JP2007165016A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源の通電時に非常用電源への充電と光源の点灯の両方を同時に行っても全体の電流量が増大しない制御を行うことで装置の小型化を図る。
【解決手段】商用交流電源の通電時において、非常用電源１２への充電電流の通電を制御する第１のトランジスタ１０と、ＬＥＤ２１への点灯電流の通電を制御する第３のトランジスタ１９を、５０Ｈｚ以上の短い周期で交互にオン、オフ動作させることで、非常用電源１２をパルス電流で充電し、また、ＬＥＤ２１をパルス電流で点灯動作させる。しかも、これらのパルス電流は交互に通電される。従って、非常用電源への充電と光源の点灯の両方を同時に行っても全体の電流量が増大することはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、非常用電源を備え、常用時および非常用時の両方に使用できる照明装置に関する。

例えば、非常用電源として二次電池を備えた照明装置は、商用電源の通電時には二次電池への充電を行い、商用電源の停電時には二次電池を使用して非常灯などの光源を点灯させる動作を行うのが通常であり、このようなものにおいて、二次電池から光源への通電をパルス電流とし、そのオンデューティを制御することで二次電池の電力を有効に利用して長時間にわたって光源への電力供給を維持できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１２９０９号公報

このような非常用電源を備えた照明装置を停電時のみでなく商用電源の通電時にも使用できるようにした場合、商用電源の通電時には非常用電源への充電を行うので、この状態で光源を点灯すると、主電源からは非常用電源への充電電流と光源への点灯電流の両方が流れることになり、全体として電流量が増大する。このため、主電源としては最大の電流量に充分に対処できる容量の大きなものを用意しなければならず、装置が大型化するなどの問題が生じる。

本発明は、このような課題を解決するために為されたもので、非常用電源を備え、商用電源の通電時および停電時の両方に使用できるものにおいて、通電時に非常用電源への充電と光源の点灯の両方を同時に行っても全体の電流量が増大することは無く、これにより、装置の小型化を図ることができる照明装置を提供する。

本発明は、半導体光源と、非常用電源と、商用電源通電時には、前記半導体光源および非常用電源にパルス電流を交互に通電して前記半導体光源を点灯制御するとともに前記非常用電源を充電し、商用電源停電時には前記非常用電源により前記半導体光源を点灯制御する制御回路とを備えた照明装置にある。
半導体光源としては、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、無機ＥＬ等が使用される。また、非常用電源としては、例えば、Ｎｉ−ＭＨ蓄電池などの二次電池や電気二重層コンデンサ等が使用される。

また、本発明は、制御回路が、非常用電源の充電レベルが満充電レベルに近づくとパルス電流の時間幅を短くする制御を行うことにある。パルス電流の時間幅を短くする制御は、例えば、パルスのオンデューティを可変して行う。

また、本発明は、制御回路が、非常用電源の充電レベルが満充電レベルに達した後は、半導体光源に通電するパルス電流の時間幅を可変することで調光制御を行うことにある。パルス電流の時間幅を可変する制御は、例えば、パルスのオンデューティを可変して行う。

本発明によれば、非常用電源を備え、商用電源の通電時および停電時の両方に使用できるものにおいて、通電時に非常用電源への充電と光源の点灯の両方を同時に行っても全体の電流量が増大することは無く、これにより、装置の小型化を図ることができる照明装置を提供できる。
また、本発明によれば、さらに、非常用電源の充電をスムーズに行うことができる照明装置を提供できる。
また、本発明によれば、さらに、常用時において非常用電源の充電が完了すると、半導体光源を調光できる照明装置を提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、商用交流電源１に、ノイズカット用のフィルタ回路２を介してダイオードブリッジからなる全波整流回路３の入力端子を接続している。そして、前記全波整流回路３の出力端子に第１の平滑コンデンサ４を接続して直流電源を構成している。

前記第１の平滑コンデンサ４の両端間に、出力トランス５の１次巻線５ｐを介して集積回路６を接続し、この集積回路６により出力トランス５の１次巻線５ｐに流れる電流を制御し、この出力トランス５の２次巻線５ｓに交流電圧を発生させている。

前記出力トランス５の２次巻線５ｓに、第１のダイオード７を順方向に介して第２の平滑コンデンサ８を並列に接続している。前記第２の平滑コンデンサ８は、正極端子を、第２のダイオード９を順方向に介してＰＮＰ型の第１のトランジスタ１０のエミッタに接続している。

前記第１のトランジスタ１０は、コレクタを、抵抗１１を直列に介してＮｉ−ＭＨ蓄電池などの二次電池や電気二重層コンデンサ等からなる非常用電源１２の正極端子に接続し、ベースを、抵抗１３を直列に介してＮＰＮ型の第２のトランジスタ１４のコレクタに接続している。前記非常用電源１２の負極端子および前記第２のトランジスタ１４のエミッタを前記第２の平滑コンデンサ８の負極端子に接続している。

前記第２の平滑コンデンサ８は、第３のダイオード１５を順方向に介してマイクロコンピュータ１６の電源端子にも接続している。前記第２のトランジスタ１４は、ベースをマイクロコンピュータ１６の出力端子に接続している。前記非常用電源１２は、正極端子を、第４のダイオード１７を順方向に介してマイクロコンピュータ１６の電源端子および電源電圧監視端子に接続するとともに、第５のダイオード１８を介して前記第１のトランジスタ１０のエミッタとＰＮＰ型の第３のトランジスタ１９のエミッタとの接続点に接続している。

前記第３のトランジスタ１９は、コレクタを、抵抗２０を直列に介して半導体電源であるＬＥＤ（発光ダイオード）２１の正極端子に接続し、ベースを、抵抗２２を直列に介してＮＰＮ型の第４のトランジスタ２３のコレクタに接続している。前記ＬＥＤ２１の負極端子および前記第４のトランジスタ２３のエミッタを前記第２の平滑コンデンサ８の負極端子に接続している。前記第４のトランジスタ２３は、ベースをマイクロコンピュータ１６の出力端子に接続している。

前記全波整流回路３の出力端子に、商用交流電源１が通電状態になっているか停電状態になっているかを検出する停電検出回路２４を接続し、その停電検出回路２４の出力端子にフォトカプラの発光ダイオード２５を接続している。そして、前記フォトカプラのホトトランジスタ２６を前記マイクロコンピュータ１６の入力端子に接続している。

前記停電検出回路２４は商用交流電源１が通電状態にあるときには発光ダイオード２５を点灯し、停電を検出すると発光ダイオード２５を消灯するようになっている。前記マイクロコンピュータ１６は、前記ホトトランジスタ２６が発光ダイオード２５からの光を受光しているときには通電状態を判定し、受光を停止すると停電状態を判定するようになっている。
そして、通電状態を検出している状態では、第２のトランジスタ１４のベースおよび第４のトランジスタ２３のベースに互いに反転した信号を供給し、第２、第４のトランジスタ１４、２３を交互にオン、オフ動作するようにしている。このときのオン、オフ動作の周期としては５０Ｈｚ以上が望ましい。

すなわち、第２のトランジスタ１４のベースにトランジスタをオンさせる信号を入力するときには、第４のトランジスタ２３のベースにトランジスタをオフさせる信号を入力し、逆に、第２のトランジスタ１４のベースにトランジスタをオフさせる信号を入力するときには、第４のトランジスタ２３のベースにトランジスタをオンさせる信号を入力する。

第２のトランジスタ１４がオンすると、第１のトランジスタ１０もオンし、また、第４のトランジスタ２３がオンすると、第３のトランジスタ１９もオンする。従って、第２のトランジスタ１４がオンしたときにはその期間だけ第１のトランジスタ１０を介して非常用電源１２に充電電流が流れ、また、第４のトランジスタ２３がオンしたときにはその期間だけ第３のトランジスタ１９を介してＬＥＤ２１に点灯電流が流れる。

こうして、商用交流電源１が通電状態になっているときには、第１のトランジスタ１０と抵抗１１の充電回路には図２の(a)に示すパルス電流が充電電流として非常用電源１２に流れ、また、第３のトランジスタ１９と抵抗２０とＬＥＤ２１の点灯回路には図２の(b)に示すパルス電流が点灯電流として流れることになる。

前記マイクロコンピュータ１６は、商用交流電源１が通電状態になっていることを検出しているときには、非常用電源１２の充電状態を第４のダイオード１７を介して入力する電圧をデジタル値に変換して監視し、非常用電源１２の充電が満充電に近くなると、第２のトランジスタ１４のオン期間を決めるオンデューティを短くして充電量を減少させ、非常用電源１２がスムーズに満充電かそれに近い状態になるように制御する。

また、前記マイクロコンピュータ１６は、外部から調光信号を入力すると、調光信号に応じて第４のトランジスタ２３のオン期間を決めるオンデューティを制御し、点灯回路に流れる電流量を制御してＬＥＤ２１を調光制御する。

また、前記マイクロコンピュータ１６は、商用交流電源１が停電状態になったことを検出すると、第４のトランジスタ２３、第３のトランジスタ１９をオン動作し、非常用電源１２から第５のダイオード１８、第３のトランジスタ１９、抵抗２０を介してＬＥＤ２１に点灯電流を流してＬＥＤ２１を非常灯として点灯させる。

図３は、この照明装置を組み込んだ照明器具３１を天井面３２に配設した状態を示す側面図である。また、図４は、照明器具３１を下方から見た図であり、図５は図４において電池蓋３３を外した状態を示す図である。

前記照明器具３１は、器具本体３４の下面３４ａに環状のフランジ３５を形成するとともに側面の対向した位置の２ヶ所に帯板状の係止ばね３６，３６を取付け、この１対の係止ばね３６，３６とフランジ３５によって天井面３２に取付けている。そして、照明器具３１を天井面３２に取付けた状態では照明器具３１は電源端子台４０を介して商用電源１に接続される。

前記照明器具３１は、下面３４ａに前記電池蓋３３を取付けるとともに電池蓋３３に隣接して円形状の凹部３７を形成している。そして、この凹部３７の底部中央に前記ＬＥＤ２１を配置している。前記ＬＥＤ２１の上にレンズ３８を配設して照明効果を高めるようにしている。

前記電池蓋３３には開閉ボタン３３ａが設けられ、この開閉ボタン３３ａを操作することでロックを外して電池蓋３３を開放し、また、電池蓋３３を閉じたときには自動的にロックされる構成になっている。電池蓋３３を開けると、内部はバッテリ収納部になっており、このバッテリ収納部には例えば矩形平板状のユニットに形成された前記非常用電源１２が収納されている。前記非常用電源１２はコネクタ３９を介して照明装置の回路部の所定の位置に電気的に接続される構成になっている。

このような構成においては、商用交流電源１が通電状態にあるときには、マイクロコンピュータ１６は、第２、第４のトランジスタ１４、２３を交互にオン、オフ動作し、第１のトランジスタ１０を介して非常用電源１２にパルス電流を通電するとともに第３のトランジスタ１９を介してＬＥＤ２１にパルス電流を通電する。このようにして非常用電源１２へのパルス電流とＬＥＤ２１へのパルス電流が５０Ｈｚ以上の周期で交互に流れ、非常用電源１２の充電とＬＥＤ２１の点灯が同時進行される。

ＬＥＤ２１の点灯によって照明器具３１は照明を行う。このときＬＥＤ２１は５０Ｈｚ以上の周期で点滅を繰り返すので、見た目連続点灯しているように見える。そして、調光信号により第４のトランジスタ２３のオンデューティを制御することでＬＥＤ２１を調光制御することが可能になる。

また、非常用電源１２へのパルス電流とＬＥＤ２１へのパルス電流が交互に流れるので、第２のダイオード９を介して流れ込む電流の実効値は図２の(c)に示すように、非常用電源１２に流れるパルス電流およびＬＥＤ２１に流れるパルス電流の実効値と等しい。すなわち、電流量が増大することは無い。また、非常用電源１２がパルス電流で充電されるので、充電効率を高めることができる。そして、非常用電源１２の充電が満充電に近くなると、第２のトランジスタ１４のオンデューティが短くなってパルス電流の通電量が減少し非常用電源１２はスムーズに満充電かそれに近い状態になる。

商用交流電源１が停電状態になると、第４のトランジスタ２３、第３のトランジスタ１９が連続してオン状態となり、非常用電源１２からＬＥＤ２１に点灯電流が流れ、照明器具３１は非常灯としてＬＥＤ２１を点灯するようになる。
このように、非常用電源１２への充電とＬＥＤ２１の点灯動作が同時進行されても電流量が増大することは無いので、第１、第２の平滑コンデンサ４、８、出力トランス３を含む電源側回路の容量を大きくする必要は無く、従って、装置の小型化を図ることができる。
なお、この実施の形態では、半導体光源としてＬＥＤを使用したがこれに限定するものではなく、有機ＥＬや無機ＥＬを使用したものであってもよい。

本発明の一実施の形態に係る照明装置の回路構成を示す図。 同実施の形態における要部の電流波形を示す図。 同実施の形態の照明装置を組み込んだ照明器具を示す側面図。 同照明器具を下方から見た図。 同照明器具を、電池蓋を外した下方から見た図。

符号の説明

５…出力トランス、４，８…平滑コンデンサ、１０，１４，１９，２３…トランジスタ、１２…非常用電源、１６…マイクロコンピュータ、２１…ＬＥＤ（発光ダイオード）。

Claims (3)

1. 半導体光源と、
   非常用電源と、
   商用電源通電時には、前記半導体光源および非常用電源にパルス電流を交互に通電して前記半導体光源を点灯制御するとともに前記非常用電源を充電し、商用電源停電時には前記非常用電源により前記半導体光源を点灯制御する制御回路と、
   を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 制御回路は、非常用電源の充電レベルが満充電レベルに近づくとパルス電流の時間幅を短くする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 制御回路は、非常用電源の充電レベルが満充電レベルに達した後は、半導体光源に通電するパルス電流の時間幅を可変することで調光制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。

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