JP2011034977A - Ｌｅｄ点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
バッテリ電圧がマイクロコンピュータ動作電圧よりも低い場合であっても非常時にマイクロコンピュータの動作に支障を来すことがないようにすることである。
【解決手段】
常時電源回路１４は、商用電源１１からの交流を直流に変換して常用電源を得る。常時電源回路１４からの直流電力で常時ＬＥＤ点灯回路１６によりＬＥＤ光源部１９を点灯し、マイクロコンピュータ２３は常時には常時電源回路１４からの常用電源を電源とする。充電回路１５は、常時電源回路１４からの直流電力でマイクロコンピュータ２３の動作電圧より低い電圧でバッテリ２１を充電する。そして、商用電源１１が停電となった非常時には、非常時電源回路２５はバッテリ２１からの直流電圧を昇圧してＬＥＤ光源部１９の点灯用の非常用電源を得るとともに、マイクロコンピュータ動作電圧より高い電圧をマイクロコンピュータ２３に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源またはバッテリ電源を用いてＬＥＤを点灯するＬＥＤ点灯装置及び照明装置に関する。

例えば、避難通路等の案内表示を行うための照明装置としては誘導灯や非常灯があり、光源として蛍光ランプを用いたものからＬＥＤを用いたものが採用されるようになっている。常時は商用電源からの電力で光源であるＬＥＤを点灯し、商用電源の停電などの非常時にはバッテリからの電力で光源であるＬＥＤを点灯するようにしている（例えば、特許文献１参照）。このような照明装置は、監視制御用のマイクロコンピュータを搭載しており、非常時のマイクロコンピュータ電源はバッテリから直に電源を供給する方式が主である。

そして、所定期間（例えば半年）ごとに定期点検が実施され、商用電源の停電などの非常時に備えて、バッテリからの電力供給で光源であるＬＥＤを所定時間（例えば、２０分間）以上に亘って点灯継続できるかどうかを確認するようにしている。この場合、マイクロコンピュータにより点検結果が監視されデータとして蓄積される。

特開２００６−２８６３３９号公報

ところが、ＬＥＤを用いた照明装置は、従来のような蛍光ランプを用いた照明装置よりも効率が高いため、バッテリの小型化を図り照明装置の小型化が要請されている。そこで、バッテリの小型化を図るにはバッテリのセルの数を削減することが考えられるが、セル数を削減するとバッテリ電圧が低くなってしまうことになるので、非常時にバッテリからマイクロコンピュータへ動作電源を供給する場合において、マイクロコンピュータが動作できる適正な電圧を確保できなくなってしまう虞があった。

本発明の目的は、バッテリ電圧がマイクロコンピュータ動作電圧よりも低い場合であっても非常時にマイクロコンピュータの動作に支障を来すことがないＬＥＤ点灯装置及び照明装置を提供することである。

請求項１の発明に係わるＬＥＤ点灯装置は、商用電源からの交流を直流に変換する常時電源回路と；常時には前記常時電源回路からの電源供給により動作するマイクロコンピュータと；前記マイクロコンピュータの動作電圧よりも満充電状態における電圧値が低いバッテリと；前記常時電源回路からの直流電力で前記バッテリを充電する充電回路と；前記商用電源が停電または疑似停電となった非常時には前記バッテリからの直流電圧を昇圧して前記ＬＥＤ光源部点灯用の非常用電源を得るとともに、前記バッテリからの直流電圧を昇圧して前記マイクロコンピュータに動作用の電源を供給する非常時電源回路と；を備えたことを特徴とする。

本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。

ＬＥＤ点灯装置は、商用電源またはバッテリ電源を用いて、光源としてＬＥＤを用いた照明装置を点灯するものである。照明装置は、例えば避難通路等の案内表示を行うための照明装置である。

マイクロコンピュータは、ＬＥＤ点灯装置全体を監視制御するものであり、常時には常時電源回路からの常用電源を電源とする。

マイクロコンピュータ動作電圧とはマイクロコンピュータが正常に動作する電圧値をいう。非常時電源回路とは、商用電源が停電である場合にバッテリに蓄電された直流電圧を昇圧してＬＥＤ光源部に点灯用の電力として供給するとともに、マイクロコンピュータにも動作電圧を供給する回路である。非常時電源回路は、フライバック式の回路、フォワード式の回路、昇圧チョッパ式の回路、レギュレータ電源方式等のいずれでもよい。

請求項２の発明に係わるＬＥＤ点灯装置は、請求項１の発明において、前記マイクロコンピュータは、前記マイクロコンピュータ動作電圧よりも低く設定された所定電圧値以上供給されている状態であれば記憶情報を保持し続けることができる記憶手段を有し、前記バッテリの電圧値は、前記記憶手段の前記所定電圧値よりは高く設定されており、前記常時電源回路から前記非常時電源回路への電源切替の瞬時は、前記バッテリから前記マイクロコンピュータに電力を供給し、その後に前記非常時電源回路から前記マイクロコンピュータに電力を供給することを特徴とする。

電源切替の瞬時とは、常時電源回路から非常時電源回路への電源切替の際に、非常時電源回路によるバッテリ電圧の昇圧動作が完了するまでの時間である。

請求項３の発明に係わるＬＥＤ点灯装置は、請求項１の発明において、前記マイクロコンピュータは、前記マイクロコンピュータ動作電圧よりも低く設定された所定電圧値以上供給されている状態であれば記憶情報を保持し続けることができる記憶手段を有し、前記常時電源回路から前記非常時電源回路への電源切替の瞬時は、前記常時電源回路で前記記憶手段の所定電圧値よりは高くなるように蓄えられている補助電源を前記マイクロコンピュータに供給し、その後に前記非常時電源回路から前記マイクロコンピュータに電力を供給することを特徴とする。

常時電源回路の補助電源とは、例えば、常時電源回路を構成する平滑コンデンサに蓄えられた電荷を言い、電源切替の際に平滑コンデンサから放電される電荷を用いるものである。このように常時電源回路で用いる平滑コンデンサを電源切替時にも用いることで、新たな部材を追加することなくマイクロコンピュータの状態を適正に保つことができる。

請求項４の発明に係わる照明装置は、ＬＥＤ光源部を収納した照明器具本体と；前記照明器具本体に収納されたＬＥＤ光源部を点灯する請求項１ないし３のいずれか一記載のＬＥＤ点灯装置と；を備えたことを特徴とする。

照明装置本体とは案内表示を行うための表示板を有した筐体であり、ＬＥＤ光源部は表示板を照明する。表示板は照明装置本体の正面側及び背面側の少なくともいずれか一方に設けられる。

請求項１の発明よれば、商用電源が停電となった非常時には、バッテリからの直流電圧を昇圧して得られたＬＥＤ光源部点灯用の非常用電源をマイクロコンピュータ電源とするので、バッテリ電圧がマイクロコンピュータの電源より低いものであってもマイクロコンピュータの動作または機能に不具合を生じさせることを抑制できる。さらには、バッテリのセル数の削減も可能となりバッテリの小型化も図れる。

請求項２の発明によれば、常時電源回路から非常時電源回路への電源切替の際には、非常時電源回路によるバッテリ電圧の昇圧が完了するまではバッテリからマイクロコンピュータに電力を供給するので、常時電源回路から非常時電源回路への電源切替の際にマイクロコンピュータの記憶手段の情報がリセットされることがない。

請求項３の発明によれば、常時電源回路から非常時電源回路への電源切替の際には、非常時電源回路によるバッテリ電圧の昇圧が完了するまでは常時電源回路に蓄えられた電荷をマイクロコンピュータに供給するので、常時電源回路から非常時電源回路への電源切替の際に電圧変動が生じてもマイクロコンピュータの記憶手段の情報がリセットされることがない。

請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載のＬＥＤ点灯装置の効果を有する照明装置を提供できる。

本発明の実施の形態に係わるＬＥＤ点灯装置の回路構成図。 本発明の実施の形態におけるマイクロコンピュータ電源の電圧の説明図。 本発明の実施の形態に係わる照明装置の説明図。 本発明の実施の形態に係わる２表示用の照明装置の側面図。 図４に示した２表示用の照明装置のＬＥＤ光源部の接続状態の説明図。

図１は本発明の実施の形態に係わるＬＥＤ点灯装置の回路構成図である。商用電源１１からの交流は整流回路１２に入力され直流に変換される。整流回路１２で得られた直流は電源監視回路１３に入力されるとともに、平滑コンデンサＣ１で平滑されて常時電源回路１４に入力される。常時電源回路１４は整流回路１２で得られた直流電圧を降圧して常用電源を得るものであり、トランスＴｒ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ２を介して充電回路１５に常用電源を供給するとともに、トランスＴｒ１、ダイオードＤ２、平滑コンデンサＣ３を介して常時ＬＥＤ点灯回路１６に常用電源を供給する。また、常時電源回路１４の電源回路１８は、常時ＬＥＤ点灯回路１６から負荷であるＬＥＤ光源部１９に供給する点灯用電流を定電流フィードバック回路２０を介してフィードバックし、ＬＥＤ光源部１９に供給する点灯用電流を制御する。

このように、交流電源１１が正常である常時においては、充電回路１５は常時電源回路１４のトランスＴｒ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ２を介して得られる常用電源でバッテリ２１に非常用電源を蓄積する。一方、常時ＬＥＤ点灯回路１６は、常時電源回路１４のトランスＴｒ２、ダイオードＤ２、平滑コンデンサＣ３を介して得られる常用電源で、ダイオードＤ３を通して点灯制御回路２２を介してＬＥＤ光源部１９に点灯用電流を供給する。また、マイクロコンピュータ２３には充電回路１５を介して常時電源回路１４からの電力が電源として入力される。マイクロコンピュータ２３には点検スイッチ２４が設けられており、この点検スイッチ２４は、擬似的に交流電源１１が停電したと同等の状態とするためのスイッチである。

非常時電源回路２５は、商用電源１１が停電となった非常時に起動し、バッテリ２１からの直流電圧を昇圧してＬＥＤ光源部点灯用の非常用電源を点灯制御回路２２を介してＬＥＤ光源部１９に供給するとともに、マイクロコンピュータ２３に電源を供給するものである。商用電源１１が停電となったことは電源監視回路１３で検出される。

電源監視回路１３は商用電源１１が停電となったことを検出すると、マイクロコンピュータ２３に通知し、マイクロコンピュータ２３は非常時電源回路２５のＩＣ２６を起動する。ＩＣ２６は起動が掛けられるとスイッチ素子２７をオンオフ制御してバッテリ２１の出力電圧を昇圧し、昇圧した電圧を、トランスＴｒ２、ダイオードＤ４、平滑コンデンサＣ４を介して点灯制御回路２２に非常用電源を供給するとともに、トランスＴｒ２、ダイオードＤ５、平滑コンデンサＣ５を介してマイクロコンピュータ２３に電源を供給する。

図２はマイクロコンピュータ電源の電圧の説明図である。マイクロコンピュータ動作電圧ＶＤＤはマイクロコンピュータ２３が正常に動作するに必要な電圧、ＦＬＡＳＨ動作維持電圧Ｖａはマイクロコンピュータ２３のフラッシュメモリ領域のデータに対する通常動作のために必要な電圧、ＲＡＭデータ保持電圧Ｖｂはマイクロコンピュータ２３のＲＡＭ領域のデータが消去されないように保持するために必要な電圧である。

本発明の実施の形態では、非常時には非常時電源回路２５でバッテリ電圧を昇圧して得られた非常用電源をマイクロコンピュータ電源として供給するので、非常時電源回路２５のトランスＴｒ２、ダイオードＤ５、平滑コンデンサＣ５で得られた非常用電源の電圧がマイクロコンピュータ動作電圧ＶＤＤ以上となるように設定する。これにより、非常時においてもマイクロコンピュータ２３が正常に動作することを確保できる。

ここで、常時電源回路１４から非常時電源回路２５への電源切替の際には、電圧が不安定になる領域がある。すなわち、商用電源の停電から非常時電源回路２５によるバッテリ電圧の昇圧が完了するまでは、非常時電源回路２５の出力である非常用電源が不安定になることがある。

そこで、バッテリ２１の出力電圧を、ＲＡＭデータ保持電圧Ｖｂ以上（ＲＡＭ領域のデータが消える電圧以上）に設定しておき、常時電源回路１４から非常時電源回路２５への電源切替の瞬時は、バッテリ２１から直接的にマイクロコンピュータ２３に電力を供給し、その後に非常時電源回路２５からマイクロコンピュータ２３に電力を供給するようにする。これにより、ＲＡＭ領域のデータを維持できる。また、ＦＬＡＳＨ動作維持電圧Ｖａ以上に設定しておくと。フラッシュメモリの通常動作も維持できる。

これは、一時的にマイクロコンピュータ電源がマイクロコンピュータ動作電圧ＶＤＤを下回っても、ＲＡＭデータ保持電圧Ｖｂ以上であればＲＡＭ領域のデータが消えることがなく、また、ＦＬＡＳＨ動作維持電圧Ｖａ以上であれば、フラッシュメモリの通常動作を維持できるとともに、ＲＡＭ領域のデータも維持でき、マイクロコンピュータ電源がマイクロコンピュータ動作電圧ＶＤＤを回復したときはマイクロコンピュータ２３は正常に動作を継続できるからである。

以上の説明では、常時電源回路１４から非常時電源回路１５への電源切替の瞬時は、バッテリ２１から直接的にマイクロコンピュータ２３に電力を供給するようにしたが、常時電源回路１４の平滑コンデンサＣ２に蓄えられた電荷をマイクロコンピュータ２３に供給し、その後に非常時電源回路２５から非常用電源をマイクロコンピュータ２３に電力を供給するようにしてもよい。この場合、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた電荷によるマイクロコンピュータ２３に供給される電圧は、ＦＬＡＳＨ動作維持電圧Ｖａ以上となるように設定することは言うまでもない。

このように、常時電源回路１４から非常時電源回路２５への切替時の非常用電源の不安定な領域に関して、非常時電源回路２５が昇圧動作を完了するまでの間はバッテリ２１または常時電源回路１４の平滑コンデンサＣ２に蓄えた電荷を基にマイクロコンピュータ電源を供給する。これにより、一時的にマイクロコンピュータ電源がマイクロコンピュータ動作電圧ＶＤＤを下回ってもＲＡＭ領域のデータが消える電圧以上にマイクロコンピュータ電源を維持すれば、非常時電源回路２５が昇圧動作を完了した後は非常時電源回路２５から安定した非常用電源を供給することができるので、マイクロコンピュータ２３の内部メモリのデータを破壊することを防止できる。

図３は本発明の実施の形態に係わる照明装置の説明図であり、図３（ａ）は外観斜視図、図３（ｂ）は一部切り欠き正面図である。照明器具本体２８の上部にはランプカバー２９が設けられ、このランプカバー２９の内部にＬＥＤ光源１９が収納されている。また、照明器具本体２８の中央部には、図１に示したＬＥＤ点灯装置２９の本体が収納され、底部にはバッテリ２１及び点検スイッチ２４が配置されている。そして、照明器具本体２８の正面には、避難通路等の案内表示を行うための表示板３０が配置されている。

前述したように、バッテリ２１はバッテリ電圧がマイクロコンピュータ動作電圧よりも低いものが採用され、非常時のマイクロコンピュータ電源の供給はバッテリ電圧を昇圧させて供給するので、バッテリ２１は小型化が図れている。

図４は照明器具本体２８の正面及び背面のそれぞれに表示板３０ａ、３０ｂを有した２表示用の照明装置の側面図である。図４に示すように、照明器具本体２８の正面及び背面のそれぞれに表示板３０ａ、３０ｂを設け、照明器具本体２８の上部のランプカバー２９には、正面側の表示板３０ａを照明するＬＥＤ光源部１９ａ及び背面側の表示板３０ｂを照明するＬＥＤ光源部１９ｂがそれぞれ設けられている。そして、ＬＥＤ光源部１９ａ、１９ｂは直列接続される。

図５は、図４に示した２表示用の照明装置のＬＥＤ光源部１９ａ、１９ｂの接続状態の説明図である。図５に示すように、ＬＥＤ光源部１９ａ、１９ｂを直列に接続し、一つのＬＥＤ点灯装置２９から電源を供給する。すなわち、ＬＥＤ光源部１９ａ、１９ｂと一つのＬＥＤ点灯装置２９とで一つの閉回路を形成する。これにより、ＬＥＤ光源部１９ａ、１９ｂには、点灯用電流が共通に供給される。

これにより、ＬＥＤ光源部１９ａ、１９ｂを一つのＬＥＤ点灯装置２９で照明できるので、複数個のＬＥＤ点灯装置２９を用意する必要がなくなる。従って、部品点数を軽減でき、ＬＥＤ点灯装置２９の小型化及び点灯効率の改善が図れる。

１１…商用電源、１２…整流回路、１３…電源監視回路、１４…常時電源回路、１５…充電回路、１６…ＬＥＤ点灯回路、１７…、１８…電源回路、１９…ＬＥＤ、２０…定電流フィードバック回路、２１…バッテリ、２２…点灯制御回路、２３…マイクロコンピュータ、２４…点検スイッチ、２５…非常時電源回路、２６…ＩＣ、２７…スイッチ素子、２８…照明器具本体、２９…ランプカバー、３０…表示板

Claims (4)

1. 商用電源からの交流を直流に変換する常時電源回路と；
   常時には前記常時電源回路からの電源供給により動作するマイクロコンピュータと；
   前記マイクロコンピュータの動作電圧よりも満充電状態における電圧値が低いバッテリと；
   前記常時電源回路からの直流電力で前記バッテリを充電する充電回路と；
   前記商用電源が停電または疑似停電となった非常時には前記バッテリからの直流電圧を昇圧して前記ＬＥＤ光源部点灯用の非常用電源を得るとともに、前記バッテリからの直流電圧を昇圧して前記マイクロコンピュータに動作用の電源を供給する非常時電源回路と；
   を備えたことを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
2. 前記マイクロコンピュータは、前記マイクロコンピュータ動作電圧よりも低く設定された所定電圧値以上供給されている状態であれば記憶情報を保持し続けることができる記憶手段を有し、
   前記バッテリの電圧値は、前記記憶手段の前記所定電圧値よりは高く設定されており、
   前記常時電源回路から前記非常時電源回路への電源切替の瞬時は、前記バッテリから前記マイクロコンピュータに電力を供給し、その後に前記非常時電源回路から前記マイクロコンピュータに電力を供給することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
3. 前記マイクロコンピュータは、前記マイクロコンピュータ動作電圧よりも低く設定された所定電圧値以上供給されている状態であれば記憶情報を保持し続けることができる記憶手段を有し、
   前記常時電源回路から前記非常時電源回路への電源切替の瞬時は、前記常時電源回路で前記記憶手段の所定電圧値よりは高くなるように蓄えられている電力を前記マイクロコンピュータに供給し、その後に前記非常時電源回路から前記マイクロコンピュータに電力を供給することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
4. ＬＥＤ光源部を収納した照明器具本体と；
   前記照明器具本体に収納されたＬＥＤ光源部を点灯する請求項１ないし３のいずれか一記載のＬＥＤ点灯装置と；
   を備えたことを特徴とする照明装置。

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