JP4131102B2 - 非常用照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は非常用照明装置に関し、停電時も常用の点灯装置をそのまま用いて非常点灯させるための非常用電源に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
非常用照明装置の基本的な構成を図３に示す。常時、商用電源Ｖｓから電子バラスト１を介して蛍光灯などのランプ負荷２を点灯するとともに、非常灯ブロック６を構成する充電回路３１によって二次電池Ｂを充電する。商用電源Ｖｓが停電すると、常用の電子バラスト１側からの電力供給が断たれるためランプ負荷２は一旦消灯するが、非常灯ブロック６を構成する停電検知回路３２によって停電を検知し、切替制御回路３３によってスイッチＳＷを切り替えて上述のランプ負荷２を非常点灯側に接続するとともにスイッチＳ１をＯＮして非常用インバータ６１を起動させ、ランプ負荷２は非常点灯を行なう。この様な構成は、電池内蔵型非常用照明装置として広く普及している。
【０００３】
図１は停電時も常用の電子バラスト１をそのまま用いて非常点灯させるように構成した例であり、電子バラスト１は商用電源でも直流電源でも動作可能な交直両用型でＩＥＣ６１３４７−２−７に規定されている。非常用電源ユニット３は別置型として照明器具外部に置かれ、複数の器具に直流電源を供給する大型システムとして用いれば、設備コスト面、メンテナンス面で効果が大きいとされる。
【０００４】
常時、商用電源Ｖｓから接点ＳAC（停電時ＯＦＦ）を介して交直両用の電子バラスト１により蛍光灯などのランプ負荷２を点灯するとともに、非常用電源ユニット３を構成する充電回路３１によって二次電池Ｂを充電する。商用電源Ｖｓが停電すると、非常用電源ユニット３を構成する停電検知回路３２によって停電を検知し、切替制御回路３３によってスイッチＳ１を切り替えて非常用コンバータ４を起動させ、スイッチＳDCをＯＮ、スイッチＳACをＯＦＦとして交直両用の電子バラスト１によりランプ負荷２を非常点灯させる。スイッチＳ１は半導体スイッチでもよい。また、非常用コンバータ４の制御部４１でスイッチング素子Ｑのスイッチング動作をＯＮ−ＯＦＦすることでスイッチＳ１の機能を兼ねるという方法もある。なお、非常用電源ユニット３を構成する非常用コンバータ４は、二次電池Ｂの起電力を商用電源レベルの直流電圧まで昇圧するためのものであり、電池のセル数を積み上げれば不要となる。非常用コンバータ４を用いると、少ない電池セル数でも所望の直流電圧が得られることから、電池Ｂを器具内に置いた“器具内蔵型”としても有効なシステムを構成することが可能となり、非常点灯時の負荷が大きい場合には図３に示した従来の電池内蔵型非常用照明装置に対してコスト的効果も期待できる。
【０００５】
上述のような交直両用の電子バラスト１と非常用電源ユニット３を用いた従来例において、停電及び復電の際に切り替えるスイッチのストレスが大きく、特に直流電源をＯＮ−ＯＦＦするＳDCは接点アークの持続も有り得るために、大容量で溶着の起こりにくい特殊なスイッチが必要となり、設備の大型化や経済的な課題を有する。
【０００６】
またこの様な課題に対して半導体素子を用いた無接点方式も一般的に知られており、接点溶着などの可能性がなく信頼性の面で有利となるが、用いる負荷によっては切り替え時の電気的ストレスを考慮して大電流・高電圧の高価な半導体素子が必要となる。
【０００７】
接点方式、無接点方式も含めて、切り替え時に十分なインターバルを設けながらスイッチ素子のストレス軽減が図られるが、放電灯を点灯する電子バラストを負荷とする場合には電源投入時に一定時間フィラメントを予熱する機能を備える場合が多く、切り替え時のインターバル次第では速やかな非常点灯への移行が損なわれる可能性が有る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたもので、商用電源でも直流電源でも動作可能な交直両用型の電子バラストを用いた非常用照明装置において、停電及び復電の際に切り替えるスイッチ素子のストレスに起因する設備の大型化や経済的な課題を解決し、更に停電時の速やかな非常点灯への移行、非常時の適切な光出力の確保等によって経済性、安全性を向上させ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の発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、商用電源Ｖｓから第１のスイッチＳACを介して接続された電子バラスト１と、電子バラスト１の負荷であるランプ２と、商用電源Ｖｓに接続された充電回路３１と、この充電回路３１によって充電される二次電池Ｂと、商用電源Ｖｓが停電したことを検知する停電検知回路３２と、上記二次電池Ｂと並列に入力部を接続され出力部に平滑コンデンサＣ０を有する非常用コンバータ４と、この非常用コンバータ４をＯＮ−ＯＦＦするための第２のスイッチＳ１と、上記非常用コンバータ４の出力を上記第１のスイッチＳACと電子バラスト１の接続点に供給するための第３のスイッチＳDCと、上記停電検知回路３２の出力によって上記各スイッチＳAC，Ｓ１，ＳDCを遅延時間を設けながら切り替える切替制御回路３３とから構成され、図２に示すように、停電時には第１のスイッチＳACをＯＦＦし、第３のスイッチＳDCをＯＮし、第２のスイッチＳ１をＯＮした後、非常用コンバータ４の出力が定格まで上昇するように制御するとともに、復電時には第２のスイッチＳ１をＯＦＦし、上記平滑コンデンサＣ０の電荷が放出されるまでの遅延時間の後、第３のスイッチＳDCをＯＦＦし、第１のスイッチＳACをＯＮするように制御し、停電時の各スイッチＳAC，Ｓ１，ＳDCの切り替え時間の合計（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）及び復電時の各スイッチＳ１，ＳDC，ＳACの切り替え時間の合計（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ）が、電源が遮断された場合に電子バラスト１の制御機能がリセットされる時間Ｈよりも短くなるように設定し、電子バラスト１は、図１７に示すように、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路１７と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路１７の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段（負特性サーミスタＲｔ）を有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明によれば、同じ課題を解決するために、図４に示すように、商用電源Ｖｓから整流回路ＤＢ１を介して接続された電子バラスト１と、その負荷であるランプ２と、商用電源Ｖｓに接続された充電回路３１と、この充電回路３１によって充電される二次電池Ｂと、商用電源Ｖｓが停電したことを検知する停電検知回路３２と、上記二次電池Ｂと並列に入力部を接続され出力部に平滑コンデンサＣ０を有する非常用コンバータ４と、この非常用コンバータ４をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチＳ１と、上記非常用コンバータ４の出力を上記整流回路ＤＢ１と電子バラスト１の接続点に電流を供給する方向に接続するダイオードＤ３と、上記停電検知回路３２の出力によって上記スイッチＳ１を遅延時間を設けて停電時はＯＮ、復電時はＯＦＦする切替制御回路３３から構成され、図５に示すように、停電時には上記スイッチＳ１をＯＮする時間Ｃ及び非常用コンバータ４の出力が定常値まで上昇する時間Ｄの合計（Ｃ＋Ｄ）が電子バラスト１の制御機能がリセットされる時間Ｈよりも短くなるように設定し、電子バラスト１は、図１７に示すように、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路１７と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路１７の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段（負特性サーミスタＲｔ）を有することを特徴とするものである。
請求項３の発明によれば、図６に示すように、二次電池Ｂの電圧を検出して非常用コンバータ４の出力制御を行なうフィードフォワード回路４２、非常用コンバータ４の出力電圧を検出して出力電圧が一定値になるように制御するフィードバック回路４３を備えたことを特徴とするものである。また、二次電池Ｂの電圧が閾値以下となった場合は非常用コンバータ４の動作を停止させる過放電防止回路を設けても良い。
【００１１】
請求項４の発明によれば、図７に示すように、電子バラストは外部からの信号を受けて調光が可能な調光形電子バラスト１ａであり、また停電検知回路３２の出力によって調光信号を発生する調光信号回路３４を設けて上記調光型電子バラスト１ａに調光信号を供給することを特徴とするものである。
請求項５の発明によれば、図８に示すように、調光信号回路３４からの調光信号を、二次電池Ｂの電圧で変調する変調器３５を有することを特徴とするものである。
請求項６の発明によれば、図９に示すように、常時、調光形電子バラスト１ａに調光信号を供給する常用調光器５と、非常時には常用調光器５からの信号を調光信号回路３４からの信号に切り替えるための信号切替スイッチＳ２を有することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明によれば、図１１に示すように、電子バラスト１は昇圧チョッパー回路１２とその出力に接続されたインバータ回路１３及びこれらいずれかの回路の動作条件を切り替えて光出力を低減する調光スイッチＳ２１，Ｓ２２で構成され、停電検知回路３２の出力で動作する切替制御回路３３によって上記調光スイッチＳ２１，Ｓ２２を切り替えることを特徴とするものである。
請求項８の発明によれば、図１２に示すように、商用電源Ｖｓに接続され昇圧チョッパー回路１２とその出力に接続されたインバータ回路１３を含む電子バラスト１と、商用電源Ｖｓに接続された充電回路３１と、この充電回路３１によって充電される二次電池Ｂと、商用電源Ｖｓが停電したことを検知する停電検知回路３２と、上記二次電池Ｂと並列に入力部を接続された非常用コンバータ４と、この非常用コンバータ４をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチＳ１と、上記非常用コンバータ４の出力を上記電子バラスト１を構成するインバータ回路１３の入力部に供給するためのダイオードＤ３と、上記スイッチＳ１を停電時にＯＮし復電時にＯＦＦするように切り替える切替制御回路３３から構成され、電子バラスト１は、図１７に示すように、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路１７と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路１７の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段（負特性サーミスタＲｔ）を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項９の発明によれば、電子バラスト１は、図１３に示すように、ランプ２の寿命末期を検出するための検出回路１７と、この検出回路１７の出力で回路動作を停止・保持する発振停止保持回路１５を有し、図１６に示すように、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路３３によって停電時には上記発振停止保持回路１５の保持を解除し、または図１５に示すように、上記検出回路１７の検出感度を切り替えることを特徴とするものである。
請求項１０の発明によれば、電子バラストは、図１４に示すように、電源投入時に放電灯のフィラメントを一定時間予熱するための先行予熱タイマー１６を有し、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路３３によって停電時に上記先行予熱タイマー１６のタイマー時間を短縮または除去するように切り替えることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、（実施例４−４）が本発明に対応しており、その他は前提となる構成として説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に示す。まず、図１の回路構成について説明する。商用交流電源Ｖｓには、スイッチＳACを介して電子バラスト１の電源入力端子が接続されている。電子バラスト１の電源入力端子には、スイッチＳDCを介して非常用コンバータ４の平滑コンデンサＣ０が接続されている。非常用コンバータ４の電源入力はスイッチＳ１を介して二次電池Ｂに接続されている。これらのスイッチＳAC、ＳDC、Ｓ１は例えばリレー接点などで構成することができる。
【００１５】
非常用電源ユニット３は、非常用コンバータ４のほかに、その動作電源となる二次電池Ｂと、その充電回路３１、停電検知回路３２、切替制御回路３３を備えている。充電回路３１は商用交流電源Ｖｓに接続されており、商用交流電源Ｖｓを降圧・整流して二次電池Ｂを充電する。停電検知回路３２は充電回路３１に接続された商用交流電源Ｖｓの通電状態を監視しており、商用交流電源Ｖｓの停電・復電を検知する。切替制御回路３３は停電検知回路３２の停電検知信号を受けて、スイッチＳAC、Ｓ１、ＳDCを非常時の接続状態に切り替えると共に、制御部４１の動作を開始させる。また、停電検知回路３２の復電検知信号を受けて、スイッチＳAC、Ｓ１、ＳDCを常用時の接続状態に切り替えると共に、制御部４１の動作を停止させる。
【００１６】
非常用コンバータ４は、発振トランスＯＴと、その１次巻線と直列接続されたスイッチング素子Ｑと、スイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフ動作させる制御部４１と、発振トランスＯＴの２次巻線に接続された整流用のダイオードＤ１と平滑用のインダクタＬ１と平滑コンデンサＣ０の直列回路と、インダクタＬ１と平滑コンデンサＣ０の直列回路に並列接続された回生電流通電用のダイオードＤ２とから構成されている。発振トランスＯＴの１次巻線と２次巻線の巻数比は二次電池Ｂの直流低電圧を商用電源Ｖｓと同等の電圧レベルに変換できるように設定されている。スイッチＳ１がオンされた状態で、制御部４１の出力によりスイッチング素子Ｑが高周波でオン・オフ駆動されると、二次電池Ｂから発振トランスＯＴの１次巻線に高周波で断続される電流が流れる。これにより、発振トランスＯＴの２次巻線には巻数比に応じて昇圧された高周波の電圧が発生する。この高周波の電圧がダイオードＤ１に対して順極性となる期間では、半波整流用のダイオードＤ１がオンとなり、インダクタＬ１を介して平滑コンデンサＣ０が充電される。また、発振トランスＯＴの２次巻線の電圧がダイオードＤ１に対して逆極性となる期間では、半波整流用のダイオードＤ１がオフとなり、インダクタＬ１の蓄積エネルギーにより、回生電流通電用のダイオードＤ２がオンとなり、平滑コンデンサＣ０が充電される。スイッチＳDCがオン状態で、スイッチＳACがオフ状態であると、平滑コンデンサＣ０の電圧は電子バラスト１の電源入力端子に供給される。
【００１７】
図２において、（ａ）は商用電源Ｖｓが停電、復電するタイミングを表したもので、（ｂ）〜（ｄ）は図１の各スイッチＳAC，ＳDC，Ｓ１のＯＮ−ＯＦＦタイミングを示している。何れもＨｉｇｈがＯＮ、ＬｏｗがＯＦＦ状態を表す。なお図２（ｅ）は、商用電源ＶｓのＯＦＦ時及びＯＮ時の電子バラスト動作を模式的に表したものであり、非常用電源は供給されない場合、つまり、商用電源のみで動作する場合を前提に示している。
【００１８】
停電発生時は、以下のシーケンスにて各スイッチを切り替えて非常用コンバータを起動させる。商用電源電圧が例えば図２（ａ）のＶ１以下に低下すると停電を検知（ｔ０）し、スイッチＳACをＯＦＦさせる（ｔ１）。次に、スイッチＳDCをＯＮする（ｔ２）。さらに、スイッチＳ１をＯＮして非常用コンバータを起動させる（ｔ３）。そして、非常用コンバータの出力を徐々に増加し定常状態へ移行させる（ｔ４）。ｔ０〜ｔ１はスイッチＳACの動作時間Ａ、ｔ１〜ｔ２はスイッチＳDCの動作時間Ｂ、ｔ２〜ｔ３はスイッチＳ１の動作時間Ｃ、ｔ３〜ｔ４は非常用コンバータの出力立ち上がり時間Ｄである。
【００１９】
ここで、電子バラストは停電（電源ＯＦＦ）でも即時に動作を停止するものではなく、内蔵の電解コンデンサの残留電荷によってしばらくの間は動作を継続した後、タイマー機能や検出保護機能等がリセットされて初期状態へ戻る。図２（ｅ）のｔ０〜ｔ５は電子バラストのリセット時間Ｈである。一方、復電（電源ＯＮ）すると、蛍光灯のような熱陰極フィラメントを有するランプを負荷とする電子バラストにおいては、通常、ランプを始動させる前に一定時間の予熱を与えて始動電圧を下げるとともにランプヘのストレス軽減を行なう。図２（ｅ）のｔ６〜ｔ１０は先行予熱時間Ｉ（通常約１秒）である。
【００２０】
従って、停電の間、非常用電源ユニットにて電子バラストに非常用電源を供給する場合、前述した各スイッチの切り替え及び非常用コンバータの起動時間の合計が上記電子バラストのリセット時間Ｈを超えると、常用点灯と非常点灯の間に約１秒の予熱期間が介在することになって、非常用照明装置に期待される即時点灯機能を損ねることになる。この観点から、停電時において各スイッチの切り替え及び非常用コンバータの起動を上述のシーケンスにて行なうとともに、それらに要する時間（スイッチＳACの動作時間Ａ＋スイッチＳDCの動作時間Ｂ＋スイッチＳ１の動作時間Ｃ＋出力の立ち上がり時間Ｄ）を電子バラストのリセット時間Ｈ未満に設定する。
【００２１】
同様に、復電時においては、以下のシーケンスにて各スイッチを切り替え、非常用コンバータを停止させる。商用電源電圧が、例えば図２（ａ）のＶ２以上に上昇すると復電を検知（ｔ６）し、スイッチＳ１をＯＦＦして非常用コンバータの動作を停止する（ｔ７）。非常用コンバータの出力平滑用コンデンサＣ０の残留電荷が減少して、電子バラストへの電源供給が停止した後、スイッチＳDCをＯＦＦする（ｔ８）。次に、スイッチＳACをＯＮする（ｔ９）。ｔ６〜ｔ７はスイッチＳ１の動作時間Ｅである。ｔ７〜ｔ８は電解コンデンサＣ０の残留電荷放電時間Ｆであり、スイッチＳDCの動作時間となる。また、ｔ８〜ｔ９はスイッチＳACの動作時間Ｇである。
【００２２】
停電時と同様、復電時においても各スイッチの切り替え及び非常用コンバータの停止を上述のシーケンスにて行なうとともに、それらに要する時間（スイッチＳ１の動作時間Ｅ＋電解コンデンサＣ０残留電荷放電時間（スイッチＳDC動作時間）Ｆ＋スイッチＳACの動作時間Ｇ）を電子バラストのリセット時間Ｈ未満に設定する。
【００２３】
なお本発明においては、非常用電源ユニットの各種切り替え及び制御条件が電子バラストのリセット機能などと密接に関連するため、従来例で示した電源別置型システムとして構成するよりも、器具内蔵型システムとして構成するのに適している。その際、二次電池のセル数の最適化が重要な要素となる。すなわち電池のセル数を増やせば非常用コンバータの昇圧比が小さいので、少ない回路損失設計ができる反面、電池の容積が増えて器具の大型化、コストアップの課題が生じる。また電池のセル数を少なくすれば非常用コンバータの昇圧比を大きく設計する必要があり、また電池の放電電流も大きくなるので回路損失が大きくなり、電池の性能（許容放電電流）によって限界を有する。これらを勘案して目安を掲げれば、最小セル数≧（電子バラスト最大負荷×非常用電源動作時間）／（非常用コンバータ回路効率×電池容量×公称電池電圧）となる。また、最大セル数＜電子バラストの最小許容入力電圧／（公称電池電圧×非常用コンバータの昇圧比）となる。ここで、最小セル数時の非常用コンバータの回路効率は、電池の放電電流増大による損失を考慮しても０．６以上の能力が目安となる。また、非常用コンバータの昇圧比は、電池の放電時に１．５〜０．５Ｖ／セル程度の電圧変動（ニカド電池の場合）があっても昇圧回路の出力電圧を一定化させるために、３倍以上の能力が目安となる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４、図５に基づいて説明する。図４の回路は、図１におけるスイッチＳACをダイオードブリッジＤＢ１に置き換えると共に、スイッチＳDCをダイオードＤ３に置き換えて無接点化を図ったものである。図４の回路では、図１の回路に比べると、スイッチＳACが無いが、代わりにダイオードブリッジＤＢ１が有るので、商用交流電源Ｖｓが停電している場合において非常用コンバータ４が動作しているときには、ダイオードＤ３を介して電子バラスト１の電源入力部に直流電圧が供給されて、ダイオードブリッジＤＢ１が電圧阻止状態となり、実質的にスイッチＳACの機能を果たしている。また、図４の回路では、図１の回路に比べると、スイッチＳDCが無いが、代わりにダイオードＤ３が有るので、商用交流電源Ｖｓが通電している場合において非常用コンバータ４の平滑コンデンサＣ０の電荷が放電された後はダイオードＤ３が電圧阻止状態となり、実質的にスイッチＳDCの機能を果たしている。その他の構成は図１と同一のため、説明は省略する。
【００２５】
図５は、図４の構成における非常用コンバータの起動、出力立ち上がり条件を示している。図５（ａ）は商用電源の停電（ｔ０）と復電（ｔ４）のタイミングを示している。図５（ｂ）は、停電中に非常用電源が供給されない場合について、商用電源のＯＦＦ時及びＯＮ時の電子バラスト動作を模式的に表している。前述のように、商用電源のＯＦＦ時（停電時）に電子バラストの諸機能がリセットされる時間（ｔ０〜ｔ３：電子バラストのリセット時間Ｈ）が存在し、また、電源ＯＮ時（復電時）には約１秒の先行予熱を行なう。ｔ４〜ｔ７は先行予熱時間Ｉ（通常約１秒）である。
【００２６】
図５（ｃ）は非常用コンバータの動作を模式的に表したもので、ｔ０で停電を検知した後、スイッチＳ１をＯＮさせる。ｔ０〜ｔ１はスイッチＳ１の動作時間Ｃである。その後、非常用コンバータの出力が所定値に上昇する。ｔ１〜ｔ２は非常用コンバータの出力立ち上がり時間Ｄである。なお、この出力立ち上がり時間を適度に設定すれば、非常用コンバータを構成する電子部品に過渡的に発生する電気的ストレスを軽減するとともに、その出力に発生するオーバーシュートを抑制して電子バラストを保護するのに有効である。また、非常用コンバータの制御回路にソフトスタート回路を付加すれば、出力立ち上がり時間Ｄの設計が容易となる。また復電時は、ｔ４で復電を検知した後、スイッチＳ１をＯＦＦさせる。ｔ４〜ｔ５はスイッチＳ１の動作時間Ｅである。スイッチＳ１をＯＦＦして非常時コンバータを停止させれば、平滑コンデンサＣ０の残留電荷が放出される。ｔ５〜ｔ６は平滑コンデンサＣ０の残留電荷放電時間Ｆである。
【００２７】
図５（ｄ）は、停電中に非常用電源が供給される場合について、商用の電子バラストの動作を模式的に表したものである。第１の実施の形態では有接点であったスイッチＳACおよびＳDCをここでは無接点化することにより、上記スイッチＳ１の動作時間Ｃ及び非常用コンバータのソフトスタート時間Ｄの間は出力が一旦低下するが、これらの合計時間が電子バラストのリセット時間Ｈ以下であれば、電子バラストは先行予熱モードに入ることがなく、速やかに非常点灯に移行できる。また復電時は、スイッチＳ１をＯＦＦして非常用コンバータを停止させれば、平滑コンデンサＣ０の残留電荷が放出されるが、この場合すでに復電されているので、電子バラストの入力電圧は途切れることなく連続して印加される。なお、上記のスイッチＳ１は半導体スイッチでもよく、また非常用コンバータ４の制御部４１でコンバータの動作をＯＮ−ＯＦＦさせても構わない。
【００２８】
この実施の形態によれば、電子バラストの商用電源側に整流ブリッジを、また非常用電源ユニットから電子バラストへ向けてダイオードＤ３を設け、更に停電時のスイッチＳ１の動作時間Ｃと非常用コンバータの出力立ち上がり時間Ｄの合計を電子バラストのリセット時間Ｈより短く設定することによって、高信頼性の非常用照明装置を実現できる。また、この実施の形態においては、非常用電源ユニットの各種切り替え及び制御条件が電子バラストのリセット機能などと密接に関連するため、従来例で示した電源別置型システムとして構成するよりも、器具内蔵型システムとして構成するのに適している。
【００２９】
（実施例２−１）
図６の実施例は、図４の基本回路において、電池電圧（非常用コンバータ４の入力電圧）を検出して非常用コンバータ４の制御部４１を介して動作を制御するフィードフォワード回路４２と、非常用コンバータ４の出力電圧を検出して非常用コンバータ４の制御部４１を介して動作を制御するフィードバック回路４３を付加したものである。フィードフォワード回路４２は、電池電圧が放電開始直後の高い状態では非常用コンバータ４が過負荷動作に至らないように、また、放電末期に電池電圧が所定値以下になった場合には電池の過放電を防止するために非常用コンバータ４の動作を停止させるように動作する。フィードバック回路４３は、電子バラスト１側の負荷変動（無負荷や動作停止、始動時など）があっても非常用コンバータ４の出力電圧を所定値に保つように動作する。
【００３０】
この実施例のように、フィードフォワード機能やフィードバック機能を付加することによって、電池エネルギーの有効利用と過放電防止、非常用コンバータの過負荷抑制、非常時の電子バラストへの過電圧等によるストレス低減等の効果により、信頼性に優れたシステムを実現できる。なお、フィードフォワード回路やフィードバック回路は、そのどちらか一方のみ付加しても上述の様な効果を得ることができるが、双方を具備することで、より高い信頼性を得ることが可能となる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態によれば、調光機能を有する非常用照明装置について、非常時に光出力を所定値に設定することを特徴とするものである。
（実施例３−１）
図７の実施例は、調光信号を受けてランプ２を調光点灯させる調光形電子バラスト１ａを用い、また非常用電源ユニット３内部に、停電を検知したときに上記調光用電子バラスト１ａに調光信号を与えるための調光信号回路３４を設けて構成される。非常時に要求される光出力は常用時に比べて低く設定される場合が多く、非常時に調光信号も同時に発生させることによって非常時に所定の光出力を得ることができる。
【００３２】
（実施例３−２）
図８の実施例は、調光信号回路３４からの調光信号を、二次電池Ｂの電圧で変調する変調器３５を有している。放電の過程で低下していく電池電圧に応じて調光信号回路３４からの調光信号に変調を加えて調光形電子バラスト１ａに供給することによって、非常時の光出力をある程度一定に保つことができ、電池エネルギーの有効活用が図れる。
【００３３】
（実施例３−３）
図９の実施例は、調光形電子バラスト１ａと調光器５によって常時調光を行なう場合の例である。非常時は停電を検知して調光信号を発生するとともに、この信号と調光器５を切り替えるスイッチＳ２によって構成される。スイッチＳ２により調光用電子バラスト１ａの調光信号端子は、常時は調光器５からの任意の信号を、非常時は非常用電源ユニット３からの予め設定された調光信号を受けることができる。
【００３４】
（実施例３−４）
図１０の実施例は、停電検知信号を調光器５へ入力し、調光器５内部で常時と非常時の調光信号を発生させる例である。この例の揚含、調光器５は非常時の調光状態を記憶しておく何らかの手段を備えておく必要があるが、図９では常時用と非常時用で別個に備えていた調光信号発生部３４を共通化できるため、非常用電源ユニット３の小型化を図ることが出来る。
【００３５】
（実施例３−５）
図１１の実施例は、電子バラスト１を昇圧チョッパー回路１２とその出力に接続されるインバータ回路１３で構成し、これらの動作条件をスイッチＳ２１，Ｓ２２で切り替えるように構成したものである。電子バラスト１の電源入力端子には、雑防回路１１を介してダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子が接続されている。雑防回路１１とは雑音防止用のフィルター回路であり、電子バラスト１のスイッチング動作による高周波雑音が商用交流電源Ｖｓに漏洩することを防止するための回路である。ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端子（整流出力側）にはインダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ３の直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ３の両端にはダイオードＤ４を介して平滑コンデンサＣ２が接続されている。スイッチング素子Ｑ３は制御回路１８により高周波でオン・オフされる。スイッチング素子Ｑ３とインダクタＬ２、ダイオードＤ４、平滑コンデンサＣ２は昇圧チョッパー回路１２を構成しており、スイッチング素子Ｑ３のオン・オフ動作により商用交流電源Ｖｓの整流出力を昇圧した直流電圧を平滑コンデンサＣ２の両端に出力する。平滑コンデンサＣ２の両端に得られる直流電圧の大きさは、制御回路１８によりスイッチング素子Ｑ３のオン期間等を制御することにより可変とすることができる。平滑コンデンサＣ２の両端にはインバータ回路１３が接続されている。インバータ回路１３は平滑コンデンサＣ２の直流電圧をスイッチング素子により高周波電圧に変換してランプ２に供給する。インバータ回路１３のスイッチング素子の周波数あるいはオン期間は制御回路１４により制御される。
【００３６】
停電を検知して光出力の切り替え制御を行なう際に、電子バラスト内部の昇圧チョッパー回路１２の制御回路１８或いはインバータ回路１３の制御回路１４の動作条件をスイッチＳ２１，Ｓ２２で切り替える。このように、非常時にのみ電子バラスト１を構成する各部の動作条件を変えることによって、外部の調光器等を使用すること無く、非常時の光出力を設定することができる。
【００３７】
（実施例３−６）
図１２の実施例は、非常用電源ユニット３からの直流出力を電子バラスト１内部のインバータ回路１３の入力部に供給するように構成し、非常時に所定の光出力が得られるように非常用電源ユニット３からの直流電圧を設定する。この様な構成によって、電子バラスト１と商用電源Ｖｓ間に設けていたダイオードブリッジ（例えば図１１のＤＢ１）は不要となり、更に非常時は電子バラスト１内部の昇圧チョッパー回路１２は動作しないので、非常時の回路損失が低減されて電池容量の節約も可能となる。
【００３８】
この実施の形態によれば、簡単な構成で非常時の光出力を所定値に設定することが可能であり、また電池電圧に応じて調光信号に変調を加えれば非常時の光出力をある程度一定に保つことも可能であり、更に非常用電源ユニットからの直流出力を電子バラスト内部のインバータ回路入力に供給すれば回路構成の簡素化、回路損失の低減が可能となり、小形で経済性に優れた高信頼性のシステムが構成できる。また、非常時の光出力は、調光信号発生部の部品を変更することで容易に設定可能であるが、例えばディップスイッチやボリューム等を使用すれば、ユニット外部から容易に設定を変更することも可能となり、汎用性をより一層高めることも可能となる。
なお、電子バラスト、放電灯、二次電池、常用調光器を除いて一つのプリント基板上に実装し、かつ常用調光器を除いた全てを一つの照明器具に内蔵することが好ましい。
【００３９】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態によれば、電子バラストに付加された検出保護機能を、非常時においては除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることによって、安全性確保に適した非常用照明を実現できる。
この実施の形態を図１３に基づいて説明する。昇圧回路１２は上述の昇圧チョッパー回路などで構成されており、平滑コンデンサＣ２の両端に直流電圧を得ている。インバータ回路１３の電源入力部では、平滑コンデンサＣ２の両端にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を接続している。これらのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は制御回路１４の出力により高周波で交互にオン・オフされる。一方のスイッチング素子Ｑ２の両端には、直流カット用のコンデンサＣ４と、共振用のインダクタＬ３を介して、蛍光ランプ２が接続されている。蛍光ランプ２のフィラメントの非電源側端子間には共振用のコンデンサＣ３が並列接続されている。コンデンサＣ３とインダクタＬ３は共振回路を構成している。ランプ２の両端（端子▲１▼−▲２▼間）には検出回路１７が接続されている。この検出回路１７は後述するように寿命末期や無負荷等の異常を検出して端子▲３▼に負荷異常検出信号を発生する。この負荷異常検出信号を受けて発振停止保持回路１５が端子▲４▼に発振停止保持信号を出力し、制御回路１４の動作を停止させる。また、先行予熱タイマー１６は電源投入後の一定期間は端子▲５▼に先行予熱期間を示す信号を出力し、インバータ回路１３の出力をランプ２が点灯しないレベルに低減させる。
【００４０】
電子バラストにおける検出回路１７は、主にランプ寿命末期にフィラメントに塗布されたエミッタが消滅することによる異常放電に対して回路及びランプを保護するために設けられるもので、ランプ間の電圧上昇或いは電流増加を検出してインバータ動作を停止・保持させたり、出力を低減・保持あるいは間欠動作させる場合が多い。図１３の回路では、非常用電源ユニットの停電検知部で停電を検知して非常点灯のための切り替え制御を行なう際に、図１４〜図１７の各実施例のように、電子バラスト内部のインバータ回路の一部を同時に操作するように構成している。
【００４１】
（実施例４−１）
図１４は先行予熱タイマー回路１６の回路構成を一例として示している。電子バラスト１の電源が投入されて、制御電源電圧Ｖｃｃが立ち上がると、抵抗Ｒ１１を介してツェナーダイオードＤｚ１に電流が流れて、ツェナーダイオードＤｚ１の両端に生じる一定の基準電圧がコンパレータＣＯＭＰ１の＋側入力端子に印加される。また、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１よりなる時定数回路（積分回路）に制御電源電圧Ｖｃｃが印加され、コンデンサＣ１１の電圧が徐々に上昇する。このコンデンサＣ１１の電圧はコンパレータＣＯＭＰ１の−側入力端子に印加されて、ツェナーダイオードＤｚ１の基準電圧と比較されている。コンデンサＣ１１の電圧は電源投入後、約１秒後にツェナーダイオードＤｚ１の電圧に達するように抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１の値を設定されている。これによりコンパレータＣＯＭＰ１の出力（端子▲５▼）は電源投入後の約１秒間はＨｉｇｈレベルとなり、その後はＬｏｗレベルとなる。端子▲５▼はインバータ回路１３の制御回路１４に接続されて、電源投入後の一定期間は、インバータ回路１３の出力をランプ２が点灯しないレベルに低減させる。これにより、ランプ２のフィラメントを十分に予熱して常用点灯時のランプ寿命を確保している。
【００４２】
一方、非常用電源ユニット３の切替制御回路３３が動作したときには、スイッチＳＷ１がオンとなり、非常時にコンデンサＣ１１への充電を促進するための抵抗Ｒ１３を積分回路の抵抗Ｒ１２に並列接続する。Ｒ１２≫Ｒ１３と設定しておくことにより、抵抗Ｒ１３を介して急速にコンデンサＣ１１が充電されるため、先行予熱タイマーの予熱時間（通常約１秒）を短縮して速やかに光出力を得ることができる。非常用照明装置の使命は、非常時に速やかに必要な光束を確保することにあるので、停電発生とともに先行予熱タイマーの機能を除去或いは時間を短縮することは有効である。
【００４３】
（実施例４−２）
図１５は検出回路１７の回路構成を一例として示している。この回路では、ランプ２の両端（端子▲１▼−▲２▼間）の電圧をダイオードＤで半波整流し、抵抗Ｒ２とＲ３で分圧してコンデンサＣにランプ電圧の検出値を生成し、これをコンパレータＣＯＭＰの＋側入力端子に印加している。コンパレータＣＯＭＰの−側入力端子には抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＤｚにより生成した基準電圧が印加されている。ランプ２が寿命末期でなく正常に点灯しているときには、コンデンサＣの電圧はツェナーダイオードＤｚの基準電圧よりも低く、コンパレータＣＯＭＰの出力（端子▲３▼）はＬｏｗレベルに維持されている。ランプ２が接続されていないとき、あるいは寿命末期（エミレス状態）となったときには、コンデンサＣの電圧は上昇し、ツェナーダイオードＤｚの基準電圧を越える。これによりコンパレータＣＯＭＰの出力（端子▲３▼）はＨｉｇｈレベルとなり、ランプ２が寿命末期あるいは無負荷状態であることを検出する。
【００４４】
スイッチＳＷは非常用電源ユニット３の切替制御回路３３によって停電検知時にＯＮされる。ランプ２が正常な場合においては検出回路１７の両端電圧は低く、抵抗Ｒ２とＲ３及びコンデンサＣで分圧・平滑された電位は基準電位未満に設定される。ランプ寿命末期にランプ電圧が上昇すると、上記の検出電圧は基準電位を超えてコンパレータＣＯＭＰの出力が反転し、その出力が発振停止・保持回路１５に入力されてインバータ回路１３は発振動作を停止する。非常時に、非常用電源ユニット３で停電を検知し切替制御回路３３によりスイッチＳＷをＯＮすると、抵抗Ｒ３と並列に抵抗Ｒ４が接続されて抵抗Ｒ２との分圧値は低下するので、抵抗Ｒ４の値次第で検出回路１７の機能を除去或いは感度低減を行なうことができる。
【００４５】
（実施例４−３）
図１６は発振停止保持回路１５の回路構成を一例として示している。この回路では、検出回路１７の出力（端子▲３▼）がＨｉｇｈレベルとなる時間が多くなると、抵抗Ｒ２２，Ｒ２３、コンデンサＣ２１よりなる蓄積回路を介してＳＣＲのゲート電圧が上昇し、ＳＣＲがターンオンする。ひとたびＳＣＲがオンすると、常閉スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２１を介して制御電源電圧Ｖｃｃからグランド（端子▲２▼）にＳＣＲの保持電流が流れ続けるので、発振停止保持回路１５の出力（端子▲４▼）はＬｏｗレベルに保持される。これにより制御回路１４は動作を停止し、インバータ回路１３の発振停止状態を保持する。
【００４６】
この実施例では常用時に検出回路１７が動作して発振停止・保持回路１５が動作した状態で停電が発生した場合、発振停止・保持機能を解除して非常点灯を行なうことができる。すなわち、非常用電源ユニット３の切替制御回路３３が動作して常開スイッチＳＷ２がオフされると、ＳＣＲの保持電流が遮断されて、ＳＣＲはターンオフする。また、発振停止保持回路１５の出力（端子▲４▼）は抵抗Ｒ２１を介して制御電源電圧Ｖｃｃに接続されるので、Ｈｉｇｈレベルとなり、インバータ回路１３の発振停止保持は解除される。
【００４７】
（実施例４−４）
図１７の実施例は図１５に示した検出回路１７の抵抗Ｒ３と並列に負特性サーミスタＲｔを接続したものであり、特に火災を想定した高温状態（例えば１００℃以上：火災時以外は非常に可能性が低く、電子バラストを構成する電子部品の信頼性を損なわない程度の温度）では検出回路１７の感度を低下させて、高温でランプ２に異常放電が起こっても検出回路１７が動作しないようにして非常点灯を最優先させている。
この実施の形態によれば、電子バラストに付加された検出保護機能を、非常時においては除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることによって、安全性確保に適した非常用照明を実現できる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、商用電源と電子バラストを接続、切断するためのスイッチ、及び、非常用コンバータと電子バラストを接続、切断するためのスイッチを用いた構成において、停電時及び復電時に各スイッチの切り替え、非常用コンバータの起動・停止を適切な順序で行なうとともに、それらに要する時間が電子バラストのリセット時間未満となるように設定したので、高信頼性を保ちながら速やかに非常点灯に切り替えることができる。すなわち、商用電源でも直流電源でも動作可能な交直両用型の電子バラストを用いた非常用電源ユニットにおいて、停電及び復電の際に切り替えるスイッチのストレスに起因する設備の大型化や経済的な課題を解決することができる。
また、請求項１〜１１の発明によれば、電子バラストは、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段を有するので、電子バラストに付加された検出保護機能を、非常時においては除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることができ、安全性確保に適した非常用照明を実現できる。
請求項２の発明によれば、商用電源と電子バラストを接続、切断するためのスイッチを整流ブリッジに、非常用コンバータと電子バラストを接続、切断するためのスイッチをダイオードに置き換えて無接点化を図った構成において、停電時の非常用コンバータ起動時間と出力立ち上がり時間の合計を電子バラストのリセット時間より短く設定することによって、高信頼性の非常用照明装置を実現できる。
請求項３の発明によれば、フィードフォワード機能やフィードバック機能を付加することによって、電池エネルギーの有効利用と過放電防止、非常用コンバータの過負荷抑制、非常時の電子バラストヘの過電圧等によるストレス低減等の効果により、信頼性に優れたシステムを実現できる。
【００４９】
請求項４の発明によれば、調光信号を受けてランプを調光点灯させる調光形電子バラストを用い、また非常用電源ユニット内部に、停電を検知したときに上記調光用電子バラストに調光信号を与えるための調光信号回路を設けて構成され、簡単な構成で非常時の光出力を所定値に設定することが可能であり、適切な光出力を得ることにより、経済性及び安全性を一段と向上させることができる。
請求項５の発明によれば、電池電圧に応じて調光信号に変調を加えることで、非常時の光出力をある程度一定に保つことが可能である。
【００５０】
請求項８の発明によれば、更に非常用電源ユニットからの直流出力を電子バラスト内部のインバータ回路入力に供給することで、回路構成の簡素化、回路損失の低減が可能となり、小形で経済性に優れた高信頼性のシステムが構成できる。請求項９の発明によれば、電子バラストのインバータ回路部と非常用電源ユニットの切替制御回路を連動させることによって、停電発生時には電子バラストに付加された検出保護機能を除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることによって、安全性確保に適した非常用照明を実現できるものである。
請求項１０の発明によれば、停電発生時には電子バラストによる放電灯のフィラメントの予熱を短縮あるいは省略するようにしたから、非常時に速やかに必要な光束を確保することができ、安全性確保に適した非常用照明を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作説明図である。
【図３】従来例の回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の動作説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の一実施例を示す回路図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の第１実施例を示す回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の第２実施例を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の第３実施例を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の第４実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の第５実施例を示す回路図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の第６実施例を示す回路図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の回路図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の第１実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の第２実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態の第３実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態の第４実施例の要部構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 電子バラスト
２ ランプ
３１ 充電回路
３２ 停電検知回路
３３ 切替制御回路
４ 非常用コンバータ
Ｖｓ 商用電源
ＳAC 第１のスイッチ
Ｓ１ 第２のスイッチ
ＳDC 第３のスイッチ
Ｃ０ 平滑コンデンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は非常用照明装置に関し、停電時も常用の点灯装置をそのまま用いて非常点灯させるための非常用電源に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
非常用照明装置の基本的な構成を図３に示す。常時、商用電源Ｖｓから電子バラスト１を介して蛍光灯などのランプ負荷２を点灯するとともに、非常灯ブロック６を構成する充電回路３１によって二次電池Ｂを充電する。商用電源Ｖｓが停電すると、常用の電子バラスト１側からの電力供給が断たれるためランプ負荷２は一旦消灯するが、非常灯ブロック６を構成する停電検知回路３２によって停電を検知し、切替制御回路３３によってスイッチＳＷを切り替えて上述のランプ負荷２を非常点灯側に接続するとともにスイッチＳ１をＯＮして非常用インバータ６１を起動させ、ランプ負荷２は非常点灯を行なう。この様な構成は、電池内蔵型非常用照明装置として広く普及している。
【０００３】
図１は停電時も常用の電子バラスト１をそのまま用いて非常点灯させるように構成した例であり、電子バラスト１は商用電源でも直流電源でも動作可能な交直両用型でＩＥＣ６１３４７−２−７に規定されている。非常用電源ユニット３は別置型として照明器具外部に置かれ、複数の器具に直流電源を供給する大型システムとして用いれば、設備コスト面、メンテナンス面で効果が大きいとされる。
【０００４】
常時、商用電源Ｖｓから接点ＳAC（停電時ＯＦＦ）を介して交直両用の電子バラスト１により蛍光灯などのランプ負荷２を点灯するとともに、非常用電源ユニット３を構成する充電回路３１によって二次電池Ｂを充電する。商用電源Ｖｓが停電すると、非常用電源ユニット３を構成する停電検知回路３２によって停電を検知し、切替制御回路３３によってスイッチＳ１を切り替えて非常用コンバータ４を起動させ、スイッチＳDCをＯＮ、スイッチＳACをＯＦＦとして交直両用の電子バラスト１によりランプ負荷２を非常点灯させる。スイッチＳ１は半導体スイッチでもよい。また、非常用コンバータ４の制御部４１でスイッチング素子Ｑのスイッチング動作をＯＮ−ＯＦＦすることでスイッチＳ１の機能を兼ねるという方法もある。なお、非常用電源ユニット３を構成する非常用コンバータ４は、二次電池Ｂの起電力を商用電源レベルの直流電圧まで昇圧するためのものであり、電池のセル数を積み上げれば不要となる。非常用コンバータ４を用いると、少ない電池セル数でも所望の直流電圧が得られることから、電池Ｂを器具内に置いた“器具内蔵型”としても有効なシステムを構成することが可能となり、非常点灯時の負荷が大きい場合には図３に示した従来の電池内蔵型非常用照明装置に対してコスト的効果も期待できる。
【０００５】
上述のような交直両用の電子バラスト１と非常用電源ユニット３を用いた従来例において、停電及び復電の際に切り替えるスイッチのストレスが大きく、特に直流電源をＯＮ−ＯＦＦするＳDCは接点アークの持続も有り得るために、大容量で溶着の起こりにくい特殊なスイッチが必要となり、設備の大型化や経済的な課題を有する。
【０００６】
またこの様な課題に対して半導体素子を用いた無接点方式も一般的に知られており、接点溶着などの可能性がなく信頼性の面で有利となるが、用いる負荷によっては切り替え時の電気的ストレスを考慮して大電流・高電圧の高価な半導体素子が必要となる。
【０００７】
接点方式、無接点方式も含めて、切り替え時に十分なインターバルを設けながらスイッチ素子のストレス軽減が図られるが、放電灯を点灯する電子バラストを負荷とする場合には電源投入時に一定時間フィラメントを予熱する機能を備える場合が多く、切り替え時のインターバル次第では速やかな非常点灯への移行が損なわれる可能性が有る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたもので、商用電源でも直流電源でも動作可能な交直両用型の電子バラストを用いた非常用照明装置において、停電及び復電の際に切り替えるスイッチ素子のストレスに起因する設備の大型化や経済的な課題を解決し、更に停電時の速やかな非常点灯への移行、非常時の適切な光出力の確保等によって経済性、安全性を向上させ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の発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、商用電源Ｖｓから第１のスイッチＳACを介して接続された電子バラスト１と、電子バラスト１の負荷であるランプ２と、商用電源Ｖｓに接続された充電回路３１と、この充電回路３１によって充電される二次電池Ｂと、商用電源Ｖｓが停電したことを検知する停電検知回路３２と、上記二次電池Ｂと並列に入力部を接続され出力部に平滑コンデンサＣ０を有する非常用コンバータ４と、この非常用コンバータ４をＯＮ−ＯＦＦするための第２のスイッチＳ１と、上記非常用コンバータ４の出力を上記第１のスイッチＳACと電子バラスト１の接続点に供給するための第３のスイッチＳDCと、上記停電検知回路３２の出力によって上記各スイッチＳAC，Ｓ１，ＳDCを遅延時間を設けながら切り替える切替制御回路３３とから構成され、図２に示すように、停電時には第１のスイッチＳACをＯＦＦし、第３のスイッチＳDCをＯＮし、第２のスイッチＳ１をＯＮした後、非常用コンバータ４の出力が定格まで上昇するように制御するとともに、復電時には第２のスイッチＳ１をＯＦＦし、上記平滑コンデンサＣ０の電荷が放出されるまでの遅延時間の後、第３のスイッチＳDCをＯＦＦし、第１のスイッチＳACをＯＮするように制御し、停電時の各スイッチＳAC，Ｓ１，ＳDCの切り替え時間の合計（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）及び復電時の各スイッチＳ１，ＳDC，ＳACの切り替え時間の合計（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ）が、電源が遮断された場合に電子バラスト１の制御機能がリセットされる時間Ｈよりも短くなるように設定し、電子バラスト１は、図１７に示すように、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路１７と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路１７の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段（負特性サーミスタＲｔ）を有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明によれば、同じ課題を解決するために、図４に示すように、商用電源Ｖｓから整流回路ＤＢ１を介して接続された電子バラスト１と、その負荷であるランプ２と、商用電源Ｖｓに接続された充電回路３１と、この充電回路３１によって充電される二次電池Ｂと、商用電源Ｖｓが停電したことを検知する停電検知回路３２と、上記二次電池Ｂと並列に入力部を接続され出力部に平滑コンデンサＣ０を有する非常用コンバータ４と、この非常用コンバータ４をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチＳ１と、上記非常用コンバータ４の出力を上記整流回路ＤＢ１と電子バラスト１の接続点に電流を供給する方向に接続するダイオードＤ３と、上記停電検知回路３２の出力によって上記スイッチＳ１を遅延時間を設けて停電時はＯＮ、復電時はＯＦＦする切替制御回路３３から構成され、図５に示すように、停電時には上記スイッチＳ１をＯＮする時間Ｃ及び非常用コンバータ４の出力が定常値まで上昇する時間Ｄの合計（Ｃ＋Ｄ）が電子バラスト１の制御機能がリセットされる時間Ｈよりも短くなるように設定し、電子バラスト１は、図１７に示すように、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路１７と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路１７の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段（負特性サーミスタＲｔ）を有することを特徴とするものである。
請求項３の発明によれば、図６に示すように、二次電池Ｂの電圧を検出して非常用コンバータ４の出力制御を行なうフィードフォワード回路４２、非常用コンバータ４の出力電圧を検出して出力電圧が一定値になるように制御するフィードバック回路４３を備えたことを特徴とするものである。また、二次電池Ｂの電圧が閾値以下となった場合は非常用コンバータ４の動作を停止させる過放電防止回路を設けても良い。
【００１１】
請求項４の発明によれば、図７に示すように、電子バラストは外部からの信号を受けて調光が可能な調光形電子バラスト１ａであり、また停電検知回路３２の出力によって調光信号を発生する調光信号回路３４を設けて上記調光型電子バラスト１ａに調光信号を供給することを特徴とするものである。
請求項５の発明によれば、図８に示すように、調光信号回路３４からの調光信号を、二次電池Ｂの電圧で変調する変調器３５を有することを特徴とするものである。
請求項６の発明によれば、図９に示すように、常時、調光形電子バラスト１ａに調光信号を供給する常用調光器５と、非常時には常用調光器５からの信号を調光信号回路３４からの信号に切り替えるための信号切替スイッチＳ２を有することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明によれば、図１１に示すように、電子バラスト１は昇圧チョッパー回路１２とその出力に接続されたインバータ回路１３及びこれらいずれかの回路の動作条件を切り替えて光出力を低減する調光スイッチＳ２１，Ｓ２２で構成され、停電検知回路３２の出力で動作する切替制御回路３３によって上記調光スイッチＳ２１，Ｓ２２を切り替えることを特徴とするものである。
請求項８の発明によれば、図１２に示すように、商用電源Ｖｓに接続され昇圧チョッパー回路１２とその出力に接続されたインバータ回路１３を含む電子バラスト１と、商用電源Ｖｓに接続された充電回路３１と、この充電回路３１によって充電される二次電池Ｂと、商用電源Ｖｓが停電したことを検知する停電検知回路３２と、上記二次電池Ｂと並列に入力部を接続された非常用コンバータ４と、この非常用コンバータ４をＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチＳ１と、上記非常用コンバータ４の出力を上記電子バラスト１を構成するインバータ回路１３の入力部に供給するためのダイオードＤ３と、上記スイッチＳ１を停電時にＯＮし復電時にＯＦＦするように切り替える切替制御回路３３から構成され、電子バラスト１は、図１７に示すように、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路１７と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路１７の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段（負特性サーミスタＲｔ）を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項９の発明によれば、電子バラスト１は、図１３に示すように、ランプ２の寿命末期を検出するための検出回路１７と、この検出回路１７の出力で回路動作を停止・保持する発振停止保持回路１５を有し、図１６に示すように、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路３３によって停電時には上記発振停止保持回路１５の保持を解除し、または図１５に示すように、上記検出回路１７の検出感度を切り替えることを特徴とするものである。
請求項１０の発明によれば、電子バラストは、図１４に示すように、電源投入時に放電灯のフィラメントを一定時間予熱するための先行予熱タイマー１６を有し、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路３３によって停電時に上記先行予熱タイマー１６のタイマー時間を短縮または除去するように切り替えることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について説明するが、（実施例４−４）が本発明に対応しており、その他は前提となる構成として説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に示す。まず、図１の回路構成について説明する。商用交流電源Ｖｓには、スイッチＳACを介して電子バラスト１の電源入力端子が接続されている。電子バラスト１の電源入力端子には、スイッチＳDCを介して非常用コンバータ４の平滑コンデンサＣ０が接続されている。非常用コンバータ４の電源入力はスイッチＳ１を介して二次電池Ｂに接続されている。これらのスイッチＳAC、ＳDC、Ｓ１は例えばリレー接点などで構成することができる。
【００１５】
非常用電源ユニット３は、非常用コンバータ４のほかに、その動作電源となる二次電池Ｂと、その充電回路３１、停電検知回路３２、切替制御回路３３を備えている。充電回路３１は商用交流電源Ｖｓに接続されており、商用交流電源Ｖｓを降圧・整流して二次電池Ｂを充電する。停電検知回路３２は充電回路３１に接続された商用交流電源Ｖｓの通電状態を監視しており、商用交流電源Ｖｓの停電・復電を検知する。切替制御回路３３は停電検知回路３２の停電検知信号を受けて、スイッチＳAC、Ｓ１、ＳDCを非常時の接続状態に切り替えると共に、制御部４１の動作を開始させる。また、停電検知回路３２の復電検知信号を受けて、スイッチＳAC、Ｓ１、ＳDCを常用時の接続状態に切り替えると共に、制御部４１の動作を停止させる。
【００１６】
非常用コンバータ４は、発振トランスＯＴと、その１次巻線と直列接続されたスイッチング素子Ｑと、スイッチング素子Ｑを高周波でオン・オフ動作させる制御部４１と、発振トランスＯＴの２次巻線に接続された整流用のダイオードＤ１と平滑用のインダクタＬ１と平滑コンデンサＣ０の直列回路と、インダクタＬ１と平滑コンデンサＣ０の直列回路に並列接続された回生電流通電用のダイオードＤ２とから構成されている。発振トランスＯＴの１次巻線と２次巻線の巻数比は二次電池Ｂの直流低電圧を商用電源Ｖｓと同等の電圧レベルに変換できるように設定されている。スイッチＳ１がオンされた状態で、制御部４１の出力によりスイッチング素子Ｑが高周波でオン・オフ駆動されると、二次電池Ｂから発振トランスＯＴの１次巻線に高周波で断続される電流が流れる。これにより、発振トランスＯＴの２次巻線には巻数比に応じて昇圧された高周波の電圧が発生する。この高周波の電圧がダイオードＤ１に対して順極性となる期間では、半波整流用のダイオードＤ１がオンとなり、インダクタＬ１を介して平滑コンデンサＣ０が充電される。また、発振トランスＯＴの２次巻線の電圧がダイオードＤ１に対して逆極性となる期間では、半波整流用のダイオードＤ１がオフとなり、インダクタＬ１の蓄積エネルギーにより、回生電流通電用のダイオードＤ２がオンとなり、平滑コンデンサＣ０が充電される。スイッチＳDCがオン状態で、スイッチＳACがオフ状態であると、平滑コンデンサＣ０の電圧は電子バラスト１の電源入力端子に供給される。
【００１７】
図２において、（ａ）は商用電源Ｖｓが停電、復電するタイミングを表したもので、（ｂ）〜（ｄ）は図１の各スイッチＳAC，ＳDC，Ｓ１のＯＮ−ＯＦＦタイミングを示している。何れもＨｉｇｈがＯＮ、ＬｏｗがＯＦＦ状態を表す。なお図２（ｅ）は、商用電源ＶｓのＯＦＦ時及びＯＮ時の電子バラスト動作を模式的に表したものであり、非常用電源は供給されない場合、つまり、商用電源のみで動作する場合を前提に示している。
【００１８】
停電発生時は、以下のシーケンスにて各スイッチを切り替えて非常用コンバータを起動させる。商用電源電圧が例えば図２（ａ）のＶ１以下に低下すると停電を検知（ｔ０）し、スイッチＳACをＯＦＦさせる（ｔ１）。次に、スイッチＳDCをＯＮする（ｔ２）。さらに、スイッチＳ１をＯＮして非常用コンバータを起動させる（ｔ３）。そして、非常用コンバータの出力を徐々に増加し定常状態へ移行させる（ｔ４）。ｔ０〜ｔ１はスイッチＳACの動作時間Ａ、ｔ１〜ｔ２はスイッチＳDCの動作時間Ｂ、ｔ２〜ｔ３はスイッチＳ１の動作時間Ｃ、ｔ３〜ｔ４は非常用コンバータの出力立ち上がり時間Ｄである。
【００１９】
ここで、電子バラストは停電（電源ＯＦＦ）でも即時に動作を停止するものではなく、内蔵の電解コンデンサの残留電荷によってしばらくの間は動作を継続した後、タイマー機能や検出保護機能等がリセットされて初期状態へ戻る。図２（ｅ）のｔ０〜ｔ５は電子バラストのリセット時間Ｈである。一方、復電（電源ＯＮ）すると、蛍光灯のような熱陰極フィラメントを有するランプを負荷とする電子バラストにおいては、通常、ランプを始動させる前に一定時間の予熱を与えて始動電圧を下げるとともにランプヘのストレス軽減を行なう。図２（ｅ）のｔ６〜ｔ１０は先行予熱時間Ｉ（通常約１秒）である。
【００２０】
従って、停電の間、非常用電源ユニットにて電子バラストに非常用電源を供給する場合、前述した各スイッチの切り替え及び非常用コンバータの起動時間の合計が上記電子バラストのリセット時間Ｈを超えると、常用点灯と非常点灯の間に約１秒の予熱期間が介在することになって、非常用照明装置に期待される即時点灯機能を損ねることになる。この観点から、停電時において各スイッチの切り替え及び非常用コンバータの起動を上述のシーケンスにて行なうとともに、それらに要する時間（スイッチＳACの動作時間Ａ＋スイッチＳDCの動作時間Ｂ＋スイッチＳ１の動作時間Ｃ＋出力の立ち上がり時間Ｄ）を電子バラストのリセット時間Ｈ未満に設定する。
【００２１】
同様に、復電時においては、以下のシーケンスにて各スイッチを切り替え、非常用コンバータを停止させる。商用電源電圧が、例えば図２（ａ）のＶ２以上に上昇すると復電を検知（ｔ６）し、スイッチＳ１をＯＦＦして非常用コンバータの動作を停止する（ｔ７）。非常用コンバータの出力平滑用コンデンサＣ０の残留電荷が減少して、電子バラストへの電源供給が停止した後、スイッチＳDCをＯＦＦする（ｔ８）。次に、スイッチＳACをＯＮする（ｔ９）。ｔ６〜ｔ７はスイッチＳ１の動作時間Ｅである。ｔ７〜ｔ８は電解コンデンサＣ０の残留電荷放電時間Ｆであり、スイッチＳDCの動作時間となる。また、ｔ８〜ｔ９はスイッチＳACの動作時間Ｇである。
【００２２】
停電時と同様、復電時においても各スイッチの切り替え及び非常用コンバータの停止を上述のシーケンスにて行なうとともに、それらに要する時間（スイッチＳ１の動作時間Ｅ＋電解コンデンサＣ０残留電荷放電時間（スイッチＳDC動作時間）Ｆ＋スイッチＳACの動作時間Ｇ）を電子バラストのリセット時間Ｈ未満に設定する。
【００２３】
なお本発明においては、非常用電源ユニットの各種切り替え及び制御条件が電子バラストのリセット機能などと密接に関連するため、従来例で示した電源別置型システムとして構成するよりも、器具内蔵型システムとして構成するのに適している。その際、二次電池のセル数の最適化が重要な要素となる。すなわち電池のセル数を増やせば非常用コンバータの昇圧比が小さいので、少ない回路損失設計ができる反面、電池の容積が増えて器具の大型化、コストアップの課題が生じる。また電池のセル数を少なくすれば非常用コンバータの昇圧比を大きく設計する必要があり、また電池の放電電流も大きくなるので回路損失が大きくなり、電池の性能（許容放電電流）によって限界を有する。これらを勘案して目安を掲げれば、最小セル数≧（電子バラスト最大負荷×非常用電源動作時間）／（非常用コンバータ回路効率×電池容量×公称電池電圧）となる。また、最大セル数＜電子バラストの最小許容入力電圧／（公称電池電圧×非常用コンバータの昇圧比）となる。ここで、最小セル数時の非常用コンバータの回路効率は、電池の放電電流増大による損失を考慮しても０．６以上の能力が目安となる。また、非常用コンバータの昇圧比は、電池の放電時に１．５〜０．５Ｖ／セル程度の電圧変動（ニカド電池の場合）があっても昇圧回路の出力電圧を一定化させるために、３倍以上の能力が目安となる。
【００２４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図４、図５に基づいて説明する。図４の回路は、図１におけるスイッチＳACをダイオードブリッジＤＢ１に置き換えると共に、スイッチＳDCをダイオードＤ３に置き換えて無接点化を図ったものである。図４の回路では、図１の回路に比べると、スイッチＳACが無いが、代わりにダイオードブリッジＤＢ１が有るので、商用交流電源Ｖｓが停電している場合において非常用コンバータ４が動作しているときには、ダイオードＤ３を介して電子バラスト１の電源入力部に直流電圧が供給されて、ダイオードブリッジＤＢ１が電圧阻止状態となり、実質的にスイッチＳACの機能を果たしている。また、図４の回路では、図１の回路に比べると、スイッチＳDCが無いが、代わりにダイオードＤ３が有るので、商用交流電源Ｖｓが通電している場合において非常用コンバータ４の平滑コンデンサＣ０の電荷が放電された後はダイオードＤ３が電圧阻止状態となり、実質的にスイッチＳDCの機能を果たしている。その他の構成は図１と同一のため、説明は省略する。
【００２５】
図５は、図４の構成における非常用コンバータの起動、出力立ち上がり条件を示している。図５（ａ）は商用電源の停電（ｔ０）と復電（ｔ４）のタイミングを示している。図５（ｂ）は、停電中に非常用電源が供給されない場合について、商用電源のＯＦＦ時及びＯＮ時の電子バラスト動作を模式的に表している。前述のように、商用電源のＯＦＦ時（停電時）に電子バラストの諸機能がリセットされる時間（ｔ０〜ｔ３：電子バラストのリセット時間Ｈ）が存在し、また、電源ＯＮ時（復電時）には約１秒の先行予熱を行なう。ｔ４〜ｔ７は先行予熱時間Ｉ（通常約１秒）である。
【００２６】
図５（ｃ）は非常用コンバータの動作を模式的に表したもので、ｔ０で停電を検知した後、スイッチＳ１をＯＮさせる。ｔ０〜ｔ１はスイッチＳ１の動作時間Ｃである。その後、非常用コンバータの出力が所定値に上昇する。ｔ１〜ｔ２は非常用コンバータの出力立ち上がり時間Ｄである。なお、この出力立ち上がり時間を適度に設定すれば、非常用コンバータを構成する電子部品に過渡的に発生する電気的ストレスを軽減するとともに、その出力に発生するオーバーシュートを抑制して電子バラストを保護するのに有効である。また、非常用コンバータの制御回路にソフトスタート回路を付加すれば、出力立ち上がり時間Ｄの設計が容易となる。また復電時は、ｔ４で復電を検知した後、スイッチＳ１をＯＦＦさせる。ｔ４〜ｔ５はスイッチＳ１の動作時間Ｅである。スイッチＳ１をＯＦＦして非常時コンバータを停止させれば、平滑コンデンサＣ０の残留電荷が放出される。ｔ５〜ｔ６は平滑コンデンサＣ０の残留電荷放電時間Ｆである。
【００２７】
図５（ｄ）は、停電中に非常用電源が供給される場合について、商用の電子バラストの動作を模式的に表したものである。第１の実施の形態では有接点であったスイッチＳACおよびＳDCをここでは無接点化することにより、上記スイッチＳ１の動作時間Ｃ及び非常用コンバータのソフトスタート時間Ｄの間は出力が一旦低下するが、これらの合計時間が電子バラストのリセット時間Ｈ以下であれば、電子バラストは先行予熱モードに入ることがなく、速やかに非常点灯に移行できる。また復電時は、スイッチＳ１をＯＦＦして非常用コンバータを停止させれば、平滑コンデンサＣ０の残留電荷が放出されるが、この場合すでに復電されているので、電子バラストの入力電圧は途切れることなく連続して印加される。なお、上記のスイッチＳ１は半導体スイッチでもよく、また非常用コンバータ４の制御部４１でコンバータの動作をＯＮ−ＯＦＦさせても構わない。
【００２８】
この実施の形態によれば、電子バラストの商用電源側に整流ブリッジを、また非常用電源ユニットから電子バラストへ向けてダイオードＤ３を設け、更に停電時のスイッチＳ１の動作時間Ｃと非常用コンバータの出力立ち上がり時間Ｄの合計を電子バラストのリセット時間Ｈより短く設定することによって、高信頼性の非常用照明装置を実現できる。また、この実施の形態においては、非常用電源ユニットの各種切り替え及び制御条件が電子バラストのリセット機能などと密接に関連するため、従来例で示した電源別置型システムとして構成するよりも、器具内蔵型システムとして構成するのに適している。
【００２９】
（実施例２−１）
図６の実施例は、図４の基本回路において、電池電圧（非常用コンバータ４の入力電圧）を検出して非常用コンバータ４の制御部４１を介して動作を制御するフィードフォワード回路４２と、非常用コンバータ４の出力電圧を検出して非常用コンバータ４の制御部４１を介して動作を制御するフィードバック回路４３を付加したものである。フィードフォワード回路４２は、電池電圧が放電開始直後の高い状態では非常用コンバータ４が過負荷動作に至らないように、また、放電末期に電池電圧が所定値以下になった場合には電池の過放電を防止するために非常用コンバータ４の動作を停止させるように動作する。フィードバック回路４３は、電子バラスト１側の負荷変動（無負荷や動作停止、始動時など）があっても非常用コンバータ４の出力電圧を所定値に保つように動作する。
【００３０】
この実施例のように、フィードフォワード機能やフィードバック機能を付加することによって、電池エネルギーの有効利用と過放電防止、非常用コンバータの過負荷抑制、非常時の電子バラストへの過電圧等によるストレス低減等の効果により、信頼性に優れたシステムを実現できる。なお、フィードフォワード回路やフィードバック回路は、そのどちらか一方のみ付加しても上述の様な効果を得ることができるが、双方を具備することで、より高い信頼性を得ることが可能となる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態によれば、調光機能を有する非常用照明装置について、非常時に光出力を所定値に設定することを特徴とするものである。
（実施例３−１）
図７の実施例は、調光信号を受けてランプ２を調光点灯させる調光形電子バラスト１ａを用い、また非常用電源ユニット３内部に、停電を検知したときに上記調光用電子バラスト１ａに調光信号を与えるための調光信号回路３４を設けて構成される。非常時に要求される光出力は常用時に比べて低く設定される場合が多く、非常時に調光信号も同時に発生させることによって非常時に所定の光出力を得ることができる。
【００３２】
（実施例３−２）
図８の実施例は、調光信号回路３４からの調光信号を、二次電池Ｂの電圧で変調する変調器３５を有している。放電の過程で低下していく電池電圧に応じて調光信号回路３４からの調光信号に変調を加えて調光形電子バラスト１ａに供給することによって、非常時の光出力をある程度一定に保つことができ、電池エネルギーの有効活用が図れる。
【００３３】
（実施例３−３）
図９の実施例は、調光形電子バラスト１ａと調光器５によって常時調光を行なう場合の例である。非常時は停電を検知して調光信号を発生するとともに、この信号と調光器５を切り替えるスイッチＳ２によって構成される。スイッチＳ２により調光用電子バラスト１ａの調光信号端子は、常時は調光器５からの任意の信号を、非常時は非常用電源ユニット３からの予め設定された調光信号を受けることができる。
【００３４】
（実施例３−４）
図１０の実施例は、停電検知信号を調光器５へ入力し、調光器５内部で常時と非常時の調光信号を発生させる例である。この例の揚含、調光器５は非常時の調光状態を記憶しておく何らかの手段を備えておく必要があるが、図９では常時用と非常時用で別個に備えていた調光信号発生部３４を共通化できるため、非常用電源ユニット３の小型化を図ることが出来る。
【００３５】
（実施例３−５）
図１１の実施例は、電子バラスト１を昇圧チョッパー回路１２とその出力に接続されるインバータ回路１３で構成し、これらの動作条件をスイッチＳ２１，Ｓ２２で切り替えるように構成したものである。電子バラスト１の電源入力端子には、雑防回路１１を介してダイオードブリッジＤＢ２の交流入力端子が接続されている。雑防回路１１とは雑音防止用のフィルター回路であり、電子バラスト１のスイッチング動作による高周波雑音が商用交流電源Ｖｓに漏洩することを防止するための回路である。ダイオードブリッジＤＢ２の直流出力端子（整流出力側）にはインダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ３の直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ３の両端にはダイオードＤ４を介して平滑コンデンサＣ２が接続されている。スイッチング素子Ｑ３は制御回路１８により高周波でオン・オフされる。スイッチング素子Ｑ３とインダクタＬ２、ダイオードＤ４、平滑コンデンサＣ２は昇圧チョッパー回路１２を構成しており、スイッチング素子Ｑ３のオン・オフ動作により商用交流電源Ｖｓの整流出力を昇圧した直流電圧を平滑コンデンサＣ２の両端に出力する。平滑コンデンサＣ２の両端に得られる直流電圧の大きさは、制御回路１８によりスイッチング素子Ｑ３のオン期間等を制御することにより可変とすることができる。平滑コンデンサＣ２の両端にはインバータ回路１３が接続されている。インバータ回路１３は平滑コンデンサＣ２の直流電圧をスイッチング素子により高周波電圧に変換してランプ２に供給する。インバータ回路１３のスイッチング素子の周波数あるいはオン期間は制御回路１４により制御される。
【００３６】
停電を検知して光出力の切り替え制御を行なう際に、電子バラスト内部の昇圧チョッパー回路１２の制御回路１８或いはインバータ回路１３の制御回路１４の動作条件をスイッチＳ２１，Ｓ２２で切り替える。このように、非常時にのみ電子バラスト１を構成する各部の動作条件を変えることによって、外部の調光器等を使用すること無く、非常時の光出力を設定することができる。
【００３７】
（実施例３−６）
図１２の実施例は、非常用電源ユニット３からの直流出力を電子バラスト１内部のインバータ回路１３の入力部に供給するように構成し、非常時に所定の光出力が得られるように非常用電源ユニット３からの直流電圧を設定する。この様な構成によって、電子バラスト１と商用電源Ｖｓ間に設けていたダイオードブリッジ（例えば図１１のＤＢ１）は不要となり、更に非常時は電子バラスト１内部の昇圧チョッパー回路１２は動作しないので、非常時の回路損失が低減されて電池容量の節約も可能となる。
【００３８】
この実施の形態によれば、簡単な構成で非常時の光出力を所定値に設定することが可能であり、また電池電圧に応じて調光信号に変調を加えれば非常時の光出力をある程度一定に保つことも可能であり、更に非常用電源ユニットからの直流出力を電子バラスト内部のインバータ回路入力に供給すれば回路構成の簡素化、回路損失の低減が可能となり、小形で経済性に優れた高信頼性のシステムが構成できる。また、非常時の光出力は、調光信号発生部の部品を変更することで容易に設定可能であるが、例えばディップスイッチやボリューム等を使用すれば、ユニット外部から容易に設定を変更することも可能となり、汎用性をより一層高めることも可能となる。
なお、電子バラスト、放電灯、二次電池、常用調光器を除いて一つのプリント基板上に実装し、かつ常用調光器を除いた全てを一つの照明器具に内蔵することが好ましい。
【００３９】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態によれば、電子バラストに付加された検出保護機能を、非常時においては除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることによって、安全性確保に適した非常用照明を実現できる。
この実施の形態を図１３に基づいて説明する。昇圧回路１２は上述の昇圧チョッパー回路などで構成されており、平滑コンデンサＣ２の両端に直流電圧を得ている。インバータ回路１３の電源入力部では、平滑コンデンサＣ２の両端にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を接続している。これらのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は制御回路１４の出力により高周波で交互にオン・オフされる。一方のスイッチング素子Ｑ２の両端には、直流カット用のコンデンサＣ４と、共振用のインダクタＬ３を介して、蛍光ランプ２が接続されている。蛍光ランプ２のフィラメントの非電源側端子間には共振用のコンデンサＣ３が並列接続されている。コンデンサＣ３とインダクタＬ３は共振回路を構成している。ランプ２の両端（端子▲１▼−▲２▼間）には検出回路１７が接続されている。この検出回路１７は後述するように寿命末期や無負荷等の異常を検出して端子▲３▼に負荷異常検出信号を発生する。この負荷異常検出信号を受けて発振停止保持回路１５が端子▲４▼に発振停止保持信号を出力し、制御回路１４の動作を停止させる。また、先行予熱タイマー１６は電源投入後の一定期間は端子▲５▼に先行予熱期間を示す信号を出力し、インバータ回路１３の出力をランプ２が点灯しないレベルに低減させる。
【００４０】
電子バラストにおける検出回路１７は、主にランプ寿命末期にフィラメントに塗布されたエミッタが消滅することによる異常放電に対して回路及びランプを保護するために設けられるもので、ランプ間の電圧上昇或いは電流増加を検出してインバータ動作を停止・保持させたり、出力を低減・保持あるいは間欠動作させる場合が多い。図１３の回路では、非常用電源ユニットの停電検知部で停電を検知して非常点灯のための切り替え制御を行なう際に、図１４〜図１７の各実施例のように、電子バラスト内部のインバータ回路の一部を同時に操作するように構成している。
【００４１】
（実施例４−１）
図１４は先行予熱タイマー回路１６の回路構成を一例として示している。電子バラスト１の電源が投入されて、制御電源電圧Ｖｃｃが立ち上がると、抵抗Ｒ１１を介してツェナーダイオードＤｚ１に電流が流れて、ツェナーダイオードＤｚ１の両端に生じる一定の基準電圧がコンパレータＣＯＭＰ１の＋側入力端子に印加される。また、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１よりなる時定数回路（積分回路）に制御電源電圧Ｖｃｃが印加され、コンデンサＣ１１の電圧が徐々に上昇する。このコンデンサＣ１１の電圧はコンパレータＣＯＭＰ１の−側入力端子に印加されて、ツェナーダイオードＤｚ１の基準電圧と比較されている。コンデンサＣ１１の電圧は電源投入後、約１秒後にツェナーダイオードＤｚ１の電圧に達するように抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１１の値を設定されている。これによりコンパレータＣＯＭＰ１の出力（端子▲５▼）は電源投入後の約１秒間はＨｉｇｈレベルとなり、その後はＬｏｗレベルとなる。端子▲５▼はインバータ回路１３の制御回路１４に接続されて、電源投入後の一定期間は、インバータ回路１３の出力をランプ２が点灯しないレベルに低減させる。これにより、ランプ２のフィラメントを十分に予熱して常用点灯時のランプ寿命を確保している。
【００４２】
一方、非常用電源ユニット３の切替制御回路３３が動作したときには、スイッチＳＷ１がオンとなり、非常時にコンデンサＣ１１への充電を促進するための抵抗Ｒ１３を積分回路の抵抗Ｒ１２に並列接続する。Ｒ１２≫Ｒ１３と設定しておくことにより、抵抗Ｒ１３を介して急速にコンデンサＣ１１が充電されるため、先行予熱タイマーの予熱時間（通常約１秒）を短縮して速やかに光出力を得ることができる。非常用照明装置の使命は、非常時に速やかに必要な光束を確保することにあるので、停電発生とともに先行予熱タイマーの機能を除去或いは時間を短縮することは有効である。
【００４３】
（実施例４−２）
図１５は検出回路１７の回路構成を一例として示している。この回路では、ランプ２の両端（端子▲１▼−▲２▼間）の電圧をダイオードＤで半波整流し、抵抗Ｒ２とＲ３で分圧してコンデンサＣにランプ電圧の検出値を生成し、これをコンパレータＣＯＭＰの＋側入力端子に印加している。コンパレータＣＯＭＰの−側入力端子には抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＤｚにより生成した基準電圧が印加されている。ランプ２が寿命末期でなく正常に点灯しているときには、コンデンサＣの電圧はツェナーダイオードＤｚの基準電圧よりも低く、コンパレータＣＯＭＰの出力（端子▲３▼）はＬｏｗレベルに維持されている。ランプ２が接続されていないとき、あるいは寿命末期（エミレス状態）となったときには、コンデンサＣの電圧は上昇し、ツェナーダイオードＤｚの基準電圧を越える。これによりコンパレータＣＯＭＰの出力（端子▲３▼）はＨｉｇｈレベルとなり、ランプ２が寿命末期あるいは無負荷状態であることを検出する。
【００４４】
スイッチＳＷは非常用電源ユニット３の切替制御回路３３によって停電検知時にＯＮされる。ランプ２が正常な場合においては検出回路１７の両端電圧は低く、抵抗Ｒ２とＲ３及びコンデンサＣで分圧・平滑された電位は基準電位未満に設定される。ランプ寿命末期にランプ電圧が上昇すると、上記の検出電圧は基準電位を超えてコンパレータＣＯＭＰの出力が反転し、その出力が発振停止・保持回路１５に入力されてインバータ回路１３は発振動作を停止する。非常時に、非常用電源ユニット３で停電を検知し切替制御回路３３によりスイッチＳＷをＯＮすると、抵抗Ｒ３と並列に抵抗Ｒ４が接続されて抵抗Ｒ２との分圧値は低下するので、抵抗Ｒ４の値次第で検出回路１７の機能を除去或いは感度低減を行なうことができる。
【００４５】
（実施例４−３）
図１６は発振停止保持回路１５の回路構成を一例として示している。この回路では、検出回路１７の出力（端子▲３▼）がＨｉｇｈレベルとなる時間が多くなると、抵抗Ｒ２２，Ｒ２３、コンデンサＣ２１よりなる蓄積回路を介してＳＣＲのゲート電圧が上昇し、ＳＣＲがターンオンする。ひとたびＳＣＲがオンすると、常閉スイッチＳＷ２と抵抗Ｒ２１を介して制御電源電圧Ｖｃｃからグランド（端子▲２▼）にＳＣＲの保持電流が流れ続けるので、発振停止保持回路１５の出力（端子▲４▼）はＬｏｗレベルに保持される。これにより制御回路１４は動作を停止し、インバータ回路１３の発振停止状態を保持する。
【００４６】
この実施例では常用時に検出回路１７が動作して発振停止・保持回路１５が動作した状態で停電が発生した場合、発振停止・保持機能を解除して非常点灯を行なうことができる。すなわち、非常用電源ユニット３の切替制御回路３３が動作して常開スイッチＳＷ２がオフされると、ＳＣＲの保持電流が遮断されて、ＳＣＲはターンオフする。また、発振停止保持回路１５の出力（端子▲４▼）は抵抗Ｒ２１を介して制御電源電圧Ｖｃｃに接続されるので、Ｈｉｇｈレベルとなり、インバータ回路１３の発振停止保持は解除される。
【００４７】
（実施例４−４）
図１７の実施例は図１５に示した検出回路１７の抵抗Ｒ３と並列に負特性サーミスタＲｔを接続したものであり、特に火災を想定した高温状態（例えば１００℃以上：火災時以外は非常に可能性が低く、電子バラストを構成する電子部品の信頼性を損なわない程度の温度）では検出回路１７の感度を低下させて、高温でランプ２に異常放電が起こっても検出回路１７が動作しないようにして非常点灯を最優先させている。
この実施の形態によれば、電子バラストに付加された検出保護機能を、非常時においては除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることによって、安全性確保に適した非常用照明を実現できる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、商用電源と電子バラストを接続、切断するためのスイッチ、及び、非常用コンバータと電子バラストを接続、切断するためのスイッチを用いた構成において、停電時及び復電時に各スイッチの切り替え、非常用コンバータの起動・停止を適切な順序で行なうとともに、それらに要する時間が電子バラストのリセット時間未満となるように設定したので、高信頼性を保ちながら速やかに非常点灯に切り替えることができる。すなわち、商用電源でも直流電源でも動作可能な交直両用型の電子バラストを用いた非常用電源ユニットにおいて、停電及び復電の際に切り替えるスイッチのストレスに起因する設備の大型化や経済的な課題を解決することができる。
また、請求項１〜１１の発明によれば、電子バラストは、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段を有するので、電子バラストに付加された検出保護機能を、非常時においては除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることができ、安全性確保に適した非常用照明を実現できる。
請求項２の発明によれば、商用電源と電子バラストを接続、切断するためのスイッチを整流ブリッジに、非常用コンバータと電子バラストを接続、切断するためのスイッチをダイオードに置き換えて無接点化を図った構成において、停電時の非常用コンバータ起動時間と出力立ち上がり時間の合計を電子バラストのリセット時間より短く設定することによって、高信頼性の非常用照明装置を実現できる。
請求項３の発明によれば、フィードフォワード機能やフィードバック機能を付加することによって、電池エネルギーの有効利用と過放電防止、非常用コンバータの過負荷抑制、非常時の電子バラストヘの過電圧等によるストレス低減等の効果により、信頼性に優れたシステムを実現できる。
【００４９】
請求項４の発明によれば、調光信号を受けてランプを調光点灯させる調光形電子バラストを用い、また非常用電源ユニット内部に、停電を検知したときに上記調光用電子バラストに調光信号を与えるための調光信号回路を設けて構成され、簡単な構成で非常時の光出力を所定値に設定することが可能であり、適切な光出力を得ることにより、経済性及び安全性を一段と向上させることができる。
請求項５の発明によれば、電池電圧に応じて調光信号に変調を加えることで、非常時の光出力をある程度一定に保つことが可能である。
【００５０】
請求項８の発明によれば、更に非常用電源ユニットからの直流出力を電子バラスト内部のインバータ回路入力に供給することで、回路構成の簡素化、回路損失の低減が可能となり、小形で経済性に優れた高信頼性のシステムが構成できる。請求項９の発明によれば、電子バラストのインバータ回路部と非常用電源ユニットの切替制御回路を連動させることによって、停電発生時には電子バラストに付加された検出保護機能を除去あるいは感度低減して非常点灯を最優先させることによって、安全性確保に適した非常用照明を実現できるものである。
請求項１０の発明によれば、停電発生時には電子バラストによる放電灯のフィラメントの予熱を短縮あるいは省略するようにしたから、非常時に速やかに必要な光束を確保することができ、安全性確保に適した非常用照明を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作説明図である。
【図３】従来例の回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の回路図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の動作説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の一実施例を示す回路図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の第１実施例を示す回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の第２実施例を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の第３実施例を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の第４実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の第５実施例を示す回路図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の第６実施例を示す回路図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の回路図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の第１実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の第２実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態の第３実施例の要部構成を示す回路図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態の第４実施例の要部構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 電子バラスト
２ ランプ
３１ 充電回路
３２ 停電検知回路
３３ 切替制御回路
４ 非常用コンバータ
Ｖｓ 商用電源
ＳAC 第１のスイッチ
Ｓ１ 第２のスイッチ
ＳDC 第３のスイッチ
Ｃ０ 平滑コンデンサ
Claims (11)
- 商用電源から第１のスイッチを介して接続された電子バラストと、電子バラストの負荷である放電灯と、商用電源に接続された充電回路と、この充電回路によって充電される二次電池と、商用電源が停電したことを検知する停電検知回路と、上記二次電池と並列に入力部を接続され出力部に平滑コンデンサを有する非常用コンバータと、この非常用コンバータをＯＮ−ＯＦＦするための第２のスイッチと、上記非常用コンバータの出力を上記第１のスイッチと電子バラストの接続点に供給するための第３のスイッチと、上記停電検知回路の出力によって、停電時には第１のスイッチをＯＦＦし、第３のスイッチをＯＮし、第２のスイッチをＯＮした後、非常用コンバータの出力が定格まで上昇するように制御するとともに、復電時には第２のスイッチをＯＦＦし、上記平滑コンデンサの電荷が放出されるまでの遅延時間の後、第３のスイッチをＯＦＦし、第１のスイッチをＯＮするように、上記各スイッチを遅延時間を設けながら切り替える切替制御回路とから構成され、停電時の各スイッチの切り替え時間の合計及び復電時の各スイッチの切り替え時間の合計が、電源が遮断された場合に電子バラストの制御機能がリセットされる時間よりも短くなるように設定し、電子バラストは、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段を有することを特徴とする非常用照明装置。
- 商用電源から整流回路を介して接続された電子バラストと、その負荷である放電灯と、商用電源に接続された充電回路と、この充電回路によって充電される二次電池と、商用電源が停電したことを検知する停電検知回路と、上記二次電池と並列に入力部を接続され出力部に平滑コンデンサを有する非常用コンバータと、この非常用コンバータをＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチと、上記非常用コンバータの出力を上記整流回路と電子バラストの接続点に電流を供給する方向に接続するダイオードと、上記停電検知回路の出力によって上記スイッチを遅延時間を設けて停電時はＯＮ、復電時はＯＦＦする切替制御回路から構成され、停電時には上記スイッチをＯＮする時間及び非常用コンバータの出力が定常値まで上昇する時間の合計が電子バラストの制御機能がリセットされる時間よりも短くなるように設定し、電子バラストは、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段を有することを特徴とする非常用照明装置。
- 二次電池の電圧を検出して非常用コンバータの出力制御を行なうフィードフォワード回路、二次電池の電圧が閾値以下となった場合は非常用コンバータの動作を停止させる過放電防止回路、非常用コンバータの出力電圧を検出して出力電圧が一定値になるように制御するフィードバック回路のうち少なくとも一つ以上を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の非常用照明装置。
- 電子バラストは外部からの信号を受けて調光が可能な調光形電子バラストであり、停電検知回路の出力によって調光信号を発生する調光信号回路を設けて上記調光型電子バラストに調光信号を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非常用照明装置。
- 調光信号回路からの調光信号を、二次電池の電圧で変調する変調器を有することを特徴とする請求項４に記載の非常用照明装置。
- 常時、調光形電子バラストに調光信号を供給する常用調光器と、非常時には常用調光器からの信号を調光信号回路からの信号に切り替えるための信号切り替えスイッチを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の非常用照明装置。
- 電子バラストは昇圧チョッパー回路とその出力に接続されたインバータ回路及びこれらいずれかの回路の動作条件を切り替えて光出力を低減する調光スイッチで構成され、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路によって上記調光スイッチを切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非常用照明装置。
- 商用電源に接続され昇圧チョッパー回路とその出力に接続されたインバータ回路を含む電子バラストと、商用電源に接続された充電回路と、この充電回路によって充電される二次電池と、商用電源が停電したことを検知する停電検知回路と、上記二次電池と並列に入力部を接続された非常用コンバータと、この非常用コンバータをＯＮ−ＯＦＦするためのスイッチと、上記非常用コンバータの出力を上記電子バラストを構成するインバータ回路の入力部に供給するためのダイオードと、上記スイッチを停電時にＯＮし復電時にＯＦＦするように切り替える切替制御回路から構成され、電子バラストは、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路と、内部温度が約１００℃を超える温度に至った場合には上記検出回路の検出感度を低減あるいは検出動作を停止させる手段を有することを特徴とする非常用照明装置。
- 電子バラストは、放電灯の寿命末期を検出するための検出回路と、この検出回路の出力で回路動作を停止・保持する発振停止保持回路を有し、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路によって停電時には上記発振停止保持回路の保持を解除し、または上記検出回路の検出感度を切り替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の非常用照明装置。
- 電子バラストは、電源投入時に放電灯のフィラメントを一定時間予熱するための先行予熱タイマーを有し、停電検知回路の出力で動作する切替制御回路によって停電時に上記先行予熱タイマーのタイマー時間を短縮または除去するように切り替えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の非常用照明装置。
- 電子バラスト、放電灯、二次電池、常用調光器を除いて一つのプリント基板上に実装し、かつ常用調光器を除いた全てを一つの照明器具に内蔵したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の非常用照明装置。
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