(57)【要約】【課題】ユーザに消灯タイミングを察知させることが可能な照明装置等を提供する。【解決手段】照明装置は、バッテリを内蔵可能に構成された、若しくはバッテリからの電力を受給可能に構成された照明装置である。照明装置は、複数組のＬＥＤと、バッテリから供給される電力の電圧レベルを計測する電圧計５４４と、電圧計５４４で計測された電圧レベルが所定の閾値を下回った場合に、複数組のＬＥＤの少なくとも１組を残して他の組のＬＥＤを消灯させるＬＥＤ点灯回路５４０と、を備えている。【選択図】図５
2014120316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを内蔵可能に構成された、若しくはバッテリからの電力を受給可能に構成された照明装置であって、
複数組のＬＥＤと、
前記バッテリから供給される電力の電圧レベルを計測する電圧レベル計測部と、
前記電圧レベル計測部で計測された電圧レベルが所定の閾値を下回った場合に、前記複数組のＬＥＤの少なくとも１組を残して他の組のＬＥＤを消灯させるＬＥＤ点灯回路と、を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤ点灯回路は、前記複数組のＬＥＤに流れる電流を制御する制御部、を備え、
前記制御部は、前記電圧レベル計測部で計測した電圧レベルに追従して前記複数組のＬＥＤに流れる電流を低下させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
直管形もしくは丸管形の透光管、を備え、
前記複数組のＬＥＤそれぞれの組は、３個以上のＬＥＤ素子から構成され、
前記複数組のＬＥＤ各組のＬＥＤ素子は、前記透光管の内部に長手方向に沿ってもしくは周方向に沿って一列に配置されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数組のＬＥＤは３組以上のＬＥＤから構成され、
前記ＬＥＤ点灯回路は、前記電圧レベルが低下していくに従って前記複数組のＬＥＤを１組ずつ順次消灯させる、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
直管形の透光管、を備え、
前記複数組のＬＥＤそれぞれの組は、３個以上のＬＥＤ素子から構成され、
前記複数組のＬＥＤ各組のＬＥＤ素子は、前記透光管の内部に長手方向に沿って一列に平行配置されており、
前記ＬＥＤ点灯回路は、内側に位置する組のＬＥＤほど遅く消灯するように、端に位置する組のＬＥＤから順次消灯させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記照明装置は、外部電力が途絶えてもバッテリで動作することが可能な非常灯、若しくは前記非常灯に使用されるＬＥＤランプである、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
輸送機器または建物に設置される照明システムであって、
室内を照射する照明装置と、
外部電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリと電力線を介して接続され、外部電力を前記照明装置に供給するとともに、外部電力が途絶えたときに前記照明装置に供給する電力を前記バッテリからの電力に切り替える電源切替装置と、を備え、
前記照明装置は、
複数組のＬＥＤと、
前記電源切替装置を介して前記バッテリから供給される電力の電圧レベルを計測する電圧レベル計測部と、
前記電圧レベル計測部で計測された電圧レベルが所定の閾値を下回った場合に、前記複数組のＬＥＤの少なくとも１組を残して他の組のＬＥＤを消灯させるＬＥＤ点灯回路と、を備える、
ことを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、及び照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプから省電力で長寿命なＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプへの置き換えが進んでいる。特許文献１には、従来の蛍光灯具にそのまま取り付け可能な直管形ＬＥＤランプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４６４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
緊急時に備え、列車には非常灯が設けられる。非常灯は、架線からの電力供給が停止しても発光し続けられるように、バッテリに接続される。非常灯の光源には、通常、蛍光ランプが使用されるが、蛍光ランプはバッテリの消費によって（すなわち、バッテリの出力電圧の低下によって）、照度が低下したり点灯が不安定になったりする。そのため、乗客は、例え停電が長引いたとしても、非常灯の消灯タイミングを事前に察知することができる。
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤには、印加電圧が一定レベル（順方向電圧）に達したところで突如電流が流れ始めるという特性、言い換えると、印加電圧が一定レベルを下回ったところで、突然、発光を停止するという特性がある。そのため、非常灯の光源にＬＥＤランプを使用した場合、乗客は、非常灯の消灯タイミングを察知することができない。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、ユーザに消灯タイミングを察知させることが可能な照明装置、及び照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点に係る照明装置は、
バッテリを内蔵可能に構成された、若しくはバッテリからの電力を受給可能に構成された照明装置であって、
複数組のＬＥＤと、
前記バッテリから供給される電力の電圧レベルを計測する電圧レベル計測部と、
前記電圧レベル計測部で計測された電圧レベルが所定の閾値を下回った場合に、前記複数組のＬＥＤの少なくとも１組を残して他の組のＬＥＤを消灯させるＬＥＤ点灯回路と、を備える、
ことを特徴とする。
【０００８】
前記ＬＥＤ点灯回路は、前記複数組のＬＥＤに流れる電流を制御する制御部、を備え、
前記制御部は、前記電圧レベル計測部で計測した電圧レベルに追従して前記複数組のＬＥＤに流れる電流を低下させてもよい。
【０００９】
直管形もしくは丸管形の透光管、を備え、
前記複数組のＬＥＤそれぞれの組は、３個以上のＬＥＤ素子から構成され、
前記複数組のＬＥＤ各組のＬＥＤ素子は、前記透光管の内部に長手方向に沿ってもしくは周方向に沿って一列に配置されていてもよい。
【００１０】
前記複数組のＬＥＤは３組以上のＬＥＤから構成され、
前記ＬＥＤ点灯回路は、前記電圧レベルが低下していくに従って前記複数組のＬＥＤを１組ずつ順次消灯させてもよい。
【００１１】
直管形の透光管、を備え、
前記複数組のＬＥＤそれぞれの組は、３個以上のＬＥＤ素子から構成され、
前記複数組のＬＥＤ各組のＬＥＤ素子は、前記透光管の内部に長手方向に沿って一列に平行配置されており、
前記ＬＥＤ点灯回路は、内側に位置する組のＬＥＤほど遅く消灯するように、端に位置する組のＬＥＤから順次消灯させてもよい。
【００１２】
前記照明装置は、外部電力が途絶えてもバッテリで動作することが可能な非常灯、若しくは前記非常灯に使用されるＬＥＤランプであってもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る照明システムは、
輸送機器または建物に設置される照明システムであって、
室内を照射する照明装置と、
外部電力を蓄えるバッテリと、
前記バッテリと電力線を介して接続され、外部電力を前記照明装置に供給するとともに、外部電力が途絶えたときに前記照明装置に供給する電力を前記バッテリからの電力に切り替える電源切替装置と、を備え、
前記照明装置は、
複数組のＬＥＤと、
前記電源切替装置を介して前記バッテリから供給される電力の電圧レベルを計測する電圧レベル計測部と、
前記電圧レベル計測部で計測された電圧レベルが所定の閾値を下回った場合に、前記複数組のＬＥＤの少なくとも１組を残して他の組のＬＥＤを消灯させるＬＥＤ点灯回路と、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ユーザに消灯タイミングを察知させることが可能な照明装置、及び照明システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る照明システムの概要を説明するための図である。
【図２】図１に示す照明システムのブロック図である。
【図３】図１に示す照明システムに配置される非常灯の斜視図である。
【図４】図３に示す非常灯に装着されるＬＥＤランプの構造を説明するための図である。
【図５】図４に示すＬＥＤランプに配置されるＬＥＤ点灯回路の回路図である。
【図６】電源が外部電力からバッテリに切り替えられた様子を示す図である。
【図７】バッテリの消費によって入力端子電圧が徐々に低下する様子を示す図である。
【図８】半点灯状態になったＬＥＤランプを示す図である。
【図９】長手方向の半分が消灯したＬＥＤランプを示す図である。
【図１０】ＬＥＤランプの変形例を説明するための図であり、（Ａ）は入力端子電圧の低下に追従して照度が低下する様子を説明するための図、（Ｂ）は入力端子電圧とＬＥＤに流れる電流の大きさの対応関係を示す図である。
【図１１】ＬＥＤランプの変形例を説明するための図であり、（Ａ）は３組のＬＥＤが平行配置されたＬＥＤランプの内部構造を示す図、（Ｂ）は３組のＬＥＤの端の１組が消灯した様子を示す図、（Ｃ）は３組のＬＥＤの端の２組が消灯した様子を示す図である。
【図１２】ＬＥＤランプの変形例を説明するための図であり、（Ａ）は断面が半円形の型材が透光管の内部に嵌挿されている様子を示す図、（Ｂ）は断面が扇形の型材が透光管の内部に嵌挿されている様子を示す図である。
【図１３】ＬＥＤランプの変形例を説明するための図であり、丸管形のＬＥＤランプの内部構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る照明装置を備えた照明システム１は、列車の室内を照射するためのシステムである。照明システム１は、図１に示すように、客室灯３００と非常灯４００とを備えている。外部電力が供給されている時（以下、「通常時」という。）、照明システム１は、客室灯３００と非常灯４００の両方を使って室内に光を供給する。また、照明システム１は、非常灯４００に電力を供給するバッテリ１００を備えていて、外部電力が途絶えた時（以下、「非常時」という。）には、バッテリ１００に蓄えられた電力を使って非常灯４００を動作させる。
【００１８】
ここで「外部電力」とは、照明装置の設置対象となる設備（例えば、列車、自動車、自転車、船舶、飛行機、ヘリコプター等の輸送機器や、オフィスビル等の建物）の外部にある電力供給設備（例えば、発電所、変電所、発電機、蓄電設備等）から架線や電力ケーブル等の電線を介して供給される電力のことをいう。
【００１９】
照明システム１は、図２に示すように、バッテリ１００と、電源切替装置２００と、客室灯３００と、非常灯４００とから構成される。なお、以下の説明では、一例として、照明装置は非常灯４００に設置されるＬＥＤランプ５００であるものとする。
【００２０】
バッテリ１００は、鉛電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池（蓄電池）から構成される。バッテリ１００は、入力端子１１０と、出力端子１２０を備えている。入力端子１１０は、電力線６０１と接続されている。電力線６０１はパンタグラフ等の集電装置を介して架線に接続されていて、バッテリ１００は、架線および電力線６０１を介して外部の電力供給設備から外部電力を受給する。また、出力端子１２０は、電力線６０２を介して電源切替装置２００と接続されている。バッテリ１００は、非常時に備え、通常時に外部電力を蓄える。
【００２１】
電源切替装置２００は、客室灯３００および非常灯４００に電力を供給するための装置である。電源切替装置２００は、２つの入力端子（入力端子２１１と入力端子２１２）と２つの出力端子（出力端子２２１と出力端子２２２）を備えている。入力端子２１１には集電装置を介して架線と接続された電力線６０１が、入力端子２１２にはバッテリ１００と接続された電力線６０２がそれぞれ接続されている。また、出力端子２２１には客室灯３００と接続された電力線６０３が、出力端子２２２には非常灯４００と接続された電力線６０４がそれぞれ接続されている。
【００２２】
電源切替装置２００の内部には、スイッチ２３１と、スイッチ２３２とが配置されている。入力端子２１１は出力端子２２１およびスイッチ２３１の一端に、出力端子２２１は入力端子２１１およびスイッチ２３１の一端に、それぞれ接続されている。また、入力端子２１２はスイッチ２３１の一端に、出力端子２２１はスイッチ２３１およびスイッチ２３２の他端に、それぞれ接続されている。電源切替装置２００は、内部に不図示のプロセッサを有していて、そのプロセッサを使ってスイッチ２３１およびスイッチ２３１のＯＮ／ＯＦＦを自在に変更可能になっている。なお、電源切替装置２００は、入力端子２１１に入力された交流電力を直流電力に変換して出力してもよいし、入力端子２１２に入力された直流電力を交流電力に変換して出力してもよい。客室灯３００や非常灯４００の仕様に合わせて、適宜、変更可能である。
【００２３】
客室灯３００は、車両の室内を照らすための室内灯である。客室灯３００は、光源として、蛍光ランプもしくはＬＥＤランプを備えている。
【００２４】
非常灯４００は、客室灯３００と同様に、車両の室内を照らすための室内灯である。非常灯４００は、１車両あたり例えば４つ程度設置されており、通常時および非常時に室内に光を供給する。非常灯４００は、客室灯３００と同様の形状をしていて、通常時には、客室灯３００と同様に室内灯として機能する。外部電力が停止すると、非常灯４００はバッテリ１００からの電力で室内に光を供給する。非常灯４００は、図３に示すように、照明器具４１０と、ＬＥＤランプ５００とから構成される。
【００２５】
照明器具４１０は、ＬＥＤランプ５００を装着するための灯具である。照明器具４１０は、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等を内蔵していて、電源切替装置２００から供給された電力を所定電圧の直流電力に変換してＬＥＤランプ５００に供給する。照明器具４１０は、直管形蛍光ランプを装着する蛍光灯具と同様の外見をしている。照明器具４１０は、蛍光灯具と同様に、直管形のランプを支持しＬＥＤランプ５００に電力を供給する２組の口金装着部（口金装着部４１１ａ、４１１ｂ、口金装着部４１２ａ、４１２ｂ）を有している。なお、照明器具４１０は、例えば、従来の蛍光灯具を改造する等により製作されてもよい。例えば、改造予定の蛍光灯具がインバータ式の灯具なのであれば、蛍光灯具に内蔵されている高周波発生回路（インバータ）を迂回する配線工事をする等により製作される。
【００２６】
ＬＥＤランプ５００は、列車の室内を照射する照明である。ＬＥＤランプ５００は、従来の直管形蛍光ランプと同じ形状をしていて、照明器具４１０の口金装着部に着脱可能に設置される。ＬＥＤランプ５００は、図４に示すように、透光管５１０と、口金５２０と、ＬＥＤ５３０とを備えている。また、ＬＥＤランプ５００は、透光管５１０の内部に、図５に示すようなＬＥＤ点灯回路５４０を備えている。
【００２７】
図４に戻り、透光管５１０は、透光性の直管形ガラス管である。透光管５１０は、ＬＥＤ素子から発せられた光を拡散できるように、例えば、ガラス中に屈折率の異なる結晶微粒子を懸濁させた乳白色の乳白ガラスから構成される。透光管５１０の外表面には、事故時にガラスの破片で乗客が怪我をしないように、全面に透明の薄膜状の飛散防止フィルム５１１が貼られている。
【００２８】
口金５２０は、従来の直管形蛍光ランプと同様の形状をした口金である。口金５２０は、照明器具４１０に着脱可能に固定されるとともに、照明器具４１０から電力を受け取ってＬＥＤ点灯回路５４０に供給する。
【００２９】
ＬＥＤ５３０は、２組のＬＥＤ（ＬＥＤ５３１、ＬＥＤ５３２）から構成される。ＬＥＤ５３１およびＬＥＤ５３２は、それぞれ、ＬＥＤの消灯・点灯の単位としてグループ化された複数個のＬＥＤ素子から構成される。ＬＥＤ５３１およびＬＥＤ５３２は、それぞれ３個以上のＬＥＤ素子から構成され、各組のＬＥＤ素子は直列接続されている。ＬＥＤ５３１およびＬＥＤ５３２それぞれのＬＥＤ素子は、透光管５１０内部に配置されたＬＥＤ設置用の基板（以下、「ＬＥＤ基板」という。）の上に透光管５１０の長手方向に沿って一列に配置されている。なお、ＬＥＤ５３１およびＬＥＤ５３２は平行に配置されている。
【００３０】
ＬＥＤ点灯回路５４０は、ＬＥＤ５３０を発光させるための点灯回路である。ＬＥＤ点灯回路５４０は、図５に示すように、電流制御回路５４１、電流制御回路５４２、制御部５４３と、電圧計５４４とから構成される。
【００３１】
電流制御回路５４１は、２組のＬＥＤの一方のＬＥＤ５３１に流れる電流を制御する降圧チョッパ回路である。電流制御回路５４１の出力端子にはＬＥＤ５３１が接続されており、照明器具４１０から口金５２０を介して供給された電圧（図５に示すＶｄｄ）を降圧してＬＥＤ５３１に供給する。ＬＥＤ５３１を構成する複数個のＬＥＤ素子は直列に接続されていて、両端の電圧（Ｖ１−Ｖ２間電圧）が所定電圧以上になると発光を開始する（以下、発光を開始する電圧を「順方向電圧Ｖｚ」という）。
【００３２】
電流制御回路５４１は、スイッチング素子５４１ａと、ダイオード５４１ｂと、コイル５４１ｃと、コンデンサ５４１ｄと、電流検出抵抗５４１ｅとから構成される。
【００３３】
スイッチング素子５４１ａは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）から構成される。スイッチング素子５４１ａのゲート端子は、制御部５４３のＧＡＴＥ１端子に、ドレイン端子は照明器具４１０のＶｄｄ端子に、ソース端子はダイオード５４１ｂの一端およびコイル５４１ｃの一端に接続されている。スイッチング素子５４１ａは、ゲート端子に所定電圧が印加されると、ドレイン−ソース間を接続（スイッチオン）して電流を通過させる。また、ゲート端子に０Ｖ電圧が印加されると、ドレイン−ソース間を切断（スイッチオフ）して電流を遮断する。
【００３４】
ダイオード５４１ｂ、コイル５４１ｃ、及びコンデンサ５４１ｄは、一般的な降圧チョッパ回路と同様に、ループ状に配置されている。ダイオード５４１ｂのカソード側はコイル５４１ｃの一端および、スイッチング素子５４１ａのソース端子に、アノード側は照明器具４１０のＧＮＤ端子に接続されている。また、コイル５４１ｃの一端はダイオード５４１ｂのカソード側およびスイッチング素子５４１ａのソース端子に、他端はコンデンサ５４１ｄの一端およびＬＥＤ５３１のアノード側に接続されている。また、コンデンサ５４１ｄの一端はコンデンサ５４１ｄの一端およびＬＥＤ５３１のアノード側に、他端は電流検出抵抗５４１ｅの一端に接続されている。
【００３５】
電流検出抵抗５４１ｅは、ＬＥＤ５３１に流れる電流の大きさを検出するための抵抗であり、その一端はＬＥＤ５３１のカソード側に、他端は照明器具４１０のＧＮＤ端子に接続されている。また、電流検出抵抗５４１ｅの一端（ＬＥＤ５３１のカソードに接続されている側）は、制御部５４３のＦＢ１端子に接続されている。
【００３６】
電流制御回路５４２は、２組のＬＥＤのもう一方のＬＥＤ５３２に流れる電流を制御する降圧チョッパ回路である。電流制御回路５４１の出力端子にはＬＥＤ５３２が接続されており、照明器具４１０から供給された電圧を降圧してＬＥＤ５３２に供給する。ＬＥＤ５３２を構成する複数個のＬＥＤ素子は直列に接続されていて、両端の電圧（Ｖ３−Ｖ４間電圧）が所定電圧以上になると発光を開始する（以下、発光を開始する電圧を電流制御回路５４１のときと同様に「順方向電圧Ｖｚ」という）。
【００３７】
電流制御回路５４２は、スイッチング素子５４２ａと、ダイオード５４２ｂと、コイル５４２ｃと、コンデンサ５４２ｄと、電流検出抵抗５４２ｅとから構成される。
【００３８】
スイッチング素子５４２ａは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴから構成される。スイッチング素子５４２ａのゲート端子は、制御部５４３のＧＡＴＥ２端子に、ドレイン端子は照明器具４１０のＶｄｄ端子に、ソース端子はダイオード５４２ｂの一端およびコイル５４２ｃの一端に接続されている。
【００３９】
ダイオード５４２ｂ、コイル５４２ｃ、及びコンデンサ５４２ｄは、一般的な降圧チョッパ回路と同様に、ループ状に配置されている。ダイオード５４２ｂのカソード側はコイル５４２ｃの一端およびスイッチング素子５４２ａのソース端子に、アノード側は照明器具４１０のＧＮＤ端子に接続されている。また、コイル５４２ｃの一端はダイオード５４２ｂのカソード側およびスイッチング素子５４２ａのソース端子に、他端はコンデンサ５４２ｄの一端およびＬＥＤ５３２のアノード側に接続されている。また、コンデンサ５４２ｄの一端はコンデンサ５４２ｄの一端およびＬＥＤ５３２のアノード側に、他端は電流検出抵抗５４２ｅの一端に接続されている。
【００４０】
電流検出抵抗５４２ｅは、ＬＥＤ５３２に流れる電流の大きさを検出するための抵抗であり、その一端はＬＥＤ５３２のカソード側に、他端は照明器具４１０のＧＮＤ端子に接続されている。また、電流検出抵抗５４２ｅの一端（ＬＥＤ５３２のカソードに接続されている側）は、制御部５４３のＦＢ２端子に接続されている。
【００４１】
制御部５４３は、プロセッサ等の処理装置から構成される。制御部５４３は、電流検出抵抗５４２ｅの両端電圧（ＧＮＤ−Ｖ２間電圧）と、不図示のメモリに予め記憶しておいた電流検出抵抗５４１ｅの抵抗値とに基づいてＬＥＤ５３１に流れる電流を算出する。また、制御部５４３は、電流検出抵抗５４２ｅの両端電圧（ＧＮＤ−Ｖ４間電圧）と、不図示の内部のメモリに予め記憶しておいた電流検出抵抗５４２ｅの抵抗値とに基づいてＬＥＤ５３２に流れる電流を算出する。
【００４２】
制御部５４３は、スイッチング素子５４１ａを制御するためのポート出力端子であるＧＡＴＥ１端子を備えており、ＬＥＤ５３１に流れる電流が所望の電流値となるように、スイッチング素子５４１ａのゲート端子を、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式でスイッチング制御する。また、制御部５４３は、スイッチング素子５４２ａを制御するためのポート出力端子であるＧＡＴＥ２端子を備えており、算出したＬＥＤ５３２に流れる電流が所望の電流値となるように、スイッチング素子５４２ａのゲート端子を、例えば、ＰＷＭ方式でスイッチング制御する。
【００４３】
電圧計５４４は、電圧レベル計測部として機能する部分である。電圧計５４４は、ＭＯＮ端子と接続されている。ＬＥＤ点灯回路５４０の入力端子の電圧（照明器具４１０の入力電圧）を計測し、その計測結果を、ＭＯＮ端子を介して制御部５４３に出力する。
【００４４】
次に、このような構成を有する照明システム１の動作について説明する。
【００４５】
電源切替装置２００は、通常時、図２に示すように、スイッチ２３１をＯＮ、スイッチ２３２をＯＦＦして、客室灯３００および非常灯４００の両方に対し、架線からの外部電力を供給している。電源切替装置２００は、不図示の電圧計や電流計等で、常時、入力端子２１１から入力される電力をモニタしていて、外部電力が途絶えたら、図６に示すように、スイッチ２３１をＯＦＦ、スイッチ２３２をＯＮして、非常灯４００に供給される電力をバッテリ１００からの電力に切り替える。
【００４６】
ＬＥＤランプ５００の制御部５４３は、ＦＢ１端子に入力された電圧値と電流検出抵抗５４１ｅの抵抗値とを基に、随時、ＬＥＤ５３１に流れている電流の大きさを算出している。また、制御部５４３は、ＦＢ２端子に入力された電圧値と電流検出抵抗５４２ｅの抵抗値とを基に、随時、ＬＥＤ５３２に流れている電流の大きさを算出している。制御部５４３は、ＬＥＤ５３１およびＬＥＤ５３２に流れる電流が一定になるように、ゲート端子に印加するパルス波のデューティー比を適宜変更しながら、スイッチング素子５４１ａおよびスイッチング素子５４２ａをスイッチング制御する。
【００４７】
また、制御部５４３は、ＭＯＮ端子に入力された入力端子電圧Ｖｄｄの値を随時取得している。外部電力が停止し、バッテリ１００から電力供給が開始されると、バッテリ１００の消費に伴い、入力端子電圧Ｖｄｄは、図７に示すように、徐々に低下する。
【００４８】
制御部５４３は、一定時間間隔（例えば、０．１秒間隔）で、電圧計５４４で計測した入力端子電圧Ｖｄｄが予め設定された閾値電圧Ｖｔｈ以下になったか判別する。例えば、バッテリ１００が満充電のときの入力端子電圧（以下、「満充電電圧Ｖｍａｘ」という。）が１００Ｖなのであれば、入力端子電圧が例えば満充電電圧Ｖｍａｘの６０％である６０Ｖ以下か判別する。
【００４９】
入力端子電圧Ｖｄｄが閾値電圧Ｖｔｈ以下となった場合、制御部５４３は、２組のＬＥＤ（ＬＥＤ５３１、ＬＥＤ５３２）のいずれか一方を、例えば図８に示すように消灯する。制御部５４３は、例えば、スイッチング素子５４１ａおよびスイッチング素子５４２ａの一方をＯＦＦする等して（例えば、ゲート端子へのパルス波を停止する等して）、２組のＬＥＤの一方を消灯してもよい。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、満充電電圧Ｖｍａｘの６０％電圧に限定されず、任意の電圧値を設定可能である。なお、以下の説明では、理解を容易にするため、２組のＬＥＤの一方が点灯している状態を「半点灯」という。
【００５０】
さらにバッテリ１００が消費され、入力端子電圧ＶｄｄがＬＥＤの順方向電圧Ｖｚ（例えば、４０Ｖ）以下に低下すると、残りの１組のＬＥＤも消灯し、ＬＥＤランプ５００は完全に消灯する。
【００５１】
本実施の形態によれば、ＬＥＤランプ５００は、入力端子電圧が所定の閾値を下回ったところで半点灯状態になるので、乗客に消灯タイミングを察知させることができる。そのため、乗客は全消灯前に心の準備をすることができ、その結果、ＬＥＤランプ５００は、乗客の不安を軽減することができる。
【００５２】
また、半点灯状態のときの電力消費量は全点灯状態のときの電力消費量の半分となるので、バッテリ１００の消費が抑制され、ＬＥＤランプ５００は、より長時間点灯し続けることができる。そのため、停電が長引いたとしても、ＬＥＤランプ５００は、より長時間、乗客に光を供給し続けることができ、結果、乗客の不安を軽減することができる。
【００５３】
また、各組のＬＥＤ素子は、それぞれ透光管の内部に長手方向に沿って一列に配置されているので、半点灯状態になっても、例えば図９に示すように長手方向の一方が偏って暗くなるのではなく、例えば図８に示すように長手方向に均等に暗くなる。そのため、ＬＥＤランプ５００は、半点灯状態であっても広範囲を照射した状態を維持でき、その結果、室内のより多くの乗客に光を提供することができる。
【００５４】
なお、上述の実施の形態は一例であり、種々の変更及び応用が可能である。
【００５５】
例えば、上述の実施の形態では、制御部５４３は、ＬＥＤ５３０に流れる電流が一定になるように、スイッチング素子５４１ａおよびスイッチング素子５４２ａをスイッチング制御したが、ＬＥＤ５３０の照度が、例えば図１０（Ａ）に示すように、入力端子電圧Ｖｄｄの低下に追従して低下するように、ＬＥＤ５３０に流れる電流を徐々に減少させていってもよい。例えば、ＬＥＤランプ５００に、入力端子電圧Ｖｄｄの「計測値」と、ＬＥＤ５３１やＬＥＤ５３２に流す電流の「目標値」と、の対応関係を示すデータを格納した、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される記憶部を設置する。そして、制御部５４３は、電圧計５４４で計測した計測値（電圧値）を取得するたびに、取得した計測値に対応する目標値（電流値）を記憶部から取得する。さらに、制御部５４３は、ＬＥＤ５３１およびＬＥＤ５３２に流れる電流が取得した目標値と一致するように、ゲート端子に印加するパルス波のデューティー比を適宜変更しながら、スイッチング素子５４１ａおよびスイッチング素子５４２ａをスイッチング制御する。なお、記憶部に格納するデータ（計測値と目標値の対応関係）の内容は、従来の蛍光灯と同様の照度低下となるように調整されたデータ内容であってもよい。
【００５６】
また、ＬＥＤ５３０は２組のＬＥＤから構成されていたが、ＬＥＤの組数は３組以上であってもよい。この場合、制御部５４３は、電圧計５４４で計測した入力端子電圧Ｖｄｄが低下していくに従って複数組のＬＥＤを１組ずつ順次消灯させていってもよい。例えば、ＬＥＤランプ５００が、図１１（Ａ）に示すように、長手方向に沿って一列に平行配置されたＬＥＤ５３１、ＬＥＤ５３２、ＬＥＤ５３３の３組のＬＥＤを備えるのであれば、例えば、異なった２つの閾値電圧（閾値電圧Ｖｚ１、閾値電圧Ｖｚ２。ただし、Ｖｚ１＞Ｖｚ２。）を設け、制御部５４３は、入力端子電圧Ｖｄｄが閾値電圧Ｖｚ１を下回ったら、ＬＥＤ５３１、ＬＥＤ５３２、ＬＥＤ５３３のうちの１組のＬＥＤを消灯し、さらに入力端子電圧Ｖｄｄが閾値電圧Ｖｚ２を下回ったら、残った２組のうちの１組のＬＥＤを消灯する。乗客にさらに詳細に消灯タイミングを察知させることができる。
【００５７】
なお、順次、ＬＥＤを消灯させる場合、制御部５４３は、ＬＥＤランプ５００を挟んで一方に暗さが大きく偏らないように（つまり、図１１（Ａ）の例であれば、ＬＥＤランプ５００を挟んで図面上下で暗さが偏らないように）、短手方向で端に近い位置の組のＬＥＤから順番に消灯していってもよい。例えば、図１１（Ａ）の例であれば、閾値電圧Ｖｚ１を下回ったら、図１１（Ｂ）に示すように、図面で一番下側の列のＬＥＤ５３３を消灯し、閾値電圧Ｖｚ２を下回ったら、図１１（Ｃ）に示すように、図面で一番上側の列のＬＥＤ５３１を消灯する。そして、中央の列のＬＥＤ５３２は入力端子電圧Ｖｄｄが順方向電圧Ｖｚを下回るまで点灯し続ける。ＬＥＤが４組以上の場合も同様に、中央に近いＬＥＤほど遅く消灯されるように、順次、端のＬＥＤから消灯する。
【００５８】
また、ＬＥＤを設置するＬＥＤ基板は、図１２（Ａ）に示すように、例えば、断面が半円状の型材５５０の平面部分に設置されていてもよい。型材５５０は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属製押出成形品から構成され、ＬＥＤ５３０から発せられた熱を吸収・放熱する機能を有していてもよい。なお、型材５５０の形状は、半円形に限定されず、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、扇形であってもよい。
【００５９】
なお、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）の例の場合も図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）の例の場合と同様に、中央に近いＬＥＤほど遅く消灯されるように、順次、端のＬＥＤから消灯していってもよい。図１２（Ａ）の例であれば、例えば、ＬＥＤ５３１→ＬＥＤ５３５→ＬＥＤ５３２→ＬＥＤ５３４の順に消灯していってもよい。また、図１２（Ｂ）の例であれば、例えば、ＬＥＤ５３１→ＬＥＤ５３６→ＬＥＤ５３２→ＬＥＤ５３５→ＬＥＤ５３３の順に消灯していってもよい。
【００６０】
また、上述の実施の形態では、ＬＥＤランプ５００は直管形であるものとして説明したが、ＬＥＤランプ５００の形状は直管形に限定されない。例えば、ＬＥＤランプ５００の形状は丸管形や電球形であってもよい。また、ＬＥＤランプ５００は、従来の直管蛍光ランプや丸管蛍光ランプと同じ形状・サイズをした直管蛍光型や丸管蛍光型のＬＥＤランプであってもよいし、日本電球工業会が制定したＪＥＬ８０１やＪＥＬ８０２に準拠した形状のＬＥＤランプであってもよい。また、メーカー独自の形状をしたＬＥＤランプであってもよい。その他、ＬＥＤランプ５００は、面発光ＬＥＤ灯、ダウンライトＬＥＤ灯、丸型ＬＥＤ灯、ハロゲンＬＥＤ灯であってもよい。
【００６１】
なお、ＬＥＤランプ５００の形状を丸管形とする場合、ＬＥＤ素子は周方向に沿って一列に平行配置されていてもよい。例えば、ＬＥＤランプ５００がＬＥＤ５３１〜５３３の３組のＬＥＤを備えるのであれば、例えば図１３に示すように、各組のＬＥＤ素子は、透光管５１０内部に配置されたＬＥＤ基板上に周方向に沿って一列に配置されていてもよい。さらに各組のＬＥＤは径方向に平行に配置されていてもよい。複数組のＬＥＤの１組が消灯しても、周方向に均等に暗くなるので、広範囲を照射した状態を維持でき、結果、室内のより多くの乗客に光を提供し続けることができる。
【００６２】
なお、ＬＥＤランプ５００の形状が丸管形である場合も、直管形のＬＥＤランプ５００同様に、３組以上のＬＥＤを備え、バッテリ１００が低下していくに従って複数組のＬＥＤを１組ずつ順次消灯させていってもよい。乗客に、さらに詳細に消灯タイミングを察知させることができる。
【００６３】
また、上述の実施の形態では、ＬＥＤ点灯回路５４０の回路構成を、一例として、図５に示すような構成としたが、ＬＥＤ点灯回路５４０の回路構成は図５に示すような構成に限定されない。例えば、図５の例では、ＬＥＤ１組ごとに電流制御回路（図５の例では電流制御回路５４１および電流制御回路５４２）を設ける構成としたが、１つの電流制御回路に複数組のＬＥＤが接続される構成としてもよい。この場合には、各組のＬＥＤの前段にスイッチを設け、制御部５４３がそのスイッチを制御することによって、各組のＬＥＤの点灯／消灯を制御してもよい。
【００６４】
また、図５の例では、複数の電流制御回路に１つの制御部を設けたが、電流制御回路ごとに制御部を設ける構成としてもよい。また、図５の例では、スイッチング素子５４１ａおよびスイッチング素子５４２ａとして、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴを使用したが、スイッチング素子はＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限定されず、例えば、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ、ＪＦＥＴ（Junction  FET）等、他の種類の半導体スイッチとすることも可能である。
【００６５】
また、図５の例では、電流制御回路５４１および電流制御回路５４２の構成が降圧チョッパ回路であるものとして説明したが、電流制御回路５４１および電流制御回路５４２の構成は降圧チョッパ回路に限定されず、例えば、昇圧チョッパ回路、フライバックコンバータ、フォワードコンバータ等の他のスイッチング制御型のＤＣ−ＤＣコンバータであってもよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータの前段に整流平滑回路を設け、ＬＥＤランプ５００に交流電力を直接入力できるようにしてもよい。また、ＬＥＤランプ５００に高周波発生回路（インバータ）で発生した高周波をキャンセルするフィルタを設け、ＬＥＤランプ５００をインバータ式の蛍光灯具に直接装着できるようにしてもよい。
【００６６】
また、図５の例では、電圧レベル計測部として機能する電圧計５４４を設けたが、制御部５４３を電圧レベル計測部として機能させることも可能である。例えば、制御部５４３の入力端子とＶｄｄ端子を導線で接続し、制御部５４３に入力されたＶｄｄ電圧をＡ／Ｄ変換して入力端子電圧の電圧値を取得してもよい。
【００６７】
また、上述の実施の形態では、各組のＬＥＤ素子が直列接続されている例を示したが、各組のＬＥＤ素子は必ずしも直列接続されている必要はない。例えば、各組のＬＥＤ素子は並列接続されていてもよいし、直列接続と並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。
【００６８】
なお、ＬＥＤランプ５００および照明システム１を設置する「列車」は、電車や気動車等、軌道上を走行する車両のこという。なお、列車には、路面を走行する路面電車、１本のレール上を走行するモノレール、軌道上をゴムタイヤで走行するタイヤ走行車、軌道上を浮上して走るリニアモーターカー等も含まれ、さらに、１両編成の単行列車も含まれる。
【００６９】
なお、照明装置および照明システム１を設置する設備は「列車」に限定されず、例えば、「建物」（例えば、オフィスビル）であってもよいし、自動車、自転車、船舶、飛行機、ヘリコプター等の「輸送機器」であってもよい。なお、建物は、非常時に照明装置に電力を供給するための蓄電設備を内部に備えていてもよいし、また、外部の蓄電設備から電力を需給可能に構成され、非常時にその蓄電設備から照明装置に電力を供給可能に構成されていてもよい。また、建物は、電線等を介して外部電力を受給可能に構成され、その外部電力で照明装置を動作させるよう構成されていてもよい。また、輸送機器も同様に、照明装置に電力を供給するためのバッテリが搭載されていてもよいし、また、外部電力を受給するためのケーブルが着脱可能に構成され、その外部電力でバッテリを充電するよう構成されていてもよい。
【００７０】
なお、非常灯４００は列車の室内灯に限定されず、例えば、建物の非常口等に設置される避難口誘導灯であってもよい。また、非常灯４００は列車内に設置される非難口誘導灯であってもよい。なお、上述の実施の形態では、非常灯４００は非常時と通常時の両方で発光されるよう構成されていたが、非常時のみ発光するよう構成することも可能である。なお、非常灯には非難口誘導灯、通路誘導灯、客室誘導灯等の誘導灯も含まれる。
【００７１】
また、上述の実施の形態では、非常灯４００は電源切替装置２００に接続され、非常時のみバッテリ１００に接続されるよう構成されていたが、電源切替装置２００を使用せず、常時、バッテリ１００に接続されるよう構成されていてもよい。車両の仕様に合わせてさまざまな変形が可能である。
【００７２】
また、上述の実施の形態では、照明装置はＬＥＤランプ５００であるものとして説明したが、照明装置はＬＥＤランプ５００に限定されず、例えば、非常灯４００のように、ＬＥＤランプ５００を備えた照明機器とすることも可能である。この場合には、ＬＥＤ点灯回路はＬＥＤランプ側に設置することも可能であるし、照明器具側に設置することも可能である。また、照明装置は、非常灯４００のようにＬＥＤランプが着脱可能に装着できる照明機器に限定されず、例えば、ＬＥＤが着脱不能に固定された照明機器とすることも可能である。また、照明装置は、列車や建物等に固定されて使用される機器に限定されず、例えば、懐中電灯等の携帯式の照明機器であってもよい。
【００７３】
また、上述の実施の形態では、バッテリ１００は照明装置の外部に設置されていたが、バッテリ１００は照明装置の内部に設置されていてもよい。また、上述の実施の形態では、バッテリ１００は充電可能な二次電池であるものとして説明したが、バッテリ１００はマンガン乾電池、アルカリ乾電池、ニッケル乾電池、リチウム一次電池、酸化銀電池、空気亜鉛電池等の一次電池であってもよい。
【００７４】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００７５】
１                      照明システム
１００                  バッテリ
１１０、２１１、２１２  入力端子
１２０、２２１、２２２  出力端子
２００                  電源切替装置
２３１、２３２          スイッチ
３００                  客室灯
４００                  非常灯
４１０                  照明器具
４１１ａ、４１１ｂ      口金装着部
４１２ａ、４１２ｂ      口金装着部
５００                  ＬＥＤランプ
５１０                  透光管
５１１                  飛散防止フィルム
５２０                  口金
５３０、５３１〜５３６  ＬＥＤ
５４０                  ＬＥＤ点灯回路
５４１、５４２          電流制御回路
５４１ａ、５４２ａ      スイッチング素子
５４１ｂ、５４２ｂ      ダイオード
５４１ｃ、５４２ｃ      コイル
５４１ｄ、５４２ｄ      コンデンサ
５４１ｅ、５４２ｅ      電流検出抵抗
５４３                  制御部
５４４                  電圧計
５５０                  型材
６０１〜６０４          電力線
【図１】
2014120316.tif 000003
【図２】
2014120316.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014120316.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014120316.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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