により接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項５】
第１のプリント基板と第２のプリント基板は同一の器具筐体内に収められていることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明器具。
【請求項６】
前記整流素子は、第１のプリント基板における発光ダイオードを実装した領域のほぼ中央部に配置したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を用いたＬＥＤ照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来のＬＥＤ照明器具の概略構成図である。天井面７に埋め込まれた器具筐体８の開口部には光拡散板９が装着されており、光拡散板９の背後にＬＥＤ２が配置されている。複数のＬＥＤ２を搭載したプリント基板からなるＬＥＤ実装基板３から電源入力用のリード線６１が引き出されており、その端部にはコネクタ７１が装着されている。また、商用電源に接続されるＡＣ電源線１２を入力として直流電圧を出力するＡＣ−ＤＣ変換装置を搭載し、ＬＥＤ２を発光させる直流電源ユニット１４の出力端にも同様の出力リード線６２が接続されており、その端部にはコネクタ７２が装着されている。
【０００３】
ここで、ＬＥＤ２はダイオードと同様に、アノードからカソードに電流を流さなければならない。直流電源ユニット１４からの出力はプラスとマイナスの電圧の極性があるので、ＬＥＤ２のアノード側にプラスの出力を、カソード側にはマイナスの出力を接続しなければ、ＬＥＤ２は発光しない。このように、リード線６１，６２には極性があり、ＬＥＤ実装基板３への電源入力用の一対のリード線６１と、直流電源ユニット１４からの出力用の一対のリード線６２とは、極性を間違えないようにコネクタ７１，７２の逆接続が出来ないようにしている。コネクタ７１，７２には、例えば日本圧着端子製のＳＬシリーズが用いられる。
【０００４】
また、特許文献１（特開２０００−１０１１３６）に示されるように、商用電源により点灯させるために、複数のＬＥＤをアノードとカソードの極性を交互に逆方向となるように接続する構成が提案されている。この特許文献１に開示された構成によれば、逆接続防止用のコネクタ等を用いなくとも、ＬＥＤの極性を交互に逆方向に接続することで接続ミスが起きないようにしている。
【特許文献１】特開２０００−１０１１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８の従来例のように、逆接続防止用のコネクタ７１，７２を用いる場合には、オス側、メス側の端子が必要となり、リード線６１，６２にコネクタ７１，７２を結線するための作業が必要となり、コストが高くなる要因となる。つまり、コネクタ７１，７２にはリード線６１，６２を確実に結線するために、オス側のピンコンタクトとメス側のソケットコンタクトが必要となり、またそれだけでは導電部が露出するため、絶縁物としての双方のコンタクトのハウジング部分が必要になり、部品点数が増加してしまう。
【０００６】
また、特許文献１に示す構成であれば、逆接続防止用のコネクタは不要となるが、ＡＣ点灯ではＤＣ点灯に比べると、電源周期の半周期のみ発光するので、ＬＥＤ照明器具としての光束を確保するためには、２倍の個数のＬＥＤが必要となる。従って、この方式においてもＬＥＤの数が多く必要になることからコストが高くなる要因となる。
【０００７】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、逆接続防止用のコネクタを用いず、また、ＬＥＤの数を増やさずとも適切な結線ができるＬＥＤ照明器具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電圧が印加される入力端子１ａ，１ｂと、少なくとも１つの発光ダイオード２ａ〜２ｈと、前記入力端子１ａ，１ｂと発光ダイオード２ａ〜２ｈを搭載する第１のプリント基板３を備えるＬＥＤ照明器具において、前記入力端子１ａ，１ｂと発光ダイオード２ａ〜２ｈの間に発光ダイオード２ａ〜２ｈのアノードからカソードに対して整流するように接続された整流素子ＤＢ１を前記第１のプリント基板３に搭載したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記整流素子ＤＢ１は、前記入力端子１ａ，１ｂに印加される直流電圧の極性が変化しても発光ダイオード２ａ〜２ｈのアノードからカソードに対して整流するように接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記整流素子ＤＢ１は、複数の整流ダイオードが１パッケージに収められているダイオードブリッジ部品であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記入力端子１ａ，１ｂに印加される直流電圧は、商用交流電源をＤＣ電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換装置４の出力電圧であり、図２に示すように、前記ＡＣ−ＤＣ変換装置４の電子部品は第２のプリント基板５に搭載されており、第１のプリント基板３と第２のプリント基板５が導電物６ａ，６ｂにより接続されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、第１のプリント基板３と第２のプリント基板５は同一の器具筐体８内に収められていることを特徴とする（図２）。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記整流素子ＤＢ１は、第１のプリント基板３における発光ダイオードを実装した領域のほぼ中央部に配置したことを特徴とする（図３、図５、図７）。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、逆接続された場合でもＬＥＤに逆方向電圧が印加されることはなく、ＬＥＤが壊れることを防止できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、逆接続された場合にも正常にＬＥＤを点灯させることができる効果がある。
【００１６】
請求項３の発明によれば、ダイオードブリッジ部品を用いることで、部品コストを低減できると共に、複数の整流ダイオード同士の配線を省略でき、組み立てコストも低減できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、商用交流電源により点灯できるＬＥＤ照明器具を実現できるから、屋内照明や屋外照明等、広い範囲に応用展開できる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、電源部と発光部が一体化されているので、現場での照明器具の施工が容易となる。また、照明器具の製造時や保守・点検時において、基板間を接続する際に、配線のプラスとマイナスを考慮しなくて済み、誤接続防止タイプのコネクタ等を用いる必要もなく、安価に照明器具を構成することが出来る。
【００１９】
請求項６の発明によれば、ＬＥＤ実装用の第１のプリント基板に整流素子を実装しても、整流素子が影を形成しにくいから、整流素子の付近に略均一な光の領域を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ照明器具の回路図である。図中、３はＬＥＤ実装基板、４はＡＣ−ＤＣ変換装置である。ＬＥＤ実装基板３の入力端子１ａ，１ｂと、ＡＣ−ＤＣ変換装置４の出力端子ＣＯＮ２の間はリード線６ａ，６ｂで接続されている。ＡＣ−ＤＣ変換装置４の入力端子ＣＯＮ１は、商用電源Ｖｓからの交流電源電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）に接続される。
【００２１】
図２は本実施形態に係るＬＥＤ照明器具の実装構造の一例を示す断面図である。天井面７に埋め込まれた器具筐体８は、下端開放された金属製の円筒体よりなり、下端開放部は光拡散板９で覆われている。この光拡散板９に対向するように、ＬＥＤ実装基板３が配置されている。
【００２２】
この実施形態では、図１のＡＣ−ＤＣ変換装置４とＬＥＤ実装基板３を同一の器具筐体８内に収めている。ＡＣ−ＤＣ変換装置４の電子部品を実装した第２のプリント基板５は支持部材１０により器具筐体８の天板の裏面側に支持されている。器具筐体８の天板の上面側には商用電源Ｖｓへの接続部材１１が設けられている。１２はＡＣ電源線である。
【００２３】
ＬＥＤ照明器具の場合、ＬＥＤの温度が光出力に大きな影響を与えるため、ＬＥＤの発熱は器具筐体８に放熱する必要がある。そのため、ＡＣ−ＤＣ変換装置４とＬＥＤ実装基板３とは器具筐体８に熱的に結合された放熱板１３により分離されてしまうため、リード線６ａ，６ｂによる結線作業が必要となる。本実施形態では、照明器具の組み立て作業中にリード線６ａ，６ｂを接続する際にも、ＡＣ−ＤＣ変換装置４の出力端子ＣＯＮ２の極性に依存しないことから、製造上、配線のプラスとマイナスを考慮しなくて済み、誤接続防止タイプのコネクタ等を用いる必要もなく、安価に照明器具を構成することが出来る。
【００２４】
図３はＬＥＤ実装基板３を光拡散板９の側から見た正面図である。ＬＥＤ実装基板３には、８個のＬＥＤ２ａ〜２ｈが搭載されており、ＬＥＤ２ａからＬＥＤ２ｈまでがアノードからカソードに直列につながれる構成となっている。ＬＥＤ２ａのアノード側にはプラス、ＬＥＤ２ｈのカソード側にはマイナスの電圧が印加されることにより、各ＬＥＤ２ａ〜２ｈが発光する。ＬＥＤ２ａ〜２ｈの順方向電圧Ｖｆの合計以上の電圧が印加されると、流れる電流の値に応じてＬＥＤから光束を得ることが出来る。順方向電圧Ｖｆは通常略３．５Ｖのため、８個直列に接続するのであれば、８×３．５Ｖ以上の直流電圧において点灯させることが出来る。
【００２５】
ＬＥＤ実装基板３には整流素子ＤＢ１が搭載されており、電源入力部１（図１の入力端子１ａ，１ｂ）に接続されるリード線６ａ，６ｂとＬＥＤ２ａ〜２ｈの直列回路の間にはダイオードブリッジ部品よりなる全波整流用の整流素子ＤＢ１が接続されており、リード線６ａ，６ｂの接続される極性に関係なく、ＬＥＤ２ａ〜２ｈの直列回路に順方向に電流を流すように配線されている。電源入力部１はＬＥＤ実装基板３に設けた貫通孔（ビア）を介して裏面側からリード線６ａ，６ｂの導線部を表面側に挿通し、ランド（銅箔）に半田付けしたような安価な構造でも良い。
【００２６】
図１の回路図により、ＡＣ−ＤＣ変換装置４の回路構成を説明する。商用電源ＶｓにＡＣ−ＤＣ変換装置４の入力フィルタ部４０が接続される。入力フィルタ部４０はヒューズＦＵＳＥ、コンデンサＣ１、ラインフィルタＬＦからなり、商用電源Ｖｓの一端にヒューズＦＵＳＥが直列接続され、商用電源Ｖｓの他端とヒューズＦＵＳＥの出力端と並列にコンデンサＣ１、ラインフィルタＬＦが接続される。
【００２７】
入力フィルタ部４０の出力には整流素子ＤＢ２とコンデンサＣ２が並列接続され、コンデンサＣ２と並列にトランスＴ１とスイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されている。スイッチング素子Ｑ１の両端には並列にコンデンサＣ４が接続されている。トランスＴ１の２次巻線側には高電位側にダイオードＤ１が接続され、コンデンサＣ３、出力端子ＣＯＮ２がダイオードＤ１を介して並列に接続されており、出力端子ＣＯＮ２の低電位側とコンデンサＣ３の負極の間には出力電流Ｉｏを電圧値に変換する抵抗器Ｒ１が接続されている。
【００２８】
第１の制御回路４１はトランスＴ１の１次側に設けられ、フィードバック端子ＦＢからの入力値によりスイッチング素子Ｑ１のスイッチング信号を出力している。また、第２の制御回路４２はトランスＴ１の２次側に設けられ、出力電流Ｉｏを抵抗器Ｒ１により電圧に変換した値を入力とし、フィードバック信号を生成している。この第２の制御回路４０の出力にはフォトカプラＰＣ１の発光素子が接続され、そのフォトカプラＰＣ１の受光素子には第１の制御回路４１のフィードバック入力端子ＦＢが接続されている。
【００２９】
トランスＴ１の１次側のコンデンサＣ２、２次側のコンデンサＣ３はいずれもアルミ電解コンデンサである。また、図示を省略しているが、第１の制御回路２１、第２の制御回路２２の制御電圧Ｖｃｃをそれぞれ平滑化するコンデンサが使用されており、これらはアルミ電解コンデンサのような有寿命部品である。アルミ電解コンデンサは温度が上昇すると寿命が短くなることが知られている。
【００３０】
以下、回路動作について説明する。このＡＣ−ＤＣ変換装置４は、いわゆるフライバック型の直流電源装置であり、スイッチング素子Ｑ１に並列接続されたコンデンサＣ４を持つ部分共振型である。商用交流電源Ｖｓから入力された電圧は入力端子ＣＯＮ１を介し入力フィルタ部４０を経て整流素子ＤＢ２にて全波整流される。全波整流された電圧はコンデンサＣ２により平滑化され、その電圧がトランスＴ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路に印加される。スイッチング素子Ｑ１が閉じている場合、トランスＴ１には電流が流れるため磁気エネルギーとして充電され、スイッチング素子Ｑ１が開放になった場合にはその磁気エネルギーを２次巻線、ダイオードＤ１を介して出力側に放出される。その出力電圧はコンデンサＣ３により平滑化され、出力端子ＣＯＮ２を介して出力される。ＡＣ−ＤＣ変換装置４から出力される電圧はＬＥＤ実装基板３に供給され、整流素子ＤＢ１にて整流された後、各ＬＥＤ２ａ〜２ｈの順方向電圧Ｖｆの合計以上の電圧になった場合に各ＬＥＤ２ａ〜２ｈは点灯する。
【００３１】
そのときに流れた電流は出力端子ＣＯＮ２を介し抵抗器Ｒ１に流れ、抵抗器Ｒ１は電流に応じた電圧を発生する。この電圧を第２の制御回路４２における制御用集積回路ＩＣ２（例えば新日本無線社製のＮＪＭ２１４６）のＩＮ端子でモニタし、基準電圧端子ＲＥＦの基準電圧と比較演算され、これによりＬＥＤ２ａ〜２ｈに流れる電流に応じた第２の制御回路４２のＯＵＴ端子の出力が決定する。この出力により、制御電圧Ｖｃｃに接続されたフォトカプラＰＣ１の発光素子に流れる電流が決まる。フォトカプラＰＣ１内の受光素子から、第１の制御回路４０の制御用集積回路ＩＣ１（例えば新電元社製のＭＲ１７２２）のフィードバック端子ＦＢに制御電圧が帰還入力される。このとき、フィードバック端子ＦＢに入力された制御電圧に応じてスイッチング素子Ｑ１のＯＮ幅を決定する。このように動作することにより、ＬＥＤ２ａ〜２ｈに流れる電流を一定にする制御を行う。
【００３２】
ＬＥＤ実装基板３の入力側には整流素子ＤＢ１が備えられているために、万が一、ＡＣ−ＤＣ変換装置４の出力端子ＣＯＮ２とＬＥＤ実装基板３のリード線６ａ，６ｂが入力端子１ａ，１ｂに対して異極に接続されても整流され、ＬＥＤ２ａ〜２ｈは点灯可能となる。従って、従来のようにＬＥＤ実装基板３の入力側には逆接続防止用のコネクタを必要としない。また、ＬＥＤの数は同等数で良いことから、特許文献１の従来例に比べると部品点数を減らすことが出来、コスト的にもメリットが出てくる。
【００３３】
なお、この実施形態においてはフライバック型の直流電源にて説明を行ったが、もちろん直流電源はどのようなタイプであっても直流電圧を出力するものであれば同様な効果が得られる。また、ＬＥＤ実装基板においても８個直列のＬＥＤ接続について説明したが、個数には関係なくアノードとカソードの方向さえ一致していれば並列接続しても構わない。また、本例では整流素子としてダイオードを使用しているが、同等の効果を持つ素子であれば種類を問わない。たとえばツェナーダイオード等を用いても良い。
【００３４】
（実施形態２）
図４は本発明の実施形態２の概略構成を示す斜視図である。回路構成は図１と同じで良い。この実施形態では、ＡＣ−ＤＣ変換装置４を収めた筐体である直流電源ユニット１４と、複数のＬＥＤ２を実装したＬＥＤ実装基板３を含む照明器具本体２１とを分離して構成した場合の例である。
【００３５】
この実施形態では、照明器具本体２１と直流電源ユニット１４を別々に配置できることから、ポール２０の先端のように、照明器具本体２１が高所に取り付けられ、直流電源ユニット１４を地上近くに取り付けるといったことが可能になり、かつ直流電源ユニット１４の出力リード線６ａ，６ｂの極性を考慮する必要がないため、取り付け工事現場において容易に結線作業が出来る。
【００３６】
図５にＬＥＤ実装基板３の上に複数のＬＥＤ２ａ〜２ｊをライン状に配置する実装形態を示す。本例では、整流素子ＤＢ１と電源入力部１（図１の入力端子１ａ，１ｂ）をＬＥＤ実装基板３の略中央に配し、複数のＬＥＤ２ａ〜２ｊの前面に光拡散板を配置する。これにより、整流素子ＤＢ１は左右から光を受けることになるため、影になりにくいという効果がある。整流素子ＤＢ１を基板の端面に配置すると、整流素子ＤＢ１の影が端面部に発生するため、長いライン形状の器具を均一に発光させることができないが、図５の実装形態を用いることにより略均一な見え方が可能となる。
【００３７】
本実施形態では１０個のＬＥＤを５個ずつに分割して配置しているが、ＬＥＤの個数には関係なく、整流素子ＤＢ１の付近に略均一な光の領域を形成することが可能な構成であれば、効果に差異がないことは言うまでもない。
【００３８】
また、ＬＥＤ実装基板を両面実装タイプのプリント基板とし、表面にＬＥＤを実装し、裏面に整流素子ＤＢ１を実装し、両者をプリント基板のスルーホールで結線しても構わない。この場合、図５の整流素子ＤＢ１の実装部分にもＬＥＤを配置することができる。
【００３９】
（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３の概略構成を示す斜視図である。回路構成は図１と同じで良い。この実施形態においても、ＡＣ−ＤＣ変換装置４を収めた筐体である直流電源ユニット１４と、ＬＥＤ実装基板３を含む照明器具本体３１とを分離して構成している。本実施形態では、点検を容易にするため、直流電源ユニット１４を電源ボックス１６に内蔵させて、そこから各照明器具本体３１へ複数のリード線６を配線する構成としている。７は天井面、１８は壁面である。
【００４０】
本実施形態においても、先に照明器具本体３１への配線を完了させた後、直流電源ユニット１４へリード線６を結線すれば、配線時に極性を考慮する必要がないため、取り付け工事現場において容易に結線作業が出来る。
【００４１】
図７には円形の器具形状に適合した円形のＬＥＤ実装基板３の実装形態を示している。本例では、整流素子ＤＢ１と電源入力部１（図１の入力端子１ａ，１ｂ）をＬＥＤ実装基板３の中心付近に配している。このような実装形態とし、光拡散板をＬＥＤ実装基板３の前面に配することにより、周囲のＬＥＤにより整流素子ＤＢ１が全方向から光を受ける構成となるため、整流素子ＤＢ１が影になりにくいという効果を持つ。
【００４２】
また、ＬＥＤ実装基板を両面実装タイプのプリント基板とし、表面にＬＥＤを実装し、裏面に整流素子を実装し、両者をプリント基板のスルーホールで結線しても構わない。この場合、図７の整流素子ＤＢ１の実装部分にもＬＥＤを配置することができる。図３の構成でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の実装構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１の要部構成を示す正面図である。
【図４】本発明の実施形態２の概略構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２の要部構成を示す正面図である。
【図６】本発明の実施形態３の概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態３の要部構成を示す正面図である。
【図８】従来のＬＥＤ照明器具の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ａ，１ｂ  入力端子
２ａ〜２ｈ  ＬＥＤ
３          第１のプリント基板（ＬＥＤ実装基板）
ＤＢ１      整流素子
４          ＡＣ−ＤＣ変換装置
５          第２のプリント基板
６ａ，６ｂ  リード線
【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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