JP7124495B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は照明器具に関する。

特許文献１には照明器具に取り付けられるＬＥＤランプが開示されている。このＬＥＤランプは、複数のＬＥＤチップを含むＬＥＤ光源部と、周囲の照度を検出する照度センサと、ＬＥＤ光源部が点灯状態のときに照度センサの出力信号に基づいて、ＬＥＤ光源部が発生する光以外の周囲光の照度に応じてＬＥＤ光源部を制御する制御装置とを含む。

特開２０１３－３３７１７号公報

複数のＬＥＤは、個々の特性ばらつきによる明るさばらつきに加えて、電流、電圧の変化による影響を受けるため、明るさのばらつきは通常の電子部品に比べ大きくなる。このばらつきを抑えるため定電流制御によりばらつき要因を減らすことが一般的である。定電流制御では電流のばらつきは抑制できるが、ＬＥＤの明るさそのもののばらつき、例えば電流から光への変換効率のばらつきは抑制できない。また、ＬＥＤ又は電流値の温度特性又は経年劣化による変動など、製造後の変動要因も抑制できない。そのため、設計時に変動分を考慮し、これらの変動があっても予め定められた明るさが確保できるように余裕をもって設計する必要がある。そうすると、消費電力の増加に加え、蓄電池で駆動する誘導灯では蓄電池の容量を余分に用意するなどのコストアップ要因となる。

部屋の明るさを一定にする場合には、照度センサで部屋の明るさを測定し帰還制御する手法などが用いられる。この場合、照明器具の外の光を何らかの方法で取り込む必要がある。一般的には照明器具に窓を設け、照度センサを専用基板に搭載し、照度センサを制御基板と配線接続する。しかしこの構成では照度センサのための専用基板が必要となる上に、当該専用基板を収めるケースと配線が必要となる。また、窓を開けるため一般の器具との共用化ができない。そのため、コストアップが避けられない。また、以下の運用上の問題点が挙げられる。
・外光が入ると、自発光分の明るさかどうか判断できない。
・誘導灯のように自発光が弱い場合は精度良く測定できない。
・床面などの反射率が実使用状態によって異なるため、照明器具を設置後に一度照度を測定するなどの設定が必要となる。

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、外光の影響を抑制して光出力を一定又は一定に近づけることができる照明器具を提供することを目的とする。

本願の開示に係る照明器具は、ランプホルダと、該ランプホルダに格納された複数のＬＥＤと、該ランプホルダに格納され、該ランプホルダ内の照度を検知する照度センサと、該照度センサの検知結果と、該照度センサで検知する照度の目標値を比較し、該照度センサの検知結果が該目標値に近づくように該複数のＬＥＤに電流供給する点灯回路と、該ランプホルダに取り付けられ、該複数のＬＥＤが発光した光の一部を該ランプホルダの中に反射し、該複数のＬＥＤが発光した光で発光する表示板と、を備え、該ランプホルダに格納されたＬＥＤ基板を有し、該複数のＬＥＤと該照度センサは該ＬＥＤ基板に固定され、該照度センサは該複数のＬＥＤの中央に設けられ、該ＬＥＤ基板は該表示板の端面と対向するように設けられたことを特徴とする。

本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明によれば、ランプホルダ内の照度を検知する照度センサを設けたことで、外光の影響を抑制して光出力を一定又は一定に近づけることができる。

実施の形態１に係る照明器具の構成例を示す図である。 ＬＥＤランプの斜視図である。 実施の形態１に係る照明器具の回路構成例を示す図である。 実施の形態２に係る照明器具の回路構成例を示す図である。

本発明の実施の形態に係る照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具の構成例を示す図である。この照明器具は例えば誘導灯器具として提供される。照明器具は、ＬＥＤランプ１、表示板２、ユニット３、蓄電池４、電源端子台５、点検スイッチ６及びリモコン受光部７を備えている。筐体Ｈは、ユニット３、蓄電池４、電源端子台５、点検スイッチ６及びリモコン受光部７を格納している。

表示板２は、光を表示板２の内部に導く導光板２Ａを備えている。導光板２Ａの上面は導光板端面２ａである。表示板２の左右上側には凹部２Ｂがある。ユニット３は、電源端子台５から商用電源１３が供給されている常用時は、商用電源１３でＬＥＤランプ１を点灯させ、蓄電池４を充電する。他方、商用電源１３が切断された非常時は、蓄電池４からの電源供給により、ＬＥＤランプ１を非常点灯させる。常用時に蓄電池４が正常かどうかを点検する場合は、点検スイッチ６により疑似的に非常点灯させる。またリモコンから送られる信号をリモコン受光部７で受けることにより、遠隔操作で点検することも可能である。

図２は、ＬＥＤランプ１の斜視図である。ＬＥＤ基板１１には、複数のＬＥＤ８、照度センサ９及びコネクタ１０が固定されている。このＬＥＤ基板１１がランプホルダ１２に格納されている。そのため、複数のＬＥＤ８と照度センサ９はランプホルダ１２に格納されている。照度センサ９はランプホルダ１２の内の照度を検知する。

ユニット３からコネクタ１０を経由して複数のＬＥＤ８へ電源供給し、複数のＬＥＤ８を点灯させる。図２のＬＥＤランプ１は、図１のＬＥＤランプ１を反転させて表示したものである。そのため、図２では複数のＬＥＤ８が上側を照射し、照度センサ９は上側の照度を測定するようになっている。ＬＥＤランプ１が実装された状態では、表示板２の上端部分がランプホルダ１２に取り付けられる。具体的には、表示板２の凹部２Ｂに、ＬＥＤランプ１のコネクタ１０を収めた状態で、ＬＥＤランプ１が表示板２に取り付けられる。ＬＥＤランプ１が表示板２に取り付けられると、複数のＬＥＤ８は導光板端面２ａの真上又は上に位置する。そして、図１に示すように、複数のＬＥＤ８から出た光は下向きに表示板２の上端から表示板２へ入射し、表示板２の内部の導光板２Ａを経由し表示板２が発光する。

表示板２は、複数のＬＥＤ８が発光した光の一部をランプホルダ１２の中に反射し、複数のＬＥＤが発光した光で発光する。すなわち、複数のＬＥＤ８が発光した光は一部が導光板端面２ａで反射してランプホルダ１２内を照射し、照度センサ９に入る。照度センサ９を複数のＬＥＤ８の中心に配置することで、照度センサ９の左右のＬＥＤ８から光を受けることができ、平均的な明るさを検出できる。図２では、一列に設けられた複数のＬＥＤ８の中央に照度センサ９が設けられている。複数のＬＥＤ８が図２とは異なる分布となっている場合も、照度センサ９を複数のＬＥＤ８の中央に設けることができる。

図３は、実施の形態１に係る照明器具の回路構成例を示す図である。商用電源１３からの交流電圧は整流回路１４によって直流に整流されフライバック回路１５に入力される。フライバック回路１５は、トランス１６、スイッチング素子１７、フライバック制御回路１８、トランス１６の出力を整流平滑するダイオード１９、コンデンサ２０、出力を帰還するエラーアンプ２１、積分制御用コンデンサ２２、抵抗２３、絶縁信号を伝達するフォトカプラ２４、及びブリーダ抵抗２５を備える。エラーアンプ２１の入力は切替器ＳＷ２の出力に接続されている。

このフライバック回路１５の出力は複数のＬＥＤ８に接続され、商用電源１３の電力により発光する。複数のＬＥＤ８の光出力は前述の照度センサ９によって電流になり、その電流が抵抗２７によって電圧に変換される。この照度センサ９からの電圧は、切替器ＳＷ１と切替器ＳＷ２を経由してエラーアンプ２１に入力され、基準電圧２９と比較される。そして、エラーアンプ２１の出力がフォトカプラ２４を介してフライバック制御回路１８に帰還される。これにより、照度センサ９の出力が基準電圧２９で定義される目標値と同じになるようにフライバック回路１５が動作し、光出力が一定に制御される。フライバック回路１５は複数のＬＥＤ８を点灯させる点灯回路の一例である。

点灯回路として提供されたフライバック回路１５は、照度センサ９の検知結果と、照度センサ９で検知する照度の目標値を比較し、照度センサ９の検知結果が目標値に近づくように複数のＬＥＤ８に電流供給する。前述のとおり、照度センサ９はランプホルダ１２の内の照度を検知するので、照度センサ９の検知結果は実質的に外光の影響を受けない。そのため、外光の影響を抑制して光出力を一定又は一定に近づけることができる。

複数のＬＥＤ８がランプホルダ１２から外されたり、開放故障したりして照度が低下した場合には、照度センサ９からの電圧が低下する。これに応じて、フライバック回路１５は光出力を増やすために出力電力を増加させる。しかし、複数のＬＥＤ８が開放していると電流が流れないため、出力電圧がさらに上昇する。

このような出力電圧の過剰な上昇を抑制するために、抵抗３０、３１によって分圧された出力電圧と、照度センサ９の検知結果を電圧変換した検知電圧とを入力とする第１コンパレータＣ１が設けられている。出力電圧が検知電圧より大きいときには切替器ＳＷ１から出力電圧を出力し、出力電圧が検知電圧より小さいときには切替器ＳＷ１から検知電圧を出力する。こうして、出力電圧又は検知電圧がフライバック回路１５に印加される。出力電圧の供給を受けたフライバック回路１５は、出力電圧を一定にするように動作し過剰な出力電圧の上昇を防止する。第１コンパレータＣ１と切替器ＳＷ１は、出力電圧の過剰な上昇を抑制する第１切替装置の一例として提供される。この例では、第１コンパレータＣ１で出力電圧と検知電圧を比較し、大きい方が切替器ＳＷ１から出力される。これにより、フライバック回路１５は、フライバック回路１５の出力電圧が予め定められた値を超えると、出力電圧が一定になるように複数のＬＥＤ８に電流供給することができる。

別の異常例として、複数のＬＥＤ８が短絡故障する場合を挙げることができる。この場合、光出力が低下する。これを受けてフライバック回路１５は光出力を増加させるために出力電力を増加する。しかし、ＬＥＤ８の短絡故障の場合は、正常時よりも電圧が低下した状態となっており、出力電力の増加により電流が増加する。複数のＬＥＤ８を使用している場合は、１個のＬＥＤの短絡故障で不足した光出力を、他のＬＥＤの電流増加で補い光出力を一定に保ち得る。しかし、複数のＬＥＤが短絡故障していると、次第に電流が過大となり、発熱等の危険が生じる。

そこで、第２コンパレータＣ２と切替器ＳＷ２を設けた。複数のＬＥＤ８の電流を抵抗３５で検出しＬＥＤ電圧とし、第２コンパレータＣ２のマイナス側入力とした。第２コンパレータＣ２のプラス側入力は予め定められた基準電圧４１とした。ＬＥＤ電圧が基準電圧４１より大きいときにはＬＥＤ電圧をフライバック回路１５に印加し、ＬＥＤ電圧が基準電圧４１より小さいときには照度センサ９の検知結果を電圧変換した検知電圧をフライバック回路１５に印加する。第１コンパレータＣ１と切替器ＳＷ１がある場合、ＬＥＤ電圧が基準電圧４１より小さいときには、切替器ＳＷ１の切替状況に応じて検知電圧又は出力電圧がフライバック回路１５に印加される。

このように、ＬＥＤ電圧が基準電圧４１より大きいときに切替器ＳＷ２でフライバック回路１５にＬＥＤ電圧を帰還することで、フライバック回路１５によってＬＥＤ電流が一定になるように制御することが可能となる。

第２コンパレータＣ２と切替器ＳＷ２は、過大な電流を抑制する第２切替装置の一例として提供される。これにより、フライバック回路１５は、複数のＬＥＤ８に流れる電流が予め定められた値を超えると、複数のＬＥＤ８に流れる電流が一定になるように複数のＬＥＤ８に電流供給することができる。

このように、実施の形態１に係る照明器具は、照度センサ９の検知結果を電圧変換した検知電圧が目標値に近づくように制御されるので、ＬＥＤ８の明るさが一定又は一定に近づく。照度センサ９でランプホルダ１２の内の照度を検知することは、外光の影響の抑制を可能とする。そして、第１コンパレータＣ１、第２コンパレータＣ２及び切替器ＳＷ１、ＳＷ２によってＬＥＤ８の短絡故障又は開放故障などの異常をフライバック回路１５に知らせることで、安全な動作に移行することができる。このような照明器具は、特に誘導灯装置として提供することができる。異常を検知するための第１コンパレータＣ１、第２コンパレータＣ２、切替器ＳＷ１、ＳＷ２及びこれらに付随する要素を省略して、照度センサ９の検知結果を電圧変換した検知電圧と、基準電圧２９との比較のみ行うこととしてもよい。異常を検知するための第１コンパレータＣ１と切替器ＳＷ１、又は第２コンパレータＣ２と切替器ＳＷ２のいずれか一方を省略してもよい。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る照明器具の回路構成例を示す図である。実施の形態２に係る照明器具の基本動作は実施の形態１と同じである。実施の形態２の照明器具は実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２では、フライバック回路１５に帰還させる電圧を選択する３入力の切替器３６を設けた。切替器３６には、照度センサ９の検知結果を電圧変換した検知電圧Ａ、分圧された出力電圧Ｂ、及び複数のＬＥＤ８の電流を抵抗３５で検出したＬＥＤ電圧Ｃが入力される。マイコン３７により切替器３６の切替状態を制御し電圧Ａ、Ｂ、Ｃを切り替える。

マイコン３７は、エラーアンプ２１の目標値３８を出力し、必要に応じて目標値３８を変更する。実施形態１では３入力すべてに対し一定の基準電圧２９を使用するので、目標値が一定ということができる。目標値が一定の場合は、各電圧Ａ、Ｂ、Ｃが動作する場合の電圧を合わせるために定数を設計する必要があり設計が複雑化する。特に、抵抗３５の電圧が低くなる為、設計が難しくなる。

そこで、実施の形態２のマイコン３７は、照度センサ９の検知結果、フライバック回路１５の出力電圧、及びＬＥＤ電圧のいずれか１つをフライバック回路１５に出力し、その出力の種類に応じた目標値をフライバック回路１５に出力する。例えば「出力の種類」は切替器３６の切替状態から容易に把握できる。切替器３６によって検知電圧Ａが選択された場合は検知電圧の目標値を目標値３８とし、切替器３６によって出力電圧Ｂが選択された場合は出力電圧の目標値を目標値３８とし、切替器３６によってＬＥＤ電圧Ｃが選択された場合はＬＥＤ電圧の目標値を目標値３８とする。このように、マイコン３７によって目標値３８を切り替えることで設計が容易となる。マイコン３７による切替器３６の切替方法は特に限定されないが、予め定められた周期で電圧Ａ、Ｂ、Ｃを順番に自動選択することとしてもよい。

本実施形態の点灯回路であるフライバック回路１５は、出力電圧Ｂが目標値を超えると出力電圧が一定になるように複数のＬＥＤ８に電流供給し、ＬＥＤ電圧Ｃが目標値を超えると複数のＬＥＤ８に流れる電流が一定になるように複数のＬＥＤ８に電流供給する。目標値３８をマイコン３７に記憶させることで、必要に応じて明るさを変えることが可能となる。マイコン３７は、目標値３８を保存し、当該目標値３８をフライバック回路１５に提供する目標値設定部として機能する。

照明器具の製造時又はパネル組み立て時に表示板２の明るさを輝度計４２にて測定し、目標の輝度が得られるようにリモコン４０とリモコン受光部７を経由してマイコン３７に目標値３８を記憶させることができる。こうすることで、照度センサ９又は部品のばらつきが存在しても、必要な明るさを正確に得ることができる。

切替器３６の動作をマイコン３７の内部で行うことで回路の簡素化を図ることとしてもよい。目標値３８の設定はリモコン４０ではなくコネクタ等の配線による通信で行うことも可能である。明るさの目標値３８を、マイコン３７ではなく、ＬＥＤ基板１１上に設けた抵抗又は可変抵抗等に保持することも可能である。この場合、ＬＥＤランプ１を独立に扱うことが可能となり、ランプフリーを実現できる。

１ ＬＥＤランプ、 ２ 表示板、 ３ ユニット、 ４ 蓄電池、 ５ 電源端子台、 ６ 点検スイッチ、 ７ リモコン受光部、 １５ フライバック回路、 Ｈ 筐体、 ＳＷ１，ＳＷ２，３６ 切替器、 Ｃ１ 第１コンパレータ、 Ｃ２ 第２コンパレータ

Claims (8)

1. ランプホルダと、
   前記ランプホルダに格納された複数のＬＥＤと、
   前記ランプホルダに格納され、前記ランプホルダ内の照度を検知する照度センサと、
   前記照度センサの検知結果と、前記照度センサで検知する照度の目標値を比較し、前記照度センサの検知結果が前記目標値に近づくように前記複数のＬＥＤに電流供給する点灯回路と、
   前記ランプホルダに取り付けられ、前記複数のＬＥＤが発光した光の一部を前記ランプホルダの中に反射し、前記複数のＬＥＤが発光した光で発光する表示板と、
   を備え、
   前記ランプホルダに格納されたＬＥＤ基板を有し、
   前記複数のＬＥＤと前記照度センサは前記ＬＥＤ基板に固定され、
   前記照度センサは前記複数のＬＥＤの中央に設けられ、
   前記ＬＥＤ基板は前記表示板の端面と対向するように設けられたことを特徴とする照明器具。
2. 前記点灯回路はフライバック回路を有することを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
3. 前記点灯回路は、前記点灯回路の出力電圧が予め定められた値を超えると、前記出力電圧が一定になるように前記複数のＬＥＤに電流供給することを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
4. 前記出力電圧と、前記照度センサの検知結果を電圧変換した検知電圧とを入力とし、前記出力電圧が前記検知電圧より大きいときには前記出力電圧を前記点灯回路に印加し、前記出力電圧が前記検知電圧より小さいときには前記検知電圧を前記点灯回路に印加する第１切替装置を備えたことを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
5. 前記点灯回路は、前記複数のＬＥＤに流れる電流が予め定められた値を超えると、前記複数のＬＥＤに流れる電流が一定になるように前記複数のＬＥＤに電流供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明器具。
6. 前記複数のＬＥＤに流れる電流を電圧変換したＬＥＤ電圧と、予め定められた基準電圧とを入力とし、前記ＬＥＤ電圧が前記基準電圧より大きいときには前記ＬＥＤ電圧を前記点灯回路に印加し、前記ＬＥＤ電圧が前記基準電圧より小さいときには前記照度センサの検知結果を電圧変換した検知電圧を前記点灯回路に印加する第２切替装置を備えたことを特徴とする請求項５に記載の照明器具。
7. 前記目標値を保存し、前記目標値を前記点灯回路に提供する目標値設定部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
8. 前記照度センサの検知結果、前記点灯回路の出力電圧、及び前記複数のＬＥＤに流れる電流を電圧変換したＬＥＤ電圧のいずれか１つを前記点灯回路に出力し、前記出力の種類に応じた目標値を前記点灯回路に出力するマイコンを備え、
   前記点灯回路は、前記出力電圧が前記目標値を超えると、前記出力電圧が一定になるように前記複数のＬＥＤに電流供給し、前記ＬＥＤ電圧が前記目標値を超えると、前記複数のＬＥＤに流れる電流が一定になるように前記複数のＬＥＤに電流供給することを特徴とする請求項７に記載の照明器具。

Images