JP6970396B2

JP6970396B2 - 照明装置

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Publication number: JP6970396B2
Application number: JP2020114918A
Authority: JP
Inventors: 和也冨山; 大志郎世良; 俊雄辻
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-01-25
Also published as: JP2020161504A

Description

本発明の実施形態は、照明装置に関する。

例えば体育館や、工場、倉庫、商業施設等のような高天井には、灯具の取付高さ５ｍ以上の一般の高天井灯具と、非常灯とが取り付けられている。一般の高天井灯具は、灯具本体内にＬＥＤなどの発光素子を有する光源と、ＬＥＤ電源とが内蔵されている。非常灯は、非常灯筐体内に非常灯光源と、蓄電池と、非常灯制御用のユニットとが内蔵されている。

そして、停電時以外の通常点灯時には、外部電源からの給電により一般の高天井灯具の
光源を常用点灯用光源として使用する。また、外部電源からの給電が停止した非常時（停電時）には、非常灯制御用のユニットによって非常灯に切り替え、非常灯に内蔵した蓄電池の電力を用いて非常灯の光源を点灯させる。

特開２０１３−２０１０８０号公報

高天井灯具は、建物の天井面から吊下げられて設置されて室内を照明する器具である。そして、高天井灯具や、非常灯は、例えば、高さ５ｍ以上の高天井で灯具の設置や、電気配線工事などが行われる。しかしながら、例えば、灯具の取付高さ５ｍ以上の一般の高天井は、室内の天井高が住戸やオフィス等の一般的な居室よりも高いため、通常の脚立では高さが足りないので使用できず、高天井作業用の足場を設置するなどの手間がかかる。さらに、高天井灯具や、非常灯は、定期的に点灯試験や、ランプ交換、電池交換などのメンテナンスを行う必要がある。これらの作業の度に、高天井作業用の足場を設置する必要があり、その作業が煩雑となる。

そこで、実施形態は、高天井などの施工が難しい環境での灯具の設置を簡素化することができる照明装置を提供することが課題である。

実施形態の照明装置は、天井側に取り付けられる天井側構造体と；前記天井側構造体とは別の取付け面に取り付けられる下部構造体と；を具備する。前記天井側構造体は前記天井側に取り付けられる取付部と；前記取付部に設けられ、発光素子を実装した基板と、前記基板を覆う透光性のカバー部材とを有する光源と；前記光源を保持する灯具本体と；を有する灯具を具備する。前記下部構造体は、前記灯具に接続され、商用電力を変換し前記天井側構造体に供給することにより前記光源を常用点灯用光源として使用する常用点灯用電源と；ユーザの操作による指示の入力を受け付けるユニットと；を具備する。

実施形態は、高天井などの施工が難しい環境での灯具の設置を簡素化することができる照明装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態の照明装置の灯具全体の概略構成を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の照明装置のシステム全体の概略構成を示すブロック図である。図３Ａは、第１の実施形態の照明装置の耐熱配線を示す横断面図である。図３Ｂは、第１の実施形態の照明装置の耐熱端子台を示す平面図である。図４は、第１の実施形態の照明装置の動作を説明するためのフローチャートである。図５は、第２の実施形態の照明装置のシステム全体の概略構成を示すブロック図である。図６は、第３の実施形態の照明装置の動作を説明するためのフローチャートである。図７は、第１の実施形態の照明装置の耐熱配線の変形例を示す横断面図である。図８は、第１の実施形態の照明装置の耐熱配線の他の変形例を示す横断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１乃至図４は、第１の実施形態を示す。図１は、第１の実施形態の照明装置である常用・非常点灯併用タイプの照明器具の灯具の全体の外観を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の照明装置のシステム全体の概略構成を示す図である。図３Ａは、第１の実施形態の照明装置の耐熱配線を示す横断面図である。図３Ｂは、第１の実施形態の照明装置の耐熱端子台を示す平面図である。図４は、第１の実施形態の照明装置の動作を説明するためのフローチャートである。

本実施形態の照明装置は、図２に示すように天井面に取り付けられる天井側構造体１と、天井面とは別の取付け面、例えば建物の側壁下部に取り付けられる下部構造体１１とを有する。

天井側構造体１は、例えば体育館や、工場、倉庫、商業施設等のような高天井に設置される灯具２（以下、高天井灯具と称する）を有する。この高天井灯具２は、高天井の天井面に吊り下げ状態で取り付けられるアーム（取付部）４と、このアーム４に設けられ、図示しない発光素子を実装した基板と、基板を覆う透光性のカバー部材７ａとを有する光源７と、この光源７を保持する灯具本体８と、を有する。ここで、発光素子（直流負荷）としては、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）が用いられる。この場合、ＬＥＤは、高所から照明対象に対して規定の照度の照明を行い得る、高照度を取り出せるものである。カバー部材７ａは、耐熱性の材料、例えばガラスによって形成されている。また、灯具本体８は、金属などの耐熱材料で形成されている。

灯具本体８は、図示しない矩形平板状のプレートにおける一方の面側（図１中で下面側）に、複数のＬＥＤ素子が実装された基板が配置されている。プレートの他面側（図１中で上面側）には、複数の放熱フィン９が一体に設けられている。そして、本実施形態の高天井灯具２は、内部に実装された複数のＬＥＤ素子を発光させることにより、図１及び図２に示した下方向に位置する広範囲の空間を照明する。ここで、光源７は、灯具２の直下方向に光度ピークの配光を持つ。また、高天井灯具２は、この高照度ＬＥＤからの照明光を高所から照明対象に対して規定の領域を照明し得るようにする、配光部材を有している。さらに、灯具本体８は、端子台３を有する。この端子台３は、耐熱配線５の一端側が接続されている。

耐熱配線５は、図３Ａに示すように例えば、銅線などの心線５ａの周囲を耐熱性を有する耐熱シース５ｂで被覆した耐火ケーブルが使用される。耐熱シース５ｂの周囲は、ビニール樹脂５ｃで被覆されている。耐熱シース５ｂは、一般のＦケーブルの心線５ａの被覆材よりも径が大きくなる。そのため、図３Ｂに示すように端子台３の配線挿入穴６の径も、一般のＦケーブル用の配線挿入穴よりも径が大きくなる。また、端子台３も耐熱性を有する耐熱端子台３であることが好適である。これにより、非常点灯用照明器具としての基本要求機能が満たされる。すなわち、周囲温度１４０℃の雰囲気の中で３０分間点灯を維持できる構造となる。

下部構造体１１は、常用点灯用電源としてのＬＥＤ電源１２と、蓄電池などの電池１４と、制御部を含むユニット１３とを具備する。ユニット１３には、耐熱配線５の他端側が接続されている。耐熱配線５は、例えば建物の壁面に固定されている。このユニット１３の制御部は、ＬＥＤ電源１２と電池１４との切り替えを制御する。そして、停電時以外の通常時には、ユニット１３の制御部によってＬＥＤ電源１２が高天井灯具２に接続された
状態に切り替えられる。この場合には、高天井灯具２の光源７を常用点灯用光源として使用する。また、外部電源からの給電が停止した非常時には、ユニット１３の制御部によって電池１４が高天井灯具２に接続された状態に切り替えられる。この場合には、電池１４から高天井灯具２の光源７を非常点灯用の非常灯として使用する電力を供給する。なお、高天井灯具２の光源７を非常灯として使用する場合の光源７の配光は、通常時の光源７の配光と一致している。

このように本実施形態では、高天井灯具２のＬＥＤの電源としては、ＬＥＤ電源１２と電池１４の２系統が設けられている。これらＬＥＤ電源１２と電池１４は、制御用のユニット１３により、切り替えて使用される。

具体的には、通常はＬＥＤ電源１２が用いられ、停電時に電池１４に切り替えられる。ＬＥＤ電源１２は、商用電力を供給する系統電源に接続され、交流（ＡＣ）電圧を直流（ＤＣ）電圧に変換する。電池１４は、ユニット１３を介してＬＥＤ電源１２により充電される蓄電池である。

ユニット１３は、ユーザ（一般ユーザ又は保守員）が操作する図示しない操作盤や無線端末などからのユーザ指示入力に応じて、高天井灯具２のＬＥＤの点灯制御を行う。ユニット１３は、無線端末と通信を行うための無線装置と、操作盤や無線端末などからのユーザ指示入力に応答した制御を行う制御部と、各種情報を表示する表示部と、を備える。制御部は、例えば、Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、又はCentral Processing Unit（ＣＰＵ）等の集積回路を含む。この制御部集積回路の動作は、ユニット１３内に設けられた記録装置に記録されたプログラム、又は制御部集積回路内の記録領域に記録されたプログラムに従って行われる。表示部は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の小型の表示装置を含む。なお、このユニット１３においても、自身の動作電源として、通常はＬＥＤ電源１２を用い、停電時に電池１４に切り替える機能を有する。このユニット１３自身の動作電源の切り替えについては、制御部によりソフトウェア的に切り替えることもできるが、ハードウェア回路により強制的に切り替わることが望ましい。

さらに、下部構造体１１は、例えば高天井灯具２の点検機構や、電池１４のバッテリー異常を表示する表示用モニターなどが装備されていることが望ましい。

次に、図４を用いて、本実施形態に係る照明装置の動作フローの例を説明する。図４のフローは、ＬＥＤ電源１２からユニット１３への給電が開始されて、ユニット１３が有する制御部が、ユニット１３内に設けられた記録装置に記録されたプログラム、又は制御部集積回路内の記録領域に記録されたプログラムを起動することによってスタートする。

まず、ユニット１３の制御部は、系統電源からＬＥＤ電源１２への給電状態をモニタリングすることで、地域停電や火災等によって系統電源からＬＥＤ電源１２への給電が遮断され、停電が発生しているか否かを判断する（Ａｃｔ１）。ここで、停電が発生していないと判断した場合には、制御部は、電池１４に充電されている蓄電量をチェックし（Ａｃｔ２）、電池１４の蓄電量が予め規定された閾値蓄電量以上であるか否かにより、電池ＯＫであるかどうかを判断する（Ａｃｔ３）。もしここで、電池蓄電量が閾値蓄電量未満で、電池ＮＧと判断されたならば、制御部は、ユニット１３内の表示部に電池１４警告を表示して（Ａｃｔ４）、動作を上記Ａｃｔ１に戻す。この電池警告の表示に応じて、ユーザは、電池１４の交換等を行うことになる。

また、上記Ａｃｔ３において、電池ＯＫであると判断したならば、制御部は、操作盤や無線端末からの点検指示入力が有ったか否かを判断する（Ａｃｔ５）。ここで、点検指示
入力が有ったと判断したならば、制御部は、その点検指示入力に応じた点検動作を実施し、その結果を表示部に表示する（Ａｃｔ６）。この点検動作及び結果表示は、本実施形態とは直接関係する動作ではないので、その説明は省略する。その後、制御部は、上記Ａｃｔ１の動作に戻る。

また、上記Ａｃｔ５において、点検指示入力が無いと判断したならば、制御部は、操作盤や無線端末などに設けられた高天井灯具２の点灯ＳＷがＯＮ状態とされているか否かを判断する（Ａｃｔ７）。ここで、高天井灯具２の点灯ＳＷがＯＮ状態とされていない、つまりＯＦＦ状態であると判断したならば、高天井灯具２を消灯する（Ａｃｔ８）。その後、制御部は、上記Ａｃｔ１の動作に戻る。また、高天井灯具２の点灯ＳＷがＯＮ状態とされていると判断したならば、高天井灯具２を点灯する（Ａｃｔ９）。この場合、ＬＥＤ電源１２を駆動電源として用いて、高照度の照明が得られるように点灯する。その後、制御部は、上記Ａｃｔ１の動作に戻る。

一方、上記Ａｃｔ１において、停電が発生していると判断した場合、制御部は、自身の動作電源及び高天井灯具２の駆動電源を、ＬＥＤ電源１２から電池１４に切り替える（Ａｃｔ１０）。なお、制御部自身の動作電源に関しては、前述したように、ハードウェア回路により強制的に切り替わるように構成した方が望ましい。そして、制御部は、高天井灯具２を非常灯として点灯する（Ａｃｔ１１）。この場合、電池１４を駆動電源として用いて、各国の法律等により非常灯として規定されている照度が照明対象において得られるような光量となるように、高天井灯具２を点灯する。また、この非常灯としての高天井灯具２を点灯は、点灯ＳＷの状態に依らない、つまり、点灯ＳＷがＯＦＦ状態であったとしても、行われる。

なお、上記Ａｃｔ３における電池ＯＫの判断基準である閾値蓄電量は、この非常灯としての高天井灯具２を点灯が、各国の法律等により規定される停電時の非常灯の点灯時間、例えば３０分を少なくとも満たし得るだけの値として設定される。

こうして高天井灯具２を非常灯として点灯したならば、制御部は、地域停電等による停電が復旧したか否かを判断する（Ａｃｔ１２）。ここで、停電が復旧していないと判断した場合には、制御部は、上記Ａｃｔ１１の動作に戻る。

そして、停電が復旧したならば、制御部は、自身の動作電源及び高天井灯具２の駆動電源を、電池１４からＬＥＤ電源１２に切り替える（Ａｃｔ１３）。その後、制御部は、操作盤や無線端末などに設けられた高天井灯具２の点灯ＳＷがＯＮ状態とされているか否かを判断する（Ａｃｔ１４）。ここで、高天井灯具２の点灯ＳＷがＯＦＦ状態であれば、制御部は、高天井灯具２を消灯し（Ａｃｔ１５）、その後、上記Ａｃｔ１の動作に戻る。また、高天井灯具２の点灯ＳＷがＯＮ状態とされていれば、制御部は、高天井灯具２を点灯する（Ａｃｔ１６）。この場合、非常灯としての点灯時よりも高照度の照明が得られるように点灯する。その後、制御部は、上記Ａｃｔ１の動作に戻る。

そこで、本実施形態の照明装置では、高天井の天井面に取り付けられる天井側構造体１と、天井面とは別の取付け面、例えば建物の側壁下部に取り付けられる下部構造体１１とを有する。下部構造体１１は、常用点灯用電源としてのＬＥＤ電源１２と、蓄電池などの電池１４と、制御部を含むユニット１３とを具備する。これにより、停電時以外の通常時には、ユニット１３の制御部によってＬＥＤ電源１２が高天井灯具２に接続された状態に切り替えられる。この場合には、高天井灯具２の光源７を常用点灯用光源として使用する。

また、外部電源からの給電が停止した非常時には、ユニット１３の制御部によって電池
１４が高天井灯具２に接続された状態に切り替えられる。この場合には、電池１４から高天井灯具２の光源７を非常点灯用の非常灯として使用する電力を供給する。

したがって、本実施形態では、高天井灯具２の光源７を常用点灯用光源と、非常点灯用の非常灯とを共用して使用できるので、高天井灯具２に非常灯として使用する蓄電池などの電池１４を組み込む必要がない。そのため、高天井灯具２を軽量化することができ、高天井灯具２を高天井に設置する作業を簡素化することができる。さらに、本実施形態では、高天井に高天井灯具２とは別個に専用の非常灯を設置する作業が不要になる効果もある。

また、高天井の天井面よりも下方に配置されている下部構造体１１に非常点灯用の電池１４を設置することができるので、電池１４の交換作業を高天井の天井面で行う必要がない。さらに、下部構造体１１に、例えば高天井灯具２の点検機構や、電池１４のバッテリー異常を表示する表示用モニターなどを装備することにより、高天井灯具２の点検作業や、電池１４の交換作業などを下部構造体１１の周辺で行うことができる。そのため、高天井に設置される天井側構造体１の周辺の高所での作業を少なくできるので、その作業性を高めることができる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態の照明装置のシステム全体の概略構成を示す図である。なお、図５中で、図１乃至図４と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態は、天井側構造体１として複数の高天井灯具２が高天井に設置される構成にした例である。本実施形態の複数の高天井灯具２は、それぞれ耐熱配線５を介して下部構造体１１のユニット１３に接続されている。

図５に示すように、複数の高天井灯具２がユニット１３に接続される場合には、図４の上記Ａｃｔ８およびＡｃｔ１５における高天井灯具２の消灯、上記Ａｃｔ９およびＡｃｔ１６における高天井灯具２の点灯、および、上記Ａｃｔ１における高天井灯具２の非常灯としての点灯は、ユニット１３に接続された複数の高天井灯具２の全てを対象として行われる。

本実施形態では、複数の高天井灯具２を非常灯として使用する場合に、下部構造体１１の１つのユニット１３のみを使用することで複数の高天井灯具２を全て制御することができる。そのため、電池１４の交換作業を高天井の天井面で行う必要がないので、その作業を簡素化することができる。さらに、複数の高天井灯具２を全て下部構造体１１の周辺で一括管理できるので、高天井灯具２の点検作業や、電池１４の交換作業などを天井側構造体１の周辺の高所での作業を少なくできる。そのため、これらの作業性を高めることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、図５の第２の実施形態の照明装置のシステムのように複数の高天井灯具２が高天井に設置される構成の変形例である。本実施形態では、図５の第２の実施形態の照明装置のシステムを対象とする。この照明装置のシステムにおいて、下部構造体１１のユニット１３に接続されている高天井灯具２の数によって、非常灯点灯時の電池１４の放電出力を調整する調整部３１（図５参照）を有する。

図６は、第３の実施形態の照明装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６に示すように、図４の上記Ａｃｔ８における高天井灯具２の消灯および上記Ａｃｔ９における高天井灯具２の点灯は、ユニット１３に接続された複数の高天井灯具２の全てを対
象として行われる。

また、停電発生時には、上記Ａｃｔ１０において自身の動作電源及び高天井灯具２の駆動電源を電池１４に切り替えた後、ユニット１３に接続されている高天井灯具２の数に応じた電池放電出力を算出する（Ａｃｔ２１）。この場合、前述したように、各国の法律等により、停電時の非常灯の照度および点灯時間の最低値は規定されているため、この規定を満たすように、高天井灯具２の数に応じた電池放電出力を決定することが必要である。こうして電池放電出力が算出されたならば、制御部は、その算出した電池放電出力にて、ユニット１３に接続されている全ての高天井灯具２を非常灯として点灯する（Ａｃｔ２２）。

その後は、上記Ａｃｔ１５における高天井灯具２の消灯および上記Ａｃｔ１６における高天井灯具２の点灯が、ユニット１３に接続された複数の高天井灯具２の全てを対象として行われることを除いて、図４のフローと同じである。

そこで、本実施形態では、高天井灯具２の数によって、非常灯点灯時の電池１４の放電出力を調整する調整部を設けたので、電池１４は、無駄な放電をせずに点灯時間を長くできる。さらに、電池１４の無駄な放電を少なくできるので、電池１４の電池容量を削減(コンパクトに)できる。

［変形例］
図７および図８は、第１の実施形態の変形例を示す。
図７は、第１の実施形態の照明装置の耐熱配線５の変形例を示す横断面図である。本変形例は、一般のＦケーブル２１の周囲に耐火処理として金属の電線管２５を配設したものである。ここで、一般のＦケーブル２１は、銅線などの心線５ａの周囲が内側のビニール樹脂２３で被覆されている。さらに、このビニール樹脂２３の外側が外側のビニール樹脂２４で被覆されている。そして、本変形例では、この外側のビニール樹脂２４の周囲に隙間を開けて金属の電線管２５を配設したものである。これにより、前述した非常点灯用照明器具としての基本要求機能が満たされる。

図８は、第１の実施形態の照明装置の耐熱配線５の他の変形例を示す横断面図である。本変形例は、図７の一般のＦケーブル２１と、金属の電線管２５との間の隙間に耐熱材料２６をさらに埋め込んだものである。これにより、耐火性能をさらに高めることができる。

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。

１…天井側構造体、２…高天井灯具、３…端子台、４…アーム、５…耐熱配線、５ａ…心線、５ｂ…耐熱シース、５ｃ…ビニール樹脂、６…配線挿入穴、７…光源、７ａ…カバー部材、８…灯具本体、９…放熱フィン、１１…下部構造体、１２…ＬＥＤ電源、１３…ユニット、１４…電池、２１…Ｆケーブル、２３…ビニール樹脂、２４…ビニール樹脂、２５…電線管、２６…耐熱材料、３１…調整部。

Claims

天井側に取り付けられる天井側構造体と；
前記天井側構造体とは別の取付け面に取り付けられる下部構造体と；
を具備し；
前記天井側構造体は；
前記天井側に取り付けられる取付部と；
前記取付部に設けられ、発光素子を実装した基板と、前記基板を覆う透光性のカバー部材とを有する光源と；
前記光源を保持する灯具本体と；
を有する灯具を具備し；
前記下部構造体は；
前記灯具に接続され、商用電力を変換し前記天井側構造体に供給することにより前記光源を常用点灯用光源として使用する常用点灯用電源と；
ユーザの操作による指示の入力を受け付けるユニットと；
を具備する照明装置。
前記下部構造体は、無線装置を有し、前記ユニットは前記無線装置を介して前記ユーザの操作による指示の入力を受け付ける請求項１に記載の照明装置。
前記下部構造体は、前記天井側構造体に電力を供給可能な蓄電池を有し、前記ユニットは前記ユーザの操作による指示の入力により前記蓄電池の点検動作を実施する請求項１または２に記載の照明装置。