(57)【要約】【課題】本発明は、防災灯点灯装置および防災灯に関し、バッテリ電圧の低下に対して充電の効率の低下を抑制できる防災灯点灯装置および防災灯を得ることを目的とする。【解決手段】本発明に係る防災灯点灯装置は、充電電源を生成する電源回路と、該充電電源から電力の供給を受け、充電電流を出力する定電流回路と、該充電電流により充電され、停電時にランプを点灯させるバッテリと、該充電電源の遮断を検出することで、停電を検出する停電検出回路と、該バッテリの両端に発生するバッテリ電圧を検出し、該バッテリ電圧が低下するほど該充電電源の電圧を低下させるように該電源回路を制御する制御回路と、を備え、該制御回路には、該電源回路に外部から電源が供給されている場合には該充電電源から電力が供給され、停電時には該バッテリから電力が供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電源を生成する電源回路と、
前記充電電源から電力の供給を受け、充電電流を出力する定電流回路と、
前記充電電流により充電され、停電時にランプを点灯させるバッテリと、
前記充電電源の遮断を検出することで、停電を検出する停電検出回路と、
前記バッテリの両端に発生するバッテリ電圧を検出し、前記バッテリ電圧が低下するほど前記充電電源の電圧を低下させるように前記電源回路を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路には、前記電源回路に外部から電源が供給されている場合には前記充電電源から電力が供給され、停電時には前記バッテリから電力が供給されることを特徴とする防災灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、経年劣化による前記バッテリ電圧の低下に伴い、前記充電電源の電圧を低下させることを特徴とする請求項１に記載の防災灯点灯装置。
【請求項３】
前記防災灯点灯装置の点検時に、前記充電電源から前記定電流回路への電力の供給を遮断する切断回路を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の防災灯点灯装置。
【請求項４】
前記切断回路は、アノードに前記電源回路が接続され、カソードに前記定電流回路が接続されたダイオードであり、
前記制御回路は、前記バッテリ電圧よりも前記充電電源の電圧を低くすることで、前記充電電源から前記定電流回路への電力の供給を遮断することを特徴とする請求項３に記載の防災灯点灯装置。
【請求項５】
前記充電電源の電圧を第１電圧以上に維持するリミッタ回路を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の防災灯点灯装置。
【請求項６】
前記第１電圧は、前記充電電源から電力を供給され前記制御回路が動作する最低の電圧であることを特徴とする請求項５に記載の防災灯点灯装置。
【請求項７】
前記定電流回路は抵抗であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の防災灯点灯装置。
【請求項８】
前記電源回路に外部から電源が供給された状態で、前記バッテリ電圧が第２電圧よりも低くなると、前記制御回路に前記バッテリから電力が供給されることを特徴とする請求項７に記載の防災灯点灯装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記充電電源の電圧が前記バッテリ電圧よりも一定電圧だけ高くなるように制御することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の防災灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の防災灯点灯装置と、
前記ランプと、
を備えることを特徴とする防災灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防災灯点灯装置および防災灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、定電圧発生手段と定電流充電手段とを備えた充電装置が開示されている。充電装置は二次電池を充電する。定電圧発生手段の出力電圧は、二次電池の電圧の上昇に伴って上昇する。これにより、定電流充電手段の入出力電圧に、必要以上の電位差が生じることが防止される。従って、充電効率を改善できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３０８７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、リニア定電流回路等の定電流回路を備えた充電回路では、定電流回路の入力と出力との間に、電位差が必要となる。定電流回路の入力は充電電源と接続され、定電流回路の出力はバッテリと接続される。つまり、バッテリ電圧の最大値よりも高い電圧の充電電源を用意する必要がある。一般に、充電電源とバッテリ電圧との間には、例えば３Ｖ程度以上の電位差が必要になる。
【０００５】
防災灯点灯装置では、経年劣化などにより、バッテリ電圧の最大値が低下する場合がある。バッテリ電圧の最大値が低下した場合は、バッテリと充電電源との間の電位差が大きくなる。これにより、定電流回路の消費電力が増える可能性がある。これに対し、特許文献１に示される充電装置では、バッテリ電圧が充電により上昇する場合の制御を想定しており、バッテリ電圧が低下した場合について考慮されていない。
【０００６】
また、一般に防災灯点灯装置では、バッテリ電圧の変化幅が大きくなり易い。このため、特許文献１に示される充電装置を防災灯点灯装置に適用する場合、バッテリ電圧の低下により停電検出を安定して行えない可能性がある。さらに、制御回路などの電源を確保することが難しい場合がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、バッテリ電圧の低下に対して充電の効率の低下を抑制できる防災灯点灯装置および防災灯を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る防災灯点灯装置は、充電電源を生成する電源回路と、該充電電源から電力の供給を受け、充電電流を出力する定電流回路と、該充電電流により充電され、停電時にランプを点灯させるバッテリと、該充電電源の遮断を検出することで、停電を検出する停電検出回路と、該バッテリの両端に発生するバッテリ電圧を検出し、該バッテリ電圧が低下するほど該充電電源の電圧を低下させるように該電源回路を制御する制御回路と、を備え、該制御回路には、該電源回路に外部から電源が供給されている場合には該充電電源から電力が供給され、停電時には該バッテリから電力が供給される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る防災灯点灯装置では、制御回路はバッテリ電圧が低下するほど充電電源の電圧を低下させる。従って、バッテリ電圧の低下に対して充電の効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る防災灯の回路ブロック部である。
【図２】実施の形態１に係る防災灯の動作を説明する図である。
【図３】実施の形態２に係る防災灯の回路ブロック図である。
【図４】実施の形態２に係る防災灯の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る防災灯点灯装置および防災灯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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る防災灯１００の回路ブロック部である。防災灯１００は防災灯点灯装置５０とランプ６とを備える。防災灯点灯装置５０は停電時にランプ６を点灯させる。防災灯点灯装置５０は、商用電源１と接続される。常用時には、防災灯点灯装置５０は商用電源１から電源の供給を受ける。常用時とは、防災灯点灯装置５０が商用電源１から通電されている状態を示す。
【００１３】
電源回路２はフライバック回路である。電源回路２は、商用電源１から電源を供給され、充電電源を生成する。充電電源の電圧はＶｆである。電源回路２はフライバック回路に限らず、商用電源１から電力の供給を受け充電電源を生成できるあらゆる回路を採用できる。また、本実施の形態では、商用電源１は交流電源である。これに限らず、商用電源１は、直流電源等であっても良い。
【００１４】
電源回路２には切断回路１０を介して定電流回路３が接続される。定電流回路３は、充電電源から電力の供給を受け、充電電流Ｉｃを出力する。定電流回路３は、検出抵抗を有する。検出抵抗に充電電流Ｉｃが流れることで検出抵抗の両端に電圧が発生する。この電圧が一定となるように、定電流回路３は制御される。つまり、定電流回路３では、充電電流Ｉｃが一定になるように出力電圧が制御される。
【００１５】
定電流回路３により充電電源の電圧Ｖｆは降圧される。定電流回路３の出力電圧は、バッテリ４の両端に発生するバッテリ電圧Ｖｂに対応する。定電流回路３は、充電電源を電源として安定化した電流を出力する。
【００１６】
防災灯点灯装置５０は、バッテリ４を備える。バッテリ４は充電電流Ｉｃにより充電される。バッテリ４には、昇圧回路５が接続される。停電時には、バッテリ４は昇圧回路５に電力を供給する。昇圧回路５はランプ６を点灯させる。従って、バッテリ４は停電時にランプ６を点灯させる。ここで、停電時とは、非常時において商用電源１から電源回路２への電力の供給が遮断された状態を示す。
【００１７】
電源回路２の出力には、停電検出回路１１が接続される。停電検出回路１１は、電源回路２の出力電圧を検出することで、商用電源１の通電および停電を検出する。停電検出回路１１は、充電電源の遮断を検出することで、停電を検出する。また、充電電源の電圧Ｖｆが正常に出力されていることにより、停電検出回路１１は商用電源１の通電を検出する。
【００１８】
停電検出回路１１の出力には制御回路７が接続される。商用電源１の通電または停電の検出結果は、停電検出回路１１から制御回路７に送信される。これにより、制御回路７は、商用電源１の通電または停電を検出する。
【００１９】
電源回路２の出力には、ダイオードのアノードが接続される。ダイオードのカソードには、リニア電源８の入力が接続される。リニア電源８の出力には、制御回路７と昇圧回路５とが接続される。リニア電源８は、充電電源の電圧Ｖｆを降圧し、制御電源の電圧Ｖｃを生成する。制御電源は制御回路７の電源である。このように、電源回路２に外部から電源が供給されている場合には、制御回路７に充電電源から電力が供給される。
【００２０】
制御電源からの電力は昇圧回路５にも供給される。制御電源から、例えば、昇圧回路５が備えるＩＣ等に制御電源が供給されても良い。
【００２１】
バッテリ４には昇圧電源９の入力が接続される。昇圧電源９の出力は、リニア電源８の入力に接続される。停電時には、バッテリ４の両端に印加されるバッテリ電圧Ｖｂは昇圧電源９により昇圧され、リニア電源８に入力される。バッテリ電圧Ｖｂは、昇圧電源９およびリニア電源８を介して制御回路７に供給される。従って、停電時には、制御回路７にバッテリ４から電力が供給される。
【００２２】
防災灯１００は、点検機能を有する。切断回路１０は、防災灯点灯装置５０の点検時に、充電電源から定電流回路３への電力の供給を遮断する。点検は、停電時以外の商用電源１が通電されている状態で実施される。防災灯１００は点検スイッチを備える。点検時には、作業者が点検スイッチを操作する。これにより、点検機能がオンする。
【００２３】
点検機能がオンすると、制御回路７は切断回路１０を制御する。これにより、電源回路２から定電流回路３への電流経路が遮断される。従って、商用電源１からのバッテリ４への充電動作が停止し、停電が模擬される。点検では、停電時と同様に、バッテリ４からの電力供給により、ランプ６が点灯する。従って、防災灯１００の動作確認ができる。点検時において、制御回路７は充電電源から電力が供給されて動作する。
【００２４】
制御回路７はバッテリ４の両端に発生するバッテリ電圧Ｖｂを検出する。制御回路７は、バッテリ電圧Ｖｂに応じて制御信号を出力し、電源回路２の出力電圧を制御する。制御回路７は、バッテリ電圧Ｖｂが低下するほど充電電源の電圧Ｖｆを低下させるように電源回路２を制御する。
【００２５】
制御回路７は、充電電源の電圧Ｖｆがバッテリ電圧Ｖｂよりも一定電圧だけ高くなるように制御する。本実施の形態では、電圧Ｖｆはバッテリ電圧Ｖｂよりも１Ｖ高くなるように制御される。これに限らず、電圧Ｖｆはバッテリ電圧Ｖｂよりも高い電圧であれば良い。
【００２６】
制御回路７の出力は、電圧制御回路１２の入力に接続される。電圧制御回路１２は、制御回路７が出力する制御信号に応じて電圧Ｖｆを制御する信号を出力する。制御回路７は、電圧制御回路１２を介して、充電電源を制御する。
【００２７】
防災灯点灯装置５０はリミッタ回路１３を備える。リミッタ回路１３は、電圧制御回路１２の出力に接続される。リミッタ回路１３の出力は、電源回路２に接続される。リミッタ回路１３は、電圧制御回路１２が出力する信号を、電源回路２に第１電圧Ｖ１以上の電圧Ｖｆを出力させるように制限する。つまり、リミッタ回路１３は充電電源の電圧Ｖｆを第１電圧Ｖ１以上に維持する。
【００２８】
図２は、実施の形態１に係る防災灯１００の動作を説明する図である。図２を用いて、制御回路７による電源回路２の制御について説明する。一般に、バッテリ電圧Ｖｂの最大値は経年劣化により低下する。時刻ｔ１で新たに設けられた防災灯１００のバッテリ電圧Ｖｂは、時間の経過に伴い、時刻ｔ２には図２に示されるように低下する。本実施の形態では、制御回路７は、経年劣化によるバッテリ電圧Ｖｂの低下に伴い、充電電源の電圧Ｖｆを低下させる。従って、時刻ｔ１〜ｔ２において、電圧Ｖｆは、電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分が１Ｖを維持するように低下する。
【００２９】
時刻ｔ２〜ｔ３において、停電が発生したとする。このとき、バッテリ４によりランプ６が点灯する。従って、バッテリ電圧Ｖｂは、バッテリ４の放電により低下する。このとき、制御回路７にはバッテリ４から電力が供給される。また、停電時の電圧Ｖｆはゼロである。
【００３０】
時刻ｔ３〜ｔ４において停電が解消され、商用電源１から防災灯点灯装置５０への通電が回復したとする。これにより、再びバッテリ４は充電される。従って、時刻ｔ４ではバッテリ電圧Ｖｂが回復する。このとき、制御回路７には充電電源から電力が供給される。
【００３１】
ここで、停電が解消された時点のバッテリ電圧Ｖｂの最低値は０Ｖとなる場合がある。このため、バッテリ電圧Ｖｂの値によらず、電圧Ｖｆをバッテリ電圧Ｖｂよりも１Ｖ高くなるように設定すると、電圧Ｖｆは最低で１Ｖとなる。従って、リニア電源８の入力電圧が不足し、制御電源が確保できなくなる可能性がある。これに対し、リミッタ回路１３は充電電源の電圧Ｖｆを第１電圧Ｖ１以上に維持する。第１電圧Ｖ１は、充電電源から電力を供給され制御回路７が動作する最低の電圧Ｖｆである。図２に示されるように、バッテリ電圧Ｖｂが第２電圧Ｖ２以下の領域では、バッテリ電圧Ｖｂが低下しても、電圧Ｖｆは第１電圧Ｖ１に維持される。これにより、充電電源の電圧Ｖｆがリニア電源８の出力電圧が不足する電圧まで下がることを防止できる。従って、制御電源が確保できる。
【００３２】
定電流回路３は、充電電源の電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分と、充電電流Ｉｃとを掛け合わせた電力を消費する。このため、バッテリ電圧Ｖｂによらず電圧Ｖｆを一定とすると、特にバッテリ電圧Ｖｂが低下した場合に消費電力が大きくなる。これにより、防災灯点灯装置５０の発熱量が大きくなる。特に、経年劣化によりバッテリ電圧Ｖｂが低下した場合、電圧Ｖｆとの差分が大きくなるため、防災灯点灯装置５０が故障しないように対策が必要となる場合がある。
【００３３】
これに対し、本実施の形態では、充電電源の電圧Ｖｆは可変である。制御回路７は、定電流回路３の負荷であるバッテリ４のバッテリ電圧Ｖｂに合わせて、電圧Ｖｆを変化させる。バッテリ電圧Ｖｂが低いほど電圧Ｖｆを低下させることで、電圧Ｖｆが一定の場合と比較して、バッテリ電圧Ｖｂの低い領域で電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分を低減できる。従って、防災灯点灯装置５０の消費電力を低減できる。
【００３４】
特に、経年劣化によりバッテリ電圧Ｖｂの最大電圧が低下した場合に、充電の効率が低下することを抑制できる。また、経年劣化による防災灯１００の故障を抑制できる。
【００３５】
また、装置の温度上昇を抑えるためには、一般に、放熱部品を使用した放熱回路または放熱パッド等の放熱部材の使用が必要となる。本実施の形態では、防災灯点灯装置５０の消費電力を低減することで、防災灯点灯装置５０の発熱を抑制できる。このため、放熱回路または放熱部材の使用を低減できる。従って、防災灯点灯装置５０を小型化できる。また、防災灯点灯装置５０の製造コストを低減できる。
【００３６】
さらに、本実施の形態では充電電源の電圧Ｖｆが低下した場合にも、リミッタ回路１３によって制御電源を確保できる。これにより、制御回路７を安定して動作させることができる。従って、電源回路２の制御を安定して行うことができる。特に、防災灯１００では、バッテリ電圧Ｖｂが広範囲に変動する。本実施の形態では、バッテリ電圧Ｖｂが広範囲に変動しても、制御回路７を安定して動作させることができる。
【００３７】
また、充電電源の電圧Ｖｆが過度に低下すると、停電検出回路１１が充電電源の遮断を誤って検出する可能性がある。このため、停電検出回路１１が誤動作する可能性がある。本実施の形態では、電圧Ｖｆが第１電圧Ｖ１以上に維持される。従って、停電の誤検出を防止し、停電検出を安定して行うことができる。ここで、第１電圧Ｖ１は、停電検出回路１１が充電電源の遮断を判断する電圧よりも高く設定されるものとする。
【００３８】
また、本実施の形態では、切断回路１０によりバッテリ４への充電を停止させることで、点検を実施できる。従って、容易に点検作業を実施できる。
【００３９】
本実施の形態では、バッテリ電圧Ｖｂが第２電圧Ｖ２以下の領域で、電圧Ｖｆは第１電圧Ｖ１に維持された。これに限らず、電圧Ｖｆは第１電圧Ｖ１以上に維持されれば良い。また、本実施の形態では、充電電源の電圧Ｖｆはバッテリ電圧Ｖｂよりも一定電圧だけ高くなるように設定される。この変形例として、充電電源の電圧Ｖｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分は、一定でなくても良い。
【００４０】
これらの変形は以下の実施の形態に係る防災灯点灯装置および防災灯について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る防災灯点灯装置および防災灯については実施の形態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。
【００４１】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る防災灯２００の回路ブロック図である。防災灯２００は、防災灯点灯装置２５０を備える。防災灯点灯装置２５０において、定電流回路は抵抗１４である。また、切断回路はダイオード１５である。ダイオード１５は、アノードに電源回路２が接続され、カソードに抵抗１４が接続されている。
【００４２】
実施の形態１の定電流回路３は、検出抵抗に印加される電圧が一定となるように制御される。ここで、電源回路２の出力電圧を制御することで、定電流回路３を抵抗１４に置き換えても、充電電流Ｉｃを定電流に維持できる。
【００４３】
また、防災灯点灯装置５０の点検時には、制御回路７は、バッテリ電圧Ｖｂよりも充電電源の電圧Ｖｆを低くする。これにより、ダイオード１５によって抵抗１４に流れる電流が遮断される。従って、充電電源から抵抗１４への電力の供給が遮断される。これにより、防災灯１００の動作確認ができる。このとき、電圧Ｖｆの低下により制御電源の電圧Ｖｃが不足する可能性がある。この場合は、停電時と同様に、点検時においてもバッテリ４から昇圧電源９を介して制御電源に電力を供給する。
【００４４】
実施の形態１では、定電流回路３の内部回路の制限から、定電流回路３の両端に１〜３Ｖ程度の電位差を必要としていた。これに対し、定電流回路が抵抗１４である場合、抵抗１４の両端の電位差に制限が無い。このため、抵抗１４での消費電力を、抵抗値を調節することで抑えることができる。
【００４５】
例えば、抵抗１４の両端の電位差を３Ｖ、抵抗値を３０Ωとする。このとき、充電電流Ｉｃとして１００ｍＡの定電流が得られる。また、抵抗１４の消費電力は３Ｖ×０．１Ａ＝０．３Ｗとなる。一方、電位差を１Ｖ、抵抗値を１０Ωとしても、同様に１００ｍＡの定電流が得られる。しかし、抵抗１４の消費電力は１Ｖ×０．１Ａ＝０．１Ｗとなり、電位差を３Ｖ、抵抗値を３０Ωとした場合の１／３に削減される。
【００４６】
ただし、抵抗１４の抵抗値を小さくすると、抵抗１４に印加できる電圧が小さくなる。このため、特にバッテリ電圧Ｖｂが低下した場合にリミッタ回路１３により電圧Ｖｆを一定にすると、発熱が増えることとなる。このため、リミッタ回路１３が動作する第１電圧Ｖ１ｂをなるべく低く設定すると良い。
【００４７】
図４は、実施の形態２に係る防災灯２００の動作を説明する図である。本実施の形態では、電源回路２に外部から電源が供給された状態で、バッテリ電圧Ｖｂが第２電圧Ｖ２よりも低くなると、制御回路７にバッテリ４から電力が供給される。第２電圧Ｖ２は、充電電源の電圧Ｖｆ＝Ｖ１ａである場合のバッテリ電圧Ｖｂである。電圧Ｖ１ａは充電電源から電力を供給され制御回路７が動作する最低の電圧Ｖｆである。
【００４８】
本実施の形態では、充電電源から制御電源への電力供給が不足する場合に、非常時に使用していた昇圧電源９を使用し、バッテリ４から制御電源へ電力を供給する。ここで、昇圧電源９はバッテリ電圧Ｖｂが０Ｖでは昇圧できない。このため、リミッタ回路１３は充電電源の電圧Ｖｆを第１電圧Ｖ１ｂ以上に維持する。第１電圧Ｖ１ｂは、充電電源から電力を供給され昇圧電源９が動作する最低の電圧Ｖｆである。バッテリ電圧Ｖｂが第３電圧Ｖ３以下の領域では、バッテリ電圧Ｖｂが低下しても、電圧Ｖｆは第１電圧Ｖ１ｂに維持される。
【００４９】
以上から、実施の形態１と比較してリミッタ回路１３が動作する第１電圧Ｖ１ｂを低く設定できる。つまり、バッテリ電圧Ｖｂが低下するほど電圧Ｖｆを低下させる制御を、実施の形態１よりも電圧Ｖｆが低い領域まで実施できる。従って、定電流回路が抵抗１４である場合にも、発熱を抑制できる。
【００５０】
本実施の形態では、実施の形態１と比較して定電流回路および切断回路を簡略化できる。一方で、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、消費電力の低減等の性能および点検機能などを維持できる。さらに、抵抗１４の抵抗値を小さくすることで、抵抗１４での消費電力を抑えることができる。
【００５１】
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１００、２００  防災灯、５０、２５０  防災灯点灯装置、２  電源回路、３  定電流回路、４  バッテリ、６  ランプ、７  制御回路、１０  切断回路、１１  停電検出回路、１３  リミッタ回路、１４  抵抗、１５  ダイオード、Ｉｃ  充電電流、Ｖ１  第１電圧、Ｖ２  第２電圧、Ｖｂ  バッテリ電圧、Ｖｆ  電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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