LED照明器具
【課題】温度異常上昇を検知した場合に、LEDへの通電を停止せずに、異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにすること。
【解決手段】DCコンバータ回路91からの出力により通常時はLEDユニット47を定電流駆動し、異常時は前記LEDユニット47に流れる電流を制限する出力電流制限回路92と、雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路93と、雰囲気温度検知回路93からの検知信号をDCコンバータ回路91にフィードバックさせるフィードバック回路94とを設ける。フィードバック回路94は、雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号をDCコンバータ回路91にフィードバックして出力電流制限回路92からの出力電流を制限して、LEDユニット47のLED42への通電を停止させずに該LED42の最低限の照度を維持させる。
【解決手段】DCコンバータ回路91からの出力により通常時はLEDユニット47を定電流駆動し、異常時は前記LEDユニット47に流れる電流を制限する出力電流制限回路92と、雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路93と、雰囲気温度検知回路93からの検知信号をDCコンバータ回路91にフィードバックさせるフィードバック回路94とを設ける。フィードバック回路94は、雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号をDCコンバータ回路91にフィードバックして出力電流制限回路92からの出力電流を制限して、LEDユニット47のLED42への通電を停止させずに該LED42の最低限の照度を維持させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源にLED(発光ダイオード)を用いたLED照明器具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
現在、市場には省エネルギー化、長寿命化を目的として光源にLEDを用いた照明器具が多数提供されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
LED照明器具を異常環境下、例えば異常に雰囲気温度が上昇した場合、電子部品の損傷などを防止するために、LEDに通電を停止して電源をシャットダウンする機能を搭載するのが従来の方法であった。
かかる場合、LED照明器具の使用者にとっては、何が原因でLEDが消灯したのか分からず、使用者に不安感を与えてしまうことになる。
【0004】
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、温度異常上昇を検知した場合に、LEDへの通電を停止せずに、異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにしたLED照明器具を提供することを目的としているものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
そこで、本発明の請求項1のLED照明器具では、光源用に複数のLED42を用いたLED照明器具であって、
商用電源が入力されるAC入力部90と、
前記AC入力部90からの電源により駆動されるDCコンバータ回路91と、
前記DCコンバータ回路91からの出力により通常時は前記複数のLED42からなるLEDユニット47を定電流駆動し、異常時は前記LEDユニット47に流れる電流を制限する出力電流制限回路92と、
雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路93と、
前記雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号を前記DCコンバータ回路91にフィードバックして前記出力電流制限回路92からの出力電流を制限して、前記LEDユニット47のLED42への通電を停止させずに該LED42の最低限の照度を維持させるフィードバック回路94とを備えていることを特徴としている。
【0006】
請求項2に記載のLED照明器具では、前記フィードバック回路94による出力電流制限回路92への制御により雰囲気温度が上った場合には出力電流制限回路92からのLEDユニット47への出力電流を上昇させるようにしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の請求項1に記載のLED照明器具によれば、雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号をDCコンバータ回路91にフィードバックして出力電流制限回路92からの出力電流を制限して、前記LEDユニット47のLED42への通電を停止させずに該LED42の最低限の照度を維持させるようにしているので、従来のようにLED42への通電を停止せず、雰囲気温度が上昇した異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないことができる。また、同時に電子部品の損傷も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施の形態における照明器具本体の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態における照明器具本体の底面図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるケース本体の平面図である。
【図4】本発明の実施の形態における図3のA−A断面図である。
【図5】本発明の実施の形態におけるケース本体の底面図である。
【図6】本発明の実施の形態におけるLEDアルミ基板の底面図である。
【図7】(a)(b)は本発明の実施の形態におけるヒートシンクの平面図及び断面図である。
【図8】(a)(b)は本発明の実施の形態におけるレンズ本体の底面図及び断面図である。
【図9】(a)は本発明の実施の形態におけるレンズ押さえの平面図であり、(b)は図9(a)のA−A断面図である。
【図10】本発明の実施の形態におけるレンズ押さえの底面図である。
【図11】(a)〜(c)は本発明の実施の形態における絞り角を変えた場合のレンズ本体の断面図である。
【図12】本発明の実施の形態における電源ユニットのブロック図である。
【図13】本発明の実施の形態におけるAC入力部の具体回路図である。
【図14】本発明の実施の形態におけるDCコンバータ回路の具体回路図である。
【図15】本発明の実施の形態における出力電流制御回路、フィードバック回路及び雰囲気温度検知回路の具体回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は、光源に多数のLEDを用いた照明器具本体1の断面図を示し、図2は該照明器具本体1の底面図を示している。
この照明器具本体1の外殻は、図1に示すように、上端に口金11を設けた略円筒状の筒体10と、この筒体10の下部に連結固定されて、略円筒状のケーシング20の外周面に複数枚の放熱フィン23を備えたケース本体19とで構成されている。上記筒体10は下面が開口し、下方に至るほど若干拡開しており、樹脂製としている。
【0010】
上記ケース本体19のケーシング20は、上下面が開口し、下部に至るほど若干拡開し、ケーシング20の上部の内側には連結部21が一体に形成されており、この連結部21にはねじ穴22が螺刻されている。一方、上記筒体10の下部の外側には取付片12が一体に形成されていて、筒体10をケーシング20の下方から上方へ挿入し、Oリング2を介して連結部21の下面と取付片12の上面を当接する。そして、筒体10の取付片12に穿孔した穴を介してネジ3を挿通し、該ネジ3を上記連結部21のねじ穴22に螺着することで、ケーシング20が筒体10の下端側に連結固定される。
【0011】
次に、ケース本体19の構成について説明する。図3はケース本体19の平面図を示し、図4は図3のA−A断面図を、図5はケース本体19の底面図をそれぞれ示している。ケース本体19を構成している略円筒状のケーシング20の外周面には、複数の放熱フィン23が放射状に一定の間隔で該ケーシング20と一体に形成されている。また、各放熱フィン23の下端部の外縁部とそれぞれ一体に連結する形でリング24が形成されており、このリング24と各放熱フィン23の下端外縁部とが連結していることで、各放熱フィン23の剛性を維持している。
なお、本実施形態では放熱フィン23の枚数を16枚としているが、放熱フィン23の枚数は任意の枚数に設定できるものである。
【0012】
図1に示すように、ケーシング20内の上部にはLEDを点灯させるための基板からなる電源ユニット25が配置されており、この電源ユニット25の入力側と口金11との間に一対の電源線26が接続され、該電源線26により口金11から商用電源が電源ユニット25に供給される。また、電源ユニット25からはLED側と接続されるリード線27が導出されている。
【0013】
また、図1及び図4に示すように、ケーシング20の下端周縁にはリング状の鍔部30が一体に外方へ延出形成されており、この鍔部30の下面側に後述するLED42を実装したLEDアルミ基板40、ヒートシンク(放熱板)50、カバー60、レンズ本体70等が取り付けられるようになっている。
【0014】
図6はLEDアルミ基板40の底面図を示しており、このLEDアルミ基板40は、LEDの放熱を良くするために基板の材料をアルミとし、このアルミ基板の下面に絶縁層を介して略渦巻き状の電極パターン41を形成している。
そして、この電極パターン41上に複数のLED42が実装されており、各LED42は電気回路的には直列に接続した構成となっている。なお、本実施形態では、LED42の数は30個としているが、用途や容量に応じて任意に設定できるものである。
【0015】
また、このLEDアルミ基板40の縁部の1カ所には、上記ケーシング20の下面開口部に取り付ける際の位置決め用の凹所43が形成されている。この位置決め用の凹所43と対応した位置決め用のリブ31が図5に示すように、ケーシング20の鍔部30の下面側に内方に向けて突設されている。
さらに、LEDアルミ基板40の中央部分には、電源ユニット25からのリード線27の先端部分が挿通して電極パターン41に接続するための穴44が穿孔されている。
【0016】
また、LEDアルミ基板40の周縁部には一定の間隔で切欠部45が切り欠いて形成されている。この切欠部45は、外側が開放されていて、略U字状に形成され、LEDアルミ基板40をケーシング20の下面に取り付けるためのネジ46(図1参照)を挿通させるためのものである。
【0017】
図7はアルミニウム製のヒートシンク50を示し、図7(a)はヒートシンク50の平面図を、図7(b)はヒートシンク50の断面図をそれぞれ示している。このヒートシンク50は上記LEDアルミ基板40の熱を拡散するためのものであり、図1に示すように、LEDアルミ基板40の上面に該ヒートシンク50を密着させて放熱を行なうものである。
【0018】
そして、このヒートシンク50はLEDアルミ基板40と同様の形状に形成されており、ヒートシンク50の縁部には、LEDアルミ基板40の凹所43と同様に位置決め用の凹所51が形成されている。
また、ヒートシンク50の中央部分にはリード線27を挿通させる穴52が穿孔されていて、ヒートシンク50の周縁部にはLEDアルミ基板40の切欠部45と同じ機能を持たせたネジ46を挿通させる切欠部53が切り欠き形成されている。
【0019】
LEDアルミ基板40の上面にヒートシンク50を載置し、上下の凹所43、51と各切欠部45、53とを合わせ、LEDアルミ基板40とヒートシンク50とをケーシング20の鍔部30の下面に位置させ、上下の凹所43、51にケーシング20の位置決め用のリブ31を入れる。
そして、下方からネジ46を上下の切欠部45、53を介して鍔部30の下面に形成したねじ穴32に螺着することで、LEDアルミ基板40及びヒートシンク50がケーシング20の鍔部30の下面に取り付け固定されることになる。
【0020】
ところで、LED照明の大型化を図る場合に、光源として多数のLEDを使用するために、LEDからの発熱を如何に放熱するかが課題になる。従来では、アルミニウム又はアルミニウム合金で放熱構造を形成していたが、その重量・容積が大型化を阻害していた。
そこで、本実施形態では、LED42の周辺部の構成材(LEDアルミ基板40)に熱伝導性の良いアルミニウムを用い、これに繋がる放熱用部材としてのケース本体19に熱伝播性・熱伝達性の良いマグネシウムを用いる構成としている。
【0021】
すなわち、LED42を実装する基板としてLEDアルミ基板40を用い、このLEDアルミ基板40の上面にアルミニウム製のヒートシンク50を設けて放熱作用を促進させている。さらに、ケーシング20と放熱フィン23からなるケース本体19の材料をマグネシウムで形成し、ケーシング20と放熱フィン23とで熱拡散を行なわしめることで、ヒートシンク50からの熱を従来以上の放熱特性で、しかも軽量化を実現させることができた。
このように、ケーシング20の外周面に複数枚の放熱フィン23を設けていることで、放熱面積を増やすことができ、そのため、多数のLED42を用いて大型化を図ることができる。
【0022】
ケーシング20の鍔部30の下部の下面を取付面33とし(図4参照)、この取付面33に図1に示すように、透光性、例えば透明で円板状のカバー60がOリング4を介して接着固定される。このカバー60をケーシング20の鍔部30の下面の取付面33に配置することで、LEDアルミ基板40を納装し、且つ密閉した状態となり、防湿、防塵の機能を付与することができ、また、カバー60によりLEDアルミ基板40のLED42に直接接触するのを防止でき、接触によるLED42の損傷等を防ぐことができる。
【0023】
なお、カバー60を配置していることで、後述するレンズ本体70を使用しなくても、レンズ本体70無しのLED照明器具としてそのまま使用することができる。
【0024】
次に、LED42からの光線の絞り角を容易に変更可能としたレンズ本体70について説明する。図8は透明でアクリル樹脂で形成したレンズ本体70を示し、図8(a)はレンズ本体70の底面図を、図8(b)はレンズ本体70の断面図をそれぞれ示している。
レンズ本体70の下面には略半球状のレンズ部71がLEDアルミ基板40のLED42の位置に対応させて、LED42の数だけ形成されている。また、レンズ本体70の縁部には、位置決め用のリブ72が外方に向けて一体に形成されている。
【0025】
このレンズ本体70は、図1に示すように、カバー60の下面に当接して配置されるものであり、レンズ本体70は図1、図9及び図10に示すレンズ押さえ80によりケーシング20の鍔部30の下面に装着されるようになっている。
図9(a)はレンズ押さえ80の平面図を示し、図9(b)は図9(a)のA−A断面図を示し、図10はレンズ押さえ80の底面図を示している。
【0026】
レンズ押さえ80は図9に示すように、略リング状に形成されており、レンズ本体70の各レンズ部71を露出させるための大きな開口部81が穿設されている。レンズ押さえ80の下部のリング状の部分をレンズ本体70を支持固定する支持部84としている。
また、レンズ押さえ80の周縁部は断面が略コ字型に形成されていて、一定の間隔でもってねじ穴82が螺刻されている。また、レンズ押さえ80の周縁部の内側には、レンズ本体70のリブ72が嵌入される位置決め用の凹所83が形成されている。
【0027】
また、図1及び図5に示すように、上記ねじ穴82に螺着するネジ5を挿通させる穴34がケーシング20の鍔部30にねじ穴82に対応させた位置に穿設されている。
【0028】
しかして、レンズ本体70のレンズ部71をレンズ押さえ80の開口部81に挿通させ、レンズ押さえ80の支持部84の上面にてレンズ本体70の周縁部を支持し、ケーシング20の鍔部30の上方からネジ5を穴34を介してレンズ押さえ80のねじ穴82に螺着することで、レンズ本体70をケーシング20の下面側に容易に装着することができる。
【0029】
各LED42からの光線はレンズ本体70の各レンズ部71を介して下方に照射されるものであり、この照射における拡散角度は、該レンズ部71の曲率に応じて適宜絞られて、照射されることになる。
【0030】
図11は光線の絞り角を変えた場合のレンズ本体70を示し、図11(a)は図8(b)の場合と同様であり、このレンズ本体70では各レンズ部71の曲率が大きく照射角度が狭く設定されている。図11(b)は、図11(a)と比べてレンズ部71の曲率を小さくして、(a)の場合よりも照射角度を広くした場合である。また、(c)はさらに曲率を小さくして、LED42からの光線の照射角度を広くした場合である。
【0031】
図11の場合では絞り角を3種類としたが、さらに多くの絞り角を得るべく多くのレンズ本体70を予め用意するようにしても良い。かかる場合、ネジ5を緩めてレンズ押さえ80とレンズ本体70とをケーシング20から取り外し、別の絞り角のレンズ部71を有するレンズ本体70のみを交換するだけで良く、そのため、用途によって容易に絞り角を変更することができる。
【0032】
ところで、LED照明器具を異常環境下、例えば異常に雰囲気温度が上昇した場合、電子部品の損傷などを防止するために、LEDに通電を停止して電源をシャットダウンする機能を搭載するのが従来の方法であった。
かかる場合、LED照明器具の使用者にとっては、何が原因でLEDが消灯したのか分からず、使用者に不安感を与えてしまうことになる。
【0033】
そこで、本実施形態では、電源ユニット25に雰囲気の温度を検知する温度検知機能と、温度異常上昇を検知した場合に、従来のようにLED42への通電を停止せずに徐々にパワーダウンさせる制御機能を搭載することによって、異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにしている。
【0034】
図12は電源ユニット25のブロック図を示し、入力側の端子T1、T2に口金11を介してAC100Vの電源が供給され、また、出力側の端子T3、T4からの電力にてLEDアルミ基板40に実装されているLED42を点灯駆動するようになっている。
ここで、LEDアルミ基板40に実装され、直列に接続されているLED42を説明の便宜上LEDユニット47と称する。すなわち、電気回路的に複数個(本実施形態では30個)のLED42が直列に接続されている回路部分をLEDユニット47としている。
【0035】
図12に示すように、電源ユニット25は、商用電源が入力されるAC入力部90と、このAC入力部90からの電源により駆動されるDCコンバータ回路91と、このDCコンバータ回路91からの出力により通常時はLEDユニット47を定電流駆動し、異常時にはLEDユニット47に流れる電流を制限する出力電流制御回路92と、電源ユニット25内の雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路93と、この雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した場合にその信号をDCコンバータ回路91にフィードバックして出力電流制御回路92の出力電力をパワーダウンさせるフィードバック回路94等を備えている。
【0036】
図13はAC入力部90の具体回路図を示し、印加されるAC100VはダイオードブリッジDBで全波整流され、コンデンサC1で平滑されて、端子a、bから直流電圧が出力される。
図14はDCコンバータ回路91の具体回路図を示し、発振用のトランスL1、スイッチング素子Q1、制御端子である1ピンの信号によって電力調整(フィードバック)するIC1等から構成されている。なお、図13の端子a、bと、図14の端子a、bとは同じ記号同士が接続されることを意味している。
【0037】
図15は、出力電流制御回路92、雰囲気温度検知回路93及びフィードバック回路94の具体回路図を示し、上記と同様に記号c〜gはそれぞれ接続されるものである。出力電流制御回路92は、IC2、トランスL2などで構成され、トランスL2の出力側からは、端子T3、T4を介してLEDユニット47へ定電流を流すようになっている。
また、雰囲気温度検知回路93は、トランジスタQ3、雰囲気温度を検知するサーミスタTHなどで構成され、フィードバック回路94は、フォトカップラPC1などで構成されている。
【0038】
次に、温度異常上昇を検知した場合に、LED42への通電を停止せずに徐々にパワーダウンさせる制御動作について説明する。先ず、図15において、雰囲気温度が上昇すると、サーミスタTHの抵抗値が低くなり、その結果トランジスタQ3がオンする。このトランジスタQ3がオンすることで、フォトカップラPC1の発光ダイオードに流れる電流値が増える。その結果、フォトカップラPC1の受光側のフォトトランジスタのインピーダンスが下がる。
【0039】
フォトカップラPC1のフォトトランジスタのインピーダンスが下がると、図14に示すトランジスタQ2のコレクタ電流が少なくなる。これにより、トランジスタQ2のコレクタ電位が上昇して、抵抗R1と抵抗R2との中間電位が上昇し、その結果、IC1の1ピンの電圧が増える。
このIC1の1ピンの電圧が上がると、IC1の出力端子である7ピンからは、スイッチング素子Q1のオン時間を減らす方向に信号を出力する。その結果、ダイオードD1と図15に示す抵抗R3間の電圧が落ちる。
【0040】
そうすると、トランスL2を介して端子T3の出力電圧が低下する。その結果、端子T3から出力されてLEDユニット47を駆動する出力電流も低下し、パワーダウンする。これにより、雰囲気温度が上昇してもLEDユニット47への通電を停止せずに、出力電流を低下させて異常環境下においても最低限の照度を維持するようにしている。
【0041】
すなわち、電源ユニット25内の雰囲気温度が上昇し、サーミスタTHの抵抗値が低くなると、LEDユニット47に供給される出力電力がダウンする。そして、出力ダウンすると発熱量が減り、雰囲気温度が下がるので、今度はサーミスタTHの抵抗値が高くなり、上述の動作とは逆の制御動作により出力アップすることになる。
【0042】
このように、電源ユニット25で温度異常上昇を検知した場合に、従来のようにLED42への通電を停止せずに徐々にパワーダウンさせる制御を行なうことで、雰囲気温度が上昇した異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにしている。また、同時に電子部品の損傷も防止することができる。
【0043】
なお、本LED照明器具に供給される電源電圧として、図示例としては、AC100Vとしているが、AC100V以外にAC200VやAC220Vの場合も適用される。
【符号の説明】
【0044】
42 LED
47 LEDユニット
90 AC入力部
91 DCコンバータ回路
92 出力電流制限回路
93 雰囲気温度検知回路
94 フィードバック回路
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源にLED(発光ダイオード)を用いたLED照明器具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
現在、市場には省エネルギー化、長寿命化を目的として光源にLEDを用いた照明器具が多数提供されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
LED照明器具を異常環境下、例えば異常に雰囲気温度が上昇した場合、電子部品の損傷などを防止するために、LEDに通電を停止して電源をシャットダウンする機能を搭載するのが従来の方法であった。
かかる場合、LED照明器具の使用者にとっては、何が原因でLEDが消灯したのか分からず、使用者に不安感を与えてしまうことになる。
【0004】
本発明は上述の問題点に鑑みて提供したものであって、温度異常上昇を検知した場合に、LEDへの通電を停止せずに、異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにしたLED照明器具を提供することを目的としているものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
そこで、本発明の請求項1のLED照明器具では、光源用に複数のLED42を用いたLED照明器具であって、
商用電源が入力されるAC入力部90と、
前記AC入力部90からの電源により駆動されるDCコンバータ回路91と、
前記DCコンバータ回路91からの出力により通常時は前記複数のLED42からなるLEDユニット47を定電流駆動し、異常時は前記LEDユニット47に流れる電流を制限する出力電流制限回路92と、
雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路93と、
前記雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号を前記DCコンバータ回路91にフィードバックして前記出力電流制限回路92からの出力電流を制限して、前記LEDユニット47のLED42への通電を停止させずに該LED42の最低限の照度を維持させるフィードバック回路94とを備えていることを特徴としている。
【0006】
請求項2に記載のLED照明器具では、前記フィードバック回路94による出力電流制限回路92への制御により雰囲気温度が上った場合には出力電流制限回路92からのLEDユニット47への出力電流を上昇させるようにしていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の請求項1に記載のLED照明器具によれば、雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号をDCコンバータ回路91にフィードバックして出力電流制限回路92からの出力電流を制限して、前記LEDユニット47のLED42への通電を停止させずに該LED42の最低限の照度を維持させるようにしているので、従来のようにLED42への通電を停止せず、雰囲気温度が上昇した異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないことができる。また、同時に電子部品の損傷も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施の形態における照明器具本体の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態における照明器具本体の底面図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるケース本体の平面図である。
【図4】本発明の実施の形態における図3のA−A断面図である。
【図5】本発明の実施の形態におけるケース本体の底面図である。
【図6】本発明の実施の形態におけるLEDアルミ基板の底面図である。
【図7】(a)(b)は本発明の実施の形態におけるヒートシンクの平面図及び断面図である。
【図8】(a)(b)は本発明の実施の形態におけるレンズ本体の底面図及び断面図である。
【図9】(a)は本発明の実施の形態におけるレンズ押さえの平面図であり、(b)は図9(a)のA−A断面図である。
【図10】本発明の実施の形態におけるレンズ押さえの底面図である。
【図11】(a)〜(c)は本発明の実施の形態における絞り角を変えた場合のレンズ本体の断面図である。
【図12】本発明の実施の形態における電源ユニットのブロック図である。
【図13】本発明の実施の形態におけるAC入力部の具体回路図である。
【図14】本発明の実施の形態におけるDCコンバータ回路の具体回路図である。
【図15】本発明の実施の形態における出力電流制御回路、フィードバック回路及び雰囲気温度検知回路の具体回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図1は、光源に多数のLEDを用いた照明器具本体1の断面図を示し、図2は該照明器具本体1の底面図を示している。
この照明器具本体1の外殻は、図1に示すように、上端に口金11を設けた略円筒状の筒体10と、この筒体10の下部に連結固定されて、略円筒状のケーシング20の外周面に複数枚の放熱フィン23を備えたケース本体19とで構成されている。上記筒体10は下面が開口し、下方に至るほど若干拡開しており、樹脂製としている。
【0010】
上記ケース本体19のケーシング20は、上下面が開口し、下部に至るほど若干拡開し、ケーシング20の上部の内側には連結部21が一体に形成されており、この連結部21にはねじ穴22が螺刻されている。一方、上記筒体10の下部の外側には取付片12が一体に形成されていて、筒体10をケーシング20の下方から上方へ挿入し、Oリング2を介して連結部21の下面と取付片12の上面を当接する。そして、筒体10の取付片12に穿孔した穴を介してネジ3を挿通し、該ネジ3を上記連結部21のねじ穴22に螺着することで、ケーシング20が筒体10の下端側に連結固定される。
【0011】
次に、ケース本体19の構成について説明する。図3はケース本体19の平面図を示し、図4は図3のA−A断面図を、図5はケース本体19の底面図をそれぞれ示している。ケース本体19を構成している略円筒状のケーシング20の外周面には、複数の放熱フィン23が放射状に一定の間隔で該ケーシング20と一体に形成されている。また、各放熱フィン23の下端部の外縁部とそれぞれ一体に連結する形でリング24が形成されており、このリング24と各放熱フィン23の下端外縁部とが連結していることで、各放熱フィン23の剛性を維持している。
なお、本実施形態では放熱フィン23の枚数を16枚としているが、放熱フィン23の枚数は任意の枚数に設定できるものである。
【0012】
図1に示すように、ケーシング20内の上部にはLEDを点灯させるための基板からなる電源ユニット25が配置されており、この電源ユニット25の入力側と口金11との間に一対の電源線26が接続され、該電源線26により口金11から商用電源が電源ユニット25に供給される。また、電源ユニット25からはLED側と接続されるリード線27が導出されている。
【0013】
また、図1及び図4に示すように、ケーシング20の下端周縁にはリング状の鍔部30が一体に外方へ延出形成されており、この鍔部30の下面側に後述するLED42を実装したLEDアルミ基板40、ヒートシンク(放熱板)50、カバー60、レンズ本体70等が取り付けられるようになっている。
【0014】
図6はLEDアルミ基板40の底面図を示しており、このLEDアルミ基板40は、LEDの放熱を良くするために基板の材料をアルミとし、このアルミ基板の下面に絶縁層を介して略渦巻き状の電極パターン41を形成している。
そして、この電極パターン41上に複数のLED42が実装されており、各LED42は電気回路的には直列に接続した構成となっている。なお、本実施形態では、LED42の数は30個としているが、用途や容量に応じて任意に設定できるものである。
【0015】
また、このLEDアルミ基板40の縁部の1カ所には、上記ケーシング20の下面開口部に取り付ける際の位置決め用の凹所43が形成されている。この位置決め用の凹所43と対応した位置決め用のリブ31が図5に示すように、ケーシング20の鍔部30の下面側に内方に向けて突設されている。
さらに、LEDアルミ基板40の中央部分には、電源ユニット25からのリード線27の先端部分が挿通して電極パターン41に接続するための穴44が穿孔されている。
【0016】
また、LEDアルミ基板40の周縁部には一定の間隔で切欠部45が切り欠いて形成されている。この切欠部45は、外側が開放されていて、略U字状に形成され、LEDアルミ基板40をケーシング20の下面に取り付けるためのネジ46(図1参照)を挿通させるためのものである。
【0017】
図7はアルミニウム製のヒートシンク50を示し、図7(a)はヒートシンク50の平面図を、図7(b)はヒートシンク50の断面図をそれぞれ示している。このヒートシンク50は上記LEDアルミ基板40の熱を拡散するためのものであり、図1に示すように、LEDアルミ基板40の上面に該ヒートシンク50を密着させて放熱を行なうものである。
【0018】
そして、このヒートシンク50はLEDアルミ基板40と同様の形状に形成されており、ヒートシンク50の縁部には、LEDアルミ基板40の凹所43と同様に位置決め用の凹所51が形成されている。
また、ヒートシンク50の中央部分にはリード線27を挿通させる穴52が穿孔されていて、ヒートシンク50の周縁部にはLEDアルミ基板40の切欠部45と同じ機能を持たせたネジ46を挿通させる切欠部53が切り欠き形成されている。
【0019】
LEDアルミ基板40の上面にヒートシンク50を載置し、上下の凹所43、51と各切欠部45、53とを合わせ、LEDアルミ基板40とヒートシンク50とをケーシング20の鍔部30の下面に位置させ、上下の凹所43、51にケーシング20の位置決め用のリブ31を入れる。
そして、下方からネジ46を上下の切欠部45、53を介して鍔部30の下面に形成したねじ穴32に螺着することで、LEDアルミ基板40及びヒートシンク50がケーシング20の鍔部30の下面に取り付け固定されることになる。
【0020】
ところで、LED照明の大型化を図る場合に、光源として多数のLEDを使用するために、LEDからの発熱を如何に放熱するかが課題になる。従来では、アルミニウム又はアルミニウム合金で放熱構造を形成していたが、その重量・容積が大型化を阻害していた。
そこで、本実施形態では、LED42の周辺部の構成材(LEDアルミ基板40)に熱伝導性の良いアルミニウムを用い、これに繋がる放熱用部材としてのケース本体19に熱伝播性・熱伝達性の良いマグネシウムを用いる構成としている。
【0021】
すなわち、LED42を実装する基板としてLEDアルミ基板40を用い、このLEDアルミ基板40の上面にアルミニウム製のヒートシンク50を設けて放熱作用を促進させている。さらに、ケーシング20と放熱フィン23からなるケース本体19の材料をマグネシウムで形成し、ケーシング20と放熱フィン23とで熱拡散を行なわしめることで、ヒートシンク50からの熱を従来以上の放熱特性で、しかも軽量化を実現させることができた。
このように、ケーシング20の外周面に複数枚の放熱フィン23を設けていることで、放熱面積を増やすことができ、そのため、多数のLED42を用いて大型化を図ることができる。
【0022】
ケーシング20の鍔部30の下部の下面を取付面33とし(図4参照)、この取付面33に図1に示すように、透光性、例えば透明で円板状のカバー60がOリング4を介して接着固定される。このカバー60をケーシング20の鍔部30の下面の取付面33に配置することで、LEDアルミ基板40を納装し、且つ密閉した状態となり、防湿、防塵の機能を付与することができ、また、カバー60によりLEDアルミ基板40のLED42に直接接触するのを防止でき、接触によるLED42の損傷等を防ぐことができる。
【0023】
なお、カバー60を配置していることで、後述するレンズ本体70を使用しなくても、レンズ本体70無しのLED照明器具としてそのまま使用することができる。
【0024】
次に、LED42からの光線の絞り角を容易に変更可能としたレンズ本体70について説明する。図8は透明でアクリル樹脂で形成したレンズ本体70を示し、図8(a)はレンズ本体70の底面図を、図8(b)はレンズ本体70の断面図をそれぞれ示している。
レンズ本体70の下面には略半球状のレンズ部71がLEDアルミ基板40のLED42の位置に対応させて、LED42の数だけ形成されている。また、レンズ本体70の縁部には、位置決め用のリブ72が外方に向けて一体に形成されている。
【0025】
このレンズ本体70は、図1に示すように、カバー60の下面に当接して配置されるものであり、レンズ本体70は図1、図9及び図10に示すレンズ押さえ80によりケーシング20の鍔部30の下面に装着されるようになっている。
図9(a)はレンズ押さえ80の平面図を示し、図9(b)は図9(a)のA−A断面図を示し、図10はレンズ押さえ80の底面図を示している。
【0026】
レンズ押さえ80は図9に示すように、略リング状に形成されており、レンズ本体70の各レンズ部71を露出させるための大きな開口部81が穿設されている。レンズ押さえ80の下部のリング状の部分をレンズ本体70を支持固定する支持部84としている。
また、レンズ押さえ80の周縁部は断面が略コ字型に形成されていて、一定の間隔でもってねじ穴82が螺刻されている。また、レンズ押さえ80の周縁部の内側には、レンズ本体70のリブ72が嵌入される位置決め用の凹所83が形成されている。
【0027】
また、図1及び図5に示すように、上記ねじ穴82に螺着するネジ5を挿通させる穴34がケーシング20の鍔部30にねじ穴82に対応させた位置に穿設されている。
【0028】
しかして、レンズ本体70のレンズ部71をレンズ押さえ80の開口部81に挿通させ、レンズ押さえ80の支持部84の上面にてレンズ本体70の周縁部を支持し、ケーシング20の鍔部30の上方からネジ5を穴34を介してレンズ押さえ80のねじ穴82に螺着することで、レンズ本体70をケーシング20の下面側に容易に装着することができる。
【0029】
各LED42からの光線はレンズ本体70の各レンズ部71を介して下方に照射されるものであり、この照射における拡散角度は、該レンズ部71の曲率に応じて適宜絞られて、照射されることになる。
【0030】
図11は光線の絞り角を変えた場合のレンズ本体70を示し、図11(a)は図8(b)の場合と同様であり、このレンズ本体70では各レンズ部71の曲率が大きく照射角度が狭く設定されている。図11(b)は、図11(a)と比べてレンズ部71の曲率を小さくして、(a)の場合よりも照射角度を広くした場合である。また、(c)はさらに曲率を小さくして、LED42からの光線の照射角度を広くした場合である。
【0031】
図11の場合では絞り角を3種類としたが、さらに多くの絞り角を得るべく多くのレンズ本体70を予め用意するようにしても良い。かかる場合、ネジ5を緩めてレンズ押さえ80とレンズ本体70とをケーシング20から取り外し、別の絞り角のレンズ部71を有するレンズ本体70のみを交換するだけで良く、そのため、用途によって容易に絞り角を変更することができる。
【0032】
ところで、LED照明器具を異常環境下、例えば異常に雰囲気温度が上昇した場合、電子部品の損傷などを防止するために、LEDに通電を停止して電源をシャットダウンする機能を搭載するのが従来の方法であった。
かかる場合、LED照明器具の使用者にとっては、何が原因でLEDが消灯したのか分からず、使用者に不安感を与えてしまうことになる。
【0033】
そこで、本実施形態では、電源ユニット25に雰囲気の温度を検知する温度検知機能と、温度異常上昇を検知した場合に、従来のようにLED42への通電を停止せずに徐々にパワーダウンさせる制御機能を搭載することによって、異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにしている。
【0034】
図12は電源ユニット25のブロック図を示し、入力側の端子T1、T2に口金11を介してAC100Vの電源が供給され、また、出力側の端子T3、T4からの電力にてLEDアルミ基板40に実装されているLED42を点灯駆動するようになっている。
ここで、LEDアルミ基板40に実装され、直列に接続されているLED42を説明の便宜上LEDユニット47と称する。すなわち、電気回路的に複数個(本実施形態では30個)のLED42が直列に接続されている回路部分をLEDユニット47としている。
【0035】
図12に示すように、電源ユニット25は、商用電源が入力されるAC入力部90と、このAC入力部90からの電源により駆動されるDCコンバータ回路91と、このDCコンバータ回路91からの出力により通常時はLEDユニット47を定電流駆動し、異常時にはLEDユニット47に流れる電流を制限する出力電流制御回路92と、電源ユニット25内の雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路93と、この雰囲気温度検知回路93にて雰囲気温度の異常上昇を検知した場合にその信号をDCコンバータ回路91にフィードバックして出力電流制御回路92の出力電力をパワーダウンさせるフィードバック回路94等を備えている。
【0036】
図13はAC入力部90の具体回路図を示し、印加されるAC100VはダイオードブリッジDBで全波整流され、コンデンサC1で平滑されて、端子a、bから直流電圧が出力される。
図14はDCコンバータ回路91の具体回路図を示し、発振用のトランスL1、スイッチング素子Q1、制御端子である1ピンの信号によって電力調整(フィードバック)するIC1等から構成されている。なお、図13の端子a、bと、図14の端子a、bとは同じ記号同士が接続されることを意味している。
【0037】
図15は、出力電流制御回路92、雰囲気温度検知回路93及びフィードバック回路94の具体回路図を示し、上記と同様に記号c〜gはそれぞれ接続されるものである。出力電流制御回路92は、IC2、トランスL2などで構成され、トランスL2の出力側からは、端子T3、T4を介してLEDユニット47へ定電流を流すようになっている。
また、雰囲気温度検知回路93は、トランジスタQ3、雰囲気温度を検知するサーミスタTHなどで構成され、フィードバック回路94は、フォトカップラPC1などで構成されている。
【0038】
次に、温度異常上昇を検知した場合に、LED42への通電を停止せずに徐々にパワーダウンさせる制御動作について説明する。先ず、図15において、雰囲気温度が上昇すると、サーミスタTHの抵抗値が低くなり、その結果トランジスタQ3がオンする。このトランジスタQ3がオンすることで、フォトカップラPC1の発光ダイオードに流れる電流値が増える。その結果、フォトカップラPC1の受光側のフォトトランジスタのインピーダンスが下がる。
【0039】
フォトカップラPC1のフォトトランジスタのインピーダンスが下がると、図14に示すトランジスタQ2のコレクタ電流が少なくなる。これにより、トランジスタQ2のコレクタ電位が上昇して、抵抗R1と抵抗R2との中間電位が上昇し、その結果、IC1の1ピンの電圧が増える。
このIC1の1ピンの電圧が上がると、IC1の出力端子である7ピンからは、スイッチング素子Q1のオン時間を減らす方向に信号を出力する。その結果、ダイオードD1と図15に示す抵抗R3間の電圧が落ちる。
【0040】
そうすると、トランスL2を介して端子T3の出力電圧が低下する。その結果、端子T3から出力されてLEDユニット47を駆動する出力電流も低下し、パワーダウンする。これにより、雰囲気温度が上昇してもLEDユニット47への通電を停止せずに、出力電流を低下させて異常環境下においても最低限の照度を維持するようにしている。
【0041】
すなわち、電源ユニット25内の雰囲気温度が上昇し、サーミスタTHの抵抗値が低くなると、LEDユニット47に供給される出力電力がダウンする。そして、出力ダウンすると発熱量が減り、雰囲気温度が下がるので、今度はサーミスタTHの抵抗値が高くなり、上述の動作とは逆の制御動作により出力アップすることになる。
【0042】
このように、電源ユニット25で温度異常上昇を検知した場合に、従来のようにLED42への通電を停止せずに徐々にパワーダウンさせる制御を行なうことで、雰囲気温度が上昇した異常環境下においても最低限の照度をもたらし、LED照明器具の使用者に不安感を与えないようにしている。また、同時に電子部品の損傷も防止することができる。
【0043】
なお、本LED照明器具に供給される電源電圧として、図示例としては、AC100Vとしているが、AC100V以外にAC200VやAC220Vの場合も適用される。
【符号の説明】
【0044】
42 LED
47 LEDユニット
90 AC入力部
91 DCコンバータ回路
92 出力電流制限回路
93 雰囲気温度検知回路
94 フィードバック回路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源用に複数のLED(42)を用いたLED照明器具であって、
商用電源が入力されるAC入力部(90)と、
前記AC入力部(90)からの電源により駆動されるDCコンバータ回路(91)と、
前記DCコンバータ回路(91)からの出力により通常時は前記複数のLED(42)からなるLEDユニット(47)を定電流駆動し、異常時は前記LEDユニット(47)に流れる電流を制限する出力電流制限回路(92)と、
雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路(93)と、
前記雰囲気温度検知回路(93)にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号を前記DCコンバータ回路(91)にフィードバックして前記出力電流制限回路(92)からの出力電流を制限して、前記LEDユニット(47)のLED(42)への通電を停止させずに該LED(42)の最低限の照度を維持させるフィードバック回路(94)とを
備えていることを特徴とするLED照明器具。
【請求項2】
前記フィードバック回路(94)による出力電流制限回路(92)への制御により雰囲気温度が上った場合には出力電流制限回路(92)からのLEDユニット(47)への出力電流を上昇させるようにしていることを特徴とする請求項1に記載のLED照明器具。
【請求項1】
光源用に複数のLED(42)を用いたLED照明器具であって、
商用電源が入力されるAC入力部(90)と、
前記AC入力部(90)からの電源により駆動されるDCコンバータ回路(91)と、
前記DCコンバータ回路(91)からの出力により通常時は前記複数のLED(42)からなるLEDユニット(47)を定電流駆動し、異常時は前記LEDユニット(47)に流れる電流を制限する出力電流制限回路(92)と、
雰囲気温度を検知する雰囲気温度検知回路(93)と、
前記雰囲気温度検知回路(93)にて雰囲気温度の異常上昇を検知した異常時の場合に該検知信号を前記DCコンバータ回路(91)にフィードバックして前記出力電流制限回路(92)からの出力電流を制限して、前記LEDユニット(47)のLED(42)への通電を停止させずに該LED(42)の最低限の照度を維持させるフィードバック回路(94)とを
備えていることを特徴とするLED照明器具。
【請求項2】
前記フィードバック回路(94)による出力電流制限回路(92)への制御により雰囲気温度が上った場合には出力電流制限回路(92)からのLEDユニット(47)への出力電流を上昇させるようにしていることを特徴とする請求項1に記載のLED照明器具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2013−80717(P2013−80717A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−282850(P2012−282850)
【出願日】平成24年12月26日(2012.12.26)
【分割の表示】特願2011−17406(P2011−17406)の分割
【原出願日】平成23年1月31日(2011.1.31)
【出願人】(301061908)株式会社ティーネットジャパン (7)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年12月26日(2012.12.26)
【分割の表示】特願2011−17406(P2011−17406)の分割
【原出願日】平成23年1月31日(2011.1.31)
【出願人】(301061908)株式会社ティーネットジャパン (7)
【Fターム(参考)】
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