JP2019175715A

JP2019175715A - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP2019175715A
Application number: JP2018063361A
Authority: JP
Inventors: 洋一尾▲崎▼; Yoichi Ozaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP6527982B1

Abstract

【課題】
ＬＥＤの数及び配置を改良することにより、部品点数が増加することなく、簡単な構成で、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できるＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤ照明装置１は、基板２と、基板２上に配置された第１のＬＥＤチップＣＷと、基板上２に配置され、第１のＬＥＤチップＣＷよりも色温度が低い第２のＬＥＤチップＷＷとを有し、第１のＬＥＤチップＣＷの数は、第２のＬＥＤチップＷＷの数よりも多く、第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとが平面視略同心円上に配置され、かつ、第１のＬＥＤチップＣＷを外側、第２のＬＥＤチップWWを内側になるように同心円から互いにずらして配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ照明装置に関し、特に、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できるＬＥＤ照明装置に関する。

近年、ＬＥＤ照明装置は、従来の白熱電球に比べて、消費電力が低く、かつ長寿命の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）を用いているため、需要者のエコロジー意識の高まりや省エネ対策の普及に伴い、その使用範囲や使用用途を急速に広めている。

また、白熱電球の代替としてＬＥＤ照明装置を使用したいというニーズも高まっている。

ところで、従来の白熱電球の場合、位相制御調光器を用いた調光操作により商用交流電圧の導通角を狭くして白熱電球を暗くしていくと、当該電球内で発光するフィラメントの温度が低下することにより、当該フィラメントから発せられる光の色温度も低くなって赤っぽくなる。

一方、ＬＥＤ照明装置の場合、電流を低減して暗くしても色温度は変わらないので、調光されるケースが比較的多いホテルなどでは、白熱電球の代替としてＬＥＤ照明装置を用いる場合、白熱電球を用いた場合と同じように、位相制御式等の調光器を用いた調光とともに色温度が変わり、これにより客室の雰囲気を維持することができることが望まれている。

このように調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できるＬＥＤ照明装置は、従来から種々の技術が提案されている。

例えば、特許文献１では、調光操作によって大きさが変化する直流の入力電流を受けて点灯するＬＥＤランプであって、第１のＬＥＤチップと、第１のＬＥＤチップに対して並列に接続されているとともに、第１のＬＥＤチップよりも色温度の低い光を発する第２のＬＥＤチップと、第１のＬＥＤチップに対して並列、かつ、第２のＬＥＤチップに対して直列に接続されているインピーダンス回路とを備えるＬＥＤランプが提案されている。

このＬＥＤランプによれば、白熱電球と同様に、減光とともに色温度の低い光を発することのできる、簡単な回路構成のＬＥＤランプを提供できる、としている（以下、この技術を従来例１という）。

特許文献２では、第１の発光手段（白色ＬＥＤ）と、第１の発光手段と異なる発光色の第２の発光手段（有色ＬＥＤ）と、第１、第２の発光手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、全光時に前記第１の発光手段を主点灯手段として点灯し、調光時に第２の発光手段を主点灯手段として点灯し、第１または第２の発光手段の発光色のいずれか一方を白色とし、全光時の明るさ及び発光色と、調光時の明るさ及び発光色とを連続的に変化させるＬＥＤ点灯装置が提案されている。

このＬＥＤ点灯装置では、白色ＬＥＤ及び有色ＬＥＤを互い違いに均等に配設しており、白熱電球の代替品として、明るいときは白色で、暗いときは電球色とすることができ、また、白色ＬＥＤと電球色の有色ＬＥＤをそれぞれの明るさを平均化したものとできる、としている（以下、この技術を従来例２という）。
特開２０１５−２０３４号公報特開２００４−１１１１０４号公報

従来例１では、第２のＬＥＤチップに対して直列に接続されているインピーダンス回路（空冷ファンの定電流回路）を用いる必要があるため、部品点数が増え、装置の大型化やコストの増大化につながるという課題があった。

従来例２では、白色ＬＥＤ及び有色ＬＥＤを「立体的に」互い違いに均等に配設しているので（公報の図４参照）、構造や配線パターンが複雑になり、コストの増大化につながるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤの数及び配置を改良することにより、部品点数が増加することなく、簡単な構成で、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できるＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

本発明のＬＥＤ照明装置は、
基板と、
前記基板上に配置された第１のＬＥＤチップと、
前記基板上に配置され、前記第１のＬＥＤチップよりも色温度が低い第２のＬＥＤチップとを有し、
前記第１のＬＥＤチップの数は、前記第２のＬＥＤチップの数よりも多く、
前記第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとが平面視略同心円上に配置され、かつ、前記第１のＬＥＤチップを外側、前記第２のＬＥＤチップを内側になるように前記同心円から互いにずらして配置されている、
ことを特徴するものである。

隣接する前記第１のＬＥＤチップと前記第２のＬＥＤチップとを一部重なるように配置されていてもよい。

前記第１のＬＥＤチップの色温度は２６００〜３０００Ｋであり、前記第２のＬＥＤチップの色温度は１６００〜１８００Ｋであってもよい。

クリプトン球型のＬＥＤ照明装置であってもよい。

シリカ球型のＬＥＤ照明装置であってもよい。

本発明のＬＥＤ照明装置によれば、次のような効果を奏する。

（１）第１のＬＥＤチップの数が第２のＬＥＤチップの数よりも多いため、第２のＬＥＤチップが点灯するタイミングが第１のＬＥＤチップよりも早く、調光比が低い時に第２のＬＥＤチップにより、白熱電球のように赤みがかる。

また、第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとが平面視略同心円上に配置され、かつ、第１のＬＥＤチップを外側、第２のＬＥＤチップを内側になるように同心円から互いにずらして配置されているので、調光器で明るさを減じた時に内側から第２のＬＥＤチップの光による赤みのある点灯となり、調光器で明るさを増すごとに外側の第１のＬＥＤチップの光が内側の第２のＬＥＤチップの光を包み込む。これによって、部品点数が増加することなく、簡単な構成で、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できるＬＥＤ照明装置を提供することができる。

（２）第１のＬＥＤチップの光と第２のＬＥＤチップの光とが適度に混ざり合うので、ランプ内部に目を向けたとき、内部のＬＥＤチップの光源部分が強調されることなく、ぼやけて見えるので、照明装置の品質が劣化することはない。

（３）基板の中心部にＬＥＤチップを配置することなく、各種部品を配置できるので、設計が容易になるとともに装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の基板上の第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの配置パターンを概略的に示す平面図である。本発明の実施形態例に係るクリプトン球型のＬＥＤ照明装置の基板を示す平面図である。本発明の実施形態例に係るシリカ球型のＬＥＤ照明装置の基板を示す平面図である。本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の基板上の配線パターンを概略的に示す平面図である。（Ａ）及び（Ｂ）はＬＥＤ照明装置の基板上の第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの配置パターンの例を概略的に示す説明図である。（Ａ）〜（Ｄ）はＬＥＤ照明装置の基板上の第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの配置パターンの例を概略的に示す説明図である。本発明の実施形態例に係るＬＥＤ装置の外観を示す側面図である。本発明の実施形態例に係るＬＥＤ装置の内部構造を示す断面図である。本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置において、調光比の変化に応じて第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの動作電圧の変化を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の基板上の第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの配置パターンを概略的に示す平面図である。

本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１は、例えばクリプトン球型のＬＥＤ照明装置あるいはシリカ球型のＬＥＤ照明装置として用いられ、図１に示すように、基板２と、基板２上に配置された第１のＬＥＤチップＣＷと、基板２上に配置され、第１のＬＥＤチップＣＷよりも色温度が低い第２のＬＥＤチップＷＷとを有する。

第１のＬＥＤチップＣＷの色温度は２６００〜３０００Ｋ（単位：ケルビン）であり、例えば２８００ＫのＬＥＤチップが用いられる。

第２のＬＥＤチップＷＷの色温度は１６００〜１８００であり、例えば１８００ＫのＬＥＤチップが用いられる。

第１のＬＥＤチップＣＷの数は、第２のＬＥＤチップＷＷの数よりも多く、例えば第１のＬＥＤチップＣＷは８個、第２のＬＥＤチップＷＷは７個である。

これによって、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷ同士を直列に接続し、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷとを互いに並列に接続した場合、分圧された各第１のＬＥＤチップＣＷの動作電圧及び第２のＬＥＤチップＷＷの動作電圧に差が生じて、第２のＬＥＤチップＷＷが点灯するタイミングが早く、第１のＬＥＤチップＣＷが点灯するタイミングが遅くなり、第２のＬＥＤチップＷＷが消灯するタイミングが遅く、第１のＬＥＤチップＣＷが消灯するタイミングが早くなる。

第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとは、平面視略同心円上に配置されており、かつ第１のＬＥＤチップＣＷを外側、第２のＬＥＤチップＷＷを内側になるように同心円から互いにずらして配置されている。例えば、中心に対して５０％以上ずらして配置するのが好ましい。

隣接する第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとは、互いに重なるように配置されており、例えば横幅に対して４０％程度、重なるのが好ましい。

なお、図１中、Ｒ１及びＲ２は抵抗用部品である。

図２は本発明の実施形態例に係るクリプトン球型のＬＥＤ照明装置１の基板２を示す平面図である。

図２中、３は基板２を取り付けるための締結部材としてのビス、Ｒ１及びＲ２は抵抗用部品、４は電力供給用の電線である。

図３は本発明の実施形態例に係るシリカ球型のＬＥＤ照明装置１の基板２を示す平面図である。

図３中、３は基板２を取り付けるための締結部材としてのビス、Ｒ１及びＲ２は抵抗用部品、４は電力供給用の電線である。

図４は本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の基板上の配線パターンを概略的に示す平面図である。図４はクリプトン球型のＬＥＤ照明装置の基板上の配線パターンを示し、図４中、５は配線である。

本発明者は、第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとの数及び種々の配置パターンについて実験を行った。その結果、図１〜図３に示すように第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとの数及び配置パターンにすることにより、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できることがわかったのである。

図５（Ａ）及び（Ｂ）はＬＥＤ照明装置の基板上の第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの配置パターンの例を示す説明図、図６（Ａ）〜（Ｄ）はＬＥＤ照明装置の基板上の第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとの配置パターンの例を示す説明図である。

（１）第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとをそれぞれ同心円状に配置した場合で、内周側に第１のＬＥＤチップＣＷ、外周側に第２のＬＥＤチップＷＷを配置した場合（図５（Ａ）及び図６（Ａ）参照）
この配置の場合、調光器で明るさを減じていき、明るさが１０〜２０％の下限域では、外周だけに第２のＬＥＤチップＷＷの赤さが目立ちやすくなる。白熱電球は、調光器により明るさを減じた時に、より中心部に赤みを帯びる。

（２）第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとをそれぞれ同心円状に配置した場合で、外周側に第１のＬＥＤチップＣＷ、内周側に第２のＬＥＤチップＷＷを配置した場合（図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）参照）
この配置の場合、明るさを減じた時に内側から赤みのある点灯となり、調光器で明るさを増すごとに外側の第１のＬＥＤチップＣＷの光が内側の第２のＬＥＤチップＷＷの光を包み込む。しかし、より中心部に近いところに、回路パターン、抵抗、第２のＬＥＤチップＷＷを配置して設計することは困難である。

（３）短冊状で直線的に配置した場合（図６（Ｃ）参照）
この配置の場合、点灯の立ち上がり時に赤みを帯びた光がセンター寄りに偏りが目立つ。白熱電球では、形状が球体に近くフィラメントもその中側に位置している。

（４）碁盤目状に配置した場合（第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとが並んて配置した場合（図６（Ｄ）参照）
この配置の場合、並んだ第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとの光が隣同士で必要以上に混ざりやすい。白熱電球は、形状が球体に近くフィラメントもその中側に位置している。

以上から、第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとが平面視略同心円上に配置され、かつ、第１のＬＥＤチップＣＷを外側、第２のＬＥＤチップＷＷを内側になるように同心円から互いにずらして配置されることにより、調光の際に白熱電球と同様に変色し、光のバランスが取れ、しかも部品の配置も容易になった。すなわち、調光器で明るさを減じた時に内側から第２のＬＥＤチップＷＷの光による赤みのある点灯となり、調光器で明るさを増すごとに外側の第１のＬＥＤチップＣＷの光が内側の第２のＬＥＤチップＷＷの光を包み込む。

また、第１のＬＥＤチップＣＷの光と第２のＬＥＤチップＷＷの光とが適度に混ざり合うので、ランプ内部に目を向けたとき、内部のＬＥＤチップの光源部分が強調されることなく、ぼやけて見えるので、照明装置の品質が劣化することはない。

しかも、基板２の中心部にＬＥＤチップを配置することなく、各種部品を配置できるので、設計が容易になる。

図７は本発明の実施形態例に係るＬＥＤ装置の外観を示す側面図、図８は本発明の実施形態例に係るＬＥＤ装置の内部構造を示す断面図である。

図７及び図８に示すように、本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１は、発光部６と、発光部６を支持する台座部７と、放熱部８と、電源部９と、口金部１０と、グローブ部１１とを有する。

図８に示すように、発光部６は、短形薄板状の基板２と、基板２上に所定の数及び配置パターンに配置された第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷとを有する。

基板２は、例えばアルミナなどのセラミックスで作られている。基板２には、複数の第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷを搭載し、これらの第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷに電力を供給する経路となる配線パターンが形成されている（図４参照）。

台座部７は、矩形枠状に形成されており、例えばシリコン樹脂などで作られている。

台座部７は放熱部８の上面と締結部材でありビス３によって締結されている。

放熱部８は、たとえばアルミニウムなどの金属で作られている。放熱部８は、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷ、抵抗などの各種電子部品１３からの熱を外部へ放出する役割を有する。

電源部９は、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷに電力を供給するものである。

口金部１０は、既存の照明器具などに取り付けるための部位であり、例えばＪＩＳ規格に定められた仕様で作られている。

グローブ部１１は、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷを保護するとともに、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷからの光を外部に透過させる。グローブ部１１は、図中上方側に膨出しており、放熱部８における上方側端部（取付端部）に取り付けられている。

図９は本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１の構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１は、電気系統の面からみた場合、図９に示すように、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷとを備えたＬＥＤランプ部１４と、ＬＥＤランプ部１４を駆動させるＬＥＤ駆動部１５とから構成されている。

ＬＥＤランプ部１４では、複数の第１のＬＥＤチップＣＷは直列に接続され、その両端は、一対の入力端子１６にそれぞれ電気的に接続されている。複数の第２のＬＥＤチップＷＷは直列に接続され、その両端は、一対の入力端子１６にそれぞれ電気的に接続されている。

ＬＥＤ駆動部１５は、外部電源と接続するための入力回路部１７と、外部電源の調光比を検出する調光検出部１８と、ＬＥＤランプ部１４に電力を供給して第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷを点灯させるＬＥＤ点灯回路部１９と、調光検出部１８からの信号に基いてＬＥＤ点灯回路部１９によって供給される電力を調整する調光制御回路部２０とを有する。

図１０は本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置において、調光比の変化に応じて第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとの動作電圧の変化を示すグラフである。

第１のＬＥＤチップＣＷの数は、第２のＬＥＤチップＷＷの数よりも多く、例えば第１のＬＥＤチップＣＷは８個、第２のＬＥＤチップＷＷの数７個である。

これによって、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷ同士を直列に接続し、第１のＬＥＤチップＣＷ及び第２のＬＥＤチップＷＷを互いに並列に接続した場合、分圧された各第１のＬＥＤチップＣＷの動作電圧及び第２のＬＥＤチップＷＷの動作電圧に差が生じて、第２のＬＥＤチップＷＷが点灯するタイミングが早く、第１のＬＥＤチップＣＷが点灯するタイミングが遅くなり、第２のＬＥＤチップＷＷが消灯するタイミングが遅く、第１のＬＥＤチップＣＷが消灯するタイミングが早くなる。

より具体的には、図１０に示すように、第２のＬＥＤチップＷＷは調光比が約５％以下で消灯し、第１のＬＥＤチップＣＷは調光比約２０％以下で消灯する。

逆に、調光器を０％から上げて行く時では、調光比約５％で第２のＬＥＤチップＷＷが先に点灯し始め、調光比２０％あたりで第１のＬＥＤチップCＷが点灯し始める。

それ以降では、調光比が増加するに従って、電流が増えるので両者の明るさがましていく。特に、第１のＬＥＤチップＣＷの明るさが強調される。

なお、第２のＬＥＤチップＷＷでは、調光比１００%で最大７８mAまで流し、第１のＬＥＤチップＣＷでは、調光比１００%で最大１２０mAまで流す。これにより多く電流を流す第１のＬＥＤチップＣＷの方が、同じ調光比に対してより明るく点灯する。

また、調光比約30％あたりで第２のＬＥＤチップＷＷによる赤みがかりはじめ、約２０〜５％あたりではそれが徐々に強調されていく。

本発明の実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１によれば、第１のＬＥＤチップＣＷの数が第２のＬＥＤチップＷＷの数よりも多いため、第２のＬＥＤチップＷＷが点灯するタイミングが第１のＬＥＤチップＣＷよりも早く、調光比が低い時に第２のＬＥＤチップＷＷにより、白熱電球のように赤みがかる。

また、第１のＬＥＤチップＣＷと第２のＬＥＤチップＷＷとが平面視略同心円上に配置され、かつ、第１のＬＥＤチップＣＷを外側、第２のＬＥＤチップＷＷを内側になるように同心円から互いにずらして配置されているので、調光器で明るさを減じた時に内側から第２のＬＥＤチップＷＷの光による赤みのある点灯となり、調光器で明るさを増すごとに外側の第１のＬＥＤチップＣＷの光が内側の第２のＬＥＤチップＷＷの光を包み込む。これによって、部品点数が増加することなく、簡単な構成で、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現できるＬＥＤ照明装置を提供することができる。

しかも、基板２の中心部にＬＥＤチップを配置することなく、各種部品を配置できるので、設計が容易になるとともに装置の小型化を図ることができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

本発明のＬＥＤ照明装置は、調光の際に白熱電球と同様な変色を実現するために利用される。

１：ＬＥＤ照明装置
２：基板
３：ビス
４：電力供給用の電線
５：配線
６：発光部
７：台座部
８：放熱部
９：電源部
１０：口金部
１１：グローブ部
１３：各種電子部品
１４：ＬＥＤランプ部
１５：ＬＥＤ駆動部
１６：入力端子
１７：入力回路部
１８：調光検出部
１９：ＬＥＤ点灯回路部
２０：調光制御回路部
ＣＷ：第１のＬＥＤチップ
ＷＷ：第２のＬＥＤチップ
Ｒ１、Ｒ２：抵抗用部品

本発明のＬＥＤ照明装置は、
基板と、
前記基板上に配置された第１のＬＥＤチップと、
前記基板上に配置され、前記第１のＬＥＤチップよりも色温度が低い第２のＬＥＤチッ
プとを有し、
前記第１のＬＥＤチップの数は、前記第２のＬＥＤチップの数よりも多く、
前記第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとが１つの平面視略同心円上に間隔を隔てて配置され、
前記第１のＬＥＤチップを外側、前記第２のＬＥＤチップを内側になるように前記１つの同心円から互いにずらして隣接して配置され、
隣接する前記第１のＬＥＤチップと前記第２のＬＥＤチップとを一部重なるように配置
されている、
ことを特徴するものである。

Claims

基板と、
前記基板上に配置された第１のＬＥＤチップと、
前記基板上に配置され、前記第１のＬＥＤチップよりも色温度が低い第２のＬＥＤチップとを有し、
前記第１のＬＥＤチップの数は、前記第２のＬＥＤチップの数よりも多く、
前記第１のＬＥＤチップと第２のＬＥＤチップとが平面視略同心円上に配置され、かつ、前記第１のＬＥＤチップを外側、前記第２のＬＥＤチップを内側になるように前記同心円から互いにずらして配置されている、
ことを特徴するＬＥＤ照明装置。
隣接する前記第１のＬＥＤチップと前記第２のＬＥＤチップとを一部重なるように配置されていることを特徴する請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
前記第１のＬＥＤチップの色温度は２６００〜３０００Ｋであり、前記第２のＬＥＤチップの色温度は１６００〜１８００Ｋであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
クリプトン球型のＬＥＤ照明装置であることを特徴とするの請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載のＬＥＤ照明装置。
シリカ球型のＬＥＤ照明装置であることを特徴とするの請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載のＬＥＤ照明装置。