JP2015512236A - Ｌｅｄ照明の充電システム及び停電感知装置 - Google Patents

Abstract

非常照明器具で蓄電部の各セルを個別的に充電して、充電効率を増大させ、実際非常照明装置を用いる停電及びその他状況が発生した場合、非常照明装置がまともに機能を果たすようにするために、特にバルブ形態の灯器具に別途配線しなければならないという短所と接地線を施工しなければならない煩雑な問題があって、非常照明器具に連続的な電源供給を保持させて、非常照明装置がまともに機能を果たす。本発明によるＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置は、ＬＥＤ照明に装着されて、電源を供給する電源供給装置において、外部電源供給を判断する外部電源停電感知判別部、コンバータ（ＡＣ−ＤＣまたはＤＣ−ＤＣコンバータ）及び複数のバッテリ（セル）を充電する充電部、蓄電部、低電圧制御部、変圧部、選択制御部、定電流制御部を備える。

Description

本発明はＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置に関するもので、より詳しくは、照明装置に用いられる蓄電池として、多様な２次電池などを用いるようにして、２次電池を用いる場合に発生される各種問題点を克服し、非常照明装置が実際非常時に容易に用いられることができるように短時間内に高速充電が可能で、非常時に、人の視野が確保されることができるようにするＬＥＤ照明の充電装置及び停電感知システムに関するものである。

一般に、大型建物や公共場所などの事業場には基本的に設置される照明装置以外に停電などの非常状態に備えて非常照明装置の設置が義務化されている。このような非常照明装置は外部ＡＣ電源が遮断された時点灯されるように設計される。この時、非常照明装置の電源として主に用いられる２次電池は、リチウムイオン電池またはリチウムポリマ電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などがある。

前述した問題が発生する原因は、電池と充電システムの問題が主な原因として指摘されている。より詳しく説明すれば、非常照明装置が点灯される時点で電池の満充電状態を保障するために、普段過度に充電し続けることにより、電池の寿命が一般の電気製品に使われる電池に比べて極端に短くなって、最初非常照明装置を設置してから一定時間が経った後、実際非常照明装置を用いなければならない停電またはその他の状況が発生したとき、上述した原因によって非常照明装置が本来の機能を実行することができなくなる。

従って、非常照明装置が実際非常時に容易に用いられることができるように、２次電池の上述した問題点を克服し、複数のセルからなる蓄電部の充電効率を高め、短時間内に高速充電ができるようにして、非常時に人の視野が確保されることができるように、より新型で進歩したＬＥＤ照明の充電装置及び停電感知システムに対する開発が必要な実情である。

本発明は上記技術の問題点を克服するために案出されたもので、照明装置に用いられる２次電池は、通常、リチウム電池またはリチウムポリマ電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などが用いられ、新しくリン酸鉄リチウム電池、ハイブリッド電池が用いられる。通常、上記２次電池の特性上、各セルは耐電圧２．３Ｖ〜４．５Ｖ未満に製作されて、ＬＥＤ照明で内部コンバータやインバータの出力電圧を蓄積する場合、耐電圧許容範囲内（例えば：電池一つの耐電圧が２．５Ｖである時、コンバータ出力電圧が１５Ｖの時、６個以上直列接続）で複数の蓄電部を直列接続して用い、また、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いる場合も、複数のセルを直列接続してコンバータやインバータの出力電圧に対応するように用いている。

上述した問題点から、電池の許容耐電圧よりコンバータの高い出力電圧を減圧変圧部（減圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設置して、バッテリやハイブリッドキャパシタと電気二重層キャパシタの耐電圧許容電圧で蓄積して、停電時、入力電圧が所定値以下である時、上記蓄電部に蓄電された電圧を昇圧変圧部（昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を経て出力して、少量で、且つ低費用で効率を改善させ、また照明装置のより安定的な作動を保障するようにし、特に入力バッテリの数を減少させて、出力電圧を任意に調整することができる電圧増幅回路に関することを主要目的とする。

本発明のまた他の目的は、図示したように、高集積に役に立つように、バッテリやハイブリッドキャパシタと電気二重層キャパシタの数を従来回路より半分ほどを減らしたことに留意してほしい。

本発明のまた他の目的は、従来には停電に備えて照明器具が単相２線式や３線式に構成されているため、現建築物の電気配線を考慮しながら、非常照明として使おうとする場合には、１回線を建物の主電源から灯器具まで配線しなければならないという短所があり、接地線を別途に施工しなければならないという煩雑な問題があった。

大韓民国公開実用新案２０００−０００５６３９は従来照明装置の短所を補うためのもので、１回線を建物の主電源から灯器具まで配線することなく、灯器具内部の配線だけで簡単に設置することができるように、単相２線式に構成された停電備え用蛍光灯安定器の背景技術は、電線を直接連結して感知する方法を提示したが、電源を入力した時蛍光灯と連結され、停電された時には上記蛍光灯と連結されない電子式安定器と、電源が入力されるとバッテリを充電し、停電になると上記バッテリに充電されている電圧が用いられるバッテリ充電回路と、停電の時上記蓄電部とインバータを連結する停電感知回路と、電源が入力されると上記蛍光灯と連結されなく、停電になると上記蛍光灯と連結されるインバータで構成されて、周辺回路が複雑で、生産費用がたくさんかかり、簡潔に回路を構成して、設置が容易な技術が必要な実情で、バルブ（Ｂｕｌｂ）形態の照明器機で構成しにくい点があった。

上記技術的課題を達するために、本発明の実施例によるＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置は、ＬＥＤ照明に装着されて、電源を供給する電源供給装置において、外部電源供給を判断する外部電源停電感知判別部、コンバータ（ＡＣ−ＤＣまたはＤＣ−ＤＣコンバータ）及び複数のバッテリ（セル）を充電する充電部、蓄電部、低電圧制御部、変圧部、選択制御部、定電流制御部を備える。

外部電源供給部は、外部から主電源が供給され、外部電源停電感知判別部は、上記外部電源が安定的に供給されるかを判断して、上記外部電源を選択して出力するか充電電源を選択して出力するかを決めるようにする電源選択信号を発生し、上記外部電源が供給されない場合（例えば：停電或いは非常事態が発生して外部電源の供給が遮断されたり、電圧がある水準以下に減少した場合）上記停電感知判断部の主電源遮断信号を出力して、蓄電部の蓄積された電圧及び電流をＬＥＤモジュールに供給する。

さらに、選択制御部は、火花感知、温度感知、人体感知、振動（地震）感知、外部照度感知に応答して蓄積された電源を選択して、蓄電部の電源をＬＥＤモジュールに供給する回路や段階をさらに含むことができる。

上記充電部は複数のセルからなる蓄電部の各セルを個別的に充電して、充電効率を増大させ、ＬＥＤ電灯の内部温度を感知して、蓄電部の劣化を防止する目的の充電量制御部をさらに備え、コンバータの高い出力電圧を減圧変圧部（減圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設置して、蓄電部の耐電圧許容電圧で蓄積して蓄電部の蓄電された電圧を昇圧変圧部（昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を経て出力して、少量で、且つ低費用で効率を改善させる充電回路部をさらに備えることができる。

本発明の一実施例によるＬＥＤ照明の停電感知装置は、電流が流れる場合、停電感知判別部に巻線された感知部５０に誘導電流が流れ、この誘導電流は整流手段によって整流された後、停電判別回路に印加される。従って、使用者は電力ケーブルに本発明の停電感知装置を内装させることによって、別途の接地線を設置したり複雑な回路を構成する必要のないＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置が開示され、既存の停電感知方法は電線が活線であるか直接電線に接地線と端子を接触させなければならないため、別途の接地線を設置してこそ検出が可能である。また、このような接地線を利用して測定する時、自然災害等によって、内部回路異常が発生するが、その件数は毎年頻繁に発生されており、これに対する根本対策が要求されている実情である。

本発明は従来の照明装置の短所を補うためのもので、主電源から灯器具まで配線する必要がなく、灯器具の内部の配線のみで簡単に設置することができるように構成されたＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置を提供する。

本発明によるＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置によれば、
１）複数のセルからなる蓄電部を個別にセル分割して、短時間に高速充電が可能になるように充電効率を高めること、
２）コンバータの高い出力電圧を減圧変圧部（減圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を設置して、バッテリやハイブリッドキャパシタと電気二重層キャパシタの耐電圧許容電圧で蓄積して、上記蓄電部に蓄電された電圧を昇圧変圧部（昇圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を経て出力して、少量で、且つ低費用で効率を改善させ、照明装置のより安定的な作動を保障するようにする。
３）本発明は活線可否チェック装置を内装させることによって、別途の接地線を設置したり複雑な回路を構成する必要のないＬＥＤ照明の停電感知装置を供給する。
４）バルブ（Ｂｕｌｂ）型電球または安定器形態のＬＥＤ照明に非接触型検電器（静電誘導作用による静電気を増幅させて検電する方式）で停電判別の出力値を出力して、これに比例して停電判別を容易に判断することができて、動的に判別するようになっている。
５）建物内での停電や地震、各種災害が発生する場合、停電の持続時間を把握して該時間と蓄電池に充電されている電源量によって停電時間の間照明が消灯されることがないようにする効果、及び単相２線式で、灯器具の内部の配線のみで停電感知システムを簡単に設置することができる。

本発明の詳細な説明で引用される図面をより充分に理解するために、各図面の簡単な説明が提供される。

本発明によるＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置の基本的な構成を概略的に示す構成図である。 本発明によるバッテリ充電回路の概略的な構成図である。 セルの均等充電装置なしに充電する時、セルの間の容量偏差が発生する場合、各セルの間の容量推移を示す充電例示図である。 本発明による外部補助電源を利用した充電装置の構成を示す構成図である。 本発明による選択制御部のセンサ感知入力による概略的な流れを示す構成図である。 選択制御部の構成をブロックで示す順序図である。 本発明によるＬＥＤ照明の停電感知システムの一実施例において、停電感知判別部の詳細構成ブロック図である。 感知部の感知方法を示す例示図である。 本発明によるＬＥＤ照明の停電感知システムの停電感知判別出力の例示図である。 感知部の回路を示す回路図である。

本発明を実施するための具体的な内容の説明に先立ち、従来のＬＥＤ照明装置にバッテリを内装した製品が市場で販売されているが、発熱の強いＬＥＤ照明の特性上、内部にバッテリなどを装置させた製品の問題点が指摘されており、化学的に電気エネルギーを蓄積するバッテリを複数のセル（Ｃｅｌｌ）で構成し、直列に連結されたパック電圧が設定された範囲にあるとしてもそれぞれのセルの中で一つでもセルとセルの不均等な状態で充電された場合、セルとセルの不均衡からそれぞれのセルが危ない状況に置かれ、不均衡な状態でそれぞれのセルが充電される場合、収容範囲の可変性、セルの組立時の可変性、組み立て位置による蓄電池パックの内部の温度偏差及びそれぞれのセルが有する放電サイクル／放電率などが異なる点からセル当たり不均衡が発生される原因になる。

以下、添付された図面に基づいて本発明の実施例を詳しく説明すれば次の通りである。

図１は本発明によるＬＥＤ照明の充電システム及び停電感知装置の基本的な構成を概略的に示す構成図を説明する。コンバータの内部では電磁波を遮断するためのＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルタを通じて常用電源をフィルタリングして外部電源をコンバータに供給する。

コンバータ１０は常用電源とＥＭＩフィルタの間に過電流からＬＥＤ照明装置を保護するためのヒューズ（Ｆｕｓｅ）をさらに備える。

選択制御部１１の周辺構成で、外部で電源が供給されるコンバータ１０の電源入力部、停電感知判別部１４、蓄電部１６で出力される電源を出力変圧部１７の電源入力部、外部電源と蓄電部の電源を比較処理して選択的に出力される定電流制御部１２に電源を供給する。

選択制御部１１の追加的構成は、後述するＰＩＲセンサ、振動（地震感知）センサ、無線受信部３９などを構成することができ、また、スイッチング（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）部をさらに含むことができる。

従来の停電感知方法について説明する。電線が活線であるかを判断し、活線であれば電圧値を知るために、直接電線に接地線と端子を接触しなければならないため、接地線を別途に設置してこそ検出が可能であり、特にバルブ（Ｂｕｌｂ）電球形態の照明器具の場合には、測定器の絶縁状態が充分保障されなければならないため、別途に接地線を設置する必要があって、その製作が難しく、体積が大きく、重量が重くなって、使用や保管設置が不便であるという問題点があった。家庭や工場、事務室などで用いられる電線は絶縁被覆された状態であり、導体に電流が流れる時、被覆された絶縁体には若干の電場が加えられている状態になる。

このような状態では、上述したように、図７、８に基づいて、本発明によるＬＥＤ照明の停電感知システム構成及び作用を説明すれば、感知部５０は螺旋状、リング状、または「Ｃ」字状に形成されることができる。電線５４の内部の導体心線に電流が流れる時、ファラデー法則によって起電力を誘導する。上記増幅部５１は感知部と電気的に連結されて、上記感知部５０の信号を受けて誘導電流を増幅する。この時、上記増幅部５１の信号をスイッチング部５３に適正駆動電圧が印加されるように、活線可否感知部５２が構成されて、適正駆動電圧が印加されるようにし、上記スイッチング部５３は最終的に感知部５０の導体心線に流れる主電源が安定的に供給される時外部電源感知信号をデジタル値０または１、ＬＯＷまたはＨＩＧＨのように選択制御部１１に出力されて、上記蓄電部１６の電源や外部電源の供給を選択するかを制御可能に最善の形態で構成可能である。

＜発明の実施のための形態＞
図１を参照すれば、外部電源が供給されるコンバータ１０は、ＥＭＩフィルタ、整流用ダイオード、変圧部、電源供給部、スイッチング部、補助電源部及び測定部をさらに含むことができる。図示された構成要素は必須構成要素ではないこともあり、一つ以上の構成要素（例えば、変圧部など）は省略されることもできる。

本発明で提案する停電感知判別部１４は、単純な補助電源供給機能だけでなく、外部電源供給が急に遮断されたことを知らせる信号を選択制御部１１に伝達する機能を含み、それによって、上記信号を利用して、電子装置が自ら電源遮断に対する応急措置ができるようにする。

外部電源が正常に供給されると、停電感知判別部１４は主電源が安定的に供給されていることを認識して、これに対応する電源選択信号を選択制御部１１に出力する。例えば、主電源が安定的に供給される場合、電源選択信号はデジタル値１または０を出力し、選択制御部１１は１または０の値を有する電源選択信号が入力されると、主電源を受信して、定電流制御部１２で上記外部電源を出力して、ＬＥＤモジュール１３に供給する。この時、選択制御部１１は停電感知判別部１４に応答して動作するリレー、制御用スイッチ素子５５など類似する電気的スイッチング構造を有することができる。この場合には、選択制御部１１や停電感知判別部１４は外部電源供給遮断信号を発生しない。

図１の本発明によるＬＥＤ照明の充電システムを詳細に説明する。

外部電源と連結されて、交流電源または直流電源が入力されるコンバータ（ＡＣ−ＤＣ）（ＤＣ−ＤＣ）の出力された電源を供給して、充電変圧部１５Ａはコンバータ１０から供給される電圧のレベルが蓄電部の電源より高圧の場合（例えば、蓄電部の充電電源は４．２Ｖで、供給電源が１８Ｖまたは４２Ｖなどの場合）、蓄電部の動作電源レベルに減圧し、減圧された電圧レベルで一定に充電されることができるように、充電回路部１５Ｂに電源を供給処理する。図１から分かるように、本発明によるＬＥＤ照明の充電システムの充電変圧部１５Ａ、充電回路部１５Ｂで構成された充電部１５の出力された電源を蓄電部１６に供給すると、蓄電部１６の構成要素である内部や外部にバッテリ（セル）と低電圧制御部１６Ｂが安着されて形成されるもので、蓄電部１６は充電部の電源を受信して充電用バッテリ１６Ａなどの充電を開始する。（ここでバッテリやセルの名称は同一部材を指すものとする）。

外部電源供給が使用者の意図と関係なく電源遮断時（停電／災難／火災信号）、停電感知判別部１４は設定値を出力し、蓄電部１６に蓄電された電源は出力変圧部１７に出力してコンバータ１０の出力電圧と同一または類似する電圧（例えば：コンバータ電圧が１２Ｖである時、１２Ｖ昇圧して出力）で選択制御部１１に供給されて、外部電源の代わりに、蓄電部１６から電源を受信してＬＥＤモジュール１３に供給する。

また、選択制御部１１は蓄電部１６によって電源が供給される途中、使用者による動作終了命令が入力された場合、選択制御部１１の制御によってオープン（ｏｐｅｎ）状態に転換されて、駆動電源が供給されないように別途の制御スイッチが構成されることができる（電源遮断）。勿論、制御スイッチは省略されて、当該区間が常にショート状態に保持されるようにすることができ、電源遮断は選択制御部１１の動作によってソフトウェアで処理されることもできる。

ここで、低電圧制御部１６Ｂは、出力変圧部１７の内部駆動回路により低電圧にセル電圧が低下しすぎることを防止する機能も果たす。

さらに、上記充電部１５、充電回路部１５Ｂまたは蓄電部１６の中の何れか一つにおいて、満充電インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、低電圧インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）或いは充電量表示インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が構成され、急に電源が遮断されることによって発生される高いサージ電圧や大きいノイズを防御するための回路を駆動させたり構成することができる。

図２、３は本発明によるバッテリ均等充電回路の概略的な構成図及びセルの均等充電装置なしに充電する時セルの間の容量偏差が発生する場合、各セルの間の容量推移を示す充電例示図である。

図２、３に示す本発明は、バッテリ（セル）の均等充電装置に関するもので、さらに詳しくは、セル間の個別的充電で、リチウム電池、ニッケル水素電池、リチウムポリマ電池、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）とハイブリッドキャパシタ（以下、セルと称する）など各個別セルの中で電圧が低いセルと高いセルに個別的に充電するようにする方式を通じて、一定比率のバッテリの均等化を達することができ、同時に、熱的問題を解消して、回路具現の簡素化を達することができるようにして、蓄電池の寿命と効率を極大化することができた。

このように、セルが不均衡である場合、予想される結果としては、セルが直列に連結されていて、図３のように、それぞれのセルは不均衡である。その中で一番先に充電された蓄電池によって充電を止めなければならない。従って、過充電により蓄電池に無理を与えることを防止するために、注意深い監視と制御が必要である。一例として、鉛蓄電池のセルとセルとの間の不均衡は満充電及び過充電の制御によって解決することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。添付された図面は縮尺によって示されたのではなく、各図面において同じ参照番号は同じ構成要素を表す。

上記コンバータ１０の電源が供給されると、充電変圧部１５Ａで所定値に変換された電圧が入力される充電回路部１５Ｂの出力信号に対応するスイッチＳ１、Ｓ２が作動されて、セルの間の充電を充電回路部１５Ｂから供給され、セル１、セル２、セル３が並列に構成されて、充電電圧の供給を制御する。

この時、スイッチＳ１の出力信号に対応する充電回路部１５Ｂから出力されて、それぞれのセルに供給されるセル充電電圧の供給を制御して、上記スイッチＳ１とＳ２は反対する所定周期または逆動作するように構成されることが好ましい。図２に示すように、上記充電部１５または充電回路部１５Ｂによって切り換えられるスイッチＳ１、上記Ｓ１と逆動作するスイッチＳ２の駆動電流をスイッチングするＦＥＴ、ＴＲからなることができる。

例えば、上記スイッチＳ１とＳ２の動作について説明する。上記入力されるコンバータ１０の電源が供給されて、充電変圧部１５Ａで所定値に変換された電圧が充電回路部１５Ｂに供給される場合には、上記充電変圧部１５Ａまたは充電回路部１５Ｂの検出電圧で、上記スイッチＳ１はスイッチングされてターンオンされ、各セルとセルとの間で均衡に充電される。この時、上記スイッチＳ２は複数の各セルの間の直列構成をターンオフさせ、これによって上記充電回路部１５Ｂは動作して、各セルを個別的に均等に充電する。この時、充電回路部１５Ｂで切り換えられるスイッチＳ２は各セルとセルの間の電気的直列動作を停止させて保護する機能を果たし、反対に各セルが満充電ないし放電時またはコンバータ１０で供給電圧がない場合、スイッチＳ１はスイッチングされてターンオフされ、スイッチＳ２はスイッチングされてターンオンされるように制御することができる。

また、比較器（図示しない）の構成を例示して説明する。上記充電回路部に連結された反転入力端、上記各セルの間に連結された非反転入力端及び上記各セルの間の電圧が上記充電回路部の電圧より低い場合、ハイレベルの各セルを並列に接続構成して、充電信号Ｓ１を出力し、上記各セルの間の電圧が上記充電回路部電圧より高い場合、ローレベルの各セルを直列に接続構成して、放電信号Ｓ２を出力するようにし、Ｓ１とＳ２は逆動作するように代替して構成することができる。

図５は本発明による選択制御部のセンサ感知入力による概略的な流れを示す構成図である。説明に先立って、上記ＰＩＲセンサ３９ａ、照度センサ（図示しない）、火花センサ３８ｂ、振動センサ３８ｃ、無線受信部３９など指定された状況に出力されるように設定された出力をイベント信号３８ｄと指称する。

イベント信号は、上記指定されたイベント（例えば、無線受信部に受信された災難／火災／停電信号、ＰＩＲセンサ感知信号、振動センサで感知した地震信号、火花センサで感知された室内外の火災感知器に既設定された照度値など）が発生されたか否が感知されるようにするためのセンシング信号を生成して選択制御部１１に提供する。

イベント感知部は、センシング信号の生成のために、例えば、ＰＩＲセンサ３９ａ、火花センサ３８ｂ、振動センサ３８ｃ、外部無線送信を受信する無線受信部３９、照度センサ（図示しない）などの中の一つ以上を含むことができる。

上記選択制御部１１はイベント信号３８ｄを感知してコンバータ１０から供給される電圧を感知する。しかし、コンバータの電圧値がない場合、蓄電部１６によって電源が供給されることと判断する。非常状態でのＬＥＤモジュール１３の点灯／消灯の処理を行う。このような段階は、選択制御部１１の電気的スイッチングで切り換えられる切換部が図５に明示されていて、選択制御部１１から予め保存されたプロセスで電源供給が可能であることが推定される。以下、選択制御部１１は入力されるセンシング信号を解釈してイベント発生有無を判断して点灯／消灯を判断する。

図６は本発明による選択制御部の構成をブロックで示した順序図である。

図６によれば、外部電源が供給されるコンバータ及び停電感知判別部を含む。

選択制御部はイベント信号、即ちＰＩＲセンサ３９ａ、火花センサ３８ｂ、振動センサ３８ｃ、無線受信部３９を含む。

選択制御部は、イベント信号３８ｄによって提供される情報を利用して、電源供給がコンバータ駆動電源と蓄電部から提供されるのかを判断することができ、外部電源供給が遮断される場合、蓄電部から供給されるように選択し、無線受信部の災難／火災／停電信号を非常状態に認識して、迅速な処理が行われるように制御することができる。

選択制御部はイベント信号３８ｄから入力されるセンシング信号を利用して、イベント感知有無を判断し、蓄電部の補助電源部による電源が供給されるか否かなどを判断して、相応する動作が行われるように制御する。また、上述した各構成要素が指定された機能を行うことができるように制御し、入力された情報を出力した後、入力された情報を判断して、上記ＰＩＲセンサによるＬＥＤモジュール１３の点灯有無の判断、振動による地震判断、火花感知による火災判断、無線受信部による災難情報及び停電信号などを判断してＬＥＤモジュール１３の点灯または消灯を行い、照度センサはフォトセンサ、ＣＤＳ、ソーラーモジュールを例に挙げることができる。

上記ＬＥＤ照明に個別的に割り当てられた無線受信部は、受信部別に固有番号（或いはＩＤ）が割り当てられていると仮定する。

その後、入力された情報出力及び判断で上記入力された情報、即ち、ＬＥＤ照明の固有番号、ＩＤを無線送信部を通じて指定されたＬＥＤ照明に無線受信部に送る。

上記選択制御部は、使用者から操作命令を受けるための手段になることもでき、選択制御部は、例えば機械式キーボタン、タッチセンサ、赤外線リモコン受信部などの中の一つ以上を含むことができる。

ここで、振動感知の方法とＰＩＲセンサによる人体感知の例を示す。地震またはそれに準ずる自然災害によって建築物が搖れながら発生される振動によってＬＥＤ照明が移動すると、ＬＥＤ照明の下部中央に設置されている振動センサの感知も前後または左右方向に連動されて、振動錘が搖れるようになる。それにより、振動錘（図示しない）に備えられた永久磁石の磁力によって「オン」状態を維持していたリードスイッチ（図示しない）が「オフ」される。従って、リードスイッチの「オフ」された信号を選択制御部で感知して、ＬＥＤモジュールを制御して点灯有無を判断する。同時に、選択制御部は、警報信号を伝達して、警報音を発生させたり、警報ランプを点灯させるための回路を駆動させたり構成することができる。

また、人体感知は人体から出る約１０μｍの赤外線の量の変化状態を赤外線素子が捕捉する所謂受動型赤外線感知（ＰＩＲセンサ）方式に基づいている。

即ち、室内温度と人体の温度差が３度以上で、物体が秒速３０ｃｍ〜２ｍで動く場合、感知圏内に入って来る原理を利用した。例えば、温度が２４度の室内に体温３４度の人が入って来ると仮定したとき、センサが瞬間的にこの時の温度差を感知しながら照明器具などの電源が自動に点灯される。反対に、人が出た後や動きがない場合、温度差がなくなるので、スイッチは自動的に不必要な電力消耗を防ぐことができる。

図４は本発明による外部補助電源を利用した充電装置の構成を示す構成図である。

図４によれば、ＵＳＢ及び太陽電池（Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌ）など外部補助電源３６を受ける補助電源入力端子３０、変圧部３１、スイッチ素子３２、電流センサ３３、ＰＷＭ発生器３４、電流感知部３５、温度センサ３７、バッテリ（セル）１６Ａ、充電回路部１５Ｂを含む。

上記図４に示された構成を説明する。補助電源入力端子３０の外部電源が印加されると、変圧部３１と充電回路部１５Ｂに電源が印加される。この時、充電回路部１５Ｂはパルス幅変調（ＰＷＭ）デューティを調節して出力して、上記スイッチ素子３２をスイッチングする。ＰＷＭ発生器３４は上記スイッチ素子３２と電流センサ３３との間に電気的に連結されて、電流を制限して出力し、電流感知部３５は電流センサ３３と充電回路部１５Ｂに連結され、電流感知部３５はスイッチ素子３２とバッテリ（セル）１６Ａとの間の電流を感知する。

充電回路部１５Ｂは電流感知部３５の感知電流と基準電流を比較し、その比較結果によってパルス幅変調（ＰＷＭ）デューティ（Ｄｕｔｙ）を調節する。このような充電回路部１５Ｂは、電流感知部３５からの感知電流が基準電流より大きいか小さい場合、パルス幅変調デューティ（Ｄｕｔｙ）を小さくしたり大きくする定電流制御を行う。スイッチ素子３２はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＲ、フォトカプラ等類似する素子で駆動させたり構成することができる。上記充電回路部１５Ｂは定電圧や定電流制御方式で充電が行われるように構成することが好ましい。

上記温度センサ３７は、バッテリ（セル）１６Ａが過電流で充電されることを防止するために、基準充電電流を設定したり、ＬＥＤモジュール１３による内部温度の上昇を感知して、上記バッテリ（セル）１６Ａの満充電電圧を設定するためであり、設定された温度に到達した時、高速充電から緩速充電に切り換える役割を果たす。上記温度センサ３７は温度が増加することにつれて抵抗値が上昇するサーミスタ、バイメタル、温度スイッチなどの代わりに用いることができる。

図７、８は本発明によるＬＥＤ照明の停電感知システムの一実施例において、停電感知判別部の詳細構成ブロック図及び感知部の感知方法を示す例示図である。

図７によれば、停電感知判別部１４は外部電源が供給されるＬＥＤ照明の電線５４に非接触型検電が可能になるように、感知部５０、増幅部５１、活線可否感知部５２及びスイッチング部５３で構成されている。

図８は本発明によるＬＥＤ照明の停電感知システムの一実施例において、上記感知部５０には、他の形態を例示すれば、ケーブル導体心線を囲むコイル形態で構成されて、上記導体心線に流れる電流による誘導起電力で動作するように製作することも可能であり、図８に示した４−１の構成は、感知部５０が螺旋状、リング状または「Ｃ」字状に形成されて、電線５４の内部の導体心線に電流が流れるかを判別する例示であり、図８の５０ａは後述する整流ダイオードと減圧抵抗、キャパシタと減圧抵抗を２つのグループで例示したものである。

また、上記整流手段と直流電流によって動作される減圧抵抗４１が連結されて、増幅部５１の信号を供給して誘導電流が流れるかを判別することができる。

図８に表記された４−２は、停電判別回路からなる閉回路には、整流ダイオード４０及び電圧降下用減圧抵抗４１が付加的に介在されて、上記停電判別回路に適正駆動電圧が印加されるように構成した例示であり、上記感知部５０ａの閉回路には整流ダイオード４０及び電圧降下用減圧抵抗４１が付加的に介在されて、上記停電感知判別部１４に適正駆動電圧が印加されるようにする。ここで、整流ダイオードは単一のダイオード、或いはブリッジダイオードにあたる整流手段が連結されて、上記停電感知判別部１４に誘導または入力される交流起電力を直流に整流する作用をする。

図８に表記された４−３は、電圧降下用キャパシタ４２と減圧抵抗４１が付加的に介在されて、上記停電判別回路に適正駆動電圧が印加されるように構成した例である。

停電判別回路からなる閉回路には電圧降下用減圧抵抗４１が付加的に介在されて、上記停電判別回路に適正駆動電圧が印加されるようにする。

ここで、直流ではキャパシタが絶縁体であるが、交流では周波数による抵抗の一種と見ることができる。ただ、一般抵抗とは異なって、有効抵抗ではないので、損失がほとんどなくて、高い電圧を低める目的で抵抗の代わりに用いることができ、上記図８で、キャパシタ４２を６０Ｈｚの交流抵抗に計算して回路を見ると、純粋抵抗の電圧分圧状態で動作を確認することができる。

図９、１０は本発明によるＬＥＤ照明の停電感知システムの停電感知判別出力の例示及び感知部の回路を示す回路図である。

図９及び図１０によれば、増幅部５１と活線可否感知部５２、スイッチング部５３に分けて示す回路図であり、感知部５０とコンバータ或いは蓄電部の電源が入力される５６と５７の動作電源入力端、上記電線５４が活線であるかを判別することができるように増幅作用をするＯＰアンプが感知部５０と電気的に連結された増幅部５１は、上記電線５４に所定の電位が感知されたり入力される時、１次的に増幅したり所定の電位レベルを検出するように保持させる回路を構成させることができ、増幅部５１に入力信号が入力されて増幅部５１の出力部に出力された信号を活線可否感知部５２が入力された所定の電位レベルを感知するようになり、活線可否感知部５２に入力された所定の信号に反応して出力すると、最終的に電気的出力信号に変換するスイッチング部５３が所定の所望の信号を出力する停電感知判別出力が行われる停電感知判別部１４で構成されて、上記ＬＥＤ照明の外部電源が入力される電線５４が活線であるか信号を供給して停電有無を判別することができる。図１０はＴＲやその他類似する素子の代わりにＯＰアンプと比較器（Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ）で構成された回路図であり、比較器の作用は増幅部５１の信号で得られた電圧を既設定された基準電圧（ｒｅｆ．）と比較して、基準電圧より低い場合、高出力または低出力をし、別途インバータ（Ｉｎｖｅｒｔｅｒ）回路で出力信号を変更することも可能である。図９及び図１０に示したＯＰアンプや比較器などで構成した活線可否感知部５２に反応するＬＥＤは例示であり、上記スイッチング部５３に応答して動作する（リレー、フォトカプラ、ＦＥＴ）制御用スイッチ素子５５など類似する電気的スイッチング構造を利用して停電感知判別を出力することができる。

さらに、導体に電流が流れない場合、電離現象も形成されなくて暗流が発生されないので、感知部５０、５０ａに電流が流れなくて、出力もしない。従って、出力装置である上記ＬＥＤ照明装置の内部で停電状態を判別して、電線５４に電圧がかからない状態を感知し、増幅度は導体の電圧と絶縁物の絶縁状態の程度、そして隔離距離によって、必要な場合、適切に加減されなければならないことは勿論であり、感知部５０に入力される入力電流（暗流）は、感知部との離隔距離によって、その大きさが変化されるだけ停電判別の出力値でこれに比例して停電判別を容易にすることが好ましい。

上記のような構成を有する本発明は、ＬＥＤ照明の内部に電線の通電状態をチェックすることができ、接地線を設置したり、複雑な回路を構成する必要のないＬＥＤ照明の充電装置及び停電感知システムやＬＥＤ照明のための停電判定装置が開示される。

本発明の実施例はＬＥＤ照明に用いられる例を挙げて説明されたが、ＬＥＤ照明だけでなく、家庭や工場など、電源遮断による緊急措置が必要な装備など、その他の所にも適用可能であり、産業用や家庭用、携帯電子機器で２次電池を用いることにより発生される諸問題を克服して、非常照明装置が実際非常時に容易に用いられることができ、短時間内に高速充電を可能にして、非常時に、人の視野が確保されることができるようにするＬＥＤ照明の充電装置の技術で、多様に応用して製作することができるので、これも特許請求の範囲に属するものと見なすべきである。

１０ コンバータ
１１ 選択制御部
１２ 定電流制御部
１３ ＬＥＤモジュール
１４ 停電感知判別部
１５ 充電部
１５Ａ 充電変圧部
１５Ｂ 充電回路部
１６ 蓄電部
１６Ａ バッテリ（セル）
１６Ｂ 低電圧制御部
１７ 出力変圧部
３０ 補助電源入力端子
３１ 変圧部
３２ スイッチ素子
３３ 電流センサ
３４ ＰＷＭ発生器
３５ 電流感知センサ
３６ 外部補助電源
３７ 温度センサ
３８ａ ＰＩＲセンサ
３８ｂ 火花センサ
３８ｃ 振動センサ
３８ｄ イベント信号
３９ 無線受信部
４０ 整流ダイオード
４１ 減圧抵抗
４２ キャパシタ
５０ 感知部
５１ 増幅部
５２ 活線可否感知部
５３ スイッチング部
５４ 電線
５５ 制御用スイッチ素子

Claims (18)

1. ＬＥＤ照明の充電システムにおいて、
   外部から入力される常用電源を交流電源から直流電源に変換または直流電源から直流電源に変換するコンバータと；
   外部電源が入力される電線が活線であるかを感知して、停電有無を判別することができるようにする停電感知判別部と；
   前記コンバータの入力された電源を設定値に変換させる充電変圧部及び前記充電変圧部から供給される電源を受信して、バッテリの充電電流を制御する信号を発生する充電回路部または外部補助電源が供給される補助電源入力端子で選択構成された充電部と；
   前記充電部と電気的に連結されて、常用電源を充電するバッテリ及び前記バッテリの電圧が設定値以下である時、電気的出力を遮断する低電圧制御部で構成された蓄電部と；
   前記蓄電部の出力された電源を設定値に変換させる出力変圧部と；
   外部電源が入力されない停電の時、前記停電感知判別部信号を入力して前記コンバータと蓄電部に入力される電源を決めて出力する切換部、及び外部センサ感知入力によるイベント信号が入力されるように構成された選択制御部と；
   前記選択制御部の出力された電源を定電流に変換する定電流制御部と；
   前記定電流制御部と電気的に接続された一つ以上のＬＥＤが装着されたＬＥＤモジュールと；を含んで構成されることを特徴とするＬＥＤ照明の充電システム。
2. 前記充電変圧部は前記コンバータから入力される電源の電圧を減圧したり昇圧する変圧部を選択して構成し、前記出力変圧部は蓄電部の電源を減圧したり昇圧して出力されることを選択して構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
3. 前記コンバータ電源及び外部で入力される補助電源入力端子に電源が入力される充電部は、パルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティ（Ｄｕｔｙ）を調節するＰＷＭ発生器と、前記充電部のデューティ（Ｄｕｔｙ）の調節によってスイッチング駆動する前記スイッチ素子と、蓄電部の温度及び電流を感知して、パルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティ（Ｄｕｔｙ）を調節するセンサとを備え、バッテリの満充電電圧を受信してバッテリの充電電源のパルス幅変調（ＰＷＭ）を制御して、充電電源の供給を遮断及び制御することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
4. 前記蓄電部は、ニッケル水素電池、リチウムポリマ電池、リン酸鉄リチウム電池、ハイブリッドキャパシタと電気二重層キャパシタ及びハイブリッド電池の中の何れか一つ以上で設けられることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
5. 前記選択制御部はイベント信号を警報信号として伝達して、警報音や警報音声を発生させたり、警報ランプを点灯させるための回路を駆動させるように構成され、
   さらに、前記充電部（１５）、充電回路部（１５Ｂ）または蓄電部（１６）の何れか一つにおいて、満充電インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、低電圧インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）或いは充電量表示インジケータ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）が構成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
6. 前記選択制御部は、前記選択制御部に入力されるイベント信号は、振動センサ、火花センサ、ＰＩＲセンサ、照度センサ、無線受信部の中の何れか一つ以上選択して構成され、
   前記選択制御部に入力されるイベント信号情報を判断して、前記ＰＩＲセンサや照度センサによるＬＥＤモジュールの点灯有無判断、振動による地震判断、火花感知による火災判断、ＬＥＤ照明に個別的に割り当てられた無線受信部による災難情報及び停電信号を判断してＬＥＤモジュールの点灯または消灯を行うことを特徴とする請求項１〜請求項５の中の何れか一項に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
7. 前記無線受信部は、ＬＥＤ照明に個別的に割り当てられた無線受信部別に固有番号（或いはＩＤ）が割り当てられて、ＬＥＤモジュールの点灯及び消灯を選択的に制御するように構成されることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
8. 前記停電感知判別部は、コンバータ電源または蓄電部の電源で駆動されるように構成され、前記コンバータは外部電源の入力端に電磁波を遮断するためのＥＭＩフィルタとヒューズ（Ｆｕｓｅ）がさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
9. 前記選択制御部は、使用者の点灯及び消灯操作命令を受けるための手段になることもでき、選択制御部は機械式キーボタン、タッチセンサ、リモコン受信部などの中の一つ以上を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
10. 前記充電部は、充電部の電源供給が判断された場合、前記バッテリの複数直列に構成されたセルの間に並列に分割するようにターンオンされて均等に充電されるスイッチ手段（Ｓ１）と、前記スイッチ手段（Ｓ１）がターンオンされた時、各セルの間が電気的に直列連結されるように構成されたスイッチ手段（Ｓ２）はターンオフされ、前記各セルの満充電程度による信号や放電時、スイッチ手段（Ｓ１）はターンオフされ、スイッチ（Ｓ２）はターンオンされて、複数の各セルの間を電気的に直列連結するように制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
11. 前記充電部は、複数の直列に構成されたセルの間に並列に分割するようにターンオンされて均等に充電されるスイッチ手段（Ｓ１）と、複数のセルの間に電気的に直列連結するように構成されたスイッチ手段（Ｓ２）の中の何れか一つ選択して構成されることを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ照明の充電システム。
12. 外部電源が入力される電線が活線であるかを感知して停電有無を判別することができるようにするＬＥＤ照明の停電感知判別部において、
    一部位に外部電源を供給する電線の外周を囲んで結合される感知部と；
    前記感知部は電線の外周に沿ってリング状や「Ｃ」字状に形成されて誘導される信号を感知するように構成され、前記感知部に入力された所定電位の入力信号を増幅して出力する増幅部と；
    前記増幅部の信号を感知して所定の電位が入力される有無を判別することによる信号を出力する活線可否感知部と；
    前記活線可否感知部の入力された入力信号を決めて出力するスイッチング部とを含み、
    前記電線に外部電源が供給されない停電と判断される場合、前記スイッチング部の出力信号を適正駆動電圧で出力する制御用スイッチ素子による停電感知判別出力を含むことを特徴とするＬＥＤ照明の停電感知装置。
13. 前記停電感知判別部は、外部電源が入力される電線に流れる暗流を検出して、暗流の検出による入力信号を増幅させて検電する方式であることを特徴とする請求項１２に記載のＬＥＤ照明の停電感知装置。
14. ＬＥＤ照明のための停電判定装置であって、
    外部直流電源や交流電源を供給する電線に接続された電圧降下手段と、
    前記電圧降下手段に接続された停電感知判別部とを含み、
    前記停電感知判別部は、その内部で流れる電流を検出して、前記電線が活線状態であると判定することを特徴とするＬＥＤ照明のための停電判定装置。
15. 請求項１４による停電判定装置を含むことを特徴とするＬＥＤ照明用充電システム。
16. 前記停電感知判別部は、前記電流流れ検出による減圧された入力信号を増幅する増幅部をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤ照明のための停電判定装置。
17. 前記停電感知判別部は、前記電線の活線状態有無を電気的信号値で出力するスイッチング部をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤ照明のための停電判定装置。
18. 前記電圧降下手段は、減圧抵抗で構成されるか、電圧降下用キャパシタで構成されるか、整流ダイオードと減圧抵抗の組合わせで構成されるか、電圧降下用キャパシタと減圧抵抗の組合わせで構成されることを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤ照明のための停電判定装置。

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