JP2013037810A - 照明装置および照明制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主照明への電圧供給が停止した場合でも補助照明を点灯させ、さらに照明装置の小型化および省エネルギー化を可能とする照明装置および照明制御方法を提供する。
【解決手段】主照明１０および補助照明１２は、それぞれ任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する。発光素子列１１は、直列に接続された主照明１０に含まれる発光素子を含む。主照明１０への電圧の供給が開始されると、ダイオード２２を介して発光素子列１１の両端に接続された充電素子であるコンデンサ１３が充電される。主照明１０に電圧が供給され続けると、コンデンサ１３の電圧は、発光素子列１１の順方向電圧からダイオード２２の順方向電圧を差し引いた値まで上昇する。そして、コンデンサ１３の電圧が、ＤＣ−ＤＣ変換器１４において昇圧、昇降圧または降圧される。補助照明１２にＤＣ−ＤＣ変換器１４の出力電圧が供給されると、補助照明１２が点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置および照明制御方法に関する。

災害発生などにより照明への電圧供給が停止した場合でも、二次災害防止の観点から照明を点灯させることを可能とする技術が開発されている。また省エネルギーの観点から、主照明を消灯し、補助照明を点灯させる技術も開発されている。

特許文献１に開示される照明器具は、電圧供給が停止した場合でも照明を点灯させることができる。特許文献２に開示される自動販売機は、主照明部が消灯している場合に、投入口照明部を点灯させる。特許文献３に開示される鋼管内部検査用照明装置は、主照明部の周囲に補助照明部を嵌着し、主照明部を含む映像検出部の規格を変更することなく、容易に光量を増大させる。特許文献４に開示される照明制御システムは、主照明の消灯から所定の時間点灯する残置灯を備える。また、主照明の点灯後所定の時間内に消灯する場合には、残置灯が点灯しないように制御することにより、電力消費を抑えることができる。

特許第４４２９１４３号公報 特開２０００−１３７８６３号公報 特開２００５−２０１７５０号公報 特開昭６２−０７６２８６号公報

特許文献１に開示される照明器具は、電圧供給が停止した場合でも照明を点灯させることができる。照明器具は、電源電圧を降圧し、降圧した電圧で充電素子を充電する。そして、充電素子からＬＥＤに電圧を供給し、ＬＥＤが点灯する。しかし、降圧回路において高圧から低圧に変換する際に電力損失が生じる。電力損失を回避するために、高圧部分から照明部分に電圧を供給すると、高耐圧部品の使用箇所が増え、照明器具を小型化するのが難しくなる。

特許文献２、３、４で開示される技術では、電圧供給が停止した場合に、照明を点灯させることは考慮されていない。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、主照明への電圧供給が停止した場合でも補助照明を点灯させ、さらに照明装置の小型化および省エネルギー化を可能とする照明装置および照明制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る照明装置は、
任意の数の発光素子、および直列に接続された前記発光素子を含む発光素子列を含み、電圧の供給を受けて点灯する、主照明と、
任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する、補助照明と、
前記発光素子列の両端に並列接続され、前記主照明に電圧が供給されている間に、前記発光素子列の両端の電圧により充電素子を充電する、充電手段と、
前記充電手段で充電された前記充電素子から、前記補助照明に電圧を供給し、前記補助照明を点灯させる、補助照明点灯手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明の第２の観点に係る照明制御方法は、
任意の数の発光素子、および直列に接続された前記発光素子を含む発光素子列を含み、電圧の供給を受けて点灯する、主照明と、任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する、補助照明とを備える照明装置が行う、照明制御方法であって、
前記主照明に電圧が供給されている間に、前記発光素子列の両端の電圧により充電素子を充電する、充電ステップと、
前記充電ステップにおいて充電された前記充電素子から、前記補助照明に電圧を供給し、前記補助照明を点灯させる、補助照明点灯ステップと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、主照明への電圧供給が停止した場合でも補助照明を点灯させ、さらに照明装置の小型化および省エネルギー化を可能とする照明装置および照明制御方法を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る照明装置の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る照明装置の回路の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る照明装置の回路の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る照明装置の回路の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る照明装置の構成例を示すブロック図である。照明装置１は、主照明駆動回路２、主照明１０、発光素子列１１、補助照明１２、コンデンサ１３（以下、コンデンサをＣと記す）、ＤＣ−ＤＣ変換器１４（以下、変換器１４と記す）、およびダイオード２２（以下、ダイオードをＤと記す）を備える。主照明１０の両端は、主照明駆動回路２に接続されている。

主照明１０、および補助照明１２は、それぞれ任意の数の発光素子を備えることができる。また、主照明１０および補助照明１２は、並列に接続された任意の数の発光素子を備えるよう構成してもよい。図１の例では、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いている。主照明１０および補助照明１２は、直流電圧の供給を受けて点灯する。

発光素子列１１は、主照明１０に含まれる発光素子の内、任意の数の直列に接続された発光素子を備える。図１の例では、主照明に含まれる発光素子の内、両端の発光素子を除く一部の発光素子が発光素子列に含まれている。なお主照明に含まれる全ての発光素子を発光素子列に含むよう構成してもよい。充電素子であるＣ１３は、Ｄ２２を介して発光素子列１１の両端に接続されている。Ｃ１３の耐圧は発光素子列１１の順方向電圧より高く、Ｃ１３は大容量コンデンサである。

主照明１０への電圧の供給が開始されると、Ｃ１３に電流が流れ、Ｃ１３が充電される。主照明１０へ電圧が供給され続けると、Ｃ１３の電圧は、発光素子列１１の順方向電圧からＤ２２の順方向電圧を差し引いた値まで上昇する。主照明１０へ電圧が供給されている間、発光素子列１１の順方向電圧からＤ２２の順方向電圧を差し引いた電圧が変換器１４において変圧される。補助照明１２に変圧された電圧が供給され、補助照明１２が点灯する。そして、主照明１０への電圧の供給の停止した場合は、Ｄ２２が設けられているため、充電されたＣ１３の電圧が変換器１４に供給され、変圧される。補助照明１２に変圧された電圧が供給され、補助照明１２が点灯する。変換器１４は、昇圧、昇降圧、降圧のいずれかの動作を行う。

図２は、実施の形態１に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。図２の照明装置１は、図１の照明装置１の構成に加え、Ｄ２２を含む降圧回路１５を備える。図２の例では、Ｃ１３の耐圧が発光素子列１１の順方向電圧より低いため、降圧回路１５を設けている。図１の照明装置１とは異なり、主照明１０へ電圧が供給され続けると、Ｃ１３の電圧は降圧回路１５の出力電圧の値まで上昇する。降圧回路１５において電力損失が生じるが、発光素子列１１の順方向電圧を降圧するので、電源電圧を降圧する関連技術に比べると電力損失は小さい。

図３は、実施の形態１に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。図２の照明装置１が備える変換器１４として、昇圧回路を用いる。インダクタ１６（以下、インダクタをＬと記す）、制御ＩＣ１７、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ１８、Ｄ１９、およびＣ２０が昇圧回路として動作する。降圧回路１５の出力電圧が昇圧され、昇圧された電圧が補助照明１２に供給される。制御ＩＣ１７は、抵抗２１（以下、抵抗をＲと記す）の電圧が一定となるように、すなわち、補助照明１２に流れる電流が一定となるようにＮ型ＭＯＳトランジスタ１８のオンとオフの切り替えを制御する。

図４は、実施の形態１に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。図３の照明装置１が備える降圧回路１５として、Ｄ２２、Ｒ２３、およびレギュレータ２４を備える。主照明１０へ電圧が供給され続けると、Ｃ１３の電圧は、発光素子列１１の順方向電圧からＤ２２の順方向電圧を差し引いた値まで上昇する。レギュレータ２４は、Ｃ１３にかかる電圧が、所定の値を超えないようにするために設けられている。所定の値とは、予め設定されたＣ１３の耐圧以下の任意の値である。

図５は、実施の形態１に係る照明装置の回路の構成例を示すブロック図である。照明装置１は、主照明駆動回路２、主照明１０、発光素子列１１、補助照明１２、Ｄ３２、４３、４５、Ｒ３３、３４、３８、３９、４４、４７、レギュレータ３５、Ｃ３６、３７、４１、４６、Ｎ型トランジスタ４０（以下、Ｑ４０と記す）、Ｌ４２、および制御ＩＣ５０を備える。Ｃ３６、３７は大容量コンデンサであり、電界コンデンサや電気二重層コンデンサを用いる。充電素子であるＣ３６、３７は、Ｄ３２、Ｒ３３、およびレギュレータ３５から構成される降圧回路を介して、発光素子列１１の両端に接続されている。Ｒ３８の一端は、主照明１０において電圧が発光素子列１１のアノード側の電圧以上である、任意の位置に接続されている。

制御ＩＣ５０のＳＷ端子は、Ｌ４２およびＤ４３のアノード側に接続されている。Ｌ４２、Ｄ４３、Ｃ４６、および制御ＩＣ５０は、昇圧回路として動作する。制御ＩＣのＶＩＮ端子は、Ｃ４１、およびＲ３８、３９、４４と接続されている。ＳＨＤＮ端子は、Ｒ３９およびＱ４０のコレクタと接続されている。ＦＢ端子は、補助照明１２のカソード側およびＲ４７に接続されている。ＧＮＤ端子は、発光素子列１１のカソード側に接続されている。照明装置１は例えば以下のように充電素子を充電し、充電素子から補助照明１２への電圧を供給し、補助照明１２を点灯させる。

主照明１０への電圧の供給が開始されると、Ｄ３２およびＲ３３を介してＣ３６、３７に電流が流れて、Ｃ３６、３７が充電される。また、Ｒ３８を介してＣ４１が充電され、Ｄ３２、Ｒ３３、Ｌ４２、およびＤ４３を介して、Ｃ４６が充電される。

Ｃ４１が充電されると、ＶＩＮ端子の電圧が所定の範囲内となる。所定の範囲とは、制御ＩＣ５０の設計により定められている、制御ＩＣ５０の起動電圧の範囲である。一方、主照明１０に電圧が供給されている間は、Ｒ３４を介してＱ４０のベースに電流が流れる。ここで、Ｑ４０のベースに流れる電流は、Ｑ４０がオンになるのに必要な所定の値以上であるとする。Ｑ４０がオンの状態である場合は、ＳＨＤＮ端子の電圧が所定の値より低くなるように、Ｒ３９は十分に大きい抵抗値をもつとする。所定の値とは、制御ＩＣ５０の設計により定められている値である。ＳＨＤＮ端子の電圧が所定の値より低い場合には制御ＩＣ５０はシャットダウンモードとなり、動作しない。

制御ＩＣ５０は昇圧回路の一部であるから、制御ＩＣ５０が動作しない場合には、Ｃ３６、３７の電圧が昇圧されない。補助照明１２に昇圧された電圧が供給されないため、補助照明１２は点灯しない。したがって、主照明１０への電圧が供給されている間は、ＶＩＮ端子の電圧が所定の範囲内であっても、Ｑ４０がオンの状態であるためＳＨＤＮ端子の電圧が所定の値より低くなり、制御ＩＣ５０は動作しないので、補助照明１２は点灯しない。

主照明１０へ電圧が供給され続けると、Ｃ３６、３７の電圧は、発光素子列１１の順方向電圧からＤ３２の順方向電圧を差し引いた値まで上昇する。レギュレータ３５は、Ｃ３６、３７にかかる電圧が、所定の値を超えないようにするために設けられている。所定の値とは、予め設定されたＣ３６、３７の耐圧以下の任意の値である。

Ｃ３６、３７が充電され、主照明１０への電圧の供給が停止した場合に、Ｑ４０がオフになると制御ＩＣ５０のＳＨＤＮ端子の値が所定の値以上となる。Ｃ３６、３７からＬ４２、Ｄ４３、４５、およびＲ４４を介してＣ４１に電流が流れ、ＶＩＮ端子の値が所定の範囲内になり、制御ＩＣ５０が動作する。

Ｌ４２、Ｄ４３、Ｃ４６および制御ＩＣ５０が昇圧回路として動作し、充電されたＣ３６、３７の電圧を昇圧する。昇圧された電圧が補助照明１２に供給され、補助照明１２が点灯する。制御ＩＣ５０は、ＦＢ端子の入力に基づきＲ４７の電圧が一定となるように、すなわち、補助照明１２に流れる電流が一定となるように制御する。その後、Ｃ３６、３７の電圧が低下し、制御ＩＣ５０が動作しなくなるまで、補助照明１２が点灯する。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態１に係る照明装置１によれば、主照明１０に電圧が供給されている間に充電素子を充電し、主照明１０への電圧供給が停止した場合でも補助照明１２を点灯させることが可能となる。また、主照明駆動回路２の電源電圧を直接、充電素子に供給するのではなく、発光素子列１１の両端の電圧により充電素子を充電する。そのため、高耐圧部品の使用を最小限に留め、また降圧時の電力消費を抑えることで、照明装置１の小型化および省エネルギー化を図ることが可能となる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る照明装置の回路の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の照明装置１は、実施の形態１の構成に加え、発光素子列１１に並列接続されたＲ３１を備える。主照明駆動回路２は主照明１０と並列に配置された平滑用コンデンサを備えることが多い。実施の形態１の照明装置１が上述の平滑用コンデンサを含む場合には、主照明１０への電圧の供給が停止した場合でも、発光素子列１１の両端間の電圧は直ちに下がらない。発光素子列１１の両端間の電圧が下がるまで、Ｑ４０のベースに電流が流れてＱ４０はオフにならず、制御ＩＣ５０は動作しない。Ｃ３６、３７の電圧は昇圧されず、補助照明１２に昇圧された電圧が供給されないため、補助照明１２は点灯しない。

そこで、実施の形態２の照明装置１は、主照明１０への電圧の供給が停止した後、補助照明１２が点灯するまでの時間を短縮するために、Ｒ３１を備える。主照明１０への電圧の供給が停止した場合には、Ｒ３１があるため、発光素子列１１の両端間の電圧が急速に下がる。そのため、主照明１０への電圧の供給が停止した後、実施の形態１の照明装置１よりも早く、Ｑ４０がオフとなって制御ＩＣ５０が動作し、Ｃ３６、３７の電圧が昇圧される。そして、補助照明１２へ昇圧された電圧が供給され、補助照明１２が点灯する。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態２に係る照明装置１によれば、主照明１０に電圧が供給されている間に充電素子を充電し、主照明１０への電圧供給が停止した場合には、実施の形態１の照明装置１より早く補助照明１２を点灯させることが可能となる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る照明装置の回路の構成例を示すブロック図である。実施の形態３の照明装置１は、実施の形態２の構成に加え、Ｑ４０のベースに接続され、Ｑ４０に対して並列に配置されるＣ４８を備える。なお、照明装置１は、Ｒ３１を備えない実施の形態１の構成にＱ４０を加えた構成としてもよい。

主照明１０がパルス点灯する場合、実施の形態１、２の照明装置１では、主照明１０が消灯している間に補助照明１２が点灯してしまう場合がある。そこで、実施の形態３に係る照明装置１は、主照明１０への電圧の供給が停止した後、補助照明１２が点灯するまでの時間を長くするため、Ｃ４８を備える。

主照明１０に電圧が供給されている間は、Ｒ３４を介してＣ４８が充電される。Ｃ４８が充電された後、主照明１０への電圧の供給が停止した場合でも、Ｃ４８からＱ４０のベースに電流が流れ、Ｑ４０がオフにならない。Ｃ４８の電圧が低下し、Ｑ４０がオフになると、制御ＩＣ５０が動作し、Ｃ３６、３７の電圧が昇圧される。そのため、主照明１０への電圧の供給が停止した後、実施の形態１、２の照明装置１よりも遅く、補助照明１２へ昇圧された電圧が供給され、補助照明１２が点灯する。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態３に係る照明装置１によれば、主照明１０に電圧が供給されている間に充電素子を充電し、主照明１０への電圧供給が停止した場合には、実施の形態１、２より遅く補助照明１２を点灯させることが可能となる。そのため、主照明１０がパルス点灯する場合に、主照明１０が消灯している間に補助照明１２が点灯することを防ぐことが可能となる。

本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。図８は、実施の形態に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。図３の照明装置１が備える降圧回路１５として、Ｄ２２、２５、２６を備える。照明装置１が降圧回路１５として備えるダイオードの数は任意である。降圧回路１５として、ダイオードを用いることで、上述の実施の形態より速く充電素子であるＣ１３を充電することができる。

図９は、実施の形態に係る照明装置の異なる構成例を示すブロック図である。図３の照明装置１が備える降圧回路１５とＣ１３の代わりに、Ｄ２２を含む充電回路２７を備え、充電素子として電池を用いる。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
任意の数の発光素子、および直列に接続された前記発光素子を含む発光素子列を含み、電圧の供給を受けて点灯する、主照明と、
任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する、補助照明と、
前記発光素子列の両端に並列接続され、前記主照明に電圧が供給されている間に、前記発光素子列の両端の電圧により充電素子を充電する、充電手段と、
前記充電手段で充電された前記充電素子から、前記補助照明に電圧を供給し、前記補助照明を点灯させる、補助照明点灯手段と、
を備えることを特徴とする照明装置。

（付記２）
前記主照明および前記補助照明は、直流電圧の供給を受けて点灯することを特徴とする付記１に記載の照明装置。

（付記３）
前記発光素子列は、前記主照明に含まれる前記発光素子から少なくとも１の前記発光素子を除いた一部の前記発光素子を含むことを特徴とする付記１または２に記載の照明装置。

（付記４）
前記補助照明点灯手段は、前記主照明への電圧の供給が停止した場合に、前記補助照明を点灯させることを特徴とする付記１ないし３のいずれかに記載の照明装置。

（付記５）
スイッチング素子を用いて前記補助照明に供給される電圧を制御し、前記補助照明点灯手段で、前記主照明への電圧の供給の停止から前記補助照明が点灯するまでの時間を短縮または延長する、時間調整手段をさらに備えることを特徴とする付記４に記載の照明装置。

（付記６）
前記主照明に含まれる前記発光素子および前記補助照明に含まれる前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする付記１ないし５のいずれかに記載の照明装置。

（付記７）
任意の数の発光素子、および直列に接続された前記発光素子を含む発光素子列を含み、電圧の供給を受けて点灯する、主照明と、任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する、補助照明とを備える照明装置が行う、照明制御方法であって、
前記主照明に電圧が供給されている間に、前記発光素子列の両端の電圧により充電素子を充電する、充電ステップと、
前記充電ステップにおいて充電された前記充電素子から、前記補助照明に電圧を供給し、前記補助照明を点灯させる、補助照明点灯ステップと、
を備えることを特徴とする照明制御方法。

（付記８）
前記補助照明点灯ステップにおいて、前記主照明への電圧の供給が停止した場合に、前記補助照明を点灯させることを特徴とする付記７に記載の照明制御方法。

（付記９）
スイッチング素子を用いて前記補助照明に供給される電圧を制御し、前記補助照明点灯ステップにおいて、前記主照明への電圧の供給の停止から前記補助照明が点灯するまでの時間を短縮または延長する、時間調整ステップをさらに備えることを特徴とする付記８に記載の照明制御方法。

１ 照明装置
２ 主照明駆動回路
１０ 主照明
１１ 発光素子列
１２ 補助照明
１３、２０、３６、３７、４１、４６、４８ コンデンサ
１４ ＤＣ−ＤＣ変換器
１５ 降圧回路
１６、４２ インダクタ
１７、５０ 制御ＩＣ
１８ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ
１９、２２、２５、２６、３２、４３、４５ ダイオード
２１、２３、３１、３３、３４、３８、３９、４４、４７ 抵抗
２４、３５ レギュレータ
２７ 充電回路
４０ Ｎ型トランジスタ

Claims (9)

1. 任意の数の発光素子、および直列に接続された前記発光素子を含む発光素子列を含み、電圧の供給を受けて点灯する、主照明と、
   任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する、補助照明と、
   前記発光素子列の両端に並列接続され、前記主照明に電圧が供給されている間に、前記発光素子列の両端の電圧により充電素子を充電する、充電手段と、
   前記充電手段で充電された前記充電素子から、前記補助照明に電圧を供給し、前記補助照明を点灯させる、補助照明点灯手段と、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記主照明および前記補助照明は、直流電圧の供給を受けて点灯することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記発光素子列は、前記主照明に含まれる前記発光素子から少なくとも１の前記発光素子を除いた一部の前記発光素子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記補助照明点灯手段は、前記主照明への電圧の供給が停止した場合に、前記補助照明を点灯させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. スイッチング素子を用いて前記補助照明に供給される電圧を制御し、前記補助照明点灯手段で、前記主照明への電圧の供給の停止から前記補助照明が点灯するまでの時間を短縮または延長する、時間調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記主照明に含まれる前記発光素子および前記補助照明に含まれる前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 任意の数の発光素子、および直列に接続された前記発光素子を含む発光素子列を含み、電圧の供給を受けて点灯する、主照明と、任意の数の発光素子を含み、電圧の供給を受けて点灯する、補助照明とを備える照明装置が行う、照明制御方法であって、
   前記主照明に電圧が供給されている間に、前記発光素子列の両端の電圧により充電素子を充電する、充電ステップと、
   前記充電ステップにおいて充電された前記充電素子から、前記補助照明に電圧を供給し、前記補助照明を点灯させる、補助照明点灯ステップと、
   を備えることを特徴とする照明制御方法。
8. 前記補助照明点灯ステップにおいて、前記主照明への電圧の供給が停止した場合に、前記補助照明を点灯させることを特徴とする請求項７に記載の照明制御方法。
9. スイッチング素子を用いて前記補助照明に供給される電圧を制御し、前記補助照明点灯ステップにおいて、前記主照明への電圧の供給の停止から前記補助照明が点灯するまでの時間を短縮または延長する、時間調整ステップをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の照明制御方法。

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