JP2015106538A

JP2015106538A - 非常用照明装置

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Publication number: JP2015106538A
Application number: JP2013249430A
Authority: JP
Inventors: 山下　浩司; Koji Yamashita; 浩司山下
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-06-08
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: JP6186659B2

Abstract

【課題】小型化を図りつつ点検時のノイズの増大を抑制する。【解決手段】本実施形態における電源ユニット２では、プリント配線板25の２次側領域に設けられた挿通部250に電線26が挿通されている。そのため、電線26が１次側領域を通って非実装面側に引き回される場合と比較して、１次側領域と電線26との距離を離すことができる。その結果、電源ユニット２と非常用電源３を筐体５内の狭い空間に隣り合わせで収納しつつ、点検時において入力コネクタ27から電力系統６に漏れるノイズ(雑音端子電圧)の増大を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導灯や非常灯などの非常用照明装置に関する。

従来の非常用照明装置として、ハロゲン電球を光源とする非常灯や、冷陰極放電ランプを光源とする誘導灯などがあった(例えば、特許文献１参照)。

また近年、ハロゲン電球や冷陰極放電ランプに代えて、発光ダイオード(ＬＥＤ)を光源とする非常用照明装置が開発されている(例えば、特許文献２参照)。すなわち、ＬＥＤは、ハロゲン電球や冷陰極放電ランプと比較して、よりも少ない電力で同等の光量を得ることができるので、例えば、非常用電源である蓄電池の電池容量を減らし、非常用電源の小型化を図ることができる。しかも、光源であるＬＥＤ自体も比較的に小さいので、誘導灯や非常灯などの非常用照明装置全体の小型化を図ることも可能となる。

また、非常用照明装置は、電力系統が停電していない状態でも強制的に非常用電源(蓄電池)から給電させて光源を点灯させる機能(点検機能)を備えていなくてはならない。つまり、我が国では、誘導灯については消防法令で、非常灯については建築基準法令で、それぞれ６ヶ月ごとに上記点検の実施が義務づけられている。

特開２００８−３４４０１号公報特開２００７−１７３０６１号公報

ところで、特許文献１記載の従来例のように、冷陰極放電ランプを光源とする非常用照明装置は、停電時に光源を点灯させる点灯回路として、非常用電源から供給される直流電力を高周波の交流電力に変換するインバータ回路を備える必要がある。また、特許文献２記載の従来例のように、ＬＥＤを光源とする非常用照明装置は、点灯回路として、非常用電源から供給される直流電力を所望の電圧の直流電力に変換し且つ安定化する電源回路を備える必要がある。

ところが、上記点検時においては、電力系統が停電していない状態で点灯回路を動作させるので、点灯回路で発生するスイッチングノイズなどの影響により、非常用照明装置から電力系統に漏れるノイズ(雑音端子電圧)も増大してしまう。特に、ＬＥＤを光源とする非常用照明装置は、小型化を図るため、点灯回路を蓄電池(非常用電源)に接続する電線と、電力系統に電気的に接続されている１次側の回路との距離を離すことが難しく、雑音端子電圧が増大し易い。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、小型化を図りつつ点検時のノイズの増大を抑制することを目的とする。

本発明の非常用照明装置は、電力系統から供給される交流電力を所望の直流電力に変換する電力変換部と、蓄電池を有する非常用電源と、前記電力変換部から出力される直流電力で前記非常用電源を充電する充電回路と、固体発光素子からなる光源と、前記非常用電源から給電されて前記光源を点灯させる点灯回路と、前記電力系統が停電しているときに前記点灯回路を動作させて前記光源を点灯させる制御回路と、前記電力変換部、前記非常用電源、前記充電回路、前記光源、前記点灯回路、前記制御回路を内部に収納する筐体とを備え、前記電力変換部は、前記電力系統から供給される交流電圧・交流電流を整流する整流回路と、前記整流回路が１次巻線に接続される絶縁トランスと、前記絶縁トランスの１次巻線に印加される電圧・電流を断続する半導体スイッチング素子とを有し、前記絶縁トランスの２次巻線に誘導される電圧・電流を整流・平滑して前記直流電力を出力するように構成され、前記点灯回路は、半導体スイッチング素子を有し、前記非常用電源から供給される直流電力を所望の直流電力に変換して出力するスイッチング電源回路からなり、前記制御回路は、前記電力系統が停電していないときに強制的に前記点灯回路を動作させて前記光源を点灯させる点検動作を行うように構成され、前記電力変換部及び前記点灯回路は、１つのプリント配線板に前記絶縁トランスや前記半導体スイッチング素子を含む回路部品が実装されて構成され、前記プリント配線板は、前記絶縁トランスの中心に対して前記１次巻線側の１次側領域に前記整流回路と前記半導体スイッチング素子が実装され、前記中心に対して前記２次巻線側の２次側領域に前記点灯回路を構成する回路部品が実装され、且つ前記２次側領域における配線用の導体に電線の一端が接続されるとともに前記電線の他端が前記非常用電源に接続されるように構成され、前記電線は、前記プリント配線板の表面側に引き出され、且つ前記プリント配線板の前記２次側領域に設けられる挿通部に挿通され、前記非常用電源は、前記プリント配線板の裏面に対向するように前記筐体内に収納され、且つ前記挿通部に挿通された前記電線と接続されることを特徴とする。

この非常用照明装置において、前記電線の先端にコネクタが設けられ、前記コネクタと接続される相手側のコネクタが前記非常用電源に設けられ、前記コネクタは、前記挿通部に挿入された状態で前記プリント配線板に支持されることが好ましい。

本発明の非常用照明装置は、非常用電源がプリント配線板の裏面に対向するように筐体内に収納され、電線が、プリント配線板の表面側に引き出され、且つプリント配線板の２次側領域に設けられる挿通部に挿通されてプリント配線板の裏面側で非常用電源に接続されるので、プリント配線板における１次側領域と電線との距離を離すことができる。その結果、筐体の小型化を図りつつ点検時のノイズの増大を抑制することができる。

本発明に係る非常用照明装置の実施形態を示す断面図である。同上における電源ユニットと非常用電源を示す斜視図である。同上の回路図である。本発明に係る非常用照明装置の別の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明に係る非常用照明装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の非常用照明装置は非常灯として構成されているが、誘導灯であっても構わない。

また、以下の説明では、特に断りのない限り、図１における上下左右方向をそれぞれ上下左右方向、紙面に垂直な方向を前後方向と規定する。

本実施形態の非常用照明装置は、図１に示すようにＬＥＤモジュール１、電源ユニット２、非常用電源３、端子台４、筐体５などを備える。

ＬＥＤモジュール１は、円板状の基板11の下面に、複数個の発光ダイオード(ＬＥＤ)10が実装されて構成されている。また、基板11の上面側にリード線12が引き出され、リード線12の先端に設けられたプラグコネクタ13が電源ユニット２の出力コネクタ28に接続される。そして、電源ユニット２からリード線12を介してＬＥＤモジュール１に直流電力が供給されることにより、各ＬＥＤ10が発光(点灯)する。

非常用電源３は、円筒形のケース30内に複数本の蓄電池31(図３参照)が収納され、ケース30の上面から上向きにレセプタクルコネクタ32が突出するように構成されている。なお、蓄電池31はケース30内で直列に接続されるとともに、蓄電池31の直列回路にレセプタクルコネクタ32の一対のコンタクト(図示せず)が接続されている。

端子台４は、従来周知の速結形の端子構造を有し、後述するように交流の電力系統６と電源線(図示せず)によって接続され、且つ入力線40によって電源ユニット２と接続される。

筐体５は、アルミダイカストによって下端が開口した有底円筒形状に形成されている。筐体５は、その内部にＬＥＤモジュール１と電源ユニット２と非常用電源３と端子台４とを収納し、ＬＥＤモジュール１で下端の開口が閉塞される。また、筐体５内においては、非常用電源３と端子台４が、端子台４を上にして上下方向に並ぶように配置され、且つ電源ユニット２と非常用電源３及び端子台４が水平方向(左右方向)に並ぶように配置される。なお、筐体５は、図１に示すように天井材７に設けられる埋込孔70に埋め込み配設される。

電源ユニット２は、図３に示すように電力変換部20、充電回路21、点灯回路22、制御回路23、フィルタ回路24などで構成される。

フィルタ回路24は、電力系統６から供給される交流電圧・交流電流より高調波ノイズを除去するものである。

電力変換部20は、ダイオードブリッジからなる整流回路200、整流回路200から出力される脈流電圧を平滑する平滑コンデンサ201、平滑コンデンサ201で平滑された直流電圧を所望の直流電圧に降圧して出力する絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを有する。

絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータは、絶縁トランス202、半導体スイッチング素子203、ダイオード204，205、チョークコイル206、平滑コンデンサ207などで構成される。絶縁トランス202は、１次巻線2021の一端が平滑コンデンサ201の高電位側に接続され、１次巻線2021の他端が、半導体スイッチング素子203(バイポーラトランジスタ)のコレクタに接続される。また、半導体スイッチング素子203のエミッタは平滑コンデンサ201の低電位側に接続される。

絶縁トランス201の２次巻線2022には、ダイオード204とチョークコイル206と平滑コンデンサ207の直列回路が接続される。また、チョークコイル206と平滑コンデンサ207に対して並列にダイオード205が接続される。そして、図示しない駆動回路によって半導体スイッチング素子203がスイッチング制御され、絶縁トランス201の１次巻線2021に印加される直流電圧を高周波で断続する。その結果、出力側の平滑コンデンサ207には、絶縁トランス201の１次巻線2021に印加(入力)される直流電圧から降圧された直流電圧が印加されて点灯回路21に出力される。なお、このように構成される絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータは、絶縁型のフォワードコンバータとして従来周知であるから、詳細な回路動作の説明は省略する。

電力変換部20の出力端(平滑コンデンサ207の出力端)には、充電回路21と非常用電源３の蓄電池31が直列に接続され、さらに、蓄電池31と並列に点灯回路22が接続される。充電回路21は、電力変換部20から供給される直流電力で蓄電池31を充電するように構成される。

点灯回路22は、電力変換部20と同様に、絶縁トランス220と半導体スイッチング素子221(図１及び図２参照)とを備えたスイッチング電源回路で構成される。ただし、このようなスイッチング電源回路は従来周知であるから、詳細な回路構成及び回路動作の説明は省略する。

制御回路23は、例えば、充電回路21の出力に基づいて電力系統６の停電を検出し、電力系統６が停電している間、半導体スイッチング素子をスイッチング制御して点灯回路22を動作させる。また、制御回路23は、点検スイッチ(図示せず)が操作されて点検開始信号が入力された場合、電力系統６の停電を検出しなくても点灯回路22を動作させるように構成される。

すなわち、電力系統６から給電されている場合、電力変換部20と充電回路21が動作して蓄電池31を充電するとともに、制御回路23が点灯回路22を停止させる。また、電力系統６の給電が停止(停電)した場合、電力変換部20と充電回路21が停止するとともに制御回路23が点灯回路22を動作させてＬＥＤ10を点灯する。さらに、点検スイッチが操作された場合、制御回路23が電力変換部20と充電回路21を強制的に停止させた状態で点灯回路22を動作させてＬＥＤ10を点灯する(点検動作)。なお、制御回路23は、点検開始信号が入力されて点灯回路22の動作を開始した時点からタイマを起動し、蓄電池31の残容量が所定のしきい値を下回るまでの経過時間をカウントする。そして、制御回路23は、経過時間が規定時間(３０分又は６０分)に達する前に蓄電池31の残容量が前記しきい値を下回らなければ、非常用電源３が正常と判断する。一方、制御回路23は、経過時間が前記規定時間に達する前に蓄電池31の残容量が前記しきい値を下回れば、非常用電源３が異常と判断する。そして、制御回路23は、点検結果(非常用電源３の正常又は異常)を表示素子などを用いて報知する。

また、電源ユニット２は、図１及び図２に示すように、電力変換部20、充電回路21、点灯回路22、制御回路23、フィルタ回路24の各回路を構成する回路部品がプリント配線板25に実装されて構成される。

プリント配線板25は、長方形の絶縁基板(例えば、ガラスエポキシ基板など)の裏面(図１における左側面)に配線用の導体(銅箔)が印刷形成されている。また、プリント配線板25は、各回路部品の端子ピンが挿通される多数のスルーホール(図示せず)が厚み方向に貫通している。回路部品は、プリント配線板25の表面(図１における右側面)側から端子ピンがスルーホールに挿通され、プリント配線板25の裏面側で導体にはんだ付けされる。なお、図１及び図２では、主要な回路部品のみを図示して、一部の回路部品の図示は省略している。

ここで、電力変換部20の絶縁トランス201は、図１に示すように１次巻線2021に接続される一対の１次側端子ピン2023が上側に配置され、２次巻線2022に接続される一対の２次側端子ピン2024が下側に配置されるようにプリント配線板25に実装される。そして、プリント配線板25において、絶縁トランス201の中心線Ｌｃよりも上側(１次側端子ピン2023の在る側)の領域(以下、１次側領域と呼ぶ。)に、フィルタ回路24や整流回路200、平滑コンデンサ201、半導体スイッチング素子203などの回路部品が実装される。また、プリント配線板25において、絶縁トランス201の中心線Ｌｃよりも下側(２次側端子ピン2024の在る側)の領域(以下、２次側領域と呼ぶ。)に、ダイオード204，205やチョークコイル206、平滑コンデンサ207などの回路部品が実装される。さらに、２次側領域には、充電回路21、点灯回路22、制御回路23を構成する回路部品(絶縁トランス220など)も実装される。つまり、プリント配線板25は、入力コネクタ27から絶縁トランス201の１次巻線2021までの回路を構成する回路部品が１次側領域に実装され、絶縁トランス201の２次巻線2022から出力コネクタ28までの回路を構成する回路部品が２次側領域に実装されている。

さらに、プリント配線板25の２次側領域に、矩形の切欠からなる挿通部250が設けられている(図２参照)。また、電力ユニット２と非常用電源３を接続するための一対の電線26が、プリント配線板25の２次側領域から導出されている。これらの電線26は、２次側領域におけるスルーホールに挿通されて配線用の導体に一端が接続され、且つプリント配線板25の表面側に引き出されている。また、これらの電線26は、非常用電源３のレセプタクルコネクタ32と接続されるプラグコネクタ260が他端に設けられている。

一対の電線26は、図１に示すように挿通部250に挿通されることでプリント配線板25の非実装面側に引き回され、非常用電源３のレセプタクルコネクタ32にプラグコネクタ260が接続される。これにより、電線26を通して充電回路21から非常用電源３に充電電流が供給され、且つ非常用電源３から点灯回路22に放電電流が供給される。

ここで、点検時においては、点灯回路22が動作することで電線26に高周波電流が流れるため、電線26の周囲に発生する高周波磁界によるノイズが入力コネクタ27から電力系統６へ漏れることになる。しかしながら、本実施形態における電源ユニット２では、プリント配線板25の２次側領域に設けられた挿通部250に電線26が挿通されている。そのため、電線26が１次側領域を通って非実装面側に引き回される場合と比較して、１次側領域と電線26との距離を離すことができる。その結果、電源ユニット２と非常用電源３を筐体５内の狭い空間に隣り合わせで収納しつつ、点検時において入力コネクタ27から電力系統６に漏れるノイズ(雑音端子電圧)の増大を抑制することができる。

上述のように本実施形態の非常用照明装置は、電力系統６から供給される交流電力を所望の直流電力に変換する電力変換部20と、蓄電池31を有する非常用電源３と、電力変換部20から出力される直流電力で非常用電源３を充電する充電回路21とを備える。また、この非常用照明装置は、固体発光素子(発光ダイオード10)からなる光源(ＬＥＤモジュール１)と、非常用電源３から給電されて光源を点灯させる点灯回路22と、電力系統６が停電しているときに点灯回路22を動作させて前記光源を点灯させる制御回路23とを備える。さらに、この非常用照明装置は、電力変換部20、非常用電源３、充電回路21、光源１、点灯回路22、制御回路23を内部に収納する筐体５を備える。

電力変換部20は、電力系統６から供給される交流電圧・交流電流を整流する整流回路200と、整流回路200が１次巻線2021に接続される絶縁トランス202と、絶縁トランス202の１次巻線2021に印加される電圧・電流を断続する半導体スイッチング素子203とを有する。そして、電力変換部20は、絶縁トランス202の２次巻線2022に誘導される電圧・電流を整流・平滑して直流電力を出力するように構成される。

点灯回路22は、半導体スイッチング素子を有し、非常用電源３から供給される直流電力を所望の直流電力に変換して出力するスイッチング電源回路からなる。制御回路23は、電力系統６が停電していないときに強制的に点灯回路22を動作させて光源(ＬＥDモジュール１)を点灯させる点検動作を行うように構成される。電力変換部20及び点灯回路22は、１つのプリント配線板25に絶縁トランス202や半導体スイッチング素子203を含む回路部品が実装されて構成される。プリント配線板25は、絶縁トランス202の中心(中心線Ｌｃ)に対して１次巻線側の１次側領域に整流回路200と半導体スイッチング素子203が実装される。また、プリント配線板25は、中心に対して２次巻線側の２次側領域に点灯回路22を構成する回路部品が実装され、且つ２次側領域における配線用の導体に電線26の一端が接続されるとともに電線26の他端が非常用電源３に接続されるように構成される。

電線26は、プリント配線板25の表面側に引き出され、且つプリント配線板25の２次側領域に設けられる挿通部250に挿通される。非常用電源３は、プリント配線板25の裏面に対向するように筐体５内に収納され、且つ挿通部250に挿通された電線26と接続される。

上記構成によれば、プリント配線板25における１次側領域と電線26との距離を離すことができるので、筐体５の小型化を図りつつ点検時のノイズの増大を抑制することができる。なお、本実施形態では挿通部250を切欠としたが、プリント配線板25を厚み方向に貫通する貫通孔を設けて挿通部250としてもよい。

ここで、図４に示すようにプラグコネクタ260は、挿通部250に挿通された状態でプリント配線板25に支持されるように構成されてもよい。このように構成されれば、プラグコネクタ260を固定するために別の部材を用いる必要が無く、部品点数を削減することができる。

１ＬＥＤモジュール(光源)
２電源ユニット(電力変換部、充電回路、点灯回路)
３非常用電源
５筐体
６電力系統
10 発光ダイオード(固体発光素子)
23 制御回路
25 プリント配線板
26 電線
202 絶縁トランス
203 半導体スイッチング素子
250 挿通部
Ｌｃ中心線(絶縁トランスの中心)

Claims

電力系統から供給される交流電力を所望の直流電力に変換する電力変換部と、蓄電池を有する非常用電源と、前記電力変換部から出力される直流電力で前記非常用電源を充電する充電回路と、固体発光素子からなる光源と、前記非常用電源から給電されて前記光源を点灯させる点灯回路と、前記電力系統が停電しているときに前記点灯回路を動作させて前記光源を点灯させる制御回路と、前記電力変換部、前記非常用電源、前記充電回路、前記光源、前記点灯回路、前記制御回路を内部に収納する筐体とを備え、
前記電力変換部は、前記電力系統から供給される交流電圧・交流電流を整流する整流回路と、前記整流回路が１次巻線に接続される絶縁トランスと、前記絶縁トランスの１次巻線に印加される電圧・電流を断続する半導体スイッチング素子とを有し、前記絶縁トランスの２次巻線に誘導される電圧・電流を整流・平滑して前記直流電力を出力するように構成され、
前記点灯回路は、半導体スイッチング素子を有し、前記非常用電源から供給される直流電力を所望の直流電力に変換して出力するスイッチング電源回路からなり、
前記制御回路は、前記電力系統が停電していないときに強制的に前記点灯回路を動作させて前記光源を点灯させる点検動作を行うように構成され、
前記電力変換部及び前記点灯回路は、１つのプリント配線板に前記絶縁トランスや前記半導体スイッチング素子を含む回路部品が実装されて構成され、
前記プリント配線板は、前記絶縁トランスの中心に対して前記１次巻線側の１次側領域に前記整流回路と前記半導体スイッチング素子が実装され、前記中心に対して前記２次巻線側の２次側領域に前記点灯回路を構成する回路部品が実装され、且つ前記２次側領域における配線用の導体に電線の一端が接続されるとともに前記電線の他端が前記非常用電源に接続されるように構成され、
前記電線は、前記プリント配線板の表面側に引き出され、且つ前記プリント配線板の前記２次側領域に設けられる挿通部に挿通され、
前記非常用電源は、前記プリント配線板の裏面に対向するように前記筐体内に収納され、且つ前記挿通部に挿通された前記電線と接続されることを特徴とする非常用照明装置。
前記電線の先端にコネクタが設けられ、前記コネクタと接続される相手側のコネクタが前記非常用電源に設けられ、前記コネクタは、前記挿通部に挿入された状態で前記プリント配線板に支持されることを特徴とする請求項１記載の非常用照明装置。