(57)【要約】【課題】複数の定格入力電圧で動作する非常用照明装置において、高い定格入力電圧で動作中に商用電源電圧が降下する過程で切替動作電圧の設定が低い定格入力電圧の設定へ変わることを防ぐ。また、自己保持回路の消費電流を大幅に削減する。【解決手段】商用電源を整流・分圧・平滑して得た平滑電圧を検知することで商用電源電圧が所定の閾値に達したときに停電検出信号を出力する停電検出回路を備える照明装置において、異なる定格電圧に対して前記平滑電圧が略等しくなるように前記分圧抵抗の分圧比を切り替える入力電圧判別用の第１のトランジスタと、商用電源電圧が低い定格電圧における閾値以下になるまで第１のトランジスタをオン状態に保持する自己保持用の第２のトランジスタを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を整流する整流手段と、整流手段の出力電圧を分圧抵抗により分圧した電圧を平滑して得た平滑電圧を検知して商用電源電圧が所定の閾値に達したときに停電検出信号を出力する停電検出回路を備えた照明装置において、前記商用電源の異なる定格電圧の高・低に応じて出力がオン・オフすることによって、異なる定格電圧に対して前記平滑電圧が略等しくなるように前記分圧抵抗の分圧比を切り替える第１のトランジスタを含む入力電圧判別回路と、第１のトランジスタの出力電流によりオンされて商用電源電圧が低い定格電圧における閾値以下になるまで第１のトランジスタをオンし続ける第２のトランジスタを含む自己保持回路とを具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１において、入力電圧判別回路は前記整流手段の出力電圧の高・低に応じて出力がオン・オフすることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２において、入力電圧判別回路は前記停電検出回路の分圧抵抗と並列に接続され、前記平滑電圧の高・低に応じて出力がオン・オフすることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記入力電圧判別回路の出力がオン・オフしたときに生じる前記平滑電圧のリップルより大きな電位差のヒステリシスを、前記停電検出回路の閾値電圧に設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかにおいて、前記停電検出回路と前記入力電圧判別回路のうち少なくとも停電検出回路における電圧検出を行う手段をトランジスタの閾値電圧で行い、前記分圧抵抗と直列にトランジスタの閾値電圧と相反する温度係数を有する素子をトランジスタの制御電極へ直列接続したこと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、商用電源が停電した際に光源をバッテリーによって点灯させる機能を有する照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
商用電源の停電時に光源が点灯する非常灯や誘導灯などの非常用照明装置においては、電源を商用電源から非常用電源に切替える方式が用いられ、この場合、停電（０Ｖ）になってから非常用電源に切り替えるのではなく、切替動作を行う電圧（以下、切替動作電圧と称する）は日本照明器具工業会の技術基準（ＪＩＬ５５０１，５５０２）により規格が定められており、商用電源の定格入力電圧の４０％〜８５％で非常点灯に切り替わることと定められている。すなわち、定格入力電圧がＡＣ１００Ｖの場合は切替動作電圧が４０〜８５Ｖ、定格入力電圧がＡＣ２００Ｖの場合は８０〜１７０Ｖの範囲で切り替える必要がある。また、切替動作の確認方法は、定格電圧を加えたのち、入力電圧を徐々に降下させるよう定められている。
【０００３】
このように、定格入力電圧が異なると切替動作電圧も異なるため、複数の定格入力電圧で動作する非常用照明装置においては、入力電圧に応じて切替動作電圧を変える必要が生じる。このような課題を解決する技術としては、特許第３２２５５０９号（特許文献１）がある。この特許文献１は、商用電源を整流・平滑して得た直流電圧を分圧する分圧抵抗と、前記分圧抵抗の接続点における分圧電圧と基準電圧との比較結果に基き前記商用電源が切替動作電圧に達したとき停電検出信号を出力する比較器と備えた停電検出回路であって、前記商用電源の異なる定格入力電圧の高・低に応じてオン・オフするサイリスタと抵抗の直列回路を前記分圧抵抗の一方に並列接続し、前記定格入力電圧が低い場合と高い場合で前記分圧抵抗の接続点の電圧が略等しくなるように前記分圧抵抗の各抵抗値と前記サイリスタと抵抗の直列抵抗値を設定する、というものである。
【特許文献１】特許第３２２５５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１によれば、高い定格入力電圧の商用電源が入力された時、サイリスタと抵抗の直列回路によって分圧電圧を変えることで、高い定格入力電圧における切替動作電圧の設定を保持し、商用電源電圧が低下してもサイリスタがオンし続けることで、切替動作電圧が低い定格入力電圧の設定へ変わらないような構成を採っている。しかしながら、サイリスタの特性上、オンし続けるためには部品で定められる保持電流以上の電流が必要となる。この保持電流は、部品により異なるが、一般的に数ｍＡ必要であるので、低い定格入力電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）の切換動作電圧（例えば６０Ｖ）までサイリスタのオン状態を保持させようとすると、高い定格入力電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）では、３倍以上の電流がサイリスタに流れることとなる。そのため、回路の消費電力が増大し、回路部品の温度上昇という問題が発生する。特に、分圧抵抗においては定格許容電力の高い部品を使用する必要があり、部品が大型となり、基板実装が困難になる。さらに、サイリスタがオンの場合とオフの場合とで分圧抵抗を流れる電流の差が大きくなるので、分圧電圧はこの保持電流の影響を受けやすく、分圧電圧の閾値設定が困難である。また、前記特許文献１では、分圧電圧と基準電圧とを比較する素子として比較器を用いているため、周辺回路を含めた回路構成部品が多くなり、基板設計が困難である。
【０００５】
また、日本照明器具工業会の技術基準（ＪＩＬ５５０２）によれば、切替動作の確認方法は、定格入力電圧を加えたのち、入力電圧を徐々に（５Ｖ／秒以下の速度で）降下させるよう定められている。従って、分圧電圧値の変化量が僅かな領域で切替動作を行うことになる。この場合、単に分圧電圧と基準電圧を比較するだけでは、分圧電圧や基準電圧のリップル成分の影響を受けてしまい、一旦停電検出信号が出力された後に元の状態に復帰してしまうチャタリング動作が発生する可能性があり、停電検出信号を受けて動作する周辺回路素子に対して、過度のストレスを印加する要因となる恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決しようとするものであり、その目的とするところは、複数の定格入力電圧で動作する非常用照明装置において、高い定格入力電圧で動作中に商用電源電圧が降下する過程で切替動作電圧の設定が低い定格入力電圧の設定へ変わることを防ぐことができ、また、サイリスタを使用している従来の技術と比較して、自己保持回路の消費電流を大幅に削減することが可能な照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の照明装置にあっては、上記の課題を解決するために、図１〜図３に示すように、商用電源１を整流する整流手段３と、整流手段３の出力電圧を分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１４により分圧した電圧を平滑して得た平滑電圧を検知して商用電源電圧が所定の閾値に達したときに停電検出信号を出力する停電検出回路１８を備えた照明装置において、前記商用電源１の異なる定格電圧の高・低に応じて出力がオン・オフすることによって、異なる定格電圧に対して前記平滑電圧が略等しくなるように前記分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１４の分圧比を切り替える第１のトランジスタＱ２を含む入力電圧判別回路１７と、第１のトランジスタＱ２の出力電流によりオンされて商用電源電圧が低い定格電圧における閾値以下になるまで第１のトランジスタＱ２をオンし続ける第２のトランジスタＱ１を含む自己保持回路１６とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の定格入力電圧で動作する非常用照明装置において、入力電圧判別用の第１のトランジスタが定格電圧の高・低に応じてオン・オフに切り替わることにより、電圧比較器を用いなくても分圧抵抗の分圧比を切り替えることができ、また、第１のトランジスタと共に自己保持回路を構成する第２のトランジスタを設けることで、サイリスタを用いなくても、高い定格入力電圧で動作中に商用電源電圧が降下する過程で切替動作電圧の設定が低い定格入力電圧の設定へ変わることを防ぐことができ、自己保持回路の消費電流も低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
複数の定格入力電圧で動作する非常用照明装置の一般的な構成を図１に示す。商用電源１は、その両端に接続された整流回路３により直流電圧に変換され、整流回路３の出力はコンデンサ４によってリップル成分が抑制される。コンデンサ４の後段には、トランス６の一次巻線と直列にスイッチング素子５が接続され、スイッチング素子５のオン・オフによりトランス６の１次側に蓄積されたエネルギーを２次側に供給する。トランス６の２次側に発生する電圧は、整流・平滑回路７で整流・平滑され、充電回路１０を通じて蓄電池１１を充電する。また、商用電源１は、常用点灯装置１４にも接続され、商用電源通電時は常用点灯装置１４によってランプ１５を点灯し、商用電源停電時は蓄電池１１を電源として非常点灯回路１２によってランプ１５が点灯する。この点灯回路の切替は、停電検出回路１８から出力される停電検出信号１９によって、切替回路１３がランプの接続を切り替えることによって行われる。停電検出信号１９が出力されると、切替制御回路９により非常点灯回路１２が動作し、切替回路１３が常用点灯装置１４から非常点灯回路１２にランプ１５の接続を切り替える。また、制御回路８によりスイッチング素子５が停止する。
【００１０】
図２に、停電検出回路１８の具体例を示す。整流回路３の出力電圧を抵抗Ｒ１１，Ｒ１４で分圧し、抵抗Ｒ１４と並列に平滑コンデンサＣ２を接続するとともに、平滑コンデンサＣ２の逆流を防止して電圧を安定させるためのダイオードＤ２を挿入する。この平滑コンデンサＣ２の電圧（以下、平滑電圧と称する）を更に抵抗Ｒ１５、Ｒ１６で分圧し、この分圧点にトランジスタＱ３のベースを接続してエミッタ接地することで、トランジスタＱ３のコレクタが停電検出信号１９の出力端子となる。トランジスタＱ３は、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の分圧によるベース電流によってオン・オフするので、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６の分圧電圧がトランジスタＱ３のＶBE以上であればオン、ＶBE以下であればオフとなり、従来の技術にて説明した比較器と同様の動作をする。ここで、ＶBEはトランジスタＱ３のベース・エミッタ間の閾値電圧を意味する。
【００１１】
このような構成の非常用照明装置へ、自己保持機能を有する入力電圧判別回路を追加することで、複数の定格入力電圧の高低に応じて停電検出信号１９が出力される切替動作電圧を変えることができる。図３に入力電圧判別回路の具体例を示す。商用電源１の両端に、ダイオードＤ、ツェナーダイオードＺＤ１、フォトカプラＰＣ１、抵抗Ｒを直列接続し、ダイオードＤによって整流された直流電圧の高・低に応じてツェナーダイオードＺＤ１がオン・オフすることで、フォトカプラＰＣ１のダイオード電流がオン・オフする。定格入力電圧が高い場合は、フォトカプラＰＣ１がオン、トランジスタＱ４がオン、トランジスタＱ２がオンとなり、トランジスタＱ２によって停電検出回路１８の平滑電圧がダイオードＤ３と分圧抵抗Ｒ１０を介して分圧される。このとき、平滑電圧が定格入力電圧の低い場合と略等しくなるように抵抗Ｒ１０の値を設定する。
【００１２】
また、自己保持回路１６は、トランジスタＱ２がオンすると同時にトランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ１がオンすることでトランジスタＱ２にベース電流を供給する新たなループが形成されるように抵抗Ｒ６〜Ｒ９を図３のように接続することで構成する。抵抗Ｒ６〜Ｒ９の定数は、自己保持回路１６が解除される商用電源電圧が、低い定格入力電圧における切替動作電圧以下になるように設定する。また、自己保持回路１６および入力電圧判別回路１７のフォトカプラＰＣ１より後段の回路を駆動する電源は、停電検出回路１８の平滑電圧のような高い安定度を要求されないため、整流回路３の出力リップルを抑制するコンデンサＣ４を抵抗Ｒ１，Ｒ４で分圧し、自己保持回路１６が解除されないような電圧が抵抗Ｒ４の両端に得られれば良い。
【００１３】
以上のような構成とすることで、商用電源電圧が降下する過程で切替動作電圧の設定が低い定格入力電圧の設定へ変わることを防ぐことができる。また、サイリスタを使用している従来の技術と比較して、自己保持回路の消費電流を大幅に削減することができるため、部品の温度上昇を低減することが可能である。また、商用電源電圧を直接監視するので、精度の高い入力電圧判別を行うことが可能である。
以下、入力電圧判別回路と停電検出回路の具体例を説明するが、照明装置の全体構成については図１と同様の構成を用いることができる。
【実施例１】
【００１４】
上述の基本構成では、商用電源１の両端に入力電圧判別回路１７を設けることにより、入力電圧に応じて切替動作電圧を変えて複数の定格入力電圧で動作させることが可能な非常用照明装置を提供できる例を説明した。しかし、商用電源電圧を直接監視するため、入力電圧判別回路１７は高精度の判別が可能である反面、耐圧の高い素子が必要になる。また、電気用品安全法により整流回路３の前段と後段との間は所定の絶縁距離を確保しなくてはならないため、判別結果の伝達にはフォトカプラＰＣ１等の絶縁型素子を使う必要があり、素子の小型化に限界がある。
【００１５】
そこで、入力電圧判別回路１７を図４に示すように、整流回路３の後段に設ける。整流回路３の出力電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ４で分圧し、抵抗Ｒ４と並列に平滑コンデンサＣ１を接続するとともに、平滑コンデンサＣ１の逆流を防止して電圧を安定させるためのダイオードＤ１を挿入する。この平滑コンデンサＣ１の電圧を更に抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧し、この分圧点にトランジスタＱ２のベースを接続してエミッタ接地することで、トランジスタＱ２のコレクタが入力電圧判別回路１７の出力端子となる。従って、トランジスタＱ２のコレクタと停電検出回路１８のコンデンサＣ２とを抵抗Ｒ１０を介して接続することで、入力電圧の判別結果に応じて平滑電圧の分圧比を変えることができる。抵抗Ｒ１０の定数を適切に設定することで、異なる定格入力電圧に対して平滑電圧を等しくすることができる。
【００１６】
ここへ、実施例１と同様に自己保持回路１６を付加する。自己保持回路１６の基本的な回路構成は実施例１と同じであり、入力電圧判別回路１７の出力であるトランジスタＱ２がオンすることでトランジスタＱ１がオンし、抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ２のベース電流を供給することで、コンデンサＣ１の電圧が低下してもトランジスタＱ２のオン状態を維持することができる。
【００１７】
以上のように、本実施例では、整流回路の出力を抵抗分圧した低電圧で入力電圧判別を行うことによって、定格許容電力の高い部品を使用することなく、最小限の絶縁距離を確保してチップ部品等による高密度実装が可能となり、装置の大幅な小型化が可能になる。
【実施例２】
【００１８】
実施例１では、整流回路３の後段に入力電圧判別回路１７を設ける例を説明したが、抵抗分圧された低電圧で入力電圧判別を行うため、部品の小型化が可能である。しかし、停電検出回路１８と入力電圧判別回路１７とが独立しているので、高精度の停電検出および入力電圧判別が可能であるものの、図３の基本構成と比べると同等の部品点数が必要である。
【００１９】
図５に実施例２の具体例を示す。実施例１における、停電検出回路１８の平滑コンデンサＣ２の電圧と、入力電圧判別回路１７の平滑コンデンサＣ１とを兼用することにより、分圧抵抗Ｒ１１，Ｒ１４、およびダイオードＤ２も兼用することができる。抵抗Ｒ１１，Ｒ１４の抵抗分圧は、基本的に分圧電圧が実施例１と等しくて良く、この分圧電圧に対して抵抗Ｒ５、Ｒ６の抵抗分圧を調整することでトランジスタＱ２の動作電圧を調整し、入力電圧判別回路１７の閾値を設定すれば良い。
【００２０】
以上のように、本実施例では、停電検出回路と入力電圧検出回路とが共通の平滑電圧を監視することにより、部品点数の削減が可能となり、装置を更に小型化することが可能となる。また、容量の大きな平滑コンデンサを削減できるうえに、回路の簡略化と部品の小型化によって基板設計も容易となり、高密度実装による装置の小型化を図ることができる。
【実施例３】
【００２１】
実施例２において、停電検出回路１８と入力電圧判別回路１７とで部品を共用化することにより、部品点数の削減および装置の小型化を図れることを説明した。しかし、部品を共用したことにより、入力電圧判別回路１７のオン・オフによって分圧抵抗Ｒ１１に流れる電流が変化してしまい、停電検出回路１８および入力電圧判別回路１７の動作点がずれてしまう。このずれは、平滑電圧の僅かな変化を検出している停電検出回路１８に顕著な影響を与え、入力電圧判別回路１７がオフした瞬間に平滑電圧が上昇して再び入力電圧判別回路１７がオンするというチャタリング動作が発生する可能性がある。
【００２２】
このような現象を回避するため、図６に示すように停電検出回路１８にヒステリシス機能を設ける。商用電源が定格入力電圧から徐々に低下して切替動作電圧に到達すると、停電検出回路１８の検出素子としてのトランジスタＱ３がオフして停電検出信号を出力するが、この停電検出信号によって平滑電圧の分圧比を変化させる。具体的には、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９、Ｒ２０からなる平滑電圧の抵抗分圧を追加し、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９の接続点をトランジスタＱ３のコレクタへ、抵抗Ｒ１９，Ｒ２０の接続点をヒステリシス用トランジスタＱ４のベースへ接続する。トランジスタＱ４のコレクタは、ヒステリシスの幅を決める抵抗Ｒ１７を介してコンデンサＣ２の平滑電圧へ接続される。
【００２３】
なお、抵抗Ｒ１７によって設けられるヒステリシスの幅は、入力電圧判別回路１７がオン・オフした際に発生する平滑電圧のリップルよりも大きくなるように設定することによって、チャタリング動作の発生を無くすことが可能となる。
【００２４】
このように、本実施例では、部品共用化によって生じる、入力電圧判別回路がオン・オフする際の平滑電圧のリップルに対して、チャタリングの発生を抑制することが可能となり、信頼度の高い装置を提供することが可能となる。
【実施例４】
【００２５】
図７に本発明の実施例４を示す。これまで説明してきた実施例は、いずれも停電検出回路１８の基準電圧としてトランジスタＱ３のＶBEを利用し、平滑電圧の分圧とＶBEとの電位関係によって停電検出を行っている。また、実施例１〜３においては、入力電圧判別回路１７の基準電圧も同様にＶBEを利用している。ところが、ＶBEは周囲温度変化に対する変動が大きく、負の温度係数を持つ。このため、照明装置の周囲温度が高くなると切替動作電圧が下がり、周囲温度が低くなると切替動作電圧は上がる傾向を持つ。したがって、照明装置が使われる雰囲気温度を考慮すると、切替動作電圧のばらつきが大きくなってしまう。
【００２６】
そこで、トランジスタＱ３のＶBEと相反する温度係数を持つ素子を追加することにより、周囲温度変化に対する切替動作電圧の変動を抑制する。具体的には、図７に示すように、トランジスタＱ３のベースと整流回路３の出力との間に、ベース抵抗Ｒ１５と直列になるようにツェナーダイオードＺＤ２を挿入する。図７では、ツェナーダイオードＺＤ２を抵抗Ｒ１１とダイオードＤ２との間に挿入しているが、挿入箇所はこの位置に限定されるものではなく、例えば図８に示すように平滑電圧と抵抗Ｒ１５との間でも同様の効果を得られる。この場合、ツェナーダイオードＺＤ２は停電検出回路１８の温度係数のみに寄与するので、入力電圧判別回路１７の温度係数も補正する必要がある場合には、例えばツェナーダイオードＺＤ１のようにトランジスタＱ２のベースと平滑電圧との間に別の素子を追加する必要がある。ツェナーダイオードは約５Ｖで温度係数が０であり、これより低い電圧では負、高い電圧では正の温度係数を持つ。従って、負の温度係数を持つＶBEの温度特性を打ち消すには、正の温度特性を持つ５Ｖ以上のツェナー電圧を設定すれば良い。
【００２７】
このように、本実施例では、電圧検出素子であるトランジスタの温度特性と相反する温度特性を有する素子を組み合わせることで、停電検出回路１８と入力電圧判別回路１７の温度係数を改善することができる。
【００２８】
なお、本発明においては、停電検出回路１８および入力電圧判別回路１７の電圧検出を行う素子としてバイポーラトランジスタを用いて説明してきたが、代わりにＦＥＴ等の電圧駆動素子を使用しても同等の効果を得られる。この場合、ＶBEをＶGSと置き換えれば動作はほぼ等価である。ここで、ＶBEはバイポーラトランジスタをオンさせる閾値電圧、ＶGSはＦＥＴをオンさせる閾値電圧を意味する。
【００２９】
また、実施例４では温度係数を補正するための素子としてツェナーダイオードを用いて説明したが、トランジスタのＶBEやＶGSと相反する温度係数を持つ素子であればツェナーダイオードに限定されるものではなく、例えばサーミスタのような素子でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は非常灯や誘導灯などの非常用照明装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の照明装置の全体構成を示すブロック回路図である。
【図２】図１の照明装置に用いる停電検出回路の具体例を示す回路図である。
【図３】図１の照明装置に用いる入力電圧判別回路の具体例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例１の要部回路図である。
【図５】本発明の実施例２の要部回路図である。
【図６】本発明の実施例３の要部回路図である。
【図７】本発明の実施例４の要部回路図である。
【図８】本発明の実施例４の一変形例の要部回路図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    商用電源
３    整流回路
１５  ランプ
１６  自己保持回路
１７  入力電圧判別回路
１８  停電検出回路
【図１】
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【図２】
2005073420.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】
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【図８】
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