JP6424977B2

JP6424977B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6424977B2
Application number: JP2018045272A
Authority: JP
Inventors: 江口　健太郎; 健太郎江口; ちづる今▲吉▼; 健吾篠田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2018-11-21
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: JP2018092949A

Description

本発明は、照明装置に関する。

従来、例えば、特許第５３１９９３３号公報に開示されているように、停電時に非常用電源によって光源モジュールに点灯電力を供給する照明装置が知られている。

特許第５３１９９３３号公報

従来の照明器具では、明るさの違う複数の光源モジュールを用いると、非常点灯時に明るさのばらつきが出てしまうという問題があった。

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、明るさの違う複数の光源モジュールに対して非常点灯時に同等の明るさを確保することができるように改良された照明装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる照明装置は、第一光源モジュールと前記第一光源モジュールとは仕様が異なる第二光源モジュールとを取り付け可能に構築され、前記第一光源モジュールと前記第二光源モジュールとのうち取り付けられた光源モジュールに電力供給し、商用電源が供給されるときは取り付けられた前記光源モジュールの仕様に基づいて点灯制御を行うように構築された照明装置であって、蓄電池と、前記蓄電池の電力により前記第一光源モジュールまたは前記第二光源モジュールの点灯を行う非常用点灯回路と、を備え、前記商用電源が供給されない場合に、取り付けられた前記光源モジュールを前記蓄電池の電力によって点灯させるときは、前記光源モジュールで消費される消費電力を検出し、前記消費電力が予め定められた所定電力範囲に含まれない場合には前記光源モジュールを予め設定された定電力制御による点灯を行う。

本発明にかかる照明装置によれば、明るさの違う複数の光源モジュールに対して非常点灯時に同等の明るさを確保することができる。

本発明の実施の形態１にかかる照明器具において適用される複数の光源モジュールを説明するための表である。本発明の実施の形態１にかかる照明器具を示すブロック図である。本発明の実施の形態２にかかる照明器具を示すブロック図である。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる照明器具２０において適用される複数の光源モジュール５ａ〜５ｄを説明するための表である。図２は、照明器具２０を示すブロック図である。図１に示す表には、互いに明るさの異なる光源モジュール５ａ〜５ｄが列挙されている。光源モジュール５ａ〜５ｄはそれぞれ同じ外部形状を有するＬＥＤモジュールであり、１つ又は複数のＬＥＤ素子を直列、並列あるいは直並列に接続したものであり、ＬＥＤ素子の仕様、ＬＥＤ素子の個数、ＬＥＤ素子の電気的接続形態が互いに異なっている。照明器具２０はいわゆるランプフリー照明器具であり、図１に示す光源モジュール５ａ〜５ｄを任意に選択して、光源モジュール５として照明器具２０に接続することができる。

図２に示すように、照明器具２０は、商用交流電源１と接続する常用点灯回路３と、この常用点灯回路３と切替手段４を介して接続する光源モジュール５を備えている。照明器具２０は、商用交流電源１の停電時に作動し典型的には昇圧コンバータである非常用点灯回路８と、非常用点灯回路８に電力を供給する蓄電池７とを備えている。蓄電池７は充電用コンバータ回路６で充電され、充電用コンバータ回路６は典型的にはフライバックコンバータ回路である。充電用コンバータ回路６には、充電用コンバータ回路６と蓄電池７の間から取り出される定電圧制御用の出力電圧信号がフィードバックされるとともに、蓄電池７と抵抗１１の間から取り出される定電流制御用の出力電流信号とがそれぞれ入力されている。これにより、蓄電池７の充電電流値を充電用コンバータ回路６の制御内容にフィードバックすることができる。

切替手段４は、リレー４ａ、４ｂを備えている。切替手段４では、商用交流電源１が平常どおり供給されているときはリレー４ａ、４ｂが「通常時接続」となる。この通常時接続では、常用点灯回路３と光源モジュール５を接続するとともに、非常用点灯回路８は光源モジュール５とは接続されていない。通常時接続とされている間は、商用交流電源１から電源供給されることで常用点灯回路３が光源モジュール５に供給すべき電力を生成する。一方、切替手段４に停電検出回路１０が停電を検知したことを示す停電信号が伝達されると、商用交流電源１の停電であると判断されてリレー４ａ、４ｂが「非常時接続」に切り替わる。この非常時接続では、常用点灯回路３は光源モジュール５と非接続とされ、光源モジュール５と非常用点灯回路８が接続される。

制御回路（ＣＰＵ）３０は、充電用コンバータ回路６、非常用点灯回路８、および点検ランプ３１と接続しており、これらを制御する。制御回路３０は、制御電源または蓄電池７の電圧で動作するマイクロコンピュータからなる。制御回路３０は、非常用点灯回路８を制御するとともに、蓄電池７の充電状態および光源モジュール５の状態（ＬＥＤの故障など）を示す状態信号を点検ランプ３１に出力、表示させる。

（非常用点灯回路の定電力制御）
図１の表にあるとおり、光源モジュール５ａ〜５ｄは、常用時の出力電力が互いに異なっている。非常時における照明器具２０の動作（より具体的には非常用点灯回路８の動作）を説明すると、先ず光源モジュール５ａについては、出力比０．２５つまり常用時の２５％の出力となるように、非常用点灯回路８における非常時の出力電力を７．７５Ｗに設定している。さらに、光源モジュール５ｂ〜５ｄについても、非常用点灯回路８は、光源モジュール５ａと同じく出力電力７．７５Ｗを供給する。このように、出力電力を同一にする制御すなわち定電力制御を実施するという点が、本実施の形態の技術的特徴の一つである。これにより、互いに明るさが異なる複数の光源モジュール５ａ〜５ｄのいずれが接続された場合であっても、照明器具２０が非常時に同等の明るさを確保するように各光源モジュールを点灯させることができる。

非常用点灯回路８は、典型的には、チョークコイルおよびこれと接続するスイッチング素子と、スイッチング素子を駆動する制御ＩＣとを備えた昇圧チョッパ回路とすることができる。このスイッチング素子のオンオフにより蓄電池７の電圧を昇圧して出力する。光源モジュール５ａ〜５ｄのいずれが接続されていても、非常用点灯回路８の出力電力Ｐｏｕｔを目標値（すなわち本実施の形態では７．７５Ｗ）に一致させる定電力制御を実施する。非常用点灯回路８は、光源モジュール５に印加される電圧を検出する電圧検出手段を備えている。この電圧検出手段は典型的には光源モジュール５の両端子に並列に接続する分圧回路を用いることができ、この種の技術は公知であるため説明および図示は省略する。定電力制御の具体的な形態としては、非常用点灯回路８が備える制御ＩＣが、そのメモリに出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔの対応関係を出力電力Ｐｏｕｔが一定になるように予め定めたテーブル又は計算式を記憶しており、このテーブル又は計算式に従って電圧検出手段で検出した電圧に応じて目標出力電流を決定する。

なお、図１に示す表では、非常用点灯回路８が２５％出力機種であるものとして計算している。これに対し、非常用点灯回路８が５０％出力機種である場合には光源モジュール５ａの出力比が０．５となり、非常時において光源モジュール５ａに１５．５Ｗの出力電力を与えることになる。その場合には光源モジュール５ｄのように低消費電力の光源モジュールの電流が定格値（具体的には３５０ｍＡ）を超えてしまう。そこで、このような場合に備えて、電力制御において電流および電圧を帰還する際に、電流値を定格値（具体的には３５０ｍＡ）で制限することが好ましい。これにより、５０％出力機種に対して低消費電力の光源モジュールが接続された場合にも保護を行うことができる。

（光源モジュールおよび蓄電池の確認）
常用点灯回路３および非常用点灯回路８それぞれは、光源モジュール５に流れる電流ＩＬを検出する電流検出手段を備えている。この電流検出手段は典型的には光源モジュール５と直列に接続するＬＥＤ電流検出抵抗とすることができ、この種の技術は公知であるため説明および図示は省略する。制御回路３０は蓄電池７の点灯時間Ｔを点検する「自己点検」を行う点検手段を備えている。この自己点検にかかる技術は、誘導灯などで既に公知の技術を用いればよいので詳細な説明は省略する。制御回路３０は、定電力制御中に前記非常用点灯回路８の電流検出手段で検出した電流ＩＬと、自己点検で検出した点灯時間Ｔとを取得する。制御回路３０は、この電流ＩＬと点灯時間Ｔの少なくとも一方が予め定めた条件を満たさない場合に点検ランプ３１を点灯させる。例えば電流ＩＬが上記の定格値を超えている場合には点検ランプ３１を点灯させる。また、自己点検の結果、現在の蓄電池７の状態で非常灯について定められた規格を満足することができるか否かを判定し、その規格を満足できない場合には点検ランプ３１で報知することができる。

（蓄電池の仕様および交換）
照明器具２０には、光源モジュール５ａ〜５ｄのうち最大出力の光源モジュール５ａに使用可能な蓄電池７が接続されることが好ましい。また、照明器具２０は、蓄電池７および光源モジュール５を一緒に交換することが好ましく、その交換時期は例えば上記の自己点検による点検ランプ３１の報知時が好ましい。光源モジュール５ａ〜５ｄのいずれを接続するかに応じて必要な充電容量が異なってくるので、蓄電池７を適正に選択する必要があるからである。

（非常モード時の電流制限解除）
照明器具２０は、非常モードと点検モードとで動作可能である。非常モードは停電検出回路１０で検出された停電時に非常用点灯回路８による光源モジュール５の点灯を行うモードであり、点検モードは図示しない点検ボタン等の入力手段で入力される点検指示に基づいて非常用点灯回路８による光源モジュール５の点灯を行うモードである。制御回路３０は、点検指示の有無に基づいて点検モードと非常モードとを判別し、非常モードでのみ定格電流値（具体的には３５０ｍＡ）を超える出力電流で光源モジュール５を点灯させてもよい。定格値を超えた電流が流れた場合であってもＬＥＤ素子が直ちに故障するわけではないからである。

（クラス内ランプフリー）
照明器具２０において次に述べるクラス内ランプフリーを実施してもよい。これは明るさが同程度の複数の光源モジュールをまとめて１つのクラスとするものであり、例えば、「３５００ｌｍクラス」、「２４００ｌｍクラス」、「２０００ｌｍクラス」、および「１５００ｌｍクラス」などを設定してもよい。これらのクラス内には光束および電力の少なくとも１つが互いに異なる仕様となる複数の光源モジュールが所属することになる。一例としては、３５００ｌｍクラスに所属する光源モジュールそれぞれは、光束が３２００〜３０００の範囲内であり、電力は全て３１であり、かつｌｍ／Ｗが１０３．２〜９６．８の範囲内に収まる。クラス内ランプフリーでは、同じクラス内でのみランプフリーを認め、１つの照明器具２０には同じクラスの光源モジュールのみ接続させるようにする。例えば、同じクラスに属する光源モジュールに対しては同一のクラス表示マークを付することで、それぞれの光源モジュールの所属クラスをユーザが判別できるようにしてもよい。クラス内ランプフリーでは、照明器具２０が各クラス内の最低光出力の光源モジュールに合わせて定電流制御を実施することで、クラス内の全ての光源モジュールに十分な電流を供給するようにする。

クラス内ランプフリーでは、接続した光源モジュール５が指定クラスに属さない場合（具体的には、指定クラスより上のクラスに属する場合あるいは指定クラスより下のクラスに属する場合の少なくとも一方の場合）には、非常用点灯回路８は定電力制御を行う。定電力制御は上述したようにテーブル又は数式を用いて行えばよい。光源モジュール５が指定クラスに属するか否かの判定は、非常用点灯回路８で光源モジュール５を点灯させている際の出力電圧Ｖｏｕｔと出力電流Ｉｏｕｔとを検出し、検出値から得られる消費電力が予め定めた所定範囲内であるか否かで判別すればよい。この所定範囲は、非常用点灯回路８の制御ＩＣ，あるいは制御回路３０のメモリ内に予め記憶しておけばよい。このように、非常用点灯回路８は、検出した消費電力が所定範囲内であればクラス内ランプフリーを実施可能であるものとして定電流制御を実施し、所定範囲外であるときには定電力制御を実施するようにしてもよい。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかる照明器具１２０を示すブロック図であり、照明器具２０にＤＩＰスイッチ３２を追加したものである。制御回路３０はＤＩＰスイッチ３２と接続しており、ＤＩＰスイッチ３２の状態に応じて光源モジュール５の種類、すなわち光源モジュール５ａ〜５ｄのいずれかを判別する処理を備えている。照明器具１２０は、実施の形態１の照明器具２０が行う定電力制御は実施しない。その代わりに、照明器具１２０は、ＤＩＰスイッチ３２で指定された光源モジュール５について予め設定された制御内容で定電流制御を実施する。これにより、既設の照明器具１２０を流用しつついわゆるリレイアウト（レイアウトを変更して異なる配置にすること）を行う場合にも、光源モジュール５ごとに適切な明るさが得られるように手動で設定変更が可能となる。

制御回路３０は、ＤＩＰスイッチ３２の操作状態に基づいて光源モジュール５が光源モジュール５ａ〜５ｄのいずれであるかを判別する。ＤＩＰスイッチ３２の操作状態と光源モジュールの種類の関係を定めた情報（具体的にはテーブル）は、予め制御回路３０内のメモリに記憶されている。ＤＩＰスイッチ３２で指定された光源モジュール５ａ〜５ｄそれぞれの常用時に対して指定の出力（例えば２５％出力あるいは５０％出力）となるように定電流制御が行われる。ＤＩＰスイッチ３２に代えて、スライドスイッチ、プッシュロックスイッチ、あるいはロータリースイッチ等を用いても良く、複数の状態を切り替えることができるスイッチであれば特に限定しない。

１商用交流電源、３常用点灯回路、４切替手段、４ａ、４ｂリレー、５、５ａ〜５ｄ光源モジュール、６充電用コンバータ回路、７蓄電池、８非常用点灯回路、１０停電検出回路、１１抵抗、２０、１２０照明器具、３０制御回路、３１点検ランプ、３２ＤＩＰスイッチ

Claims

第一光源モジュールと前記第一光源モジュールとは仕様が異なる第二光源モジュールとを取り付け可能に構築され、前記第一光源モジュールと前記第二光源モジュールとのうち取り付けられた光源モジュールに電力供給し、商用電源が供給されるときは取り付けられた前記光源モジュールの仕様に基づいて点灯制御を行うように構築された照明装置であって、
蓄電池と、
前記蓄電池の電力により前記第一光源モジュールまたは前記第二光源モジュールの点灯を行う非常用点灯回路と、
を備え、
前記商用電源が供給されない場合に、取り付けられた前記光源モジュールを前記蓄電池の電力によって点灯させるときは、前記光源モジュールで消費される消費電力を検出し、前記消費電力が予め定められた所定電力範囲に含まれない場合には前記光源モジュールを予め設定された定電力制御による点灯を行う照明装置。