JP2008243456A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】必要な照度を確保するまでの時間差を無くしつつ省電力化を図る。
【解決手段】照明装置は、商用交流電源ACから電源供給を受けて蛍光灯La1を点灯する蛍光灯点灯回路部1と、商用交流電源ACからの通電を制御することで補助光源たる白熱灯La2の点灯・消灯を切り替える白熱灯点灯回路部2と、検知エリアにおける人の存在を検知する人体検知回路部3と、周囲照度を検出する照度検出回路部4と、人体検知回路部3の検知結果と照度検出回路部4で検出する周囲照度とに応じて蛍光灯点灯回路部1に制御信号を出力する蛍光灯制御回路部5とを備えている。蛍光灯La1の先行予熱期間においては補助光源たる白熱灯La2を点灯することによって必要な照度を確保するまでの時間差を無くすることができる。さらに蛍光灯La1が始動して安定点灯状態に移行した後に白熱灯La2を消灯することで無駄な電力消費を無くして省電力化が図れる。
【選択図】図1

Description

本発明は、照明装置に関するものである。
一般に予熱形電極付きの蛍光灯を点灯する場合、蛍光灯の電極を先行予熱する期間が必要であるため、蛍光灯を点灯させるイベントが発生してから実際に蛍光灯が点灯して必要な照度を確保することができるまでに最大で数秒程度の時間差が生じてしまう。このような問題を解決した照明装置として、点灯信号を受けて蛍光灯を点灯させる蛍光灯点灯回路部と、点灯信号を受けて白熱灯を点灯させる白熱灯点灯回路部と、人体を検出する人体検出部と、人体検出部による人体検出信号を受けて蛍光灯点灯回路部並びに白熱灯点灯回路部に点灯信号又は消灯信号を出力する制御部とを備え、人体検出部により人体が検出された場合に、制御部は、先に白熱灯を点灯させ、蛍光灯は十分に予熱を行った後に点灯させるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1並びに特許文献2参照)。
すなわち、上記従来装置では蛍光灯の先行予熱期間に白熱灯を点灯することで必要な照度を確保するまでの時間差をほぼ無くすことができる。
特開平9−199279号公報 特開2000−100583号公報
ところで、上記従来例では蛍光灯の点灯後も白熱灯の点灯を継続し、蛍光灯を消灯する際に白熱灯も同時に消灯するようになっている。このため、蛍光灯のみで必要な照度が確保できる場合においても白熱灯を点灯することで無駄な電力が消費されてしまうという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、必要な照度を確保するまでの時間差を無くしつつ省電力化が図れる照明装置を提供することにある。
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、予熱形電極付きの蛍光灯を点灯する蛍光灯点灯手段と、蛍光灯点灯手段による予熱期間よりも短い時間で前記蛍光灯以外の補助光源を点灯する補助光源点灯手段と、蛍光灯点灯手段並びに補助光源点灯手段に対して蛍光灯並びに補助光源の点灯・消灯を指示する制御手段とを備え、制御手段は、蛍光灯点灯手段及び補助光源点灯手段に対して同時に点灯を指示するとともに蛍光灯が始動して安定点灯状態に移行した後に補助光源点灯手段に対して消灯を指示することを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、検知エリアにおける人の存在を検知する人体検知手段を備え、制御手段は、人体検知手段で人の存在が検知されている期間並びに当該期間から所定の点灯保持時間が経過するまでの期間において蛍光灯点灯手段に対して点灯を指示することを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2の発明において、制御手段は、前記点灯保持時間が経過したら蛍光灯点灯手段に対して消灯を指示するとともに補助光源点灯手段に対しては一定時間の点灯を指示することを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1項の発明において、蛍光灯の寿命を検出する寿命検出手段を備え、制御手段は、寿命検出手段が蛍光灯の寿命末期を検出したときに補助光源点灯手段に対して点灯を指示することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項3の発明において、周囲照度を検出する照度検出手段を備え、制御手段は、照度検出手段が検出する周囲照度が所定のしきい値以下である場合に補助光源点灯手段に対して点灯を指示し、前記周囲照度がしきい値以下であれば人体検知手段で人の存在が検知されている期間並びに当該期間から所定の点灯保持時間が経過するまでの期間において蛍光灯点灯手段に対して点灯を指示することを特徴とする。
請求項1の発明によれば、制御手段は、蛍光灯点灯手段及び補助光源点灯手段に対して同時に点灯を指示するとともに蛍光灯が始動して安定点灯状態に移行した後に補助光源点灯手段に対して消灯を指示するので、蛍光灯の先行予熱期間においては補助光源を点灯することによって必要な照度を確保するまでの時間差を無くすることができ、さらに蛍光灯が始動して安定点灯状態に移行した後に補助光源を消灯することで無駄な電力消費を無くして省電力化が図れる。
請求項2の発明によれば、制御手段は、人体検知手段で人の存在が検知されている期間並びに当該期間から所定の点灯保持時間が経過するまでの期間において蛍光灯点灯手段に対して点灯を指示するので、検知エリアに人が存在している間だけ照明を行うことで省エネルギ化が図れる。
請求項3の発明によれば、制御手段は、前記点灯保持時間が経過したら蛍光灯点灯手段に対して消灯を指示するとともに補助光源点灯手段に対しては一定時間の点灯を指示するので、検知エリアから人が居なくなった後も補助光源を一定時間だけ点灯することで使い勝手が向上できる。
請求項4の発明によれば、蛍光灯の寿命を検出する寿命検出手段を備え、制御手段は、寿命検出手段が蛍光灯の寿命末期を検出したときに補助光源点灯手段に対して点灯を指示するので、補助光源の点灯によって蛍光灯が寿命末期に達したことを使用者に報知して蛍光灯の交換を促すことができる。
請求項5の発明によれば、制御手段は、照度検出手段が検出する周囲照度が所定のしきい値以下である場合に補助光源点灯手段に対して点灯を指示し、前記周囲照度がしきい値以下であれば人体検知手段で人の存在が検知されている期間並びに当該期間から所定の点灯保持時間が経過するまでの期間において蛍光灯点灯手段に対して点灯を指示するので、周囲照度がしきい値以下の場合にだけ照明を行うことで省エネルギ化が図れる。
(実施形態1)
本実施形態の照明装置は、図1に示すように商用交流電源ACから電源供給を受けて蛍光灯La1を点灯する蛍光灯点灯回路部1と、商用交流電源ACからの通電を制御することで補助光源たる白熱灯La2の点灯・消灯を切り替える白熱灯点灯回路部2と、検知エリアにおける人の存在を検知する人体検知回路部3と、周囲照度を検出する照度検出回路部4と、人体検知回路部3の検知結果と照度検出回路部4で検出する周囲照度とに応じて蛍光灯点灯回路部1に制御信号を出力する蛍光灯制御回路部5とを備えている。
蛍光灯点灯回路部1はいわゆる蛍光灯電子安定器と呼ばれるものであって、例えば、半導体スイッチング素子とチョークコイルやコンデンサなどから構成されるインバータを有し、図示しないインバータ制御回路で半導体スイッチング素子のスイッチング周波数を変化させることで先行予熱モード、始動モード、点灯モードの各動作モードを経由して蛍光灯La1を始動点灯させている。但し、このような蛍光灯電子安定器については従来周知であるから詳細な構成並びに動作の図示並びに説明は省略する。
白熱灯点灯回路部2は、例えば、商用交流電源ACから白熱灯La2への給電経路に挿入されたスイッチ要素を有し、当該スイッチ要素をオン・オフすることで商用交流電源ACから白熱灯La2への給電を入切して白熱灯La2を点灯及び消灯するものである。なお、スイッチ要素は、蛍光灯点灯回路部1に設けられている信号出力端子1aから出力される信号(以下、白熱灯点灯信号と呼ぶ。)がハイレベルの時にオンとなって給電経路を閉じ、白熱灯点灯信号がローレベルの時にオフとなって給電経路を開くようになっている。
人体検知回路部3は、人体から放射される熱線(赤外線)を焦電素子で感知することによって人体を検知するとともに人体を検知しているときにハイレベル、検知していないときにローレベルとなる信号(以下、人体検知信号と呼ぶ。)を蛍光灯制御回路部5に出力している。
周囲照度検出回路部4は、太陽電池のような光電変換素子で光を電気信号に変換しており、光の強さ(周囲照度)に応じたレベルの信号(以下、照度検出信号と呼ぶ。)を蛍光灯制御回路部5に出力している。
蛍光灯制御回路部5は、例えば、マイクロコンピュータを主構成要素とするものであって、照度検出信号が所定のしきい値を超えている間は蛍光灯La1及び白熱灯La2の何れも点灯させないが、照度検出信号がしきい値以下となっているときに人体検知信号がハイレベルになると、蛍光灯制御回路部5に対して蛍光灯La1の点灯を指示する制御信号(ハイレベルの信号)を出力し、人体検知信号がローレベルになってから所定の点灯保持時間が経過したら蛍光灯La1の消灯を指示する制御信号(ローレベルの信号)を出力する。
蛍光灯点灯回路部1では、蛍光灯制御回路部5から入力する制御信号がローレベルからハイレベルに立ち上がると、図示しないインバータ制御回路が蛍光灯La1とチョークコイルやコンデンサを含む共振回路の共振周波数(無負荷共振周波数)よりも高い周波数で半導体スイッチング素子をスイッチングして一定期間(以下、先行予熱期間という。)だけ先行予熱を行う(先行予熱モード)。そして、先行予熱期間が経過したら、インバータ制御回路は前記共振周波数へ近付ける向きに半導体スイッチング素子のスイッチング周波数を下降させることで蛍光灯La1に始動電圧を印加し(始動モード)、蛍光灯La1が始動したら点灯時の共振周波数よりも高い所定の周波数(点灯周波数)で半導体スイッチング素子をスイッチングすることによって蛍光灯La1を安定点灯させる(点灯モード)。ここで、インバータ制御回路においては、蛍光灯制御回路部5から入力する制御信号の立ち上がりに同期して信号出力端子1aから出力する白熱灯点灯信号をハイレベルに立ち上げ、点灯モードに移行してから一定時間が経過したら白熱灯点灯信号をローレベルとしている。
次に、図2のタイムチャートを参照して本実施形態の動作を説明する。
蛍光灯制御回路部5は、照度検出信号がしきい値を超えている間は例え人体検知信号がハイレベルになっても蛍光灯La1の点灯を指示する制御信号を出力せず(〜t1)、照度検出信号がしきい値以下となっているときに人体検知信号がハイレベルになれば(t2)、蛍光灯点灯回路部1に対して蛍光灯La1の点灯を指示するハイレベルの制御信号を出力する。蛍光灯制御回路部5からハイレベルの制御信号が入力されると、蛍光灯点灯回路部1ではインバータ制御回路が起動すると同時にハイレベルの白熱灯点灯信号を信号出力端子1aから出力する。そして、ハイレベルの白熱灯点灯信号が入力された白熱灯点灯回路部2ではスイッチ要素がオンすることで商用交流電源ACから給電された白熱灯La2が直ちに点灯する。また、インバータ制御回路は起動から所定時間が経過すると先行予熱モードで蛍光灯La1の電極を先行予熱し(t3)、先行予熱期間が経過したら始動モードに移行して蛍光灯La1を始動し(t4)、さらに蛍光灯La1が始動したら点灯モードに移行して蛍光灯La1を安定点灯させる(t5)。なお、安定点灯時の蛍光灯La1の光出力を100%とすると、始動モードでは始動してから安定点灯に至るまでの蛍光灯La1の光出力は約60%となる。さらに、点灯モードに移行してから所定時間が経過するとインバータ制御回路が白熱灯点灯信号をローレベルに立ち下げ、白熱灯点灯回路部2のスイッチ要素をオフして白熱灯La2を消灯する(t6)。
すなわち、時刻t2〜t6においては照明装置の光出力が段階的に上昇して所望の照度を得ることができる。また、蛍光灯La1の先行予熱期間(t3〜t4)においては白熱灯La2が点灯することで蛍光灯La1が点灯するまでの時間差を無くすことができる。
一方、人体検知信号がローレベルに立ち下がった時点より所定の点灯保持時間が経過したら、蛍光灯制御回路部5が蛍光灯La1の消灯を指示するローレベルの制御信号を蛍光灯点灯回路部1に出力する(t7)。蛍光灯点灯回路部1では、ローレベルの制御信号が入力されるとインバータ制御回路がハイレベルの白熱灯点灯信号を信号出力端子1aから出力して白熱灯La2が直ちに点灯する(t7)。そして、インバータ制御回路はハイレベルの白熱灯点灯信号を出力してから一定時間が経過したら半導体スイッチング素子のスイッチングを停止して蛍光灯La1を消灯する(t8)。さらに、蛍光灯La1の消灯後、所定時間が経過したらインバータ制御回路が白熱灯点灯信号をローレベルに立ち下げて白熱灯La2が消灯する(t9)。
すなわち、時刻t7〜t9においては照明装置の光出力が段階的に下降して最終的にゼロとなるため、突然照明が消えてしまうことによる不便さを軽減することができる。
上述のように本実施形態によれば、蛍光灯La1の先行予熱期間においては補助光源たる白熱灯La2を点灯することによって必要な照度を確保するまでの時間差を無くすることができ、さらに蛍光灯La1が始動して安定点灯状態に移行した後に白熱灯La2を消灯することで無駄な電力消費を無くして省電力化が図れる。
ところで、電極に塗布されているエミッタ(熱電子放射物質)が消耗して蛍光灯La1が寿命末期に達すると、蛍光灯La1がいわゆる半波放電という異常な放電状態となる。そこで、かかる異常な放電状態を検出する機能(寿命検出機能)をインバータ制御回路に搭載し、異常放電が検出されたとき、つまり、蛍光灯La1が寿命末期に達したときにインバータ制御回路からハイレベルの白熱灯点灯信号を出力することで白熱灯La2を点灯すれば、蛍光灯La1が寿命末期に達したことを使用者に報知して蛍光灯La1の交換を促すことができる。
(実施形態2)
本実施形態の照明装置は、図3に示すように蛍光灯La1を点灯する蛍光灯点灯回路部10と、商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給を入切する電源制御回路部11と、複数個の白色発光ダイオードで構成された補助光源部12と、発光ダイオードを駆動して補助光源部12を点灯させる補助光源点灯回路部13と、検知エリアにおける人の存在を検知する人体検知回路部14と、周囲照度を検出する照度検出回路部15とを備えている。
蛍光灯点灯回路部10は、商用交流電源ACから電源制御回路部11を介して供給される交流電圧を全波整流するダイオードブリッジDBと、ダイオードブリッジDBで全波整流された脈流電圧を入力電圧とする力率改善用の昇圧チョッパ回路CHと、2つの半導体スイッチング素子Q2,Q3を昇圧チョッパ回路CHの出力端間に接続しローサイドの半導体スイッチング素子Q3のソース・ドレイン間に直流カット用のコンデンサCとチョークコイルLを介して蛍光灯La1並びに予熱用コンデンサCmが接続されるハーフブリッジ形のインバータ回路INVと、昇圧チョッパ回路CHを構成する半導体スイッチング素子Q1をPWM制御することで所望の直流出力電圧をインバータ回路INVに印加させるとともにインバータ回路INVを構成する2つの半導体スイッチング素子Q2,Q3を交互にスイッチングするとともにスイッチング周波数を変化させることで先行予熱モード、始動モード、点灯モードの各動作モードを経由して蛍光灯La1を始動点灯させる制御回路部16とを具備している。但し、昇圧チョッパ回路CH並びにハーフブリッジ形のインバータ回路INVについては従来周知であるから詳細な説明は省略する。
制御回路部16はマイクロコンピュータを主構成要素とし、さらに昇圧チョッパ回路CHの直流出力電圧を降圧して10〜5V程度の制御電圧を作成するレギュレータ(図示せず)も有している。そして、レギュレータで作成した制御電圧が電解コンデンサC0を介して補助光源点灯回路部13に供給されている。
補助光源点灯回路部13は、制御回路部16から供給される制御電圧を印加することで補助光源部12を点灯するとともに制御電圧の印加を停止することで補助光源部12を消灯するものである。なお、補助光源点灯回路部13では制御回路部16に設けられている信号出力端子16aから出力される信号(以下、LED点灯信号と呼ぶ。)がローレベルの時に制御電圧を補助光源部12に印加し、LED点灯信号がハイレベルの時に制御電圧を補助光源部12に印加しないように動作する。
照度検出回路部15は、太陽電池のような光電変換素子で光を電気信号に変換し、光の強さ(周囲照度)に応じたレベルの照度検出信号を電源制御回路部11に出力している。
電源制御回路部11は、照度検出信号が所定のしきい値を超えている間は商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給をオフとし、照度検出信号がしきい値以下となる間は商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給をオンとする。
人体検知回路部14は、人体から放射される熱線(赤外線)を焦電素子で感知することによって人体を検知するとともに人体を検知しているときにハイレベル、検知していないときにローレベルとなる人体検知信号を出力するセンサ部14aと、電源制御回路部11が商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給をオンとしているときにセンサ部14aから人体検知信号が入力された場合に所定の点灯保持時間だけハイレベルの点灯信号を制御回路部16に出力する点灯信号出力部14bとを有している。
次に、図4のタイムチャートを参照して本実施形態の動作を説明する。
電源制御回路部11では照度検出信号がしきい値を超えている間は商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給をオフするため、蛍光灯La1は消灯したままとなり、また、制御回路部16から制御電圧も供給されないので補助光源部12も消灯したままである。そして、照度検出信号がしきい値以下になると(t1)、電源制御回路部11が商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給をオンするため、制御回路部16が起動して低レベルの制御電圧(=5V)を出力し、かかる制御電圧が補助光源点灯回路部13を介して補助光源部12に印加されることで補助光源部12が定格点灯時の半分(50%)の光出力で点灯する。また、制御電圧が供給されることで人体検知回路部14が動作し、センサ部14aから人体検知信号が出力されると点灯信号出力部14bからハイレベルの点灯信号が制御回路部16に出力される(t2)。ハイレベルの点灯信号が入力されると、制御回路部16では昇圧チョッパ回路CHを起動した後にインバータ回路INVを起動して先行予熱モードで蛍光灯La1の電極を先行予熱する(t3)。昇圧チョッパ回路CHが起動すると制御回路部16が高レベルの制御電圧(=10V)を出力するため、かかる制御電圧が補助光源点灯回路部13を介して補助光源部12に印加されることで補助光源部12が定格点灯(100%点灯)する。先行予熱期間が経過したら、制御回路部16は始動モードに移行して蛍光灯La1を始動し(t4)、さらに蛍光灯La1が始動したら点灯モードに移行して蛍光灯La1を安定点灯させる(t5)。なお、安定点灯時の蛍光灯La1の光出力を100%とすると、始動モードでは始動してから安定点灯に至るまでの蛍光灯La1の光出力は約60%となる。さらに、点灯モードに移行してから所定時間が経過すると制御回路部16はLED点灯信号をハイレベルに立ち上げ、補助光源点灯回路部13を停止させて補助光源部12を消灯する(t6)。
すなわち、周囲照度が低下してしきい値以下になると補助光源部12が定格点灯時の半分の光出力で点灯し(t1〜t2)、その後、検知エリア内で人が検出されると照明装置の光出力が段階的に上昇して所望の照度を得ることができる。また、蛍光灯La1の先行予熱期間(t3〜t4)においては補助光源部12が点灯することで蛍光灯La1が点灯するまでの時間差を無くすことができる。
一方、人体検知信号がローレベルに立ち下がった時点より所定の点灯保持時間が経過したら、点灯信号出力部14bから制御回路部16にローレベルの点灯信号が出力される(t7)。制御回路部16では、ローレベルの点灯信号が入力されるとLED点灯信号をローレベルに立ち下げて補助光源部12を直ちに定格点灯させる(t7)。そして、制御回路部16はローレベルのLED点灯信号を出力してから一定時間が経過したらインバータ回路INV並びに昇圧チョッパ回路CHを停止して蛍光灯La1を消灯する(t8)。昇圧チョッパ回路CHが停止すると制御電圧が低レベルとなるため、補助光源部12は定格点灯時の半分の光出力で点灯する。さらに、照度検出信号がしきい値を超えると電源制御回路部11が商用交流電源ACから蛍光灯点灯回路部10への電源供給をオフするため、制御回路部16から制御電圧が供給されなくなって補助光源部12が消灯する(t9)。
すなわち、時刻t7〜t9においては照明装置の光出力が段階的に下降して最終的にゼロとなるため、突然照明が消えてしまうことによる不便さを軽減することができる。
上述のように本実施形態によれば、蛍光灯La1の先行予熱期間においては補助光源部12を点灯することによって必要な照度を確保するまでの時間差を無くすることができ、さらに蛍光灯La1が始動して安定点灯状態に移行した後に補助光源部12を消灯することで無駄な電力消費を無くして省電力化が図れる。
なお、実施形態1と同様に蛍光灯La1の寿命末期検出機能を制御回路部16に搭載し、異常放電が検出されたとき、つまり、蛍光灯La1が寿命末期に達したときに制御回路部16からローレベルのLED点灯信号を出力することで補助光源部12を点灯し、蛍光灯La1が寿命末期に達したことを使用者に報知して蛍光灯La1の交換を促すようにしても構わない。
本発明の実施形態1を示す回路ブロック図である。 同上の動作説明用のタイムチャートである。 本発明の実施形態2を示す回路ブロック図である。 同上の動作説明用のタイムチャートである。
符号の説明
1 蛍光灯点灯回路部
2 白熱灯点灯回路部
3 人体検知回路部
4 周囲照度検出回路部
5 蛍光灯制御回路部
La1 蛍光灯
La2 白熱灯
AC 商用交流電源

Claims (5)

  1. 予熱形電極付きの蛍光灯を点灯する蛍光灯点灯手段と、蛍光灯点灯手段による予熱期間よりも短い時間で前記蛍光灯以外の補助光源を点灯する補助光源点灯手段と、蛍光灯点灯手段並びに補助光源点灯手段に対して蛍光灯並びに補助光源の点灯・消灯を指示する制御手段とを備え、
    制御手段は、蛍光灯点灯手段及び補助光源点灯手段に対して同時に点灯を指示するとともに蛍光灯が始動して安定点灯状態に移行した後に補助光源点灯手段に対して消灯を指示することを特徴とする照明装置。
  2. 検知エリアにおける人の存在を検知する人体検知手段を備え、
    制御手段は、人体検知手段で人の存在が検知されている期間並びに当該期間から所定の点灯保持時間が経過するまでの期間において蛍光灯点灯手段に対して点灯を指示することを特徴とする請求項1記載の照明装置。
  3. 制御手段は、前記点灯保持時間が経過したら蛍光灯点灯手段に対して消灯を指示するとともに補助光源点灯手段に対しては一定時間の点灯を指示することを特徴とする請求項2記載の照明装置。
  4. 蛍光灯の寿命を検出する寿命検出手段を備え、
    制御手段は、寿命検出手段が蛍光灯の寿命末期を検出したときに補助光源点灯手段に対して点灯を指示する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。
  5. 周囲照度を検出する照度検出手段を備え、
    制御手段は、照度検出手段が検出する周囲照度が所定のしきい値以下である場合に補助光源点灯手段に対して点灯を指示し、前記周囲照度がしきい値以下であれば人体検知手段で人の存在が検知されている期間並びに当該期間から所定の点灯保持時間が経過するまでの期間において蛍光灯点灯手段に対して点灯を指示することを特徴とする請求項3記載の照明装置。
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