(57)【要約】【課題】バッテリーから電力供給を受けて作動する車輌用照明器具であって、バッテリー電圧が変動しても、ランプ照度を一定に維持することができるできると共に、常時最適な状態でランプを点灯させることができランプ寿命の短期化を防止することができる車輌用照明器具を提供する。【解決手段】ランプ３と、このランプ３を点灯駆動する点灯回路６６とを備え、車輌内に設けられたバッテリー１１０から電力供給を受ける車輌用照明器具１である。前記点灯回路６６の上流側に、前記バッテリー１１０からの供給電圧を一定にする定電圧回路６５が設けられている。この定電圧回路６５の定電圧出力を受けて点灯回路６６は安定動作する。【選択図】  図６
2006015863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプと、このランプを点灯駆動する点灯回路とを備え、車輌内に設けられたバッテリーから電力供給を受ける車輌用照明器具において、
前記点灯回路の上流側に、前記バッテリーからの供給電圧を一定にして出力する定電圧回路が設けられていることを特徴とする車輌用照明器具。
【請求項２】
鉄道車輌に用いられる請求項１に記載の車輌用照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電車等の鉄道用車輌やバス等に取り付けられて使用される車輌用照明器具に関し、特にバッテリーから電力供給を受けて作動する車輌用照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鉄道車輌への供給電源としては、交流、直流いずれも存在するが、在来線鉄道に関しては多くの場合直流が用いられている。また、都心部を走行する場合は直流で供給され、郊外では交流が供給される場合もある。
【０００３】
このように直流電力が供給される車輌では、車輌内にバッテリーが備えられており、供給される直流電力を一旦バッテリーに蓄電し、このバッテリーから車輌用照明器具に電力供給が行われて、照明器具内部の点灯回路によりランプ（蛍光管。蛍光管とは例えば、ＦＬ管、ＦＬＲ管、Ｔ５管などをいう）が点灯駆動されるものとなされている（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−３５０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなバッテリーを備えた車輌では、バッテリーの電圧が大きく変動することがある。
【０００５】
例えば、前述したように交直両用の区間を走行する車輌では、交流と直流が切り替わる際に、車輌に電力が供給されない無電源区間がある。その際には、電車は惰性で走行し、バッテリー電圧が低下し、電源供給が再開されるとバッテリー電圧が上昇する。
【０００６】
また、日々の就業後の車庫での車輌点検、清掃等の際には、バッテリーに蓄電された電力を利用してランプが点灯されるため、バッテリー電圧が低下し、次の走行時に充電が再開されてバッテリー電圧が上昇する。
【０００７】
しかしながら、バッテリー電圧が低下するとバッテリーから電力供給を受ける照明器具のランプ照度も低下し、バッテリー電圧が上昇するとランプ照度も上昇するというように、バッテリー電圧が変動すると車輌内のランプ照度を一定に保持することができないという欠点があった。
【０００８】
しかも、バッテリー電圧の変動によって、ランプを点灯駆動するための駆動回路の動作が不安定となり、ランプを最適状態で点灯させることができず、ランプ寿命の短期化の要因ともなっている。
【０００９】
なお、上記のようなバッテリーの電圧変動は、ＤＣ７０〜１１０Ｖ程度にも及び、車輌用以外の照明器具に対して許容される電圧変動よりも大きくなっており、このため前述した車輌用照明器具のランプ照度の不安定性及びランプ寿命の短期化の問題は、車輌用以外の照明器具に比べて、より顕著となっている。
【００１０】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、バッテリー電圧が変動しても、ランプ照度を一定に維持することができると共に、常時最適な状態でランプを点灯させることができランプ寿命の短期化を防止することができる車輌用照明器具の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、ランプと、このランプを点灯駆動する点灯回路とを備え、車輌内に設けられたバッテリーから電力供給を受ける車輌用照明器具において、前記点灯回路の上流側に、前記バッテリーからの供給電圧を一定にして出力する定電圧回路が設けられていることを特徴とする車輌用照明器具によって解決される。
【００１２】
この車輌用照明器具によれば、点灯回路の上流側に、バッテリーからの供給電圧を一定にして出力する定電圧回路が設けられているから、バッテリー電圧が変動しても定電圧回路によって点灯回路には一定電圧が供給される。
【００１３】
前記車輌用照明器具は、特にバッテリー電圧の変動が大きい鉄道車輌に用いられるのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、定電圧回路が設けられているから、バッテリー電圧が変動してもランプを一定の電圧で点灯駆動でき、従ってランプによる車輌内の照度を一定に保持することができる。
【００１５】
しかも、定電圧回路によってバッテリーの電圧に関わらず点灯回路を安定して動作させることができるから、常時最適な状態でランプを点灯駆動することができ、ランプ寿命を延ばすことができる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、特にバッテリー電圧の変動が大きい鉄道車輌に用いられることで、前記効果をより有効に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の一実施形態を説明する。
【００１８】
図１はこの発明の一実施形態に係る列車用の照明器具１の要部を、分解しかつ配線コードを省略して示す斜視図、、図２（ａ）は配線コードを省略した状態の照明器具１の平面図、（ｂ）は器具本体の一部を切り欠いて示す正面図、図３は照明器具１の要部の拡大斜視図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【００１９】
図１に示されるように、前記照明器具１は列車内の天井１００に取り付けて用いられるものであり、器具本体２とランプ３とカバー４とを有している。前記器具本体２は、反射板として機能する長尺の水平板部２１と、水平板部２１の幅方向の両端において長手方向に設けられるとともに下端部に内側折り曲げ部２３を有する１対の垂直板部２２、２２とによって、チャンネル形状に形成されている。
【００２０】
前記ランプ３は、前記器具本体１の長さ方向の両端部において水平板部２１の下面に取り付けられた１対のソケット５、５（図２に示す）に、両側の端子部を連結接続されることにより、水平板部２１にその下方において支持されている。なお、ランプ３の長さが長い場合には、ランプ３の長さ方向の中間部を支持するホルダー（図示せず）を、水平板部２１に設けても良い。
【００２１】
前記カバー４は、ランプ３を被覆するものであり、上面において長さ方向に延びた開口部４１の前後開口縁部に対向状に形成された一対の上方突片４２、４２を、前記器具本体２の両垂直板部２２、２２の内側折り曲げ部２３、２３の間に嵌め入れられた状態で、前記器具本体２に公知の手段により取り外し可能に固定されている。このカバー４は、光透過性の樹脂によって形成されている。
【００２２】
前記器具本体２の水平板部２１には、その上面に、点灯制御ユニット６がユニット取り付け部材７を介して取り付けられている。この点灯制御ユニット６は、ランプ３を点灯駆動するいわゆるインバータと称されものであり、ユニット６内には発振回路等の回路部品が収容されている。点灯制御ユニット６内の回路については後述する。
【００２３】
前記ユニット取り付け部材７は、器具本体２の水平板部２１の上面に対向する態様で立設された２個の板状の脚部７１、７１と、それら脚部７１、７１の上端部間に架設された天板部７２と、前記各脚部７１、７１の下端部に形成された短尺水平状の内側折り返し部７３、７３とを備えて、前記脚部７１、７１の対向方向と直交する方向の両側が大きく開放されたほぼ下向きコ字状に形成されている。
【００２４】
そして、前記天板部７２の長さ方向を、器具本体２の水平板部２１の長さ方向と合致した向きにして、各内側折り返し部７３、７３を器具本体２の水平板部２１の上面に当接させた状態に配置されるとともに、水平板部２１の下方から水平板部２１を貫通して内側折り返し部７３、７３にねじ込まれたねじ７４、７４により、水平板部２１にねじ止め固定されている。
【００２５】
一方、前記点灯制御ユニット６は、長さ方向の両端上部にそれぞれ長さ方向に突出する薄肉フランジ部６１、６１が形成されている。そして、点灯制御ユニット６の上面及び前記フランジ部６１、６１の上面を、ユニット取り付け部材７の天板部７２の下面に当接させた状態で、天板部７２の上方から天板部７２を貫通してフランジ部６１、６１にねじ込まれたねじ６２により、ユニット取り付け部材７にねじ止め固定されている。
【００２６】
ここで、前記点灯制御ユニット６の厚み（高さ）は、ユニット取り付け部材７の天板部７２と器具本体２の水平板部２１との距離よりも十分小さく設定されており、これにより、点灯制御ユニット６と水平板部２１との間に、図４に詳しく示すように、十分な隙間８が形成されている。この隙間８は、点灯制御ユニット６の作動環境を緩和するためのものである。
【００２７】
すなわち、列車の運転時、照明器具１は点灯される。夏場等において、運転開始直後エアコンが効き始めるまでは列車内は高温状態となっている場合があるが、列車内のエアコンや換気扇等の種々の要因によって天井裏には空気の移動つまり風が発生し、この風は、点灯制御ユニット６と器具本体２の水平板部２１との間の隙間８を通過する。このため、点灯制御ユニット６に冷却効果がもたらされ、点灯制御ユニット６の作動環境を緩和することができる。
【００２８】
また、ランプ３の点灯動作によってランプ３からの熱が器具本体２の水平板部２１に伝導されるが、水平板部２１と点灯制御ユニット６との間には隙間８が存在しているから、この隙間８の空気層が断熱層として機能し、ランプ３からの水平板部２１を介しての点灯制御ユニット６への熱伝導を抑制することができる。しかも、ランプ３及び点灯制御ユニット６の双方から隙間８の空気層へ別々に放熱が行われるから、点灯制御ユニット６の温度上昇をますます抑制することができる。
【００２９】
この実施形態では、前述したように、器具本体２の水平板部２１の上面に、点灯制御ユニット６を支持するユニット取り付け部材７が取り付けられているから、ユニット取り付け部材７が水平板部２１から上方に突出した状態となっている。このため、照明器具１が取り付けられる列車天井１００には、図１に示すように、前記ユニット取り付け部材７に対応する大きさの孔１０１が設けられており、照明器具１の取り付けに際しては、前記孔１０１にユニット取り付け部材７を嵌め入れた状態で、水平板部２１を天井１００に公知の方法で固定するものとなされている。
【００３０】
前記照明器具１は、天井１００への取り付け後、図５に示すように、点灯制御ユニット６から引き出された電源コード９の先端のジャック９ａと、列車内のバッテリーに接続されたプラグ９ｂとを接続し、電源からの電力供給を受ける。なお、この実施形態では、電源コード９の整列用ブラケット１０が器具本体２の水平板部２１上面に立設され、このブラケット１０に、電源コード９を挿通されたリング状の整列部材１１がねじ止めされている。
【００３１】
なお、図５において、１２は点灯制御ユニットとランプソケット５とを接続する接続コードであり、この接続コード１２も、器具本体２の水平板部２１に設けられた掛止部材１３に掛止されて、まとまりよく引き回されている。
【００３２】
また、点灯制御ユニット６から引き出した前記電源コード９及び接続コード１２は、図５のように、ユニット取り付け部材７の脚部７１を迂回させるのではなく、脚部７１にコード通し孔（図示せず）を設けてこのコード通し孔を挿通させても良い。
【００３３】
図６は、前記照明装置１の電気系を示す回路図である。
【００３４】
図６において、この照明装置１は、入力端子６３，６３と、これらの入力端子６３，６３に接続された全波整流回路６４と、全波整流回路６４の出力側に接続された定電圧回路６５と、定電圧回路６５の出力側に接続された点灯回路としての発振・制御回路６６とを備え、発振・制御回路６６の出力に前記ランプ３が接続されている。
【００３５】
前記照明装置１は、前記入力端子６３，６３に、前述した図５のジャック９ａが接続されており、このジャック９ａと、車輌内に備えられたバッテリー１１０に接続された前記プラグ９ｂとが接続されるものとなされており、バッテリー１１０から電力供給を受けて動作するものとなされている。ただしこの実施形態では、交流電源からも電力供給を受け得るように、前記全波整流回路６４が設けられている。
【００３６】
前記定電圧回路６５は、前記バッテリー１１０の電圧をその変動に関わらず一定の電圧に変換するものであり、この実施形態ではチョッパ回路が用いられている。具体的には、前記定電圧回路６５は、前記全波整流回路６４のプラスラインに介挿されたコイル６５１と、コイル６５１の出力側と全波整流回路６４のマイナスラインの間にアノード及びカソードを接続されたスイッチング素子としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）６５２と、前記コイル６５１とＦＥＴ６５２の接続点にアノードを接続され発振・制御回路６６にカソードを接続されたダイオード６５３と、このダイオード６５３のカソードとＦＥＴ６５２のゲート間に接続されたチョッパ制御用回路６５４と、前記ダイオード６５３のカソードと全波整流回路６４のマイナスラインとの間に接続された電解コンデンサ６５５とを備えている。
【００３７】
前記コイル６５１は、ＦＥＴ６５２のスイッチング動作に基づいて誘導電圧を誘起するものである。誘起される誘導電圧の大きさは、ＦＥＴ６５２がオフになるときのコイル６５１を流れる電流の大きさに依存する。また、前記ダイオード６５３は逆電流阻止用であり、前記コンデンサ６５５は前記コイル６５１に誘起された誘導電圧を充電する。
【００３８】
前記チョッパ制御用回路６５４は、ＦＥＴ６５２のゲートにＦＥＴ６５２をオン・オフさせるためのゲート信号を入力するものである。このチョッパ制御用回路６５４は、コンデンサ６５５の充電電圧換言すれば定電圧回路６５の出力電圧を監視し、この出力電圧が一定値となるように、ＦＥＴ６５２のオン・オフタイミングを制御する。
【００３９】
具体的には、チョッパ制御用回路６５４は、前記定電圧回路６５の出力電圧を基準電圧と比較する比較手段を備えており、出力電圧が基準電圧よりも下回るとＦＥＴ６５２のオン時間を長くしてコイル６５１を流れる電流を大きくした状態でＦＥＴ６５２をオフすることにより、前記コイル６５１に誘起される誘導電圧を大きくして、定電圧回路６５の出力電圧を大きくする。一方、出力電圧が基準電圧を上回るとＦＥＴ６５２のオン時間を短くしてコイル６５１を流れる電流を小さくした状態でＦＥＴ６５２をオフすることにより、前記コイル６５１に誘起される誘導電圧を小さくして、定電圧回路６５の出力電圧を小さくする。
【００４０】
このような制御により、定電圧回路６５の出力電圧が一定に維持され、従って発振・制御回路６６に対して一定の電圧が入力される。
【００４１】
前記発振・制御回路６６は、前記定電圧回路６５から供給される電圧を発振制御して、ランプ３を点灯駆動するものである。
【００４２】
次に、図６に示した照明器具１の電気的動作を説明する。
【００４３】
前記照明器具１の使用に際しては、入力端子６３、６３のジャック９ａ、９ａと、車輌内に設置されたバッテリー１１０から引き出されたプラグ９ｂ、９ｂを接続する。
【００４４】
チョッパ制御用回路６５４によりＦＥＴ６５２はオン・オフ制御される。ＦＥＴ６５２がオフになるときにコイル６５１には誘導電圧が発生し、この誘導電圧によりコンデンサ６５５は充電される。
【００４５】
一方、発振・制御回路６６は定電圧回路６５から供給される電圧を発振させ、ランプ３を点灯制御する。
【００４６】
この状態で、たとえば、交直両用の区間を走行する車輌が、交流と直流の切り替え位置の無電源区間を走行してバッテリー１１０の電圧が低下したとすると、定電圧回路６５の出力電圧も低下しようとする。定電圧回路６５の出力電圧はチョッパ制御用回路６５４により監視され、チョッパ制御用回路６５４は出力電圧が低下するとＦＥＴ６５２のオン時間を延ばしてコイル６５１に流れる電流を増加させ、この状態でＦＥＴ６５２をオフさせる。
【００４７】
コイル６５１を流れる電流が増加した状態でＦＥＴ６５２がオフされると、コイル６５１には大きな誘導電圧が誘起され、定電圧回路６５の出力電圧（コンデンサ６５５の端子電圧）は上昇する。
【００４８】
一方、定電圧回路６５の出力電圧が上昇しすぎると、チョッパ制御用回路６５４はＦＥＴ６５２のオン時間を短縮してコイル６５１に流れる電流を減少させ、この状態でＦＥＴ６５２をオフさせる。
【００４９】
コイル６５１を流れる電流が減少した状態でＦＥＴ６５２がオフされると、コイル６５１の誘導電圧も小さくなり、定電圧回路６５の出力電圧（コンデンサ６５５の端子電圧）は低下する。
【００５０】
このように、ＦＥＴ６５２のオン・オフのタイミングが制御されることにより、バッテリー１１０の電圧の変動にかかわらず、定電圧回路６５の出力電圧は常時一定に維持される。つまり発振・制御回路６６に供給される電圧が一定値に維持されるから、発振・制御回路６６はランプ３の安定した点灯駆動動作を行う。これにより、バッテリー１１０の大きな電圧変動が生じてもランプ３の照度が一定に維持されるとともに、ランプ３の安定動作による長寿命化を図ることができる。
【００５１】
なお、以上の実施形態では、列車に適用される照明器具１について説明したが、この発明は、バス等の他の車輌に用いられる照明器具への適用を妨げるものではない。
【００５２】
また、定電圧回路６５の構成は図示実施形態のものに限定されることはなく、各種の公知の定電圧回路を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の一実施形態に係る列車用の照明器具の要部を、分解しかつ配線コードを省略して示す斜視図である。
【図２】（ａ）は配線コードを省略した状態の照明器具の平面図、（ｂ）は器具本体の一部を切り欠いて示す正面図である。
【図３】照明器具の要部の拡大斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】（ａ）は照明器具の要部の拡大平面図、（ｂ）は器具本体の一部を切り欠いて示す正面図である。
【図６】この発明の一実施形態に係る鉄道車輌用照明器具の回路図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      照明器具
２      器具本体
３      ランプ
４      カバー
６      点灯制御ユニット
７      ユニット取り付け部材
８      隙間
２１    水平板部
２２    垂直板部
２３    内側折り曲げ部
６５    定電圧回路
６６    発信・制御回路（点灯回路）
６５１  コイル
６５２  ＦＥＴ
６５４  チョッパ制御用回路
６５５  コンデンサ
【図１】
2006015863.tif 000003
【図２】
2006015863.tif 000004
【図３】
2006015863.tif 000005
【図４】
2006015863.tif 000006
【図５】
2006015863.tif 000007
【図６】
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