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発明の名称 非常用照明装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−173061(P2007−173061A)
公開日 平成19年7月5日(2007.7.5)
出願番号 特願2005−369624(P2005−369624)
出願日 平成17年12月22日(2005.12.22)
代理人 【識別番号】100101834
【弁理士】
【氏名又は名称】和泉 順一
発明者 田野 紀貴 / 松野 将 / 佐藤 公仁 / 渡邉 智 / 井上 優 / 辻 俊雄 / 熊谷 昌俊
要約 課題
本発明は、周囲温度が変化しても安全性を確保できるとともに、大形化を防ぐことができる非常用照明装置を提供する。

解決手段
LED7を光源として用いた非常用照明器具1は、周囲温度が常温雰囲気中の場合に1.5lx以上の床面照度を確保している。これは、周囲温度が140℃となっても床面照度を1lx以上とすることができるためである。また、本実施形態では、LED7を常用時も点灯可能となる仕様としている。これに伴い、使用開始時の初期段階に周囲温度30℃では2lx以上の床面照度となるように設定している。これにより、経年使用後であっても周囲温度が高温時に床面照度1lxを確保することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
照射開口を有する器具本体と;
照射開口に対向するように設けられたLEDからなるLED光源部と;
非常用電源と;
外部電源の異常時に非常用電源からの電力供給によりLEDを定電流制御で点灯させる非常用点灯回路と;
を備える非常用照明装置において、
照射開口から照射された光の床面照度が常温雰囲気中には1.5lx以上となるように設定されていることを特徴とする非常用照明装置。
【請求項2】
照射開口を有する器具本体と;
照射開口に対向するように設けられたLEDからなるLED光源部と;
非常用電源と;
常用時に外部電源からの電力供給により、LEDを点灯させる常用点灯回路と;
外部電源の異常時に非常用電源からの電力供給によりLEDを定電流制御で点灯させる非常用点灯回路と;
を備える非常用照明装置において、
照射開口から照射された光の床面照度が常温雰囲気中には2lx以上となるように設定されていることを特徴とする非常用照明装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はLEDを光源とした非常用照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、非常用照明装置としては、外部電源の停電時等の非常時又は内蔵した非常用電源の点検時にハロゲン電球を点灯させる専用形(例えば特許文献1参照)が知られている。
【0003】
また近年、LEDを光源とする非常用照明装置が開発されている(例えば、特許文献2参照)。すなわち、LEDは、省電力であるために、例えば非常用電源であるバッテリが小形化することが期待され、さらに、LED自体も小形であり、かつ、比較的光学制御が行いやすいので、光源部が小形化することとにより、器具全体が小形化するということが期待できるものである。したがって、従来のハロゲン電球を用いた非常用照明装置の置換えとして実用化が期待されている。
【0004】
一方、電球を用いた非常灯照明装置は、非常用電源の電源供給時に電球が30分間点灯を継続するとともに、周囲温度が常温時に1lx(ルクス)以上の床面照度を継続維持することが規定されている。また、周囲温度140℃の雰囲気中では、30分間点灯を継続できることが規定されている。
【0005】
また、LEDは、周囲温度の変化に伴い、光出力が変化することが知られており、この対策に周囲温度を検出して、LEDに流す電流を変化させるというものが知られている(例えば、特許文献3参照)。
【特許文献1】特開平4−147507号公報
【特許文献2】特開2004−179048号公報
【特許文献3】特開2003−188415号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
すなわち、従来の電球形非常用照明装置をLED形非常用照明装置に置換えた場合には、周囲温度が常温時であって、非常用電源からの電力による点灯の際は、床面照度を1lx以上とすることが好適であるとともに、周囲温度140℃の雰囲気中でも床面照度を1lx以上とすることが安全上好適である。
【0007】
これに対し、LEDの周囲温度と光出力の特性を鑑み、特許文献3記載のような制御をしてしまうと、高温時にLEDに流す電流が過大となり、LEDが熱破壊されてしまう虞があるため、非常時の安全確保の信頼性が充分得られない可能性がある。また、周囲温度を検知するために温度センサ等を配設する必要があるため、部材が増加するとともに、新たな部材の配設スペースを確保しなければならないため、小形化に寄与しない構成となってしまうものである。
【0008】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、周囲温度が変化しても安全性を確保できるとともに、大形化を防ぐことができる非常用照明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】
【0009】
請求項1に記載の非常用照明装置によれば、照射開口を有する器具本体と;照射開口に対向するように設けられたLEDからなるLED光源部と;非常用電源と;外部電源の異常時に非常用電源からの電力供給によりLEDを定電流制御で点灯させる非常用点灯回路と;を備える非常用照明装置において、照射開口から照射された光の床面照度が常温雰囲気中には1.5lx以上となるように設定されていることを特徴としている。
【0010】
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0011】
器具本体は、取付壁である例えば天井面又は壁面に埋め込まれるものであってもよいし、天井面又は壁面に直接取付けられるものであってもよく、構成及び機構は特に限定しない。
【0012】
LEDは、周囲温度140℃の雰囲気中で点灯を継続できるものであればよく、常温雰囲気中の光出力(照度)は、如何なるものであってもよい。
【0013】
非常用電源は、外部電源が例えば停電したり、又は非常用電源の点検時等にLEDを所定時間の間点灯させるための電源を非常用点灯回路に供給する手段であって、充電池又は電気二重層コンデンサ等を適宜用いることができる。
【0014】
また非常用電源を常用時は充電する充電回路を備えるものであってもよい。そして、この充電回路は、例えば商用電源を整流して直流電圧を得て非常用電源を充電する。なお、非常用電源および充電回路は、器具本体に内蔵されていてもよいし、また別置形であってもよい。
【0015】
非常用点灯回路は、外部電源の異常時の他に、非常用電源の寿命点検や発光ダイオードの点灯有無を点検する等の点検時にも動作するように設けられていてもよい。
【0016】
本発明の作用について説明する。常用時は、例えば商用電源からの電力供給によって、非常用電源が充電回路を介して充電されている。
【0017】
一方、非常時には、例えば停電検出手段の検出によって、光源への電力供給が非常用電源から行われるように制御され、当該非常用電源からの電力が非常用点灯回路を介して定電流制御による一定電流をLEDへ供給することでLEDが点灯する。そして、LEDからなるLED光源部から出射した光は、照射開口から床面に対して照射される。
【0018】
このとき、周囲温度が常温雰囲気である例えば30℃の場合には、照射開口からの照射光により、床面照度が1.5Lx以上となるように構成されている。なお、床面照度が1.5Lx以上となれば、LED光源部のLEDは、単数であってもよいし複数から構成されていてもよい。
【0019】
本願発明について補足する。本願発明者の実験によると、LEDを定電流制御した場合において、周囲温度が30℃である場合と周囲温度が140℃である場合とでは、光出力が約30パーセント異なることが判明した。したがって、少なくとも常温雰囲気中に1.5lx以上の床面照度が確保されていれば、周囲温度が140℃となっても最低照度の1lxを確保できることになるため、非常時の安全性を確保でき、LEDを用いた非常用照明装置を実現することができる。
【0020】
また、LEDのばらつきを考慮すると、常温雰囲気では、2lx以上となるように設定しておくことが好適である。すなわち、LEDには、個々にばらつきがあることが知られている。そこで、本願発明者は、LEDのばらつきの程度も検証した結果、いわゆるチップ自体で10パーセント前後、光出力比が異なることが判明した。そして、チップをさらに基板に搭載し、樹脂を充填し封止する等、コーティングしてLEDの成形品にすると光出力比で20パーセント以上のばらつきが生じることが判明した。これらのばらつきは、チップを構成する結晶、封止樹脂量、樹脂の粘度等の要因により、電気的特性又は光学特性が個々に異るために生じるものである。すなわち、周囲温度が常温雰囲気においては、床面照度を1.5lx以上確保しておいたにも関わらず、周囲温度が140℃となった場合には、光出力の低下率がLED個々によって変動する虞があり、場合によっては、床面照度1lx以上を確保できない虞がある。したがって、安全性の確保とLEDのばらつきを考慮すると、常温雰囲気中で2lx以上の床面照度が得られていることが非常用照明装置においては、好適である。
【0021】
また、本願発明によれば、LEDを定電流制御することにより、周囲温度の違いで電流の制御を異ならせることがなく、複雑な制御を必要としないとともに、付加的な要素部品を追加する必要がない。さらに、定電流制御で実現できるために、周囲温度が高い場合にLEDに流れる電流を増加させることがないため、周囲温度が高い場合であってもLEDの点灯を長時間維持することが可能となる。
【0022】
請求項2に記載の発明は、照射開口を有する器具本体と;照射開口に対向するように設けられたLEDからなるLED光源部と;非常用電源と;常用時に外部電源からの電力供給により、LEDを点灯させる常用点灯回路と;外部電源の異常時に非常用電源からの電力供給によりLEDを定電流制御で点灯させる非常用点灯回路と;を備える非常用照明装置において、照射開口から照射された光の床面照度が常温雰囲気中には2lx以上となるように設定されていることを特徴とする。
【0023】
本願発明においては、常用時に光源を点灯させる常用点灯回路を有するものである。そして、常用点灯回路は、常用時に光源をを点灯させる際に、非常用点灯回路で点灯される光源の点灯レベルよりも低い点灯レベルで点灯させるように構成することもできる。
【0024】
本願発明によれば、LEDを常用時も点灯させる場合には、器具使用の開始時の設定を常温雰囲気では床面照度を2lx以上にしていることが特徴である。すなわち、電球と比較して相対的に長寿命であるLEDを光源として用いため、常用時にも例えば常夜灯として使用することが期待できるが、LEDは継続使用すると照度が徐々に低下するものである。したがって、常用時も点灯させる器具仕様である場合には、周囲温度の相違による光出力の特性変化及び経年仕様による光出力の低下を考慮して、使用開始時には常温雰囲気で2lx以上となるように設定しておくこと信頼性と安全性とが高い非常用照明装置とすることができる。
【0025】
さらにまた、LEDのばらつきも考慮すると、使用開始時には常温雰囲気で3lx以上の床面照度となるように設定しておけば、より高い安全性と信頼性とを得ることができる。
【発明の効果】
【0026】
請求項1または2記載の発明によれば、定電流制御のLEDを用いて、少なくとも常温雰囲気中に1.5lxまたは2lx以上の床面照度が確保されていれば、周囲温度が140℃となっても最低照度の1lxが得られるため、LEDを用いた非常用照明装置としての安全性を確保することができる。
【0027】
また、LEDを定電流制御することにより、周囲温度の違いで電流の制御を異ならせることがなく、付加的な要素部品を追加する必要がないために、器具自体が大形化することがない。
【0028】
さらにまた、定電流制御で実現できるために、周囲温度が高い場合にLEDに流れる電流を増加させることがなく、周囲温度が高い場合であってもLEDの点灯を比較的長く維持することが可能となりので、非常用照明装置としての安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0029】
図1は、本発明の実施形態の非常用照明器具を天井面に配設した状態を示す部分縦断面図、図2は、図1の非常用照明器具の底面図、図3は、図1の非常用照明器具のLEDを示す説明図、図4は、本発明の実施形態に係る非常用照明器具の回路構成を示す概略説明図、図5は、本実施形態のLEDの高温特性を説明する説明図である。
【0030】
各図に示すように非常用照明装置である非常用照明器具1は、天井面2に埋設される、例えば円筒状の器具本体3を具備しており、この天井面2の図2中下方を照明するようになっている。
【0031】
非常用照明器具1は天井面2の図2中下方を臨む器具本体3の下面3aに、環状の外向フランジ4を一体に突設する一方、器具本体3の胴部下部外面に、図3中上下一対の帯板状の係止ばね5,5を固着している。これら一対の係止ばね5,5と外向フランジ4とにより天井面2を図2中上下方向で弾性的に挟持させることにより、非常用照明器具1を天井面2に固定している。
【0032】
図3に示すように非常用照明器具1は、その下面3aの図中右側にて、図2中下方に開口する例えば円形状の照射開口60を備える凹部6を形成し、この凹部6の底部中央部には光源であるLED7を3個配設している。
【0033】
LED7は、図3に示すように、例えば60lm/Wの発光効率と4〜6万時間の長寿命を有し、基板71に実装されたチップ72を包含するように反射板73が設けられ、その反射板73内に蛍光体74が混入された封止樹脂75を充填して形成されている。そして、LED7が3個使用されてLED光源部8を形成し、このLED光源部8からの光が天井面2の図2中下方へ向けて器具本体3の照射開口60から出射するようになっている。
【0034】
また図3に示すように器具本体3の下面3aには、発光ダイオード7の反対側にて、バ
【0035】
ッテリー収納部9を配設していおり、そのバッテリ収納部9は、開閉蓋13により覆われ
【0036】
ている。
【0037】
なお、図1中符号15は電源端子台、符号16は点検ボタンである。点検ボタン16はそのオン操作時に、後述する点検回路から、外部電源停電を擬似した停電擬似信号を停電検出回路に与えることにより、発光ダイオード7が外部電源の停電時に規定時間点灯するか否かを点検するための押しボタンスイッチである。
【0038】
図3はこの非常用照明器具1の電気的構成を示すブロック図である。この図3に示すように非常用照明器具1は、図示しない商用電源等の外部電源に接続される電源端子台15に、停電検出回路17、充電回路18、常用点灯回路19を接続している。
【0039】
停電検出回路17は電源端子台15に印加される外部電源の電圧が所定時間所定値以下であることを検出したときに、外部電源の停電が発生したとして停電検出信号を切替回路21に与えるものである。
【0040】
充電回路18は外部電源の交流を所定電圧の直流に変換してバッテリー10に給電し、充電するものである。バッテリー10には非常用点灯回路20が接続されている。
【0041】
非常用点灯回路20は外部電源の停電の非常時に、バッテリー10を電源として発光ダイオード7を定電流によって点灯させる回路である。
【0042】
常用点灯回路19は外部電源が電源端子台15に正常に給電されている常用時に、外部電源の交流を所定電圧の直流に変換して非常点灯時よりも低い点灯レベルで発光ダイオード7を点灯させる回路である。これにより、例えば0.2〜0.3lx程度の照度で常夜灯等として点灯させるものである。また常用点灯回路19は、発光ダイオード7へ直流を供給する経路とは別に、後述する点灯制御部21へ外部電源の交流を供給する経路も備えているものである。
【0043】
そして、常用点灯回路19と非常用点灯回路20は点灯制御部21を介して発光ダイオード7にそれぞれ接続されている。
【0044】
点灯制御部21は、外部電源が正常時には、発光ダイオード7を常用点灯回路19に常用時接続している一方、外部電源の停電等非常時に、その停電を検出する停電検出回路17からの停電検出信号を受けて、発光ダイオード7を常用点灯回路19から非常用点灯回路20に切り替えて接続し、その接続を前記所定時間以上保持するものである。
【0045】
ここで、本実施形態のLED発光部8から照射されて照射開口60から出射する出射光について説明する。
【0046】
本実施形態のLED発光部8から照射されて、照射開口60から出射する光の床面照度は、周囲温度が例えば30℃である常温雰囲気である場合には、1.5Lx以上であって、さらに2lx以上となるように構成されている。
【0047】
これは、図5に示したLED7の高温特性から見出したものである。なお、図5は、周囲温度Taの違いによるLED7の特性の相違を実験した結果を示すものである。なお、本実験の条件は、各周囲温度TaにおいてLED7に流す電流は一定となるように設定しているものである。
【0048】
そして、図5の結果によると、周囲温度Taが高くなるにしたがい照度が低下していくのがわかる。さらにいうと、Taが30℃である場合とTaが140℃である場合とでは、光出力が約30パーセント異なっている。
【0049】
以上の結果より、少なくとも周囲温度が常温雰囲気中に1.5lx以上の床面照度が確保されていれば、周囲温度が140℃となっても床面照度を1lx以上とすることができるため、LED7を用いたとしても安全性の高い非常用照明器具1を実現することができる。
【0050】
また、本実施形態では、LED7を常用時も点灯可能となる仕様としている。これにより、常用時にも例えば常夜灯として使用することができるため、使用用途が広がるので、汎用性が高められる点で有利である一方、LED7を経年使用すると初期と比較して光出力は徐々に低下する。すなわち、経年使用を考慮しない場合には、初期時周囲温度が140℃である場合に床面照度1lxを確保できていたものの、経年使用後には床面照度1lx以下になってしまう虞がある。したがって、常用時も点灯させ得る仕様としている本実施形態の場合には、使用開始時の初期段階に周囲温度30℃では2lx以上となるように設定しているため、経年経過後であっても高温時に床面照度1lxを確保することができ、信頼性と安全性とが高い非常用照明器具1とすることができる。
【0051】
また、本実施形態によれば、LED7を定電流制御していることにより、周囲温度Taの違いで電流の制御を異ならせることがなく、複雑な制御を必要としないとともに、付加的な要素部品を追加する必要がない。そのため、LED7を用いることで小形化可能であるというメリットを損なうことが無い。
【0052】
さらにまた、定電流制御で実現できるために、周囲温度Taが高い場合に照度を確保するためにLED7に流れる電流を増加させるということがないため、周囲温度Taが高い場合であってもLED7の点灯を長時間維持することが可能となり、結果的には、所定時間の例えば30分間点灯を維持させることができるものとなる。
【0053】
なお、複数のLED7を用いた場合には、各LED7にばらつきが生じる。これは、例えば、ガリウムナイトライトと電極からなるチップ72が、当該結晶や電極そのもののばらつき及びチップを形成する場合の条件違いによるばらつきによって、10パーセント前後、各LED7の光出力比が異なる可能性がある。そしてさらに、チップ72を基板71に搭載し、封止樹脂75を充電する等、コーティング過程における封止樹脂量の相違、樹脂の粘度の相違及び蛍光体量の相違等の要因が生じるため、LED7となる成形品の場合には、個々のLED7の光出力比が20パーセント以上異なる可能性がある。したがって、本実施形態では、周囲温度Taが140℃となった場合の光出力の低下率がLED7個々によって変動し、このばらつきが大きい場合には、非常時の安全性確保も考慮し、常温雰囲気中の30℃で3lx以上の床面照度を得るようにしてもよい。
【0054】
また、複数のLED7を用いる場合には、ばらつきの程度が異なるLED7を組合わせて使用することもできる。これは、例えば、光出力値が略基準値であるLEDを中レベルとして、中レベルよりも光出力値が大きいものを大レベルとし、中レベルよりも光出力値が小さいものを小レベルと分類する。そして、例えば、3つのLED7を使用する場合には、大レベル、中レベル及び小レベルから各1個づつ選択してLED光源部8を形成する。これによると、複数の非常用照明器具1ごとに床面照度が異なることを効率的に抑制することができるため、非常時に器具間での照度にばらつきがない。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の実施形態の非常用照明器具を天井面に配設した状態を示す部分縦断面図
【図2】図1の非常用照明器具の底面図
【図3】図1の非常用照明器具のLEDを示す説明図
【図4】本発明の実施形態に係る非常用照明器具の回路構成を示す概略説明図
【図5】本実施形態のLEDの高温特性を説明する説明図
【符号の説明】
【0056】
1・・・非常用照明器具、3・・・器具本体、7・・・LED、8・・・LED光源部、10・・・非常用電源であるバッテリ、19・・・常用点灯回路、20・・・非常用点灯回路




 

 


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