TWI542255B

TWI542255B - 照明器具

Info

Publication number: TWI542255B
Application number: TW103137310A
Authority: TW
Inventors: 奧浦圭一郎; 佐佐木工輔; 蘇勇錦
Original assignee: 松下知識產權經營股份有限公司
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-07-11
Also published as: JP6340710B2; JP2015106508A; TW201531163A; WO2015079617A1

Description

照明器具

本發明一般而言係關於照明器具，更詳細而言，係關於插入商用電源之插座，照亮通道之底面之夜燈。

自以往，即有插入通道之壁面之插座，檢測周圍之黑暗或人之通行而照亮通道之腳下之腳步燈(參照例如日本實用新案註冊編號3108623，以下稱「文獻1」)。

文獻1所記載之腳步燈，具有一次電池，可自插座卸除，用作為以一次電池為電源之行動電燈。

文獻1所記載之腳步燈可用作為行動電燈，故使用者可能於例如國外旅行或國外出差等時將腳步燈帶到國外。使用者將文獻1所記載之腳步燈連接國外之商用電源之插座時，可能對腳步燈供給與日本之商用電源之額定電壓不同之過大之電壓，使腳步燈之控制電路及點燈電路受到壓迫。

鑒於上述課題，本發明之目的在於提供一種照明器具，輸入電壓之允許範圍廣，減少對點燈電路及控制部施加之壓迫。

為解決上述課題，本發明之照明器具，包含插頭、點燈電路、操作部、照度轉換部、控制部、與切換電源部。插頭，以可任意裝卸之方式連接商用電源之插座。點燈電路，使照明負載點燈。為使該照明負載點燈或熄燈而操作操作部。照度轉換部，對應周圍之明亮度其輸出之大小變化。控制部，若由該照度轉換部之輸出求得之明亮度較既定值暗，即控制該點燈電路以自該插座經由該插頭供給之電力使該照明負載點燈；若使用該操作部進行點燈操作，即控制該點燈電路以自電池供給之電力使該照明負載點燈。切換電源部，將自該插座經由該插頭輸入之電壓切換，藉此，將其轉換為既定電壓值之直流電壓，供給至該點燈電路及該控制部。

SW1~SW3‧‧‧開關

SN1、SN2‧‧‧信號

VDD‧‧‧電源端子

Vdc‧‧‧輸出電壓

9a(9)‧‧‧LED

1‧‧‧照明器具

3a‧‧‧明亮度感測器

5a、5b‧‧‧LED

6‧‧‧點燈電路

7‧‧‧控制電路

8‧‧‧點燈開關

10‧‧‧主基板

11‧‧‧停電檢測電路

12‧‧‧電池

14‧‧‧電壓測定電路

15‧‧‧調節器

16‧‧‧昇壓電路

17‧‧‧商用電源

18‧‧‧切換電源部

18a‧‧‧切換IC

18b、18e‧‧‧整流平滑電路

18f‧‧‧變壓器

18c‧‧‧1次線圈

18d、18g‧‧‧2次線圈

31‧‧‧切換開關

【圖1】中，圖1A係依實施形態之照明器具之概略性的電路方塊圖，圖1B係用來說明依實施形態之照明器具之重要部位之概略性的電路方塊圖。

【圖2】係說明依實施形態之照明器具之重要部位之正視圖。

【圖3】係說明依實施形態之照明器具之重要部位之右剖面圖。

【圖4】係依實施形態之照明器具之俯視圖。

【圖5】係依實施形態之照明器具之左側視圖。

【圖6】係依實施形態之照明器具之正視圖。

【圖7】係說明依實施形態之照明器具之重要部位之分解立體圖。

【圖8】中，圖8A~圖8G，係說明依本實施形態之照明器具之重要部位之動作圖。

以下，參照圖式說明關於本實施形態之照明器具。又，以下之說明中，圖2所示之x軸方向限定為左右方向，y軸方向限定為上下方向。且以圖3所示之z軸方向(與圖2之紙面正交之方向)為前後說明。

本實施形態之照明器具，連接設於例如壁面之插座，用作為周圍變暗即照亮底面之腳步燈。照明器具包含電池，可自插座卸除，用作為以電池為電源之手持燈(行動電燈)。

本實施形態之照明器具1，如圖1A所示，包含切換電源部18、點燈電路6、LED(Light Emitting Diode)5a、5b(照明負載)、LED9a(點燈部9)、控制電路7(控制部)、與電池12。且照明器具1，包含停電檢測電路11與電壓測定電路14。

停電檢測電路11，監視輸入至切換電源部18之一次側之電壓，藉此，檢測是否正在供給商用電源17。若正在供給商用電源17，停電檢測電路11，即對控制電路7輸出信號SN1。

點燈電路6，包含調節器15、昇壓電路16、開關SW1~SW3。自切換電源部18或昇壓電路16中任一方對調節器15輸入直流電壓。調節器15，抑制輸入電壓之變動，輸出至控制電路7及LED5a、5b、9a。又，在調節器15與切換電源部18之間、及調節器15與昇壓電路16之間，分別連接例如電流逆流防止用二極體(未經圖示)。

點燈電路6，分別連接照明用LED5a、5b，與為通報電池12之剩餘容量降低而設置之LED9a。LED5a隔著開關SW1連接調節器15。同樣地，LED5b隔著開關SW2連接調節器15，LED9a隔著開關SW3連接調節器15。開關SW1~SW3分別由控制電路7操作導通/斷開。

昇壓電路16，以例如昇壓斬波電路等構成，使電池12之電壓昇壓，輸出至調節器15。昇壓電路16之動作，以自控制電路7輸入之信號SN2控制。

電池12，係例如錳乾電池或鹼、錳乾電池等單三型一次電池，連接昇壓電路16之1次側。

照明器具1，包含測定電池12之輸出電壓之電壓測定電路14。電壓測定電路14，於每一既定期間對電池12之電壓進行A/D轉換，輸出至控制電路7。

控制電路7，包含例如微電腦，實行組裝之程式，藉此，實現點燈電路6之控制。自調節器15對控制電路7之電源端子VDD輸入直流電壓。

控制電路7，連接切換開關31、點燈開關8(操作部)、與明亮度感測器3a(照度轉換部)。

明亮度感測器3a，以檢測周圍之明亮度之元件(例如光二極體、光電晶體等)構成。明亮度感測器3a之輸出電流對應周圍之明亮度變化。

切換開關31，係可沿左右方向任意移動之滑動開關，以切換夜燈功能是否有效。切換開關31設定為夜燈功能有效之狀態下，自明亮度感測器3a之輸出電流求得之周圍之明亮度若較既定值暗，控制電路7即令開關SW1為導通狀態，使LED5a點燈。切換開關31設定為夜燈功能有效之狀態下，自明亮度感測器3a之輸出電流求得之周圍之明亮度若較既定值亮，控制電路7即令開關SW1為斷開狀態，使LED5a熄燈。又，亦可於切換LED5a之點燈/熄燈之臨限值(上述之既定值)設置滯後性。於臨限值設置滯後性，藉此，可抑制周圍之明亮度變化而接近既定值附近之際，LED5a之點燈與熄燈以短周期重複。

另一方面，切換開關31設定為夜燈功能無效之狀態中，自明亮度感測器3a之輸出電流求得之周圍之明亮度即使較既定值暗，控制電路7亦持續維持開關SW1之斷開狀態。

停電檢測電路11、電壓測定電路14、點燈電路6、控制電路7、與切換電源部18，分別安裝於後述之主基板10。

切換電源部18，如圖1B所示，包含切換IC18a、整流平滑電路18b、18e、與具有1次線圈18c及2次線圈18d、18g之變壓器18f。切換電源部18之輸入端子，電性連接以可任意裝卸之方式連接商用電源之插座之插頭4。切換電源部18，係返馳變換器方式之切換電源，將經由插頭4輸入之交流電壓轉換為既定電壓值之直流電壓而輸出。

整流平滑電路18b，以下列者構成：使交流電壓全波整流之全波整流電路(未經圖示)、與使其整流輸出平滑化之濾波器電路(未經圖示)。整流平滑電路18b之輸入端子連接插頭4。在整流平滑電路18b之輸出端子間，串聯連接有切換IC18a具有之半導體開關(未經圖示)與1次線圈18c。整流平滑電路18b，使自插頭4輸入之交流電壓全波整流，使其整流輸出平滑化而輸出。

1次線圈18c構成變壓器18f之1次側，於變壓器18f之2次側，設置捲繞方向與1次線圈18c相反之2次線圈18d、18g。在2次線圈18d之輸出端子間，連接有整流平滑電路18e。在2次線圈18g之輸出端子間，連接有切換IC18a。

整流平滑電路18e，包含使2次線圈18d之兩端電壓半波整流之半波整流電路(未經圖示)、與使其輸出平滑化之濾波器電路(未經圖示)。整流平滑電路18e，使產生於2次線圈18d之兩端間之脈衝狀之電壓半波整流後，使其平滑化，轉換為大致一定之直流電壓。

切換IC18a，將使整流平滑電路18b與1次線圈18c之間導通/斷開之半導體開關(未經圖示)，及控制半導體開關之切換之控制電路積體化。半導體開關，以例如MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，金屬氧化物半導體場效應電晶體)或雙極性電晶體等構成。切換IC18a，包含檢測產生於2次線圈18d之電壓之2次線圈18g。切換IC18a對半導體開關進行PWM(Pulse Width Modulation，脈寬調變)控制，俾自2次線圈18g之兩端電壓推定之整流平滑電路18e之輸出電壓Vdc為既定電壓值。

在此，參照圖8說明關於切換電源部18之動作。

將插頭4插入設於牆壁等之商用電源17之插座(未經圖示)後，自商用電源17供給之交流電壓即輸入至整流平滑電路18b。整流平滑電路18b，使自商用電源17供給之交流電壓(參照圖8A)全波整流後(參照圖8B)，使其整流輸出平滑化，轉換為大致一定之直流電壓(參照圖8C)。

切換IC18a，自反饋之2次線圈18g之電壓值檢測2次線圈18d之電壓值，對半導體開關(未經圖示)進行PWM控制，俾輸出電壓Vdc為既定電壓值。藉由半導體開關之PWM控制，對1次線圈18c施加脈衝狀之電壓(參照圖8D)。

於2次線圈18d，產生對應捲線比使輸入電壓降壓之脈衝狀之交流電壓(參照圖8E)。整流平滑電路18e，使2次線圈18d之兩端電壓半波整流後(參照圖8F)，輸出其整流輸出經平滑化之輸出電壓Vdc(參照圖8G)。

切換IC18a，根據自反饋之2次線圈18g之電壓值檢測之2次線圈18d之電壓值，進行半導體開關之PWM控制，俾輸出電壓Vdc為既定電壓值之直流電壓，故輸入電壓之允許範圍廣。自額定電壓不同之商用電源17對切換電源部18供給電力時，切換電源部18進行切換動作，俾輸出電壓為既定電壓值。因此，對點燈電路6及控制電路7難以施加過大之電壓，減少對點燈電路6及控制電路7施加之壓迫。

其次，參照圖2~圖7說明關於照明器具1之構造。

器體2，如圖5及圖6所示，包含前面側開口之矩形箱狀之本體22，及前面呈矩形狀形成，覆蓋本體22之前面之開口部之外殼21。

於外殼21之正面中之上側部分，形成較外殼21之下側部位更朝前側突出之延伸部21a。於外殼21中除延伸部21a外之前面部分，設置呈矩形狀開口之開口部21c，安裝導光板13於外殼21，俾封閉開口部21c。

導光板13，包含前面呈矩形之光萃取部13a(出射面)，及形成為自光萃取部13a之上表面朝上側突出之光入射部13b(入射面)(參照圖2)。光入射部13b，配置於延伸部21a之內側，配置成光入射部13b之入射面(本實施形態中係上側面)分別與LED5a、5b對向。光入射部13b，將自LED5a、5b放射至光入射部13b之入射面之光導往光萃取部13a。光萃取部13a之前面，形成為與延伸部21a之前面為同一面，自開口部21c朝外部露出。於光萃取部13a之背面，設置使通過光萃取部13a內之光擴散之光擴散部19，因光擴散部19擴散之光自光萃取部13a之前面朝外部放射。

於延伸部21a之內側，如圖2及圖3所示，配置副基板51。副基板51，以平行於器體2之上表面之方式安裝於器體2內部之上表面附近，電性連接主基板10。

於副基板51，安裝有照明用LED5a、5b、通報用LED9a、明亮度感測器3a、與切換開關31。LED9a安裝於副基板51之上表面之一端側(本實施形態中係左側)。明亮度感測器3a安裝於副基板51之上表面之另一端側(本實施形態中係右側)。切換開關31安裝於副基板51之上表面中央，LED5a、5b分別安裝於副基板51之下側表面。LED5a作為夜燈使用時發光，LED5a之發光色之色溫係約為2700~3000K之燈泡色。LED5b作為手持燈使用時發光，LED5b之發光色之色溫係約為4000K之白色。又，LED5a、5b之放射光之色溫分別不由上述之色溫限定，可配合使用用途適當變更。

於器體2之上表面，如圖4所示，設置透光窗3b、9b、及用來使覆蓋切換開關31之操作部之切換鈕32露出之孔21b。

透光窗9b，以例如丙烯樹脂等透光性材料形成，設於外殼21之上表面中與LED9a對向之部位，於器體2之上側露出。LED9a點燈後，LED9a之光即透射透光窗9b，自外殼21之上表面朝外部放射。因此，插頭4連接插座之狀態下，電池12之剩餘容量降低，LED9a點燈後，LED9a之光即自透光窗9b放射。本實施形態中，以LED9a與透光窗9b構成點燈部9。

透光窗3b，以例如丙烯樹脂等透光性材料形成，設於外殼21之上表面中與明亮度感測器3a對向之部位，於器體2之上側露出。器體2之周圍之光透射透光窗3b而入射至明亮度感測器3a後，明亮度感測器3a之輸出電流即對應周圍之明亮度變化。

設置切換鈕32，俾在覆蓋切換開關31之操作部之狀態下，自器體2之上表面之孔21b朝外部露出。切換鈕32沿左右方向滑動移動，藉此，將切換開關31加以切換。切換鈕32設定於滑動方向之一端側(本實施形態中係圖4之右側)後夜燈功能即有效，切換鈕32設定於滑動方向之另一端側(本實施形態中係圖4之左側)後夜燈功能即無效。

於器體2中左右方向之一方之側面(本實施形態中係器體2之左側面)，設置點燈開關8。點燈開關8，在未自商用電源17供給電力之狀態下使LED5b點燈/熄燈。點燈開關8，以例如按鍵開關構成。在未自商用電源17供給電力之狀態下，每按壓點燈開關8一次控制電路7即切換LED5b之點燈/熄燈。又，點燈開關8，不由按鍵開關限定，可係可保持切換後之狀態之適當之種類之開關。

於本體22之背面安裝插頭4。插頭4，如圖5所示，以在插頭4之前端部朝本體22之背面方向之位置，與朝上表面方向之位置之間可任意旋轉之方式受到支持。在將插頭4自商用電源17之插座(未經圖示)拔出之狀態下，使插頭4以插頭4之前端部朝上表面方向之方式往圖5之箭頭A1方向旋轉後，即可將插頭4收納於設在本體22之溝槽41內。

於器體2之背面之下側，如圖7所示，設置收納電池12之收納凹部23a。此收納凹部23a，由以可任意裝卸之方式安裝於本體22之蓋部23b封閉。電池12，係易於取得之一次電池，由收納凹部23a收納，俾電池12之長邊方向沿器體2之左右方向。

於器體2之內側，如圖3所示，收納主基板10。於主基板10，安裝有構成點燈電路6、控制電路7、切換電源部18、停電檢測電路11、與電壓測定電路14之電路零件。主基板10，分別電性連接副基板51、電池12、與插頭4。

在此，說明本實施形態之照明器具1之動作。

首先，說明切換鈕32切換至夜燈功能有效之位置之情形之動作。

器體2在插頭4連接商用電源17之插座(未經圖示)之狀態下，安裝於壁面(未經圖示)。切換電源部18，將自商用電源17供給之交流電壓轉換為既定之直流電壓，輸出至點燈電路6。停電檢測電路11，監視輸入至切換電源部18之一次側之電壓，在正在供給商用電源17之狀態中，對控制電路7輸出信號SN1。控制電路7，在經輸入信號SN1後即令昇壓電路16之昇壓動作呈停止狀態。控制電路7及點燈電路6分別因自商用電源17供給之電力動作。

自商用電源17供給電力之狀態下，自明亮度感測器3a之輸出電流求得之周圍之明亮度若較既定值暗，控制電路7即令開關SW1呈導通狀態，使LED5a自動點燈。LED5a放射至光入射部13b之光因光擴散部19擴散，自光萃取部13a朝外部放射。自導光板13之光萃取部13a放射之光照亮照明器具1之周圍之底面(未經圖示)。LED5a之發光色為燈泡色，故即使於夜間照亮底面亦難以感到炫目。另一方面，自商用電源17供給電力之狀態下，自明亮度感測器3a之輸出電流求得之周圍之明亮度若較既定值亮，控制電路7即令開關SW1呈斷開狀態，使LED5a自動熄燈。

另一方面，切換開關31切換至夜燈功能無效之位置時，控制電路7，即使在自明亮度感測器3a之輸出電流求得之周圍之明亮度較既定值暗時，亦維持開關SW1之斷開狀態，維持LED5a之熄燈狀態。

其次，說明關於以電池12供給之電力動作時照明器具1之動作。

將插頭4自商用電源17之插座(未經圖示)拔出，或發生停電後，停電檢測電路11，即停止信號SN1之輸出。且不自插頭4供給電力後，切換電路(未經圖示)，即自商用電源17切換電源至電池12，對控制電路7供給電池12之電力。控制電路7，在不自停電檢測電路11輸入信號SN1後，即令昇壓電路16進行昇壓動作，自昇壓電路16對調節器15輸出既定之直流電壓。亦即控制電路7及點燈電路6，因自電池12供給之電力動作。控制電路7令昇壓電路16動作後，開關SW2呈導通狀態，LED5b點燈。因此，照明器具1連接插座之狀態下發生停電後，LED5b即自動點燈，沿照射方向照射自導光板13之光萃取部13a放射之光。LED5b之發光色為白色，故作為手持燈使用照明器具1後，識別性佳，更易於認知周圍之狀況。

以自電池12供給之電力使LED5b點燈之狀態下，點燈開關8進行斷開操作後，控制電路7即令開關SW2呈斷開狀態，使LED5b熄燈。同樣地，因自電池12供給之電力動作之狀態下點燈開關8進行導通操作後，控制電路7，即令開關SW2呈導通狀態，使LED5b點燈，自導光板13之光萃取部13a放射光。

又，控制電路7及點燈電路6即使分別以自商用電源17供給之電力動作，因例如自然放電等，電池12之剩餘容量亦逐漸降低。電壓測定電路14輸出之電池12之電壓值若低於作為通報位準之電壓值，控制電路7，即判斷電池12之剩餘容量低於作為通報位準之既定容量，令開關SW3呈導通狀態，使LED9a點燈。LED9a點燈後，LED9a之光即透射透光窗9b，自器體2之上側朝外部放射。使用者，易於自器體2之上側觀察，認知LED9a之光，故易於認知電池之剩餘容量之降低，可掌握內建之電池12需更換電池。

亦可即使照明器具1因自電池12供給之電力動作，電池12之輸出電壓若低於作為通報位準之電壓值，控制電路7即令LED9a點燈。為更抑制電池12之電力消耗，同時使LED9a點燈，控制電路7，亦可在例如LED9a點燈既定期間後使LED9a熄燈，或使LED9a以既定周期閃爍。

如以上說明，本實施形態之照明器具1，包含插頭4、點燈電路6、點燈開關8(操作部)、明亮度感測器3a(照度轉換部)、控制電路7(控制部)、及切換電源部18。插頭4，以可任意裝卸之方式連接商用電源17之插座。點燈電路6，使照明負載(LED5a、5b)點燈。為使照明負載(LED5b)點燈或熄燈，操作點燈開關8(操作部)。明亮度感測器3a(照度轉換部)，對應周圍之明亮度，輸出之大小變化。控制電路7(控制部)控制點燈電路6，俾自明亮度感測器3a(照度轉換部)之輸出求得之明亮度若較既定值暗，即以自插座經由插頭4供給之電力使照明負載(LED5a)點燈。控制電路7(控制部)控制點燈電路6，俾使用點燈開關8(操作部)進行點燈操作後，即以自電池12供給之電力使照明負載 (LED5b)點燈。切換電源部18，將自插座經由插頭4輸入之電壓切換，藉此，將其轉換為既定電壓值之直流電壓，供給至點燈電路6及控制電路7(控制部)。

具有切換電源之切換電源部18，將自商用電源17經由插頭4輸入之電壓切換，藉此，將其轉換為既定電壓值之直流電壓。因此，輸入電壓之允許範圍廣，對點燈電路6及控制電路7施加既定電壓，故可減少對點燈電路6及控制電路7施加之壓迫。

又，依本實施形態之切換電源部18，雖以返馳變換器方式之切換電源構成，但不由返馳變換器方式限定。且切換電源部18，不限定於根據自2次線圈18g之電壓值檢測之2次線圈18d之電壓值，反饋控制對1次線圈18c之輸入電壓。切換電源部18，亦可根據整流平滑電路18e之輸出電壓Vdc之電壓值，反饋控制對1次線圈18c之輸入電壓。

本實施形態之切換電源部18，雖包含檢測2次線圈18d之電壓值，反饋控制對1次線圈18c之輸入電壓之切換IC18a，但亦可不進行反饋控制。亦即切換電源部18，只要是即使自額定電壓不同之商用電源供給電力，亦可輸出既定電壓值之直流電壓之適當之切換電源即可。

近年來，一次電池之性能提升，長壽命之一次電池產品化，故本實施形態之照明器具1中，相較於二次電池，係將易於取得之一次電池採用為電池12。惟作為一次電池之電池12無法充電，故電池12之剩餘容量會因自然放電等逐漸降低。因此，使用者可能未注意電池12之剩餘容量降低，作為手持燈使用照明器具1之際，可能無法充分使用照明器具1。本實施形態之照明器具1，使點燈部9點燈，通報電池12之剩餘容量之降低，故使用者易於認知電池12之剩餘容量之降低。

依本實施形態之點燈部9雖以LED9a及透光窗9b構成，但只要自器體2之上側放射光即可，例如安裝於副基板51之砲彈型LED之前端部分亦可於器體2之上側露出。

依本實施形態之明亮度感測器3a，雖以對應照度電流值變化之元件構成，但亦可係對應例如照度電阻值變化之光敏電阻等。

依本實施形態之照明負載雖以2個LED5a、5b構成，但LED不限定於2個，亦可為1個或3個以上，且照明負載之種類亦不限定於LED。且本實施形態之控制電路7，雖以自切換電源部18之2次側供給之電力使LED5a點燈，以自電池12供給之電力使LED5b點燈，但不限定於電力之供給源變更後即使不同之照明負載點燈。

依本實施形態之電池12雖係單三型一次電池，但亦可係單三型以外之型式，亦可係充電完畢之二次電池(例如鎳、氫充電池等)。

依本實施形態之電壓測定電路14，雖為檢測電池12之剩餘容量而測定輸出電壓，但不限定於測定輸出電壓，可係可檢測電池之剩餘容量之適當之方法。