JP3687032B2 - 非常灯切替回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、保護機能を有する一般点灯用インバータ回路と組合せて使用され、交流電源の停電時に非常点灯用回路により非常点灯をする非常灯切替回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は例えば特公平5−4836号公報に示された従来の非常灯切替回路の回路図であり、図7は図6のブロック図である。図において、Eは交流電源(商用電源)、RYはリレーコイル、Ry1〜Ry3はリレー接点、T1は電源トランス、ReはダイオードD11〜D14からなる全波整流回路、BはNi−Cd蓄電池等の非常用電源である二次電池、R1は抵抗、15は一般点灯用回路であり、バラストチョークCH2を使用した磁気式の安定器からなる。LA1は放電灯、Gはグローランプ、C4は雑音防止用コンデンサである。14は非常点灯用回路であるバラスト方式の自励式インバータIV2であり、トランジスタQ2、Q3、コンデンサC1、抵抗R2、R3、発振トランスT2、チョークコイルCH1、コンデンサC2、C3からなる。
【0003】
交流電源Eが通電状態にあるときには、交流電源Eと並列接続されているリレーコイルRYが励磁されており、リレー接点Ry2、RY3が常開接点NOに接続されるため、放電灯LA1が点灯している。また、リレー接点Ry1が常開接点NOに切替えられるため、インバータIV2は動作せず、交流電源Eの電圧は電源トランスTにより降圧され、整流器Reで全波整流され、二次電池Bを充電している。
【0004】
次に、停電時には、リレーコイルRYの励磁電圧がなくなり、リレー接点Ry〜Ry3は図示の状態とは逆に常閉接点NCに切替わり、インバータIV2が発振を開始し、交流電源Eの電圧が高周波電圧に変化され、放電灯LA1に印加されるため、放電灯LA1は非常点灯を開始する。そして、交流電源Eが復帰するとリレーコイルRYに励磁電圧が発生して、非常点灯から一般点灯に切替わる。リレーコイルRYの切替に要する時間は、交流電源Eの周期より短く約数msである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の非常灯切替回路では、一般の放電灯点灯回路15に磁気式の安定器CH2を使用したものを非常灯切替回路14と組み合わせているが、図8に示す保護回路を有するインバータ式の安定器を使用したものと組み合わせて使用した場合、非常点灯回路14が一般点灯回路15に切り替わっても点灯しないという問題があった。これにつき図8により次に説明する。
【0006】
図8は例えば特開2000−21591に示された従来の放電灯点灯装置の回路図である。図において16は図1に示す非常用切替器に接続される一般点灯用回路の部分である。
DBは整流回路、DC1は平滑回路で、高調波チョークT1、ダイオードD1、ダイオードD1と整流回路DBの負極側との間に接続された平滑コンデンサC11、スイッチング素子Q1、第1分離ダイオードD2、コンデンサC9、アクティブフィルタ制御回路IC1、起動抵抗R52から構成されている。
【0007】
アクティブフィルタ制御回路IC1は、にコンデンサC9の充電電圧が動作電圧に達すると高周波信号を発振してスイッチング素子Q1をオン・オフし、平滑コンデンサC11に充電し昇圧する。
【0008】
インバータ回路IV1は、平滑回路DC1の両極間に、電圧検出回路DTの検出抵抗R29を介して接続された一対のスイッチング素子Q2、Q3、進相コンデンサC25、ランプ接続検出用抵抗R54、R55、第2分離ダイオードD3とコンデンサC16とからなるインバータ制御電源回路、ランプ接続検出用トランジスタQ9、インバータ制御回路IC2から構成される。
【0009】
インバータ制御回路IC2は、点灯中の蛍光ランプLA1に印加する高周波電圧が異常かどうかを識別するための閾値V5が設定されており、コンデンサC16の充電電圧が動作電圧に達すると高周波信号を発振してスイッチング素子Q2、Q3を交互にオン・オフし、また、端子5に閾値V5を越える電圧が印加されたときはスイッチング素子Q2、Q3の駆動を停止する。
【0010】
放電灯回路LAC1は、蛍光ランプLA1、バラストチョークT2、カップリングコンデンサC22、ランプ接続検出用抵抗R53、始動用のコンデンサC23から構成されている。
【0011】
電圧検出回路DTは、スイッチング素子Q3と平滑回路DC1の負極側との間に挿入された検出抵抗R29、抵抗R27、ダイオードD6、ダイオードD6に接続されていると共に、インバータ制御回路IC2の端子5に接続されたコンデンサC21から構成されている。
【0012】
以上のように構成された放電灯点灯装置においては、交流電源ACが投入されると、整流回路DBがその交流電圧を整流し、平滑コンデンサC11に充電する。平滑コンデンサC11によって変換された直流電圧から起動電流として、蛍光ランプLA1の電極F11→ランプ接続検出用抵抗R53→電極F12→ランプ接続検出用抵抗R54を経て抵抗R55に流れ、抵抗R55に電圧を発生させてランプ接続検出用トランジスタQ9をオフ状態にする。一方、起動抵抗R52を介して流れる整流回路DBの電流がコンデンサC9に流れると共に、IV制御電源用のコンデンサC16に流れる。
【0013】
この起動電流の入力により、まずインバータ制御回路IC2が、高周波信号を発振してスイッチング素子Q2、Q3を交互にオンし、次いでアクティブフィルタ制御回路IC1が立ち上がって高周波信号を発振してスイッチング素子Q1をオン・オフし、高調波チョークT1の昇圧作用による平滑コンデンサC11への充電電圧を昇圧させる。一方、スイッチング素子Q2がオンした際には平滑コンデンサC11からの電流が、スイッチング素子Q2→スナバコンデンサC17→スナバ抵抗R21→第2分離ダイオードD3を経てコンデンサC16に流れ、スイッチング素子Q2、Q3を十分に駆動できる電圧に達する。
【0014】
これにより、スイッチング素子Q3がオンしたときは、平滑コンデンサC11→電極F11→始動用のコンデンサC23→電極F12→カップリングコンデンサC22→バラストチョークT2→スイッチング素子Q3を経て電圧検出回路DTの検出抵抗R29→平滑コンデンサC11の閉ループで電流が流れ、また、スイッチング素子Q2がオンしたときは、カップリングコンデンサC22→電極F12→始動用のコンデンサC23→電極F11→スイッチング素子Q2→バラストチョークT2→カップリングコンデンサC22の閉ループで電流が流れ、バラストチョークT2、カップリングコンデンサC22、電極F12、コンデンサC23及び電極F11の直列回路に高周波電流が流れる。そして、バラストチョークT2と始動用のコンデンサC23の
LC直列共振により生じるコンデンサC23の高周波電圧が蛍光ランプLA1に印加される。
【0015】
蛍光ランプLA1の点灯中は、電圧検出回路DTの検出抵抗R29には高周波電圧が生じており、この電圧はダイオードD6の整流作用によりコンデンサC21に充電され、インバータ制御回路IC2の端子5に印加している。この時は、異常検出のための閾値V5の方が大きいので、インバータ制御回路IC2は発振動作を継続する。以上は蛍光ランプLA1が装着されているときの動作であり、装着されていないときは、ランプ接続検出用抵抗R53に電圧が印加されないので、ランプ接続検出用トランジスタQ9をオンにするのでインバータ制御回路IC2の端子5に電圧が印加されず発振動作をしないのでインバータ回路IV1が発振しない。
【0016】
蛍光ランプLA1が寿命末期或いは不良状態で交流電源ACが投入されたときや、蛍光ランプLA1の点灯中に電極F11、F12の何れか一方が外されたときは、蛍光ランプLA1への電流が遮断され、バラストチョークT2、カップリングコンデンサC22と進相コンデンサC25で構成される直列回路だけに高周波の進相電流が流れる。この進相電流により、電圧検出回路DTの検出抵抗R29に異常に大きい高周波電圧が生じ、この電圧がダイオードD6の整流作用によってコンデンサC21に充電され、インバータ制御回路IC2の端子5に印加する。この場合、インバータ制御回路IC2は、閾値V5を越えるので高周波信号の発振を停止する。この発振の停止によりアクティブフィルタ制御回路IC1も高周波信号の発振を停止する。
なお、インバータ制御回路IC2は、保護動作の保持機能を備えているので、端子1の電圧がなくならないと保護動作を解除できない。
【0017】
そして、以上の放電灯点灯装置の一般点灯用回路16を図6、7に示した非常灯切替回路の一般点灯用回路15に組み合わせて使用し、放電灯LA1を点灯した場合、点灯中に停電が発生すると、リレーコイルRYの励磁電圧がなくなり、リレー接点Ry1〜Ry3は常閉接点NCに切替わり、インバータIV2が発振を開始し、交流電源Eの電圧が高周波電圧に変化され、放電灯LA1に印加されるため、放電灯LA1は非常点灯を開始する。
【0018】
このように放電灯LA1を一般用点灯回路15で点灯中に停電で非常用点灯回路14に切替わることは、一般点灯用回路15において、点灯中に蛍光ランプLA1を外した状態と同じであるため保護回路が動作する。
従って、電圧検出回路DTの検出抵抗R29に異常に大きい高周波電圧が生じ、インバータ制御回路IC2の端子5に印加され閾値V5を越えるので高周波信号の発振を停止する。さらに、カップリングコンデンサC22が放電するまでは、カップリングコンデンサC22→ランプ接続検出用抵抗R54→抵抗R55と電流が流れて抵抗R55に電圧が印加されており、ランプ接続検出用トランジスタQ9はOFFし続けるため保護動作を解除できない。
【0019】
そして、カップリングコンデンサC22が放電される前に電源が短時間に復帰すると、リレー接点が一般点灯回路に切り替わる前、すなわち、蛍光ランプLA1が未接続の状態でインバータIV1が発振起動することになる。これは、点灯中に蛍光ランプLA1を外した状態と同じであるため、再び保護回路が動作する。そのため、保護動作を継続してしまい一般点灯ができないのである。
なお、図9に示す放電灯点灯装置でも同様である。
【0020】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、短時間の電源遮断が発生しても、電源復帰後に一般点灯ができなくなるのを防ぐことができる保護回路を有する非常点灯切替器を得ることを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る非常灯切替回路は、交流電源を整流・平滑した直流電源で動作するインバータ回路と、非常用電源で動作する非常点灯用回路と、交流電源の有無に応じて放電灯を前記インバータ回路または前記非常点灯用回路に接続を切替えて点灯させる検知・制御手段とを備える非常灯切替回路において、前記インバータ回路は、このインバータ回路に接続される前記放電灯が点灯中に前記インバータ回路から電気的に外されたことを検出すると前記インバータ回路を保護して、所定時間は保護状態を継続し、前記所定時間経過後に保護状態を解除する保護機能を備え、前記検知・制御手段は、前記交流電源が停電したことを検知すると前記放電灯を前記インバータ回路から切り離して前記非常点灯用回路に接続するように切替え、前記交流電源が復電したことを検知すると前記所定時間より遅延させて前記放電灯を前記非常灯用点灯回路から切り離して前記インバータ回路に接続するように切替えるタイマー手段とを備える。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は実施の形態を示す非常灯切替回路のブロック図である。図において、Eは交流電源、12は通常時に放電灯LA1を点灯する一般用インバータ回路、T1は電源トランス、Reは全波整流回路、C102は全波整流回路Reの正極と負極間に接続された平滑コンデンサ、13はタイマー手段であり、全波整流回路Reの正極と負極間に直列に接続された抵抗R101とコンデンサC101、ZD101は抵抗R101とコンデンサC101の接続点にカソードが接続されたツェナーダイオード、ベースがツェナーダイオードZD101に接続され、コレクタが抵抗R102とR104を介して全波整流回路Reの正極、エミッタが全波整流回路Reの負極に接続されたトランジスタQ102から構成される。
【0023】
Q103はベースがトランジスタQ102のコレクタに抵抗R104を介して接続され、エミッタが全波整流回路Reの正極、コレクタが検知・制御手段であるリレーコイルRYを介して全波整流回路Reの負極に接続されたトランジスタ、Bは正極が直列に接続された抵抗R103、ダイオードD102を介して全波整流回路Reの正極、負極が全波整流回路Reの負極に接続された非常用の二次電池である。Ry1はリレーコイルRYにより切り換えられる第1のリレー接点、11は停電時に二次電池がリレーRy1によって接続され放電灯LA1を点灯する非常点灯用回路、Ry2はリレーコイルRYにより放電灯LA1との接続を非常点灯用回路11、または、雑音防止用コンデンサC23に切り換える第2のリレー接点、Ry3はリレーコイルRYにより放電灯LA1との接続を一般点灯用インバータ回路12、または、非常用点灯回路11に切替える第3のリレー接点である。
【0024】
なお、一般点灯用インバータ回路12は例えば従来例の図8で示した保護回路を有する放電灯点灯装置の整流回路DB、平滑回路DC1、インバータ回路IV1を含むインバータ回路部16とし、非常点灯用回路11は例えば従来例の図6の非常点灯用回路14とする。
【0025】
次に、この構成における非常灯切替回路の動作を図1、図2により説明する。
まず、交流電源Eが通電されると一般点灯用インバータ回路12が動作するが放電灯LA1はまだ接続されてないので点灯はしない。一方、交流電源Eの電圧は電源トランスTにより降圧され、全波整流回路Re、平滑コンデンサC102で全波整流、平滑化されタイマー手段13に出力する。そして、タイマー手段13の抵抗R101、コンデンサC101の時定数でコンデンサC101が充電され、この電圧がツェナーダイオードDZ101の電圧以上になると、トランジスタQ102がONし、次にトランジスタQ103がONとなる。
【0026】
そして、リレーRYが励磁され、リレー接点Ry1が常閉接点NOに切替えられるため、非常点灯回路11は動作せず、リレー接点Ry2、RY3が常開接点NOに接続されるため、一般点灯用インバータ回路12の出力により放電灯LA1が点灯する。また、全波整流回路Reに抵抗R103、ダイオードD102を介して接続された二次電池Bが充電される。
なお、リレー接点Ry1はトランジスタ等の半導体スイッチでもよく、リレー接点は図2に示すように、リレー接点Ry2、Ry3の他、リレー接点Ry4、Ry5を設けたのでもよい。
【0027】
ここで、充電されたコンデンサC101の電圧がツェナーダイオードDZ101の電圧以上になる時間がタイマ手段13の遅延時間であり、抵抗R101、コンデンサC101の時定数を、一般点灯用インバータ回路12に使用した図8の放電灯点灯装置のカップリングコンデンサC22の放電時定数より長く設定している。
【0028】
次に、停電時には、交流電源Eにより一般点灯用インバータ回路12の動作が停止する。そして、タイマー手段13のコンデンサC101が放電し、ツェナーダイオードDZ101の電圧以下になると、トランジスタQ102がOFFし、次にトランジスタQ103がOFFとなり、リレーRYが励磁されなくなり、リレー接点Ry1が常閉接点NCに切替えられるため、非常点灯回路11が動作し、リレー接点Ry2、RY3が常閉接点NCに接続されるため、放電灯LA1が点灯する。
【0029】
一方、一般点灯用回路12においては、図8に示す放電灯点灯装置が使用されており、この装置では蛍光ランプLA1の点灯中に電極F11、F12の何れか一方が外されたときは、蛍光ランプLA1への電流が遮断され、バラストチョークT2、カップリングコンデンサC22と進相コンデンサC25で構成される直列回路だけに高周波の進相電流が流れる。この進相電流により、電圧検出回路DTの検出抵抗R29に異常に大きい高周波電圧が生じ、この電圧がダイオードD6の整流作用によってコンデンサC21に充電され、インバータ制御回路IC2の端子5に印加する。この場合、インバータ制御回路IC2は、閾値V5を越えるので高周波信号の発振を停止する。
【0030】
この発振の停止によりアクティブフィルタ制御回路IC1も高周波信号の発振を停止し、また、インバータ制御回路IC2は、保護動作の保持機能を備えているので、端子1の電圧がなくならないと保護動作を解除できないものである。
なお、進相コンデンサC25は部品としてはなくとも浮遊容量の影響で進相電流が流れ、検出抵抗R29に大きい高周波電圧が生じるのでその後の動作は同じになる。また、インバータIV1に接続される負荷回路LAC1は図9に示すようにスイッチング素子Q3に並列でもよい。なお、抵抗R56はランプ接続検出用抵抗である。
【0031】
このため、放電灯LA1を一般用点灯回路12で点灯中に停電で非常用点灯回路11に切替わることは、一般点灯用回路12において、点灯中に蛍光ランプLA1を外した状態と同じであるため保護動作が働き、電圧検出回路DTの検出抵抗R29に異常に大きい高周波電圧が生じ、インバータ制御回路IC2の端子5に印加され閾値V5を越えるので高周波信号の発振を停止する。さらに、カップリングコンデンサC22が放電するまでは、カップリングコンデンサC22→ ランプ接続検出用抵抗R54→抵抗R55と電流が流れ抵抗R55に電圧が印加されており、ランプ接続検出用トランジスタQ9はOFFし続けるため保護動作を解除できない状態となっていいる。
【0032】
次に、交流電源Eが復帰すると、交流電源Eの電圧は電源トランスT、全波整流回路Re、平滑コンデンサC102を介してタイマー手段13に入力されると、タイマー手段13の抵抗R101、コンデンサC101の時定数でコンデンサC101が充電され、この電圧がツェナーダイオードDZ101の電圧以上になると、トランジスタQ102がONし、次にトランジスタQ103がONとなり、リレーRYが励磁され、リレー接点Ry1が常閉接点NOに切替えられるため、非常点灯回路11は動作を停止し、リレー接点Ry2、RY3が常開接点NOに接続される。
【0033】
このとき、一般点灯用回路12のカップリングコンデンサC22が放電される前に電源が短時間に復帰したときは、一般点灯回路12は保護動作を継続しているので一般点灯ができないが、タイマー手段13の抵抗R101、コンデンサC101の時定数でコンデンサC101が充電され、この電圧がツェナーダイオードDZ101の電圧以上になる時間、即ち遅延時間が、カップリングコンデンサC22が放電する時間より長く設定してあるので、リレー接点Ry2、RY3が常開接点NOに接続されると、一般点灯用インバータ回路12の出力により放電灯LA1が点灯する。
【0034】
なお、タイマ手段の挿入位置は、電源のオン/オフを検知できる位置であって、その検知結果によってリレーRYを制御できる位置であれば、図1に示した位置に限らず、図3の様に整流回路Reの手前、あるいは図4の様に一般点灯用回路12内に挿入しても同じ効果をもたらすことができる。
【0035】
また、タイマ手段13を構成する時定数回路は、図1のようにCRの時定数回路の他、図5のようにミラー積分回路を用いても同じ効果をもたらすことができる。むしろ、ミラー積分回路では小容量コンデンサで大きな時定数をつくることができるので、実回路として有効である。
図において抵抗r101、コンデンサC101、トランジスタq101がミラー回路である。D101は電源遮断時のコンデンサC101の放電用ダイオードである。
【0036】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、交流電源を整流・平滑した直流電源で動作するインバータ回路と、非常用電源で動作する非常点灯用回路と、交流電源の有無に応じて放電灯を前記インバータ回路または前記非常点灯用回路に接続を切替えて点灯させる検知・制御手段とを備える非常灯切替回路において、前記インバータ回路は、このインバータ回路に接続される前記放電灯が点灯中に前記インバータ回路から電気的に外されたことを検出すると前記インバータ回路を保護して、所定時間は保護状態を継続し、前記所定時間経過後に保護状態を解除する保護機能を備え、前記検知・制御手段は、前記交流電源が停電したことを検知すると前記放電灯を前記インバータ回路から切り離して前記非常点灯用回路に接続するように切替え、前記交流電源が復電したことを検知すると前記所定時間より遅延させて前記放電灯を前記非常灯用点灯回路から切り離して前記インバータ回路に接続するように切替えるタイマー手段とを備えたので、短時間の電源遮断が発生しても、電源復帰後に一般点灯ができなくなるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示す非常灯切替回路のブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態を示す非常灯切替回路のブロック図である。
【図3】 この発明の実施の形態を示す非常灯切替回路のブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態を示す非常灯切替回路のブロック図である。
【図5】 この発明の実施の形態を示す非常灯切替回路のタイマーの回路図である。
【図6】 従来の非常灯切替回路の回路図である。
【図7】 従来の非常灯切替回路のブロック図である。
【図8】 非常灯切替回路に組合わせて使用される放電灯点灯装置の回路図である。
【図9】 非常灯切替回路に組合わせて使用される放電灯点灯装置の回路図である。
【符号の説明】
E 交流電源、12 一般用インバータ回路、13 タイマー手段、Ry リレーコイル、B 二次電池、Ry1 第1のリレー接点、Ry2 第2のリレー接点 、Ry3 第3のリレー接点。
Claims (1)
- 交流電源を整流・平滑した直流電源で動作するインバータ回路と、非常用電源で動作する非常点灯用回路と、交流電源の有無に応じて放電灯を前記インバータ回路または前記非常点灯用回路に接続を切替えて点灯させる検知・制御手段とを備える非常灯切替回路において、前記インバータ回路は、このインバータ回路に接続される前記放電灯が点灯中に前記インバータ回路から電気的に外されたことを検出すると前記インバータ回路を保護して、所定時間は保護状態を継続し、前記所定時間経過後に保護状態を解除する保護機能を備え、前記検知・制御手段は、前記交流電源が停電したことを検知すると前記放電灯を前記インバータ回路から切り離して前記非常点灯用回路に接続するように切替え、前記交流電源が復電したことを検知すると前記所定時間より遅延させて前記放電灯を前記非常灯用点灯回路から切り離して前記インバータ回路に接続するように切替えるタイマー手段とを備えたことを特徴とする非常灯切替回路。
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