JP2013062064A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、低コストで微発光を抑制することができ、且つ施工性を向上させた照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具Ａ１は、交流電源１０から入力された交流を整流および昇圧した直流電力を出力する非絶縁型の電源回路１と、電源回路１が出力する直流電力によって点灯する１つ以上の半導体発光素子３を有する光源ユニット２と、接地経路Ｗａ４を介して接地された導電材料で形成されて、電源回路１および光源ユニット２を設けた器具外郭４とを備える。給電路Ｗａ２のスイッチＳＷ１がオフした場合、半導体発光素子３は、接地相を有する交流電源１０から、光源ユニット２と器具外郭４との間に形成された浮遊容量Ｃａ、および接地経路Ｗａ４を介して交流電力を供給され、この交流電力を供給されている半導体発光素子３の順電圧は、この順電圧による発光レベルが人の目に認識できない値である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子を光源とする照明器具に関するものである。

近年、フィラメントを有する電球や蛍光灯に代わって、寿命が長く、また消費電力の少ないＬＥＤ等の半導体発光素子が照明器具の光源として採用されるようになってきている。

図３は、従来の照明器具Ｂ１の概略構成を示しており、電源回路１０１と、光源ユニット１０２と、器具外郭１０４とで構成される。

電源回路１０１は、交流電源１１０から入力される交流電圧Ｖｉ２を整流（全波整流または半波整流）し、整流電圧を昇圧した直流電力を出力する非絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバータで構成される。

光源ユニット１０２は、直列接続した複数の半導体発光素子１０３が実装された基板（図示なし）を具備しており、半導体発光素子１０３の直列回路の両端間には、電源回路１０１が出力する直流電圧Ｖｏ２が印加される。すなわち、半導体発光素子１０３は、電源回路１０１から供給される直流電力によって、点灯する。

さらに、電源回路１０１の入力には、交流電源１１０から一対の給電路Ｗｂ１，Ｗｂ２を介して交流電力が供給されており、一方の給電路Ｗｂ２には、スイッチＳＷ１００が介挿されている。このスイッチＳＷ１００は、家庭用の壁スイッチのように交流電源の片切スイッチを構成しており、スイッチＳＷ１００をオン・オフすることによって、交流電源１１０から電源回路１０１への電源供給を導通・遮断し、半導体発光素子１０３の点灯・消灯を切り替えることができる。

そして、器具外郭１０４は、金属等の導電性材料で形成されており、電源回路１０１、光源ユニット１０２が取り付けられている。なお、図３において、器具外郭１０４は、その一部のみを図示している。

さらに、交流電源１１０は、接地相を有しており、接地相（スイッチＳＷ１００が介挿された給電路Ｗｂ２側）は、接地経路Ｗｂ３を介して接地している。そして、照明器具Ｂ１の器具外郭１０４も、接地経路Ｗｂ４を介して接地している。すなわち、器具外郭１０４は、交流電源１１０の接地相と同電位になる。

特開２００５−７２５４６号公報

しかしながら、従来の照明器具Ｂ１では、スイッチＳＷ１００をオフした状態でも、半導体発光素子１０３が僅かに発光する微発光を発生し、半導体発光素子１０３が点灯しているように見えるという問題があった。

これは、光源ユニット１０２を器具外郭１０４に近接して取り付けた場合、光源ユニット１０２と器具外郭１０４との間に発生する浮遊容量Ｃｂによるものである。具体的には、スイッチＳＷ１００をオフした状態でも、交流電源１１０−給電路Ｗｂ１−電源回路１０１−半導体発光素子１０３−浮遊容量Ｃｂ−器具外郭１０４−接地経路Ｗｂ４−接地経路Ｗｂ３−交流電源１１０の電流ループが存在する。この電流ループには、交流電源１１０から電流が流れ込み、半導体発光素子１０３は、この電流ループを流れる電流によって、スイッチＳＷ１００をオフした状態でも微発光する。なお、浮遊容量Ｃｂは、半導体発光素子１０３と器具外郭１０４との間の浮遊容量、半導体発光素子１０３が実装された基板と器具外郭１０４との間の浮遊容量、光源ユニット１０２のケースと器具外郭１０４との間の浮遊容量等で形成される。

この問題を解決するため、従来の照明器具Ｂ１では、図３に示すように、光源ユニット１０２において、半導体発光素子１０３のそれぞれにコンデンサＣ１００を並列接続している。該構成は、コンデンサＣ１００によって、光源ユニット１０２と器具外郭１０４との間に発生する浮遊容量Ｃｂを制限し、半導体発光素子１０３を含む電流ループを遮断して微発光を防止するものである。

しかしながら、コンデンサＣ１００を用いた場合、少なくとも半導体発光素子１０３と同数のコンデンサＣ１００が必要となり、照明器具Ｂ１の構成部品が多くなる。而して、照明器具Ｂ１の小型化、低コスト化が阻害される要因となっていた。

また、給電路Ｗｂ１，Ｗｂ２のうち、接地していない給電路Ｗｂ１にスイッチＳＷ１００を介挿すれば、上述の電流ループが形成されないので、微発光を防止できる。しかし、接地状況を考慮しながら、スイッチＳＷ１００を配線しなければならず、良好な施工性を得ることが困難であった。

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、小型、低コストで微発光を抑制することができ、且つ施工性を向上させた照明器具を提供することにある。

本発明の照明器具は、接地相を有する交流電源から一対の給電路を介して入力された交流を整流および昇圧した直流電力を出力する非絶縁型の電源回路と、前記電源回路が出力する前記直流電力によって点灯する１つ以上の半導体発光素子を有する光源ユニットと、接地経路を介して接地された導電材料で形成されて、前記電源回路および前記光源ユニットを設けた器具外郭とを備えて、前記一対の給電路のうち一方のみが遮断された場合、前記半導体発光素子は、前記交流電源から、前記光源ユニットと前記器具外郭との間に形成された浮遊容量、および前記接地経路を介して交流電力を供給され、この交流電力を供給されている前記半導体発光素子の順電圧は、この順電圧による発光レベルが人の目に認識できない値であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、小型、低コストで微発光を抑制することができ、且つ施工性を向上させることができるという効果がある。

実施形態の照明器具の概略構成を示す回路図である。 同上の半導体発光素子の特性を示す順電圧−順電流特性図である。 従来の照明器具の概略構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
図１は、本実施形態の照明器具Ａ１の概略構成を示しており、電源回路１と、光源ユニット２と、器具外郭４とで構成される。

電源回路１は、交流電源１０から入力される交流電圧Ｖｉ１を整流（全波整流または半波整流）し、整流電圧を昇圧した直流電力を出力する非絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバータで構成される。なお、非絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバータとは、入出力間が絶縁されていない構成を有するものであり、非絶縁型の昇圧機能を有するＡＣ／ＤＣコンバータの構成は周知であるので、詳細な説明は省略する。

光源ユニット２は、直列接続した複数の半導体発光素子３が実装された基板（図示なし）を具備しており、半導体発光素子３の直列回路の両端間には、電源回路１が出力する直流電圧Ｖｏ１が印加される。すなわち、半導体発光素子３は、電源回路１から供給される直流電力によって、点灯する。なお、本実施形態において、半導体発光素子３はＬＥＤで構成されるが、半導体発光素子の形態はＬＥＤに限定されるものではない。

さらに、電源回路１の入力には、交流電源１０から一対の給電路Ｗａ１，Ｗａ２を介して交流電力が供給されており、一方の給電路Ｗａ２には、スイッチＳＷ１が介挿されている。このスイッチＳＷ１は、家庭用の壁スイッチのように交流電源の片切スイッチを構成しており、スイッチＳＷ１をオン・オフすることによって、交流電源１０から電源回路１への電源供給を導通・遮断し、半導体発光素子３の点灯・消灯を切り替えることができる。

そして、器具外郭４は、金属等の導電性材料で形成されており、電源回路１、光源ユニット２が取り付けられている。なお、図１において、器具外郭４は、その一部のみを図示している。

さらに、交流電源１０は接地相を有する単相１００Ｖで構成されており、接地相（スイッチＳＷ１が介挿された給電路Ｗａ２側）は、接地経路Ｗａ３を介して接地している。そして、照明器具Ａ１の器具外郭４も、接地経路Ｗａ４を介して接地している。すなわち、器具外郭４は、交流電源１０の接地相と同電位になる。

図２は、半導体発光素子３の順電圧−順電流特性を示す。本実施形態では、スイッチＳＷ１をオンした場合、半導体発光素子３の順電流Ｉｆを１００ｍＡに設定して、半導体発光素子３の発光レベルを所定の明るさに調整している。具体的には、半導体発光素子３のそれぞれの順電圧Ｖｆが約２．９Ｖになるように、電源回路１が出力する直流電圧Ｖｏ１を設定する。例えば、半導体発光素子３の直列接続数が９４個の場合、電源回路１は、約２７３Ｖの直流電圧Ｖｏ１を出力することによって、半導体発光素子３のそれぞれの順電圧Ｖｆを約２．９Ｖに設定し、順電流Ｉｆを１００ｍＡにしている。このようにして、スイッチＳＷ１のオン時において、半導体発光素子３の発光レベルを、所定の明るさに調整している。

次に、スイッチＳＷ１をオフした場合、交流電源１０から電源回路１への電源供給は遮断される。しかしながら、照明器具Ａ１において、光源ユニット２は、器具外郭４に近接して取り付けられており、光源ユニット２と器具外郭４との間には、浮遊容量Ｃａが発生している。而して、スイッチＳＷ１をオフした状態でも、交流電源１０−給電路Ｗａ１−電源回路１−半導体発光素子３−浮遊容量Ｃａ−器具外郭４−接地経路Ｗａ４−接地経路Ｗａ３−交流電源１０の電流ループが存在する。この電流ループには、交流電源１０から電流が流れ込み、この電流ループ内の半導体発光素子３に電流が流れる。このとき、半導体発光素子３には、交流電圧が印加され、交流電圧の半周期毎に、順電圧が印加される期間と逆電圧が印加される期間とが交互に繰り返される。なお、浮遊容量Ｃａは、半導体発光素子３と器具外郭４との間の浮遊容量、半導体発光素子３が実装された基板と器具外郭４との間の浮遊容量、光源ユニット２のケースと器具外郭４との間の浮遊容量等で形成される。

ここで、本実施形態の半導体発光素子３は、順電流Ｉｆが０．０１ｍＡ以上であれば、人の目で認識できる光を発するものとする。この場合、スイッチＳＷ１がオフして、上述の電流ループが形成された状態では、半導体発光素子３の順電流Ｉｆを０．０１ｍＡ未満に設定し、人の目が半導体発光素子３の発光を認識できないようにする。

図２では、半導体発光素子３に順電流Ｉｆ＝０．０１ｍＡが流れているとき、その順電圧Ｖｆは、約２．３Ｖになる。そこで、半導体発光素子３の個体差、交流電源１０の交流電圧Ｖｉ１の精度等を考慮して、半導体発光素子３のそれぞれの順電圧Ｖｆが１．５Ｖ以下になるように、半導体発光素子３の直列接続数を設定する。例えば、交流電圧Ｖｉ１の実効値が１００Ｖの場合、交流電圧Ｖｉ１の最大振幅は１４１Ｖになる。而して、半導体発光素子３の直列接続数を９４個以上にすれば、半導体発光素子３のそれぞれの順電圧Ｖｆの最大値が１．５Ｖ以下になり、半導体発光素子３の順電流Ｉｆの最大値を０．０１ｍＡ未満に設定できる。

このようにして、照明器具Ａ１は、スイッチＳＷ１のオフ時において、上述の電流ループ内の半導体発光素子３の発光レベル（微発光のレベル）を、人の目が認識できないレベルに維持することができる。また、半導体発光素子３のそれぞれにコンデンサを並列接続する必要はなく、小型化および低コスト化を図ることができる。

また、照明器具Ａ１を用いることによって、スイッチＳＷ１を、接地していない給電路Ｗａ１，接地している給電路Ｗａ２のいずれに介挿した場合でも、微発光のレベルを抑制できる。したがって、片切りのスイッチＳＷ１を用いた場合でも、スイッチＳＷ１の配線時に接地状況を考慮する必要がなく、良好な施工性を得ることができる。

このように、本実施形態の照明器具Ａ１は、小型、低コストで微発光を抑制することができ、且つ施工性を向上させることができるものである。

Ａ１ 照明器具
１ 電源回路
２ 光源ユニット
３ 半導体発光素子
４ 器具外郭
１０ 交流電源
ＳＷ１ スイッチ
Ｃａ 浮遊容量
Ｗａ１，Ｗａ２ 給電路
Ｗａ３，Ｗａ４ 接地経路

Claims (1)

1. 接地相を有する交流電源から一対の給電路を介して入力された交流を整流および昇圧した直流電力を出力する非絶縁型の電源回路と、
   前記電源回路が出力する前記直流電力によって点灯する１つ以上の半導体発光素子を有する光源ユニットと、
   接地経路を介して接地された導電材料で形成されて、前記電源回路および前記光源ユニットを設けた器具外郭とを備えて、
   前記一対の給電路のうち一方のみが遮断された場合、前記半導体発光素子は、前記交流電源から、前記光源ユニットと前記器具外郭との間に形成された浮遊容量、および前記接地経路を介して交流電力を供給され、この交流電力を供給されている前記半導体発光素子の順電圧は、この順電圧による発光レベルが人の目に認識できない値である
   ことを特徴とする照明器具。

Images