JP2014089888A - Led照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のLED基板を用いるときの点灯故障を最小限に留め、また停電時には停電灯が確実に動作するLED照明装置を提供すること。
【解決手段】複数のLED光源10を実装した複数のLED基板4a,4bには、通常灯電源20からデイジーチェーン接続にて電力が供給され、通常灯用LED光源10a,10bを点灯させる第1のドライバー回路24a,24bを有する。また、少なくとも1つのLED基板4aには、停電灯電源21に接続されて電力が供給され、停電灯用LED光源10cを点灯させる第2のドライバー回路24cを有する。第1のドライバー回路24a,24bと第2のドライバー回路24cは、通常灯電源20と停電灯電源21から独立に電力が供給される。
【選択図】図5
【解決手段】複数のLED光源10を実装した複数のLED基板4a,4bには、通常灯電源20からデイジーチェーン接続にて電力が供給され、通常灯用LED光源10a,10bを点灯させる第1のドライバー回路24a,24bを有する。また、少なくとも1つのLED基板4aには、停電灯電源21に接続されて電力が供給され、停電灯用LED光源10cを点灯させる第2のドライバー回路24cを有する。第1のドライバー回路24a,24bと第2のドライバー回路24cは、通常灯電源20と停電灯電源21から独立に電力が供給される。
【選択図】図5
Description
本発明は、LED光源を使用した照明装置に関し、特にエレベータのカゴ室内等の照明に用いるのに好適なLED照明装置に関する。
近年、照明装置の消費電力低減のため、多数の発光ダイオード(LED)を光源として用いたLED照明装置が利用されている。これに関する技術として、特許文献1には、複数の発光素子(LED)が配設された複数個の照明ユニットを数珠繋ぎのデイジーチェーン状に連結し、コントローラ部から照明信号を送出する構成が記載されている。また特許文献2には、エレベータのカゴ室内照明装置において通常時の照明および停電時の照明を兼用可能とするため、通常時は照明ユニットに搭載された複数のLEDが点灯し、停電時は前記複数のLEDのうちの一部のLEDが点灯する構成が記載されている。
エレベータのカゴ室内照明装置においては、停電発生時に一定の室内照度を確保するよう非常用(停電用)照明の設置が義務付けられている。そのために、通常灯の他に停電灯と停電用バッテリーが必要となる。発光素子としてLEDを用いるとき、特許文献1のように照明ユニット(LED搭載基板)をデイジーチェーン接続することで、各照明ユニットに効率的に電力や信号を供給することができる。また特許文献2のように、停電時は複数のLEDのうちの一部のLEDを兼用して用いることで、発光素子(LED)数の低減を図ることができる。しかしながら、デイジーチェーン接続することで、ある照明ユニットが故障した場合、他の照明ユニットの点灯動作に影響が及ぶ恐れがある。また、停電点灯用LEDと通常点灯用LEDとを兼用する場合、LED素子への電力供給が干渉する恐れがある。
本発明の目的は、複数の照明ユニット(LED基板)を用いるときの点灯故障を最小限に留め、また停電時には停電灯が確実に動作するLED照明装置を提供することにある。
本発明のLED照明装置は、複数のLED光源を実装した複数のLED基板を配置し、前記複数のLED基板には、通常灯電源からデイジーチェーン接続にて電力が供給され、前記複数のLED光源のうちの通常灯用LED光源を点灯させる第1のドライバー回路を有し、前記複数のLED基板の少なくとも1つには、停電灯電源に接続されて電力が供給され、前記複数のLED光源のうちの停電灯用LED光源を点灯させる第2のドライバー回路を有し、前記第1のドライバー回路と前記第2のドライバー回路は、前記通常灯電源と前記停電灯電源から独立に電力が供給される構成とする。
また本発明のLED照明装置は、複数のLED光源を実装した複数のLED基板を配置し、前記複数のLED基板には、通常灯電源からデイジーチェーン接続にて電力が供給され、前記複数のLED光源のうちの通常灯用LED光源を点灯させる第1のドライバー回路を有し、さらに前記複数のLED基板には、前記第1のドライバー回路の電源入力側に過電流遮断用ヒューズを挿入した構成とする。
本発明のLED照明装置によれば、複数の照明ユニット(LED基板)を用いるときの点灯故障を最小限に留め、また停電時には停電灯を確実に動作させることができる。
図1は、本発明によるLED照明装置の一実施例を示す外観図であり、左側は照射面側から見た図、右側は側面図である。図1の照明装置は、例として、エレベータのカゴ室内の天井灯として好適な照明装置を示している。LED照明装置1の外形は、例えば照射面は一辺が約50〜60cmの略矩形状、厚さは約10cmとする。照射面には内部の光源等を保護するための透光性を持つシェード(照明カバー)7を有し、装置端部には通常用電源と停電用電源の電源基板を収納する電源カバー8,9を有する。
図2は、本実施例のLED照明装置の分解構成図である。LED照明装置1は、装置を保持する金属製あるいは樹脂製のベースシャーシ(筐体)2に、反射シート3、LED基板4、拡散板5、パッキン6、シェード7の順に取り付ける。LED基板4はその照射面側に複数のLED光源が実装され、LED基板4を単位(照明ユニット)として必要数だけ取り付ける。本例では2枚のLED基板(照明ユニット)4を用いている。反射シート3は高反射率(99%)の白色のシートで、LED基板4からした光のうちベースシャーシ2側に向かう光、及び拡散板5で反射されてベースシャーシ2側に戻る光を反射して拡散板5の方向へ導く。拡散板5は、その表面に粗面が形成され、及び/またはその内部は拡散性ビーズを包含する透明樹脂により構成され、LED基板4上の個々のLED光源からの出射光を拡散して、照明光の空間的な輝度むらを低減する光学的作用を有する。シェード7も拡散性を有する透明樹脂で構成されており、拡散板5からの光をさらに拡散するような光学的作用を有する。またシェード7は、照明装置の照射面側のカバーとして、パッキン6を介してベースシャーシ(筐体)2に取り付けられ、これにより装置内部のLED光源等が保護される。ベースシャーシ2の1つの側面の外側には通常用電源の電源基板を収納する電源カバー8が取り付けられ、またベースシャーシ2の背面側であって電源カバー8の近傍には、停電用電源の電源基板を収納する電源カバー9が取り付けられている。
図3は、LED基板の取り付け構造図である。本例では、照射面側(図では紙面上側)に開口を向けた箱状(あるいは枡形状)のベースシャーシ2の内側に反射シート3を敷設し、その上に2枚のLED基板4a,4bを並べて収納する。反射シート3は、図2にも示されるように、ベースシャーシ2の4つの側面及び底面の内側を覆うような形状(すなわち箱状あるいは枡形状)となるように折り曲げられている。LED基板4a,4bには、複数のLED光源10とこれを駆動するドライバー回路11、および電源部に接続するコネクタ12を実装している。LED基板4a,4bの上方には、スペーサ14を介して拡散板5を固定ネジ13で取り付ける。LED光源10はサイドビュー(側面発光)型の素子であり、LED基板4a,4bの面または拡散板5の面とほぼ平行な方向に光が出射される。なお、ベースシャーシ2の内面に高反射率のインク(白色インク)が塗装されている場合は、反射シート3を省略することができる。また、LED基板4a,4bのLED光源10の実装面には高反射率のインク(白色インク)が塗装されている。これにより、LED光源10からLED基板4a,4bに向かう光、及び拡散板5により反射されてLED基板4a,4bに向かう光を効率よく反射して、拡散板5の方向に導く。高反射率のインクに代えて、LED基板4a,4bのLED光源10の実装面に反射シートを載置してもよい。
図4は、拡散板5の効果を説明する図である。サイドビュー型のLED光源10から出射された光100は、LED基板4のLED光源実装面と拡散板5の間で反射を繰り返して伝播する。拡散板5に入射した光は拡散板5の中で拡散され、破線のように各方向に向かう出射光となってシェード7に到達する。そして、シェード7によってさらに光が拡散されて外部へ照射される。その結果、シェード7面からは照度ムラのない照明光が得られる。なお、LED基板4からシェード7までの間隔が大きい時は、個々のLED光源10の出射光は点光源でなく面光源に近づいて見えるので、拡散板5を省略することができる。かかる構成において、照明装置の照射面側から見たときに、LED光源10の位置近傍が他の部分と比べて局所的に明るくなる、いわゆるホットスポットと呼ばれる現象が発生する場合がある。このホットスポットの輝度が高く目立ち易い場合には、拡散板5のLED光源10と対応する位置に図示しない遮光パターンを設けてもよい。これにより、LED光源10の位置近傍の明るさを低減してホットスポットを抑制することができる。
図5は、LED基板内の回路構成図である。本実施例のLED照明装置では、通常時照明と停電時照明を行うため、通常灯電源20と停電灯電源(バッテリー)21を備える。通常時照明では、2つのLED基板4a,4bへの電力供給はデイジーチェーン接続としている。すなわち、通常灯電源20から第1のLED基板4aの入力端子(コネクタ)に電力を供給し、第1のLED基板4aの出力端子からは第2のLED基板4bの入力端子に電力を供給する。さらにLED基板の数が増加した場合も同様に接続する。通常灯電源20から第1のLED基板4a及び第2のLED基板4bに電力を供給するラインとともに、制御信号を伝送するためのデータラインを設け、図示しない制御回路からデータラインにより第1のLED基板4a及び第2のLED基板4bに制御信号、例えばLED光源10の明るさを制御するための信号を供給するようにしてもよい。このデータラインについても、電源と同様にデイジーチェーン接続とする。
2つのLED基板4a,4bは、それぞれ、通常灯電源20から電力が供給され通常時照明を行う通常灯回路22a,22bを有している。さらに本実施例では、第1のLED基板4aには、停電灯電源21から電力が供給され停電時照明を行う停電灯回路22cを有している。本実施例では停電灯回路22cを第1のLED基板4aのみに設けているが、必要に応じ第1のLED基板4a及び第2のLED基板4bの両方に設けてもよい。
通常時において、通常灯電源20は各通常灯回路22a,22bに電源を供給する。各通常灯回路22a,22bは、それぞれ、電源入力部に挿入した過電流遮断用ヒューズ23a,23b、ドライバー回路24a,24b及び通常灯用LED10a,10bを有している。通常灯電源20からの電力は、ヒューズ23a,23bを介してドライバー回路24a,24bに供給され、ドライバー回路24a,24bは、この電力に基づいて通常灯用LED10a,10bに対してLED駆動用電流を供給し、通常灯用LED10a,10bを点灯させる。この駆動電流は例えばPWM信号とし、そのデューティ比を上述の制御信号で制御することで、通常灯用LED10a,10bからの光の明るさを制御するようにしてもよい。
災害等により停電が生じた場合、すなわち通常灯電源20から電力が供給されなくなった場合には、停電灯電源21から停電灯回路22cへの電力供給が開始される。停電灯回路22cは、ドライバー回路24cと停電灯用LED10cを有しており、ドライバー回路24cは停電灯電源21からの電力に基づき停電灯用LED10cにLED駆動用電流を供給し、停電灯用LED10cを点灯させる。なお、停電灯用LED10cの個数は、通常灯用LED10aまたは10bよりも少なくなっており、点灯時において例えばエレベータ室内の場合、床面付近において1ルクス程度の明るさを確保できる個数であればよい。
このように、停電灯回路22cは通常灯回路22a,22bとは電気的に独立して構成している。すなわち、第1のLED基板4aにおいて、停電灯回路22c(あるいはドライバー回路24c)は通常灯回路22a(あるいはドライバー回路24a)と独立して停電灯電源21に接続される。これにより、停電灯回路22cと通常灯回路22aは互いに影響を受け合うことがなく、停電発生時において停電灯を確実に点灯させることができる。
さらに本実施例では通常灯回路22a,22bにおいて、電源入力部にヒューズ23a,23bを挿入している。デイジーチェーン接続構成においてヒューズ23a,23bがない場合、複数の通常灯回路22a,22bのうち1つの回路が故障すると、他の回路の動作まで影響が及ぶことがある。この場合の故障モードとして、ドライバー回路24a及び通常灯用LED10aを含む系統、またはドライバー回路24b及び通常灯用LED10bを含む系統が、オープン(すなわち断線)となる場合とショート(すなわち短絡)となる場合が想定される。例えばドライバー回路24a及び通常灯用LED10aを含む系統がオープンになった時、通常灯LED10aは不点灯となるが、他の通常灯回路22bの通常灯LED10bは正常に点灯する。ところが、ドライバー回路24a及び通常灯用LED10aを含む系統がショートになった時には、当該系統に過大電流が流れ、ドライバー回路24b及び通常灯用LED10bを含む系統には電流が流れなくなる。その結果、通常灯LED10aが不点灯となるだけでなく、通常灯LED10bも不点灯になってしまう。
一方、本実施例では、第1のLED基板4a及び第2のLED基板4bの電源入力部に過電流遮断用ヒューズ23a,23bを挿入しているので、例えばドライバー回路24a及び通常灯用LED10aを含む系統がショートになった場合は、当該系統への過大電流によりヒューズ23aが切断することで、当該系統のショート状態が解消される。このため、ドライバー回路24a及び通常灯用LED10aを含む系統がショートになった場合でも、ドライバー回路24b及び通常灯用LED10bを含む系統には継続して電流が供給され、通常灯用LED10bを点灯させることができる。よって、本実施例によれば、一方の通常灯回路22aが故障しても他方の通常灯回路22bは正常に点灯動作させることができ、故障の影響を最小限に留めることができる。
図6は、複数のLED素子の接続構成の他の例を示す図である。図5で示したように、LED基板4aにおいて、停電灯回路22c(あるいはドライバー回路24c)は通常灯回路22a(あるいはドライバー回路24a)と独立して停電灯電源21に接続したが、LED光源10については一部のLED素子を共有するように構成することができる。例えば図6に示されるように、複数のLEDを直列接続して通常灯用LED10aを構成し、その一部を停電灯用LED10cとする。通常灯電源20側のドライバー回路24aからの駆動用電流は、直列接続された通常灯用LED10aの最後段のアノード側に供給される。また、この例でも停電灯用LED10cの個数は通常灯用LED10aよりも少なくしている。そして、停電灯用LED10cと通常灯用LED10aとの接続部(図6の例では右から2番目のLEDと3番目のLEDとの間)に、停電灯電源21側のドライバー回路24cからの駆動用電流を供給する。このように構成することにより、通常時は、直列接続された通常灯用LED10aの全LEDに通常灯電源20側から電流が供給されて点灯し、非常時(停電時)は、停電灯用LED10c(図6の例では右側2個のLED)に停電灯電源21側から電流が供給されて点灯する。
このように本例では、停電灯用LED10cは使用する個数が少なくてよいので、通常灯用LED10aの一部を兼用して使用するようにしている。そしてこの構成によれば、停電灯用LEDを別に設けることがないので、全体のLED素子数を低減することができる。
図7は、LED光源の第1の配置例を示す図であり、LED基板を照明装置の照射面側から見た図である。この例では、LED基板4a,4b上には、それぞれ通常灯用LED10a,10bを3×5=15個ずつ、照射面内でほぼ均等の位置に配置している。そして各LEDの出射方向は図面左方向に揃えている。さらにLED基板4a上には、停電灯用LED10cを2個配置している。その際停電灯用LED10cは、照射面の中央ではなくベースシャーシの側面の壁側位置(図7では左端側)に、その出射方向がその直近の壁側を向くように配置している。停電灯用LED10cの位置は、通常灯用LED10aの光出射方向において、最もベースシャーシの側面に近い位置に配置された通常灯用LED10aよりもさらにベースシャーシの側面側に位置している。また停電灯用LED10cの紙面上下方向(通常灯用LED10aの光出射方向と直交する方向であって、通常灯用LED10aの配列方向)位置は、通常灯用LED10aの間に配置している。図中の矢印は、各LED光源からの出射方向を示す。
図7(a)は通常時の点灯状態を示し、全ての通常灯用LED10a,10bが点灯し、各LEDからの出射光はLED基板4a,4bの基板面で反射して照明光となる。一般にLED光源の発光特性は球状(ランバーシアン)となるが、停電灯用LED10cを通常灯用LED10aの間に配置しているので、停電灯用LED10cが通常灯用LED10aからの出射光を妨げることを防止している。この例では、通常時には停電灯用LED10cを点灯させないものとしたが、通常灯用LED10a,10bとともに点灯させてもよい。
図7(b)、(c)は停電時の点灯状態を示し、停電灯用LED10cのみが点灯する。停電灯用LED10cは壁側に配置しているので、中央に配置する場合よりも照明光の照度を向上させることができる。その理由を(c)で説明する。停電灯用LED10cの出射光101は、大部分がベースシャーシ2の側面の内壁で反射して照明光となる。ベースシャーシ2の側面の内壁には図示のように反射率の高い(99%)反射シート3を取り付けているので、反射率の低い(80%以下)白色インクで塗装されたLED基板4a,4bのLED実装面で反射させるよりも明るい照明光が得られる。また、壁側に配置することで、停電灯用LED10cが点光源として見えにくくする効果がある。
図8は、LED光源の第2の配置例を示す図である。LED基板4a,4b上には、図7と同様に通常灯用LED10a,10bを配置するが、ここではその出射方向を右方向に揃えている(これを順方向LED群と呼ぶ)。さらにLED基板4a上には、左壁側の位置で順方向LED群に挟まれた位置に、出射方向が左方向(逆方向)のLEDを紙面上下方向(通常灯用LED10aの光出射方向と直交する方向であって、通常灯用LED10aの配列方向)に1列に並べた逆方向LED列10dを挿入している。逆方向LED列10dの紙面上下方向の位置は、順方向LED群の紙面上下方向位置と重ならないようずらして配置する。この逆方向LED列10dは図6の回路により構成されており、通常灯用LED10aとともに通常灯として用いるが、その一部のLED10cは停電灯として兼用する。
図8(a)は通常時の点灯状態を示し、全てのLED10a,10b,10d(10cを含む)が点灯する。このうち、順方向LED10a,10bは右方向に、逆方向LED列10dは左方向に出射する。このような構成としたのは、全てのLEDの出射方向を同一方向(右方向)とした場合、照射面内で出射方向の反対側にある左壁近傍の照度が暗くなるからである。そこで、出射方向が反対(左方向)となる逆方向LED列10dを挿入して左壁近傍の照度不足を補い、照射面内の照度を均一にすることができる。
図8(b)は停電時の点灯状態を示し、逆方向LED列10dのうちLED10cのみを停電灯として点灯する。停電灯用LED10cは壁側に配置されているので、図7(c)と同様に、反射シート3で反射されることで明るい照明光が得られる。なお、停電灯用LED10cの出射側には一部の通常灯用LED10aの列が存在するが、互いに重ならないようずらして配置されているので出射光を妨げることはない。
本例の場合、逆方向LED列10dは5個のLEDを有するが、停電灯用LED10cとして用いるのは最低限の明るさを確保するために3個としている。これにより、停電時の電力消費を抑え、停電用電源(バッテリー)の電力を有効に利用することができる。
上記実施例では一例を述べたものであり、様々な変形が可能である。LED基板(照明ユニット)の数やこれに実装するLED光源の数は、照明面積や要求照度に応じて適宜決定すればよい。また、LED基板を分割して隙間をあけ、LED光を隙間の下側に設けた反射シートにて反射させる構成も可能である。ドライバー回路は、LED光源のON/OFF切替だけでなく、外部装置から照明制御信号を与えてLED光源の発光強度を制御することも可能である。
1…LED照明装置、
2…ベースシャーシ(筐体)、
3…反射シート、
4,4a,4b…LED基板(照明ユニット)、
5…拡散板、
6…パッキン、
7…シェード、
8,9…電源カバー、
10…LED光源、
10a,10b…通常灯用LED、
10c…停電灯用LED、
10d…逆方向LED列、
11,24a,24b,24c…ドライバー回路、
12…コネクタ、
20…通常灯電源、
21…停電灯電源、
22a,22b…通常灯回路、
22c…停電灯回路、
23a,23b…過電流遮断用ヒューズ。
2…ベースシャーシ(筐体)、
3…反射シート、
4,4a,4b…LED基板(照明ユニット)、
5…拡散板、
6…パッキン、
7…シェード、
8,9…電源カバー、
10…LED光源、
10a,10b…通常灯用LED、
10c…停電灯用LED、
10d…逆方向LED列、
11,24a,24b,24c…ドライバー回路、
12…コネクタ、
20…通常灯電源、
21…停電灯電源、
22a,22b…通常灯回路、
22c…停電灯回路、
23a,23b…過電流遮断用ヒューズ。
Claims (5)
- LED光源を使用し通常灯と停電灯の機能を備えたLED照明装置において、
複数のLED光源を実装した複数のLED基板を配置し、
前記複数のLED基板のそれぞれには、通常灯電源からデイジーチェーン接続にて電力が供給され、前記複数のLED光源のうちの通常灯用LED光源を点灯させる第1のドライバー回路を有し、
前記複数のLED基板の少なくとも1つには、停電灯電源に接続されて電力が供給され、前記複数のLED光源のうちの停電灯用LED光源を点灯させる第2のドライバー回路を有し、
前記第1のドライバー回路と前記第2のドライバー回路は、前記通常灯電源と前記停電灯電源から独立に電力が供給されることを特徴とするLED照明装置。 - LED光源を使用したLED照明装置において、
複数のLED光源を実装した複数のLED基板を配置し、
前記複数のLED基板には、通常灯電源からデイジーチェーン接続にて電力が供給され、前記複数のLED光源のうちの通常灯用LED光源を点灯させる第1のドライバー回路を有し、
さらに前記複数のLED基板には、前記第1のドライバー回路の電源入力側に過電流遮断用ヒューズを挿入したことを特徴とするLED照明装置。 - 請求項1に記載のLED照明装置において、
前記LED光源はサイドビュー型のLED素子であり、前記LED基板を壁面が高反射率の箱状筐体に収納するものであって、
前記LED基板には、前記前記LED光源のうちの停電灯用LED光源を、前記箱状筐体の壁側の位置でその出射方向が壁側を向くように、かつ前記通常灯用LED光源からの出射光を妨げない位置に配置したことを特徴とするLED照明装置。 - 請求項1に記載のLED照明装置において、
前記LED光源はサイドビュー型のLED素子であり、前記LED基板を壁面が高反射率の箱状筐体に収納するものであって、
前記LED基板には前記通常灯用LED光源として、出射方向が所定の方向に揃えた順方向LED群とともに、前記箱状筐体の壁側の位置で前記順方向LED群に挟まれた位置に、前記順方向LED群と出射方向が逆となる1列状の逆方向LED列を配置したことを特徴とするLED照明装置。 - 請求項4に記載のLED照明装置において、
前記逆方向LED列の一部のLED光源を前記停電灯用LED光源として兼用することを特徴とするLED照明装置。
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KR101962069B1 (ko) * | 2018-06-27 | 2019-03-25 | 김용식 | 아파트형 엘이디 등기구 |
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