(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を降圧する降圧回路と、降圧回路の出力により充電される二次電池と、商用電源の停電時に二次電池を電源としてランプを点灯させる点灯回路と、ランプからなる点灯装置において、オン／オフ状態に対応して前記点灯回路を動作可能状態と動作禁止状態とに切り替えるＭＯＳＦＥＴと、商用電源の通電後に充電されて前記ＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間にオン・バイアス電圧を与えるためのコンデンサとを備え、商用電源の通電後に前記コンデンサが充電されて前記ＭＯＳＦＥＴがオン状態となることで、前記点灯回路が動作可能状態となることを特徴とする非常用照明装置。
【請求項２】
請求項１において、降圧回路は商用電源を降圧する降圧トランスを含み、前記コンデンサは降圧トランスの出力からダイオードを介して充電されることを特徴とする非常用照明装置。
【請求項３】
請求項１において、前記コンデンサは商用電源の通電中に前記二次電池の電圧により充電されることを特徴とする非常用照明装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、二次電池がニッケル水素電池であることを特徴とする非常用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池を電源としてランプを点灯させる非常用照明装置に関する発明であり、例えば非常灯・誘導灯のように商用電源から二次電池を充電し、停電などの非常時に二次電池を電源としてランプを点灯させる非常用照明装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
（従来例１）
図７に従来の非常用照明装置の構成を示す。図中、Ｖｓは商用電源、ＥＢは二次電池、１は降圧回路、２は停電検出回路、３は点灯回路、Ｌａはランプである。商用電源Ｖｓが通電している常時においては、商用電源Ｖｓを降圧回路１により直流低電圧に変換して二次電池ＥＢを充電する。商用電源Ｖｓが停電すると、停電検出回路２が停電を検出し、点灯回路３が動作して二次電池ＥＢから放電が開始されてランプＬａが点灯する。
【０００３】
図８に従来例１の具体的な回路構成を示す。常時は商用電源ＶｓをトランスＴ１により降圧し、ダイオードブリッジＤＢで整流した直流電源から限流抵抗Ｒ１を介して二次電池ＥＢを充電する。同時にトランスＴ１の出力からダイオードＤ１により半波整流されコンデンサＣ１により平滑された直流電圧がツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以上の電圧となり、トランジスタＱ１がオンし、トランジスタＱ２がオフするので、ランプＬａは消灯している。商用電源Ｖｓが停電すると、コンデンサＣ１の電圧が低下してツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以下となると、トランジスタＱ１がオフしてトランジスタＱ２がオンして二次電池ＥＢが放電を開始してランプＬａが点灯する。
【０００４】
このような回路では、商用電源Ｖｓが通電していない状態で二次電池ＥＢを接続すると、電池の放電が開始され、電池の容量に応じた放電時間の間、放電を継続し、商用電源Ｖｓが通電しない限り電池電圧が低下してトランジスタＱ２が動作できなくなる電圧（約０．７Ｖ）まで主放電を継続し続けるために、電池は過放電状態を継続することになる。
【０００５】
（従来例２）
従来の別の非常用照明装置の構成を図９に示す。この従来例では、過放電防止回路４を設けて、電池電圧が一定以下となると主放電が停止するようにしたものであり、その具体回路例を図１０に示す。電池電圧を抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧した電圧がツェナーダイオードＺＤ２の電圧以下になると、比較器ＣＰ１の出力が反転してＬＯＷとなり、トランジスタＱ２がオフして放電が停止する。
【０００６】
しかし、このような回路でも主放電は停止するが、比較器ＣＰ１や抵抗Ｒ３，Ｒ５，Ｒ６には電池から電流が継続的に流れ続けるので、この状態が長期間継続すると電池電圧はますます低下してしまい、電池が過放電状態となり、その状態が長期間継続するので、電池の不活性化や二次電池の種類によっては電池が劣化してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の回路では、長期間放電状態が継続されると電池が過放電状態となり、その状態が継続してしまうという問題がある。実際には例えば、非常灯や誘導灯等では建物の建築途中に無通電状態で施工され、電池が放電を行う。その後、他の工事や入居者が入居するまでの期間、通電されることなく６箇月程度の長期間、電池が接続された状態で充電されずに放置されるようなケースが多々見られる。このような場合に上述の従来例では電池が過放電状態を継続してしまい、電池が使用前に劣化してしまう等の問題が生じてしまう。特に二次電池としてニッケル水素電池のように過放電（深放電）に弱いとされる電池を用いる場合には劣化を防止する対策が必要である。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、二次電池からランプを点灯させるための主放電や、主放電が終了した後のリーク電流による放電で電池が過放電状態を長期間継続することを防止し、電池が劣化することを防止できる非常用照明装置を提供することを課題とする。具体的には例えば非常灯や誘導灯が施工された後に６箇月程度の長期間電池が接続された状態で充電されずに放置されたとしても電池が劣化することを防止できる非常灯・誘導灯を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の非常用照明装置は、上記の課題を解決するために、商用電源を降圧する降圧回路と、降圧回路の出力により充電される二次電池と、商用電源の停電時に二次電池を電源としてランプを点灯させる点灯回路と、ランプからなる点灯装置において、オン／オフ状態に対応して前記点灯回路を動作可能状態と動作禁止状態とに切り替えるＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）と、商用電源の通電後に充電されて前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）のゲート・ソース間にオン・バイアス電圧を与えるためのコンデンサＣ２とを備え、商用電源の通電後に前記コンデンサＣ２が充電されて前記ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）がオン状態となることで、前記点灯回路が動作可能状態となることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明は、二次電池としてニッケル−水素電池のように過放電（深放電）に弱いとされる電池を用いる非常用照明装置に特に適している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路図である。以下、その回路構成について説明する。商用電源ＶｓはトランスＴ１の１次巻線に接続されている。トランスＴ１の２次巻線にはダイオードブリッジＤＢの交流入力端子が接続されている。トランスＴ１は降圧トランスであり、１次巻線と２次巻線の巻数比は商用電源Ｖｓの高電圧を二次電池ＥＢを充電するのに適した低電圧に降圧するように設定されている。ダイオードブリッジＤＢの直流出力端子の正極は限流用の抵抗Ｒ１を介して二次電池ＥＢの正極に接続されている。二次電池ＥＢの負極はダイオードブリッジＤＢの直流出力端子の負極に接続されている。二次電池ＥＢの負極はグランド（ＧＮＤ）となっている。二次電池ＥＢは例えばニッケル−水素電池よりなるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
トランスＴ１の２次巻線の一端にはダイオードＤ１，Ｄ２の各アノードが接続されている。ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ１の一端に接続されており、ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ２の一端に接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２の各他端は二次電池ＥＢの負極に接続されている。コンデンサＣ１の両端には電荷放電用の抵抗Ｒ４が並列接続されている。コンデンサＣ１の前記一端（正極側）はツェナーダイオードＺＤ１と抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ１のベースに接続されている。トランジスタＱ１のエミッタは二次電池ＥＢの負極に接続されている。トランジスタＱ１のコレクタは抵抗Ｒ３の一端に接続されると共にトランジスタＱ２のベースに接続されている。
【００１３】
コンデンサＣ２の前記一端（正極側）はＭＯＳＦＥＴＱ３のゲートに接続されている。ＭＯＳＦＥＴＱ３のソースは二次電池ＥＢの負極に接続されており、ドレインは抵抗Ｒ８を介してトランジスタＱ４のベースに接続されている。トランジスタＱ４のエミッタは二次電池ＥＢの正極に接続されている。トランジスタＱ４のコレクタは抵抗Ｒ３の他端に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタは二次電池ＥＢの負極に接続されている。トランジスタＱ２のコレクタはランプＬａの一端に接続されており、ランプＬａの他端は二次電池ＥＢの正極に接続されている。
【００１４】
以下、図１の回路の動作について説明する。商用電源Ｖｓが通電されていない状態で二次電池ＥＢを接続してもＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート電圧が０ＶなのでＭＯＳＦＥＴＱ３はオフしており、トランジスタＱ４がオフしているためにトランジスタＱ２のベース電流が供給されないので、トランジスタＱ２はオフのままである。したがって、二次電池ＥＢの放電は開始されない。
【００１５】
商用電源Ｖｓが通電すると、商用電源Ｖｓの交流電圧をトランスＴ１で降圧し、ダイオードブリッジＤＢで整流した直流出力により抵抗Ｒ１を介して二次電池ＥＢを充電すると共に、トランスＴ１の出力からダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２が充電されて、ＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート・ソースに電圧が発生するためにＭＯＳＦＥＴＱ３がオンし、トランジスタＱ４がオンしてトランジスタＱ２にベース電流を供給可能な状態（即ち放電可能な状態）にセットされる。しかし、商用電源Ｖｓが通電しているためにトランジスタＱ１がオンしているので、トランジスタＱ２はオフとなり、ランプＬａは点灯しない。この状態で商用電源Ｖｓが停電となると、ＭＯＳＦＥＴＱ３は電圧駆動素子でありドライブ電流が極端に小さいことからダイオードＤ２から電源が供給されなくてもコンデンサＣ２の電圧によりオンを継続しているので、トランジスタＱ１がオフとなると二次電池ＥＢ→トランジスタＱ４→抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２にベース電流が流れてトランジスタＱ２がオンし、二次電池ＥＢの放電が開始されてランプＬａが点灯する。
【００１６】
このように実施形態１では、商用電源が通電されるまでは停電状態で電池を接続しても放電されないので、施工時などに商用電源が通電されていない状態で電池を接続してそのまま長期間放置された場合でも電池の容量が低下しないから過放電状態とならない。また、実際に使用するときは電源が通電されることで放電可能状態にセットされることで停電となっても放電することが可能であり、非常灯・誘導灯としての本来の機能を満足できる。
【００１７】
（実施形態２）
図２にランプＬａが蛍光灯等の放電灯である場合の実施形態を示す。この例では、トランジスタＱ２のコレクタに抵抗Ｒ９の一端を接続し、抵抗Ｒ９の他端をトランジスタＱ５のベースに接続しており、トランジスタＱ５のエミッタを二次電池ＥＢの正極に接続し、トランジスタＱ５のコレクタを点灯回路３の一方の入力端子に接続している。点灯回路３の他方の入力端子は二次電池ＥＢの負極に接続されている。点灯回路３は例えばインバータ回路よりなり、その出力により放電灯Ｌａを安定に点灯させる。商用電源Ｖｓが通電しない場合には上記と同様にＭＯＳＦＥＴＱ３がオンせずに、トランジスタＱ４，Ｑ２，Ｑ５がオンしないので、点灯回路３に電力が供給されず放電灯Ｌａは点灯しない。商用電源Ｖｓが通電した後の停電時にはＭＯＳＦＥＴＱ３がコンデンサＣ２の電荷によりオンを継続しているので、トランジスタＱ４はオンとなる。コンデンサＣ１の電荷が抵抗Ｒ４により放電されて、トランジスタＱ１がオフすることにより、トランジスタＱ２，Ｑ５がオンするので、点灯回路３に二次電池ＥＢから電力が供給され放電灯Ｌａが点灯する。
【００１８】
このように実施形態２では、商用電源が通電されるまでは停電状態で電池を接続しても放電されないので、施工時などに商用電源が通電されていない状態で電池を接続してそのまま長期間放置された場合でも電池の容量が低下しないから過放電状態とならない。また、実際に使用するときは電源が通電されることで放電可能状態にセットされることで停電となっても放電することが可能であり、非常灯・誘導灯としての本来の機能を満足できる。
【００１９】
（実施形態３）
図３に本発明の実施形態３を示す。本実施形態では、ＭＯＳＦＥＴＱ３をオンさせるためのコンデンサＣ２を商用電源Ｖｓが通電されたときに二次電池ＥＢから充電するようにしたものである。図１の実施形態と比較すると、降圧トランスＴ１の出力によりコンデンサＣ２を充電するためのダイオードＤ２が省略されており、代わりにコンデンサＣ２の正極をトランジスタＱ５のコレクタ・エミッタ間を介して二次電池ＥＢの正極に接続している。トランジスタＱ５のベースは抵抗Ｒ１０とダイオードＤ３のアノード・カソード間を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１のコレクタとトランジスタＱ２のベースの間にはダイオードＤ４が挿入されている。ダイオードＤ４はトランジスタＱ２のベース・エミッタ間を介して二次電池ＥＢからトランジスタＱ５のベース電流が流れてしまうことを阻止するために、ダイオードＤ３と逆直列となるように接続されている。その他の構成は図１の実施形態と同様である。
【００２０】
以下、図３の回路の動作について説明する。停電状態では通電検出回路のトランジスタＱ１がオフとなるためにトランジスタＱ５にベース電流が流れず、トランジスタＱ５はオフであり、コンデンサＣ２が充電されないので、ＭＯＳＦＥＴＱ３はオフ、したがって、トランジスタＱ４もオフとなり、トランジスタＱ２はオフであるので、二次電池ＥＢの放電は行われない。商用電源Ｖｓが通電されるとトランスＴ１に電圧が発生し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１が充電され、ツェナーダイオードＺＤ１のツェナー電圧以上の電圧になるとトランジスタＱ１がオンとなり、トランジスタＱ５にベース電流が流れてトランジスタＱ５がオンとなり、コンデンサＣ２が充電されてＭＯＳＦＥＴＱ３がオンとなるから、トランジスタＱ４がオンして放電可能状態となる。しかし、商用電源Ｖｓが通電されている状態では、トランジスタＱ１がオンしているので、トランジスタＱ２はオフであり、放電は行われない。その後、商用電源Ｖｓが停電となると、コンデンサＣ１の電荷が抵抗Ｒ４により放電されてトランジスタＱ１がオフとなるが、電荷放電経路を有しないコンデンサＣ２の電荷は放電されずＭＯＳＦＥＴＱ３のゲース・ソース間に電圧を印加し続ける。したがって、ＭＯＳＦＥＴＱ３はオンを継続するので、二次電池ＥＢからトランジスタＱ４、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ２にベース電流が流れ、トランジスタＱ２がオンして放電が開始される。
【００２１】
このように本実施形態では、コンデンサＣ２を商用電源Ｖｓの通電時に充電する制御を行うための通電検出回路を、トランジスタＱ１とツェナーダイオードＺＤ１、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ２，Ｒ４よりなる停電検出回路で兼用したことで、回路の共用化により回路を小型化することが可能であると共に、実施形態１，２と同様に商用電源が通電されるまでは停電状態で電池を接続しても放電されないので、施工時などに商用電源が通電されていない状態で電池を接続してそのまま長期間放置された場合でも電池の容量が低下しない為、過放電状態とならない。
【００２２】
（実施形態４）
図４に本発明の実施形態４を示す。本実施形態では、図１の実施形態において、ＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート・ソース間にオン・バイアス電圧を与えるためのコンデンサＣ２をトランスＴ１の出力から充電するためのダイオードＤ２を省略し、このコンデンサＣ２をフォトカプラＰＣ１の受光素子（フォトトランジスタ）と抵抗ｒ２を介して二次電池ＥＢの出力により充電可能としたものである。点灯装置の外部には直流電源Ｅ又は商用電源Ｖｓを電源とした信号線が設けられており、この信号線上にスイッチＳＷを設け、破線で囲まれた点灯装置の内部ではフォトカプラＰＣ１の発光素子と抵抗ｒ１の直列回路が信号線の出力端に接続されている。商用電源Ｖｓ又は二次電池ＥＢが接続された状態で外部に設けられたスイッチＳＷをＯＮ状態とするとフォトカプラＰＣ１の発光素子（発光ダイオード）に電流が流れ、フォトカプラＰＣ１の受光素子（フォトトランジスタ）がオンする。これにより、二次電池ＥＢから抵抗ｒ２を介してコンデンサＣ２が充電され、ＭＯＳＦＥＴＱ３のゲート・ソース間電圧が上昇してＭＯＳＦＥＴＱ３がオンし、トランジスタＱ４がオンしてトランジスタＱ２がオン可能な状態（放電可能状態）となる。商用電源Ｖｓの通電時にはトランジスタＱ１がオンしているので、ダイオードＤ４を介してトランジスタＱ２のベース電流がトランジスタＱ１に流れ、トランジスタＱ２はオフとなり、停電状態ではトランジスタＱ１がオフし、トランジスタＱ２がオンして放電が開始される。
【００２３】
なお、図５に示すように、複数台の点灯装置を商用電源Ｖｓに接続した場合において、コンデンサＣ２を充電するためのフォトカプラＰＣ１と、コンデンサＣ２’を充電するためのフォトカプラＰＣ２を、外部に設けた１つのスイッチＳＷにより通電可能とすれば、複数台の器具を１つのスイッチ操作で同時に放電可能状態とすることができる。
【００２４】
（実施形態５）
図６に本発明の実施形態５の構成を示す。図４、図５の信号線を用いる有線方式に対して、図６の実施形態はリモコンを用いる無線方式である。この実施形態では、図４の回路において、フォトカプラＰＣ１の受光素子に代えて、トランジスタＱ５を接続しており、このトランジスタＱ５は制御回路５によりオン・オフを制御される。制御回路５はダイオードブリッジＤＢの出力を電源として動作し、赤外線リモコン等のワイヤレス操作によりトランジスタＱ５のオン・オフを切り替える機能を有している。この例では、フォトカプラＰＣの受光素子と抵抗ｒ１の直列回路が制御回路５に接続されており、リモコン６に設けたフォトカプラＰＣの発光素子からの光信号を受信すると、トランジスタＱ５をオンするように構成されている。すなわち、二次電池ＥＢが接続状態又は商用電源Ｖｓが通電状態でリモコン６により放電可能状態への移行信号を送信すると、点灯装置側で受信して制御回路５からの出力によりトランジスタＱ５がオンしてＭＯＳＦＥＴＱ３がオンし、トランジスタＱ４がオンしてトランジスタＱ２がオン可能状態（放電可能状態）へ移行する。
【００２５】
このように、実施形態４，５では器具の外部からの操作で放電可能状態と放電禁止状態を切り替えることが可能で、放電禁止状態としておくことで長期間放置されるような場合には電池が放電できない状態とすることが出来、電池の容量の低下が起こらないので過放電状態とならない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は常時は二次電池を充電し、非常時は二次電池を電源としてランプを点灯させる非常用照明装置において、施工時などのような無通電状態で電池が接続され、長期間放置された時に電池が過放電状態を継続することを回避することができる。
請求項１の発明によれば、商用電源が通電されていない場合には放電禁止状態となり、電池が接続されても放電が起こらず、また、商用電源が一度通電されると放電可能状態となり、その後停電が生じても確実に放電が行われる。結果的に施工時などの無通電状態では電池が放電されないので、電池が過放電状態とならず、電池の劣化が起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】  本発明の実施形態２の回路図である。
【図３】  本発明の実施形態３の回路図である。
【図４】  本発明の実施形態４の回路図である。
【図５】  本発明の実施形態４の一変形例の回路図である。
【図６】  本発明の実施形態５の回路図である。
【図７】  従来例１の概略構成を示すブロック図である。
【図８】  従来例１の詳細な構成を示す回路図である。
【図９】  従来例２の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】  従来例２の詳細な構成を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｖｓ  商用電源
Ｔ１  降圧トランス
ＥＢ  二次電池
Ｑ３  ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ４  トランジスタ
Ｃ２  コンデンサ
Ｌａ  ランプ
【図１】
0003852337.tif 000002
【図２】
0003852337.tif 000003
【図３】
0003852337.tif 000004
【図４】
0003852337.tif 000005
【図５】
0003852337.tif 000006
【図６】
0003852337.tif 000007
【図７】
0003852337.tif 000008
【図８】
0003852337.tif 000009
【図９】
0003852337.tif 000010
【図１０】
0003852337.tif 000011