(57)【要約】【課題】高温雰囲気中であっても光源を適切に点灯させる。【解決手段】非常用照明装置は、光源１、蓄電池２、充電回路３、常用点灯回路４、非常用点灯回路５、切替部６などを備える。また、非常用点灯回路５は、プッシュプルインバータ回路50、ダイオードブリッジからなる全波整流器51、平滑コンデンサ52などを有する。非常用点灯回路５が自励発振型のスイッチング電源(プッシュプルインバータ回路50)で構成されているため、IPDや制御用ICなどが用いられる場合と比較して、高温雰囲気中であっても光源１を適切に点灯させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、蓄電池と、外部電源から供給される電力で前記蓄電池を充電する充電回路と、前記外部電源から供給される電力で前記光源を点灯させる常用点灯回路と、前記蓄電池から放電される電力で前記光源を点灯させる非常用点灯回路と、前記外部電源の給電中は前記常用点灯回路から前記光源に給電して点灯させ、前記外部電源の給電停止中は前記非常用点灯回路から前記光源に給電して点灯させる切替手段とを備え、前記非常用点灯回路は、自励発振型のスイッチング電源からなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光源は直流電力で点灯するものであり、前記切替手段は、前記常用点灯回路から前記光源への給電路に挿入された第１ダイオードと、前記非常用点灯回路から前記光源への給電路に挿入された第２ダイオードとを有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記切替手段は、前記外部電源の給電が停止しても前記常用点灯回路の給電が継続している間は前記非常用点灯回路から前記光源に給電させないことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記切替手段は、前記外部電源の給電が再開しても前記非常用点灯回路の給電が継続している間は前記常用点灯回路から前記光源に給電させないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかの照明装置と、前記照明装置を保持して取付面に取り付けられる器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の照明装置として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている非常用照明装置がある。これらの従来例は、常用電源(商用交流電源)から供給される電力(交流電力)で光源を点灯しつつ蓄電池を充電し、常用電源の給電が停止(停電)したら、蓄電池から放電される電力(直流電力)で光源を点灯し続けるものである。
【０００３】
ここで、非常用照明装置については、社団法人日本照明器具工業会の規格(JIL5501＜非常用照明器具技術基準＞)において、１４０℃の雰囲気中で所定時間有効に光源を点灯させるように規定されている。光源がハロゲンランプの場合、蓄電池から光源への給電を制御する制御回路が不要であるから、前記規格を満たすことは容易である。
【０００４】
一方、近年ではハロゲンランプや蛍光ランプに代えて発光ダイオードを光源に使用する照明装置が増えてきており、発光ダイオードを光源とする非常用照明装置も種々提案されている(例えば、特許文献３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６６１６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−３４９７７号公報
【特許文献３】特開２００６−２１０２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、発光ダイオードを光源とする場合、非常用照明に必要な光量を得るために複数の発光ダイオードが直列に接続されることが多い。そうすると、発光ダイオードの直列回路に印加すべき電圧(定格電圧)が、発光ダイオードの順方向電圧に直列接続される個数を乗じた電圧となるため、蓄電池の電池電圧を昇圧するための昇圧回路が必要となる。
【０００７】
一方、発光ダイオードを点灯する点灯装置には、部品点数の削減や制御回路の簡易化などを図るため、スイッチング素子と当該スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路が集積化されたデバイス(Intelligent Power Device:IPD)や専用の制御用ICが用いられることが多い。しかしながら、IPDや制御用ICなどの回路部品は、高温の雰囲気中において、内蔵された温度保護機能が働いて動作を停止したり、あるいは誤動作を起こすことがあり、非常用照明装置に用いることが難しい。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、高温雰囲気中であっても光源を適切に点灯させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の照明装置は、光源と、蓄電池と、外部電源から供給される電力で前記蓄電池を充電する充電回路と、前記外部電源から供給される電力で前記光源を点灯させる常用点灯回路と、前記蓄電池から放電される電力で前記光源を点灯させる非常用点灯回路と、前記外部電源の給電中は前記常用点灯回路から前記光源に給電して点灯させ、前記外部電源の給電停止中は前記非常用点灯回路から前記光源に給電して点灯させる切替手段とを備え、前記非常用点灯回路は、自励発振型のスイッチング電源からなることを特徴とする。
【００１０】
この照明装置において、前記光源は直流電力で点灯するものであり、前記切替手段は、前記常用点灯回路から前記光源への給電路に挿入された第１ダイオードと、前記非常用点灯回路から前記光源への給電路に挿入された第２ダイオードとを有することが好ましい。
【００１１】
この照明装置において、前記切替手段は、前記外部電源の給電が停止しても前記常用点灯回路の給電が継続している間は前記非常用点灯回路から前記光源に給電させないことが好ましい。
【００１２】
この照明装置において、前記切替手段は、前記外部電源の給電が再開しても前記非常用点灯回路の給電が継続している間は前記常用点灯回路から前記光源に給電させないことが好ましい。
【００１３】
本発明の照明器具は、前記何れかの照明装置と、前記照明装置を保持して取付面に取り付けられる器具本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の照明装置及び照明器具は、非常用点灯回路が自励発振型のスイッチング電源で構成されているため、IPDや制御用ICなどが用いられる場合と比較して、高温雰囲気中であっても光源を適切に点灯させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る照明装置の実施形態１を示す回路構成図である。
【図２】本発明に係る照明装置の実施形態２を示す回路構成図である。
【図３】本発明に係る照明装置の実施形態３を示す回路構成図である。
【図４】同上の停電時の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】同上の復電時の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】同上の別の形態を示す回路構成図である。
【図７】本発明に係る照明器具の実施形態(非常用照明器具)を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の技術思想を非常用照明装置並びに非常用照明器具(非常灯)に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、本発明の技術思想が適用可能な照明装置並びに照明器具は非常用照明装置及び非常用照明器具に限定されるものではない。
【００１７】
(実施形態１)
本実施形態の非常用照明装置は、図１に示すように光源１、蓄電池２、充電回路３、常用点灯回路４、非常用点灯回路５、切替部６などを備える。光源１は、複数個の発光ダイオード(ＬＥＤ)が直列に接続されてなり、常用点灯回路４又は非常用点灯回路５から供給される直流電力で発光(点灯)する。蓄電池２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などからなる複数個の電池セルが直列に接続されて構成されている。充電回路３は、外部電源(商用交流電源100)から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池２を充電する。ただし、このような充電回路３は従来周知であるから、詳細な回路構成の図示並びに説明は省略する。
【００１８】
常用点灯回路４は、例えば、商用交流電源100から供給される交流電力を、光源１の定格電圧(＝ＬＥＤの順方向電圧×個数)の直流電力に変換する昇圧チョッパ回路又は降圧チョッパ回路で構成される。ただし、昇圧チョッパ回路や降圧チョッパ回路は従来周知であるから、詳細な回路構成の図示並びに説明は省略する。
【００１９】
非常用点灯回路５は、プッシュプルインバータ回路50、ダイオードブリッジからなる全波整流器51、平滑コンデンサ52などを有する。プッシュプルインバータ回路50は、一対のnpn型のトランジスタQ1，Q2、トランスＴ、抵抗R1，R2、コンデンサC1、インダクタＬなどで構成される従来周知のものである。
【００２０】
トランジスタQ1，Q2のエミッタが蓄電池２の負極に接続され、一方のトランジスタQ1のコレクタがトランスＴの巻線N1の一端に接続され、他方のトランジスタQ2のコレクタがトランスＴの巻線N2の一端に接続されている。また、トランスＴの巻線N1，N2が直列に接続され、巻線N1の一端と巻線N2の一端とがコンデンサC1を介して接続されている。さらに、トランスＴの巻線N1，N2の接続点が、限流用のインダクタＬを介して蓄電池２の正極に接続されている。各トランジスタQ1，Q2のベースがトランスＴの巻線N3を介して接続されている。また、一方のトランジスタQ1のベースが抵抗R1を介してインダクタＬに接続され、他方のトランジスタQ2のベースが抵抗R2を介してインダクタＬに接続されている。トランスＴの２次巻線N4は、一端が限流用のコンデンサ53を介して全波整流器51の一方の入力端に接続され、他端が全波整流器51の他方の入力端に接続されている。そして、全波整流器51の出力端間に平滑コンデンサ52が接続される。
【００２１】
後述するように蓄電池２からの給電が開始されると、一対のトランジスタQ1，Q2の何れか一方が先にターンオンする。例えば、トランジスタQ2が先にターンオンすれば、トランスＴの巻線N1に電流が流れることで巻線N3に電圧が誘起されるため、トランジスタQ2のベースに印加されるバイアス電圧が上昇してトランジスタQ2が飽和状態となる。なお、他方のトランジスタQ1は、ベースに逆方向のバイアス電圧が印加されているためにオフのままとなる。
【００２２】
このとき、トランスＴの巻線N1，N2及びコンデンサC1に共振電圧が誘起され、一対のトランジスタQ1，Q2が交互にバイアスされてオン・オフ動作が繰り返されることにより、発振が継続する。そして、トランスＴの２次巻線N4に昇圧された交流電圧が誘起され、その交流電圧が全波整流器51及び平滑コンデンサ52で整流平滑される。
【００２３】
切替部６は、一対の電磁リレー60，61、リレー駆動部62、トリガ回路部63、電圧検出回路部64で構成される。電磁リレー60，61は、光源１に接続される共通接点60C，61Cと、常用点灯回路４の出力端に接続される常開接点60A，61Aと、非常用点灯回路５の出力端(平滑コンデンサ52の両端)に接続される常閉接点60B，61Bと、励磁コイル60L，61Lとを有する。励磁コイル60L，61Lの一端は蓄電池２の正極に接続されている。
【００２４】
リレー駆動部62は、コンパレータCP1、スイッチング素子Q3、ダイオードD1，D2などで構成される。スイッチング素子Q3は、npn型のバイポーラトランジスタからなり、エミッタがグランドに接続され、コレクタが２つのダイオードD1，D2のカソードに接続されている。また、一方のダイオードD1のアノードが電磁リレー60の励磁コイル60Lの他端に接続され、他方のダイオードD2のアノードが電磁リレー61の励磁コイル61Lの他端に接続されている。
【００２５】
トリガ回路63は、コンパレータCP2、スイッチング素子Q4、ダイオードD3，D4などで構成される。スイッチング素子Q4は、npn型のバイポーラトランジスタからなり、エミッタがグランドに接続され、コレクタが２つのダイオードD3，D4のカソードに接続されている。また、一方のダイオードD3のアノードがプッシュプルインバータ回路50のトランジスタQ1のベースに接続され、他方のダイオードD4のアノードがプッシュプルインバータ回路50のトランジスタQ2のベースに接続されている。
【００２６】
電圧検出回路部64は、商用交流電源100の電源電圧を検出し、商用交流電源100から正常に給電されていれば、基準電圧Vrefよりも高い電圧を出力し、商用交流電源100が停電していれば、基準電圧Vrefよりも低い電圧を出力する。コンパレータCP1，CP2は、電圧検出回路部64の出力電圧と基準電圧Vrefとを比較し、出力電圧が基準電圧Vrefよりも高いときに出力をハイレベルとし、出力電圧が基準電圧Vrefよりも低いときに出力をローレベルとする。なお、リレー駆動部62とトリガ回路63と電圧検出回路部64は、何れも蓄電池２から給電されて動作するので、商用交流電源100が停電している場合でも動作可能である。
【００２７】
而して、商用交流電源100から正常に給電されている場合、リレー駆動部62のスイッチング素子Q3がオンして各電磁リレー60，61の励磁コイル60L，61Lに励磁電流が流れるので、各共通端子60C，61Cが各常開接点60A，61Aに切替接続される。その結果、常用点灯回路４の出力端に電磁リレー60，61を介して光源１が接続され、常用点灯回路４から供給される直流電力で光源１が点灯する。このとき、トリガ回路63がトランジスタQ1，Q2のベースをグランドに接地しているため、プッシュプルインバータ回路50は動作しない。
【００２８】
一方、商用交流電源100の給電が停止(停電)した場合、リレー駆動部62のスイッチング素子Q3がオフして各電磁リレー60，61の励磁コイル60L，61Lに励磁電流が流れなくなるので、各共通端子60C，61Cが各常閉接点60B，61Bに切替接続される。また、トリガ回路63がトランジスタQ1，Q2のベースをグランドに接地しなくなるため、プッシュプルインバータ回路50が起動される。その結果、非常用点灯回路５の出力端に電磁リレー60，61を介して光源１が接続され、非常用点灯回路５から供給される直流電力で光源１が点灯する。
【００２９】
上述のように本実施形態の非常用照明装置では、非常用点灯回路５が自励発振型のスイッチング電源(プッシュプルインバータ回路50)で構成されているため、IPDや制御用ICなどが用いられる場合と比較して、高温雰囲気中であっても光源１を適切に点灯させることができる。なお、リレー駆動部62やトリガ回路63については、ディスクリート素子を主体として構成されているので、高温雰囲気中で使用される場合でも特に支障は無い。
【００３０】
(実施形態２)
本発明に係る照明装置(非常用照明装置)の実施形態２を図２に示す。本実施形態は、電磁リレー60，61及びリレー駆動部62の代わりに、常用点灯回路４から光源１への給電路に挿入された第１ダイオード65と、非常用点灯回路５から光源１への給電路に挿入された第２ダイオード66とを切替部６に用いる点に特徴がある。ただし、切替部６以外の構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
而して、商用交流電源100から正常に給電されている場合、常用点灯回路４が動作して直流電圧が出力されるため、第１ダイオード65が導通して常用点灯回路４から光源１に直流電力が供給されて光源１が点灯する。このとき、トリガ回路63がトランジスタQ1，Q2のベースをグランドに接地しているため、プッシュプルインバータ回路50は動作せず、第２ダイオード66が導通しない。
【００３２】
一方、商用交流電源100が停電した場合、常用点灯回路４が停止するために第１ダイオード65が導通しなくなる。また、トリガ回路63がトランジスタQ1，Q2のベースをグランドに接地しなくなるため、プッシュプルインバータ回路50が起動される。その結果、非常用点灯回路５から出力される直流電圧で第２ダイオード66が導通し、非常用点灯回路５から供給される直流電力で光源１が点灯する。
【００３３】
上述のように本実施形態の非常用照明装置は、実施形態１と同様に高温雰囲気中であっても光源１を適切に点灯させることができる。しかも、２つのダイオード65，66を切替部６に用いることにより、接点の溶着といった不具合が生じず、且つ小型化を図ることができる。
【００３４】
(実施形態３)
本発明に係る照明装置(非常用照明装置)の実施形態３を図３に示す。本実施形態は、リレー駆動部62及びトリガ回路63にそれぞれタイマ回路62A，63Aが追加されている点に特徴があり、その他の構成は実施形態１と共通である。故に、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
各タイマ回路62A，63Aは、それぞれコンパレータCP1，CP2の出力変化を遅延させるものであって、例えば、ＣＲ積分回路などで構成される。
【００３６】
次に、図４及び図５のタイムチャートを参照して、本実施形態の非常用照明装置の動作を説明する。なお、図４及び図５における(ａ)は、商用交流電源100の電源電圧を示し、(ｂ)は常用点灯回路４が動作しているときに光源１に印加される電圧を示し、(ｃ)は非常用点灯回路５が動作しているときに光源１に印加される電圧を示している。
【００３７】
まず、商用交流電源100が正常に給電している場合、リレー駆動部62が電磁リレー60，61を駆動して常用点灯回路４を光源１に接続するので、図４に示すように常用点灯回路４から出力される直流電力が供給されて光源１が点灯する。一方、トリガ回路63によってプッシュプルインバータ回路50の起動が禁止されるため、充電回路３の直流出力で蓄電池２が充電される。そして、商用交流電源100が停電すると(図４(ａ)参照)、リレー駆動部62によって電磁リレー60，61が非常用点灯回路５に切替接続される。さらに、トリガ回路63が非常用点灯回路５を起動するので、非常用点灯回路５から供給される直流電力によって光源１が点灯する。
【００３８】
ここで、常用点灯回路４の出力段に平滑コンデンサが設けられている場合、商用交流電源100が停電して常用点灯回路４が停止した後も、平滑コンデンサの充電電荷が放電し終えるまでの間、電磁リレー60，61に電圧が印加され続ける。そして、電圧が印加されている状態で電磁リレー60，61が切り替えられると、接点間にアークが発生して接点60A，61Aが劣化してしまう虞がある。しかしながら、本実施形態では、リレー駆動部62が有するタイマ回路62Aにより、電磁リレー60，61が切り替えられるタイミングを遅延させ、常用点灯回路４の平滑コンデンサの充電電荷が放電し終えた後に電磁リレー60，61が切り替えられるようにしている。その結果、電磁リレー60，61におけるアークの発生を抑制することができる(図４(ｂ)参照)。なお、トリガ回路63が有するタイマ回路63Aにより、プッシュプルインバータ回路50が起動するタイミングも遅れるため、図４(ｃ)に示すように商用交流電源100が停電してから所定時間t1の経過後に非常用点灯回路５の出力電圧が光源１に印加されることになる。
【００３９】
次に、商用交流電源100の給電が再開(復電)すると、図５に示すようにリレー駆動部62によって一対の電磁リレー60，61が常用点灯回路４に切替接続され、常用点灯回路４から出力される直流電力が供給されて光源１が点灯する。一方、トリガ回路63によってプッシュプルインバータ回路50の動作が禁止されるため、充電回路３の直流出力が非常用点灯回路５に供給されることはなく、蓄電池２が充電される。
【００４０】
ここで、商用交流電源100が復電して充電回路３が充電を開始した後も、平滑コンデンサ52の充電電荷が放電し終えるまでの間、電磁リレー60，61に電圧が印加され続ける。しかしながら、停電時と同様に、リレー駆動部62が有するタイマ回路62Aにより、商用交流電源100が復電してからリレー駆動部62が電磁リレー60，61を切替接続するまでに所定の遅延時間t2が生じる。そのため、非常用点灯回路５の平滑コンデンサ52の充電電荷が放電し終えた後に電磁リレー60，61が切替接続されるので、アークの発生を抑制することができる(図５(ｂ)(ｃ)参照)。
【００４１】
なお、実施形態２においても、図６に示すようにトリガ回路63にタイマ回路63Aを設けても構わない。
【００４２】
ここで、本発明に係る照明器具(非常用照明器具)の実施形態を図７に示す。この非常用照明器具は、上述した実施形態１又は２の非常用照明装置が、壁に直付けされる器具本体７内に収納されることで構成されている。器具本体７は、金属材料によって矩形箱状に形成され、背面が壁にねじ止めされる。また、器具本体７の前面側に光源１が配置される。なお、器具本体７の前方には光源１から放射される光を拡散するカバー８が着脱自在に取り付けられる。ただし、本発明に係る照明器具の実施形態は図７に示すものに限定されず、例えば、天井に埋込配設される照明器具(非常用照明器具)であっても構わない。
【符号の説明】
【００４３】
１  光源
２  蓄電池
３  充電回路
４  常用点灯回路
５  非常用点灯回路
６  切替部(切替手段)
50  プッシュプルインバータ回路(自励発振型のスイッチング電源)
【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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【図６】
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【図７】
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