(57)【要約】    【課題】  発光ダイオードからなる光源を備えるとともに、多様な制御が可能、かつ容易な誘導灯点灯装置を提供する。    【解決手段】  点灯装置EECは、入力端が商用交流電源ACに接続されて交流電圧を直流電圧に変換する常用電源回路UECと、補助電源BTを有し、商用交流電源からの電源供給がないときに補助電源から電源供給を行う非常用電源回路EESと、発光ダイオードからなる光源ELと、常用電源回路または非常用電源回路から電源供給を受けて付勢され、光源の発光ダイオードにオンデューティ可変のパルス順電流を供給して、光源を点灯するように構成された点灯回路OCと、点灯回路に対する電源供給を常用電源回路および非常用電源回路のいずれかに切り換える電源切換回路SECとを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端が商用交流電源に接続されて交流電圧を直流電圧に変換する常用電源回路と；
補助電源を有し、商用交流電源からの電源供給がないときに補助電源から電源供給を行う非常用電源回路と；
発光ダイオードからなる光源と；
常用電源回路または非常用電源回路から電源供給を受けて付勢され、光源の発光ダイオードにオンデューティ可変のパルス順電流を供給して、光源を点灯するように構成された点灯回路と；
点灯回路に対する電源供給を常用電源回路および非常用電源回路のいずれかに切り換える電源切換回路と；
を具備していることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
点灯回路は、所定の順電流を誘導灯光源に供給する定電流制御回路および順電流をスイッチングして所定オンデューティのパルス順電流を形成するスイッチング素子を含み、常用時と非常時とで前記オンデューティを変化させることを特徴とする請求項１記載の誘導灯点灯装置。
【請求項３】
光源を点灯する際のパルス順電流のオンデューティを制御することで輝度値を変更することができる輝度切換手段を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
【請求項４】
光源の発光ダイオードの一部不点などや補助電源の異常が発生したときに正常な発光ダイオードを用いて異常表示を行う異常表示制御手段を具備していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の点灯装置。
【請求項５】
光源からなる発光ダイオードの経時光束変化特性を補って点灯時の輝度をほぼ一定に維持するために点灯初期のパルス順電流のオンデューティを小さく設定し、点灯時間の累積値に応じてパルス順電流のオンデューティ順次大きくしていくことにより、発光ダイオードに投入される電力を徐々に増加させる初期光束補正制御手段を具備していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の点灯装置。
【請求項６】
照明装置本体と；
少なくとも光源が照明装置本体に配設された請求項１ないし５のいずれか一記載の点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードからなる光源を備えた点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードからなる光源を備えた例えば誘導灯点灯装置は既知である（特許文献１参照。）。特許文献１に記載の誘導灯点灯装置は、直流電流を供給して誘導灯光源の発光ダイオードを点灯させている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８６３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誘導灯は、その所要の機能のために多様な仕様を満足するように構成される。例えば、用途とＡ級、Ｂ級およびＣ級のいずれであるかとによって表示面平均輝度がそれぞれ個別に規定されているので、規定の表示面平均輝度に応じて誘導灯光源や点灯回路の仕様がそれぞれ異なってくる。また、商用交流電源からの電源供給時と補助電源からの電源供給時とで表示面輝度を変化させるので、これに対応するように構成されている。さらに、バッテリなどの補助電源、誘導灯光源などの異常時にこれを表示する回路仕様を備えていることが要求される。
【０００５】
その結果、発光ダイオードからなる光源を採用する際に、多様な仕様を満足するための回路構成が複雑化したり、回路仕様の標準化が困難であったり、より一層多様な機能を付加するのが困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、発光ダイオードからなる光源を備えるとともに、多様な制御が可能、かつ容易な点灯装置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】
本発明の点灯装置は、入力端が商用交流電源に接続されて交流電圧を直流電圧に変換する常用電源回路と；補助電源を有し、商用交流電源からの電源供給がないときに補助電源から電源供給を行う非常用電源回路と；発光ダイオードからなる光源と；常用電源回路または非常用電源回路から電源供給を受けて付勢され、光源の発光ダイオードにオンデューティ可変のパルス順電流を供給して、光源を点灯するように構成された点灯回路と；点灯回路に対する電源供給を常用電源回路および非常用電源回路のいずれかに切り換える電源切り換え回路と；を具備していることを特徴としている。
【０００８】
常用電源回路には、ノイズフィルタ、整流回路、所望電圧の直流電圧を形成するための回路、例えばスイッチングレギュレータなどを用いることができる。なお、スイッチングレギュレータ回路としては、例えばフライバック形スイッチングレギュレータ、昇圧形や降圧形などのチョッパ回路などを採用することができる。
【０００９】
非常用電源回路には、補助電源と補助電源がバッテリの場合、充電回路などを用いることができる。なお、本発明において、非常用電源回路の補助電源は、商用交流電源からの電源供給がないときに点灯回路に対して電源供給を行うことができれば、バッテリに限定されない。
【００１０】
光源は、発光ダイオードからなるが、所要に照明するための構成は特段限定されない。例えば、誘導灯の場合、導光板方式または内照方式など適宜採用することができる。また、例えば非常用照明器具の場合、常用時おおよび非常時の光源として発光ダイオードを用いることができる。複数の発光ダイオードは、これを直列または直並列接続するなど点灯回路に対する接続の態様はどのようなものであってもよい。
【００１１】
点灯回路は、光源の発光ダイオードに対して所要の順電流を供給する機能および順電流をパルス化する機能を含む。
【００１２】
所要の順電流を供給する機能に対しては、定電流制御回路または定電圧制御回路や抵抗ドロッパー回路などの既知の回路構成を採用することができる。抵抗ドロッパー回路は、限流抵抗器を光源に直列接続して所要に定電流化された順電流を流すようにした回路である。
【００１３】
順電流をパルス化する機能としては、発光ダイオードに流れる順電流をオン、オフしてオンデューティ制御されたパルス電流にするための機能であればよく、そのための具体的な回路構成は特段限定されない。例えば、順電流をスイッチングしてパルス電流を形成するスイッチング素子、例えばＦＥＴ素子などにより実現することができる。上記スイッチング素子を発光ダイオードに対して直列に挿入して、スイッチング素子を所定のオンデューティでスイッチングさせればよい。また、所望により光源の発光ダイオードに対して所要の定電流で、かつパルス化された順電流を発生する定電流制御回路を用いてもよい。
【００１４】
パルス化された順電流のオンデューティを種々の目的のために制御するに際して、点灯装置に制御手段を具備することができる。
【００１５】
電源切換回路は、例えば商用交流電源の電圧を監視して、商用交流電源電圧が遮断されたときに、例えば制御手段に制御入力を与えることにより、常用電源回路を非常用電源回路に切り換えることができる。また、誘導灯の場合、人が周囲に存在しないことを検知したときに光源を消灯するように構成することもできる。
【００１６】
次に、前記制御手段は、例えば次のうちの任意所望の一または二以上の目的のための制御を行うように構成することができる。
【００１７】
１．例えば誘導灯の場合のように照明装置が、規格化された所定の例えば正面輝度に設定するなど所定の光出力を設定するために、光源を点灯する際のパルス順電流のオンデューティを所定の値に切り換える光出力切換手段を具備している。
【００１８】
さらに詳述すれば、誘導灯の場合、その用途別およびＡ、Ｂ、Ｃ級別の表示面平均輝度に対応するなど所定の光出力となるようにオンデューティを設定するように構成した本態様の光出力切換切換手段を具備した点灯装置を照明装置に搭載することにより、誘導灯などの照明装置の組立段階や工場出荷段階において、光出力切換切換手段を操作して表示面平均輝などの光出力を用途別およびＡ−Ｃ級別など所望の光出力パターンごとに切り換えるだけで多様な光出力を有する複数機種の照明装置を揃えることが可能になる。
【００１９】
上記を実現するために、点灯装置の制御回路のマイコンなど演算処理部品に用途別およびＡ−Ｃ級別など多様な光出力パターンのための制御データを予め内蔵させておくことができる。そうすれば、光出力切換切換手段を切り換えることにより、多様な光出力パターンに対応した所定デューティの矩形波のオン、オフ信号が発生して点灯回路の順電流をパルス化する機能を所要に制御することができる。
【００２０】
本態様においては、以上の説明から理解できるよう、マイコンなどの演算処理部品に対して用途別およびＡ−Ｃ級別などの各仕様に対応した光出力パターンを予め組み込み、所望の光出力パターンに応じて光出力切換切換手段を切り換えるという選択を行うだけでよいので、誘導灯などの照明装置に対して点灯装置やマイコンなどの演算処理部品やこれを備えた回路ユニットを共通化、標準化することが可能になり、その結果部品の削減、回路構成の簡素化などに効果的である。
【００２１】
２．商用交流電源からの電源供給時と補助電源からの電源供給時とで光出力を変化させるのに、光源を点灯する際のパルス順電流のオンデューティを常用時と非常時とで所定に切り換えてこれを行う。本態様もまた、上記切換のためにマイコンなどの演算処理部品で所定デューティの矩形波のオン、オフ信号を発生させることができる。なお、補助電源からの電源供給時には、非常用電源回路に配設した昇圧ＩＣなどで昇圧して商用交流電源からの電源供給時と同一の順電圧を発光ダイオードに印加するように構成することができる。
【００２２】
本態様によれば、電源切り換えの際の制御が容易になる。
【００２３】
３．火災発生時および／またはバッテリなどの補助電源や光源などの異常時に、光源を点灯する際のパルス順電流のオンデューティを所定の態様に切り換えることにより、照明を例えば点滅させるなど通常時と異ならせて異常発生を表示するように制御する。
【００２４】
火災発生時の場合、自動火災報知設備の所定接点から信号を受け取ることで、マイコンなどの演算処理部品で上記切換のために所定デューティの矩形波のオン、オフ信号を発生する。バッテリなどの補助電源や光源などの異常時に表示面輝度など光出力を変化させたり、点滅させたりすることで照明の態様を通常時と異ならせて異常発生を表示することができる。
【００２５】
光源として発光ダイオードを採用する場合、一般的には複数の発光ダイオードを用いるので、発光ダイオードが不点になるときにはそれらの一部のみが不点になる。したがって、残余の正常な発光ダイオードを用いて異常表示を行うことができる。なお、複数の発光ダイオードを単一の点灯回路で点灯する場合に、一部の発光ダイオードが不点になったとしても残余の発光ダイオードが継続して点灯するための回路手段については種々の方式が既知である。また、一部の発光ダイオードが不点になったときに自動的に検知する手段も既知である。
【００２６】
本態様によれば、異常発生表示に対する誘目性が高まる。また、誘導灯や非常用照明器具などの場合、バッテリモニター、ランプモニターを別設しなくても異常表示が可能になる。
【００２７】
４．光源からなる発光ダイオードの経時光束変化特性を補って点灯時の光束を初期から寿命末期までほぼ一定に維持する初期光束補正制御手段を具備している。
【００２８】
発光ダイオードは、その光束が徐々に劣化していくので、これをできるだけ補償して一定の光束を維持させるのが本態様である。
【００２９】
本態様の初期光束補正制御手段は、発光ダイオードの点灯初期には、そのパルス順電流のオンデューティを相対的に小さく設定して発光ダイオードの消費電力を抑制し、点灯時間の累積値に応じてパルス順電流のオンデューティを順次大きくして、発光ダイオードの消費電力を徐々に増加していくことにより、発光ダイオードは、その寿命末期に近づいても、一定の光束で点灯する。
【００３０】
誘導灯の場合には、常時と非常時とで表示面輝度が異なるが、本態様においては、いずれの点灯状態においても初期光束補正制御を行うことで、表示面輝度が寿命末期に近づいても一定に維持されるように構成することができる。初期輝度補正制御の制御信号を常用時と非常時とで共通化してもよいし、所望により常用時および非常時の各別に制御信号を発生するように構成することもできる。なお、後者によれば、常用時と非常時とで異なる初期光束補正特性を与えることが可能になる。
【００３１】
本態様によれば、表示面輝度などの光出力が常にほぼ一定となり、誘導灯などの照明装置としての機能を高い状態に維持することができる。
【００３２】
本発明の照明装置は、照明装置本体と；少なくとも光源が照明装置本体に配設された以上説明の本発明の点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００３３】
本発明において、照明装置は、光源の発光ダイオードの発光を用いて照明する装置の全てを包含する概念で用いられている。例えば、誘導灯および非常用照明器具だけでなく、表示灯、標識灯および一般照明用の照明器具など多様な照明手段を含む。
【００３４】
照明装置本体は、照明装置から本発明の点灯装置を除外した残余の部分をいう。また、照明装置本体には、本発明の点灯装置のうち少なくとも光源をそこに配設しているものとする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、光源が発光ダイオードからなり、この発光ダイオードにオンデューティ可変のパルス順電流を供給して、光源を点灯するように構成された点灯回路を具備していることにより、多様な制御が可能で、しかも容易な点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３７】
図１は、本発明の点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路図である。図において、点灯装置ＥＥＣは、常用電源回路ＵＥＳ、非常用電源回路ＥＥＳ、光源ＥＬ、点灯回路ＯＣ、および電源切換回路ＳＥＣおよび制御手段ＭＣを具備して構成されている。
【００３８】
常用電源回路ＵＥＳは、入力端が商用交流電源ＡＣに接続されて交流電圧を所望の値の直流電圧に変換する回路であり、本形態においてはノイズフィルタＮＦ、整流回路ＲＥＣおよびスイッチングレギュレータＳＷＲにより構成されている。ノイズフィルタＮＦは、常用電源回路ＵＥＳの入力端に接続されている。整流回路ＲＥＣは、ブリッジ形全波整流回路からなる。スイッチングレギュレータＳＷＲは、フライバック形スイッチングレギュレータであり、フライバックトランスＦＴ、スイッチング回路ＩＰＤ、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１を備えて構成されている。
【００３９】
なお、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１は、フライバックトランスＦＴの２次側の直流電圧を整流して平滑化する整流平滑回路を構成している。フライバックトランスＦＴは、１次巻線ｗｐ、２次巻線ｗｓおよび３次巻線ｗｔを有している。１次巻線ｗｐは、スイッチング回路ＩＰＤと直列接続して整流回路ＲＥＣの直流出力端間に接続している。２次巻線ｗｓは、ダイオードＤ１および平滑コンデンサＣ１の整流平滑回路に昇圧された直流電圧を出力する。３次巻線ｗｔは、後述する制御手段ＭＣに直流電源電圧を供給する。
【００４０】
非常用電源回路ＥＥＳは、補助電源ＢＴを備えていて、商用交流電源ＡＣから常用電源回路ＵＥＳを経由しての電源供給がないときに補助電源ＢＴから点灯回路ＯＣに対して電源供給を行う。本形態において、補助電源ＢＴはバッテリからなるので、非常用電源回路ＥＥＳは充電回路ＢＣＣを備えている。
【００４１】
光源ＥＬは、複数の発光ダイオードからなる。複数の発光ダイオードは、例えば直列接続して後述する点灯回路ＯＣに接続している。
【００４２】
点灯回路ＯＣは、例えば定電流制御回路ＣＣＲおよびスイッチング素子Ｑ１を備えていて、常用電源回路ＵＥＳまたは非常用電源回路ＥＥＳから電源供給を受けて付勢され、誘導灯光源ＥＬの発光ダイオードにオンデューティ可変のパルス順電流を供給して、誘導灯光源ＥＬを点灯するように構成されている。定電流制御回路ＣＣＲは、常用電源回路ＵＥＳまたは非常用電源回路ＥＥＳから電源供給を受けて光源ＥＬの発光ダイオードに定電流化された順電流を供給する。
【００４３】
スイッチング素子Ｑ１は、ＦＥＴ素子からなり、オン、オフスイッチング動作をして発光ダイオードに流れる順電流をパルス電流に変換する。スイッチング素子Ｑ１は、そのゲートが後述する制御手段ＭＣにより付勢されて所定のオンデューティとなるようにスイッチング動作を行う。
【００４４】
電源切り換え回路ＳＥＣは、電源監視回路ＳＭおよび後述する制御手段ＭＣにより構成されていて、点灯回路ＯＣに対する電源供給を常用電源回路ＵＥＳおよび非常用電源回路ＥＥＳのいずれかに切り換える。電源監視回路ＳＭは、商用交流電源ＡＣから電源供給が行われているか、遮断されたかを監視する。制御手段ＭＣは、図示を省略しているが、電源監視回路ＳＭに分圧回路を介して接続していて、電源監視回路ＳＭからの制御入力を受けて常用電源回路ＵＥＳおよび非常用電源回路ＥＥＳの切り換えを行う。
【００４５】
制御手段ＭＣは、例えばマイコンを使用しており、上記制御に加えてスイッチング素子Ｑ１のゲート駆動信号を発生して発光ダイオードの順電流のオンデューティを所定に制御する。なお、制御手段ＭＣとスイッチング素子Ｑ１のゲートとの間に介在している抵抗器Ｒ１は、限流抵抗である。
【００４６】
また、制御手段ＭＣは、常用電源回路ＵＥＳおよび点灯回路ＯＣから電源供給を受ける。そのための回路構成は、常用電源回路ＵＥＳから直流電源電圧の供給を受けるために、フライバックトランスＦＴの３次巻線ｗｔの両端にダイオードＤ２および平滑コンデンサＣ２の直列回路が接続している。
【００４７】
次に、本形態の点灯装置ＥＥＣの回路動作について説明する。すなわち、常用時においては、商用交流電源ＡＣから入力した低周波交流電圧が常用電源回路ＵＥＳのノイズフィルタＮＦを経由して整流回路ＲＥＣで全波整流され、スイッチングレギュレータＳＷＲで昇圧された平滑化直流電圧に変換される。この平滑化直流電圧は、点灯回路ＯＣに印加される。点灯回路ＯＣ内で定電流制御された順電流が光源ＥＬの発光ダイオードに供給され、かつスイッチング素子Ｑ１でパルス化されるので、光源ＥＬはパルス点灯する。
【００４８】
上記パルス点灯は、制御手段ＭＣから送出されたゲート駆動信号によって所定のオンデューティの下で行われるので、発光ダイオードは所定のオンデューティに対応する輝度で点灯を行う。オンデューティは、制御の目的に応じてそれぞれ適切な値に設定される。
【００４９】
商用交流電源ＡＣが遮断されると、電源切換回路ＳＥＣの電源監視回路ＳＭがこれを検出するので、制御手段ＭＣが応動して点灯回路ＯＣの電源が常用電源回路ＵＥＳから非常用電源回路ＥＥＳに切り換えられる。これにより、補助電源ＢＴから所定時間の間点灯回路ＯＣに電源が供給されるので、光源ＥＬは引続き点灯を継続するが、その際の輝度はスイッチング素子Ｑ１のオンデューティが制御されることで所定の値に変更される。
【００５０】
図２は、本発明の点灯装置を実施するための一形態における点灯回路のオンデューティと光束の関係を示すグラフである。図において、横軸はオンデューティ（％）を、縦軸は光束（相対値）を、それぞれ示す。
【００５１】
すなわち、図から理解できるように、点灯回路ＯＣから供給される順電流のオンデューティ（％）と光束は、正比例関係で変化する。
【００５２】
図３および図４は、本発明の誘導灯点灯装置を実施するための第２の形態を示し、図３は発光ダイオードの光束劣化特性曲線図、図４は初期光束補正制御特性曲線図である。各図において、横軸は時間（相対値）を、縦軸は図３が光束（％）、図４が消費電力（相対値）を、それぞれ示している。なお、横軸のＬＥは想定寿命末期を示す。
【００５３】
本形態は、図１に示す回路構成において、制御手段ＭＣが初期光束補正制御手段を含んでいる。
【００５４】
発光ダイオードは、図３の曲線Ａに示すように、寿命中の光束が非直線ではあるが徐々に低下する光束劣化特性を有しているので、本形態においては、点灯初期に発光ダイオードに投入される電力を所定比率で削減して、無制御の場合における誘導灯光源ＥＬの寿命末期時の光束にほぼ等しい値になるように点灯する。そして、その後累積点灯時間に応じて徐々に投入電力を増大していくことで、点灯初期の光束を寿命末期までほぼ一定に維持する。
【００５５】
したがって、初期光束補正制御においては累積点灯時間の経過に応じて投入電力、換言すれば電圧が一定であれば順電流を図４に示すような初期光束補正制御特性曲線に沿って増大させていくことにより、光束劣化特性を補って光束を図３の直線Ｂに示すようにほぼ一定に維持することができる。そのために、予め初期光束補正制御手段に発光ダイオードの順電流を初期光束補正制御特性曲線に沿って増大させていくプログラムおよびテーブルデータを組み込んでおくとともに、累積点灯時間を記憶させて、点灯時間の累積データを更新しながら保有するように初期光束補正制御手段を構成している。
【００５６】
図４に示す初期光束補正制御特性曲線は、上の曲線Ｃが常用時に適用される特性であり、下の曲線Ｄが非常時に適用される特性である。
【００５７】
図５は、本発明の照明装置を実施するための一形態としての誘導灯を示す正面図である。図において、照明装置ＥＥＬは、照明装置本体１および図示されない点灯装置を具備している。
【００５８】
照明装置本体１は、本体部１ａおよび表示部１ｂを備えている。本体部１ａは、箱状をなしていて、その内部に前述した本発明の点灯装置ＥＥＣを内蔵している。表示部１ｂは、導光板および誘導標識パネルを主体として構成されている。そして、本体部１ａ内に収納されている光源ＥＬの複数の発光ダイオードが導光板の上部エッジに対向して配列され、その発光が導光板の内部に導入され、全反射を繰り返して導光板の面から均一に出射して誘導標識パネルを背面から照射するので、表示部１ｂは所定の輝度でエッジライト照明される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の誘導灯点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路図
【図２】本発明の誘導灯点灯装置を実施するための一形態における点灯回路のオンデューティと光束の関係を示すグラフ
【図３】本発明の誘導灯点灯装置を実施するための第２の形態における発光ダイオードの光束劣化特性曲線図
【図４】同じく、図４は初期光束補正制御特性曲線図
【図５】本発明の照明装置を実施するための一形態としての誘導灯を示す正面図
【符号の説明】
【００６０】
ＡＣ…商用交流電源、ＢＣＣ…充電回路、ＢＴ…補助電源、ＣＣＲ…定電流制御回路、ＥＥＣ…点灯装置、ＥＬ…光源、ＥＥＳ…非常用電源回路、ＦＴ…フライバック形スイッチングレギュレータ、ＩＰＤ…スイッチング回路、ＭＣ…制御手段、ＮＦ…ノイズフィルタ、ＯＣ…点灯回路、Ｑ１…スイッチング素子、ＲＥＣ…整流回路、ＳＥＣ…電源切換回路、ＳＭ…電源監視回路、ＵＥＳ…常用電源回路、ｗｐ…１次巻線、ｗｓ…２次巻線、ｗｔ…３次巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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