JP2010033764A

JP2010033764A - 照明器具

Info

Publication number: JP2010033764A
Application number: JP2008192433A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Karasawa; 宜典唐沢; Takashi Saito; 孝斎藤
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】蓄電池のメモリ効果による充電容量の減少を防止し、常に一定の点灯時間を維持する。
【解決手段】電圧検出部１２４が放電指令を発すると、リレー部１２５は蓄電池１３と点灯回路１２６を接続し、スイッチ部１２３は変換部１２２と蓄電池１３の間を遮断する。これにより、蓄電池１３は放電を開始し、点灯回路１２６によりランプ１１が点灯する。制御部１２１は、電圧検出部１２４によって検出される蓄電池１３の充電電圧に基づき、充電電圧が低下するに従ってランプ１１の点灯するＬＥＤの数が徐々に減少するように点灯回路１２６を制御する。電圧検出部１２４によって蓄電池１３が完全に放電したことを検出すると、リレー部１２５は変換部１２２と電圧検出部１２４を接続し、スイッチ部１２３は変換部１２２と蓄電池１３を接続する。これにより、蓄電池１３は充電を開始し、電圧検出部１２４で検出する充電電圧と変換部１２２の電圧が等しくなった場合に、蓄電池１３が完全に充電されたと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、外部電源の停電等の非常時に、蓄電池によってランプを点灯させる照明器具に関する。

従来から、ＬＥＤを光源とするランプと、蓄電池及び充電回路を備え、平常時には商用交流電源等の外部電源によりランプを点灯させ、停電等の非常時には蓄電池を放電させてランプを点灯させる照明器具が知られている。

この照明器具の非常時におけるランプの点灯時間は、蓄電池の充電量によって左右される。例えば、蓄電池が十分に充電されていないと点灯時間が短くなり、或いは、蓄電池が放電しきっていると非常時にランプが点灯しなかったりする。

これらの問題点を解決するものとして、検出した蓄電池の充電量に基づいて、点灯させるべき所定時間である保安時間中は、一定電流値で均等に出力可能な電流値を演算し、演算した電流値になるように蓄電池の放電量を制御してランプを点灯させることにより、均等に蓄電池の電力を消費するようにした例が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、蓄電池の充電量とランプを点灯するための基本電力量を比較し、不足電力量又は余剰電力量を演算することにより、蓄電池の充電量が一定になるように放電量を制御するものもある（例えば、特許文献２参照）。

ところで、ニッケル・カドミウム蓄電池（ニカド電池）やニッケル・水素蓄電池などの蓄電池は、メモリ効果を有することが知られている。これらの二次電池を、その容量のほぼ全てを使い切らない、電荷が十分に残っている状態で継ぎ足し充電を繰り返すと、電荷が残っているにもかかわらず放電電圧が低下し、結果として容量が減少した様に見える。しかし、これは単に放電電圧が低下するだけであり、電池そのものの劣化を意味するものではない。メモリ効果の名は、継ぎ足し充電を開始した残容量付近で急激に放電電圧の低下が起こる（充電を開始した残容量を「記憶」する）ことに由来する。

このため、例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すタイムチャートのように、十分に放電が行われない状態で充電を繰り返す虞があり、これによって蓄電池にメモリ効果が生じて充電容量が漸次低下し、点灯時間が短くなってしまう。また、低下した充電容量に加え、図９（ｂ）に示すような自然放電があれば、この傾向は顕著になるとともに、遂には非常時にランプが点灯しなかったりする等、従来の問題点を十分に解決できたとは言い難いものがある。

特開２０００−２７７２７５号公報特開平１１−２４３６５０号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止し、常に一定の点灯時間を維持することのできる照明器具を提供することを目的とする。

本発明の照明器具は、複数のＬＥＤを光源とするランプと、蓄電池と、外部電源からの電力供給によって前記蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電池の放電によって前記ランプを点灯する点灯回路と、前記蓄電池の充電と放電を切り替える切替回路と、前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出部と、前記切替回路及び前記点灯回路を制御する制御部を備える照明器具であって、前記制御部は、所定の放電指令により前記切替回路を切り替えて前記蓄電池の放電を開始し、前記電圧検出部によって検出される前記蓄電池の電圧の低下に応じ、前記ランプの点灯する前記ＬＥＤの数が減少するように前記点灯回路を制御し、前記電圧検出部によって前記蓄電池の電圧が０になったことを検出した際に、前記切替回路を切り替えて前記蓄電池の充電を開始するものである。

この構成により、蓄電池によりランプを点灯させる際に、蓄電池を完全に放電させることができるので、蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止することが可能となり、常に一定の点灯時間を維持することができる。

また、本発明は、上記の照明器具において、前記放電指令は、前記外部電源の停電によって発せられるものであるものを含む。

この構成により、外部電源が停電して蓄電池によりランプを非常点灯させる際に、蓄電池を完全に放電させることができるので、蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止することが可能となり、常に一定の点灯時間を維持することができる。

更に、本発明は、上記の照明器具において、前記制御部は、前記電圧検出部によって前記蓄電池の電圧が０になったことを検出する以前に、前記外部電源の停電が復旧した場合でも、前記電圧検出部によって検出される前記蓄電池の電圧の低下に応じ、前記ランプの点灯する前記ＬＥＤの数が減少するように前記点灯回路を制御するものも含む。

この構成により、蓄電池が完全に放電される前に次の充電が開始されることを回避でき、蓄電池を完全に放電させることが可能となるので、蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止することが可能になるとともに、常に一定の点灯時間を維持することができる。

また、本発明は、上記の照明器具において、所定の時間を計時するタイマを備え、前記放電指令は、前記タイマによって計時される所定の時間毎に発せられるものであるものも含む。

この構成により、定期的に蓄電池を完全に放電することができるので、蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止することが可能となり、常に一定の点灯時間を維持することができる。

また、本発明は、上記の照明器具において、周囲の明るさを検出する明るさセンサを備え、前記タイマは、前記明るさセンサによって検出される周囲の明るさが、所定値以下になった場合に起動するものも含む。

本発明によれば、蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止し、常に一定の点灯時間を維持することのできる照明器具を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る照明器具について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明器具の概略構成を示す模式図である。

図１において、本実施形態における照明器具１は、ランプ１１、制御ユニット１２、蓄電池１３を有して構成されている。ランプ１１は、複数の高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）１１１からなる光源である。制御ユニット１２は、ランプ１１の点灯および蓄電池１３の充放電を制御するものである。

蓄電池１３は、例えばＮｉ−Ｃｄ蓄電池であって、平常時には、商用電源１４からの給電を受けた制御ユニット１２において充電され、停電等の非常時には、制御ユニット１２を介して直流電流を放電し、ランプ１１を点灯するものである。

図２は、制御ユニット１２の概略構成を示すブロック図である。制御ユニット１２は、制御部１２１、変換部１２２、スイッチ部１２３、電圧検出部１２４、リレー部１２５及び点灯回路１２６から構成されている。

制御部１２１は、商用電源１４の停電を検出すると共に、停電が検出された際に、スイッチ部１２３及びリレー部１２５を制御して蓄電池１３の充放電を制御する。また、電圧検出部１２４によって検出される蓄電池１３の充電電圧に応じ、点灯回路１２６を制御してランプ１１を点灯させるとともに、点灯するＬＥＤ１１１の数を制御する。

変換部１２２は、商用電源１４の交流電力を直流電力に変換し、スイッチ部１２３を介して蓄電池１３に充電電流を供給する。

スイッチ部１２３は、変換部１２２と蓄電池１３の間を接続又は遮断して、蓄電池１３の充放電を制御する。また、電圧検出部１２４は、蓄電池１３の充電電圧を検出して制御部１２１に伝える。

リレー部１２５は、平常時および商用電源１４の停電等非常時に、蓄電池１３と点灯回路１２６の間の接続を制御する。また、点灯回路１２６は、ランプ１１の複数のＬＥＤ１１１を点灯駆動する。

次に、このように構成された本実施形態の照明器具１の動作について説明する。図３は、照明器具１の動作手順を説明するためのフローチャート、図４は、照明器具１の動作タイミングを説明するためのタイミングチャートである。

図３のステップＳ１０１において、商用電源１４の停電等の非常時に電圧検出部１２４が放電指令を発すると、制御部１２１はリレー部１２５を制御して蓄電池１３と点灯回路１２６を接続する（ステップＳ１０２）とともに、スイッチ部１２３を制御して変換部１２２と蓄電池１３の間を遮断する（ステップＳ１０３）。これにより、蓄電池１３は、図４に示すような時刻ｔ１において放電を開始し、点灯回路１２６を駆動してランプ１１を点灯させる。

蓄電池１３は、ランプ１１の点灯開始からの時間経過に伴って充電電圧が徐々に低下する。この充電電圧は電圧検出部１２４によって検出され、検出された電圧は制御部１２１に伝えられる。

制御部１２１は、電圧検出部１２４によって検出された蓄電池１３の充電電圧に基づき、充電電圧が低下するに従ってランプ１１の点灯するＬＥＤ１１１の数が徐々に減少するように、点灯回路１２６を制御する（ステップＳ１０４）。これにより、蓄電池１３の充電電圧は、図４に示すように漸次低下し、これに伴ってランプ１１の点灯レベルも低下する。

ステップＳ１０５では、制御部１２１によって充電電圧が０に達したか否かを監視する。そして、図４に示す時刻ｔ２で充電電圧が０に達すると、蓄電池１３は完全に放電したと判定する。

ＬＥＤ１１１の順方向抵抗値は微小であるので、ＬＥＤ１１１の点灯個数を蓄電池１３の充電電圧に応じて徐々に減少するように制御することで、ＬＥＤ１１１は蓄電池の充電容量を完全に消費するまで点灯し、蓄電池１３を完全に放電させることができる。これにより、蓄電池１３はメモリ効果を回避して、常に充電量を１００％消費するまでランプ１１の点灯時間を維持することができる。

ステップＳ１０５の手順で、蓄電池１３が完全に放電したと判定した場合は、リレー部１２５によって変換部１２２と電圧検出部１２４を接続する（ステップＳ１０６）と共に、スイッチ部１２３により変換部１２２と蓄電池１３を接続する（ステップＳ１０７）。これにより、蓄電池１３は、図４に示す時刻ｔ２において直ちに充電が開始される。

次いで、電圧検出部１２４によって蓄電池１３の充電電圧を検出し、検出した電圧が変換部１２２の電圧と等しいか否かを監視することで、蓄電池１３が完全に完全に充電されたか否かを判定する（ステップＳ１０８）。

判定の結果、蓄電池１３が完全に充電された場合は、ステップＳ１０２に戻り、以降の手順を繰り返す。これにより、蓄電池１３は、図４に示すような時刻ｔ３において、再び放電を開始し、点灯回路１２６を駆動してランプ１１を点灯させる。

そして、放電に伴って充電電圧が低下するに従い、ランプ１１の点灯するＬＥＤ１１１の数を減少させ。蓄電池１３を完全に放電させる。これにより、蓄電池１３のメモリ効果を回避することができるので、ランプ１１の点灯時間Ｔ２は、先の点灯時間Ｔ１と同じになる。

このように本実施形態の照明器具１によれば、放電指令により蓄電池１３の放電を開始してランプ１１を点灯し、ＬＥＤ１１１の点灯個数を蓄電池１３の充電電圧に応じて減少するように制御することで、蓄電池１３を完全に放電させることができる。これにより、メモリ効果による蓄電池１３の充電容量の減少を回避することができ、蓄電池１３の寿命延長を図ることが可能となって、常に一定の点灯時間を維持することができる。

なお、蓄電池１３の放電が完了する前に商用電源１４が復旧した場合は、制御部１２１によってこれを保留し、図３におけるステップＳ１０４以降の手順を継続して、蓄電池１３の充電電圧に応じ点灯するＬＥＤ１１１の数を制御する。これにより、蓄電池１３を完全に放電させることができ、メモリ効果による蓄電池１３の充電容量の減少を回避して、常にランプ１１の点灯時間を一定に維持できる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る照明器具の概略構成を示す模式図である。

図５において、本実施形態における照明器具２は、ランプ１１、制御ユニット２２、蓄電池１３、明るさセンサ２５を有する構成である。なお、実施の形態１において示した図１と同じ構成要素については、同一符号を付して説明を簡略に、若しくは省略する。

明るさセンサ２５は、本実施形態の照明器具２が設置される場所の周囲の明るさを検出する、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、ＣｄＳ等の光電変換素子によって構成される光センサである。また、制御ユニット２２は、ランプ１１の点灯および蓄電池１３の充放電を制御するものである。

このように構成された照明器具２において、平常時には実線で示すように電流が流れて蓄電池１３を充電し、停電等の非常時や定期放電時には破線のように電流が流れて蓄電池１３を放電する。

図６は、制御ユニット２２の概略構成を示すブロック図である。制御ユニット２２は、蓄電池１３の充放電を定期的に行うための時間を計測するタイマ２２７と、実施の形態１において示した図１における制御ユニット１２の制御部１２１に代えて、制御部２２１を有する構成である。

制御部２２１は、実施の形態１における制御部１２１の機能に加え、明るさセンサ２５によって検出した周囲の明るさが所定値以下になった場合に、スイッチ部１２３及びリレー部１２５を駆動して蓄電池１３の充放電とランプ１１の点灯を制御する。また、これらの制御をタイマ２２７で設定された時間毎に繰り返す。

次に、このように構成された本実施形態の照明器具２の動作について説明する。図７は、照明器具２の動作手順を説明するためのフローチャート、図８は、照明器具２の動作タイミングを説明するためのタイミングチャートである。

まず、ステップＳ２０１において、明るさセンサ２５によって検出した周囲の明るさは所定値以下であるか否かを判定する。

判定の結果、周囲の明るさが所定値以下であった場合は、制御部２２１によりタイマ２２７を起動して計時を開始する（ステップＳ２０２）。

続くステップＳ２０３からＳ２０９までの処理手順は、実施の形態１において示した図３のステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理手順と同じであり、説明を省略する。

ステップＳ２１０では、タイマ２２７が設定された時間に達したか否かを判定する。判定の結果、設定時間（図８に示すｔ１〜ｔ４）に達した場合は、ステップＳ２０１に戻って以降の手順を繰り返す。これにより、蓄電池１３は時刻ｔ４から再び放電を開始し、点灯回路１２６を駆動してランプ１１のＬＥＤ１１１を点灯させる。

そして、放電に伴って蓄電池１３の充電電圧が低下するに従い、ランプ１１の点灯するＬＥＤ１１１の数を減少させて蓄電池１３を完全に放電させる。これにより、蓄電池１３のメモリ効果及び電極の酸化を回避することができ、ランプ１１の点灯時間を一定にすることが可能となる。

このように本実施形態の照明器具２によれば、明るさセンサ２５によって検出した周囲の明るさが所定値以下になった場合に、タイマを起動して蓄電池の放電を開始し、ランプを点灯する。そして、ランプを構成する複数のＬＥＤの点灯個数を蓄電池の充電電圧に応じて減少するように制御することで、蓄電池を完全に放電させる。これをタイマによる設定時間毎に繰り返すことにより、蓄電池のメモリ効果及び電極の酸化による充電容量の減少を回避することができ、常に点灯時間を一定に維持することが可能となる。

また、放電を昼間にのみ実行し、夜間や停電等の非常時に放電される事態を回避することができる。

更に、明るさセンサを用いることなく、任意のトリガ、例えばスイッチの操作でタイマを起動することで定期的に蓄電池の完全な放電を行い、蓄電池のメモリ効果及び電極の酸化による充電容量の減少を回避して、常に点灯時間を一定に維持することができる。

本発明の照明器具は、蓄蓄電池のメモリ効果による充電容量の低下を防止し、常に一定の点灯時間を維持することができる効果を有し、保安灯等の照明器具に有用である。

本発明の実施の形態１に係る照明器具の概略構成を示す模式図本発明の実施の形態１に係る照明器具の制御ユニットの概略構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る照明器具の動作手順を説明するためのフローチャート本発明の実施の形態１に係る照明器具の動作タイミングを説明するためのタイミングチャート本発明の実施の形態２に係る照明器具の概略構成を示す模式図本発明の実施の形態２に係る照明器具の制御ユニットの概略構成を示すブロック図本発明の実施の形態２に係る照明器具の動作手順を説明するためのフローチャートを示す図本発明の実施の形態２に係る照明器具の動作タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す図（ａ）従来の照明器具の動作タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す図（ｂ）従来の照明器具の動作タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す図

符号の説明

１、２照明器具
１１ランプ
１２、２２制御ユニット
１３蓄電池
１４商用電源
２５明るさセンサ
１１１ＬＥＤ
１２１、２２１制御回路
１２２変換部
１２３スイッチ部
１２４電圧検出部
１２５リレー部
１２６点灯回路
２２７タイマ

Claims

複数のＬＥＤを光源とするランプと、蓄電池と、外部電源からの電力供給によって前記蓄電池を充電する充電回路と、前記蓄電池の放電によって前記ランプを点灯する点灯回路と、前記蓄電池の充電と放電を切り替える切替回路と、前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出部と、前記切替回路及び前記点灯回路を制御する制御部を備える照明器具であって、
前記制御部は、
所定の放電指令により前期切替回路を切り替えて前記蓄電池の放電を開始し、
前記電圧検出部によって検出される前記蓄電池の電圧の低下に応じ、前記ランプの点灯する前記ＬＥＤの数が減少するように前記点灯回路を制御し、
前記電圧検出部によって前記蓄電池の電圧が０になったことを検出した際に、前記切替回路を切り替えて前記蓄電池の充電を開始する照明器具。
請求項１に記載の照明器具であって、
前記放電指令は、
前記外部電源の停電によって発せられるものである照明器具。
請求項２に記載の照明器具であって、
前記制御部は、
前記電圧検出部によって前記蓄電池の電圧が０になったことを検出する以前に、前記外部電源の停電が復旧した場合でも、
前記電圧検出部によって検出される前記蓄電池の電圧の低下に応じ、前記ランプの点灯する前記ＬＥＤの数が減少するように前記点灯回路を制御する照明器具。
請求項１に記載の照明器具であって、
所定の時間を計時するタイマを備え、
前記放電指令は、
前記タイマによって計時される所定の時間毎に発せられるものである照明器具。
請求項４に記載の照明器具であって、
周囲の明るさを検出する明るさセンサを備え、
前記タイマは、
前記明るさセンサによって検出される周囲の明るさが、所定値以下になった場合に起動する照明器具。