JP4971966B2

JP4971966B2 - 誘導灯装置及び誘導灯器具

Info

Publication number: JP4971966B2
Application number: JP2007326338A
Authority: JP
Inventors: 弘之松本; 誠成田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-12-18
Also published as: JP2009151946A

Description

本発明は、誘導灯装置及び該誘導灯装置を用いた誘導灯器具に関するものである。

従来から、二次電池を備え、商用電源から電力を供給されている期間（非停電時）には商用電源から供給された電力を用いて光源を点灯するとともに二次電池を充電し、停電時には二次電池を電源として光源を点灯させる誘導灯装置が提供されている。

このような誘導灯装置の光源としては、かつては冷陰極放電灯が多く用いられていたが、近年では冷陰極放電灯よりも輝度当りの消費電力が低い発光ダイオードを光源として用いたものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の誘導灯装置は、商用電源から供給される交流電力を、発光ダイオードを点灯させるための直流電力に変換する直流電源部を備える。

直流電源部としては、出力電圧の自由度が高く且つシリーズレギュレータよりも電力の損失が少ないスイッチング電源（スイッチングレギュレータ）を用いることが考えられる。
特開平７−１６９５７２号公報

しかし、上記のように直流電源部としてスイッチング電源を用いた場合に、非停電時にも常に直流電源部を動作させると、直流電源部の動作による電力の損失（スイッチングロス）が多くなってしまう。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、消費電力の低減が可能な誘導灯装置及び該誘導灯装置を用いた誘導灯器具を提供することにある。

請求項１の発明は、外部から交流電力を入力されて直流電力を出力するスイッチング電源からなる直流電源部と、二次電池と、直流電源部から直流電力を供給されて二次電池を充電する充電部と、少なくとも１個の発光ダイオードを有する発光部と、二次電池が充電部によって充電され且つ発光部が直流電源部から直流電力を供給される第１の接続状態、又は、直流電源部から発光部への直流電力の供給と充電部による二次電池の充電とがそれぞれ停止されるとともに発光部が二次電池から直流電力を供給される第２の接続状態のいずれかに択一的に切り換わる切換部と、直流電源部に交流電力が入力されていない停電状態を検出する停電検出部と、二次電池の充電量を検出する充電量検出部と、停電検出部による停電状態の検出と充電量検出部によって検出された充電量とに応じて切換部と直流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、制御部は、停電検出部によって停電状態が検出されている期間と、切換部を第１の接続状態としている期間内に前記充電量が所定の上側閾値に達したときから前記充電量が上側閾値よりも低い所定の下側閾値に達するまでの期間とには、それぞれ切換部を第２の接続状態とするとともに、上記以外の期間には切換部を第１の接続状態とするものであって、切換部を第２の接続状態としている期間には直流電源部の動作を停止させることを特徴とする。

この発明によれば、直流電源部に交流電力が入力されている期間すなわち非停電時であっても、直流電源部から発光部への直流電力の供給と充電部による二次電池の充電とがそれぞれ停止されて二次電池からの直流電力により発光部が点灯される第２の接続状態とされる期間があり、第２の接続状態とされている期間には直流電源部の動作が停止されるから、直流電源部の動作が非停電時に常に継続される場合に比べ、消費電力が低減される。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、二次電池と発光部との間に介在し、切換部が第２の接続状態である期間に二次電池から発光部に供給される電力の電圧値を一定とする定電圧回路を備えることを特徴とする。

この発明によれば、定電圧回路を設けない場合に比べ、充電量の変動が発光部の輝度に影響を与えにくいから、発光部の輝度を安定させることができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、二次電池と発光部との間に介在し、切換部が第２の接続状態である期間に二次電池から発光部に供給される電力の電流値を一定とする定電流回路を備えることを特徴とする。

この発明によれば、請求項２の発明に比べ、発光部に入力される直流電力の電流値が、発光部を構成する発光ダイオードの特性のばらつきや温度変化の影響を受けにくいから、発光部の輝度をより安定させることができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導灯装置と、誘導灯装置を保持するとともに施工面に対して固定される器具本体とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、直流電源部に交流電力が入力されている期間すなわち非停電時であっても、直流電源部から発光部への直流電力の供給と充電部による二次電池の充電とがそれぞれ停止されて二次電池からの直流電力により発光部が点灯される第２の接続状態とされる期間があり、第２の接続状態とされている期間には直流電源部の動作が停止されるから、直流電源部の動作が非停電時に常に継続される場合に比べ、消費電力が低減される。

請求項２の発明によれば、二次電池と発光部との間に介在し、切換部が第２の接続状態である期間に二次電池から発光部に供給される電力の電圧値を一定とする定電圧回路を備えるので、定電圧回路を設けない場合に比べ、電池電圧の変動が発光部の輝度に影響を与えにくいから、発光部の輝度を安定させることができる。

請求項３の発明によれば、二次電池と発光部との間に介在し、切換部が第２の接続状態である期間に二次電池から発光部に供給される電力の電流値を一定とする定電流回路を備えるので、請求項２の発明に比べ、発光部に入力される直流電力の電流値が、発光部を構成する発光ダイオードの特性のばらつきや温度変化の影響を受けにくいから、発光部の輝度をより安定させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の誘導灯装置は、図２に示すように、例えば商用電源のような外部の交流電源ＡＣから交流電力を入力されて直流電力を出力するスイッチング電源からなる直流電源部１と、複数個の発光ダイオードの直列回路からなる発光部２と、二次電池ＢＴと、直流電源部１をから直流電力を供給されて二次電池ＢＴを充電する充電部３とを備える。

直流電源部１は、例えば、入力された交流電力を整流平滑する周知の整流平滑回路と、整流平滑回路が出力した直流電力を所定の電圧の直流電力に変換する周知の降圧チョッパ回路（バックコンバータ）とで構成することができる。

発光部２は、図２では１個の直列回路で構成されているが、例えば発光ダイオードの直列回路を複数個、互いに並列に接続して構成してもよい。

二次電池ＢＴとしては、具体的には例えばニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池を用いることができる。また、二次電池ＢＴは、図２では複数個のセルを直列に接続して構成されているが、１個のセルで構成してもよい。

充電部３は、直流電源部１から入力された直流電力を二次電池ＢＴの充電に適した直流電力（例えば電流値が一定である直流電力）に変換して二次電池ＢＴに入力する回路であり、周知技術で実現可能であるから詳細な説明及び図示は省略する。

発光部２のアノード側の端子は、アノードを直流電源部１に接続された第１のダイオードＤ１とオンオフ型の第１のスイッチＳＷ１との直列回路を介して直流電源部１に接続され、発光部２のカソード側の端子はグランドに接続されている。

また、直流電源部１と充電部３との間には、第２のダイオードＤ２がアノードを直流電源部１に向けて接続されている。二次電池ＢＴの負極はグランドに接続され、二次電池ＢＴの正極は、切換型の第２のスイッチＳＷ２を介して充電部３に接続されている。第２のスイッチＳＷ１は、共通接点が二次電池ＢＴの正極に接続され、一方の切換接点が充電部３に接続されるとともに、他方の切換接点がＮＰＮ形のトランジスタＱを介して発光部２に接続されている。トランジスタＱは、コレクタが第２のスイッチＳＷ２に接続され、エミッタが発光部２のアノード側の端子に接続されるとともに、ベースがツェナーダイオードＺＤを介してグランドに接続されている。また、トランジスタのベースとコレクタとは抵抗Ｒを介して互いに接続されている。すなわち、トランジスタＱは、抵抗ＲとツェナーダイオードＺＤとともに定電圧回路を構成しているのであり、その出力電圧はツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧とトランジスタＱのベース・エミッタ電圧の差となる。第２のスイッチＳＷ２が発光部２側へ切り換えられているときには、二次電池ＢＴから第２のスイッチＳＷ２と上記の定電圧回路とを介して発光部２の各発光ダイオードへ電力が供給される。発光ダイオードの輝度すなわち発光部２の輝度は電流値に依存するから、上記のように定電圧回路を介して発光部２に電力を供給すれば、二次電池ＢＴの電池電圧の変動に関わらず、発光部２の輝度を安定させることができる。

さらに、本実施形態は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ切換制御するとともに直流電源部１を制御する制御部４を備える。制御部４は、直流電源部１に接続され、直流電源部１に交流電力が供給されていない停電状態を検出するとともに、アノードを二次電池ＢＴに向けた第３のダイオードＤ３を介して二次電池ＢＴの正極に接続され、例えば二次電池ＢＴの電池電圧に基いて二次電池ＢＴの充電量を検出しており、停電状態や充電量の検出結果に基いて各スイッチＳＷ１，ＳＷ２と直流電源部１とをそれぞれ制御する。すなわち、第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２とが請求項における切換部を構成しており、制御部４は請求項における制御部であると同時に停電検出部でも充電量検出部でもある。このような制御部４は周知技術を用いて実現可能であるので、詳細な説明及び図示は省略する。

以下、制御部４の動作を説明する。各スイッチＳＷ１，ＳＷ２に対する制御部４の制御は、第１のスイッチＳＷ１がオンされ第２のスイッチＳＷ２が充電部３側に切り換えられた第１の接続状態と、第１のスイッチＳＷ１がオフされ第２のスイッチＳＷ２が発光部２側に切り換えられた第２の接続状態とのいずれかに択一的に切り換えるというものである。

すなわち、第１の接続状態では、二次電池ＢＴは発光部２から切り離されて充電部３によって充電され、発光部２は第１のスイッチＳＷ１と第１のダイオードＤ１とを介して直流電源部１から直流電力を供給されて点灯する。

また、第２の接続状態では、二次電池ＢＴは充電部３から切り離され、発光部２は直流電源部１から切り離されて第２のスイッチＳＷ２と定電圧回路とを介して二次電池ＢＴから直流電力を供給されて点灯する。

そして、制御部４は、始動後、後述する条件のいずれかを満たすまでは、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を第１の接続状態とするようにそれぞれ制御する。図１に示すように、上記の期間ａには、二次電池ＢＴは充電部３によって充電され、二次電池ＢＴの容量に対する充電量の比（以下、「充電率」と呼ぶ。）は時間の経過とともに増加する。

また、制御部４は、直流電源部１に交流電力が供給されておらず停電状態が検出されている期間、すなわち停電時には、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を第２の接続状態とするようにそれぞれ制御する。このように停電状態の検出に基いて各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が第２の接続状態とされている期間には、制御部４は、直流電源部１への交流電力の供給の再開すなわち停電状態の終了が検出されれば、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を再び第１の接続状態とするようにそれぞれ制御する。

さらに、制御部４は、直流電源部１に交流電力が供給されており停電状態が検出されていない期間、すなわち非停電時であっても、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を第１の接続状態としている期間内に、二次電池ＢＴの充電量が所定の上側閾値まで増加したときには、図１に示す期間ｂのように、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を第２の接続状態とするようにそれぞれ制御する。上記のように各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が第２の接続状態とされている期間には、二次電池ＢＴは放電により時間の経過とともに充電量を減少（充電率を低下）させる。また、このように二次電池ＢＴの充電量に基いて各スイッチＳＷ１，ＳＷ２が第２の接続状態とされている期間に、二次電池ＢＴの充電量が上側閾値よりも低い所定の下側閾値まで減少したときには、図１に示す期間ｃのように、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を再び第１の接続状態とするようにそれぞれ制御し、次に二次電池ＢＴの充電量が増加して再び上側閾値に達するまではこの状態を維持する。例えば、二次電池ＢＴのみによる光源部２の点灯持続時間を、使用環境に応じた要請や規格を満たす上で必要な程度だけ確保するために、二次電池ＢＴの充電率を６０％以上に維持する必要がある場合、図１に示すように、下側閾値は、充電率が上記の６０％よりも高い７０％であるときの充電量とする。また、上側閾値は、例えば充電率が１００％であるときの充電量（つまり二次電池ＢＴの容量）とする。

また、制御部４は、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２を第２の接続状態としている期間には、直流電源部１の動作（すなわち直流電源部１のスイッチング素子のオンオフ）を停止させる。つまり、非停電時において二次電池ＢＴの充電量が下側閾値を上回っている期間には、直流電源部１は間欠動作する。

上記構成によれば、非停電時であっても、二次電池ＢＴの充電量が下側閾値よりも多い期間には、二次電池ＢＴへの充電が停止されて発光部２への電力が二次電池ＢＴから供給され直流電源部１が停止される第２の接続状態とされる期間があるから、直流電源部１の動作が非停電時に常に継続される場合に比べ、消費電力が低減される。

なお、上記のようにツェナーダイオードＺＤを用いた定電圧回路に代えて、例えば昇圧チョッパ回路（ブーストコンバータ）のような他の周知の定電圧回路を設けてもよいが、本実施形態のような定電圧回路を設ければ、ツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧程度まで電池電圧が低下したときに二次電池ＢＴの放電が停止されることになるから、例えばツェナーダイオードＺＤとしてツェナー電圧が二次電池ＢＴの放電終止電圧よりも高いものを用いれば、二次電池ＢＴの放電終止電圧が発光部２の順方向降下電圧よりも高い場合であっても、二次電池ＢＴの過放電が防止される。

または、定電圧回路に代えて、二次電池ＢＴから発光部２に供給される直流電力の電流値を一定とするような周知の定電流回路を設けてもよい。上記のように発光部２への入力電流の電流値を一定とする定電流回路を設ければ、定電圧回路の場合に比べ、発光部２への入力電流の電流値が、発光部２を構成する発光ダイオードの特性のばらつきや温度変化の影響を受けにくいから、発光部２の輝度をより安定させることができる。

また、切換部の構成は上記に限られず、例えば図３に示すように、第１のダイオードＤ１と第１のスイッチＳＷ１との直列回路と第２のスイッチＳＷ２とを省略し、充電部３を二次電池ＢＴと発光部２とにそれぞれ直接接続するとともに、第２のダイオードＤ２と充電部３との間に切換部としてのオンオフ型の第３のスイッチＳＷ３を挿入してもよい。すなわち、第３のスイッチＳＷ３がオンされている期間は直流電源部１から充電部３を介して供給された直流電力により発光部２が点灯されるとともに二次電池ＢＴが充電される第１の接続状態となるのであり、第３のスイッチＳＷ３がオフされている期間は充電部３が直流電源部１から切り離されることにより二次電池ＢＴへの充電が停止されるとともに二次電池ＢＴからの直流電力により発光部２が点灯する第２の接続状態となる。図３の例では、図２の例に比べ、切換部を構成するスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の個数が減少するから、製造コストの低減が可能となる。また、図３の例でも、図２の例と同様に、定電圧回路又は定電流回路を二次電池ＢＴと発光部２との間に設けてもよい。

上記の誘導灯装置は、壁面等の施工面（図示せず）に対してねじ止め等の周知の手段によって固定される適宜の形状の器具本体（図示せず）に保持されて誘導灯器具を構成することができる。さらに、このような誘導灯器具において、図４に示すように、器具本体を、例えば天井への埋込配設によって施工面としての天井面（図示せず）に対して固定される第１の器具本体５１と、天井面の下側に露出した状態で天井面に対して例えばねじ止めによって固定される第２の器具本体５２との２つに分け、第１の器具本体５１には直流電源部１を収納するとともに、第２の器具本体５２には発光部２や充電部３や定電圧回路や定電流回路や制御部４を構成する各回路部品と各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３とがそれぞれ実装されたプリント配線板（図示せず）が保持されるようにしてもよい。図４の例では、プリント配線板は発光部２の発光ダイオードが実装された面を下側に向ける形で第２の器具本体５２に対して固定されており、第２の器具本体５２の下側には、透光性を有する材料からなり発光部２の光によって照らされる表示６１が付された導光板６が取り付けられている。導光板６に付された表示６１は、例えば非常口の方向を示す矢印である。導光板６に表示６１を設ける方法としては、例えば２色成型や塗装やフィルムの貼着などが考えられる。上記のような誘導灯器具は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

本発明の実施形態の動作を示す説明図である。同上を示す回路ブロック図である。同上の別の形態を示す回路ブロック図である。同上を用いた誘導灯器具の一例を示す説明図である。

符号の説明

１直流電源部
２発光部
３充電部
４制御部
５１第１の器具本体
５２第２の器具本体
ＢＴ二次電池
ＳＷ１第１のスイッチ（請求項における切換部）
ＳＷ２第２のスイッチ（請求項における切換部）
ＳＷ３第３のスイッチ（請求項における切換部）

Claims

外部から交流電力を入力されて直流電力を出力するスイッチング電源からなる直流電源部と、
二次電池と、
直流電源部から直流電力を供給されて二次電池を充電する充電部と、
少なくとも１個の発光ダイオードを有する発光部と、
二次電池が充電部によって充電され且つ発光部が直流電源部から直流電力を供給される第１の接続状態、又は、直流電源部から発光部への直流電力の供給と充電部による二次電池の充電とがそれぞれ停止されるとともに発光部が二次電池から直流電力を供給される第２の接続状態のいずれかに択一的に切り換わる切換部と、
直流電源部に交流電力が入力されていない停電状態を検出する停電検出部と、
二次電池の充電量を検出する充電量検出部と、
停電検出部による停電状態の検出と充電量検出部によって検出された充電量とに応じて切換部と直流電源部とをそれぞれ制御する制御部とを備え、
制御部は、停電検出部によって停電状態が検出されている期間と、切換部を第１の接続状態としている期間内に前記充電量が所定の上側閾値に達したときから前記充電量が上側閾値よりも低い所定の下側閾値に達するまでの期間とには、それぞれ切換部を第２の接続状態とするとともに、上記以外の期間には切換部を第１の接続状態とするものであって、切換部を第２の接続状態としている期間には直流電源部の動作を停止させることを特徴とする誘導灯装置。
二次電池と発光部との間に介在し、切換部が第２の接続状態である期間に二次電池から発光部に供給される電力の電圧値を一定とする定電圧回路を備えることを特徴とする請求項１記載の誘導灯装置。
二次電池と発光部との間に介在し、切換部が第２の接続状態である期間に二次電池から発光部に供給される電力の電流値を一定とする定電流回路を備えることを特徴とする請求項１記載の誘導灯装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導灯装置と、誘導灯装置を保持するとともに施工面に対して固定される器具本体とを備えることを特徴とする誘導灯器具。