JP6651766B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、照明器具に関する。

防災用の照明器具は、非常時において外部からの給電が断たれた場合でも点灯可能なように、バッテリを搭載している。バッテリは、照明器具の部品コストにおける大きな割合を占める。

また、この種の照明器具が点灯する非常時とは、例えば商用電源の供給が停止してしまうような状況であり、その発生頻度は一般的には低い。反面、そのような稀な非常時にそなえて、バッテリは常に充電する必要があり、バッテリは劣化し易い。このため、定期的なバッテリのメンテナンスが必要となる。

国際公開第2010/040634号

本発明が解決しようとする課題は、バッテリを搭載することなしに防災用途に適応する照明器具を提供することである。

実施形態の照明器具は、発光デバイス及び駆動ユニットを備える。発光デバイスは、駆動電力の供給を受けて発光する。駆動ユニットは、外部からの交流電力が入力される場合には当該交流電力を整流して直流電流として出力し、かつ外部からの直流電力が入力される場合には当該直流電力を出力するダイオードブリッジを備え、交流電力及び直流電力のいずれがダイオードブリッジに入力される場合も、予め定めた同じ明るさで発光デバイスを発光させるための駆動電力をダイオードブリッジが出力する直流電力から得て発光デバイスに供給する。

本発明によれば、バッテリを搭載することなしに防災用途に適応する照明器具を提供できる。

第１の実施形態に係る照明器具の全体の外観を示す斜視図。 第１の実施形態に係る照明器具の外観の一部を拡大して示す斜視図。 第１の実施形態に係る照明器具の電気回路構成を示すブロック図。 図３中の下側に示される照明ユニットの光度の経時変化を示す図。 第２の実施形態に係る照明器具の電気回路構成を示すブロック図。 図５中に示される照明ユニットの光度の経時変化を示す図。 第３の実施形態に係る照明器具の電気回路構成を示すブロック図。 図７中に示される照明ユニットの光度の経時変化を示す図。 非常時点灯用の照明器具の一例の外観を示す斜視図。

以下、いくつかの実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１及び図２は本実施形態に係る照明器具１００の外観を示す斜視図である。なお、図１は照明器具１００の全体を示し、図２は、図１における一部を拡大して示している。

照明器具１００は、例えば住宅、商業施設、あるいは工場などの施設において、主として天井に取り付けられて使用される。照明器具１００は、常用の照明ユニット１及び非常用の照明ユニット２を備える。

照明ユニット１は、ＬＥＤ（light emitting diode）バー１１及び器具本体１２を備える。ＬＥＤバー１１は、多数のＬＥＤを配列して直管形のユニットを形成している。器具本体１２は、ＬＥＤバー１１を保持する。照明ユニット１はさらに、図１では図示しない常用電源ユニットを備える。

器具本体１２の一端部には、照明ユニット２が取り付けられている。
照明ユニット２は、ＬＥＤ非常灯２１及び器具本体２２を備える。ＬＥＤ非常灯２１は、例えばＣＯＢ（chip on board）タイプのＬＥＤパッケージ及びレンズを備える。ＬＥＤ非常灯２１は、ＬＥＤパッケージが放射する光を、レンズによって収束した上で、ＬＥＤ非常灯２１の外部へと投光する。器具本体２２は、ＬＥＤ非常灯２１を保持する。また器具本体２２は、後述する非常用電源ユニットを収容する。

図３は照明器具１００の電気回路構成を示すブロック図である。なお、図３に示される要素のうちで図１，図２に示されるのと同一の要素については、図１，図２と同一の符号を付する。

照明ユニット１は、ＬＥＤ群１１ａ、コネクタ１３及び常用電源ユニット１４を備える。
ＬＥＤ群１１ａは、ＬＥＤバー１１に備えられた多数のＬＥＤである。ＬＥＤ群１１ａに含まれる多数のＬＥＤはそれぞれ、常用電源ユニット１４から供給される駆動電力によって駆動されて発光する。
コネクタ１３は、コネクタ２０１と結合する。コネクタ１３は、いずれも常用電源ユニット１４に接続された２つの接点を有する。コネクタ１３は、これら２つの接点が、コネクタ２０１が有し、かつ商用電源２００に接続された２つの接点とそれぞれ接触することで、商用電源２００から常用電源ユニット１４へとＡＣ（alternating current）電力を供給させる。
常用電源ユニット１４は、商用電源２００から供給されたＡＣ電力により動作し、ＬＥＤ群１１ａに駆動電力を供給する。つまり常用電源ユニット１４は、駆動ユニットとしての機能を有する。

照明ユニット２は、ＬＥＤ群２１ａ、コネクタ２３及び非常用電源ユニット２４を備える。
ＬＥＤ群２１ａは、ＬＥＤ非常灯２１に備えられたＬＥＤパッケージに含まれた多数のＬＥＤである。ＬＥＤ群２１ａに含まれる多数のＬＥＤはそれぞれ、非常用電源ユニット２４から供給される駆動電力によって駆動されて発光する。ＬＥＤ群２１ａに含まれる多数のＬＥＤはそれぞれ、発光デバイスの一例である。
コネクタ２３は、コネクタ３０１と結合する。コネクタ２３は、いずれも非常用電源ユニット２４に接続された２つの接点を有する、コネクタ２３は、これら２つの接点が、コネクタ３０１が有し、かつ非常電源設備３００に接続された２つの接点とそれぞれ接触することで、非常電源設備３００から非常用電源ユニット２４へと電力を供給させる。
非常用電源ユニット２４は、非常電源設備３００から供給された電力により動作し、ＬＥＤ群２１ａに駆動電力を供給する。

非常用電源ユニット２４はさらに、ダイオードブリッジ２４ａ及びＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂを備える。ダイオードブリッジ２４ａは、一対の入力端にコネクタ２３の２つの接点がそれぞれ接続される。ダイオードブリッジ２４ａは、一対の出力端にＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの一対の入力端がそれぞれ接続される。ダイオードブリッジ２４ａは、非常電源設備３００から供給されたＡＣ電力を整流してＤＣ（direct current）電力として出力する。ダイオードブリッジ２４ａは、非常電源設備３００から供給されたＤＣ電力をそのまま出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂは、ダイオードブリッジ２４ａから出力される電力により動作し、予め固定的に定められた電流値のＤＣ電力を出力する。

次に、以上のように構成された第１の実施形態の照明器具１００の動作について説明する。
通常は、商用電源２００から照明器具１００に給電されている。このときは、常用電源ユニット１４により生成された駆動電力によってＬＥＤ群１１ａに含まれる多数のＬＥＤが駆動される。そしてこれによるＬＥＤの発光によって、ＬＥＤバー１１が点灯する。

非常時に商用電源２００からの給電が停止されると、常用電源ユニット１４は動作を停止し、ＬＥＤ群１１ａに含まれる多数のＬＥＤの発光が停止する。したがって、ＬＥＤバー１１が消灯する。そして、商用電源２００からの給電が停止されたことに応じて非常電源設備３００が稼働すると、非常電源設備３００から非常用電源ユニット２４への給電が開始される。

ところで、照明器具１００は汎用品であり、様々な施設で使用され得る。非常電源設備３００は、照明器具１００が使用される施設に設置される。かくして照明器具１００が接続される非常電源設備３００は、照明器具１００がどの施設で使用されるかによって変わる。

非常電源設備３００においては、発電機又は蓄電池などの様々なタイプの電源が利用され得る。また非常電源設備３００の給電能力も様々である。このため非常電源設備３００には、ＡＣ電力を供給するタイプとＤＣ電力を供給するタイプとがそれぞれ存在する。
非常電源設備３００から非常用電源ユニット２４へとＡＣ電力が供給された場合、このＡＣ電力はダイオードブリッジ２４ａでの整流によりＤＣ電力に変換された上で、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂへと供給される。また、非常電源設備３００から非常用電源ユニット２４へとＤＣ電力が供給された場合、このＤＣ電力はそのままダイオードブリッジ２４ａを通過し、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂへと供給される。かくして、非常電源設備３００がＡＣ電力及びＤＣ電力のいずれを供給するタイプであっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂには直流電力が供給される。

ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂは、ダイオードブリッジ２４ａから供給されるＤＣ電力で動作し、ＤＣ電力を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂは、出力の電流値を、予め固定的に定められた目標値に近付けるように調整する。このため、ＬＥＤ群２１ａに含まれる多数のＬＥＤは、予め固定的に定められた電流値のＤＣ電力により駆動されて、予め定められた一定の明るさで発光する。

図４は照明ユニット２の光度の経時変化を示す図である。ただし図４では、給電開始直後の立ち上がりにおける光度の変化についての図示は省略している。
図４に示すように照明ユニット２は、予め定められた光度で発光し、この光度は経時的には変化しない。ただし、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂにおける出力電流値の制御精度の関係から、実際には照明ユニット２の光度には変化が生じる。しかしながら、照明ユニット２の光度は、許容範囲内に維持される。
なお、照明ユニット２の光度が、図４に示すように非常灯として必要とされる光度の基準値よりも大きくなるように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂからの出力電流値を定める。

このように第１の実施形態における照明器具１００によれば、非常時には、非常電源設備３００からの給電によって点灯するので、そのためのバッテリを搭載する必要はない。
また第１の実施形態における照明器具１００によれば、非常電源設備３００からＡＣ電力及びＤＣ電力のいずれが供給される場合であっても、ほぼ同じ光度で点灯できる。したがって、非常電源設備３００の違いに影響されることなく、様々な施設において同様な非常点灯状態を実現できる。
（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態における照明器具１００のうちの照明ユニット２の回路構成を示すブロック図である。なお、図５に示される要素のうちで図１〜図３に示されるのと同一の要素については、図１〜図３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第２の実施形態における照明器具１００は、第１の実施形態における非常用電源ユニット２４に代えて非常用電源ユニット２５を備える。
非常用電源ユニット２５は、ダイオードブリッジ２４ａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂ及び設定ユニット２５ａを備える。つまり非常用電源ユニット２５は、非常用電源ユニット２４に設定ユニット２５ａを追加して構成されている。
設定ユニット２５ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂへの供給電力を監視し、非常電源設備３００からの給電開始を判定する。設定ユニット２５ａはまた、非常電源設備３００からの給電開始からの経過時間に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの出力に関する電流値の目標値を予め定められたパターンで変化させる。

次に、以上のように構成された第２の実施形態の照明器具１００の動作について説明する。なおここでは、第１の実施形態における動作と相違する動作について説明する。
第１の実施形態で説明したように非常電源設備３００が稼働し、非常電源設備３００から非常用電源ユニット２５への給電が開始されると、ダイオードブリッジ２４ａから直流電力が出力されるようになる。設定ユニット２５ａは、このようなダイオードブリッジ２４ａからの電力出力の立ち上がりを検出したならば、給電が開始されたと判定する。そして設定ユニット２５ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの目標値を予め定めた初期値とする。
こののちに設定ユニット２５ａは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの目標値を経時的に低下させる。

図６は照明ユニット２の光度の経時変化を示す図である。ただし図６では、図４と同様に、給電開始直後の立ち上がりにおける光度の変化及びＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂにおける出力電流値の制御精度の関係で生じる光度の変化についての図示は省略している。

かくして第２の実施形態の照明器具１００においても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
さらに第２の実施形態の照明器具１００では、光度を経時的に低下させる。したがって、非常事態の発生直後は必要な光度での照明により、周囲に居る人の視界を確保できるととともに、周囲に居る人の不安感を和らげることができる。そして、経時にしたがって光度を低下させることにより、非常電源設備３００への負荷を軽減して、非常電源設備３００からの給電の継続時間の延長を図ることができる。なお、照明ユニット２の光度は、初期の光度であっても、照明ユニット１の光度よりも小さく、更に経時的に低下することになるが、人間の目は暗さに慣れるので、経時的な光度の低下は問題とはならない。

なお、光度の経時変化のパターンを、避難するのに充分な時間が経過した後に、人間が容易に知覚できる程度の顕著な光度の低下が生じるパターンとしておけば、光度の顕著な低下が、避難が遅れていることを人間に報知する動作にもなる。

（第３の実施形態）
図７は第３の実施形態における照明器具１００のうちの照明ユニット２の回路構成を示すブロック図である。なお、図７に示される要素のうちで図１〜図３に示されるのと同一の要素については、図１〜図３と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第３の実施形態における照明器具１００は、第１の実施形態における非常用電源ユニット２４に代えて非常用電源ユニット２６を備える。
非常用電源ユニット２６は、ダイオードブリッジ２４ａ、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂ、判定ユニット２６ａ及び設定ユニット２６ｂを備える。つまり非常用電源ユニット２６は、非常用電源ユニット２４に判定ユニット２６ａ及び設定ユニット２６ｂを追加して構成されている。
判定ユニット２６ａは、ダイオードブリッジ２４ａに入力される電力がＡＣ電力及びＤＣ電力のいずれであるかを判定する。判定ユニット２６ａは、判定結果を設定ユニット２６ｂに通知する。
設定ユニット２６ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂへの供給電力を監視し、非常電源設備３００からの給電開始を判定する。設定ユニット２６ｂはまた、非常電源設備３００からの給電開始からの経過時間に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの出力の電流値の目標値を予め定められたパターンで変化させる。設定ユニット２６ｂはさらに、判定ユニット２６ａでの判定結果に応じて、目標値を変化させるパターンを変更する。

次に、以上のように構成された第３の実施形態の照明器具１００の動作について説明する。なおここでは、第１の実施形態における動作と相違する動作について説明する。
第１の実施形態で説明したように非常電源設備３００が稼働し、非常電源設備３００から非常用電源ユニット２６への給電が開始されると、ダイオードブリッジ２４ａに電力が入力されるようになる。判定ユニット２６ａは、この電力がＡＣ電力及びＤＣ電力のいずれであるかを判定する。

一方、設定ユニット２６ｂは、ダイオードブリッジ２４ａから直流電力が出力されるようになったならば給電が開始されたと判定する。そして設定ユニット２６ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの目標値を、判定ユニット２６ａによりＡＣ給電と判定されている場合には第１の初期値に設定し、ＤＣ給電と判定されている場合には第２の初期値に設定する。第１及び第２の初期値は、第１の初期値の方が大きな値として予め定められている。

こののちに設定ユニット２６ｂは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂの目標値を経時的に低下させる。設定ユニット２６ｂは、判定ユニット２６ａによる判定結果に拘わらず、目標値の変化の度合いは同じとする。

図８は照明ユニット２の光度の経時変化を示す図である。ただし図８では、図４と同様に、給電開始直後の立ち上がりにおける光度の変化及びＤＣ−ＤＣコンバータ２４ｂにおける出力電流値の制御精度の関係で生じる光度の変化についての図示は省略している。

設定ユニット２６ｂは、図８に示す様に、ＡＣ給電時及びＤＣ給電時のいずれにおいても、光度が基準値を上回るように目標値を設定する。かくして言い換えるならば、設定ユニット２６ｂは、光度の基準値に対するマージンを、ＤＣ給電時にはＡＣ給電時よりも小さくする。

この第３の実施形態の照明器具１００においても、第１及び第２の実施形態と同様な効果が得られる。
さらに第３の実施形態の照明器具１００では、電力消費量が、ＤＣ給電時においてＡＣ給電時よりも低くなる。ＡＣ給電タイプの非常電源設備３００は、蓄電池を利用するタイプである可能性が高い。そして蓄電池を利用するタイプの非常電源設備３００は、他のタイプに比べて供給容量が小さい傾向にある。このため、ＤＣ給電時における電力消費量を抑えることは、非常電源設備３００が蓄電池を利用するタイプである場合に、給電可能時間の延長に寄与する。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

非常用電源ユニット２４，２５，２６のいずれかを、非常時点灯用に特化した既存の照明器具に組み込む形で本願の照明器具を構成することもできる。
図９は非常時点灯用の照明器具４００の一例の外観を示す斜視図である。
照明器具４００は、半球状の本体４１にフランジ４１ａを形成している。本体４１を天井内に埋め込むとともに、フランジ４１ａを天井に突き当てる状態で天井に取り付けられる。そして本体４１の内部に収容したＬＥＤが発する光を窓４２から放出することにより照明を行う。

第２又は第３の実施形態における目標値の変化パターンは、照明器具１００の設計者などによって任意に定められて良い。
第３の実施形態においては、目標値を一定としても良い。
第３の実施形態においては、目標値の変化パターン又は変化の度合いを、ＡＣ給電時とＤＣ給電時とで互いに異ならせても良い。

非常用電源ユニット２４，２５，２６の回路構成は、同様な機能を実現可能な別のものに置き換えることができる。
ＬＥＤ２１ａに代えて、蛍光ランプ、ハロゲンランプ又は白熱電球などの別の種類の発光デバイスを用いても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら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。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］ 駆動電力の供給を受けて発光する発光デバイスと；
外部から供給される電力で動作し、当該電力が交流及び直流のいずれであっても、予め定めた点灯状態で前記発光デバイスを発光させるための駆動電力を前記発光デバイスに供給する駆動ユニットと；を具備したことを特徴とする照明器具。
［付記２］ 前記駆動ユニットは、供給電力が交流及び直流のいずれであるかに拘わらずに、予め定められた許容範囲内の明るさで前記発光デバイスを発光させるように前記駆動電力を前記発光デバイスに供給することを特徴とする付記１に記載の照明器具。
［付記３］ 前記駆動ユニットは、供給電力が交流及び直流のいずれであるかに拘わらずに、予め定められた変化パターンで前記発光デバイスの発光の明るさを経時変化させるように前記駆動電力を前記発光デバイスに供給することを特徴とする付記１に記載の照明器具。
［付記４］ 供給電力が交流及び直流のいずれであるかを判定する判定ユニットをさらに備え；
前記駆動ユニットは、前記判定ユニットにより交流と判定された場合と直流と判定された場合とで、明るさの経時変化の度合いが共通する互いに異なる変化パターンで前記発光デバイスの発光の明るさを経時変化させるように前記駆動電力を前記発光デバイスに供給することを特徴とする付記１に記載の照明器具。
［付記５］ 前記駆動ユニットは、前記判定ユニットにより交流と判定された場合の前記変化パターンよりも、前記判定ユニットにより直流と判定された場合の前記変化パターンでの前記発光デバイスの発光の明るさを低くすることを特徴とする付記４に記載の照明器具。

２…照明ユニット、２１…ＬＥＤ非常灯、２１ａ…ＬＥＤ群、２２…器具本体、２３…コネクタ、２４，２５，２６…非常用電源ユニット、２４ａ…ダイオードブリッジ、２４ｂ…ＤＣ−ＤＣコンバータ、２５ａ，２６ｂ…設定ユニット、２６ａ…判定ユニット、１００…照明器具、２００…商用電源、３００…非常電源設備、４００…照明器具。

Claims (1)

1. 駆動電力の供給を受けて発光する発光デバイスと；
   非常電源から供給される電力により動作するユニットであって、前記非常電源からの交流電力が入力される場合には当該交流電力を整流して直流電流として出力し、かつ前記非常電源からの直流電力が入力される場合には当該直流電力を出力するダイオードブリッジを備え、前記交流電力及び前記直流電力のいずれが前記ダイオードブリッジに入力される場合も、予め定めた同じ明るさで前記発光デバイスを発光させるための駆動電力を前記ダイオードブリッジが出力する直流電力から得て前記発光デバイスに供給する駆動ユニットと；を具備し、
   前記駆動ユニットは、前記交流電力及び前記直流電力のいずれが前記ダイオードブリッジに入力されるかに拘わらずに、前記発光デバイスの発光の明るさを経時的に低下させるように前記駆動電力を前記発光デバイスに供給することを特徴とする照明器具。