JP2013246938A - Illuminating device, and illuminating fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置及び照明器具に関する。 The present invention relates to a lighting device and a lighting fixture.
従来の照明装置として、例えば、特許文献1や特許文献2に記載されている非常用照明装置がある。これらの従来例は、常用電源(商用交流電源)から供給される電力(交流電力)で光源を点灯しつつ蓄電池を充電し、常用電源の給電が停止(停電)したら、蓄電池から放電される電力(直流電力)で光源を点灯し続けるものである。
As a conventional lighting device, for example, there is an emergency lighting device described in Patent Literature 1 and
ここで、非常用照明装置については、社団法人日本照明器具工業会の規格(JIL5501<非常用照明器具技術基準>)において、140℃の雰囲気中で所定時間有効に光源を点灯させるように規定されている。光源がハロゲンランプの場合、蓄電池から光源への給電を制御する制御回路が不要であるから、前記規格を満たすことは容易である。 Here, the emergency lighting device is stipulated in the standard of the Japan Lighting Equipment Manufacturers Association (JIL5501 <emergency lighting equipment technical standards>) to light the light source effectively for a predetermined time in an atmosphere of 140 ° C. ing. When the light source is a halogen lamp, a control circuit for controlling power supply from the storage battery to the light source is unnecessary, and therefore, it is easy to satisfy the above-mentioned standard.
一方、近年ではハロゲンランプや蛍光ランプに代えて発光ダイオードを光源に使用する照明装置が増えてきており、発光ダイオードを光源とする非常用照明装置も種々提案されている(例えば、特許文献3参照)。 On the other hand, in recent years, lighting devices using light emitting diodes as light sources instead of halogen lamps or fluorescent lamps are increasing, and various emergency lighting devices using light emitting diodes as light sources have been proposed (for example, see Patent Document 3). ).
ここで、発光ダイオードを光源とする場合、非常用照明に必要な光量を得るために複数の発光ダイオードが直列に接続されることが多い。そうすると、発光ダイオードの直列回路に印加すべき電圧(定格電圧)が、発光ダイオードの順方向電圧に直列接続される個数を乗じた電圧となるため、蓄電池の電池電圧を昇圧するための昇圧回路が必要となる。 Here, when a light emitting diode is used as a light source, a plurality of light emitting diodes are often connected in series in order to obtain a light amount necessary for emergency lighting. Then, since the voltage (rated voltage) to be applied to the series circuit of the light emitting diodes is a voltage obtained by multiplying the forward voltage of the light emitting diodes by the number connected in series, there is a boost circuit for boosting the battery voltage of the storage battery. Necessary.
一方、発光ダイオードを点灯する点灯装置には、部品点数の削減や制御回路の簡易化などを図るため、スイッチング素子と当該スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路が集積化されたデバイス(Intelligent Power Device:IPD)や専用の制御用ICが用いられることが多い。しかしながら、IPDや制御用ICなどの回路部品は、高温の雰囲気中において、内蔵された温度保護機能が働いて動作を停止したり、あるいは誤動作を起こすことがあり、非常用照明装置に用いることが難しい。 On the other hand, in order to reduce the number of components and simplify the control circuit, a lighting device that lights a light emitting diode is a device that integrates a switching element and a control circuit that controls the switching of the switching element (Intelligent Power Device: IPD) and dedicated control ICs are often used. However, circuit components such as IPDs and control ICs may stop operating or malfunction due to the built-in temperature protection function in a high-temperature atmosphere, and can be used for emergency lighting devices. difficult.
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、高温雰囲気中であっても光源を適切に点灯させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to appropriately light a light source even in a high temperature atmosphere.
本発明の照明装置は、光源と、蓄電池と、外部電源から供給される電力で前記蓄電池を充電する充電回路と、前記外部電源から供給される電力で前記光源を点灯させる常用点灯回路と、前記蓄電池から放電される電力で前記光源を点灯させる非常用点灯回路と、前記外部電源の給電中は前記常用点灯回路から前記光源に給電して点灯させ、前記外部電源の給電停止中は前記非常用点灯回路から前記光源に給電して点灯させる切替手段とを備え、前記非常用点灯回路は、自励発振型のスイッチング電源からなることを特徴とする。 The lighting device of the present invention includes a light source, a storage battery, a charging circuit that charges the storage battery with power supplied from an external power source, a regular lighting circuit that lights the light source with power supplied from the external power source, An emergency lighting circuit for lighting the light source with electric power discharged from a storage battery; and while the external power source is being fed, the emergency lighting circuit is powered by the light source to be lit, while the external power source is being powered off, Switching means for supplying power to the light source from a lighting circuit and lighting it, and the emergency lighting circuit is composed of a self-oscillation type switching power supply.
この照明装置において、前記光源は直流電力で点灯するものであり、前記切替手段は、前記常用点灯回路から前記光源への給電路に挿入された第1ダイオードと、前記非常用点灯回路から前記光源への給電路に挿入された第2ダイオードとを有することが好ましい。 In this illuminating device, the light source is lit by DC power, and the switching means includes a first diode inserted in a power supply path from the normal lighting circuit to the light source, and the light source from the emergency lighting circuit. It is preferable to have a second diode inserted in the power supply path to the.
この照明装置において、前記切替手段は、前記外部電源の給電が停止しても前記常用点灯回路の給電が継続している間は前記非常用点灯回路から前記光源に給電させないことが好ましい。 In this illuminating device, it is preferable that the switching unit does not supply power to the light source from the emergency lighting circuit while power supply to the regular lighting circuit is continued even when power supply to the external power supply is stopped.
この照明装置において、前記切替手段は、前記外部電源の給電が再開しても前記非常用点灯回路の給電が継続している間は前記常用点灯回路から前記光源に給電させないことが好ましい。 In this lighting device, it is preferable that the switching unit does not supply power to the light source from the normal lighting circuit while the power supply of the emergency lighting circuit continues even when the power supply of the external power supply is resumed.
本発明の照明器具は、前記何れかの照明装置と、前記照明装置を保持して取付面に取り付けられる器具本体とを備えることを特徴とする。 The lighting fixture of the present invention includes any one of the lighting devices and a fixture main body that holds the lighting device and is attached to an attachment surface.
本発明の照明装置及び照明器具は、非常用点灯回路が自励発振型のスイッチング電源で構成されているため、IPDや制御用ICなどが用いられる場合と比較して、高温雰囲気中であっても光源を適切に点灯させることができるという効果がある。 Since the emergency lighting circuit is composed of a self-excited oscillation type switching power supply, the lighting device and the lighting fixture of the present invention are in a high-temperature atmosphere as compared with the case where an IPD or a control IC is used. There is also an effect that the light source can be appropriately turned on.
以下、本発明の技術思想を非常用照明装置並びに非常用照明器具(非常灯)に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明の技術思想が適用可能な照明装置並びに照明器具は非常用照明装置及び非常用照明器具に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments in which the technical idea of the present invention is applied to an emergency lighting device and an emergency lighting device (emergency lamp) will be described in detail with reference to the drawings. However, the lighting device and the lighting fixture to which the technical idea of the present invention can be applied are not limited to the emergency lighting device and the emergency lighting fixture.
(実施形態1)
本実施形態の非常用照明装置は、図1に示すように光源1、蓄電池2、充電回路3、常用点灯回路4、非常用点灯回路5、切替部6などを備える。光源1は、複数個の発光ダイオード(LED)が直列に接続されてなり、常用点灯回路4又は非常用点灯回路5から供給される直流電力で発光(点灯)する。蓄電池2は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などからなる複数個の電池セルが直列に接続されて構成されている。充電回路3は、外部電源(商用交流電源100)から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池2を充電する。ただし、このような充電回路3は従来周知であるから、詳細な回路構成の図示並びに説明は省略する。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the emergency lighting device of the present embodiment includes a light source 1, a
常用点灯回路4は、例えば、商用交流電源100から供給される交流電力を、光源1の定格電圧(=LEDの順方向電圧×個数)の直流電力に変換する昇圧チョッパ回路又は降圧チョッパ回路で構成される。ただし、昇圧チョッパ回路や降圧チョッパ回路は従来周知であるから、詳細な回路構成の図示並びに説明は省略する。
The
非常用点灯回路5は、プッシュプルインバータ回路50、ダイオードブリッジからなる全波整流器51、平滑コンデンサ52などを有する。プッシュプルインバータ回路50は、一対のnpn型のトランジスタQ1,Q2、トランスT、抵抗R1,R2、コンデンサC1、インダクタLなどで構成される従来周知のものである。
The
トランジスタQ1,Q2のエミッタが蓄電池2の負極に接続され、一方のトランジスタQ1のコレクタがトランスTの巻線N1の一端に接続され、他方のトランジスタQ2のコレクタがトランスTの巻線N2の一端に接続されている。また、トランスTの巻線N1,N2が直列に接続され、巻線N1の一端と巻線N2の一端とがコンデンサC1を介して接続されている。さらに、トランスTの巻線N1,N2の接続点が、限流用のインダクタLを介して蓄電池2の正極に接続されている。各トランジスタQ1,Q2のベースがトランスTの巻線N3を介して接続されている。また、一方のトランジスタQ1のベースが抵抗R1を介してインダクタLに接続され、他方のトランジスタQ2のベースが抵抗R2を介してインダクタLに接続されている。トランスTの2次巻線N4は、一端が限流用のコンデンサ53を介して全波整流器51の一方の入力端に接続され、他端が全波整流器51の他方の入力端に接続されている。そして、全波整流器51の出力端間に平滑コンデンサ52が接続される。
The emitters of the transistors Q1 and Q2 are connected to the negative electrode of the
後述するように蓄電池2からの給電が開始されると、一対のトランジスタQ1,Q2の何れか一方が先にターンオンする。例えば、トランジスタQ2が先にターンオンすれば、トランスTの巻線N1に電流が流れることで巻線N3に電圧が誘起されるため、トランジスタQ2のベースに印加されるバイアス電圧が上昇してトランジスタQ2が飽和状態となる。なお、他方のトランジスタQ1は、ベースに逆方向のバイアス電圧が印加されているためにオフのままとなる。
As will be described later, when the power supply from the
このとき、トランスTの巻線N1,N2及びコンデンサC1に共振電圧が誘起され、一対のトランジスタQ1,Q2が交互にバイアスされてオン・オフ動作が繰り返されることにより、発振が継続する。そして、トランスTの2次巻線N4に昇圧された交流電圧が誘起され、その交流電圧が全波整流器51及び平滑コンデンサ52で整流平滑される。
At this time, a resonance voltage is induced in the windings N1 and N2 of the transformer T and the capacitor C1, and the pair of transistors Q1 and Q2 are alternately biased to repeat the on / off operation, thereby continuing the oscillation. Then, the boosted AC voltage is induced in the secondary winding N4 of the transformer T, and the AC voltage is rectified and smoothed by the full-
切替部6は、一対の電磁リレー60,61、リレー駆動部62、トリガ回路部63、電圧検出回路部64で構成される。電磁リレー60,61は、光源1に接続される共通接点60C,61Cと、常用点灯回路4の出力端に接続される常開接点60A,61Aと、非常用点灯回路5の出力端(平滑コンデンサ52の両端)に接続される常閉接点60B,61Bと、励磁コイル60L,61Lとを有する。励磁コイル60L,61Lの一端は蓄電池2の正極に接続されている。
The
リレー駆動部62は、コンパレータCP1、スイッチング素子Q3、ダイオードD1,D2などで構成される。スイッチング素子Q3は、npn型のバイポーラトランジスタからなり、エミッタがグランドに接続され、コレクタが2つのダイオードD1,D2のカソードに接続されている。また、一方のダイオードD1のアノードが電磁リレー60の励磁コイル60Lの他端に接続され、他方のダイオードD2のアノードが電磁リレー61の励磁コイル61Lの他端に接続されている。
The
トリガ回路63は、コンパレータCP2、スイッチング素子Q4、ダイオードD3,D4などで構成される。スイッチング素子Q4は、npn型のバイポーラトランジスタからなり、エミッタがグランドに接続され、コレクタが2つのダイオードD3,D4のカソードに接続されている。また、一方のダイオードD3のアノードがプッシュプルインバータ回路50のトランジスタQ1のベースに接続され、他方のダイオードD4のアノードがプッシュプルインバータ回路50のトランジスタQ2のベースに接続されている。
The
電圧検出回路部64は、商用交流電源100の電源電圧を検出し、商用交流電源100から正常に給電されていれば、基準電圧Vrefよりも高い電圧を出力し、商用交流電源100が停電していれば、基準電圧Vrefよりも低い電圧を出力する。コンパレータCP1,CP2は、電圧検出回路部64の出力電圧と基準電圧Vrefとを比較し、出力電圧が基準電圧Vrefよりも高いときに出力をハイレベルとし、出力電圧が基準電圧Vrefよりも低いときに出力をローレベルとする。なお、リレー駆動部62とトリガ回路63と電圧検出回路部64は、何れも蓄電池2から給電されて動作するので、商用交流電源100が停電している場合でも動作可能である。
The voltage
而して、商用交流電源100から正常に給電されている場合、リレー駆動部62のスイッチング素子Q3がオンして各電磁リレー60,61の励磁コイル60L,61Lに励磁電流が流れるので、各共通端子60C,61Cが各常開接点60A,61Aに切替接続される。その結果、常用点灯回路4の出力端に電磁リレー60,61を介して光源1が接続され、常用点灯回路4から供給される直流電力で光源1が点灯する。このとき、トリガ回路63がトランジスタQ1,Q2のベースをグランドに接地しているため、プッシュプルインバータ回路50は動作しない。
Thus, when power is normally supplied from the commercial
一方、商用交流電源100の給電が停止(停電)した場合、リレー駆動部62のスイッチング素子Q3がオフして各電磁リレー60,61の励磁コイル60L,61Lに励磁電流が流れなくなるので、各共通端子60C,61Cが各常閉接点60B,61Bに切替接続される。また、トリガ回路63がトランジスタQ1,Q2のベースをグランドに接地しなくなるため、プッシュプルインバータ回路50が起動される。その結果、非常用点灯回路5の出力端に電磁リレー60,61を介して光源1が接続され、非常用点灯回路5から供給される直流電力で光源1が点灯する。
On the other hand, when power supply to the commercial
上述のように本実施形態の非常用照明装置では、非常用点灯回路5が自励発振型のスイッチング電源(プッシュプルインバータ回路50)で構成されているため、IPDや制御用ICなどが用いられる場合と比較して、高温雰囲気中であっても光源1を適切に点灯させることができる。なお、リレー駆動部62やトリガ回路63については、ディスクリート素子を主体として構成されているので、高温雰囲気中で使用される場合でも特に支障は無い。
As described above, in the emergency lighting device of the present embodiment, the
(実施形態2)
本発明に係る照明装置(非常用照明装置)の実施形態2を図2に示す。本実施形態は、電磁リレー60,61及びリレー駆動部62の代わりに、常用点灯回路4から光源1への給電路に挿入された第1ダイオード65と、非常用点灯回路5から光源1への給電路に挿入された第2ダイオード66とを切替部6に用いる点に特徴がある。ただし、切替部6以外の構成は実施形態1と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
而して、商用交流電源100から正常に給電されている場合、常用点灯回路4が動作して直流電圧が出力されるため、第1ダイオード65が導通して常用点灯回路4から光源1に直流電力が供給されて光源1が点灯する。このとき、トリガ回路63がトランジスタQ1,Q2のベースをグランドに接地しているため、プッシュプルインバータ回路50は動作せず、第2ダイオード66が導通しない。
Thus, when power is normally supplied from the commercial
一方、商用交流電源100が停電した場合、常用点灯回路4が停止するために第1ダイオード65が導通しなくなる。また、トリガ回路63がトランジスタQ1,Q2のベースをグランドに接地しなくなるため、プッシュプルインバータ回路50が起動される。その結果、非常用点灯回路5から出力される直流電圧で第2ダイオード66が導通し、非常用点灯回路5から供給される直流電力で光源1が点灯する。
On the other hand, when the commercial
上述のように本実施形態の非常用照明装置は、実施形態1と同様に高温雰囲気中であっても光源1を適切に点灯させることができる。しかも、2つのダイオード65,66を切替部6に用いることにより、接点の溶着といった不具合が生じず、且つ小型化を図ることができる。
As described above, the emergency lighting device according to the present embodiment can appropriately turn on the light source 1 even in a high-temperature atmosphere as in the first embodiment. In addition, the use of the two
(実施形態3)
本発明に係る照明装置(非常用照明装置)の実施形態3を図3に示す。本実施形態は、リレー駆動部62及びトリガ回路63にそれぞれタイマ回路62A,63Aが追加されている点に特徴があり、その他の構成は実施形態1と共通である。故に、実施形態1と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
各タイマ回路62A,63Aは、それぞれコンパレータCP1,CP2の出力変化を遅延させるものであって、例えば、CR積分回路などで構成される。
Each of the
次に、図4及び図5のタイムチャートを参照して、本実施形態の非常用照明装置の動作を説明する。なお、図4及び図5における(a)は、商用交流電源100の電源電圧を示し、(b)は常用点灯回路4が動作しているときに光源1に印加される電圧を示し、(c)は非常用点灯回路5が動作しているときに光源1に印加される電圧を示している。
Next, the operation of the emergency lighting device of this embodiment will be described with reference to the time charts of FIGS. 4 and 5. 4 and 5, (a) shows the power supply voltage of the commercial
まず、商用交流電源100が正常に給電している場合、リレー駆動部62が電磁リレー60,61を駆動して常用点灯回路4を光源1に接続するので、図4に示すように常用点灯回路4から出力される直流電力が供給されて光源1が点灯する。一方、トリガ回路63によってプッシュプルインバータ回路50の起動が禁止されるため、充電回路3の直流出力で蓄電池2が充電される。そして、商用交流電源100が停電すると(図4(a)参照)、リレー駆動部62によって電磁リレー60,61が非常用点灯回路5に切替接続される。さらに、トリガ回路63が非常用点灯回路5を起動するので、非常用点灯回路5から供給される直流電力によって光源1が点灯する。
First, when the commercial
ここで、常用点灯回路4の出力段に平滑コンデンサが設けられている場合、商用交流電源100が停電して常用点灯回路4が停止した後も、平滑コンデンサの充電電荷が放電し終えるまでの間、電磁リレー60,61に電圧が印加され続ける。そして、電圧が印加されている状態で電磁リレー60,61が切り替えられると、接点間にアークが発生して接点60A,61Aが劣化してしまう虞がある。しかしながら、本実施形態では、リレー駆動部62が有するタイマ回路62Aにより、電磁リレー60,61が切り替えられるタイミングを遅延させ、常用点灯回路4の平滑コンデンサの充電電荷が放電し終えた後に電磁リレー60,61が切り替えられるようにしている。その結果、電磁リレー60,61におけるアークの発生を抑制することができる(図4(b)参照)。なお、トリガ回路63が有するタイマ回路63Aにより、プッシュプルインバータ回路50が起動するタイミングも遅れるため、図4(c)に示すように商用交流電源100が停電してから所定時間t1の経過後に非常用点灯回路5の出力電圧が光源1に印加されることになる。
Here, when a smoothing capacitor is provided at the output stage of the
次に、商用交流電源100の給電が再開(復電)すると、図5に示すようにリレー駆動部62によって一対の電磁リレー60,61が常用点灯回路4に切替接続され、常用点灯回路4から出力される直流電力が供給されて光源1が点灯する。一方、トリガ回路63によってプッシュプルインバータ回路50の動作が禁止されるため、充電回路3の直流出力が非常用点灯回路5に供給されることはなく、蓄電池2が充電される。
Next, when the power supply of the commercial
ここで、商用交流電源100が復電して充電回路3が充電を開始した後も、平滑コンデンサ52の充電電荷が放電し終えるまでの間、電磁リレー60,61に電圧が印加され続ける。しかしながら、停電時と同様に、リレー駆動部62が有するタイマ回路62Aにより、商用交流電源100が復電してからリレー駆動部62が電磁リレー60,61を切替接続するまでに所定の遅延時間t2が生じる。そのため、非常用点灯回路5の平滑コンデンサ52の充電電荷が放電し終えた後に電磁リレー60,61が切替接続されるので、アークの発生を抑制することができる(図5(b)(c)参照)。
Here, even after the commercial
なお、実施形態2においても、図6に示すようにトリガ回路63にタイマ回路63Aを設けても構わない。
Also in the second embodiment, a
ここで、本発明に係る照明器具(非常用照明器具)の実施形態を図7に示す。この非常用照明器具は、上述した実施形態1又は2の非常用照明装置が、壁に直付けされる器具本体7内に収納されることで構成されている。器具本体7は、金属材料によって矩形箱状に形成され、背面が壁にねじ止めされる。また、器具本体7の前面側に光源1が配置される。なお、器具本体7の前方には光源1から放射される光を拡散するカバー8が着脱自在に取り付けられる。ただし、本発明に係る照明器具の実施形態は図7に示すものに限定されず、例えば、天井に埋込配設される照明器具(非常用照明器具)であっても構わない。
Here, FIG. 7 shows an embodiment of a lighting fixture (emergency lighting fixture) according to the present invention. This emergency lighting fixture is configured by housing the emergency lighting device of the first or second embodiment described above in the fixture main body 7 directly attached to the wall. The instrument body 7 is formed in a rectangular box shape by a metal material, and the back surface is screwed to the wall. Further, the light source 1 is disposed on the front side of the instrument body 7. A
1 光源
2 蓄電池
3 充電回路
4 常用点灯回路
5 非常用点灯回路
6 切替部(切替手段)
50 プッシュプルインバータ回路(自励発振型のスイッチング電源)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
50 Push-pull inverter circuit (self-oscillation type switching power supply)
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