JP7124378B2

JP7124378B2 - 照明装置および照明システム

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Publication number: JP7124378B2
Application number: JP2018059599A
Authority: JP
Inventors: 和也冨山; 大志郎世良
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2022-08-24
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: JP2019175581A

Description

本発明の実施形態は、照明装置および照明システムに関する。

従来、停電時や災害時等の非常時に点灯する照明装置が知られている。かかる照明装置は、例えば非常用の照明装置や避難経路等への誘導のために点灯する誘導用の照明装置として用いられる。

特開２０１４－２０７２４８号公報

建物には複数の照明装置が設置される。照明装置を複数設置するためには、構成を簡素化することによる小型化またはコスト低減が有利である。

本発明が解決しようとする課題は、構成を簡素化することができる照明装置および照明システムを提供することである。

実施形態の照明装置は、板状体と、光源と、基板と、レンズ部材とを具備する。板状体は、貫通孔を有する。光源は、貫通孔と対向するように配置され、外部電池から供給される電力により点灯する。基板は、板状体と対向する一方面側に光源が実装され、他方面側に放熱板が配置される。レンズ部材は、板状体と光源との間に配置され、光源からの光を拡散して板状体の外部に照射させる。

本発明によれば、構成を簡素化することができる照明装置および照明システムを提供することができる。

実施形態に係る照明システムの構成例を示す図である。実施形態に係る照明装置の底面図である。実施形態に係る照明装置を示す図２のＡ－Ａ断面図である。実施形態に係る照明装置の構成例を示すブロック図である。制御部の機能ブロック図である。モニタランプの点灯モード例を示す図である。

以下に説明する実施形態に係る照明装置１０は、板状体１４と、光源１１と、基板２１と、レンズ部材１３とを具備する。板状体１４は、貫通孔１５を有する。光源１１は、貫通孔１５と対向するように配置され、外部電池から供給される電力により点灯する。基板２１は、板状体１４と対向する一方面側に光源１１が実装され、他方面側に放熱板２４が配置される。レンズ部材１３は、板状体１４と光源１１との間に配置され、光源１１からの光を拡散して板状体１４の外部に照射させる。

また、以下に説明する実施形態に係る放熱板２４は、光源１１を挟むように板状体１４に固定される。

また、以下に説明する実施形態に係るレンズ部材１３は、基板２１または放熱板２４と板状体１４との間に挟まれるように配置される。

また、以下に説明する実施形態に係る照明装置１０は、光源１１の点灯状態を通知するモニタランプ１２をさらに具備する。

また、以下に説明する実施形態に係る外部電池は、外部電源３０からの電力を蓄電し、外部電源３０からの電力供給の遮断後に放電する蓄電池３１である。

また、以下に説明する実施形態に係る光源１１は、外部電源３０からの電力供給が遮断された場合に点灯する非常用光源である。

また、以下に説明する実施形態に係る照明システム１は、１または複数の照明装置１０を備える。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明が開示する技術を限定するものではない。また、実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［実施形態］
［照明システムの構成］
図１は、実施形態に係る照明システムの構成例を示す図である。図１に示す照明システム１は、構造物（Structure）の内あるいは外に配置される。構造物は、高層ビル、中層ビル、家屋、鉄塔、駅施設、空港施設、港湾施設、スタジアム、灯台等の建物であってもよいし、橋梁、塀、鉄柱等の構築物（Non-building structure）であってもよい。また、構造物は、クレーン、門、風車等の設備であってもよい。また、照明システム１は、自動車、航空機、船舶等の移動体に配置されていてもよい。

照明システム１は、１または複数の照明装置（照明装置１０_１１～１０_１Ｎ、１０_２１～１０_２Ｎ、・・・、１０_Ｍ１～１０_ＭＮ）と、配電盤４０と、を備える。なお、符号に付されたＭとＮは任意の整数である。１０_１Ｎ、１０_２Ｎ、・・・、１０_ＭＮに付されたＮは、それぞれ異なる値であってもよい。以下の説明では、照明装置１０_１１～１０_ＭＮのいずれか１つを示す場合に、下付きの符号を付けずに、単に、照明装置１０と呼ぶことがある。

配電盤４０は、外部電源３０から供給される電力を複数の装置（例えば、照明装置１０）に分配する装置である。外部電源３０は、例えば、商用の系統電源である。外部電源３０は、構造物内あるいは敷地内に配置された発電機あるいは変圧器であってもよい。配電盤４０は、外部電源３０に接続された主幹ブレーカー４１と、主幹ブレーカー４１から分岐する分岐ブレーカー４２_１、４２_２、・・・、４２_Ｍと、を備える。Ｍは任意の整数である。なお、以下の説明では、主幹ブレーカー４１、及び分岐ブレーカー４２_１～４２_Ｍのことを総称してブレーカーと呼ぶ場合がある。

分岐ブレーカー４２_１～４２_Ｍには、それぞれ、１または複数の照明装置１０が接続されている。分岐ブレーカー４２_１には、照明装置１０_１１～１０_１Ｎが接続されており、分岐ブレーカー４２_２には、照明装置１０_２１～１０_２Ｎが接続されている。また、分岐ブレーカー４２_Ｍには、照明装置１０_Ｍ１～１０_ＭＮが接続されている。主幹ブレーカー４１及び分岐ブレーカー４２_１、４２_２、・・・、４２_Ｍは、過負荷、短絡、漏電等により電流路に過電流が流れた際に、一次側（外部電源３０側）と二次側（照明装置１０側）とを遮断する。

主幹ブレーカー４１及び分岐ブレーカー４２_１、４２_２、・・・、４２_Ｍには、電流路を開放（遮断）するためのスイッチが設けられている。ユーザが手動でスイッチをＯＦＦすると、外部電源３０側から照明装置１０側への電流路が遮断される。一方、ユーザが手動でスイッチをＯＮすると、外部電源３０側から照明装置１０側への電流路が形成される。

［照明装置の構造］
次に、照明装置１０の構造について説明する。図２は、実施形態に係る照明装置の底面図である。図３は、実施形態に係る照明装置を示す図２のＡ－Ａ断面図である。照明装置１０は、外部電源および外部電池に接続されている。照明装置１０は、外部電源からの電力供給が遮断された場合（非常時）に、外部電池から供給される電力で点灯する非常用の照明装置である。なお、照明装置１０は、外部電源から電力供給がなされている場合（通常時）にも点灯してもよい。

なお、以下の説明には、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸から構成される直交座標系を用いる。図中、矢印の指し示す方向が正方向である。本実施形態の場合、Ｘ軸、Ｙ軸は水平方向に軸方向を有しており、Ｚ軸は鉛直線の方向に軸方向を有している。また、図２に示すＡ－Ａ線は、Ｘ軸に沿う方向となっている。なお、以下の説明で示されるＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、照明装置１０の発光方向が下向きであることを前提としたものである。照明装置１０の設置形態にあわせ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各方向は適宜読み替える。例えば、発光方向が水平方向なのであれば、Ｚ軸方向も水平方向である。

図２、図３に示すように、照明装置１０は、光源１１、モニタランプ１２、レンズ部材１３、板状体１４、接続部１７、取付けばね１８、１９、基板２１、保持部材２２、放熱部材２６を備える。

照明装置１０は、天井または壁に埋め込まれる埋め込み式の照明装置である。本実施形態の照明装置１０は、天井板に開けられた穴に埋め込まれて使用される。照明装置１０は、取付けばね１８、１９の押圧力により天井に固定される。なお、図示した照明装置１０はあくまで一例である。照明装置１０は必ずしも埋め込み式の照明装置でなくてもよい。例えば、照明装置１０は吊り下げ式の照明装置であってもよい。かかる場合、放熱部材２６は、天井面に当接するように配置されてもよく、天井面から離れるように配置されてもよい。

光源１１は、例えば、ＬＥＤである。光源１１は、外部電源からの電力供給が停止した場合に点灯する非常用光源である。光源１１は、後述する外部電池から供給される電力により点灯する。光源１１は、基板２１上の配線パターンにより後述する点灯ユニットに接続されており、点灯ユニットから直流出力が供給され、点灯ユニットにより点灯制御される。光源１１は、例えばセラミックスで形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とを含んでもよい。

ＬＥＤチップは、例えば、青色光を発する青色のＬＥＤチップである。透光性樹脂には、蛍光体が混入されており、白色光を出射できるようにするために、青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。なお、ＬＥＤチップは、例えば赤色光や緑色光を発するものであってもよい。

また、ＬＥＤは、ＬＥＤチップを直接基板２１に実装するようにしてもよく、また、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、特に限定されるものではない。

モニタランプ１２は、例えば、ＬＥＤランプである。モニタランプ１２は、光源１１の点灯状態を通知する。モニタランプ１２は、例えば、光源１１の点灯状態に応じた点灯モードで点灯することで、照明装置１０を点検する点検者に対し、光源１１の点灯状態を通知する。モニタランプ１２は、光源１１とは異なる発光色を有する。これにより、モニタランプ１２の点灯モードがより明確になる。ただし、モニタランプ１２は、光源１１と同じ発光色を有してもよい。

レンズ部材１３は、例えば、ガラスレンズである。レンズ部材１３は、光源１１の光の照射方向を覆うように配置される。レンズ部材１３は、光源１１からの光を広範囲に広げて照射するように拡散させる。

板状体１４は、板状の化粧枠である。板状体１４は、照明装置１０の設置時に天井から露出する部分である。板状体１４は、後述する放熱板２４を覆い隠すように、放熱板２０の底部より一回り大きい。なお、図１の例では、板状体１４の形状は底面視で円形となっているが、板状体１４の形状はこれに限定されない。例えば、板状体１４の形状は、底面視で楕円形であってもよいし、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であってもよい。板状体１４は、硬質素材で形成されている。例えば、板状体１４は、鉄、アルミ等の金属、若しくは、硬質塩化ビニル等の硬質樹脂で形成されている。

板状体１４には、貫通孔１５、１６が形成されている。貫通孔１５は、光源１１用の窓である。貫通孔１５は、板状体１４の中央に設けられている。貫通孔１６は、モニタランプ１２用の窓である。貫通孔１６は、板状体１４を筐体２０に設置したときに、モニタランプ１２と対向する位置に設けられている。

また、図３に示すように、貫通孔１５と光源１１との間にはレンズ部材１３が配置されている。レンズ部材１３の中央部は貫通孔１５から板状体１４の外側に突出しており、光源１１からの光は、レンズ部材１３および貫通孔１５を介して所定の照射角度で照明装置１０の外部に照射される。

接続部１７は、照明装置１０を動作させる各種ケーブルの接続用の端子が配置された端子台である。接続部１７は、放熱部材２６からＺ軸と交差するＸＹ平面に沿った方向に突出するように配置されている。なお、接続部１７は図示した配置に限られず、例えば放熱部材２６の上方、すなわち放熱部材２６のＺ軸正方向側に配置されてもよい。

放熱部材２６は、放熱板２４と放熱フィン２５とを含む。放熱板２４は、一方の底面が開口した有底の筒状体である。図３に示す例では、放熱板２４の形状は略円筒形である。ただし、放熱板２４の形状は円筒形に限定されない。例えば、放熱板２４の形状は、角筒形であってもよいし、半球形であってもよい。放熱板２４は、硬質素材で形成されている。例えば、放熱板２４は、鉄、アルミ等の金属、若しくは、硬質塩化ビニル等の硬質樹脂で形成されている。放熱板２４は、照明装置１０の設置時に天井に埋め込まれてユーザから見えなくなる部分である。放熱板２４の開口部分の周縁にはフランジが設けられており、板状体１４に固定されている。照明装置１０の設置時、このフランジが、天井板（天井板に開けられた穴の外周部分）に引っかかり、照明装置１０が天井裏に完全に埋没してしまうのを防止する。放熱板２４は、光源１１が光を発する方向（以下、発光方向という。）に向けて開口している。本実施形態の照明装置１０は天井から下方向に向けて光を発するので、発光方向は下方向（Ｚ軸マイナス方向）である。放熱板２４の開口は、板状体１４で覆われている。

また、放熱板２４は、照明装置１０を構成する各種部品を収容する収容部２３を有する。収容部２３には、光源１１、モニタランプ１２（図２参照）、レンズ部材１３、基板２１、保持部材２２が収容される。収容部２３は、点灯ユニット（不図示）を収容してもよい。

放熱フィン２５は、放熱板２４の底面からＺ軸正方向に沿うように所定の間隔で立設された複数の板状部材である。複数の放熱フィン２５は、放熱フィン２５と交差する方向に延びる補強部材２７により補強され、形状が保持されている。なお、図３では、放熱フィン２５は、放熱板２４の外側に配置されているが、これに限らず、例えば、放熱板２４の内側、すなわち収容部２３側に放熱フィン２５が配置されてもよい。

基板２１は、例えばガラスエポキシ樹脂などの絶縁性を有する平板であり、板状体１４と対向する一方面側に光源１１が実装され、他方面側には点灯ユニット３２が配置されている。

保持部材２２は、光源１１を囲むように配置され、光源１１を基板２１の予め定められた位置に保持する。また、保持部材２２の表面は、光源１１からの光を反射する反射板を兼ねる。なお、保持部材２２に代えて反射板を配設してもよい。

このように配置された照明装置１０では、放熱板２４は、光源１１を挟むように板状体１４に固定されている。放熱板２４と板状体１４の間には、筐体を別途設けなくても各種部品を収容することができ、構成を簡素化することができる。

また、レンズ部材１３は、板状体１４の貫通孔１５に押し当てられ、かつ基板２１または放熱板２４と板状体１４との間に挟まれるように配置されているので、レンズ部材１３の動きは妨げられている。このため、レンズ部材１３を固定する機構を別途設ける必要がなく、構成を簡素化することができる。

［照明装置の構成］
次に、図４を参照して照明装置１０の機能的構成について説明する。図４は、実施形態に係る照明装置の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、照明装置１０は、接続部１７、点灯ユニット３２、光源１１、モニタランプ１２を備える。点灯ユニット３２は、電源回路３３、制御部３４、記憶部３７を備える。

電源回路３３は、接続部１７を介して外部電源３０および蓄電池３１に接続されている。外部電源３０は、例えば商用交流電源である。蓄電池３１は、例えばリチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。蓄電池３１は、照明装置１０の外部に配設される外部電池の一例である。蓄電池３１は、例えば照明装置１０が設置される構造物（Structure）の内あるいは外に配置される。構造物は、高層ビル、中層ビル、家屋、鉄塔、駅施設、空港施設、港湾施設、スタジアム、灯台等の建物であってもよいし、橋梁、塀、鉄柱等の構築物（Non-building structure）であってもよい。また、構造物は、クレーン、門、風車等の設備であってもよい。また、蓄電池３１は、自動車、航空機、船舶等の移動体に配置されていてもよい。

点灯ユニット３２は、光源１１の点灯動作および蓄電池３１への充放電動作を行う電源装置である。点灯ユニット３２は、外部電源３０および蓄電池３１に接続され、光源１１の点灯動作および外部電池に対する充放電動作を行う。

具体的には、点灯ユニット３２は、外部電源３０から供給される電力を蓄電池３１に充電させる。また、例えば停電により外部電源３０からの電力供給が遮断された場合には、点灯ユニット３２は、蓄電池３１に蓄えられた電力を放電させる。

電源回路３３は、光源１１の点灯動作を行う。具体的には、電源回路３３は、蓄電池３１に蓄えられた電力から所定の直流出力を生成し、光源１１を点灯させる。

また、電源回路３３は、モニタランプ１２の点灯動作を行う。電源回路３３は、蓄電部３３ａを有する。蓄電部３３ａは、蓄電池３１に蓄えられた電力が電源回路３３に供給される間、すなわち光源１１が点灯している間に蓄電される。また、電源回路３３は、光源１１の消灯後に蓄電部３３ａに蓄電された電力を放電させてモニタランプ１２を点灯させる。

制御部３４は、例えばマイコン等の処理装置である。ここで、図５を用いて、制御部３４の構成について説明する。図５は、制御部の機能ブロック図である。図５に示すように、制御部３４は、判定部３５と発光制御部３６とを有する。

判定部３５は、外部電源３０との接続が遮断されたか否かを判定する。例えば、判定部３５は、外部電源３０からの入力電圧が０Ｖとなり、電力供給が遮断されたことを契機として外部電源３０との接続が遮断されたと判定する。

また、判定部３５は、蓄電池３１との接続開始から所定期間が経過したか否かを判定する。また、判定部３５は、光源１１が点灯したか否かを判定する。また、判定部３５は、光源１１が点灯された場合に点灯開始から所定期間継続して点灯したか否かを判定する。また、判定部３５は、モニタランプ１２が点灯された場合に点灯開始から所定期間が経過したか否かを判定する。また、判定部３５は、モニタランプ１２が点滅される場合には、点滅における点灯期間および消灯期間が経過したか否かを判定する。点滅における点灯期間および消灯期間は、点灯モードの一例として記憶部３７に予め設定されており、数秒間隔で点灯と消灯とが繰り返される。なお、点滅における点灯期間および消灯期間は、変更可能であってもよい。

発光制御部３６は、蓄電池３１から電源回路３３を介して供給される直流電流を光源１１へ給電し、光源１１の点灯を制御する。また、発光制御部３６は、蓄電部３３ａから供給される直流電流をモニタランプ１２へ給電し、モニタランプ１２の点灯を制御する。具体的には、発光制御部３６は、判定部３５で判定された光源１１の点灯状態に応じた点灯モードでモニタランプ１２を点灯させる。

ここで、図６を用いて、モニタランプ１２の点灯モードの具体例について説明する。図６は、モニタランプの点灯モード例を示す図である。

図６（ａ）は、光源１１の点灯状態を３つの類型に分類した例を示す。図６（ａ）中、「正常点灯」とは、光源１１が記憶部３７に予め設定された期間（例えば、３０分間、または１時間など）、継続して点灯された状態であったことをいう。また、「異常点灯」とは、光源１１が点灯したものの、「正常点灯」に至るまでに消灯したことをいう。そして、「不点灯」とは、蓄電池３１から光源１１側への給電は行われたものの、光源１１の故障や電線の切断等により光源１１が全く点灯しなかったことをいう。

また、図６（ａ）に示す例では、発光制御部３６は、光源１１の点灯状態が「正常点灯」であった場合、モニタランプ１２を点滅させ、「異常点灯」であった場合、モニタランプ１２を点灯させ、「不点灯」であった場合、モニタランプ１２を不点灯のままとする。このように光源１１の点灯状態に応じて異なる点灯モードでモニタランプ１２を点灯させることにより、光源１１の点灯状態を通知することができる。これにより、点検作業を行う作業者は、モニタランプ１２の点灯モードを確認すればよく、光源１１の点灯状態を所定時間継続して視認する必要がなくなるため、点検作業を効率よく行うことができる。なお、点灯モードは、図６（ａ）に示した例に限られない。例えば、発光制御部３６は、光源１１の点灯状態が「正常点灯」であった場合、モニタランプ１２を点灯させ、「異常点灯」であった場合、モニタランプ１２を点滅させてもよい。

また、図６（ｂ）に示すように、点灯モードを２種類にしてもよい。図６（ｂ）では、図６（ａ）における「正常点灯」以外の点灯状態をすべて「異常点灯」と判定し、モニタランプ１２を不点灯のままとする。このように点灯モードを２種類にすることで、モニタランプ１２の点検作業を簡略化することができる。また、モニタランプ１２による電力消費が低減される。

なお、モニタランプ１２は、光源１１を所定時間継続して点灯させた後、光源１１が消灯してから点灯を開始させてもよく、光源１１が点灯中に点灯を開始してもよい。また、モニタランプ１２は、所定時間（例えば、３０分間、または１時間など）継続して点灯させた後で消灯させてもよく、蓄電部３３ａの容量が０となるまで継続して点灯させてもよい。

図４に戻り、記憶部３７は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の記憶装置である。記憶部３７は、制御部３４で実行される各種プログラムを記憶する。さらに、記憶部３７は、プログラムの実行で用いられる各種情報を記憶する。また、記憶部３７は、モニタランプ１２の点灯モードを記憶する。

なお、上記した実施形態では、発光制御部３６は照明装置１０の内部に収容されているとして説明したが、これに限らず、照明装置１０の外部に配置されてもよい。これにより、照明装置１０の構成のさらなる簡素化が期待できる。また、かかる場合、例えば複数の照明装置１０を一括して制御する１または複数の発光制御部３６を図１に示す配電盤４０に設けることとしてもよく、配電盤４０とは異なる発光制御装置を別途設けてもよい。

実施形態に係る照明装置１０は、板状体１４と、光源１１と、基板２１と、レンズ部材１３とを具備する。板状体１４は、貫通孔１５を有する。光源１１は、貫通孔１５と対向するように配置され、外部電池から供給される電力により点灯する。基板２１は、板状体１４と対向する一方面側に光源１１が実装され、他方面側に放熱板２４が配置される。レンズ部材１３は、板状体１４と光源１１との間に配置され、光源１１からの光を拡散して板状体１４の外部に照射させる。これにより、構成を簡素化することができる。

また、実施形態に係る放熱板２４は、光源１１を挟むように板状体１４に固定される。これにより、構成を簡略化ことができる。

また、実施形態に係るレンズ部材１３は、基板２１または放熱板２４と板状体１４との間に挟まれるように配置される。これにより、構成を簡素化することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１０照明装置
１１光源
１２モニタランプ
１３レンズ部材
１４板状体
２１基板
２４放熱板
３０外部電源
３１蓄電池
３３ａ蓄電部

Claims

貫通孔を有する板状体と；
前記貫通孔と対向するように配置され、外部電池から供給される電力により点灯する光源と；
前記板状体と対向する一方面側に前記光源が実装され、他方面側に放熱板が配置される基板と；
前記板状体と前記光源との間に配置され、前記光源からの光を拡散して前記板状体の外部に照射させるレンズ部材と；
前記放熱板と前記板状体との間に位置する収容部に収容され、前記光源の点灯状態を通知するモニタランプと；
前記収容部に収容され、前記光源および前記モニタランプの点灯動作を行う点灯ユニットと；
を具備することを特徴とする照明装置。
前記放熱板は、前記光源を挟むように前記板状体に固定されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記レンズ部材は、前記基板または前記放熱板と前記板状体との間に挟まれるように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
前記外部電池は、外部電源からの電力を蓄電し、前記外部電源からの電力供給の遮断後に放電する蓄電池であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の照明装置。
前記光源は、前記外部電源からの電力供給が遮断された場合に点灯する非常用光源であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
１または複数の照明装置を備える照明システムであって、
前記照明装置は、請求項１～５のいずれか１つに記載の照明装置であることを特徴とする照明システム。