JP6019934B2 - Ｌｅｄ電源装置及び屋外用照明器具 - Google Patents

Description

本発明はＬＥＤ電源装置及び屋外用照明器具に関し、特に、ＬＥＤを搭載した道路灯、街路灯等に用いられるＬＥＤ電源装置及び屋外用照明器具に関する。

従来から、地面に立設されたポール先端に光源部を有する屋外用照明器具において、商用電源から光源部に電力を安定供給するための安定器がポールに内蔵される構成が知られている。例えば、特許文献１（特に、同文献図９）は、立設される中空状のポール（５）及びポールに固定される照明器具（１０）からなる屋外用照明器具において、照明器具内にＨＩＤ等の高圧放電ランプが装着され、ポールの中程内部にランプを点灯するための、いわゆる銅鉄コイル式の安定器（２０）が取り付けられる構成を開示する。安定器には地中から電源線（２５）を介して交流電源が給電され、ランプには安定器によって安定化された電力がリード線（２７）を介して供給される。

特開平１１−２０３９３３号公報

ところで、近年、ＬＥＤの一般照明への普及に伴い、上記のような道路灯用照明器具の光源において、メタルハライドランプ等の高圧放電ランプからＬＥＤへの移行が進んでいる。光源がＬＥＤからなる場合、ＬＥＤを点灯させるための直流電源が安定器として必要となる。そして、ＬＥＤが半導体素子であること及び安定器が電子回路を含むことから、ノイズ耐性（コモンモードノイズ対策等）を適切に実施する必要があり、各部位の接地構成が重要な課題となる。特に、道路灯等の屋外用照明器具の設置工事については、接地配線接続の作業性を考慮する必要がある。

そこで、本発明は、ＬＥＤを光源とする屋外用照明器具において、作業性のよい接地配線構成を実現したＬＥＤ電源装置及び屋外用照明器具を提供することを課題とする。

本発明の屋外用照明器具は、ＬＥＤが配置された灯具部、一端が灯具部に結合され他端が地中に埋設されるポール部、及びポール部に内蔵され、交流電源が給電されてＬＥＤに直流電流を供給するＬＥＤ電源装置を備え、ＬＥＤ電源装置が内部回路を密閉する導電性のケースを有し、灯具部のアース端子がケースを介して接地される。

ここで、ＬＥＤ電源装置は、内部回路の一部とケースを接続する第１のアース端子、第１のアース端子に接続されケース外に引き出された電源アース線、ケースの外面に設けられた第２のアース端子、及び灯具部のアース端子と第２のアース端子の間に接続された中継アース線を備え、ケースがポール部内に取り付けられたときに、第２のアース端子が第１のアース端子よりも上方に位置するように配置されることが好ましい。

本発明のＬＥＤ電源装置は、ＬＥＤが配置された灯具部が一端に取り付けられるとともに他端が地中に埋設されるポール部に内蔵され、交流電源が入力されてＬＥＤに直流電流を供給する構成において、内部回路を密閉する導電性のケース、内部回路の一部とケースを接続する第１のアース端子、第１のアース端子に接続されケース外に引き出された電源アース線、及びケースの外面に設けられ灯具部のアース端子に接続される中継アース線が接続可能な第２のアース端子を備え、電源アース線と第２のアース端子はケースを介して電気的に接続される。

ここで、ケースの長手方向における一端側に電源アース線の引き出し部が配置され、長手方向における他端側に第２のアース端子が配置されることが好ましい。

上記の屋外用照明器具及びＬＥＤ電源装置において、ケースが長手方向を有する底部及びカバー部からなり、第２のアース端子が、カバー部の、底部に対向する第１の面又は底部と第１の面を結び長手方向に延在する第２の面に配置されることが好ましい。また、長手方向において底部の長さがカバー部の長さよりも大きく、底部がカバー部に対して張り出した張出部を有する場合に、第２のアース端子が張出部に配置されるようにしてもよい。

本発明の実施例による屋外用照明器具（道路灯用照明器具）を示す図である。 図１の道路灯用照明器具の内部構成を示す図である。 図２の道路灯用照明器具に内蔵される専用電線を示す図である。 図２の道路灯用照明器具に内蔵されるＬＥＤ電源装置を示す図である。 図４のＬＥＤ電源装置の内部回路の一例を示す図である。 図４のＬＥＤ電源装置のケースを説明する図である。 図４のＬＥＤ電源装置の内部回路の他の例を示す図である。 一般的な道路灯用照明器具の内部構成を説明する図である。

図１に、本発明の屋外用照明器具の一実施例として道路灯用照明器具１を示す。道路灯用照明器具１は、灯具部２、ポール部３、及びＬＥＤ電源装置４を備える。なお、図１に表れる外観上の構成は一般的な道路灯用照明器具と同様である。ポール部３は中空の筒状を有し、一端（上端）には灯具部２が取り付けられ、他端（下端）は地中に埋設される。ＬＥＤ電源装置４はポール部３内に固定され、地中からの配線（不図示）により商用電源が給電され、灯具部２に設けられたＬＥＤに直流電源を供給する。なお、灯具部２はポール部３に対して取り外し可能である。

図２は、道路灯用照明器具１の内部構成を示す図である。灯具部２は導電性の器具本体２０、ＬＥＤモジュール基板２１、端子台２２、出力線（ＤＣ＋）２３、出力線（ＤＣ−）２４、及びアース線２５を含む。ＬＥＤモジュール基板２１は複数のＬＥＤチップをモジュール化したものであり、複数のＬＥＤ２１ａが器具本体２０の下面の透明カバーを介して下方を照射するように配置される。ＬＥＤモジュール基板２１には、出力線２３及び２４から直流電流が供給される。ＬＥＤモジュールが複数の系統からなる場合には、出力線の対は系統数に対応して設けられる。なお、以降において、ＬＥＤモジュールは１つの系統からなるものとして説明するが、本発明は１系統のものに限られない。アース線２５は、一端が端子台２２に、他端が器具本体２０に接続される。これにより、器具本体２０は後述するポール部３のポール３０を介して接地される。

図２乃至図８を参照して、ポール部３の内部構成を説明する。図２は本発明の実施例に係る構成を示すものであり、図８は一般的な構成を示すものであり、以下に必要に応じて両者を対比しながら各構成を説明する。ポール部３は、導電性の筒状のポール３０、ＬＥＤ電源装置４の上方に配置される専用電線３１、及びＬＥＤ電源装置４の下方かつポール３０の内面に取り付けられる端子台３２を内部に含む。なお、ポール３０の側部には開閉可能な扉部（不図示）があり、ＬＥＤ電源装置４付近の配線工事が可能なものとする。

図３を参照して、専用電線３１を説明する。専用電線３１は同じ長さかつ同じ端部位置で加工した複数のケーブルを束ねて保持するものである。本開示における専用電線３１は３芯構造を有し、同じ長さ及び同じ端部位置の出力線（ＤＣ＋）３３、出力線（ＤＣ−）３４及びアース線３５（中継アース線）が束ねられ、被覆３６によって保持される。出力線３３及び３４の一端にはそれぞれ接続端子３３ａ及び３４ａが設けられ、他端にはそれぞれ防湿用コネクタ３３ｂ及び３４ｂが接続される。アース線３５の両端には接続端子３５ａ及び３５ｂが設けられる。なお、ＬＥＤモジュール基板２１のＬＥＤモジュールがｎ個の系統からなる場合には、専用電線３１は（ｎ×２＋１）芯構造となる。

図２及び図８を参照すると、専用電線３１の出力線３３、出力線３４及びアース線３５の各一端（上端）は灯具部２の端子台２２の対応する端子に接続され、出力線２３、出力線２４及びアース線２５にそれぞれ電気的に接続される。即ち、接続端子３３ａ、３４ａ及び３５ａが端子台２２に固定される。専用電線３１はポール３０の内壁に固定されていてもよいし、灯具部２の端子台２１における各線の接続によって吊り下げられていてもよい。

図４及び図５を参照して、ＬＥＤ電源装置４を説明する。図４はＬＥＤ電源装置４の上面図である。ＬＥＤ電源装置４は、内部回路を密閉して内包する導電性のケース４０、一対の交流入力線４１及び４２、出力線（ＤＣ＋）４３、出力線（ＤＣ−）４４、並びにアース線４５（電源アース線）を備える。出力線４３及び４４の先端にはそれぞれ防湿用コネクタ４３ａ及び４４ａが接続されている。ケース４０は、ポール３０の内面にケース４０を固定（例えば、ビス止め）するための穴部４０ａ及び４０ｂを有する。

図５に、ＬＥＤ電源装置４の内部回路の一例を示す。内部回路５０は交流電流を直流電源に変換する降圧コンバータからなる。内部回路５０は、入力端子Ｔ１及びＴ２、出力端子Ｔ３及びＴ４、並びにアース端子Ｅ１を有する。入力端子Ｔ１及びＴ２には、上述の入力線４１及び４２がそれぞれ接続され、出力端子Ｔ３及びＴ４には、上述の出力線４３及び４４がそれぞれ接続され、アース端子Ｅ１にはアース線４５が接続される。例えば、内部回路５０が実装された回路基板がアース端子Ｅ１の部分でネジ留め等によりケース４０に接続される。即ち、アース端子Ｅ１はケース４０に電気的に接続される。

内部回路５０は、フライバックコンバータからなる直流変換回路５０１、及び直流変換回路５０１からの出力ライン上のノードＮ４とアース端子Ｅ１の間に接続されるコンデンサ５０２を含む。なお、コンデンサ５０２は、トランス５１２の２次側のノードＮ３又は１次側のノードＮ１若しくはＮ２とアース端子Ｅ１の間に接続されるようにしてもよい。

直流変換回路５０１は、入力端子Ｔ１及びＴ２からの交流入力を直流化する。直流変換回路５０１は、ダイオードブリッジ等の整流回路５１０及び平滑コンデンサ５１１からなる整流平滑回路、トランス５１２、トランス５１２の一次巻線をスイッチングするスイッチング素子５１３、トランス５１２の二次巻線の電圧を整流平滑する整流素子５１４及び平滑コンデンサ５１５を備える。直流変換回路５０１はさらに、その安定動作のために、平滑コンデンサ５１１と平滑コンデンサ５１２を接続する結合コンデンサ５１６を含んでいてもよい。ＰＷＭ制御回路５１７はドライバＩＣ等を含み、直流変換回路５０１の出力電流が所定値となるように、スイッチング素子５１３をＰＷＭ制御する。図５はオープンループの制御回路を示しているが、出力ラインに流れる電流を抵抗等により検出して電流フィードバックを行う構成としてもよい。

図２及び図８を参照すると、ＬＥＤ電源装置４の入力線４１及び４２並びにアース線４５の一端は端子台３２の対応する端子に接続される。これにより、入力線４１及び４２は地中からの配線６１及び６２を介して商用交流電源に接続されとともに、アース線４５は地中へのアース線６５を介して接地される。

ＬＥＤ電源装置４の出力線４３及び４４はケース４０の外部で上方に屈曲され、専用電線３１からの出力線３３及び３４の他端（下端）とそれぞれ接続される。即ち、防湿用コネクタ３３ｂ及び３４ｂと防湿用コネクタ４３ａ及び４４ａがそれぞれ結合される。この防湿用コネクタにより、安全かつ容易な取り付け作業（結線作業）が得られる。

ここで、図８に示す一般的なポール部３では、専用電線３１からのアース線３５の接続端子３５ｂは端子台３２に届かない。そこで、従来では、道路灯用照明器具１の設置現場において、アース線３５の下端をカットし、延長アース線３７をアース線３５のカット端と端子台３２の間に接続する作業が行われていた。しかし、この延長アース線３７の追加作業は、延長アース線３７の準備・加工作業（適当な長さにカットし、先端部の被覆を剥く作業）を要するとともに、アース線３５への接続作業が必要となり、工事の効率化を妨げる原因となっていた。

そこで、本発明の実施例においては、図４に示すように、ＬＥＤ電源装置４のケース４０の一部にアース端子Ｅ２が設けられ、図２に示すように、アース端子Ｅ２に専用電線３１からのアース線３５の接続端子３５ｂが接続される。なお、アース端子Ｅ２は接続端子３５ｂをケース４０にネジ留め又はビス留め可能な孔部等であればよく、接続端子３５ｂをケース４０に固定可能であればどのような形態のものであってもよい。アース端子Ｅ１とアース端子Ｅ２はケース４０を介して電気的に接続されている。この構成により、アース線３５は、接続端子３５ｂ、アース端子Ｅ２、ケース４０、アース端子Ｅ１、アース線４５、端子台３２、及びアース線６５を介して接地される。

ここで、図６を参照して、ＬＥＤ電源装置４のケース４０の構成を説明する。なお、穴部４０ａ及び４０ｂは図示を省略してある。ケース４０はアルミ、ステンレス等の導電性の金属からなるものであればよい。ケース４０は底部４０１及びカバー部４０２からなり、ケース４０の長手方向において底部４０１の長さがカバー部４０２の長さよりも大きく、底部４０１がカバー部４０２に対して張り出した張出部４０１ａを有する。ポール部３は屋外に設置されるものであるため、湿度が高い場合又は結露が生じる場合がある。そのため、内部回路への水分の侵入を防止するために、例えば、ケース４０の内部は絶縁物で充填されて密閉構造とされる。このような密閉構造を簡素な構成で得るために、上記の各線４１−４５はケース４０の一箇所から引き出されることが好ましい。また、その引き出し部は、ケース４０がポール３０の内面に取り付けられたときに下方を向くように配置されることが好ましい。上記の各線４１−４５はカバー部４０２の短辺側端面４０２ａの引き出し部４０２ｂから引き出される。なお、引き出し部４０２ｂにおいても気密処理が施されているものとする。

図６に示すように、ケース４０の張出部のうちの、引き出し部４０２ｂから遠い側、即ち、ポール３０内部にケース４０が取り付けられたときに上部に位置する張出部４０１ａにアース端子Ｅ２が設けられる。即ち、ケース４０の長手方向における一端側に引き出し部４０２ｂが配置され、長手方向における他端側にアース端子Ｅ２が配置される。これにより、ポール３０内にケース４０が取り付けられたときに、アース線４５の引き出し箇所はケース４０の長手方向の下部側に配置され、アース端子Ｅ２が長手方向の上部側に配置される。即ち、専用電線３１からのアース線３５を加工せずに接続端子３５ｂがアース端子Ｅ２に届くような位置にケース４０が配置される。

なお、ケース４０に対するアース端子Ｅ２は、張出部４０１ａに限られず、カバー部４０２の、底部４０１に対向する面４０２ｃ又は底部４０１と面４０２ｃを結び長手方向に延在する面４０２ｄに配置されるようにしてもよい。即ち、ポール３０内部の湿度や結露に起因する水分がアース端子Ｅ２付近の僅かな隙間からケース４０内に浸入し難いように、ケース４０がポール３０内部に取り付けられたときの鉛直上方向の面以外（即ち、端面４０２ａに対向する面以外）にアース端子Ｅ２を配置することが好ましい。そして、カバー部４０２に対する底部４０１の長さがアース端子Ｅ２の配置のために充分に大きくない場合（即ち、張出部４０１ａが充分に大きくない場合）には、アース端子Ｅ２を面４０２ｃ及び面４０２ｄに配置することが有用である。

上記構成により、道路灯用照明器具１の設置工事において、専用電線３１からのアース線３５の加工処理が不要となり、アース線３５の先端の接続端子３５ａをアース端子Ｅ２に固定するだけで専用電線３１のアース線３５の接続作業を行うことができ、作業効率が大幅に向上する。また、従来必要であった延長アース線３７を不要としたので、資材を削減することができ、環境に対しても好ましいものとなる。

以上に本発明の好適な実施例を示したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような種々の変形が可能である。
例えば、上記実施例では、屋外用照明器具として道路灯用照明器具を例示したが、屋外に設置されて地中に接地されるものであれば、街路灯、表示器等、他の用途の照明器具にも本発明を適用できる。

また、上記実施例では、ポール３０の下端が直接地中に埋設される構成を示したが、ポール３０の下端が、土台又は脚となる部材を介して地面に設置される構成にも本発明を適用できる。

また、上記実施例では、内部回路５０の一例として図５に示す構成を示したが、内部回路の構成はこれに限られない。例えば、図５では内部回路として絶縁型のフライバックコンバータを示したが、内部回路は非絶縁型の降圧チョッパ回路からなっていてもよい。また、アース端子Ｅ１への結線について、コンデンサ５０２を介して直流変換回路５０１とアース端子Ｅ１を接続する構成を示したが、コンデンサ５０２に抵抗、インダクタ若しくは他のコンデンサ又はこれらの組合せを直列接続したものを直流変換回路５０１とアース端子Ｅ２の間に接続してもよい。

また、図５ではコンデンサ５０２が整流回路５１０の後段（直流側）のノードに接続される構成を示したが、コンデンサが整流回路５１０の前段（交流側）に他のコンデンサ、抵抗等を介して接続される構成としてもよい。例えば、図７に示すように、内部回路５０´において、交流入力端子Ｔ１とＴ２の間に直列接続されたコンデンサ５０３及び５０４の接続点とアース端子Ｅ１の間にコンデンサ５０５が接続される構成としてもよい。

１ 道路灯用照明器具
２ 灯具部
３ ポール部
４ ＬＥＤ電源装置
２０ 器具本体
２１ ＬＥＤモジュール基板
２１ａ ＬＥＤ
２２ 端子台
２３、２４ 出力線
２５ アース線
３０ ポール
３１ 専用電線
３２ 端子台
３３、３４ 出力線
３５ アース線（中継アース線）
４０ ケース
４１、４２ 入力線
４３、４４ 出力線
４５ アース線（電源アース線）
５０、５０´ 内部回路
４０１ 底部
４０１ａ 張出部
４０２ カバー部
４０２ａ、４０２ｃ、４０３ｄ 面
４０２ｂ 引き出し部
Ｅ１、Ｅ２ アース端子

Claims (6)

1. 屋外用照明器具であって、
   ＬＥＤが配置された灯具部、
   一端が前記灯具部に結合され、他端が地中に埋設されるポール部、及び
   前記ポール部に内蔵され、交流電源が給電されて前記ＬＥＤに直流電流を供給するＬＥＤ電源装置
   を備え、
   前記ＬＥＤ電源装置が、
   内部回路を密閉する導電性のケースと、
   前記内部回路の一部と前記ケースを接続する第１のアース端子と、
   前記第１のアース端子に接続され、前記ケースから下方に引き出された電源アース線と、
   前記ケースの外面に設けられ、前記ケースが前記ポール部内に取り付けられたときに前記第１のアース端子よりも上方に位置するように配置された第２のアース端子と、
   前記灯具部のアース端子と前記第２のアース端子の間に接続された中継アース線と
   を備え、前記ポール内で下方に向けて、前記中継アース線、前記第２のアース端子、前記ケース、前記第１のアース端子及び前記電源アース線を介して接地が行われる屋外照明用器具。
2. 請求項１に記載の屋外用照明器具において、前記ケースが長手方向を有する底部及びカバー部からなり、前記第２のアース端子が、該カバー部の、該底部に対向する第１の面又は該底部と該第１の面を結び該長手方向に延在する第２の面に配置された屋外用照明器具。
3. 請求項１に記載の屋外用照明器具において、前記ケースが長手方向を有する底部及びカバー部からなり、該長手方向において該底部の長さが該カバー部の長さよりも大きく、該底部が該カバー部に対して張り出した張出部を有し、前記第２のアース端子が該張出部に配置された屋外用照明器具。
4. ＬＥＤが配置された灯具部が一端に取り付けられるとともに他端が地中に埋設されるポール部に内蔵され、交流電源が入力されて該ＬＥＤに直流電流を供給するＬＥＤ電源装置であって、
   内部回路を密閉する導電性のケースであって、該ケースの一端に、前記ポールに内蔵されるときに下方を向く配線の引き出し部が設けられたケース、
   前記内部回路の一部と前記ケースを接続する第１のアース端子、
   前記第１のアース端子に接続され、前記配線の引き出し部から前記ケース外に引き出された電源アース線、及び
   前記ケースの外面であって前記第１のアース端子よりも前記ケースの他端側に配置され、前記ケースを介して前記第１のアース端子と電気的に接続され、前記灯具部のアース端子に接続される中継アース線が接続可能な第２のアース端子
   を備えたＬＥＤ電源装置。
5. 請求項４に記載のＬＥＤ電源装置において、前記ケースが長手方向を有する底部及びカバー部からなり、前記第２のアース端子が、該カバー部の、該底部に対向する第１の面又は該底部と該第１の面を結び該長手方向に延在する第２の面に配置されたＬＥＤ電源装置。
6. 請求項４に記載のＬＥＤ電源装置において、前記ケースが長手方向を有する底部及びカバー部からなり、該長手方向において該底部の長さが該カバー部の長さよりも大きく、該底部が該カバー部に対して張り出した張出部を有し、前記第２のアース端子が該張出部に配置されたＬＥＤ電源装置。

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