JP7476642B2 - 非常用装置、照明器具 - Google Patents

Description

本開示は非常用装置及び照明器具に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とした照明器具の中でも、災害等による停電時に点灯させることを想定している非常用照明器具または誘導灯は、内蔵する蓄電池の電力を用いてＬＥＤを点灯させる。停電が発生していない平常時において交流電源から入力されたエネルギを蓄電池に充電することで、停電時に長時間ＬＥＤを点灯させることを可能とする。

特許文献１には、交流電源が正常に得られている通常時に非常用電源である蓄電池を充電し、停電が発生している非常時に蓄電池の電力を用いて光源を点灯する非常用照明器具が開示されている。

特開２００８－１６６１６５号公報

非常灯器具に用いられる回路は、交流を直流に変換して直流電圧を得るフライバック形スイッチングレギュレータと、ＬＥＤを点灯させるための点灯回路に加え、蓄電池を充電するための充電回路を備える。そのため、同程度の出力の他の照明器具と比較して部品点数が多く、器具形状が大型であるとともに高コストであるという課題があった。また、フライバック形スイッチングレギュレータから充電回路を介して蓄電池を充電するため、充電回路での電力損失が発生し、蓄電池の充電中に消費電力が大きくなるという課題もあった。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小型化に好適であり、蓄電池充電時の消費電力を抑制した非常用装置及び照明器具を提供することを目的とする。

本開示に係る非常用装置は、交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ－ＤＣ変換回路と、該ＡＣ－ＤＣ変換回路から充電電流の供給を受ける蓄電池と、該蓄電池を電源として非常用器具に電流を供給する電流供給回路と、該ＡＣ－ＤＣ変換回路より電力の供給を受けて該ＡＣ－ＤＣ変換回路及び該電流供給回路を制御する制御部と、を備え、該ＡＣ－ＤＣ変換回路は、整流回路と、スイッチング素子とインダクタまたはトランスによりエネルギの充放電を行い直流電圧を生成する直流生成回路と、該直流生成回路の出力に配置され該蓄電池と直列に接続された抵抗素子と、該抵抗素子と並列に接続された短絡スイッチ素子と、を有し、該制御部の制御により、少なくとも該交流電圧投入時は該短絡スイッチ素子をオフした状態で該蓄電池を充電し、その後該短絡スイッチ素子をオンした状態で該蓄電池を充電することを特徴とする。

本開示のその他の特徴は以下に明らかにする。

本開示によれば、ＡＣ－ＤＣ変換回路で直接蓄電池を充電するので、別途設けていた充電回路が不要となり、装置及び照明器具全体を小型かつ低コストにできるとともに、蓄電池充電時の消費電力を抑制することができる。

実施の形態１に係る非常用装置の回路構成図である。 実施の形態２に係る非常用装置の回路構成図である。 実施の形態３に係る制御のタイミングチャートである。 実施の形態４に係る非常用装置の回路構成図である。 実施の形態５に係る非常用装置の回路構成図である。 照明器具の内部構造を示す図である。

実施の形態に係る非常用装置と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。実施の形態の非常用装置と照明器具は限定的なものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る非常用装置１００の回路構成図である。非常用装置１００は、交流電源１から電力の供給を受けて蓄電池ＢＴを充電し、交流電源１の停電時には蓄電池ＢＴより非常用器具１０へ電力供給するものである。この例においては、非常用器具１０は光源である。光源の例はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。非常用装置１００は、ＡＣ－ＤＣ変換回路２、ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３、電流供給回路４、点灯回路制御部５を備えている。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３と点灯回路制御部５は１つの制御部として提供することもできる。これらをまとめて制御部と称することがある。

ＡＣ－ＤＣ変換回路２は交流電圧を直流電圧に変換する回路として提供される。一例によれば、ＡＣ－ＤＣ変換回路２は、ダイオードブリッジで構成される整流回路ＤＢと、直流生成回路とを備える。直流生成回路は、スイッチング素子とインダクタまたはトランスによりエネルギの充放電を行い直流電圧を生成する回路である。図１の例では、直流生成回路としてフライバックコンバータを備える。フライバックコンバータは、コンデンサＣ１、トランスＴ１、スイッチング素子ＳＷ１、ダイオードＤ１及び平滑コンデンサＣ２を備えている。交流電源１から整流回路ＤＢを介して全波整流された電圧はフライバックコンバータにより電力変換される。整流回路ＤＢの直流出力側には、交流電源の停電有無を検出する電源検出抵抗Ｒ１を有し、電源検出抵抗Ｒ１の検出信号は点灯回路制御部５に入力される。

ＡＣ－ＤＣ変換回路２はＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３の制御を受けて動作する。スイッチング素子ＳＷ１をオンするとトランスＴ１の１次巻線Ｎ１に電流が流れ、トランスＴ１にエネルギが蓄えられる。スイッチング素子ＳＷ１をオフするとトランスＴ１の２次巻線Ｎ２よりトランスＴ１に蓄えられたエネルギを蓄電池ＢＴ側に放出する。

ＡＣ－ＤＣ変換回路２は、平滑コンデンサＣ２と蓄電池ＢＴの間に、抵抗素子Ｒ２と、抵抗素子Ｒ２と並列に接続された短絡スイッチ素子ＳＷ２とを有している。抵抗素子Ｒ２は、直流生成回路の出力に配置され、蓄電池ＢＴと直列に接続されている。短絡スイッチ素子ＳＷ２は点灯回路制御部５の指令に基づいてオンオフ動作する。短絡スイッチ素子ＳＷ２は、例えばＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチで構成したり、他のトランジスタで構成したりすることができる。

ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３は、蓄電池ＢＴに流れる電流を電流検出抵抗Ｒ４より読み取る手段を有している。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３は、整流回路ＤＢの直流出力側より電力の供給を受けて動作する。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３は必要に応じて力率改善動作を行ってもよい。すなわち、非常用装置１００の入力電流波形を正弦波状で且つ交流電源１の電圧とほぼ同位相となるようにスイッチング素子ＳＷ１を制御し、力率改善を行う。この時、コンデンサＣ１は交流電源１の商用周波数成分を直流平滑するためのものではなく、スイッチングリプルを除去するためのフィルタコンデンサとして用いられる。

電流供給回路４は、昇圧チョッパ回路で構成され、昇圧用リアクトルＬ１、スイッチング素子ＳＷ３、ダイオードＤ３及びコンデンサＣ３を備えている。電流供給回路４は点灯回路制御部５の制御を受けて動作する。スイッチング素子ＳＷ３をオンすると蓄電池ＢＴより昇圧用リアクトルＬ１に電流が流れ、昇圧用リアクトルＬ１にエネルギを蓄える。スイッチング素子ＳＷ３をオフすると昇圧用リアクトルＬ１に蓄えたエネルギが、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ３及び非常用器具１０側に放出される。この時、コンデンサＣ３には昇圧用リアクトルＬ１に発生する逆起電力に蓄電池ＢＴの直流電圧が重畳した電圧が印加されるため、蓄電池ＢＴの電圧よりも高い電圧が生成され、非常用器具１０に印加される。

電流供給回路４は、非常用器具１０と直列接続された光源電流検出抵抗Ｒ５を有している。点灯回路制御部５は、光源電流検出抵抗Ｒ５で検出される電流検出信号を監視し、非常用器具１０に流れる電流が所望の直流電流となるようにスイッチング素子ＳＷ３のオン時間を調整し、定電流制御を行う。また、点灯回路制御部５は、蓄電池ＢＴの充電電圧を検出する蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３より電圧検出信号を受け、蓄電池ＢＴの電圧を監視する。なお、点灯回路制御部５は、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力より電力の供給を受けて動作する。

次に、実施の形態１に係る非常用装置１００の動作を説明する。まず、蓄電池ＢＴにエネルギが十分充電されていない状況において、非常用装置１００に交流電源１を印加する場合について説明する。非常用装置１００に交流電源１が印加されると、整流回路ＤＢは入力された交流電圧を全波整流し、整流された電圧がコンデンサＣ１の両端に印加される。整流された直流電圧によりＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３に電力が供給され、ＡＣ－ＤＣ変換回路２が動作を開始する。これによりスイッチング素子ＳＷ１がオンオフ動作し、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に電圧が誘起され、平滑コンデンサＣ２に直流電圧が生成される。蓄電池ＢＴはＡＣ－ＤＣ変換回路２から充電電流の供給を受ける。

ＡＣ－ＤＣ変換回路２の起動時は、短絡スイッチ素子ＳＷ２はオフ状態であり、平滑コンデンサＣ２の電圧は主に抵抗素子Ｒ２と蓄電池ＢＴに印加される。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３は、電流検出抵抗Ｒ４の電流検出信号を監視し、蓄電池ＢＴへの充電電流が予め定められた電流値となるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン時間を調整し、定電流制御により蓄電池ＢＴを充電する。すなわち、制御部は、電流検出抵抗Ｒ４によって得られた充電電流を予め定められた値に近づける制御を行う。また、点灯回路制御部５にも平滑コンデンサＣ２の電圧が印加されることで、点灯回路制御部５に駆動電源が供給される。これにより点灯回路制御部５が動作を開始する。ただし、交流電源１が投入されている間は、点灯回路制御部５は電流供給回路４の動作を停止状態で維持する。したがって、非常用器具１０は消灯状態となる。

点灯回路制御部５は、蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３により蓄電池電圧を監視し、充電を開始してから一定時間が経過することで蓄電池電圧が上昇し予めプログラム等により定めた基準電圧に到達すると、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオン状態に制御する。これにより、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電流は抵抗素子Ｒ２を流れず、短絡スイッチ素子ＳＷ２を経由して蓄電池ＢＴを充電する。なお、蓄電池電圧を検出する方法は、蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３に限定されず、例えば点灯回路制御部５が充電開始時点から経過時間をカウントし予め定められた時間が経過したら蓄電池電圧が上昇したものとみなして、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンしてもよい。別の例によれば、制御部は、蓄電池ＢＴの電圧が交流電圧投入時よりも上昇した場合に、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンする。

ここで、抵抗素子Ｒ２と短絡スイッチ素子ＳＷ２を用いる意義について説明する。蓄電池ＢＴが十分に充電されていないエネルギ放電状態においては、蓄電池ＢＴの電圧はエネルギ満充電時と比較して低い状態となる。この状態において、抵抗素子Ｒ２と短絡スイッチ素子ＳＷ２がなく、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力が蓄電池ＢＴに直接接続されていると仮定すると、蓄電池は定電圧特性を有するためＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧は蓄電池ＢＴの電池電圧と同一電圧となる。そのため、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧は低電圧状態となる。

そして、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧は点灯回路制御部５の駆動用電源も兼ねているため、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧が低い場合は、点灯回路制御部５に入力される電圧も低くなり、点灯回路制御部５を起動することができない。以上のことから、蓄電池ＢＴにエネルギが十分充電されていない状態、又は過放電状態においては、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧が低下し、これに伴い、電流供給回路４を駆動する点灯回路制御部５に正常に駆動用電源が供給されず、非常用装置１００は正常動作することができない。

そこで、蓄電池ＢＴが過放電状態等において、蓄電池ＢＴへの充電電流が抵抗素子Ｒ２を流れるようにした。抵抗素子Ｒ２には、抵抗素子Ｒ２の抵抗値と充電電流の積で決まる電圧が発生し、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧は、蓄電池ＢＴの電圧に抵抗素子Ｒ２の発生電圧が重畳した値となる。そのため、抵抗素子Ｒ２を設けない場合と比較して、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電圧を上昇させることができる。これにより交流電源１の投入時に、蓄電池電圧が低い場合でも、点灯回路制御部５に正常な制御電源を供給することができる。

また、蓄電池ＢＴへの充電動作により蓄電池電圧が十分に高まった場合は、短絡スイッチ素子ＳＷ２で抵抗素子Ｒ２を短絡すれば、抵抗素子Ｒ２で発生する電力損失を削減でき、充電電流における非常用装置１００の消費電力を削減することができる。なお、蓄電池ＢＴを複数本直列接続して用いる場合など、エネルギが十分に充電されてない状態でも十分な電池電圧を確保できる場合は、当然ながら抵抗素子Ｒ２と短絡スイッチ素子ＳＷ２を省略し得る。

このように、制御部の制御により、少なくとも交流電圧投入時は短絡スイッチ素子ＳＷ２をオフした状態で蓄電池ＢＴを充電し、その後短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンした状態で蓄電池ＢＴを充電する。

次に、何らかの原因により、交流電源１が停電した場合の動作について説明する。交流電源１が停電すると、点灯回路制御部５は電源検出抵抗Ｒ１の電圧低下によりこれを検知して、電流供給回路４の動作を開始する。電流供給回路４が動作すると、蓄電池ＢＴを電源として、非常用器具１０に電流を供給し、非常用器具１０が点灯する。交流電源１が停電するのでＡＣ－ＤＣ変換回路２は動作を停止する。このため、点灯回路制御部５の駆動用制御電源はＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力より得られないため、非常用器具１０が点灯中は電流供給回路４の出力より制御電源の供給を受ける。図１の例では、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力と、電流供給回路４の出力を、それぞれダイオードＤ４、Ｄ５によるダイオードＯＲ接続し、点灯回路制御部５に制御電源を供給している。

以上のように、別途充電回路を設けることなく、ＡＣ－ＤＣ変換回路２を定電流制御することで蓄電池ＢＴを直接充電するため、回路を簡素化することができ、非常用装置を小型かつ低コストとすることができる。また、従来発生していた充電回路による電力損失を削減することができる。

なお、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の蓄電池ＢＴへの充電電流は、蓄電池ＢＴの充電状態によって適宜切り替えてもよい。例えば、蓄電池電圧が低い充電初期は充電電流を高くし、満充電時または満充電に近い状態となった時は充電電流を低減するようにしてもよい。言いかえると、制御部の制御により、蓄電池ＢＴの電圧が交流電圧投入時よりも上昇した場合に、ＡＣ－ＤＣ変換回路２は蓄電池ＢＴへの充電電流を低減する。制御部は、蓄電池ＢＴに供給する充電電流の値に応じて、スイッチング素子ＳＷ１のオン時間を制御する。別の例によれば、ＡＣ－ＤＣ変換回路２は、蓄電池ＢＴへの充電開始後に蓄電池ＢＴへの充電電流を低減する。これにより満充電時における非常用装置１００の消費電力を削減することができる。蓄電池ＢＴの充電状態は蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３により検出し得る。蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３を用いる場合、図示していないが、点灯回路制御部５からＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３へ蓄電池電圧信号を伝送してもよいし、蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３の信号電圧をＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３が直接監視してもよい。別の例によれば、交流電源１の投入後、制御部にて充電時間をカウントし、予め定められた時間が経過してから、充電電流を低減することもできる。また、図示していないが、ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３と点灯回路制御部５への制御電源供給は、適宜、抵抗、ツェナダイオード若しくは３端子レギュレータ等の降圧手段、又は電圧安定化手段を介して行ってもよい。

本実施の形態では、ＡＣ－ＤＣ変換回路２にフライバックコンバータ方式を適用しており、トランスＴ１により１次巻線Ｎ１側と２次巻線Ｎ２側は電気的に絶縁されている。したがって、例えば１次巻線Ｎ１側に設けられた電源検出抵抗Ｒ１の信号を点灯回路制御部５に送信する場合、又は、２次巻線側に設けられた電流検出抵抗Ｒ４の信号をＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３に送信する場合は、適宜フォトカプラ等を用いて電気信号を絶縁して送信してもよい。

非常用器具１０は、光源に限らず、誘導灯、スピーカ、フラッシュ装置、又はその他任意の非常用設備とすることができる。非常用器具１０としてスピーカを採用する場合は、電流供給回路４はスピーカを駆動するための音声回路に電流を供給する。音声回路とスピーカを設けることで、音声で避難案内する機能を有する非常用装置を提供できる。フラッシュ装置は、例えばキセノンランプなどの光源の点滅により避難者を誘導する装置である。フラッシュ装置を採用する場合は、電流供給回路４はフラッシュ装置を駆動するための点灯回路に電流を供給する。蓄電池ＢＴに複数の電流供給回路を並列接続して、機能の異なる非常用設備を複数動作させることもできるし，一つの電流供給回路に複数の機能の異なる非常用設備を接続して動作させても良い。

実施の形態１に記載した変形例、修正例又は代案については、以下の実施の形態に係る非常用装置に応用し得る。以下の実施の形態に係る非常用装置については、主として実施の形態１との相違点を説明する。

実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係る非常用装置１０１の回路構成図である。電流検出抵抗Ｒ４は、蓄電池ＢＴが非常用器具１０に電流を供給する経路を避けて設けられている。この例では、電流検出抵抗Ｒ４は、平滑コンデンサＣ２と蓄電池ＢＴの間のグランドラインに直列に接続されている。

図１では、電流検出抵抗Ｒ４が蓄電池ＢＴの放電経路に設けられている。そのため、蓄電池ＢＴから放電電流が電流検出抵抗Ｒ４を通り電力損失になる。

これに対し、実施の形態２に係る非常用装置１０１では、電流検出抵抗Ｒ４が蓄電池ＢＴと直列に接続されたことで蓄電池ＢＴの充電電流を検出することができ、しかも電流検出抵抗Ｒ４は蓄電池ＢＴの放電経路にはないので放電電流が電流検出抵抗Ｒ４を通ることによる電力損失はない。

実施の形態３．
図３は、実施の形態３に係る制御のタイミングチャートである。制御部は、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンする前にスイッチング素子ＳＷ１の動作を止め、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンしてからスイッチング素子ＳＷ１の動作を再開する。

短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンすると、平滑コンデンサＣ２の電圧が変動し、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の動作が不安定になりやすい。また、短絡スイッチ素子ＳＷ２のオンの際には、瞬間的に、平滑コンデンサＣ２に蓄えられた電圧が蓄電池ＢＴの電圧より若干高くなるので、突入電流が蓄電池ＢＴに流れることが考えられる。

これらの弊害を抑制するために、上述のとおり、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンすることによる負荷変動のタイミングでは、スイッチング素子ＳＷ１のスイッチング動作をいったん停止することとした。スイッチング動作の停止期間は例えば数１０μｓｅｃ～数１０ｍｓｅｃである。

実施の形態４．
図４は、実施の形態４に係る非常用装置１０２の回路構成図である。短絡スイッチ素子ＳＷ２はノーマリオフタイプのＭＯＳＦＥＴである。これにより、交流電源を投入しマイコン等で構成された制御部が駆動する前に、充電電流が流れないようにすることができる。ＭＯＳＦＥＴ以外の任意のノーマリオフタイプのスイッチング素子を、短絡スイッチ素子ＳＷ２として用いることができる。

実施の形態５．
図５は、実施の形態５に係る非常用装置１１０の回路構成図である。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３の制御電源を提供するために、補助巻線Ｎ３、ダイオードＤ１０及びコンデンサＣ１０が設けられている。点灯回路制御部５の制御電源を提供するために、補助巻線Ｎ４、ダイオードＤ１１及びコンデンサＣ１１が設けられている。

フライバックコンバータを構成するトランスＴ１は、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の入力側に接続する１次巻線Ｎ１と、蓄電池ＢＴ側に接続される２次巻線Ｎ２と、を備えている。そして、上述の補助巻線Ｎ３、Ｎ４は、いずれもトランスＴ１の１次巻線Ｎ１及び２次巻線Ｎ２と同一の鉄心に巻き付けられ、１次巻線Ｎ１及び２次巻線Ｎ２と磁気的に結合している。補助巻線Ｎ３、Ｎ４はいずれも２次巻線Ｎ２より巻数が多く設定されている。

次に実施の形態５に係る非常用装置１１０の動作を説明する。ここでは、蓄電池ＢＴの満充電時の電圧が、ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３及び点灯回路制御部５の動作電圧よりも低いものとして説明する。非常用装置１１０に交流電源１が印加されると、整流回路ＤＢの直流出力より起動抵抗Ｒ１０を介してＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３に制御電源が供給され、スイッチング素子ＳＷ１がオンオフ動作を開始し、ＡＣ－ＤＣ変換回路２が動作する。このとき、短絡スイッチ素子ＳＷ２はオフ状態であるため、蓄電池ＢＴが未充電の低電圧状態であっても、抵抗素子Ｒ２に電圧が印加され、２次巻線Ｎ２には高い電圧が誘起される。

同時に補助巻線Ｎ３、Ｎ４にも電圧が誘起される。補助巻線Ｎ３に誘起された電圧はダイオードＤ１０及びコンデンサＣ１０により整流、平滑された後、ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３に制御電源として供給される。これにより、ＡＣ－ＤＣ変換回路２は動作を継続する。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３は、電流検出抵抗Ｒ４の電流検出信号を監視し、所望の充電電流となるようにスイッチング素子ＳＷ１のオン時間を調整し、蓄電池ＢＴの充電を開始する。また、点灯回路制御部５には補助巻線Ｎ４より制御電源が供給され、点灯回路制御部５が起動する。交流電源１が投入されている間は、点灯回路制御部５は電流供給回路の動作を停止状態で維持し、非常用器具１０は消灯状態とする。

点灯回路制御部５が蓄電池ＢＴの充電を開始してから予め定められた時間が経過し、蓄電池ＢＴの電圧が上昇し、予めプログラム等により定めた基準電圧に到達すると、蓄電池電圧検出抵抗Ｒ３により点灯回路制御部５がこれを検知する。そして点灯回路制御部５は短絡スイッチ素子ＳＷ２をオン状態に制御する。これにより、ＡＣ－ＤＣ変換回路２の出力電流は抵抗素子Ｒ２を流れず、短絡スイッチ素子ＳＷ２を経由して蓄電池ＢＴを充電する。これにより蓄電池充電時に抵抗素子Ｒ２で発生する電力損失を削減することができる。このとき、補助巻線Ｎ３、Ｎ４はいずれも２次巻線Ｎ２の巻数よりも多く設定されているので、２次巻線Ｎ２の発生電圧すなわち蓄電池電圧よりも高い電圧が補助巻線Ｎ３、Ｎ４に発生する。そのため、短絡スイッチ素子ＳＷ２をオンしても、ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３と点灯回路制御部５には補助巻線Ｎ３、Ｎ４から制御電源が継続して供給される。

次に何らかの原因により、交流電源１が停電した場合の動作について説明する。交流電源１が停電すると電源検出抵抗Ｒ１により点灯回路制御部５がこれを検知し、電流供給回路４の動作を開始する。電流供給回路４が動作すると、蓄電池ＢＴを電源として非常用器具１０に電流が供給され、非常用器具１０が点灯する。なお、交流電源１が停電するのでＡＣ－ＤＣ変換回路２は動作が停止する。これに伴い、補助巻線Ｎ４の誘起電圧もゼロになる。そこで、点灯回路制御部５は、電流供給回路４を構成する昇圧チョッパ回路の出力から、蓄電池ＢＴよりも高い電圧で制御電源の供給を受けて、動作する。停電発生から電流供給回路４が動作を開始するまでの切替期間は短時間であり、この間はコンデンサＣ１１に蓄えられたエネルギにより制御電源の供給を受ける。

以上のように、本実施の形態では、例えば小さな室内空間向けの出力の小さい非常用装置における、制御部への電源供給について説明した。低出力の非常用装置は、蓄電池の本数が少ない。例えば標準的なニッケル水素蓄電池では出力電圧が１．２Ｖであり、これを２本直列に設けると、蓄電池の出力電圧は合計２.４Ｖとなる。他方、一般的なマイクロコンピュータの動作電圧は３.３Ｖ～５Ｖ程度で動作する。抵抗素子Ｒ２を短絡スイッチ素子ＳＷ２で短絡すると２次巻線Ｎ２の誘起電圧が蓄電池電圧２.４Ｖで固定されるため、点灯回路制御部５の少なくとも一部がマイクロコンピュータで構成される場合、点灯回路制御部５を駆動することができない。ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部３も同様に駆動できない。そこで、本実施の形態では、補助巻線Ｎ３、Ｎ４の巻数を、２次巻線Ｎ２の巻数よりも多く設定することで、補助巻線の誘起電圧を高くし、短絡スイッチ素子ＳＷ２の動作に関係なく制御部に対し駆動に必要な電圧を提供することとした。

実施の形態６．
図６は、照明器具２００の内部構造を示す図である。照明器具２００は、照明器具筐体２０、給電コネクタ２１、非常用装置２２、蓄電池２３及び光源基板２４を備えている。照明器具筐体２０は、非常用装置２２、蓄電池２３、光源基板２４などを取り付けるための筺体である。給電コネクタ２１は、商用電源などの交流電源から電力の供給を受けるための接続部である。光源基板２４は、ＬＥＤ又は有機ＥＬなどの光源２４ａ及び光学レンズ２４ｂを実装した基板である。

非常用装置２２として、実施の形態１から５のいずれかで説明した非常用装置を採用する。非常用装置２２は、給電コネクタ２１と配線２５を介して交流電源からの電力供給を受ける。非常用装置２２は、入力した電力を直流に変換し、変換した電力を、配線２６を介して蓄電池２３に供給する。また、停電時は蓄電池２３から配線２６を介して非常用装置２２に電力を供給する。そして非常用装置２２は蓄電池２３の電力を変換し、配線２７を介して光源基板２４に電流を供給する。これにより光源基板２４に実装された光源２４ａが点灯する。

これにより、上述した非常用装置の利点を備えた照明器具２００が提供される。照明器具２００によれば、実施の形態１－５で述べた非常用装置のいずれか１つを備えることで、ＡＣ－ＤＣ変換回路２で直接蓄電池を充電するので、従来別途設けていた充電回路が不要となり、回路及び照明器具全体を小型かつ低コストにでき、蓄電池充電時の消費電力も削減できる。

１ 交流電源、 ２ ＡＣ－ＤＣ変換回路、 ３ ＡＣ－ＤＣ変換回路制御部、 ４ 電流供給回路、 ５ 点灯回路制御部、 １０ 非常用器具、 ＢＴ 蓄電池、 Ｒ２ 抵抗素子、 ＳＷ１ スイッチング素子、 ＳＷ２ 短絡スイッチ素子、 Ｒ４ 電流検出抵抗、 Ｎ３，Ｎ４ 補助巻線、 ２０ 照明器具筐体、 ２１ 給電コネクタ、 ２２ 非常用装置、 ２３ 蓄電池、 ２４ 光源基板、 １００，１０１，１０２，１１０ 非常用装置

Claims (12)

1. 交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ－ＤＣ変換回路と、
   前記ＡＣ－ＤＣ変換回路から充電電流の供給を受ける蓄電池と、
   前記蓄電池を電源として非常用器具に電流を供給する電流供給回路と、
   前記ＡＣ－ＤＣ変換回路より電力の供給を受けて前記ＡＣ－ＤＣ変換回路及び前記電流供給回路を制御する制御部と、を備え、
   前記ＡＣ－ＤＣ変換回路は、整流回路と、スイッチング素子とインダクタまたはトランスによりエネルギの充放電を行い直流電圧を生成する直流生成回路と、前記直流生成回路の出力に配置され前記蓄電池と直列に接続された抵抗素子と、前記抵抗素子と並列に接続された短絡スイッチ素子と、を有し、
   前記制御部の制御により、少なくとも前記交流電圧投入時は前記短絡スイッチ素子をオフした状態で前記蓄電池を充電し、その後前記短絡スイッチ素子をオンした状態で前記蓄電池を充電することを特徴とする非常用装置。
2. 前記制御部は、前記蓄電池に供給する充電電流の値に応じて前記スイッチング素子のオン時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の非常用装置。
3. 前記制御部は、前記蓄電池への充電開始後、前記蓄電池の電圧が基準電圧に達すると、前記短絡スイッチ素子をオンすることを特徴とする請求項１又は２に記載の非常用装置。
4. 前記制御部は、前記蓄電池の電圧が前記交流電圧投入時よりも上昇した場合に、前記短絡スイッチ素子をオンすることを特徴とする請求項１又は２に記載の非常用装置。
5. 前記ＡＣ－ＤＣ変換回路は、前記蓄電池への充電開始後に前記蓄電池への充電電流を低減することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の非常用装置。
6. 前記ＡＣ－ＤＣ変換回路は、前記蓄電池の電圧が前記交流電圧投入時よりも上昇した場合に、前記蓄電池への充電電流を低減することを特徴とする請求項５に記載の非常用装置。
7. 前記蓄電池と直列に接続されたことで前記充電電流を検出する電流検出抵抗を備え、
   前記制御部は、前記電流検出抵抗によって得られた充電電流を予め定められた値に近づける制御を行い、
   前記電流検出抵抗は、前記蓄電池が前記非常用器具に電流を供給する経路を避けて設けられた請求項１から６のいずれか１項に記載の非常用装置。
8. 前記制御部は、前記短絡スイッチ素子をオンする前に前記スイッチング素子の動作を止め、前記短絡スイッチ素子をオンしてから前記スイッチング素子の動作を再開することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の非常用装置。
9. 前記短絡スイッチ素子はノーマリオフタイプであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の非常用装置。
10. 前記直流生成回路はフライバックコンバータであり、
    前記フライバックコンバータを構成するトランスは、前記ＡＣ－ＤＣ変換回路の入力側に接続する１次巻線と、前記蓄電池側に接続される２次巻線と、前記１次巻線及び前記２次巻線と磁気的に結合され、前記２次巻線より巻数が多い補助巻線を有し、
    前記制御部は、前記補助巻線から電力の供給を受けて動作することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の非常用装置。
11. 前記非常用器具は、光源、誘導灯、スピーカ又はフラッシュ装置であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の非常用装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の非常用装置と、
    前記非常用器具として提供されたＬＥＤと、を備えたことを特徴とする照明器具。

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