JP2015135759A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】補助照明負荷を有する照明器具において、補助照明負荷の点灯方法に工夫を施し、補助照明負荷の電源の電力を確保する。
【解決手段】照明器具２００は、外部電源としての商用電源１０により点灯する主照明負荷１６０と、主照明負荷１６０の非点灯時に点灯可能な補助照明負荷６０と、商用電源１０からの電力供給が可能な時に商用電源１０からの電力供給を受けて充電可能であるとともに、商用電源１０からの電力供給が不可能な時に補助照明負荷６０に電力を供給する補助照明用電源としての電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、商用電源１０からの電力供給が不可能になった瞬間から所定の時間経過後に、電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃから補助照明負荷６０への電力供給を可能とする制御部７０と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、補助照明負荷を有する照明器具に関する。

従来から、主照明以外の誘導灯装置や残光照明負荷等と呼ばれる補助照明負荷を点灯させる照明器具が提案されている（特許文献１および２参照）。このような補助照明負荷は、商用電源等の停電時等、専ら非常時における光源確保のため用いられる。

特開２０１１−９１０５３号公報 特開２０１３−８０７０２号公報

ところで、補助照明負荷の点灯には、電解コンデンサ等、商用電源以外の非常用電源が使用される。このような非常用電源の電力容量は限界があるため、補助照明負荷の点灯に際してできるだけ電力の使用が削減されるのが望ましい。電解コンデンサの容量を増加させることは一つの策であるが、コストや実装面積の増大、満充電時間の長期化等の問題が発生する。

本発明は、補助照明負荷を有する照明器具において、補助照明負荷の点灯方法に工夫を施し、補助照明負荷の電源の電力を確保することを目的とする。

本発明の照明器具は、外部電源により点灯する主照明負荷と、前記主照明負荷の非点灯時に点灯可能な補助照明負荷と、前記外部電源からの電力供給が可能な時に当該外部電源からの電力供給を受けて充電可能であるとともに、当該外部電源からの電力供給が不可能な時に前記補助照明負荷に電力を供給する補助照明用電源と、当該外部電源からの電力供給が不可能になった瞬間から所定の時間経過後に、前記補助照明用電源から前記補助照明負荷への電力供給を可能とする制御部と、を備える。

本発明の照明器具の一態様として例えば、前記所定の時間は２秒以上であって、５秒以下である。

本発明によれば、外部電源の遮断時に、補助照明負荷をより長い時間で、かつより明るい照度にて点灯させることが可能となる。

（Ａ）は本発明の一実施形態に係る照明器具の断面図であり、（Ｂ）は下方から見た底面図 実施形態の照明器具の回路図 実施形態の照明器具の補助照明回路を主として示す回路図 照明器具の通常動作モードおよび非常時動作モードにおける電流の流れを示す回路図 電源遮断時における信号の変化を示したチャート図 実施例の照明器具と比較例の照明器具の電源遮断後の経過時間に対する直下照度の変化を示すグラフ

以下、本発明の一実施形態に係る照明器具について図面を参照して説明する。図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施形態の照明器具２００は、被取付部である天井面２１１等に取り付けられて主に下方を照明するのに適する。

照明器具２００は、天井面２１１に取り付けられている引っ掛けシーリング２１２に取り付けるための取付部材２２１を中央に有する、例えば円板状の器具本体２２０を有する。また、器具本体２２０の中央部における取付部材２２１の近傍には、常夜灯（図示せず）が設けられている。

なお、器具本体２２０の外周には、例えば円環状の枠体２２２が設けられており、枠体２２２には、詳細を後述する発光素子として例えばＬＥＤを光源とする発光装置である補助照明負荷６０が設けられている。

器具本体２２０の上側（すなわち、天井面２１１側）には、間接光源であるアッパーユニット２３０が設けられている。また、器具本体２２０の下側（すなわち、照明方向側）には、主光源である図示せぬロアーユニットが設けられている。

ロアーユニットは、器具本体２２０の円形を複数個に分割した部分円弧状の図示せぬ基板を有しており、各基板には、後述する種々の回路、負荷等が実装される。ロアーユニットの前方には、ロアーユニットが発した光を受けて光を拡散する透光性のパネル２５０が設けられている。パネル２５０は、枠体２２２に取り付けられる。パネル２５０は、下方に湾曲した曲面形状を呈している。また、枠体２２２の表面（下面）には、センサ用開口２４１、動作表示ランプ用開口２４２および状態表示ランプ用開口２４３が設けられている。

図２は、実施形態の照明器具２００の回路図を示す。照明器具２００の回路部分は、電源入力回路１４０と、主照明用制御回路１５０と、主照明負荷１６０と、電源制御回路１７０と、補助照明用制御回路１３０と、補助照明負荷６０とを含む。

電源入力回路１４０は、商用電源１０の如き外部電源から電力の供給を受け、照明器具２００の全体を駆動する電源電圧を作りだし、電力線１４１を介して、各部に電力を供給する回路である。主照明用制御回路１５０は、通常時の照明で使用される主照明負荷１６０の点灯・非点灯を制御する回路であり、ＰＦＣ（Power Factor Correction）主回路１５１と、第１の降圧チョッパ回路１５２と、第２の降圧チョッパ回路１５３とを含む。ＰＦＣ主回路１５１は力率改善によりピーク電力を抑えて省エネルギーを実現する。第１の降圧チョッパ回路１５２、第２の降圧チョッパ回路１５３は、それぞれ対応する主照明負荷１６０の白色発光素子（ＬＥＤ；Light Emitting Device）１６１ａ、電球色発光素子（ＬＥＤ）１６１ｂに適合するよう電圧を降圧する回路である。

電源制御回路１７０は、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）等によって構成され、後に説明するように、（i）補助照明用制御回路１３０の制御部７０の電源、（ii）主照明用制御回路１５０の電源、等として用いられる。また電源制御回路１７０は、リモコン操作とは別に照明器具２００の本体において照明状態を切り替え可能な壁スイッチ操作にて使用される電解コンデンサ１７１ａ、１７１ｂを備えている。

図３は、図２にも示した補助照明用制御回路１３０と、補助照明負荷６０とを更に詳細に示した図である。本図は特に、照明器具２００の通常時の照明に使用される主照明負荷１６０とは異なり、主照明負荷１６０非点灯時に点灯可能な補助照明負荷６０を制御する構成を主に示す。

通常時の照明においては、照明器具２００は、商用電源１０からの電力を受けて、主照明用制御回路１５０によって駆動する主照明負荷１６０が点灯することにより照明機能を発揮する。そして、停電時等、商用電源１０からの電源供給が不可能となった場合、主照明負荷１６０の点灯は不可能となる。このような不測の事態の発生に備え、本実施形態の照明器具２００は、補助照明負荷６０を備えており、停電等の不測事態の発生時においても照明が可能となっている。

照明器具２００の補助照明用制御回路１３０は、充電回路部２０と、非常時出力回路部４０と、コネクタ５０と、制御部（マイクロコンピュータ）７０と、を含む。

充電回路部２０は、通常時、すなわち商用電源１０、電源入力回路１４０のような外部電源からの電力供給が可能な時に、これらの電件から図示せぬダイオードブリッジ、コンデンサ１１の作用を介して整流された電力の供給を受け、補助照明負荷６０の点灯に必要な電力を保持する。充電回路部２０は、４つの直列抵抗からなる電圧降下部２１と、二つのツェナーダイオード２２ａ、２２ｂと、ダイオード２３と、三つの電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃとを含む。

外部電源から供給された電力は電圧降下部２１によって適当な電圧までの電圧降下作用を受け、ツェナーダイオード２２ａおよび２２ｂによって、当該電圧の値でクランプされ、安定状態に置かれる。ダイオード２３によって逆方向の電流が防止されるので、電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃには、図の上部をプラス極側として電荷が充電され、保持される。電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、外部電源からの電力供給が不可能な時に補助照明負荷６０に電力を供給する補助照明用電源としての役割を果たす。ただし、補助照明用電源の構成はこのような電解コンデンサの例には限定されない。

ダイオード９１を介して充電回路部２０と接続される非常時出力回路部４０は、第１の抵抗４１と、第２の抵抗４２と、第３の抵抗４３と、第４の抵抗４４と、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）から構成される第２のスイッチング素子４５と、コンデンサ４６と、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）から構成される第１のスイッチング素子４７と、コンデンサ４８とを含む。

二つの第２のスイッチング素子４５、第１のスイッチング素子４７は、後述する制御部７０からの駆動信号に応じて、互いの異なるオンまたはオフ状態をとり、補助照明負荷６０の点灯・非点灯を制御する。コンデンサ４６、コンデンサ４８はそれぞれ、第２のスイッチング素子４５、第１のスイッチング素子４７のノイズによる誤操作の防止のために設けられている。第１の抵抗４１は、補助照明負荷６０の電流を制限している。第２の抵抗４２と、第３の抵抗４３と、第４の抵抗４４はそれぞれの分圧作用の組み合わせにより、供給された電力の電圧を降下させ、第２のスイッチング素子４５のゲート閾値電圧付近の値に調製する。第２の抵抗４２、第３の抵抗４３、第４の抵抗４４の抵抗値は、補助照明負荷６０の駆動電圧（後述する発光素子６１ａの駆動電圧と発光素子６１ｂの駆動電圧の和）に第２のスイッチング素子４５をオンにできるような値に設定されることが好ましい。このような構成下では、供給された電力の電圧エネルギーの限界まで補助照明負荷６０の点灯に使用できるからである。

コネクタ５０を介して非常時出力回路部４０と接続される補助照明負荷６０は、二つの直列接続された発光素子（ＬＥＤ）６１ａ、６１ｂを含む。補助照明負荷６０は、補助照明用制御回路１３０が形成される基板とは異なる基板によって形成される場合、コネクタ５０が必要となる。

制御部７０はマイクロコンピュータ（マイコン）によって構成されている。制御部７０は、後述するように、商用電源１０等の外部電源の状態に応じて、異なる駆動信号を生成し、発信する。

図２に示すように、制御部７０は、レギュレータ７１を介して電源制御回路１７０に常時接続されており、制御部７０は電源制御回路１７０から電力の供給を常時受けている（上記（i）の電源制御回路１７０の役割）。したがって、制御部７０は、後述する通常動作モードの主照明消灯時のような待機時においても、リモコン操作や壁スイッチ切り替え操作などを検知することが可能である。これについては後述する。

また、電源制御回路１７０は、図２に示すように、第３のスイッチング素子９３を介して、主照明用制御回路１５０の第１の降圧チョッパ回路１５２、第２の降圧チョッパ回路１５３に接続され、電力を供給する（上記（ii）の電源制御回路１７０の役割）。ここで、第３のスイッチング素子９３は、制御部７０の駆動信号により操作可能であり、状況に応じて制御部７０は駆動信号を変化させ、第３のスイッチング素子９３の開状態と閉状態を切り替える。この操作により、第１の降圧チョッパ回路１５２、第２の降圧チョッパ回路１５３への電力供給の有無が切り替え可能となる。これについては後述する。

さらに、電源制御回路１７０は、図２、図３に示すように、第３のスイッチング素子９３、ダイオード９２を介して、充電回路部２０の後段に配置されたダイオード９１と非常時出力回路部４０との間の中間点に接続されている。したがって電源制御回路１７０は、非常時出力回路部４０への電力供給が可能となっている。上述したように第３のスイッチング素子９３は、制御部７０の駆動信号により操作可能であり、状況に応じて制御部７０は駆動信号を変化させ、第３のスイッチング素子９３の開状態と閉状態を切り替える。この操作により、非常時出力回路部４０への電力供給の有無が切り替え可能となる。この構成を利用して、照明器具２００の検査時等における補助照明負荷６０の強制点灯用の電源として電源制御回路１７０を用いることも可能である。

次に、本実施形態の照明器具２００の動作モードを、（１）通常動作モード、（２）非常時動作モードの二つに分けて説明する。

（１）通常動作モード
まず、照明器具２００の通常動作モードについて説明する、通常動作モードとは、停電等の不測事態が発生しておらず、商用電源１０からの電源供給が可能である状態での照明器具２００の動作である。

商用電源１０からの電力の供給を受け、当該電力の電圧が、電圧降下部２１によって下げられ、二つのツェナーダイオード２２ａ、２２ｂにより、所定値の電圧（例えば２０Ｖ）がクランプされる。このクランプ電圧により、電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃが充電される。ただし、商用電源１０からの電源供給が可能である、すなわち商用電源１０がオンのとき、制御部７０は第１のスイッチング素子４７に対し、Ｈｉｇｈ（オン）の補助照明駆動信号を出力するため、第１のスイッチング素子４７はオン（閉）となる。この時、電源制御回路１７０または電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃの充電電荷からの電流の流れは図４の点線矢印Ａで示す流れになる。そして、第２のスイッチング素子４５のゲートに印加される電圧は、ゲート閾値電圧より小さい値となるため、第２のスイッチング素子４５はオフ（開）となり、電流の流れは図４の点線矢印Ａで示す流れのみになり、補助照明負荷６０は点灯しない。

尚、通常動作モード時において、制御部７０から第３のスイッチング素子９３に出力されるスイッチング素子駆動信号には、Ｈｉｇｈ（オン）とＬｏｗ（オフ）の二通りがある。本実施形態においては、スイッチング素子駆動信号がＬｏｗの場合、第３のスイッチング素子９３はオンとなり、電源制御回路１７０からの電力は第１の降圧チョッパ回路１５２、第２の降圧チョッパ回路１５３に供給され、主照明負荷１６０が点灯する。スイッチング素子駆動信号がＨｉｇｈの場合、第３のスイッチング素子９３はオフとなり、電源制御回路１７０からの電力は図２に示すように、主照明負荷１６０とは別に用意される常夜灯回路、常夜灯（ＬＥＤ）に供給され、深夜に小さな明かりが点灯する。この切り替えは図示せぬリモコン操作、タイマーなどにより行われる。

本実施形態の第３のスイッチング素子９３は、入力信号がＬｏｗのスイッチング素子駆動信号の場合オンとなり、入力信号がＨｉｇｈのスイッチング素子駆動信号の場合オフとなる。このような第３のスイッチング素子９３の論理構成に対応するため、制御部７０にＮＰＮ型トランジスタ等を組みこみ、制御部７０本来の信号を反転させることが考えられる。ただし、スイッチング素子の論理構成は特に限定はされない。

（２）非常時動作モード
次に、照明器具２００の非常時動作モードについて説明する、非常時動作モードとは、停電等の不測事態が発生し、商用電源１０からの電源供給が不可である状態での照明器具２００の動作である。

商用電源１０からの電源供給が不可能となる、すなわち商用電源１０がオフとなったとき、制御部７０は電源制御回路１７０からレギュレータ７１を介した電力供給がなくなるので、電源喪失を検知する。上述したように、制御部７０は、レギュレータ７１を介して電源制御回路１７０に常時接続されており、制御部７０は電源制御回路１７０から電力の供給を常時受けている。そして、制御部７０は、電源制御回路１７０から通電状態を示すパルス状の信号（ＩＮＴ信号；通電信号）を受けており、この信号を受信している間、制御部７０は、商用電源１０の如き外部電源が確保されていることを把握する。

しかしながら、停電時等においては、商用電源１０の如き外部電源からの電力供給が遮断され、このとき、制御部７０へのＩＮＴ信号もオフとなる。このとき、所定時間（例えば３秒）経過後、制御部７０は第１のスイッチング素子４７に対し、Ｌｏｗの補助照明駆動信号を出力するため、第１のスイッチング素子４７はオフ（開）となる。このとき、三つの電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃに充電された電荷を電源として、電流が図４の一点鎖線矢印Ｂに流れる。そして、第２の抵抗４２と、第３の抵抗４３と、第４の抵抗４４とから発生する第２のスイッチング素子４５のゲートに印加される電圧が第２のスイッチング素子４５のゲート閾値電圧以上となり、第２のスイッチング素子４５はオン（閉）となる。さらに、三つの電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃに充電された電荷を電源として、電流が図４の二点鎖線矢印Ｃに沿って流れ、補助照明負荷６０が点灯する。このときの電力、電流の供給経路は、電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ→ダイオード９１→非常時出力回路部４０→補助照明負荷６０、である。

尚、本実施形態においては、非常時動作モードにおいて、制御部７０は、Ｈｉｇｈのスイッチング素子駆動信号を出力し、第３のスイッチング素子９３をオフ（開）としている。

ところで、停電時等における通常動作モードから非常時動作モードへの遷移時において、補助照明負荷６０をすぐに点灯させることは可能である。しかしながら、点灯時間の長期化は、電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃの充電電荷の浪費を招くこととなる。

また、上述したように、電源制御回路１７０は、リモコン操作とは別に照明器具２００の本体において照明状態を切り替え可能な壁スイッチ操作にて使用される電解コンデンサ１７１ａ、１７１ｂを備えている。ここで、壁スイッチ操作による照明状態の切り替えは、主照明負荷１６０の単純なオン→オフの切り替え操作のみならず、オン→オフ→オンのような点灯モードの切り替え操作も含まれる。点灯モードの切り替え操作とは、主照明負荷１６０の点灯状態において、ユーザーがオン→オフの壁スイッチ操作を行って電源制御回路１７０の電原をオフにした後、短時間（例えば２秒）内にユーザーがオフ→オンの壁スイッチ操作を行い、再び電源制御回路１７０の電原をオンにする一連の操作である。このような構成下においても、ユーザーがオン→オフの壁スイッチ操作を行って電源制御回路１７０の電原をオフにしたとき、制御部７０は停電が発生したと判断して、補助照明負荷６０をすぐに点灯させることは可能である。しかしながら、すぐに補助照明負荷６０を点灯させても、直前に主照明負荷１６０が点灯状態であるため、それほど明るさは変化しない。したがって、あえて補助照明負荷６０をすぐに点灯させるメリットは少ない。

また、上述した点灯モードの切り替え操作時に補助照明負荷６０が点灯してしまうと、補助照明負荷６０の停電補助灯という本来意図したものと異なるタイミングにて点灯するため、ユーザーが誤動作と認識するおそれもある。

そこで本実施形態においては、制御部７０は、商用電源１０のような外部電源からの電力供給が不可能になった瞬間から所定の時間経過後に、補助照明用電源としての電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃから補助照明負荷６０への電力供給を可能にしている。具体的には、停電時において、所定時間（３秒等）経過後に、補助照明負荷６０の点灯を開始することにしている。このような構成により、電解コンデンサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃの電荷をできるだけ温存しておくことが可能となり、補助照明負荷６０をより長い時間で、かつより明るい照度にて点灯させることが可能となる。

上述したように、制御部７０は、レギュレータ７１を介して電源制御回路１７０に常時接続されており、制御部７０は電源制御回路１７０から電力の供給を常時受けている。しかしながら、停電時等においては、商用電源１０の如き外部電源からの電力供給が遮断され、このとき、第３のスイッチング素子９３を介した制御部７０への電力供給を示す信号（ＩＮＴ信号；通電信号）もオフとなる。このときから所定時間経過後に、補助照明負荷６０の点灯が開始するよう、制御部７０は、スイッチング素子駆動信号をＬｏｗ（オフ）にする。このとき上述した作用を経て、補助照明負荷６０の点灯が開始する。

図５は、上述した信号の変化を示したチャート図であり、パルス状のＩＮＴ信号がオフになった時、すなわち電力供給（電源）の遮断後、ｔ秒後経過した後、スイッチング素子駆動信号がＨｉｇｈ（オン）からＬｏｗ（オフ）に切り替わっている。本実施形態では、所定のパルス数にわたってＩＮＴ信号がオフとなった後、所定の信号エラー判別期間を経過した後、制御部７０はｔ秒のカウントを開始している。信号エラー判別期間は、制御部７０が、ＩＮＴ信号のオフへの切り替えがノイズ等のせいではないことを確かめるための期間ではあるが、必須の期間ではない。

図６は、実施例の照明器具と比較例の照明器具の電源遮断後の経過時間に対する照明器具の直下の照度（ルクス；Ｌｘ）の変化を示すグラフである。比較例の照明器具では電源遮断直後に補助照明負荷の点灯が開始しているが、実施例の照明器具では電源遮断直後、ｔ秒後（＝３秒後）に補助照明負荷の点灯が開始している。実施例の照明器具の直下照度の減少は、比較例の照明器具の直下照度の減少に比べ明らかに小さく、実施例の照明器具では電源としての電解コンデンサの電荷の減少が小さいことが理解される。

上述したｔ秒の値は特に限定されるものではないが、２秒以上であって５秒以下に設定するのが好ましく、３秒以上であって５秒以下に設定するのがさらに好ましい。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

２０ 充電回路部
２１ 電圧降下部
２２ａ、２２ｂ ツェナーダイオード
２３ ダイオード
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ 電解コンデンサ
４０ 非常時出力回路部
４１ 第１の抵抗
４２ 第２の抵抗
４３ 第３の抵抗
４４ 第４の抵抗
４５ 第２のスイッチング素子
４６ コンデンサ
４７ 第１のスイッチング素子
４８ コンデンサ
５０ コネクタ
６０ 補助照明負荷
６１ａ、６１ｂ 発光素子（ＬＥＤ）
７０ 制御部（マイクロコンピュータ）
９１ ダイオード
９２ ダイオード
９３ 第３のスイッチング素子
１３０ 補助照明用制御回路
１４０ 電源入力回路
１５０ 主照明用制御回路
１６０ 主照明負荷
１７０ 電源制御回路
２００ 照明器具

Claims (2)

1. 外部電源により点灯する主照明負荷と、
   前記主照明負荷の非点灯時に点灯可能な補助照明負荷と、
   前記外部電源からの電力供給が可能な時に当該外部電源からの電力供給を受けて充電可能であるとともに、当該外部電源からの電力供給が不可能な時に前記補助照明負荷に電力を供給する補助照明用電源と、
   当該外部電源からの電力供給が不可能になった瞬間から所定の時間経過後に、前記補助照明用電源から前記補助照明負荷への電力供給を可能とする制御部と、
   を備える照明器具。
2. 請求項１に記載の照明器具であって、
   前記所定の時間は２秒以上であって、５秒以下である照明器具。
   

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