JP6332620B2

JP6332620B2 - 非常用点灯装置

Info

Publication number: JP6332620B2
Application number: JP2014097869A
Authority: JP
Inventors: 俊雄辻
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: JP2015216009A

Description

本発明の実施形態は、外部電源によって発光素子を点灯させる常時点灯回路と、バックアップ電源によって発光素子を点灯させる非常時点灯回路とを備えた非常用点灯装置に関する。

従来、商用電源(商用交流電源)などの外部電源によって光源を点灯させる定電流回路である常時点灯回路と、外部電源の停電時にバッテリなどのバックアップ電源によって光源を点灯させる非常時点灯回路とを備えた非常用点灯装置がある。

このような非常用点灯装置は、外部電源の停電を検出したときには、光源の接続を常時点灯回路から非常時点灯回路へと切り換えることにより、外部電源の停電などの非常時の光源の点灯を可能としている。

また、例えばバックアップ電源の寿命を点検するときにも、同様に光源に対して常時点灯回路から非常時点灯回路へと接続を切り換えるようになっている。

このような構成の場合、例えば外部電源の停電が復旧した場合、あるいは、バックアップ電源の寿命の点検が終了した場合には、再度常時点灯回路により光源を点灯させるように接続を切り換える。しかしながら、定電流回路である常時点灯回路は、光源の接続が非常時点灯回路に切り換わったときに、出力を低下または発振停止させる保護動作をしているため、光源の接続がこの常時点灯回路に復帰しても、そのままでは光源への出力が復帰せず、別途のリセット作業、例えば常用電源による再リセット作業などが必要となる。

特開２０１３−２２９２３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、停電からの復帰時および点検終了時にリセット作業を伴うことなく発光素子の点灯を容易に復帰させることができる非常用点灯装置を提供することである。

実施形態の非常用点灯装置は、常時点灯回路と、バックアップ電源と、非常時点灯回路と、電源監視回路と、点検スイッチと、切換部と、制御回路と、接続検出回路とを備える。常時点灯回路は、外部電源により発光素子を点灯させるとともに、出力側の電圧が所定の電圧以上になると電流の出力を低下または停止させる保護動作を行う。非常時点灯回路は、バックアップ電源によって発光素子を点灯させる。電源監視回路は、外部電源からの電力の供給状態を監視する。切換部は、発光素子に対して常時点灯回路を接続する通常モードと、発光素子に対して非常時点灯回路を接続する切換モードとを有する。制御回路は、点検スイッチと電気的に接続される。この制御回路は、電源監視回路の監視に基づく外部電源の非停電時に切換部を通常モードに設定する。この制御回路は、電源監視回路の監視に基づく外部電源の停電時と点検スイッチの操作の入力を検出した点検時との少なくともいずれかに切換部を切換モードに設定する。また、この制御回路は、電源監視回路の監視に基づく外部電源の停電からの復帰時と点検終了時との少なくともいずれかに切換部を切換モードから通常モードに切り換える。接続検出回路は、常時点灯回路の出力側に対する発光素子の接続の有無を検出する。そして、この接続検出回路は、電源監視回路の監視に基づく外部電源の停電からの復帰時と点検終了時との少なくともいずれかに発光素子の接続を検出したときに、常時点灯回路の保護動作を解除する。

本発明によれば、外部電源の停電からの復帰時および点検終了時には、接続検出回路により常時点灯回路の保護動作を解除するので、リセット作業を伴うことなく発光素子の点灯を容易に復帰させることが期待できる。

一実施形態の非常用点灯装置を示すブロック図である。同上非常用点灯装置の接続検出回路の一例を示す回路図である。

以下、一実施形態の構成を図１および図２を参照して説明する。

図１において、11は非常用点灯装置であり、この非常用点灯装置11は、誘導灯、あるいは非常灯などの非常用器具に用いられるものである。

そして、この非常用点灯装置11には、光源モジュール12が着脱可能であり、常時点灯回路としての電源ユニット13と、バックアップ電源であるバッテリＢと、非常用回路としての非常灯ユニット14とが備えられている。

光源モジュール12は、発光素子15と、この発光素子15に対して並列に接続された検出素子16とを備えている。

発光素子15は、例えばＬＥＤ光源であり、複数の素子本体であるＬＥＤ15aを直列に接続して構成されている。また、この発光素子15は、ソケット17を介して非常用器具(電源ユニット13および非常灯ユニット14)に対して着脱可能となっている。

検出素子16は、例えばインピーダンス素子である抵抗器などであり、光源モジュール12の着脱を電源ユニット13側で検出するための素子である。この検出素子16は、発光素子15の両端間に接続されており、光源モジュール12をソケット17に装着した状態で、このソケット17に対して発光素子15と並列に接続されるようになっている。

また、バッテリＢは、複数の直流電源を直列に接続した充電可能なバッテリパックであり、外部電源ｅの停電時に、発光素子15(ＬＥＤ15a)を所定の光束で所定の時間以上点灯状態を維持できる容量を有している。

また、電源ユニット13は、外部電源ｅの非停電時にこの外部電源ｅを電源として発光素子15(ＬＥＤ15a)を点灯させるものである。この電源ユニット13は、図示しないスイッチング素子などを備え、このスイッチング素子を図示しない制御手段としてのマイコンなどを備えた点灯制御回路によりスイッチング制御することにより、外部電源ｅからの電流を変換して発光素子15(ＬＥＤ15a)に定電流を出力する定電流回路(ＬＥＤドライバ)である。さらに、この電源ユニット13は、外部電源ｅに対して電源スイッチSW1を介して電気的に接続されている。そして、この電源ユニット13には、この電源ユニット13の出力側への光源モジュール12(発光素子15)の接続の有無、換言すれば光源モジュール12の着脱を検出する接続検出回路である着脱検出回路19を備えている。

電源スイッチSW1は、例えば壁面などに設置されており、手動によって動作し、発光素子15(ＬＥＤ15a)の点灯、消灯を切り換える。

着脱検出回路19は、例えば図２に示すように、複数、例えば２つの抵抗器R1，R2の直列回路と、これら抵抗器R1，R2の接続点に接続された電圧検出回路である検出部20とを備えている。そして、この着脱検出回路19は、抵抗器R2の両端間に光源モジュール12(発光素子15)が並列に接続されるようになっており、抵抗器R1，R2間に供給された所定の電圧が分圧された電圧を検出部20により読み取ることで、光源モジュール12(発光素子15)の接続の有無(着脱)を検出可能となっている。

また、非常灯ユニット14は、外部電源ｅ側からのノイズを除去するフィルタ回路である雑音防止回路21が外部電源ｅに対して電気的に接続されている。この雑音防止回路21は、外部電源ｅを(全波)整流するダイオードブリッジなどの整流回路22の入力側に電気的に接続されている。さらに、この整流回路22の出力側には、外部電源ｅからの電力の供給状態、すなわち停電および非停電を監視する電源監視回路23と、平滑用の電解コンデンサC1と、トランスTrの一次側と、電源回路24との直列回路が順次電気的に接続されている。また、トランスTrの二次側には、整流用の整流素子であるダイオードＤおよび平滑用の電解コンデンサC2の整流平滑回路を介して、バッテリＢを充電する充電回路25が電気的に接続されているとともに、バッテリＢに対して充電回路25と並列に発光素子15を点灯させる非常時点灯回路26が電気的に接続されている。そして、非常時点灯回路26の出力側には、非常灯ユニット14と電源ユニット13とのいずれか一方を発光素子15に対して選択的に電気的に接続する切換部としてのリレーRyが電気的に接続されており、電源監視回路23、充電回路25、非常時点灯回路26およびリレーRyには、これら充電回路25、非常時点灯回路26およびリレーRyなどの動作をそれぞれ制御する制御回路27が電気的に接続され、かつ、この制御回路27に、バッテリＢの充電状態および寿命などの点検を指示するための点検スイッチSW2が電気的に接続されている。

雑音防止回路21は、図示しないが、例えば電源ライン間に接続されたバリスタおよびコンデンサと、コモンモードチョークなどとを備えている。

電源回路24は、例えばパワーデバイスとしてＩＰＤを用いた、ＩＰＤ回路である。

充電回路25は、外部電源ｅによりバッテリＢを充電する、例えば定電流回路などであり、制御回路27によって動作が制御されている。

非常時点灯回路26は、外部電源ｅの停電時、あるいは、バッテリＢの充電状態および寿命などを点検する点検時にバッテリＢを電源として発光素子15(ＬＥＤ15a)を点灯させるものである。そして、この非常時点灯回路26は、バッテリＢによって発光素子15(ＬＥＤ15a)を所定の光束で所定の時間以上点灯させることができれば、任意の回路構成とすることができるが、例えば定電流を出力する定電流回路であり、制御回路27によって動作が制御されている。なお、この非常時点灯回路26には、例えば発光素子15(ＬＥＤ15a)に流れる過電流を制限する引抜回路を備えていてもよい。

リレーRyは、２極の切換接点Ry1，Ry2を有する、いわゆる２ｃ接点型のものであり、発光素子15を、電源ユニット13と非常時点灯回路26(非常灯ユニット14)とのいずれかに対して選択的に切り換え可能となっている。すなわち、このリレーRyは、電源ユニット13と発光素子15とを電気的に接続する通常モードと、非常時点灯回路26(非常灯ユニット14)と発光素子15とを電気的に接続する切換モードとを有している。そして、このリレーRyは、制御回路27によってコイルの通電および非通電が切り換えられて切換接点Ry1，Ry2の動作が切り換えられるように設定されている。

点検スイッチSW2は、常開のスイッチであり、使用者の操作によって閉成されることで、バッテリＢの充電状態および寿命などの点検を指示するようになっている。

そして、制御回路27は、例えばマイコンなどを備えており、電源監視回路23による外部電源ｅの監視結果、および、点検スイッチSW2の閉成、すなわち点検スイッチSW2のオンオフの切り換わりの検出結果に基づいて、充電回路25、非常点灯回路26およびリレーRyの動作を切り換えるようになっている。また、この制御回路27は、バッテリＢの電圧を監視する電圧監視回路の機能を備えている。

次に、上記一実施形態の動作を説明する。

電源スイッチSW1をオンして外部電源ｅが供給されている状態、すなわち非停電時には、リレーRyは、電源ユニット13に対して発光素子15を接続した通常モードとなっている。そして、点灯制御回路により動作制御された電源ユニット13は、外部電源ｅから供給された電流を、例えばスイッチング素子のスイッチングおよび整流平滑によって定電流に変換して発光素子15(ＬＥＤ15a)に供給し、この発光素子15(ＬＥＤ15a)を所定の光束で点灯させる(通常点灯)。また、非常灯ユニット14では、外部電源ｅから供給された電流は、雑音防止回路21により高周波成分などのノイズが除去されるとともに、整流回路22および電解コンデンサC1により整流平滑されてトランスTrに供給され、電源回路24の制御によりこのトランスTrの一次側に電流が流れ、トランスTrの二次側に接続されたダイオードＤおよび電解コンデンサC2の整流平滑回路により整流平滑されて充電回路25に直流電流が供給され、この充電回路25がバッテリＢを充電する。このとき、制御回路27では、充電中のバッテリＢの電圧を監視し、この電圧に基づいてバッテリＢの充電状態を監視して充電回路25の動作を制御することで、バッテリＢの過充電などを防止する。

なお、電源ユニット13の着脱検出回路19では、リレーRyを介して光源モジュール12(発光素子15)の着脱を監視している。光源モジュール12(発光素子15)がソケット17に接続されていると、光源モジュール12の検出素子16が抵抗器R2と電気的に並列に接続された状態となるため、検出部20により検出する電圧が相対的に低下することとなり、光源モジュール12(発光素子15)の接続が検出される。また、光源モジュール12(発光素子15)がソケット17に接続されていないと、検出部20により検出する電圧が相対的に上昇することとなり、光源モジュール12(発光素子15)の非接続が検出される。

一方、外部電源ｅの停電時、すなわち電源監視回路23によって外部電源ｅの停電を検出したときには、制御回路27がコイルに通電してリレーRyの切換接点Ry1，Ry2を切り換えて切換モードとし(図１中の想像線(破線)に示す)、発光素子15の接続を、電源ユニット13から非常時点灯回路26(非常灯ユニット14)へと切り変えるとともに、充電回路25を停止させる。そして、制御回路27により動作制御された非常時点灯回路26は、バッテリＢから供給された電流を定電流などに変換して発光素子15(ＬＥＤ15a)に供給し、この発光素子15(ＬＥＤ15a)を所定の光束で点灯させる(非常点灯)。

また、使用者が点検スイッチSW2を操作してバッテリＢの充電状態および寿命などの点検を指示した場合(自動点検時)にも、制御回路27が点検スイッチSW2のオンオフの切り換わりを検出すると、この制御回路27がリレーRyの切換接点Ry1，Ry2を強制的に切り換えて切換モードとし(図１中の想像線(破線)に示す)、発光素子15の接続を、電源ユニット13から非常時点灯回路26(非常灯ユニット14)へと切り変えて擬似的な停電状態(擬似停電状態)を作り出すとともに、充電回路25を停止させる。そして、制御回路27により動作制御された非常時点灯回路26は、バッテリＢから供給された電流を定電流などに変換して発光素子15(ＬＥＤ15a)に供給し、この発光素子15(ＬＥＤ15a)を所定の光束で点灯させる(点検点灯)。この状態で、制御回路27は、バッテリＢの電圧を監視し、所定の時間(例えば２０分)が経過したときにバッテリＢの電圧が予め設定された所定の閾値以上であるかどうかを判断することで、点検点灯において発光素子15(ＬＥＤ15a)が所定の光束を維持して所定の時間以上点灯したかどうか、すなわちバッテリＢが寿命でないかどうかを検査できる。この検査条件を満たさない場合には、バッテリＢは寿命であるから交換が必要になる。

なお、上記の停電時、および、点検時のそれぞれにおいて、リレーRyの切換接点Ry1，Ry2によって、発光素子15の接続が電源ユニット13から非常時点灯回路26(非常灯ユニット14)へと切り変わると、着脱検出回路19から見て、光源モジュール12(発光素子15)が電源ユニット13の出力側に対して接続されていない状態と同等の状態となり、電源ユニット13からの出力電圧が上昇する。そこで、電源ユニット13の点灯制御回路では、この出力電圧の上昇を検出する(出力電圧が予め設定された所定の電圧以上となったことを検出する)、換言すれば過電圧を検出すると、例えばスイッチング素子のスイッチング周波数を低下させるなど、電源ユニット13からの出力電流を低下(停止)させる、または出力電圧を停止させるためにスイッチング素子の発振停止を行うことにより保護動作を行う。電源ユニット13の保護動作をすると、例えば電源スイッチSW1を操作(オフからオン)するか、または着脱検出回路19が発光素子15の再接続を検出するなどの所定の動作を検出しなければ、電源ユニット13は動作を行わず、発光素子15は点灯しない。

そして、外部電源ｅが停電から復帰した場合には、電源監視回路23の出力により制御回路27がコイルの通電を解除してリレーRyの切換接点Ry1，Ry2を切り換えて通常モードとする。同様に、点検が終了した場合には、制御回路27がコイルの通電を解除してリレーRyの切換接点Ry1，Ry2を切り換えて通常モードとする。このとき、光源モジュール12がソケット17に接続されていれば、着脱検出回路19から見て、電源ユニット13の出力側に光源モジュール12(発光素子15)が再接続された状態と同等の状態となる。そこで、電源ユニット13では、着脱検出回路19が光源モジュール12(発光素子15)の再接続を検出することで、点灯制御回路がスイッチング素子のスイッチング周波数を復帰させるなど、出力電流を復帰させ、発光素子15(ＬＥＤ15a)を通常点灯可能とする。

以上説明した一実施形態によれば、外部電源ｅの停電からの復帰時および点検終了時(擬似停電からの復帰時)には、着脱検出回路19により電源ユニット13の保護動作を解除するので、例えば電源スイッチSW1のオンオフなどによる電源の再投入などの電源ユニット13のリセット作業を伴うことなく、発光素子15の点灯を容易に復帰させることができる。

また、点検スイッチSW2と直接電気的に接続され、この点検スイッチSW2の操作の入力を検出するとリレーRyを切換モードに切り換える制御回路27を備えることで、例えば電源ラインに点検スイッチを設けてこの点検スイッチの開放によって停電状態を作り出して点検をする場合と比較して、点検スイッチSW2を強電系のものとしなくてよいため、点検スイッチSW2の定格をより小さくでき、点検スイッチSW2をより小型化で安価なものとすることができるとともに、電源ラインを直接オンオフする場合と比較して、安全を確保するための保護回路や保護素子などが不要となり、より安価で小型の非常用点灯装置11を提供できる。

すなわち、点検時の擬似停電状態を、外部電源ｅ側を遮断することなく、光源モジュール12(発光素子15)を接続する回路をリレーRyによって電源ユニット13から非常時点灯回路26に切り換える、停電時と基本的に同一のシーケンスで実現するので、点検時にも電源ユニット13側には外部電源ｅから給電されている。このため、上記のように外部電源ｅの停電からの復帰時および点検終了時(擬似停電からの復帰時)に電源ユニット13の保護動作を解除することで、容易に発光素子15(ＬＥＤ15a)の通常点灯を復帰させることができる。

なお、上記一実施形態において、発光素子15は複数のＬＥＤ15aを直列に接続したものとしたが、例えば１つのＬＥＤ15aを用いてもよい。

また、発光素子15は、非常時点灯回路26に対して必ずしも着脱可能なものとしなくてもよい。この場合でも、着脱検出回路19は、単にリレーRyの通常モードと切換モードとの切り換わりによる電源ユニット13の出力側に対する発光素子15の接続の有無を検出でき、上記の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、発光素子15としては、ＬＥＤに代えて、有機ＥＬ、あるいは無機ＥＬを用いてもよい。

そして、検出素子16としては、インピーダンス素子に限らず、例えばマイコンなどでもよい。すなわち、検出素子16は、光源モジュール12(発光素子15)の接続情報を着脱検出回路19(検出部20)に出力可能なものであれば、任意の素子を用いることができる。

本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 非常用点灯装置
13 常時点灯回路としての電源ユニット
15 発光素子
19 接続検出回路である着脱検出回路
23 電源監視回路
26 非常時点灯回路
27 制御回路
Ｂバックアップ電源であるバッテリ
ｅ外部電源
Ry 切換部としてのリレー
SW2 点検スイッチ

Claims

外部電源により発光素子を点灯させるとともに、出力側の電圧が所定の電圧以上になると電流の出力を低下または停止させる保護動作をする常時点灯回路と；
バックアップ電源と；
このバックアップ電源によって発光素子を点灯させる非常時点灯回路と；
外部電源からの電力の供給状態を監視する電源監視回路と；
点検スイッチと；
発光素子に対して常時点灯回路を接続する通常モードと、発光素子に対して非常時点灯回路を接続する切換モードとを有する切換部と；
点検スイッチと電気的に接続され、電源監視回路の監視に基づく外部電源の非停電時に切換部を通常モードに設定し、電源監視回路の監視に基づく外部電源の停電時と点検スイッチの操作の入力を検出した点検時との少なくともいずれかに切換部を切換モードに設定するとともに、電源監視回路の監視に基づく外部電源の停電からの復帰時と点検終了時との少なくともいずれかに切換部を切換モードから通常モードに切り換える制御回路と；
常時点灯回路の出力側に対する発光素子の接続の有無を検出するとともに、電源監視回路の監視に基づく外部電源の停電からの復帰時と点検終了時との少なくともいずれかに発光素子の接続を検出したときに、常時点灯回路の保護動作を解除する接続検出回路と；
を具備していることを特徴とする非常用点灯装置。