JP5768227B2 - 非常用照明器具 - Google Patents

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Description

本発明は、外部電源からの電力の供給が異常となる非常時に、光源部から照明光を照射する非常用照明器具に関するものである。
従来より、建物などには、避難通路の照度を確保する非常用照明器具が設けられている。非常用照明器具は、火災や地震などで外部電源に停電などの異常が発生した場合でも、避難者が避難方向や周囲の状況を把握できなくなり避難が困難になることを防止することを目的としている。
この種の非常用照明器具は、内部に白熱灯や蛍光ランプなどの光源部と、非常時に電力を光源部に出力する蓄電池部とを備えている。非常用照明器具は、火災や地震などで外部電源に停電などの異常が発生した場合、光源部が自動的に点灯できるように蓄電池部から光源部に給電できるように構成されている。これにより、非常用照明器具は、停電など外部電源から電力の供給が異常となる非常時に、内蔵する蓄電池部らの電力で光源部を自動的に点灯し、避難者が避難するための照度を確保することができる。
また、この種の非常用照明器具として、光源部と、常時に外部電源である商用電源から電力の供給を受けて充電されるとともに非常時に光源部へ電力を供給する充放電が可能な蓄電池部と、室内の照度を検出する光センサと、光センサからの出力を検出し蓄電池部から光源部への給電を阻止するスイッチ回路とを備えた非常用照明器具が知られている(たとえば、特許文献1を参照)。
さらに、別の非常用照明器具として、常時に主電源から電力の供給を受けて光源部を点灯させる常用点灯回路と、常時に主電源あるいは太陽電池から電力の供給を受けて充電されるとともに、非常時に非常用点灯回路を介して光源部へ電力を供給する充放電が可能な蓄電池部と、光センサの出力により常時に避難誘導に支障がない光量レベルまで主電源から常用点灯回路への入力を制限する制限回路とを備えた非常用照明器具も知られている(たとえば、特許文献2を参照)。
これらの非常用照明器具は、非常用照明器具に光源部と別に設けた光センサからの出力に基づいて、非常用照明器具自体の機能が制御されている。また、上述の非常用照明器具の光センサは、非常用照明器具とは別途に外部に設けられた器具や機器に利用可能なものではない。
実開昭58−131594号公報 実開平4−36800号公報
ところで、非常用照明器具は、室内や通路において、非常時の避難通路などの照度を確保するため、所定の間隔で建物の天井材などの造営材に埋め込むなどして配置されている。上述の特許文献1の非常用照明器具では、非常時以外は別途に利用できる機能がなく、常時は他に利用することができない。すなわち、特許文献1の非常用照明器具は、常時に利用する方法がない複数個の非常用照明器具が天井材などの造営材に配置されていることになる。
これに対し、上述の特許文献2の非常用照明器具は、非常時以外も光源部から光を照射させる機能がある。しかしながら、通常、一般の照明器具が造営材に既設されており、非常時以外も光を照射する非常用照明器具は、一般の照明器具と別途に設置させて併用する場合も限られる。
より付加価値の高い非常用照明器具が求められる現在においては、上述の非常用照明器具では十分ではなく常時においても、他に利用可能な機能を備えたものが求められる。
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、非常用照明器具とは別途に外部に設けられた器具や機器に利用できる機能を付加することが可能な非常用照明器具を提供することにある。
本発明の非常用照明器具は、常時に外部電源から電力の供給を受けて充電され上記外部電源からの電力の供給が異常となる非常時に電力を出力する蓄電池部からの電力を、点灯制御部が給電経路を介して出力させることで点灯制御する光源部を有する非常用照明器具であって、上記光源部は、照明光を照射するLEDを備えるとともに、上記LEDの消灯中に該LEDが周囲の、別途に外部に設けられた照明器具からの光を受光して上記LEDの光電効果により生じる電流を上記光源部から出力経路を介して出力する出力部と電気的に接続させており、上記出力部と電気的に接続された制御回路部を備え、該制御回路部は、上記出力部から出力された電流に基づいた上記LEDが受光した光量に対応する出力値と、予め設定した所定の設定値との差を小さくする制御信号を、上記照明器具の調光制御部に出力することで上記照明器具の光源から照射される光を調光することを特徴とする。
この発明において、上記光源部は、複数個の上記LEDを備え、複数個の上記LEDの少なくとも一つを上記出力部と電気的に接続させていることが好ましい。
本発明の非常用照明器具は、簡単な構成で、非常用照明器具とは別途に外部に設けられた器具や機器に利用できる機能を付加することが可能な非常用照明器具を提供できるという顕著な効果がある。
本実施形態の照明器具を示す概略ブロック図である。
非常用照明器具10は、たとえば、天井材や壁材などの造営材に取り付けられて避難用の通路などに照明光を照射するものである。以下、本実施形態の非常用照明器具10について、図1に基づいて説明する。
本発明の非常用照明器具10は、たとえば、有底円筒状の器具本体(図示していない)の内部に外部電源たる商用電源ACと電気的に接続された蓄電池制御部5を備えている。非常用照明器具10は、蓄電池制御部5と、器具本体の内部の蓄電池部2(たとえば、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素電池、ニッケル・カドミウム蓄電池など)とを電気的に接続させており、蓄電池制御部5が常時に商用電源ACから電力の供給を受けて蓄電池部2を充電可能に構成している。蓄電池制御部5は、蓄電池部2に過充電や過放電が生じないように、蓄電池部2の電圧を検知しながら蓄電池部2の充電や放電を制御する。また、非常用照明器具10は、蓄電池制御部5と、器具本体の内部の光源部1を点灯させる点灯制御部3とを電気的に接続させている。ここで、蓄電池制御部5は、商用電源ACからの電力の供給が異常となる非常時を検知した場合、蓄電池部2の電力を給電経路3aを介して点灯制御部3に供給する。点灯制御部3は、蓄電池制御部5側から蓄電池部2の電力を給電経路3aを介して出力し光源部1の点灯を制御する。なお、光源部1は、図示していないが、器具本体の内部に収納され、有底円筒状の器具本体の開口部を覆うレンズを介して、光源部1からの照明光を外部に照射することが可能に構成している。
本実施形態の非常用照明器具10は、光源部1にLED1aを備えている。光源部1のLED1aは、照明光を照射する。また、非常用照明器具10の光源部1は、LED1aの消灯中に該LED1aが非常用照明器具10の周囲からの光を受光してLED1aの光電効果により生じる電流を光源部1から出力経路4aを介して出力する出力部4と電気的に接続させている。なお、図1に示す本実施形態の非常用照明器具10では、給電経路3aの一部を出力経路4aの一部と兼用させている。出力部4は、たとえば、有底円筒状の器具本体における外周部に備えられ、外部と電気的に接続することが可能なコネクタ(図示していない)の構造に形成されている。
本実施形態の非常用照明器具10は、たとえば、出力部4と電気的に接続させる制御回路部6を器具本体の円筒状の外周面に設けたホルダー部に着脱自在に保持させて、非常用照明器具10に制御回路部6を後付け可能に構成している。制御回路部6が付加された非常用照明器具10aは、制御回路部6と、別途の外部に設けられた一般の照明器具11の調光制御部12とを出力線6aを用いて接続している。そして、制御回路部6は、制御回路部6が付加された非常用照明器具10aの出力部4から出力された電流に基づいたLED1aが受光した光量に対応する出力値と、予め設定した所定の設定値との差を小さくする制御信号を出力する。
すなわち、制御回路部6が付加された非常用照明器具10aは、LED1aの消灯中に、LED1aが非常用照明器具10aの周囲から光を受光してLED1aの光電効果により生ずる電流を出力部4から制御回路部6に出力する。制御回路部6では、出力部4から出力された電流を電流電圧変換した電圧値を用いて非常用照明器具10の周囲の照度を計測し、計測した照度に応じた出力値と、予め設定した所定の設定値との差により、照明器具11の光源14から照射される光を調光する制御信号や照明器具11を点灯制御する電力を供給することが可能に構成している。
これにより、制御回路部6は、非常用照明器具10aの別途に外部に設けられた器具や機器として、照明器具11の調光制御部12に制御信号を出力することで、照明器具11の光源14から照射される光を調光することができる。なお、非常用照明器具10aの別途に外部に設けられる器具や機器は、制御回路部6に限られず、たとえば、非常用照明器具10aとは別途に設けられ、異なる発光色を発光する複数種のLEDを光源として備えた照明器具から照射される光の色調を調整する制御器具や、昼夜を検知して窓辺に設けられたシャッターの開閉を制御する外部機器などが挙げられる。
本実施形態の非常用照明器具10は、LED1aと出力経路4aを介して電気的に接続された出力部4を備えている。これにより、非常用照明器具10は、非常時に光源部1の照明光を照射するLED1aを、LED1aの消灯中に該LED1aが非常用照明器具10の周囲からの光を受光してLED1aの光電効果により生じる電流を出力させる光センサとしての機能を発揮させることが可能となる。
また、非常用照明器具10は、非常用照明器具10の出力部4に制御回路部6を電気的に接続させて後付けすることにより、光センサの機能を備えた非常用照明器具10aとし、別途に外部に設けられた照明器具11の調光に用いられる光センサ部の機能をはたすことが可能となる。
本実施形態の非常用照明器具10は、所定の間隔で建物の天井材などの造営材に埋め込む複数個の非常用照明器具10のうち、別途に外部に設けられた照明器具11の調光に用いられる光センサ部としての機能が必要な非常用照明器具10の出力部4のみに制御回路部6を電気的に接続させて光センサの機能を追加することができる。そのため、非常用照明器具10は、非常用照明器具10を造営材に施工後に、後から光センサの機能を備えた非常用照明器具10aとすることができる。また、光センサの機能を発揮させる非常用照明器具10aは、造営材に埋め込まれる有底円筒状の器具本体の外周部に制御回路部6を配置する。これにより、複数個の非常用照明器具10,10aを造営材に設置させる場合、光センサの機能を発揮させる非常用照明器具10aと、光センサの機能を発揮させない非常用照明器具10とは、天井材から露出する外観の意匠の統一を図ることも可能となる。
また、非常用照明器具10は、制御回路部6を追加して光センサの機能を発揮させる非常用照明器具10aと、制御回路部6がなく光センサの機能を発揮させない非常用照明器具10とを同じ構成で形成することができる。そのため、非常用照明器具10は、量産性よく製造することが可能となり、非常用照明器具10の製造コストを低減させることができる。さらに、非常用照明器具10は、所定のピッチで造営材などに複数個の非常用照明器具10を配置させても、別途に外部に設けられた照明器具11を調光するための光センサ部のために非常用照明器具10の設置位置を調整する必要もない。そのため、天井材などの造営材は、照明器具11、非常用照明器具10の他に、照明器具11の調光に用いられる光センサ部が別途に設置されて造営材の外観が煩雑となることもなく、照明器具11および同じ種類の非常用照明器具10だけが造営材に設置され意匠の統一を図ることが可能となる。なお、非常用照明器具10は、器具本体の内部に必ずしも蓄電池部2、点灯制御部3および蓄電池制御部5を収納させる必要はない。したがって、非常用照明器具10は、給電経路3aや出力経路4aと電気的に接続させた光源部1と、出力経路4aと電気的に接続させた出力部4とを器具本体に備えさせた構成でも良い。この場合、非常用照明器具10は、器具本体の内部に収納した光源部1と、器具本体の外部に別途に設けた蓄電池部2、点灯制御部3および蓄電池制御部5とを電気的に接続させた構成とすればよい。
以下、本実施形態の非常用照明器具10の各構成について詳述する。
非常用照明器具10に用いられる光源部1は、商用電源ACの異常時に蓄電池部2からの電力で点灯可能なものであって、図示していない実装基板(たとえば、セラミック基板など)の実装パターンと電気的に接続させるLED1aを挙げることができる。このような光源部1は、複数個のLED1aを備えて構成してもよく、1個のLED1aで構成させることもできる。LED1aを点灯させることなく光センサとして機能させる場合、LED1aは、LED1a自体の劣化によりLED1aの点灯時に照明光を照射する機能の低下が生ずることが実質的にない。すなわち、非常用照明器具10は、常時にLED1aを光センサの機能を発揮する構成としても、非常用照明器具10の光源部1として必要な照度を確保する機能を阻害することがない。
光源部1のLED1aは、一般に、発光スペクトルの半値幅が狭い単色性の光を発光する。ここで、人の目は、単色性の光が照射された環境下において、錯覚が生じ距離感が把握しづらいという性質がある。そのため、非常用照明器具10の光源部1は、避難者が避難通路の距離感を認識するため複数種類のLED1aを用いて混色光を照射させることが好ましい。たとえば、非常用照明器具10から照射させる光を白色光とする場合、光源部1は、青色光を発光する青色LEDと、緑色光を発光する緑色LEDと、赤色光を発光する赤色LEDとを用いて各発光色を混色させて白色光を得る構成とすればよい。また、光源部1は、青色LEDと、黄色光を発光する黄色LEDとを備え、青色光と黄色光とを混色させて白色光を得る構成としてもよい。
LED1aは、LED1aの消灯中に該LED1aが非常用照明器具10の周囲からの光を受光してLED1aの光電効果により電流が生ずる。このようなLED1aの光電効果は、基本的にLED1aを構成する構成元素のバンドギャップエネルギの大きさに依存する。そのため、LED1aは、たとえば、pn接合を備えインジウム含有の窒化ガリウム系化合物半導体で構成させた青色LEDの場合、基本的に青色の発光ピーク波長よりも長波長側の光を受光して光電効果による電流を外部に出力させることができる。同様に、LED1aは、pn接合を備え、青色LEDよりもインジウムの含有量が多い窒化ガリウム系化合物半導体で構成させた緑色LEDの場合、基本的に緑色の発光ピーク波長よりも長波長側の光を受光して光電効果による電流を外部に出力させることができる。また、LED1aは、pn接合を備え、アルミニウム・インジウム・ガリウム・リン系化合物半導体で構成させた赤色LEDの場合、基本的に赤色の発光ピーク波長よりも長波長の光を受光して光電効果による電流を外部に出力させることができる。
LED1aは、一般にpn接合を備えた半導体発光素子であり、通電によりpn接合部にキャリア(電子およびホール)が注入され、電子とホールの再結合が起こると再結合前後のエネルギの差分が光量子として放出されて発光する。ここで、非常用照明器具10の周囲からの光がLED1aに入射した場合、LED1aは、発光とは逆のプロセスでpn接合部に電子とホールとの移動が生じることで電流が流れるフォトダイオードとして機能させことができる。なお、化合物半導体を材料とし可視光を発光するLED1aは、シリコンを材料とするフォトダイオードと比較して光電効果による電流を外部に出力させる起電力を高くすることができる。
非常用照明器具10に用いられる光源部1は、複数個のLED1aの少なくとも一つを出力部4と電気的に接続させて、LED1aの消灯中に該LED1aが非常用照明器具10の周囲からの光を受光してLED1aの光電効果により生ずる電流を出力部4から出力可能に構成すればよい。光源部1は、たとえば、上述の青色LED、緑色LED、赤色LEDなど複数種類のLED1aのうち、外部の照明器具11の光源14の種類(たとえば、蛍光灯、白熱灯やLEDなど)に応じて、光源14から照射される光の発光波長を効率よく吸収して光電変換の可能なLED1aだけを出力部4と電気的に接続させる構成とすることができる。すなわち、光源部1は、複数種類のLED1aのうち、外部の照明器具11の光源14から照射される光に対して光電効果の高いLED1aだけを出力経路4aを介して出力部4と電気的に接続させればよい。また、光源部1は、複数個の同種のLED1a(たとえば、青色LED)のうち少なくとも1つを出力部4と電気的に接続させるものでもよい。光源部1は、複数個のLED1aの電気的な接続を実装基板の実装パターンを用いて直列、並列や直並列にすることができる。
LED1aは、半導体発光素子となるLEDチップ単体で構成してもよい。また、LED1aは、図示していないが、たとえば、通電することにより、青色光を放射するLEDチップ、緑色光を放射するLEDチップおよび赤色光を放射するLEDチップと、各LEDチップを収納する収納凹所が一表面に設けられたセラミック(たとえば、アルミナなど)製のパッケージ本体とを備えた白色光が発光可能な構造とすることもできる。収納凹所には、各LEDチップを被覆する透光性材料(たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やガラスなど)を設けることができる。また、LED1aは、パッケージ本体の他表面に外部接続用電極(図示していない)を設け、該外部接続用電極と実装基板の実装パターンとが半田からなる接合部(図示していない)を介して電気的に接続させることができる。また、LED1aは、青色光を放射するLEDチップ、緑色光を放射するLEDチップおよび赤色光を放射するLEDチップを共にパッケージ本体に備える構成だけでなく、各色のLEDチップを個別に備えた構成としてもよい。
蓄電池部2は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などの二次電池を利用することができる。また、蓄電池部2は、一個の二次電池だけでもよいし、複数個の二次電池を直列、並列や直並列に電気的に接続させたものを用いてもよい。このような蓄電池部2は、単電池をニッケル板などで接続して適宜の配列で並べ、熱収縮チューブや樹脂ケースなどでパックし、リード線やコネクタ、タブ端子が結線された組電池として用いることもできる。二次電池の形状も円筒形状だけに限らず板形状など所望に応じて種々の形状のものを用いることができる。
点灯制御部3は、光源部1のLED1aの点灯を制御する。点灯制御部3は、蓄電池制御部5を介して供給される蓄電池部2からの電力を制御して光源部1に供給することが可能に構成している。そのため、点灯制御部3は、給電経路3aを介して光源部1と電気的に接続させている。給電経路3aは、各種のリード線(たとえば、フッ素樹脂で被膜された銅線)などで適宜に構成すればよい。点灯制御部3は、蓄電池制御部5から供給される蓄電池部2の電流がLED1aを点灯させるのに適したものになるように、DC−DCコンバータや電流制限抵抗などにより構成すればよい。
出力部4は、出力経路4aによって光源部1と電気的に接続されている。出力部4は、LED1aの消灯中に該LED1aが非常用照明器具10の周囲からの光を受光してLED1aの光電効果により生じる電流を出力することが可能なものである。出力部4は、後述する制御回路部6側と着脱自在で電気的に接続できるようにコネクタで構成することができる。出力部4は、たとえば、制御回路部6と接続させやすいように有底円筒状の器具本体の外周部に設けることができるが、これのみに限られない。なお、出力経路4aは、リード線(たとえば、フッ素樹脂で被膜された銅線)などで適宜に構成すればよい。
蓄電池制御部5は、常時に商用電源ACで蓄電池部2を充電させ、商用電源ACからの電力の供給が異常となる非常時に蓄電池部2から点灯制御部3側に電力を供給させる。蓄電池制御部5は、たとえば、外部電源たる商用電源ACに接続されるトランスと、該トランスを介して入力される交流を直流に変換して蓄電池部2を充電する充電器と、商用電源ACの停電を検出する検出器と、該検出器によって商用電源ACの停電を検出して蓄電池部2から点灯制御部3への出力を制御するマイクロコンピュータからなる制御部とを備えた構成としている。蓄電池制御部5は、検出器によって商用電源ACの停電を検出すると、制御部により充電器から蓄電池部2への充電が停止され、蓄電池部2からの電力を点灯制御部3側に出力するように制御される。これにより、蓄電池部2は充電状態から放電状態に転じるとともに放電された直流電流が点灯制御部3側に出力される。また、蓄電池制御部5は、蓄電池部2の端子電圧を測定する測定部を備え、測定部で測定した測定電圧値と、予め記憶手段(図示していない)で記憶させた蓄電池部2の過放電などにより生ずる高インピーダンス状態の電圧値とをコンパレータ(図示していない)で比較し、比較結果に基づいて蓄電池部2の放電を制御することにより過放電を防止する構成を備えてもよい。
制御回路部6は、非常用照明器具10の出力部4と電気的に接続させ非常用照明器具10に後付可能なものである。制御回路部6は、たとえば、非常用照明器具10側の出力部4となるコネクタに接続可能なコネクタ部から導出した電線コードを備え、制御回路部6と出力部4とを電気的に接続させることが可能に構成している。また、制御回路部6は、商用電源ACと接続させた非常用照明器具10の電源端子7を介して、制御回路部6を駆動するための電力が受電できるように構成している。なお、電源端子7は、コネクタで構成することができる。
制御回路部6は、別途に非常用照明器具10の外部に設けられた照明器具11の調光制御部12に制御信号を出力する機能を備えている。照明器具11は、制御回路部6から出力された制御信号に基づいて調光制御部12が点灯回路13を制御して照明器具11の光源14(たとえば、蛍光灯、白熱灯やLEDなど)から照射される光を調光する。制御回路部6から出力される制御信号は、出力部4から出力された電流を電流電圧変換したLED1aが受光した光量に対応する電圧値である出力値と、予め設定した所定の設定値との差を小さくさせるものである。
制御回路部6には、LED1aが受光した光量に対応する出力値と、予め設定した所定の設定値とを比較するコンパレータと、設定値を記憶する記憶手段(たとえば、EEPROMなど)と、コンパレータの出力値に基づいて制御信号を生成するマイクロコンピュータからなる制御信号生成部とを備えて構成することができる。
なお、照明器具11には、光源14を点灯させる点灯回路13を備えており、調光制御部12が光センサ部としての機能を備えた非常用照明器具10aの制御回路部6から出力された制御信号に基づいて点灯回路13を制御することで、光源14から照射される光量を制御することが可能に構成している。照明器具11は、白熱灯や蛍光ランプなど光源14の種類によって種々の構成の点灯回路13や調光制御部12を備えたものとすることができる。
本実施形態の非常用照明器具10は、光源部1のLED1aと、光源部1から出力経路4aを介してLED1aの光電効果により生じる電流を出力する出力部4とを備えた構成としている。これにより、本実施形態の非常用照明器具10は、非常時においてLED1aを照明光の照射を確保する光源としての機能と、常時においてLED1aを非常用照明器具10の周囲からの光を受光して電流を出力可能なフォトダイオードとなる光センサの機能とを発揮可能な構成となる。すなわち、本実施形態の非常用照明器具10は、簡単な構成で、非常用照明器具10とは別途に外部に設けられた器具や機器に利用できる光センサの機能を付加することが可能な非常用照明器具10とすることができる。
AC 商用電源(外部電源)
1 光源部
1a LED
2 蓄電池部
3 点灯制御部
3a 給電経路
4 出力部
4a 出力経路
6 制御回路部
10,10a 非常用照明器具
11 照明器具
12 調光制御部
13 点灯回路
14 光源

Claims (2)

  1. 常時に外部電源から電力の供給を受けて充電され前記外部電源からの電力の供給が異常となる非常時に電力を出力する蓄電池部からの電力を、点灯制御部が給電経路を介して出力させることで点灯制御する光源部を有する非常用照明器具であって、
    前記光源部は、照明光を照射するLEDを備えるとともに、前記LEDの消灯中に該LEDが周囲の、別途に外部に設けられた照明器具からの光を受光して前記LEDの光電効果により生じる電流を前記光源部から出力経路を介して出力する出力部と電気的に接続させており、
    前記出力部と電気的に接続された制御回路部を備え、該制御回路部は、前記出力部から出力された電流に基づいた前記LEDが受光した光量に対応する出力値と、予め設定した所定の設定値との差を小さくする制御信号を、前記照明器具の調光制御部に出力することで前記照明器具の光源から照射される光を調光することを特徴とする非常用照明器具。
  2. 前記光源部は、複数個の前記LEDを備え、複数個の前記LEDの少なくとも一つを前記出力部と電気的に接続させていることを特徴とする請求項1に記載の非常用照明器具
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