JP6405863B2 - Lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device .

従来、例えば、特開2001−218388号公報に開示されているように、バッテリが空あるいは空に近い状態であっても適切に充電を行うことのできる充電装置および非常灯点灯装置が知られている。非常灯点灯装置は、常用時には外部に接続されたバッテリを充電する一方で、非常時にはこのバッテリの電力を用いて非常灯ランプを点灯させる。バッテリが空または空に近い状態では多くの充電電流が必要とされるので、充電回路の電圧が所定値より低下し非常時と誤判定されるおそれがある。この点、上記公報にかかる技術では、充電電流を検出することで誤判定を防止している。   Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-218388, a charging device and an emergency lamp lighting device that can appropriately charge a battery even when the battery is empty or nearly empty are known. Yes. The emergency light lighting device charges an externally connected battery during normal use, while lighting the emergency light lamp using the power of the battery during emergency. Since a large amount of charging current is required when the battery is empty or nearly empty, the voltage of the charging circuit may be lower than a predetermined value and erroneously determined as an emergency. In this regard, in the technique according to the above publication, erroneous determination is prevented by detecting the charging current.

特開2001−218388号公報JP 2001-218388 A

ところで、バッテリの充電のために定電流回路を用いることで上述した誤判定の問題を回避する方法がある。定電流回路の電源に用いる電圧は、通常、バッテリの満充電時の電圧よりも高い。バッテリの充電時は、定電流回路に、定電流回路の電源に用いる電圧とバッテリ電圧との間の差分が印加される。バッテリが短絡したときあるいはバッテリが空または空に近い状態のときには、バッテリ電圧が低い。バッテリ電圧が低いときには定電流回路に印加される電圧が高くなり、定電流回路の発熱が増大するという問題があった。   By the way, there is a method for avoiding the above-described problem of erroneous determination by using a constant current circuit for charging the battery. The voltage used for the power source of the constant current circuit is usually higher than the voltage when the battery is fully charged. When the battery is charged, a difference between the voltage used for the power source of the constant current circuit and the battery voltage is applied to the constant current circuit. When the battery is short-circuited or when the battery is empty or nearly empty, the battery voltage is low. When the battery voltage is low, there is a problem that the voltage applied to the constant current circuit becomes high and heat generation of the constant current circuit increases.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、充電電流を生成する回路の発熱を抑制することのできる照明装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an illumination device that can suppress the heat generation of a circuit that generates a charging current.

本発明にかかる照明装置は、光源と、交流電源の交流電力から前記光源を点灯させる電力を生成する常用点灯装置と、バッテリと、前記バッテリから前記光源を点灯させる電力を生成する非常灯点灯装置と、を含み、前記非常灯点灯装置は、前記交流電源と前記常用点灯装置との間を結ぶ配線に接続され、前記交流電源の交流電力を整流して第一直流電圧を生成する整流回路と、前記第一直流電圧から電流を生成することで前記バッテリを充電する充電回路と、前記バッテリの電圧を変換する電圧変換回路と、前記光源に接続される出力端子と、前記常用点灯装置と接続するための第一入力端子と、前記電圧変換回路の出力電圧が供給される第二入力端子と、を備え、前記出力端子に対して前記第一入力端子と前記第二入力端子を選択的に接続可能なリレーと、を備え、前記充電回路は、前記第一直流電圧から第二直流電圧を生成する電圧生成回路と、前記第二直流電圧から電流を生成する電流生成回路と、を備え、前記電流生成回路は、前記電流で充電すべき前記バッテリの電圧を検知し、前記バッテリの電圧が予め定めた閾電圧以下であるときには第一電流を出力し、前記バッテリの電圧が前記閾電圧を上回った場合には前記第一電流よりも大きい第二電流を出力し、前記非常灯点灯装置は、前記充電回路の前記電圧生成回路が生成した前記第二直流電圧を前記リレーの制御に用いられる制御用電力として用いるように構築されたものである。
Lighting device according to the present invention, light source, a conventional lighting apparatus that generates electric power from the AC power of the AC power supply to turn on the light source, battery and, emergency lights lit for producing electrical power for lighting the light source from the battery The emergency light lighting device is connected to a wiring connecting the AC power source and the regular lighting device, and rectifies the AC power of the AC power source to generate a first DC voltage. A circuit; a charging circuit for charging the battery by generating a current from the first DC voltage; a voltage conversion circuit for converting the voltage of the battery; an output terminal connected to the light source; and the regular lighting A first input terminal for connecting to the device, and a second input terminal to which an output voltage of the voltage conversion circuit is supplied, and the first input terminal and the second input terminal are connected to the output terminal. Selective contact A relay, and the charging circuit includes a voltage generation circuit that generates a second DC voltage from the first DC voltage, and a current generation circuit that generates a current from the second DC voltage, The current generation circuit detects a voltage of the battery to be charged with the current, and outputs a first current when the battery voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage, and the battery voltage reduces the threshold voltage. When it exceeds, a second current larger than the first current is output, and the emergency lamp lighting device uses the second DC voltage generated by the voltage generation circuit of the charging circuit for controlling the relay. It is constructed to be used as control power.

本発明によれば、バッテリ電圧が低い時にはバッテリの充電電流を低下させるので、電流生成回路の発熱を低減することができる。   According to the present invention, when the battery voltage is low, the charging current of the battery is reduced, so that the heat generation of the current generation circuit can be reduced.

本発明の実施の形態にかかる充電回路および非常灯点灯装置を示す図である。It is a figure which shows the charging circuit and emergency light lighting device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる充電回路を示す図である。It is a figure which shows the charging circuit concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる充電回路におけるバッテリ電圧と消費電力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the battery voltage and power consumption in the charging circuit concerning embodiment of this invention. 比較例にかかる充電回路におけるバッテリ電圧と消費電力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the battery voltage and power consumption in the charging circuit concerning a comparative example.

図1は、本発明の実施の形態にかかる充電回路13および非常灯点灯装置10を示す図である。充電回路13は、非常灯点灯装置10の内部に含まれている。図1には、非常灯点灯装置10を含む照明装置3も図示されている。照明装置3は、ランプ8と、点検スイッチ2と、常用点灯装置6と、非常灯点灯装置10と、バッテリ60とを備える。ランプ8は、蛍光灯、ハロゲン、あるいは白熱電球などのランプである。点検スイッチ2は、常用電源(すなわち商用交流電源1)と接続する。常用点灯装置6は、点検スイッチ2と接続している。常用点灯装置6は、商用交流電源1からの電力を変換するコンバータ回路を含み、コンバータ回路でランプ8を点灯させる公知の点灯装置を用いることができる。非常灯点灯装置10は、非常時に常用点灯装置6に代えてランプ8を点灯させる。   FIG. 1 is a diagram showing a charging circuit 13 and an emergency lamp lighting device 10 according to an embodiment of the present invention. The charging circuit 13 is included in the emergency lamp lighting device 10. FIG. 1 also shows a lighting device 3 including an emergency light lighting device 10. The lighting device 3 includes a lamp 8, an inspection switch 2, a regular lighting device 6, an emergency light lighting device 10, and a battery 60. The lamp 8 is a lamp such as a fluorescent lamp, a halogen, or an incandescent lamp. The inspection switch 2 is connected to a normal power source (that is, a commercial AC power source 1). The regular lighting device 6 is connected to the inspection switch 2. The regular lighting device 6 includes a converter circuit that converts power from the commercial AC power source 1, and a known lighting device that lights the lamp 8 with the converter circuit can be used. The emergency light lighting device 10 lights the lamp 8 instead of the regular lighting device 6 in an emergency.

非常灯点灯装置10は、全波整流回路12と、充電回路13と、電圧変換回路22と、リレー24と、制御電源回路16と、制御回路18とを備える。全波整流回路12は、交流電力を整流して直流電圧を生成する。充電回路13は、直流電圧を用いてバッテリ60を充電する。電圧変換回路22は、例えばランプが蛍光ランプの場合には、バッテリ60の電圧を変換する絶縁型の昇圧コンバータ回路を含み、非常時にバッテリ60の電圧からランプ8を点灯させるための電力を生成する。リレー24は、出力端子と、常用点灯装置6と接続するための第1入力端子と、電圧変換回路22の出力電圧が供給される第2入力端子とを備えている。リレー24は、出力端子に対して第1入力端子と第2入力端子を選択的に接続可能である。制御電源回路16は、充電回路13から制御用電力を取得するとともに、リレー24を制御する。制御回路18は、バッテリ60の充電中に電圧変換回路22にオフ信号を送り、非常時にこのオフ信号を解除する。   The emergency lamp lighting device 10 includes a full-wave rectifier circuit 12, a charging circuit 13, a voltage conversion circuit 22, a relay 24, a control power supply circuit 16, and a control circuit 18. The full-wave rectifier circuit 12 rectifies AC power and generates a DC voltage. The charging circuit 13 charges the battery 60 using a DC voltage. For example, when the lamp is a fluorescent lamp, the voltage conversion circuit 22 includes an insulating step-up converter circuit that converts the voltage of the battery 60, and generates electric power for lighting the lamp 8 from the voltage of the battery 60 in an emergency. . The relay 24 includes an output terminal, a first input terminal for connection to the regular lighting device 6, and a second input terminal to which the output voltage of the voltage conversion circuit 22 is supplied. The relay 24 can selectively connect the first input terminal and the second input terminal to the output terminal. The control power supply circuit 16 acquires control power from the charging circuit 13 and controls the relay 24. The control circuit 18 sends an off signal to the voltage conversion circuit 22 while the battery 60 is being charged, and cancels the off signal in an emergency.

図2は、本発明の実施の形態にかかる充電回路13を示す図である。充電回路13は、フライバックコンバータ回路14と、電流生成回路20とを備える。フライバックコンバータ回路14は、一次巻線T1および二次巻線T2を有するトランスTRと、二次巻線T2に並列接続する出力平滑コンデンサC3とを備える。一次巻線T1には、直流電圧が入力される。二次巻線T2はダイオードD1に接続し、二次巻線T2に発生する脈動電圧が出力平滑コンデンサC3で平滑される。   FIG. 2 is a diagram showing the charging circuit 13 according to the embodiment of the present invention. The charging circuit 13 includes a flyback converter circuit 14 and a current generation circuit 20. The flyback converter circuit 14 includes a transformer TR having a primary winding T1 and a secondary winding T2, and an output smoothing capacitor C3 connected in parallel to the secondary winding T2. A DC voltage is input to the primary winding T1. The secondary winding T2 is connected to the diode D1, and the pulsating voltage generated in the secondary winding T2 is smoothed by the output smoothing capacitor C3.

フライバックコンバータ回路14は、さらに、制御IC50、ダイオードD4、コンデンサC1、C4、C5、抵抗R3、フォトトランジスタPC11およびフォトダイオードPC12からなるフォトカプラ、抵抗R1、R2、および定電圧制御部52を備えている。制御IC50は、MOSFET、およびこのMOSFETをオン/オフ制御する制御回路部を内蔵している。制御IC50の制御回路部は、PFC機能を有する公知の力率改善回路を含む。フォトカプラを介して電圧V1を制御IC50の制御回路部にフィードバックして、一定電圧に制御している。   The flyback converter circuit 14 further includes a control IC 50, a diode D4, capacitors C1, C4, and C5, a resistor R3, a photocoupler including a phototransistor PC11 and a photodiode PC12, resistors R1 and R2, and a constant voltage controller 52. ing. The control IC 50 has a built-in MOSFET and a control circuit unit that controls on / off of the MOSFET. The control circuit unit of the control IC 50 includes a known power factor correction circuit having a PFC function. The voltage V1 is fed back to the control circuit unit of the control IC 50 through a photocoupler to control it at a constant voltage.

電流生成回路20は、出力平滑コンデンサC3と接続し、出力平滑コンデンサC3の電圧V1からバッテリ60を充電する充電電流IBATを生成可能である。バッテリ60の電圧値を、以下「バッテリ電圧VBAT」とも称す。 The current generation circuit 20 is connected to the output smoothing capacitor C3 and can generate a charging current I BAT for charging the battery 60 from the voltage V1 of the output smoothing capacitor C3. Hereinafter, the voltage value of the battery 60 is also referred to as “battery voltage V BAT ”.

電流生成回路20は、定電流回路202と、可変抵抗回路203とを備えている。定電流回路202は、出力平滑コンデンサC3の電圧V1から電流を生成する。定電流回路202は、トランジスタQ1と、抵抗R10、R11、R12、R13と、シャントレギュレータ201とを含む。トランジスタQ1は、出力平滑コンデンサC3の電圧が印加される第1端子、バッテリ60に供給する電流を出力する第2端子、および第1端子と第2端子との導通を制御する制御端子を備える。本実施形態ではトランジスタQ1がバイポーラトランジスタであり、第1端子がコレクタであり、第2端子がエミッタであり、制御端子がベースである。抵抗R10、R11の直列回路の一端に電圧V1が供給され、抵抗R10、R11の直列回路の他端がトランジスタQ1のベースに接続される。抵抗R13は、トランジスタQ1のコレクタおよびエミッタに対して並列接続されている。抵抗R12には、シャントレギュレータ201のリファレンス電圧Vrefが常に印加されるので定電流動作となる。定電流となるようにトランジスタQ1のコレクタエミッタ間電圧VCEが変化して制御されている。トランジスタQ1、抵抗R13には電圧V1−(VBAT+Vref)が印加される。シャントレギュレータ201のアノードはバッテリ60と抵抗R12の接続点に接続している。シャントレギュレータ201のリファレンス端子はトランジスタQ1のエミッタと抵抗R12の接続点に接続している。このリファレンス端子に、トランジスタQ1のエミッタ電流と抵抗R13に流れる電流に応じた電圧が入力される。シャントレギュレータ201のカソードは抵抗R10と抵抗R11の接続点に接続しており、このカソードの電圧に応じてトランジスタQ1のベース電流が変化する。 The current generation circuit 20 includes a constant current circuit 202 and a variable resistance circuit 203. The constant current circuit 202 generates a current from the voltage V1 of the output smoothing capacitor C3. Constant current circuit 202 includes a transistor Q1, resistors R10, R11, R12, and R13, and a shunt regulator 201. The transistor Q1 includes a first terminal to which the voltage of the output smoothing capacitor C3 is applied, a second terminal that outputs a current supplied to the battery 60, and a control terminal that controls conduction between the first terminal and the second terminal. In the present embodiment, the transistor Q1 is a bipolar transistor, the first terminal is a collector, the second terminal is an emitter, and the control terminal is a base. The voltage V1 is supplied to one end of the series circuit of the resistors R10 and R11, and the other end of the series circuit of the resistors R10 and R11 is connected to the base of the transistor Q1. Resistor R13 is connected in parallel to the collector and emitter of transistor Q1. Since the reference voltage V ref of the shunt regulator 201 is always applied to the resistor R12, a constant current operation is performed. The collector-emitter voltage V CE of the transistor Q1 is changed and controlled so as to have a constant current. Transistor Q1, the voltage V1- (V BAT + V ref) is applied to the resistor R13. The anode of the shunt regulator 201 is connected to the connection point between the battery 60 and the resistor R12. The reference terminal of the shunt regulator 201 is connected to the connection point between the emitter of the transistor Q1 and the resistor R12. A voltage corresponding to the emitter current of the transistor Q1 and the current flowing through the resistor R13 is input to this reference terminal. The cathode of the shunt regulator 201 is connected to the connection point between the resistors R10 and R11, and the base current of the transistor Q1 changes according to the voltage of the cathode.

可変抵抗回路203は、定電流回路202とバッテリ60との間に設けられ、これらの間の抵抗の値を変更可能である。可変抵抗回路203は、バッテリ電圧VBATが予め定めた閾電圧VTH以下である場合には、定電流回路202とバッテリ60の間の抵抗を第1抵抗値に設定する。可変抵抗回路203は、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTHを上回った場合には、定電流回路202とバッテリ60との間の抵抗を第1抵抗値よりも小さい第2抵抗値に設定する。後述するように、第1抵抗値は、抵抗R12の抵抗値である。第2抵抗値は、抵抗R12と抵抗R15とを並列接続したときの抵抗値であり、第1抵抗値よりも小さな値となる。例えば抵抗R12と抵抗R15を同じ抵抗値とした場合には、第2抵抗値は、第1抵抗値の半分の値となる。 The variable resistance circuit 203 is provided between the constant current circuit 202 and the battery 60, and the resistance value between them can be changed. The variable resistance circuit 203 sets the resistance between the constant current circuit 202 and the battery 60 to the first resistance value when the battery voltage VBAT is equal to or lower than a predetermined threshold voltage VTH . When the battery voltage V BAT exceeds the threshold voltage V TH , the variable resistance circuit 203 sets the resistance between the constant current circuit 202 and the battery 60 to a second resistance value that is smaller than the first resistance value. As will be described later, the first resistance value is the resistance value of the resistor R12. The second resistance value is a resistance value when the resistor R12 and the resistor R15 are connected in parallel, and is a value smaller than the first resistance value. For example, when the resistance R12 and the resistance R15 have the same resistance value, the second resistance value is half of the first resistance value.

前述したようにシャントレギュレータ201のリファレンス端子とバッテリ60との間には、抵抗R12が挿入されている。可変抵抗回路203は、抵抗R15、第2トランジスタQ2、およびMOSFETQ3を備えている。抵抗R12、R15の関係についての説明をわかりやすくするために、以下、便宜上、抵抗R12を「第1抵抗R12」とも称し、抵抗R15を「第2抵抗R15」とも称する。第2抵抗R15は、第1抵抗R12に並列接続されている。第2トランジスタQ2およびMOSFETQ3は、第1抵抗R12と第2抵抗R15との間の接続を切り替える切り替え手段である。具体的には、第2トランジスタQ2およびMOSFETQ3は、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTH以下である場合には第1抵抗R12と第2抵抗R15との並列接続を切り離し、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTHを上回った場合には第1抵抗R12に第2抵抗R15を並列接続する。 As described above, the resistor R12 is inserted between the reference terminal of the shunt regulator 201 and the battery 60. The variable resistance circuit 203 includes a resistor R15, a second transistor Q2, and a MOSFET Q3. In order to make the description of the relationship between the resistors R12 and R15 easier to understand, the resistor R12 is hereinafter also referred to as “first resistor R12” and the resistor R15 is also referred to as “second resistor R15” for convenience. The second resistor R15 is connected in parallel to the first resistor R12. The second transistor Q2 and the MOSFET Q3 are switching means for switching the connection between the first resistor R12 and the second resistor R15. Specifically, the second transistor Q2 and MOSFETQ3, when the battery voltage V BAT is equal to or less than the threshold voltage V TH is disconnected in parallel connection of the first resistor R12 and the second resistor R15, the battery voltage V BAT is the threshold When the voltage VTH is exceeded, the second resistor R15 is connected in parallel to the first resistor R12.

この仕組みをより具体的に説明すると、第2抵抗R15の並列接続を選択的に行うために、可変抵抗回路203はバイポーラトランジスタである第2トランジスタQ2、PチャネルのMOSFETQ3、および抵抗R14、R16、R17を備えている。抵抗R14の一端は、第2抵抗R15とMOSFETQ3のソースとの接続点に接続している。MOSFETQ3のドレインは、第1抵抗R12とバッテリ60との接続点に接続している。抵抗R14の他端は、MOSFETQ3のゲートと第2トランジスタQ2のコレクタとの接続点に接続している。抵抗R17の一端は第1抵抗R12とバッテリ60との接続点に接続し、抵抗R17の他端は抵抗R16の一端と接続し、抵抗R16の他端は基準電位に接続している。第2トランジスタQ2のベースは抵抗R17と抵抗R16の接続点に接続し、第2トランジスタQ2のエミッタは基準電位に接続されている。このような回路構成において、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTH以下であるときに第2トランジスタQ2がオフとなり、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTHを上回った場合に第2トランジスタQ2がオンとなるように、第2トランジスタQ2および抵抗R16、R17を設計しておく。閾電圧VTHは、予め任意の値に定めることができ、本実施の形態では一例として3.5Vとする。 More specifically, in order to selectively perform parallel connection of the second resistor R15, the variable resistor circuit 203 includes a second transistor Q2, which is a bipolar transistor, a P-channel MOSFET Q3, and resistors R14, R16, R17 is provided. One end of the resistor R14 is connected to a connection point between the second resistor R15 and the source of the MOSFET Q3. The drain of the MOSFET Q3 is connected to the connection point between the first resistor R12 and the battery 60. The other end of the resistor R14 is connected to a connection point between the gate of the MOSFET Q3 and the collector of the second transistor Q2. One end of the resistor R17 is connected to a connection point between the first resistor R12 and the battery 60, the other end of the resistor R17 is connected to one end of the resistor R16, and the other end of the resistor R16 is connected to a reference potential. The base of the second transistor Q2 is connected to the connection point between the resistors R17 and R16, and the emitter of the second transistor Q2 is connected to the reference potential. In such a circuit configuration, when the battery voltage V BAT is equal to or lower than the threshold voltage V TH , the second transistor Q2 is turned off, and when the battery voltage V BAT exceeds the threshold voltage V TH , the second transistor Q2 is turned on. Thus, the second transistor Q2 and the resistors R16 and R17 are designed in advance. The threshold voltage V TH can be set to an arbitrary value in advance, and is set to 3.5 V as an example in the present embodiment.

第2トランジスタQ2がオフのときには、MOSFETQ3もオフとなり、第2抵抗R15の他端が開放状態となる。このとき、第1トランジスタQ1のエミッタとバッテリ60との間には第1抵抗R12のみが介在する。一方、第2トランジスタQ2がオンのときには、MOSFETQ3もオンとなり、第2抵抗R15の他端がバッテリ60に接続される。つまり第1抵抗R12に対して第2抵抗R15が並列に挿入される。これにより、第1トランジスタQ1のエミッタとバッテリ60との間には、第1抵抗R12と第2抵抗R15の並列回路が介在する。第1抵抗R12単独のときよりもこれに第2抵抗R15が並列接続したときのほうが、トランジスタQ1のエミッタとバッテリ60との間の抵抗値が下がるので、より大きな充電電流IBATがバッテリ60に供給される。 When the second transistor Q2 is off, the MOSFET Q3 is also off, and the other end of the second resistor R15 is open. At this time, only the first resistor R12 is interposed between the emitter of the first transistor Q1 and the battery 60. On the other hand, when the second transistor Q2 is on, the MOSFET Q3 is also on, and the other end of the second resistor R15 is connected to the battery 60. That is, the second resistor R15 is inserted in parallel with the first resistor R12. Thus, a parallel circuit of the first resistor R12 and the second resistor R15 is interposed between the emitter of the first transistor Q1 and the battery 60. When the second resistor R15 is connected in parallel to the first resistor R12 alone, the resistance value between the emitter of the transistor Q1 and the battery 60 is reduced, so that a larger charging current I BAT is supplied to the battery 60. Supplied.

以下、充電回路13の動作および回路発熱を抑制する効果を説明する。図3は、充電回路13におけるバッテリ電圧と消費電力の関係を示すグラフである。また、本実施形態の充電回路13の動作を説明するための比較例として、可変抵抗回路203が無い場合について説明する。具体的には、この比較例は、電流生成回路20から可変抵抗回路203を取り除き、第1抵抗R12に対して第2抵抗R15が常時並列接続するようにしたものである。図4は、可変抵抗回路203が無い場合の充電回路におけるバッテリ電圧と消費電力の関係を示すグラフである。   Hereinafter, the operation of the charging circuit 13 and the effect of suppressing circuit heat generation will be described. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the battery voltage and the power consumption in the charging circuit 13. Further, as a comparative example for explaining the operation of the charging circuit 13 of the present embodiment, a case where the variable resistance circuit 203 is not provided will be described. Specifically, in this comparative example, the variable resistor circuit 203 is removed from the current generation circuit 20, and the second resistor R15 is always connected in parallel to the first resistor R12. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the battery voltage and the power consumption in the charging circuit without the variable resistance circuit 203.

「電圧V1とバッテリ電圧VBATの差」が「シャントレギュレータ201のリファレンス電圧Vrefと第1トランジスタQ1のベースエミッタ電圧Vbeの和」よりも大きいときには、充電電流IBATがバッテリ60に供給される。充電電流IBATのほとんどは第1トランジスタQ1を流れるので、第1トランジスタQ1が発熱する。 When "the voltage V1 and the difference between the battery voltage V BAT" is greater than "the sum of the base-emitter voltage V be of the reference voltage V ref and the first transistor Q1 of the shunt regulator 201 ', the charge current I BAT is supplied to the battery 60 The Since most of the charging current I BAT flows through the first transistor Q1, the first transistor Q1 generates heat.

図4は、可変抵抗回路203が無い場合の充電回路13における、充電電流IBATと第1トランジスタQ1の消費電力との関係を示すグラフである。ただし、電圧V1=13V、抵抗R10=1kΩ、抵抗R11=56Ω、抵抗R12=22Ω、抵抗R13=180Ω、抵抗R15=18Ωであるものとする。Vref=1.25Vのシャントレギュレータ201を使用しているものとし、バッテリ電圧VBATが変化した場合の特性を示している。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the charging current I BAT and the power consumption of the first transistor Q1 in the charging circuit 13 when the variable resistance circuit 203 is not provided. However, it is assumed that the voltage V1 = 13V, the resistance R10 = 1 kΩ, the resistance R11 = 56Ω, the resistance R12 = 22Ω, the resistance R13 = 180Ω, and the resistance R15 = 18Ω. It is assumed that the shunt regulator 201 with V ref = 1.25 V is used, and the characteristics when the battery voltage V BAT is changed are shown.

バッテリ60が空に近いとき(バッテリ電圧VBAT=0V付近のとき)は、第1トランジスタQ1で1Wを超える電力が消費されている。消費電力が大きい場合には放熱部品を追加したり部品のサイズアップをしたりすることで発熱を抑制することもできるが、このような対策では実装面積の増大およびコストアップを招いてしまう。 When the battery 60 is nearly empty (battery voltage V BAT = 0V), power exceeding 1 W is consumed by the first transistor Q1. When the power consumption is large, heat generation can be suppressed by adding a heat radiating component or increasing the size of the component. However, such measures cause an increase in mounting area and cost.

そこで、本実施の形態では、図2に示すように、バッテリ電圧VBATを検出し充電電流IBATを切り替えるように、可変抵抗回路203を電流生成回路20に設けている。図2に示す回路構成においてバッテリ電圧VBATが閾電圧VTH(本実施の形態では3.5V)以上の場合はMOSFETQ3がオンしているので、可変抵抗回路203が無い場合の回路構成とほぼ同じとなる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the variable resistance circuit 203 is provided in the current generation circuit 20 so as to detect the battery voltage V BAT and switch the charging current I BAT . In the circuit configuration shown in FIG. 2, when the battery voltage V BAT is equal to or higher than the threshold voltage V TH (3.5 V in the present embodiment), the MOSFET Q3 is on, so that it is almost the same as the circuit configuration without the variable resistance circuit 203. It will be the same.

バッテリ電圧VBATが閾電圧VTH未満の場合はMOSFETQ3がオフするので、抵抗R15に電流が流れなくなり充電電流IBATが減少する。 When the battery voltage V BAT is lower than the threshold voltage V TH , the MOSFET Q3 is turned off, so that no current flows through the resistor R15 and the charging current I BAT decreases.

図3には、バッテリ電圧VBATが変化した場合の充電電流IBATの変化および第1トランジスタQ1での消費電力が図示されている。電流生成回路20は、バッテリ電圧VBATを検知し、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTH以下であるときには約0.07Aの定電流を出力し、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTHを上回った場合には充電電流IBATを増加して約0.13Aの定電流を出力する。なお、閾電圧VTHは3.5Vである。特に、電流生成回路20は、約0.07Aの定電流と、約0.13Aの定電流とを、閾電圧VTHを境に、段状につまり不連続的に切り替える。これによりバッテリ電圧VBATが低い時には充電電流IBATを低下させるので、第1トランジスタQ1の発熱を低減することができる。 FIG. 3 shows a change in the charging current I BAT and the power consumption in the first transistor Q1 when the battery voltage V BAT changes. Current generating circuit 20 detects the battery voltage V BAT, when the battery voltage V BAT is equal to or less than the threshold voltage V TH and outputs a constant current of about 0.07 A, the battery voltage V BAT exceeds the threshold voltage V TH In this case, the charging current I BAT is increased to output a constant current of about 0.13A. The threshold voltage V TH is 3.5V. In particular, the current generation circuit 20 switches between a constant current of about 0.07 A and a constant current of about 0.13 A in a stepwise manner, that is, discontinuously, with the threshold voltage V TH as a boundary. As a result, when the battery voltage V BAT is low, the charging current I BAT is lowered, so that the heat generation of the first transistor Q1 can be reduced.

図3に示すように、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTH以下のときには、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTHを上回っているときよりも、充電電流IBATを約1/2程度に低減することができる。これにより、図4と比較して、バッテリ電圧VBATが低い領域における第1トランジスタQ1における電力消費を抑制できる。 As shown in FIG. 3, when the battery voltage V BAT is equal to or less than the threshold voltage V TH, rather than when the battery voltage V BAT is greater than the threshold voltage V TH, to reduce the charge current I BAT to approximately 1/2 be able to. Thereby, compared with FIG. 4, the power consumption in the first transistor Q1 in the region where the battery voltage VBAT is low can be suppressed.

なお、本実施の形態では定電流回路202を、トランジスタQ1と、抵抗R10、R11、R12、R13と、シャントレギュレータ201とを含む回路構成としたが、本発明はこれに限られるものではない。定電流回路としては既に各種の回路構成が公知であるから、これら公知の定電流回路を定電流回路202に適用することで電圧V1から定電流を生成すればよい。   In the present embodiment, the constant current circuit 202 has a circuit configuration including the transistor Q1, the resistors R10, R11, R12, and R13, and the shunt regulator 201, but the present invention is not limited to this. Since various circuit configurations are already known as the constant current circuit, by applying these known constant current circuits to the constant current circuit 202, a constant current may be generated from the voltage V1.

本発明の実施の形態の変形例として、充電回路13から可変抵抗回路203が取り除かれ、第2抵抗R15が第1抵抗R12に常時並列接続され、第1トランジスタQ1のベースに接続する抵抗R11を可変抵抗部として変更してもよく、これにより実施の形態と同様の効果が得られる。可変抵抗部は、図2の抵抗R11に選択的に抵抗を接続させるものとしてもよく、この抵抗の選択的な並列接続は可変抵抗回路203と同様の仕組みにより行っても良い。なお、信頼性などの面では、ベースに接続する抵抗値を一定にすることのできる図2の電流生成回路20のほうが優れている。   As a modification of the embodiment of the present invention, the variable resistor circuit 203 is removed from the charging circuit 13, the second resistor R15 is always connected in parallel to the first resistor R12, and the resistor R11 connected to the base of the first transistor Q1 is added. It may be changed as a variable resistance portion, and thereby the same effect as in the embodiment can be obtained. The variable resistance unit may be one in which a resistor is selectively connected to the resistor R 11 in FIG. 2, and the selective parallel connection of the resistors may be performed by a mechanism similar to that of the variable resistor circuit 203. In terms of reliability and the like, the current generation circuit 20 of FIG. 2 that can make the resistance value connected to the base constant is superior.

本実施の形態では、閾電圧VTHを3.5Vに設定したが、本発明はこれに限られない。3.5Vより高くとも良く、3.5Vより低くともよい。ここで、閾電圧VTHは、バッテリ60の充電量を基準として設定してもよい。つまり、バッテリ60の充電量が「0%以上かつ満充電未満の予め定めた所定充電量」となったときに、バッテリ電圧VBATが閾電圧VTHに一致するように定めても良い。例えば、この所定充電量は、バッテリ60の満充電の0%以上かつ50%未満の範囲内のいずれかの量に定めても良く、具体的には、10%、20%、30%、40%、あるいは50%に定めても良い。例えば図3において満充電時のバッテリ電圧VBATを9Vとする。この場合、バッテリ電圧VBATが9Vのときを充電量100%とすると、単純計算ではバッテリ電圧VBATが3.5Vのときの充電量は約39%である。つまり、約39%の充電量でバッテリ電圧VBATが閾電圧VTHである3.5Vに達し、充電電流IBATを切り替えるという動作が実現している。ここで述べたバッテリ60の充電量の算出方式は便宜上例示したものであり本発明を限定するものではない。バッテリ電圧VBATとバッテリ60の充電量との間の相関があるので、充電量が何十%のときに充電電流IBATを切り替えるかを任意に定めればよい。ただし、本実施の形態は、バッテリ60が空あるいは空に近いときの充電電流IBATを抑制して充電時の回路発熱を抑制することを念頭においている。よって、少なくとも空あるいは空に近いある程度低いバッテリ電圧VBATのときには、充電電流IBATが低い値に切り替えられていることが好ましい。 In the present embodiment, the threshold voltage V TH is set to 3.5 V, but the present invention is not limited to this. It may be higher than 3.5V or lower than 3.5V. Here, the threshold voltage V TH may be set based on the charge amount of the battery 60. That is, the battery voltage V BAT may be determined to match the threshold voltage V TH when the charge amount of the battery 60 reaches “a predetermined charge amount that is 0% or more and less than full charge”. For example, the predetermined charge amount may be set to any amount within the range of 0% or more and less than 50% of the full charge of the battery 60, specifically, 10%, 20%, 30%, 40 % Or 50%. For example, in FIG. 3, the battery voltage V BAT at full charge is set to 9V. In this case, assuming that the charge amount is 100% when the battery voltage V BAT is 9V, the charge amount when the battery voltage V BAT is 3.5V is approximately 39% in a simple calculation. That is, an operation is realized in which the battery voltage V BAT reaches 3.5 V, which is the threshold voltage V TH , with the charge amount of about 39%, and the charging current I BAT is switched. The calculation method of the charge amount of the battery 60 described here is illustrated for convenience and does not limit the present invention. Since there is a correlation between the battery voltage V BAT and the charge amount of the battery 60, it may be arbitrarily determined whether the charge current I BAT is switched when the charge amount is several tens of percent. However, the present embodiment is intended to suppress the circuit heat generation during charging by suppressing the charging current I BAT when the battery 60 is empty or nearly empty. Therefore, it is preferable that the charging current I BAT is switched to a low value at least when the battery voltage V BAT is at least empty or close to empty.

なお、上述した実施の形態にかかる充電回路13は、フライバックコンバータ回路14を備えている。しかしながら本発明はこれに限られるものではない。電流生成回路20に電圧V1を生成できる電圧生成回路を用いればよく、具体的にはフライバックコンバータ以外のコンバータ回路を適用してもよい。   The charging circuit 13 according to the above-described embodiment includes a flyback converter circuit 14. However, the present invention is not limited to this. A voltage generation circuit capable of generating the voltage V1 may be used for the current generation circuit 20, and specifically, a converter circuit other than a flyback converter may be applied.

1 商用交流電源、2 点検スイッチ、3 照明装置、6 常用点灯装置、8 ランプ、10 非常灯点灯装置、12 全波整流回路、13 充電回路、14 フライバックコンバータ回路、16 制御電源回路、18 制御回路、20 電流生成回路、22 電圧変換回路、24 リレー、52 定電圧制御部、60 バッテリ、201 シャントレギュレータ、202 定電流回路、203 可変抵抗回路、C3 出力平滑コンデンサ、D1、D4 ダイオード、50 制御IC、PC11 フォトトランジスタ、PC12 フォトダイオード、Q1、Q2 トランジスタ、Q3 MOSFET、T1 一次巻線、T2 二次巻線、T3 補助巻線、TR トランス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial AC power supply, 2 Inspection switch, 3 Illumination device, 6 Regular lighting device, 8 lamp, 10 Emergency light lighting device, 12 Full wave rectifier circuit, 13 Charging circuit, 14 Flyback converter circuit, 16 Control power supply circuit, 18 Control Circuit, 20 current generation circuit, 22 voltage conversion circuit, 24 relay, 52 constant voltage control unit, 60 battery, 201 shunt regulator, 202 constant current circuit, 203 variable resistance circuit, C3 output smoothing capacitor, D1, D4 diode, 50 control IC, PC11 phototransistor, PC12 photodiode, Q1, Q2 transistor, Q3 MOSFET, T1 primary winding, T2 secondary winding, T3 auxiliary winding, TR transformer

Claims (3)

光源と、
交流電源の交流電力から前記光源を点灯させる電力を生成する常用点灯装置と、
バッテリと、
前記バッテリから前記光源を点灯させる電力を生成する非常灯点灯装置と、
を含み、
前記非常灯点灯装置は、
前記交流電源と前記常用点灯装置との間を結ぶ配線に接続され、前記交流電源の交流電力を整流して第一直流電圧を生成する整流回路と、
前記第一直流電圧から電流を生成することで前記バッテリを充電する充電回路と、
前記バッテリの電圧を変換する電圧変換回路と、
前記光源に接続される出力端子と、前記常用点灯装置と接続するための第一入力端子と、前記電圧変換回路の出力電圧が供給される第二入力端子と、を備え、前記出力端子に対して前記第一入力端子と前記第二入力端子を選択的に接続可能なリレーと、
を備え、
前記充電回路は、
前記第一直流電圧から第二直流電圧を生成する電圧生成回路と、
前記第二直流電圧から電流を生成する電流生成回路と、
を備え、
前記電流生成回路は、前記電流で充電すべき前記バッテリの電圧を検知し、前記バッテリの電圧が予め定めた閾電圧以下であるときには第一電流を出力し、前記バッテリの電圧が前記閾電圧を上回った場合には前記第一電流よりも大きい第二電流を出力し、
前記非常灯点灯装置は、前記充電回路の前記電圧生成回路が生成した前記第二直流電圧を前記リレーの制御に用いられる制御用電力として用いるように構築された照明装置。
A light source;
A conventional lighting apparatus from the AC power of the AC power supply that generates power to light the light source,
Battery,
An emergency light lighting device for generating electric power for lighting the light source from the battery;
Including
The emergency light lighting device is:
A rectifier circuit connected to a wiring connecting the AC power source and the regular lighting device, and rectifying AC power of the AC power source to generate a first DC voltage;
A charging circuit for charging the battery by generating a current from the first DC voltage;
A voltage conversion circuit for converting the voltage of the battery;
An output terminal connected to the light source; a first input terminal for connecting to the regular lighting device; and a second input terminal to which an output voltage of the voltage conversion circuit is supplied; A relay capable of selectively connecting the first input terminal and the second input terminal;
With
The charging circuit is
A voltage generating circuit for generating a second DC voltage from the first DC voltage;
A current generation circuit for generating a current from the second DC voltage;
With
The current generation circuit detects a voltage of the battery to be charged with the current, and outputs a first current when the battery voltage is equal to or lower than a predetermined threshold voltage, and the battery voltage reduces the threshold voltage. If it exceeds, output a second current larger than the first current ,
The emergency lamp lighting device is a lighting device constructed to use the second DC voltage generated by the voltage generation circuit of the charging circuit as control power used for controlling the relay .
前記電流生成回路は、
前記バッテリの電圧が前記閾電圧以下である場合には前記第一電流として第一定電流を出力し、前記バッテリの電圧が前記閾電圧を上回った場合には前記第二電流として第二定電流を出力するように、前記第一定電流と前記第二定電流とを段状に切り替える請求項1に記載の照明装置。
The current generation circuit includes:
When the battery voltage is equal to or lower than the threshold voltage, a first constant current is output as the first current, and when the battery voltage exceeds the threshold voltage, a second constant current is output as the second current. The lighting device according to claim 1, wherein the first constant current and the second constant current are switched stepwise so as to output the current.
前記電流生成回路は、
前記第二直流電圧から定電流を生成する定電流回路と、
前記定電流回路と前記バッテリとの間に設けられ、前記定電流回路と前記バッテリとの間の抵抗の値を変更可能であり、前記バッテリの電圧が前記閾電圧以下である場合には前記抵抗を第一抵抗値に設定し、前記バッテリの電圧が前記閾電圧を上回った場合には前記抵抗を前記第一抵抗値よりも小さい第二抵抗値に設定する可変抵抗回路と、
を含む請求項1に記載の照明装置。
The current generation circuit includes:
A constant current circuit for generating a constant current from the second DC voltage;
Provided between the constant current circuit and the battery, the value of the resistance between the constant current circuit and the battery can be changed, and when the voltage of the battery is equal to or lower than the threshold voltage, the resistance A variable resistance circuit for setting the resistance to a second resistance value smaller than the first resistance value when the battery voltage exceeds the threshold voltage,
The lighting device according to claim 1, comprising:
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