JP6515586B2 - 点灯装置および照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置および照明器具に関する。

従来、例えば、下記の特許文献１に開示されているように、いわゆる「ランプフリー」と呼ばれる照明技術が知られている。従来知られているランプフリーは、放電灯（ランプ）の種類によらずに様々な放電灯を共通の点灯装置で点灯させるように照明機器を構築する技術である。例えば特許文献１の段落０１１５に記載された実施形態１１では、種類の異なる複数のランプを点灯させる放電灯点灯装置が説明されている。

特開２００７−５２５６号公報

近年普及が進んでいるＬＥＤ照明においても、特許文献１に記載されたランプフリーを適用することが考えられる。この場合、ＬＥＤ素子の直列接続個数が異なる別仕様のＬＥＤランプ製品がラインナップされうる。一般に、ＬＥＤ素子が発する光束は電流に応じて決まる。ＬＥＤ素子に一定の電流を流して発光させる場合には、一個あたりのＬＥＤ素子の光束が同等なので、ＬＥＤ素子の個数に応じてＬＥＤランプ全体の光束が決まる。

蛍光灯などを対象とした従来のランプフリー照明器具においては、異なる仕様の蛍光灯などを共通の点灯装置に取り付けても明るさにそれほど大きな違いがなかった。これに対し、ＬＥＤランプでランプフリーを行おうとすると、互いに仕様の異なるＬＥＤモジュール同士の間で明るさが大きく相違してしまう。

本願発明者は、常用点灯と非常用点灯の両方の機能が付属した照明器具でランプフリーを行う際の問題点を見出した。すなわち常用点灯照明器具とは異なり、非常用照明器具では、非常点灯時に必要とされる床面照度が定められている。この必要床面照度は具体的には１ｌｍ以上とされている。非常用点灯機能付きの常用ＬＥＤ照明器具に対して特許文献１のランプフリー技術を転用すると、常用点灯時のみならず非常点灯時においても、ＬＥＤランプの仕様に左右されて明るさ（光束）が大きく異なってしまう。その結果、装着したＬＥＤランプの仕様によっては、非常点灯時に、期待される程度の床面照度を得ることができないおそれがあった。

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、ＬＥＤランプ仕様にあわせて明るさを異ならしめる常用点灯と、必要照度を安定して確保すべき非常用点灯とを、両立することのできる点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。

本発明は、ＬＥＤランプ、商用電源、およびバッテリと接続することで、前記ＬＥＤランプを常用点灯および非常用点灯させる点灯装置であって、前記商用電源の電力供給状態が予め定めた非常時条件に該当しないときに作動し、前記商用電源の交流電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電流制御または定電圧制御で点灯させる常用点灯回路と、前記商用電源の電力供給状態が前記非常時条件に該当したときに作動し、前記バッテリの電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電力制御で点灯させる非常用点灯回路と、を備え、前記非常用点灯回路は、前記バッテリと接続し、前記バッテリの直流電圧を定電圧の直流電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ部と、前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力した電圧から定電力を生成するフライバックコンバータ回路と、を含み、前記フライバックコンバータ回路は、一次巻線および二次巻線を有し、前記一次巻線に前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を受け、前記直流電圧を変換し、前記二次巻線から前記ＬＥＤランプへ供給すべき電力を出力するトランスと、前記一次巻線と直列接続したスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御し、オン時間調整端子へ印加される電圧に基づいて前記スイッチング素子のオン時間を調整する制御回路と、前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を分圧し、分圧した電圧を前記オン時間調整端子に印加し、分圧比を変更する可変抵抗を含む分圧回路と、を含む。

本発明にかかる照明器具は、ＬＥＤランプと、バッテリと、前記ＬＥＤランプおよび前記バッテリと接続し、商用電源の電力を用いて前記ＬＥＤランプを常用点灯させ、前記バッテリの電力で前記ＬＥＤランプを非常用点灯させる点灯装置と、を備え、前記点灯装置は、前記商用電源の電力供給状態が予め定めた非常時条件に該当しないときに作動し、前記商用電源の交流電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電流制御または定電圧制御で点灯させる常用点灯回路と、前記商用電源の電力供給状態が前記非常時条件に該当したときに作動し、前記バッテリの電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電力制御で点灯させる非常用点灯回路と、を備え、前記非常用点灯回路は、前記バッテリと接続し、前記バッテリの直流電圧を定電圧の直流電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ部と、前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力した電圧から定電力を生成するフライバックコンバータ回路と、を含み、前記フライバックコンバータ回路は、一次巻線および二次巻線を有し、前記一次巻線に前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を受け、前記直流電圧を変換し、前記二次巻線から前記ＬＥＤランプへ供給すべき電力を出力するトランスと、前記一次巻線と直列接続したスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御し、オン時間調整端子へ印加される電圧に基づいて前記スイッチング素子のオン時間を調整する制御回路と、前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を分圧し、分圧した電圧を前記オン時間調整端子に印加し、分圧比を変更する可変抵抗を含む分圧回路と、を含む。

本発明によれば、ＬＥＤ直列接続個数の異なる複数種類のＬＥＤランプと組み合わせて使用することができる点灯装置およびこれを備えた照明器具が提供される。常用点灯回路は定電流制御または定電圧制御を行うので、それら複数種類のＬＥＤランプのいずれがこの点灯装置に接続されても、常用点灯時にはＬＥＤランプをその仕様毎に異なる明るさで点灯させることができる。一方、非常用点灯回路は定電力制御を行うので、複数種類のＬＥＤランプのいずれがこの点灯装置に接続されても、ＬＥＤランプの仕様にかかわらず非常点灯時に要求された明るさを確保することができる。

本発明の実施の形態にかかる照明器具の斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる器具本体および点灯装置の斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる照明器具の回路図である。 本発明の実施の形態にかかる照明器具の常用点灯時の動作を示す模式図である。 本発明の実施の形態にかかる照明器具の非常用点灯時の動作を示す模式図である。 本発明の実施の形態にかかる常用点灯装置が内蔵する常用点灯回路基板の回路図である。 本発明の実施の形態にかかる非常用点灯装置が内蔵する非常用点灯回路基板の回路の一部を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる非常用点灯装置が内蔵する非常用点灯回路基板の回路の一部を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる非常用点灯装置が内蔵する非常用点灯回路基板の回路の一部を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる光源の点灯特性を示す表である。

［照明器具の構造］
図１は、本発明の実施の形態にかかる照明器具１０００の斜視図である。照明器具１０００は、光源である直管形ＬＥＤランプ１００、および直管形ＬＥＤランプ１００が装着される器具本体２００を備えている。図２は、図１の照明器具１０００から直管形ＬＥＤランプ１００を取り外した状態を示しており、器具本体２００および点灯装置２３０の斜視図である。

照明器具１０００は、直管形ＬＥＤランプ１００と、直管形ＬＥＤランプ１００が着脱可能に取り付けられる器具本体２００とを有する。直管形ＬＥＤランプ１００は、例えば、直管形ＬＥＤランプである。直管形ＬＥＤランプは、ＪＩＳ規格におけるＪＩＳＣ７７０９、ＪＩＳＣ８１５９などに外観形状、電気特性が決められており、別製品の間で互換性が保たれている。しかし、明るさの仕様は複数種類存在し、例えば、２５００ｌｍ、３７００ｌｍなどの様々な光束が得られる複数種類の直管形ＬＥＤランプが提供される。それらの複数種類の直管形ＬＥＤランプは、内部の発光素子（ＬＥＤ素子）の種類、個数、あるいは素子接続方式などに違いがある。

器具本体２００は、長尺状の本体部２１０と、この本体部２１０の両端に取り付けられるソケット２２０と、このソケット２２０に電気的に接続され、本体部２１０に取り付けられる点灯装置２３０と、を備える。

ソケット２２０は、直管形ＬＥＤランプ１００が着脱可能に取り付けられる口金構造を有している。例えば、ＪＩＳＣ７７０９で定められるＧＸ１６ｔ−５口金を用いてもよい。

本実施の形態の点灯装置２３０は、直管形ＬＥＤランプ１００を常用点灯させるための常用点灯装置２４０と、直管形ＬＥＤランプ１００を非常点灯させるための非常用点灯装置２６０とに分かれている。常用点灯装置２４０は、常用点灯回路基板２４１と、この常用点灯回路基板２４１を収納するケース２５０ａとを有する。ケース２５０ａは、常用点灯回路基板２４１が取り付けられるベース部２５１ａと、常用点灯回路基板２４１を覆うようにベース部２５１ａに取り付けられるカバー部２５２ａとを有する。また、非常用点灯装置２６０は、バッテリ２６１と、非常用点灯回路基板２６２と、非常用点灯回路基板２６２を収納するケース２５０ｂとを有する。ケース２５０ｂは、ケース２５０ａと同様の構成となっており、非常用点灯回路基板２６２が取り付けられるベース部２５１ｂと、非常用点灯回路基板２６２を覆うようにベース部２５１ｂに取り付けられるカバー部２５２ｂとを有する。

常用点灯回路基板２４１と非常用点灯回路基板２６２とが別々の基板とされて個別のケースに収納されているので、各基板を単独で容易に取り替えることができる。従って、常用点灯装置２４０の回路方式と、非常用点灯装置２６０の回路方式とを、それぞれ個別かつ容易に変更することができるので、製造者は組合せを変えて様々な仕様の照明器具を容易に製造することができる。

商用電源１の電力供給状態が予め定めた非常時条件に該当した場合には非常用点灯装置２６０が作動し、それ以外の平常時には常用点灯装置２４０が作動する。「予め定めた非常時条件」とは、予め決められた非常用点灯開始条件である。この条件としては、商用電源１の電力供給状態、具体的には電圧値を条件とすることができる。例えば、商用電源１が遮断した場合を条件としてもよい。若しくは、商用電源１が完全に遮断していないときであっても商用電源１がある規定電圧値まで低下したことを条件としてもよい。規定電圧値は、たとえば、商用電源１の定格電圧の８５％〜４０％の範囲内の予め定めた値としてもよい。

なお、本実施の形態では一例として入力電圧検出回路部２６４で商用電源１が規定電圧値まで低下したかどうかを検出するが、本発明はこれに限られず商用電源１の電力供給状態を判定する回路等を適宜に設けてもよい。非常灯分野において非常用点灯を開始するための条件判定にかかる各種公知技術、および非常時に該当したときに非常用点灯装置を作動開始するための各種公知技術を、点灯装置２３０に適宜に用いてもよい。

［照明器具および点灯装置の回路構成および動作］
図３は、実施の形態にかかる照明器具１０００の回路図である。照明器具１０００の回路構成は、直管形ＬＥＤランプ１００と、常用点灯回路基板２４１と、バッテリ２６１と、非常用点灯回路基板２６２とを含むものである。常用点灯回路基板２４１および、非常用点灯回路基板２６２は、それぞれ商用電源１と接続している。

直管形ＬＥＤランプ１００は、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤ素子直列回路１０２と、ＬＥＤ素子直列回路１０２に対して並列に挿入された並列抵抗Ｒａと、並列抵抗Ｒａに対してさらに並列に接続された整流回路１０４とを備えている。

常用点灯回路基板２４１は、整流回路部２４１ａと、降圧回路部２４１ｂとを備えている。整流回路部２４１ａは、商用電源１から供給された交流電流を直流に変換するとともに昇圧する。降圧回路部２４１ｂは、整流回路部２４１ａの後段に接続され、整流回路部２４１ａの出力電圧を降圧するとともに、後述するＯＲ回路２６９を介して直管形ＬＥＤランプ１００に電力を供給する。降圧回路部２４１ｂは、直管形ＬＥＤランプ１００に定電流（たとえば、３５０ｍＡ）を供給する定電流回路部である。図６の回路図で示すように、本実施の形態では降圧回路部２４１ｂを一例としてバックコンバータ回路とするが、本発明はこれに限られず非絶縁型あるいは絶縁型の様々な回路方式とすることができる。例えばフライバックコンバータ回路であってもよい。

非常用点灯回路基板２６２は、商用電源１と接続すべき整流回路部２６３と、入力電圧検出回路部２６４と、定電圧出力回路部２６５と、バッテリ２６１と接続すべき充電回路部２６６とを備えている。非常用点灯回路基板２６２は、さらに、ＤＣＤＣ（直流−直流）コンバータ部２６７と、ＤＣＤＣコンバータ部２６７の後段に接続された定電力出力回路部２６８と、ＯＲ回路２６９とを備えている。

図３には、説明の便宜上、各回路を接続する配線３０１〜３０５が図示されている。配線３０１、３０２は、常用点灯回路基板２４１をＯＲ回路２６９に接続している。配線３０４を介して、ＤＣＤＣコンバータ部２６７がバッテリ２６１に接続している。配線３０３を介して、定電圧出力回路部２６５とＤＣＤＣコンバータ部２６７内部の起動回路２６７ａとが接続されている。配線３０３および配線３０５を介して、定電圧出力回路部２６５と定電力出力回路部２６８内部の起動回路２６８ｂとが接続されている。

整流回路部２６３は、商用電源１から入力される交流電圧を直流電圧に変換する。入力電圧検出回路部２６４は、整流回路部２６３の後段に接続され、入力される商用電源１の電圧を検出する。定電圧出力回路部２６５は、入力電圧検出回路部２６４の後段に接続されている。定電圧出力回路部２６５は、整流回路部２６３で整流された直流電圧を降圧し、予め定めた値の所定直流電圧を生成する。充電回路部２６６は、定電圧出力回路部２６５の後段に接続され、定電圧出力回路部２６５の出力電圧を利用してバッテリ２６１を充電する。

ＤＣＤＣコンバータ部２６７は、バッテリ２６１からの電力により動作し、バッテリ２６１の直流電圧を定電圧の直流電圧に変換するものであり、具体的にはバッテリ電圧ＶＢＡＴを昇圧して出力できるようになっている。定電力出力回路部２６８は、ＤＣＤＣコンバータ部２６７の出力電圧を変換して定電力を出力する。ＤＣＤＣコンバータ部２６７および定電力出力回路部２６８を介して、安定的に直管形ＬＥＤランプ１００に定電力を供給することができる。

ＯＲ回路２６９は、定電力出力回路部２６８の後段に接続するとともに、降圧回路部２４１ｂの後段にも接続している。ＯＲ回路２６９は、後述するように、常用点灯装置２４０と定電力出力回路部２６８からの電力を、選択的に直管形ＬＥＤランプ１００に供給する。ＯＲ回路２６９は、非常用点灯装置２６０ではなく常用点灯装置２４０に内蔵されていても良い。

図４は、照明器具１０００の常用点灯時の動作を示す模式図である。商用電源１の供給が正常に行われているとき、具体的には商用電源電圧が規定電圧値より高いときには、常用点灯が行われる。常用点灯中には、図４の実線矢印に示すように商用電源１の電力を用いて整流回路部２６３および降圧回路部２４１ｂが作動し、直管形ＬＥＤランプ１００を点灯させる。また、図４の破線矢印に示すように整流回路部２６３、入力電圧検出回路部２６４、および定電圧出力回路部２６５を経由して充電回路部２６６に電力が供給され、充電回路部２６６がバッテリ２６１を充電する。常用点灯時には、ＤＣＤＣコンバータ部２６７および定電力出力回路部２６８は停止している。

図５は、照明器具１０００の非常用点灯時の動作を示す模式図である。商用電源電圧が規定電圧値以下となったときには、非常用点灯が行われる。起動回路２６７ａは、定電圧出力回路部２６５が出力しなくなったことを配線３０３の電圧に基づいて検出すると、速やかにＤＣＤＣコンバータ部２６７を起動させる。また、起動回路２６８ｂは、定電圧出力回路部２６５が出力しなくなったことを配線３０３、３０５の電圧Ｖｘに基づいて検出すると、所定の起動遅延時間の経過後に定電力出力回路部２６８を起動させる。これにより、非常時に、ＤＣＤＣコンバータ部２６７および定電圧出力回路部２６５を用いて直管形ＬＥＤランプ１００に定電力を供給することができる。

（常用点灯装置の構成）
図６は、常用点灯装置２４０が内蔵する常用点灯回路基板の回路図である。図６には、常用点灯装置２４０の回路方式として、ＤＣＤＣコンバータ部２６７をブーストコンバータとし、降圧回路部２４１ｂをバックコンバータとし、これら直列接続したものが例示されている。ブーストコンバータおよびバックコンバータを直列接続した回路の構成は公知なので、ここでは回路構成の説明は省略する。なお、本発明はこれに限られず、非絶縁型あるいは絶縁型の様々な回路方式を常用点灯装置２４０に用いることができる。また、常用点灯装置２４０は、定電流制御ではなく、定電圧制御を行うものであってもよい。

（非常用点灯装置の構成）
図７〜図９は、それぞれ非常用点灯装置２６０が内蔵する非常用点灯回路基板２６２の回路の一部を示す図である。図７は、バッテリ２６１と、整流回路部２６３と、入力電圧検出回路部２６４と、定電圧出力回路部２６５と、充電回路部２６６を示す回路図である。

整流回路部２６３は、交流を脈流の直流に変換するダイオードブリッジと、このダイオードブリッジに接続され、脈流を平滑するコンデンサとを有する。なお、商用電源１とダイオードブリッジとの間にノイズフィルタなどを搭載してもよい。

入力電圧検出回路部２６４は、直列接続された抵抗Ｒ１１、Ｒ１２を備える。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の直列回路のうち抵抗Ｒ１１の一端が整流回路部２６３の高電位側出力端と接続し、この直列回路の反対側の端部である抵抗Ｒ１２の他端が基準電位と接続されている。入力電圧検出回路部２６４は、さらに、低電位側の抵抗Ｒ１２に並列に接続されるコンデンサＣ１１、ツェナーダイオードＤ１１、及び電圧検出器３５０を備える。電圧検出器３５０は、高精度の電圧検出が可能であることが好ましい。

商用電源１の電力供給状態が非常時条件に該当した場合、非常用点灯装置２６０が作動する。非常時条件に該当してから所定時間内（たとえば、１秒以内）に、常用点灯装置２４０から非常用点灯装置２６０に切り替えて、直管形ＬＥＤランプ１００に電力を供給することが好ましい。入力電圧検出回路部２６４は、この商用電源１の電圧値検出に必要なものである。ただし、商用電源１の電圧値を検出する必要がない場合（一例としては、電圧値以外の条件で非常時条件を判定する場合）、あるいは他の方法（代替品）で商用電源１の電圧値を検出できる場合は、この入力電圧検出回路部２６４を省略してもよい。

定電圧出力回路部２６５は、トランスＴＲ２と、このトランスＴＲ２の一次側に接続される制御回路３５１と、この制御回路３５１に接続されるフォトトランジスタＰＴと、トランスＴＲ２の二次巻線Ｔ２２に接続されるダイオードＤ２１および抵抗Ｒ２１を備えている。このほか、図７に示すように、コンデンサ、抵抗、電解コンデンサ、ツェナーダイオードなどを備えている。フォトトランジスタＰＴは、後述する充電回路部２６６が備える発光ダイオードＰＤと結合している。

制御回路３５１は、スイッチング素子を内部に有しており、このスイッチング素子はトランスＴＲ２の一次巻線Ｔ２１に対して直列に接続している。制御回路３５１は、フォトトランジスタＰＴの出力信号を内部スイッチング素子のスイッチング制御にフィードバックする。内部スイッチング素子のスイッチング動作を制御して、トランスＴＲ２の二次巻線Ｔ２２に出力する二次電圧を所定電圧（たとえば１０Ｖ）にするとともに、高調波を低減する高調波低減制御を実施する。なお、高調波低減機能が必要ない場合、あるいは高調波低減回路を別に設ける場合は、この定電圧出力回路部２６５自身が高調波低減機能を有さなくても良い。制御回路３５１が実施する制御の一例としては、内部スイッチング素子のスイッチング周波数を固定する固定周波数動作を行いつつ、内部スイッチング素子のオン時間を調節してもよい。

商用電源１の電圧が規定電圧値未満であることを入力電圧検出回路部２６４が検出した場合、定電圧出力回路部２６５が動作を停止する。つまり、商用電源１が規定電圧値に停止したときには、制御回路３５１はスイッチング動作を停止し、定電圧出力回路部２６５が停止する。これに応じて、トランスＴＲ２の二次巻線Ｔ２２に発生する電圧が低下し、ダイオードＤ２１および抵抗Ｒ２１の後段にある配線３０３の電圧Ｖｘも低下する。

充電回路部２６６は、図６に示すように、デジタルトランジスタ、シャントレギュレータ、トランジスタ、抵抗、およびツェナーダイオードなどを含んでいる。充電回路部２６６は、商用電源１が供給されているとき、つまり定電圧出力回路部２６５が直流電圧を出力しているとき、バッテリ２６１を充電する。充電回路部２６６は、表示用モニタＭ（表示用ＬＥＤ）を備えている。バッテリ２６１を正常に充電しているときは、表示用モニタＭが点灯（たとえば、緑色に点灯）する。

定電圧出力回路部２６５におけるトランスＴＲ２の二次巻線Ｔ２２とダイオードＤ２１のアノードとの接続点は、ダイオードＤ２１および抵抗Ｒ２１の直列回路を介して配線３０３に接続している。商用電源１の正常動作時においては、定電圧出力回路部２６５が作動することで二次側に出力電圧が供給されるので、これに応じた電圧Ｖｘが配線３０３に現れる。この電圧Ｖｘは、後述する起動回路２６７ａ、２６８ｂへと供給されている。

図８は、ＤＣＤＣコンバータ部２６７の回路図である。このＤＣＤＣコンバータ部２６７は、いわゆるブーストコンバータ回路であり、バッテリ電圧ＶＢＡＴを昇圧するためのものである。配線３０６および配線３０７を介して、ＤＣＤＣコンバータ部２６７と定電力出力回路部２６８とが接続している。

ＤＣＤＣコンバータ部２６７は、一端にバッテリ電圧ＶＢＡＴが印加され他端が接地される電解コンデンサＣ０と、一端が電解コンデンサＣ０の一端と接続するチョークコイルＬ１と、アノードがチョークコイルＬ１の他端と接続するダイオードＤ１と、チョークコイルＬ１とダイオードＤ１との接続点にドレインが接続したＭＯＳＦＥＴＱ１と、一端がダイオードＤ１のカソードと接続し他端が接地される平滑コンデンサＣ１と、ＭＯＳＦＥＴＱＷ１のゲートにスイッチング信号を供給する制御回路ＩＣ１と、を備える。抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路は出力平滑コンデンサＣ１と並列に接続している。抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路は、ＤＣＤＣコンバータ部２６７の出力電圧を検知して定電圧フィードバックを行うための回路である。抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧が制御回路ＩＣ１のフィードバック電圧端子に入力される。抵抗Ｒ９は、ＭＯＳＦＥＴＱ１のソースと接地電位との間に直列挿入されており、オン時間リミッタ回路として機能する。

起動回路２６７ａは、アノードが配線３０４と接続されて電圧Ｖｘがアノードに印加されるダイオードＤ３１と、ダイオードＤ３１のアノードに一端が接続し他端が接地されたコンデンサＣ３１と、ダイオードＤ３１とコンデンサＣ３１の接続点に制御端子（ベース）が接続されたデジタルトランジスタＱ３と、を備えている。デジタルトランジスタＱ３のコレクタは、制御回路ＩＣ１の端子２９２に接続しており、デジタルトランジスタＱ３のエミッタは接地される。端子２９２に印加される電圧に基づいて、制御回路ＩＣ１がそのスイッチング動作を開始してＤＣＤＣコンバータ部２６７が起動するかどうかが決まるようになっている。

ＤＣＤＣコンバータ部２６７は、定電圧出力回路部２６５の出力電圧が低下、つまり、定電圧出力回路部２６５が動作を停止しているときに起動する。定電力出力回路部２６８で定電力を出力させるためには、定電力出力回路部２６８に対して一定の電圧を投入し続ける必要がある。また、ＬＥＤを点灯させるときの点灯電圧は、バッテリ２６１のバッテリ電圧よりも高い場合があり、バッテリ電圧を昇圧することができる。なお、ＬＥＤを点灯させるときの点灯電圧がバッテリ２６１のバッテリ電圧よりも低い場合には、ＤＣＤＣコンバータ部２６７は昇圧回路ではなく降圧回路であってもよい。バッテリ２６１は使用時間の経過に伴って電圧が低下する。この点、本実施の形態では、ＤＣＤＣコンバータ部２６７が、予め設定した電圧値までバッテリ電圧ＶＢＡＴを昇圧し、後段の定電力出力回路部２６８へと安定的に供給することができる。

図９は、定電力出力回路部２６８およびＯＲ回路２６９の回路図である。定電力出力回路部２６８は、定電力フィードバック制御を行う擬似共振形フライバックコンバータである。定電力出力回路部２６８は、一次巻線Ｔ１、二次巻線Ｔ２、および補助巻線Ｔ３を備えたトランスＴＲ１と、一次巻線Ｔ１に直列に接続したＭＯＳＦＥＴＱ２と、このＭＯＳＦＥＴＱ２のスイッチングを制御する制御回路ＩＣ２と、アノードが二次巻線Ｔ２に直列に接続したダイオードＤ２１と、ダイオードＤ２１のカソードに一端が接続し他端が二次巻線Ｔ２の他端に接続した出力平滑コンデンサＣ２１と、出力平滑コンデンサＣ２１に並列に接続した抵抗と、を備えている。抵抗Ｒ５は、制御回路ＩＣ２のオン時間リミッタ回路である。補助巻き線Ｔ３にはダイオードＤ１１のアノードが接続し、ダイオードＤ１１のカソードには抵抗Ｒ６，Ｒ７の直列回路が接続し、抵抗Ｒ７の他端は配線３０７を介して接地されている。抵抗Ｒ６，Ｒ７の接続点は制御回路ＩＣ２のオフ時間検出端子と接続している。ダイオードＤ２１は、フライバック回路の２次側整流素子であり、そのアノードがトランスＴＲ１の二次巻線Ｔ２の一端と接続している。ダイオードＤ２１のカソードには出力平滑コンデンサＣ２１の一端が接続し、出力平滑コンデンサＣ２１の他端は二次巻線Ｔ２の他端と接続している。出力平滑コンデンサＣ２１に対して並列に抵抗が接続されている。定電力出力回路部２６８は、さらに、定電力調整部２６８ａと、起動回路２６８ｂを有している。

定電力調整部２６８ａは、抵抗Ｒ３、Ｒ４１、および可変抵抗Ｒ４がこの順に直列接続したものである。定電力調整部２６８ａは、制御回路ＩＣ２のレファレンンス電圧調整回路の役割を果たし、制御回路ＩＣ２のオン時間調整端子２９０と接続している。定電力調整部２６８ａの一端、つまり抵抗Ｒ３の一端は、ＤＣＤＣコンバータ部２６７のダイオードＤ１のカソードとトランスＴＲ１の一次巻線Ｔ１との接続点に接続している。定電力調整部２６８ａの他端、つまり可変抵抗Ｒ４の一端が、配線３０７を介して接地される。抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４１との接続点が制御回路ＩＣ２のオン時間調整端子２９０に接続している。可変抵抗Ｒ４を調整することで、ＤＣＤＣコンバータ部２６７の出力電圧を、任意の大きさに分圧できる。制御回路ＩＣ２のオン時間調整端子２９０に印加される電圧を所望値へと調節することができるので、定電力出力回路部２６８の出力電力値を任意且つ簡便に調整することができる。このように、非常用点灯装置２６０の定電力調整部２６８ａを調整することによって、非常時における光束を、常用点灯時の明るさとは独立に、任意に設定することができる。

起動回路２６８ｂは、商用電源１が規定電圧値になったとき、定電力出力回路部２６８を起動させる。起動回路２６８ｂは、アノードが配線３０５と接続されて電圧Ｖｘがアノードに印加されるダイオードＤ４と、ダイオードＤ４のアノードに一端が接続し他端が接地されたコンデンサＣ１１と、ダイオードＤ４とコンデンサＣ１１の接続点に接続した抵抗Ｒ７、Ｒ８の直列回路と、抵抗Ｒ７、Ｒ８の接続点に制御端子（ベース）が接続されたトランジスタＱ４と、を備えている。トランジスタＱ４のコレクタは、制御回路ＩＣ２のオン時間調整端子２９０に接続している。トランジスタＱ４のエミッタは、配線３０７を介して接地される。起動回路２６８ｂは、抵抗Ｒ７、Ｒ８の直列回路が追加されている点、およびデジタルトランジスタＱ３に代えてトランジスタＱ４を用いている点で、起動回路２６７ａとは異なっている。オン時間調整端子２９０に印加される電圧に基づいて、制御回路ＩＣ２がそのスイッチング動作を開始して定電力出力回路部２６８が起動するかどうかが決まるようになっている。

本実施の形態では、好ましい形態の一例として、起動回路２６８ｂが、定電圧出力回路部２６５が停止してから定電力出力回路部２６８が起動するまでに若干の遅延時間を生じさせるように構成されている。遅延時間の長さは、たとえば１００ミリ秒（ｍｓ）程度としてもよい。これにより、商用電源１の電力供給状況が非常時に該当してから、常用点灯装置２４０の出力電力量が低下してその電圧が所定電圧値に低下するまで、定電力出力回路部２６８の動作開始を遅らせることができる。

遅延時間を得るための具体的手段は、電圧Ｖｘが低下してから遅延時間後にトランジスタＱ４のベースの電圧が閾値を下回るように回路要素を組むというハードウェア的な方法であってもよく、制御回路ＩＣ２においてオン時間調整端子に信号入力があった後、予め定めた時間、スイッチング開始タイミングを遅延させるというソフトウェア的な方法であってもよい。

定電力出力回路部２６８の特徴を説明する。従来技術との比較で説明すると、従来の回路では、直管形ＬＥＤランプにおける回路の電流フィードバックあるいは電圧フィードバック制御を行うものが一般的であった。フライバックコンバータはトランスを有し、トランス一次側は、直管形ＬＥＤランプが接続すべきトランス二次側と絶縁されている。直管形ＬＥＤランプからフライバックコンバータ側へとフィードバック信号を伝えるためには、電気絶縁性を確保しつつフィードバック信号を送受信するための部品としてフォトカプラおよびツエナーダイオードなどが必要であった。

この点、本実施の形態では、直管形ＬＥＤランプ１００の定電流／定電圧フィードバック制御を行うのではなく、直管形ＬＥＤランプ１００の電力を一定にする定電力フィードバック制御を行う定電力出力回路部２６８を設けている。フィードバック制御に必要な回路は定電力出力回路部２６８側つまりトランス一次側に設けられており、フォトカプラなどの絶縁部品が削減されているという特徴も有している。

定電力出力回路部２６８は、インダクタンス要素（絶縁トランスＴＲ１）およびＭＯＳＦＥＴＱ２を含むフライバックコンバータであり、一定の直流の入力電圧を変換して直管形ＬＥＤランプ１００に定電力を供給する。直管形ＬＥＤランプ１００への供給電力（つまり定電力出力回路部２６８の出力電力）は、ＤＣＤＣコンバータ部２６７から定電力出力回路部２６８に入力される入力電圧と、トランスＴＲ１のインダクタンス、およびＭＯＳＦＥＴＱ２のオン時間によって決まる。制御回路ＩＣ２はオン時間調整端子２９０を有しており、このオン時間調整端子２９０へのインプット電圧によりＭＯＳＦＥＴＱ２のオン時間を調整できようになっている。そのインプット電圧を入力電圧の値により変化させることで、一定の出力電力を得ることができる。インプット電圧は、上述した定電力調整部２６８ａの可変抵抗Ｒ４を操作することで簡単に調節することができる。

ＯＲ回路２６９は、ソケット２２０を介して直管形ＬＥＤランプ１００と接続している。ＯＲ回路２６９は、互いのカソードが接続された２つのダイオードを備えている。第１ダイオードのアノードが常用点灯装置２４０と接続し、第２ダイオードのアノードが非常用点灯装置２６０（より具体的には定電力出力回路部２６８）と接続している。２つのダイオードのカソードは、直管形ＬＥＤランプ１００が有するＬＥＤ素子直列回路１０２のアノード側に電気的に接続する。

ＯＲ回路２６９は、常用点灯装置２４０が出力する電圧と非常用点灯装置２６０（より具体的には定電力出力回路部２６８）が出力する電圧のうち、高いほうの電圧を直管形ＬＥＤランプ１００に印加するものである。つまり、常用点灯装置２４０が動作して電力供給をしているときは、常用点灯装置２４０からの出力電力を直管形ＬＥＤランプ１００に供給することができる。その一方で、常用点灯装置２４０が停止して非常用点灯装置２６０が動作している非常用点灯時には、定電力出力回路部２６８が出力する電力を直管形ＬＥＤランプ１００に供給することができる。

［実施の形態にかかる装置のランプフリー点灯特性］
図１０は、本発明の実施の形態にかかる光源の点灯特性を示す表である。直管形ＬＥＤランプ１００に印加される電圧値は、「ＬＥＤ素子一つあたりの順方向電圧」と「ＬＥＤ素子の直列接続個数」の積で決まる。従って、ＬＥＤ素子が同じ仕様である場合には、直列接続されたＬＥＤ素子の個数によって、直管形ＬＥＤランプ１００に印加される電圧値が決まる。

図１０の表に示す仕様ＡのＬＥＤランプと仕様ＢのＬＥＤランプは、ＬＥＤ直列接続個数が異なる２種類の仕様を有する。図１０の上段では定電流動作中のパラメータを示しており、出力電流が３５０ｍＡで一定であっても得られる光束が２５００ｌｍ、３７００ｌｍで異なっていることがわかる。図１０の下段に示すとおり、定電力でＬＥＤを点灯させる場合には、ＬＥＤ素子の直列接続個数が多いときは電流値が小さくなり、ＬＥＤ素子の直列接続個数が少ないときは電流値が多くなる。一般にＬＥＤ素子が発する光束は電流に応じて決まり、電流値が少ないときにはＬＥＤ素子一つあたりの光束は少なくなる。しかし発光するＬＥＤ素子の個数が多ければ、ＬＥＤランプ全体としては、ＬＥＤの個数が少ない場合とほぼ同程度の光束が得られる。従って、互いに仕様の異なる仕様ＡのＬＥＤランプと仕様ＢのＬＥＤランプでも、定電力制御により同程度の光束（２０４２ｌｍおよび２０３５ｌｍ）を得ることができる。

以上説明したように、実施の形態にかかる点灯装置２３０によれば、商用電源１が正常供給されている間は常用点灯装置２４０が動作する。常用点灯装置２４０は直管形ＬＥＤランプ１００内部のＬＥＤ直列接続個数に関わらず定電流を供給することができるので、直管形ＬＥＤランプ１００の光束をＬＥＤ直列接続個数に応じたものとすることができる。これによりさまざまなＬＥＤ直列接続個数の直管形ＬＥＤランプ１００を点灯装置２３０に接続しても、その仕様通りの光束を安定して得られる常用点灯が可能となる。その一方で、非常時（すなわち商用電源１の電圧値が低下して規定電圧値になったとき）は、常用点灯装置２４０は停止し、代わりに非常用点灯装置２６０が作動することで、直管形ＬＥＤランプ１００に特定の値の電力（定電力）を確実かつ安定的に供給することができる。よって、点灯装置２３０にユーザーが任意の直管形ＬＥＤランプを接続しても、非常点灯時にほぼ同じ光束を確実且つ安定的に得ることができ、必要な床面照度（具体的には１ｌｘ以上）を確保することができる。

１ 商用電源、１００ 直管形ＬＥＤランプ、１０２ ＬＥＤ素子直列回路、１０４ 整流回路、２００ 器具本体、２１０ 本体部、２２０ ソケット、２３０ 点灯装置、２４０ 常用点灯装置、２４１ 常用点灯回路基板、２４１ａ 整流回路部、２４１ｂ 降圧回路部、２５０ａ、２５０ｂ ケース、２５１ａ、２５１ｂ ベース部、２５２ａ、２５２ｂ カバー部、２６０ 非常用点灯装置、２６１ バッテリ、２６２ 非常用点灯回路基板、２６３ 整流回路部、２６４ 入力電圧検出回路部、２６５ 定電圧出力回路部、２６６ 充電回路部、２６７ ＤＣＤＣコンバータ部、２６７ａ 起動回路、２６８ 定電力出力回路部、２６８ａ 定電力調整部、２６８ｂ 起動回路、２６９ ＯＲ回路、２９０ オン時間調整端子、２９２ 端子、３０１、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７ 配線、３５０ 電圧検出器、３５１ 制御回路、１０００ 照明器具

Claims (5)

1. ＬＥＤランプ、商用電源、およびバッテリと接続することで、前記ＬＥＤランプを常用点灯および非常用点灯させる点灯装置であって、
   前記商用電源の電力供給状態が予め定めた非常時条件に該当しないときに作動し、前記商用電源の交流電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電流制御または定電圧制御で点灯させる常用点灯回路と、
   前記商用電源の電力供給状態が前記非常時条件に該当したときに作動し、前記バッテリの電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電力制御で点灯させる非常用点灯回路と、
   を備え、
   前記非常用点灯回路は、
   前記バッテリと接続し、前記バッテリの直流電圧を定電圧の直流電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ部と、
   前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力した電圧から定電力を生成するフライバックコンバータ回路と、
   を含み、
   前記フライバックコンバータ回路は、
   一次巻線および二次巻線を有し、前記一次巻線に前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を受け、前記直流電圧を変換し、前記二次巻線から前記ＬＥＤランプへ供給すべき電力を出力するトランスと、
   前記一次巻線と直列接続したスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子のオンオフを制御し、オン時間調整端子へ印加される電圧に基づいて前記スイッチング素子のオン時間を調整する制御回路と、
   前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を分圧し、分圧した電圧を前記オン時間調整端子に印加し、分圧比を変更する可変抵抗を含む分圧回路と、
   を含む点灯装置。
2. 前記商用電源の前記電力供給状態が前記非常時条件に該当してから前記非常用点灯回路が出力を開始するタイミングを、予め定めた遅延時間だけ遅延させる請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記遅延時間の長さは、１００ミリ秒以上である請求項２に記載の点灯装置。
4. 前記常用点灯回路を形成した常用点灯回路基板と、
   前記常用点灯回路基板と分割された別の基板であって、前記非常用点灯回路を形成した非常用点灯回路基板と、
   を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. ＬＥＤランプと、
   バッテリと、
   前記ＬＥＤランプおよび前記バッテリと接続し、商用電源の電力を用いて前記ＬＥＤランプを常用点灯させ、前記バッテリの電力で前記ＬＥＤランプを非常用点灯させる点灯装置と、
   を備え、
   前記点灯装置は、
   前記商用電源の電力供給状態が予め定めた非常時条件に該当しないときに作動し、前記商用電源の交流電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電流制御または定電圧制御で点灯させる常用点灯回路と、
   前記商用電源の電力供給状態が前記非常時条件に該当したときに作動し、前記バッテリの電力から前記ＬＥＤランプに供給すべき電流を生成し、前記ＬＥＤランプを定電力制御で点灯させる非常用点灯回路と、
   を備え、
   前記非常用点灯回路は、
   前記バッテリと接続し、前記バッテリの直流電圧を定電圧の直流電圧に変換するＤＣＤＣコンバータ部と、
   前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力した電圧から定電力を生成するフライバックコンバータ回路と、
   を含み、
   前記フライバックコンバータ回路は、
   一次巻線および二次巻線を有し、前記一次巻線に前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を受け、前記直流電圧を変換し、前記二次巻線から前記ＬＥＤランプへ供給すべき電力を出力するトランスと、
   前記一次巻線と直列接続したスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子のオンオフを制御し、オン時間調整端子へ印加される電圧に基づいて前記スイッチング素子のオン時間を調整する制御回路と、
   前記ＤＣＤＣコンバータ部からの直流電圧を分圧し、分圧した電圧を前記オン時間調整端子に印加し、分圧比を変更する可変抵抗を含む分圧回路と、
   を含む照明器具。

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