JP5180580B2 - 非常用照明システム、照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、誘導灯のように常用電源が停電したときにも二次電池の出力により光源を点灯させることができる照明器具を複数台備えた非常用照明システム、照明器具に関するものである。

従来から、図形や文字を表示パネルに表示する種々の表示用照明器具において、熱陰極型の蛍光灯に比べて小型で且つ輝度の高い冷陰極蛍光灯を光源に用いたものが提供されている。たとえば、表示用照明器具の一種である誘導灯を構成する照明器具においては、光源として冷陰極蛍光灯を用いた所謂高輝度誘導灯が提供されている。

この種の誘導灯（照明器具３，３’）の一例としては、図５に示すように前面開口した薄箱状のケース２０と、表示パネル２１ａおよび導光板（図示せず）を含みケース２０の前面に取り付けられる表示ユニット２１と、表示ユニット２１の上部に配置され冷陰極蛍光灯からなる光源８’（図６参照）を保持したランプユニット２２とを器具本体に備えた導光板式と称される（あるいはパネル式と称される）ものが知られている（たとえば特許文献１参照）。導光板式の誘導灯は、表示ユニット２１において表示パネル２１ａの背面側に配設された導光板の上端縁から光源の光を導光板内に導光し、導光板の背面に設けた拡散反射部で表示パネル２１ａ側に光を反射することにより、表示パネル２１ａの略全域から前方に光を取り出すことができる。

この種の誘導灯（照明器具３，３’）においては、器具本体内に、図６に示すように光源８’に電力供給して光源を点灯させるための電源装置２を備え、当該電源装置２内には、常用電源である交流電源（商用電源）１が停電したときに光源８’に電力を供給するための非常用電源（ここでは二次電池９）が設けられている。図示例の電源装置２は、交流電源１を直流電源に変換する電源回路５と、電源回路５の出力により二次電池９を充電する充電回路２３と、電源回路５の出力および二次電池９の出力のいずれかを電力供給源として、光源８’に印加する高周波電力を生成するインバータ回路２４と、交流電源１の停電時にインバータ回路２４の電力供給源を二次電池９に切り替える停電検出回路４とを備えている。

ところで、上記構成の誘導灯（照明器具３，３’）では、冷陰極蛍光灯を光源８’に使用しているため、電源装置２は、ランプ電圧を数百Ｖとして、周波数が数十ｋＨｚ、電流が数ｍＡの高周波電流を光源８’に供給することにより光源８’を点灯させる。そのため、高周波電流は、電源装置２−光源８’間の配線とケース２０等の金属部材との間、もしくは光源８’とケース２０等との間に介在する浮遊容量によって、ケース２０等へ僅かながら漏れる（つまり漏れ電流を生じる）ことがある。しかして、電源装置２−光源８’間において高電位側の配線を流れる電流と、低電位側の配線を流れる電流との間には、前記漏れ電流の分だけ差が生じることとなり、この差が大きくなると、光源８’において高電位側と低電位側とで輝度に差を生じるととともに電源装置２の回路効率が悪くなる。

そこで、通常は、前記漏れ電流を小さくするために、電源装置２と光源８’との間の配線を極力短くすることにより前記浮遊容量を小さくしている。電源装置２と光源８’との間の配線を極力短くするためには、電源装置２を光源８’と共にケース２０内に収納せざるを得ず、その結果、電源装置２を設けたことにより器具本体の小型化（薄型化）が困難になる。

これに対して、近年、光源８’として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた誘導灯も提案されており、この種の誘導灯においては、光源８’を高電圧・高周波で駆動する必要がなく、したがって、光源８’を具備する照明器具３，３’の器具本体から離れた位置に電源装置２を配置することも可能である（たとえば特許文献２参照）。この構成では、特許文献１に記載の誘導灯に比べて、照明器具３，３’の小型化（薄型化）を図ることが可能となる。特許文献２の構成を用いれば、建物内に複数台の誘導灯を設置して非常用照明システムを構築する場合に、照明器具（器具本体）３，３’のみを複数台設けて、これら複数台の照明器具３，３’を１台の電源装置２に接続することで、複数台の照明器具３，３’の光源８’を１台の電源装置２で点灯させることができる。
特開２００２−２３６５７号公報 特開２００６−２８６３３９号公報

しかしながら、特許文献２に記載の誘導灯においては、交流電源１が停電したときに光源８’に電力を供給するための二次電池９が電源装置２に配設されているため、上述のように複数台の照明器具３，３’を１台の電源装置２に接続した場合、停電時におけるこれら複数台の照明器具３，３’への電力供給を保障するために、照明器具３，３’の台数に応じた容量の二次電池９を用いる必要がある。そのため、建物のレイアウト変更などに伴い照明器具３，３’の台数が増減すると、その都度、二次電池９を照明器具３，３’の台数に応じた容量のものに交換する必要が生じ、結果的に、コストが嵩むなどの問題を生じる。

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであって、照明器具の小型化を図りながら、照明器具の台数が増減しても二次電池を交換する必要が生じない非常用照明システム、照明器具を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、交流電源を直流電源に変換し所定の電流を出力する定電流回路と、交流電源の通電状態を検出し交流電源の停電時に定電流回路の出力を停止させる停電検出回路とを有した電源装置と、電源装置と別体に設けられ電源装置の出力端間に直列に接続される複数台の照明器具とを備え、各照明器具が、光源としての発光ダイオードと、電力供給されることで充電される二次電池と、電源装置からの電力供給が停止すると発光ダイオードへの電力供給源を電源装置から二次電池に切り替える切替手段とをそれぞれ有し、切替手段が、電源装置からの電力供給時には、電源装置の出力端間に発光ダイオードおよび二次電池を直列に接続し、電源装置の出力によって発光ダイオードを点灯させるとともに二次電池を充電し、電源装置からの電力供給の停止時には、発光ダイオードで二次電池の放電経路を形成し、二次電池の放電出力によって発光ダイオードを点灯させ、電源装置の出力端間に接続される照明器具の台数が増減可能であることを特徴とする。

この構成によれば、光源として発光ダイオードを用いているから、光源を高電圧・高周波で駆動する必要がなく、したがって、発光ダイオードを具備する照明器具を電源装置とは別体とすることができ、電源装置を器具本体内に設ける構成に比べて照明器具の小型化を図ることができる。しかも、交流電源の停電時において発光ダイオードを点灯させるための非常用電源となる二次電池は、各照明器具のそれぞれに設けられているので、交流電源の停電時において各々の照明器具の発光ダイオードへの電力供給を保障できる容量を持つものであればよい。そのため、電源装置に接続される照明器具の台数にかかわらず、二次電池の容量が決定することとなり、たとえば建物のレイアウト変更などに伴い照明器具の台数が増減することがあっても、二次電池の容量を変更する必要は生じない。

請求項２の発明は、交流電源を直流電源に変換し所定の電圧を出力する定電圧回路と、交流電源の通電状態を検出し交流電源の停電時に定電圧回路の出力を停止させる停電検出回路とを有した電源装置と、電源装置と別体に設けられ電源装置の出力端間に並列に接続される複数台の照明器具とを備え、各照明器具が、光源としての発光ダイオードと、電源装置の出力端間において発光ダイオードと並列に接続され、電力供給されることで充電される二次電池と、発光ダイオードおよび二次電池に流す電流を規定する電流制御回路とをそれぞれ有し、電流制御回路が、電源装置からの電力供給時には、電源装置の出力によって発光ダイオードを点灯させるとともに二次電池を充電し、電源装置からの電力供給の停止時には、二次電池の放電出力によって発光ダイオードを点灯させ、電源装置の出力端間に接続される照明器具の台数が増減可能であることを特徴とする。

この構成によれば、光源として発光ダイオードを用いているから、発光ダイオードを具備する照明器具を電源装置とは別体とすることができ、照明器具の小型化を図ることができる。しかも、非常用電源となる二次電池が各々の照明器具に設けられているので、電源装置に接続される照明器具の台数にかかわらず二次電池の容量が決定することとなり、照明器具の台数が増減しても二次電池の容量を変更する必要は生じない。また、発光ダイオードおよび二次電池に流す電流を規定する電流制御回路を各照明器具にそれぞれ有しているので、照明器具ごとに、発光ダイオードの点灯時の明るさを変えたり、定格の異なる二次電池を使用することができる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、手動でオンオフ操作が可能であって前記電源装置からの供給電力を前記照明器具ごとに遮断する点検用スイッチを、各照明器具にそれぞれ具備することを特徴とする。

この構成によれば、各照明器具において、それぞれ点検用スイッチを操作することにより電源装置からの電力供給を停止させることができるので、交流電源の停電による電源装置からの電力供給の停止時に、二次電池を電力供給源とした発光ダイオードの点灯が可能であるかどうかの点検を照明器具ごとに個別に行うことができる。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の非常用照明システムに用いられ、１台の前記電源装置を複数台で共用することを特徴する照明器具。

本発明は、照明器具の小型化を図りながら、照明器具の台数が増減しても二次電池を交換する必要が生じないという利点がある。

（実施形態１）
本実施形態の非常用照明システムは、図１に示すように、商用電源からなる交流電源１に接続された電源装置２と、それぞれ電源装置２からの電力供給により光源を点灯させる複数台（ここでは２台）の照明器具３，３’とを備えている。複数台の照明器具３，３’は電源装置２の出力端間において直列に接続される。ここで、照明器具３，３’はいずれも図２に示すように導光板式の誘導灯を構成するものであって、導光板式の誘導灯の基本構成については背景技術の欄で説明したものと共通するので以下では説明を省略する。

電源装置２には、交流電源１の出力を所定の直流電圧に変換する電源回路５と、電源回路５の出力電圧を入力とし、直流の一定電流を出力する定電流回路６と、交流電源１の状態を検出し、通電状態（以下、定常時という）では定電流回路６の出力に接続されたスイッチ素子７をオン、停電状態（以下、非常時という）ではオフするように制御する停電検出回路４とを備えている。ただし電源回路５と定電流回路６とを合わせて定電流回路としてもよい。停電検出回路４は、定常時において交流電源１の出力電圧が第１の規定値を下回ると停電状態を検出し、一方、非常時において交流電源１の出力電圧が第２の規定値を超えると通電状態（復電）を検出する。ここで、第１および第２の規定値は、ＪＩＬ（社団法人日本照明器具工業会規格）で誘導灯器具について規定されている範囲内に設定され、少なくとも第２の規定値は第１の規定値よりも大きく設定される。なお、定電流回路６は、直流電流を数十〜数百Ｈｚ程度の低周波数でオンオフした所謂パルス電流を出力する構成としてもよい。

各照明器具３，３’は、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）８と、非常用電源となる二次電池９と、第１〜第３のスイッチ素子１１，１２，１３と、各スイッチ素子１１，１２，１３を制御し、スイッチ素子１１，１２，１３と共に切替手段を構成するスイッチ制御部１０と、限流回路１４とをそれぞれ有する。第１〜第３の各スイッチ素子１１，１２，１３は、いずれもａ接点（図中ａで示す）およびｂ接点（図中ｂで示す）に共通接点を択一的に接続する単極双投形のスイッチからなり、スイッチ制御部１０への電流供給時にａ接点側がオンとなる。各照明器具３，３’における高電位側の電源入力端は、各々のスイッチ制御部１０を介して第１のスイッチ素子の共通接点に接続され、低電位側の電源入力端は、各々の第３のスイッチのａ接点に接続されている。

ここで、各照明器具３，３’は、第１のスイッチ素子１１および第２のスイッチ素子１２の両ａ接点間に、第１のスイッチ素子１１のａ接点側をアノードとするように発光ダイオード８が２個直列に接続されるとともに、第２のスイッチ素子１２および第３のスイッチ素子１３の両共通接点間に、第２のスイッチ素子１２の共通接点側を正極とするように二次電池９が接続され、また、第１のスイッチ素子１１のａ接点と第２のスイッチ素子１２のｂ接点との間に限流回路１４が接続された構成を有する。さらに、第１のスイッチ素子１１のｂ接点と第３のスイッチ素子１３のａ接点とは互いに接続され、第２のスイッチ１２のａ接点と第３のスイッチ素子１３のｂ接点とは互いに接続されている。

以下に、上記構成の非常用照明システムの動作について簡単に説明する。

すなわち、交流電源１が通電状態にある定常時においては、電源装置２より所定の電流が出力され、各照明器具３，３’内の第１〜第３のスイッチ素子１１〜１３はそれぞれのスイッチ制御部１０によって全てａ接点側がオンになる。この動作により、各照明器具３，３’内の発光ダイオード８および二次電池９はそれぞれ電源入力端間において直列に接続されることとなり、したがって、電源装置２からの出力によって発光ダイオード８を点灯させつつ、二次電池９を充電することが可能となる。なお、二次電池９は微弱な電流を継続的に流すトリクル充電によって充電されるため、二次電池９が満充電状態となることで発光ダイオード８に電流が流れなくなることはない。

一方、交流電源１が停電状態にある非常時においては、電源装置２内の停電検出回路４によりスイッチ素子７はオフとなり、これにより電源装置２は出力を停止する。このとき、各照明器具３，３’内のスイッチ制御部１０により、第１〜第３の各スイッチ素子１１，１２，１３はｂ接点側に切り替えられる。この動作により、各照明器具３，３’内では、二次電池９と限流回路１４と発光ダイオード８とが、第２および第３のスイッチ素子１２，１３を介してそれぞれ閉ループ回路を形成し、この閉ループ回路が第１および第３のスイッチ素子１１，１３によって電源入力端から切り離されることとなり、したがって、二次電池９に充電された電力を使用して発光ダイオード８が点灯する。ここで、限流回路１４は発光ダイオード８に流れる電流を調整する。

さらに、交流電源１が復電すると、電源装置２内のスイッチ素子７は再びオン状態となり、電源装置２は照明器具３，３’に電流供給を再開する。この動作により、照明器具３，３’内のスイッチ制御部１０は、第１〜第３の各スイッチ素子１１，１２，１３をａ接点側に切り替え、上記定常時と同様に、電源装置２の出力によって発光ダイオード８を点灯させつつ、二次電池９を充電することが可能になる。

なお、照明器具３，３’におけるスイッチ制御部１０と各スイッチ素子１１，１２，１３とは、各スイッチ素子１１，１２，１３をリレー接点とするリレー装置等により構成可能である。また、限流回路１４としては抵抗素子を用いてもよいが、定電流回路を用いることで、非常時において、二次電池９の電圧変動が生じても発光ダイオード８に流れる電流を一定に維持することができ、照明器具３，３’の前面に設けた表示パネルの輝度を一定に保つことができる。

以上説明した構成の非常用照明システムによれば、光源として発光ダイオード８を用いたことで、発光ダイオード８を具備する照明器具３，３’の器具本体から離れた位置に電源装置２を配置することが可能であるため、照明器具３，３’の小型化（薄型化）を図ることができる。しかも、非常時に発光ダイオード８を点灯させる非常用電源となる二次電池９は、各照明器具３，３’の器具本体にそれぞれ設けられているため、非常時において各照明器具３，３’の発光ダイオード８への電力供給を保障できる容量を持つものであればよく、したがって、電源装置２に接続される照明器具３，３’の台数にかかわらず二次電池９の容量を決定することができる。すなわち、建物のレイアウト変更などに伴い照明器具３，３’の台数が増減することがあっても、二次電池９の容量を変更する必要はない。

また、照明器具３，３’の器具本体と別に設けられた電源装置２はたとえば安定器収納盤等の盤内に収納することができ、電源装置２のメンテナンスが容易になる。しかも、電源装置２は一括で複数の照明器具３，３’の電流を制御できるとともに、照明器具３，３’内には定常時に光源（発光ダイオード８）を点灯させるための点灯回路や二次電池９を充電するための充電回路を備えないため、照明器具３，３’の小型、軽量化が可能となる。なお、電源装置２の出力電圧を商用電源（ＡＣ１００Ｖ）に比べて低く設定することで、電源装置２と照明器具３，３’との間の配線を低電圧配線とすることができる。

ところで、電源装置２内のスイッチ素子７を手動でオンオフ操作可能に構成しておけば、電源装置２の出力を手動で遮断することにより、電源装置２に接続された全ての照明器具３，３’について非常時に正常に動作可能か否か、つまり二次電池９による発光ダイオード８の点灯が可能であるかどうかの点検を一斉に行うことができる。また、各照明器具３，３’の電源入力端とスイッチ制御部１０との間に、それぞれ手動でオンオフ操作される点検用スイッチ（図示せず）を設け、照明器具３，３’ごとに点検用スイッチをオフすることで上記点検を照明器具３，３’ごとに行えるようにしてもよい。ここにおいて、照明器具３，３’内の各スイッチ素子１１，１２，１３を手動で切替可能とすれば、これらスイッチ素子１１，１２，１３を前記点検用スイッチに兼用して、別途点検用スイッチを設けることなく照明器具３，３’ごとに前記点検を行うことが可能である。

なお、本実施形態では、電源装置２に２台の照明器具３，３’を接続した例を示したが、照明器具３，３’の台数を増減することも可能である。また、図１では、発光ダイオード８を２個直列に接続した例を示したが、照明器具３，３’（本実施形態では誘導灯）として必要な輝度と、二次電池９の充電電流との各々がそれぞれ適正な値となるように、発光ダイオード８の種類や個数を適宜設定すればよく、発光ダイオード８を直列ないし並列を組み合わせた接続状態としてもよい。

（実施形態２）
本実施形態の非常用照明システムは、図３に示すように、電源装置２の出力端間において複数台（ここでは２台）の照明器具３，３’が並列に接続されている点が実施形態１の非常用照明システムと相違する。本実施形態では、電源装置２は、電源回路５および定電流回路６に代えて、交流電源１の出力を所定の直流電圧に変換する定電圧回路１７を具備している。

図示例において、各照明器具３，３’は、電源入力端間（つまり、電源装置２の出力端間）に、所定電流を流す第１の電流制御回路１５および発光ダイオード８の直列回路と、所定電流を流す第２の電流制御回路１６および二次電池９の直列回路とが並列接続された構成をそれぞれ有する。なお、発光ダイオード８は２個直列に接続されている。

以下に、上記構成の非常用照明システムの動作について簡単に説明する。

すなわち、交流電源１が通電状態にある定常時においては、電源装置２より所定の電圧が出力され、各照明器具３，３’内の発光ダイオード８に電流制御回路１５により所定の電流が流れて発光ダイオード８が点灯するとともに、二次電池９に電流制御回路１６により所定の電流が流れて二次電池９が充電される。

一方、交流電源１が停電状態にある非常時においては、電源装置２内の停電検出回路４によりスイッチ素子７はオフとなり、これにより電源装置２は出力を停止する。このとき、各照明器具３，３’内において、二次電池９および発光ダイオード８は第１および第２の電流制御回路１５，１６を介して閉ループ回路を形成し、したがって、二次電池９に充電された電力を使用して発光ダイオード８が点灯する。

さらに、交流電源１が復電すると、電源装置２内のスイッチ素子７は再びオン状態となり、電源装置２は電圧出力を再開する。これにより、照明器具３，３’では、上記定常時と同様に、電源装置２の出力によって発光ダイオード８を点灯させつつ、二次電池９を充電することが可能になる。

ところで、図示例の各照明器具３，３’における高電位側の電源入力端と電流制御部回路１５，１６との間には、手動でオンオフ操作される点検用スイッチ１８が挿入されており、照明器具３，３’ごとに点検用スイッチ１８をオフすることで電源装置２から切り離すことが可能である。したがって、点検用スイッチ１８をオフすることにより、非常時に正常に動作可能か否か、つまり二次電池９による発光ダイオード８の点灯が可能であるかどうかの点検を照明器具３，３’ごとに行うことができる。

以上説明した構成の非常用照明システムによれば、発光ダイオード８に流す電流を規定する電流制御回路１５および二次電池９の充放電電流を規定する電流制御回路１６を照明器具３，３’ごとに具備しているから、照明器具３，３’ごとに、発光ダイオード８の点灯時の明るさを変えたり、異なる二次電池９を使用することが可能である。また、発光ダイオード８に流す電流を規定する第１の電流制御回路１５はたとえば抵抗器により実現され、実施形態１の構成に比べて、スイッチ素子が不要な分だけ、照明器具３，３’の一層の小型化を図ることができる。さらに、照明器具３，３’を並列に接続しているため、定常時に１台の照明器具３において発光ダイオード８のオープン故障（断線）が発生しても、他の照明器具３’においては点灯状態を維持できるから、非常用照明システム全体としての信頼性が高くなる。

本実施形態の他の構成例として、図４に示すように、図３における非常用照明システムに、実施形態１で説明した図１と略同様の照明器具３，３’を用いることもできる。図４に示す照明器具３，３’では、第３のスイッチ素子１３のａ接点と低電位側の電源入力端との間に、定常時に発光ダイオード８および二次電池９の直列回路に流す電流を規定するための電流制御回路１９を挿入してある。この構成によれば、発光ダイオード８と二次電池９との両方に流す電流を、１個の電流制御回路１９によって規定できるという利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

本発明の実施形態１の構成を示す概略回路図である。 同上の構成を示す概略システム構成図である 本発明の実施形態２の構成を示す概略回路図である。 同上の他の構成を示す概略回路図である。 従来例の概略システム構成図である。 同上の構成を示す概略回路図である。

符号の説明

１ 交流電源
２ 電源装置
３，３’ 照明器具
６ 定電流回路
８ 発光ダイオード
９ 二次電池
１１，１２，１３ スイッチ素子（切替手段）
１５，１６，１９ 電流制御回路
１７ 定電圧回路
１８ 点検用スイッチ

Claims (4)

1. 交流電源を直流電源に変換し所定の電流を出力する定電流回路と、交流電源の通電状態を検出し交流電源の停電時に定電流回路の出力を停止させる停電検出回路とを有した電源装置と、電源装置と別体に設けられ電源装置の出力端間に直列に接続される複数台の照明器具とを備え、各照明器具は、光源としての発光ダイオードと、電力供給されることで充電される二次電池と、電源装置からの電力供給が停止すると発光ダイオードへの電力供給源を電源装置から二次電池に切り替える切替手段とをそれぞれ有し、切替手段は、電源装置からの電力供給時には、電源装置の出力端間に発光ダイオードおよび二次電池を直列に接続し、電源装置の出力によって発光ダイオードを点灯させるとともに二次電池を充電し、電源装置からの電力供給の停止時には、発光ダイオードで二次電池の放電経路を形成し、二次電池の放電出力によって発光ダイオードを点灯させ、電源装置の出力端間に接続される照明器具の台数は増減可能であることを特徴とする非常用照明システム。
2. 交流電源を直流電源に変換し所定の電圧を出力する定電圧回路と、交流電源の通電状態を検出し交流電源の停電時に定電圧回路の出力を停止させる停電検出回路とを有した電源装置と、電源装置と別体に設けられ電源装置の出力端間に並列に接続される複数台の照明器具とを備え、各照明器具は、光源としての発光ダイオードと、電源装置の出力端間において発光ダイオードと並列に接続され、電力供給されることで充電される二次電池と、発光ダイオードおよび二次電池に流す電流を規定する電流制御回路とをそれぞれ有し、電流制御回路は、電源装置からの電力供給時には、電源装置の出力によって発光ダイオードを点灯させるとともに二次電池を充電し、電源装置からの電力供給の停止時には、二次電池の放電出力によって発光ダイオードを点灯させ、電源装置の出力端間に接続される照明器具の台数は増減可能であることを特徴とする非常用照明システム。
3. 手動でオンオフ操作が可能であって前記電源装置からの供給電力を照明器具ごとに遮断する点検用スイッチを、各照明器具にそれぞれ具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非常用照明システム。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の非常用照明システムに用いられ、１台の前記電源装置を複数台で共用することを特徴する照明器具。

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