JP4656631B2 - 人感センサ付照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサ点灯モードと連続点灯モードを持つ人感センサ付照明装置の照明負荷に消費電力の少ない電球形蛍光ランプを使用可能としたものである。

従来から、内玄関や廊下等室内の照明負荷として白熱電球を点消灯させるのに、センサ点灯モードと連続点灯モードを持つ人感センサ付照明装置がある。この人感センサ付照明装置の１例として、照明負荷が白熱電球１個の装置のブロック図を図３に示すと、人体の存在を検出するための人感センサ（符号３）と、人感センサが人の存在を検出すると短時間タイマにより開閉部（符号５）を介して照明負荷を点灯し、短時間タイマの時限満了後は消灯するセンサ点灯モードと、開閉部を介して照明負荷を点灯し、長時間タイマの時限満了後はセンサ点灯モードに自動切換する連続点灯モードを持つ照明制御部（符号４）と、起動時モード設定スイッチによる起動時モード設定と、長時間タイマの時限満了後にセンサ点灯モードへ自動切換し、壁スイッチ操作により二つの点灯モードの交互切換を行うモード設定切換制御部（符号２）、および直流定電圧電源が壁スイッチの「断」操作で速やかに電圧降下する系統と、緩やかに電圧降下する系統を持つ電源部（符号１）からなる。なお開閉部は商用電源を開閉するスイッチ素子にトライアックを用いる。さらに電源部はセンサ点灯モードで人の存在を検出する前は消費電流を減少させる機能もある。

基本的な動作概要は次のとおりである。照明が必要になり壁スイッチ「接」操作で商用電源を投入すると、起動時モード設定スイッチの指定モードにより起動する。ここでは指定モードを連続点灯モードとして説明する。連続点灯モードは開閉部を介して照明負荷を点灯させるとともに長時間タイマを起動する。長時間タイマは短時間タイマの起動毎にリセットされることから、長時間タイマの時限を超えて人の存在がないと長時間タイマは時限満了となり、これによりセンサ点灯モードに自動切換し消灯する。センサ点灯モードは人感センサが人の存在を検出すると短時間タイマの時限を開始し、開閉部を介して照明負荷を点灯させ、短時間タイマの時限満了により消灯する。点灯中に人感センサが人の存在を検出すると短時間タイマの時限をリセットする。二つの点灯モードの切換はTタイプ・フリップのCLOCK端子をLレベルからHレベルに転極するとQおよびQバーの出力が反転することを利用して行う。自動切換は長時間タイマの時限満了時に、交互切換は壁スイッチ「断」操作により緩やかに電圧降下する系統と、速やかに電圧降下する系統の電位差発生時に行う。自動切換は万一の停電で連続点灯モードに移行した場合の長時間点灯しきり、という不具合を防止する。
特願２００３−３６５８２１号 特願２００４−０６１６２４号

解決しようとする問題点は、照明負荷に消費電力の少ない電球形蛍光ランプが使用出来ない点である。

本発明は、商用電源を開閉するスイッチ素子にリレーを用いて、電球形蛍光ランプを使用可能とすることを特徴とする。

本発明の人感センサ付照明装置は、商用電源を開閉するスイッチ素子にリレーを用いて、消費電力の少ない電球形蛍光ランプを使用可能とし、さらに万一の停電でセンサ点灯モードから連続点灯モードに移行した際の長時間点灯しきり、に対する消費電力の負担が減少したので、長時間タイマ機能を削除し装置を簡略化したことである。

電球形蛍光ランプは同じ明るさの白熱電球に比べて、消費電力が約４分の１から約５分の１と少ないこと、寿命が約６倍と長いこと、発熱が少ないこと、および同じ器具に取り付け可能であることの特徴を持っている反面、点灯直後は暗いこと、点消灯を頻繁に繰り返す環境では寿命が短くなる欠点がある。このため電球形蛍光ランプと白熱電球の特徴を生かして、連続点灯モードの照明負荷として電球形蛍光ランプを、センサ点灯モードの照明負荷として白熱電球を使用した人感センサ付照明装置とする。またセンサ点灯モードを点消灯頻度の低い深夜就寝中に設定する等の工夫をすれば、点灯直後の暗さは幻惑防止になり、寿命が短くなる欠点も緩和されることから、両モード共通の照明負荷として、電球形蛍光ランプを使用した人感センサ付照明装置とする。

図１は、請求項１に関わる人感センサ付照明装置の１実施例のブロック図兼回路図であって、商用電源が接続される電源端子（符号T１）と、照明負荷１が接続される第一出力端子（符号T２）、および照明負荷２が接続される第二出力端子（符号T３）を備える。T１に接続される商用電源は壁スイッチを経由しており、壁スイッチ操作により本装置を制御する。次に各部の回路について説明する。

電源部（符号１）は、商用電源を整流回路において整流するとともに安定化した直流定電圧電源を（+）H電源と（+）電源と（+）C電源の三系統で出力する。（+）H電源は電圧の高い系統とし開閉部（符号５）のリレー巻線およびフォトトライアックカプラに供給する。（+）C電源はD２とC４を用いて、壁スイッチ「断」操作時に緩やかに電圧降下する電源とし、モード設定切換制御部（符号２）のＩＣ２と関連回路、および人感センサ（符号３）に供給する。（+）電源は壁スイッチ「断」操作時に速やかに電圧降下する電源とし、それ以外の回路に供給する。さらにセンサ点灯モードで人の存在を検出する前は消費電流を減少させる機能を備える。

モード設定切換制御部は、Ｔタイプ・フリップフロップのＩＣ２（例はＤタイプ・フリップフロップICのTC4013BをTタイプ・フリップフロップとして使用する）、および関連回路により構成する。起動時の壁スイッチ「接」操作で電源投入すると、C６とR１８で短時間のHレベルからLレベルに転極する信号がIC２のSET1端子に、地気のLレベル信号がRESET1端子に印加され、これによりQ１端子がHレベル、Q１バー端子がLレベルを出力する。この出力は起動時モード設定スイッチを経由して照明制御部（符号４）に供給され、センサ点灯モードおよび連続点灯モードを形成する。図1の起動時モードは連続点灯モードである。主たる照明の点灯をセンサ点灯モードにするには起動時モード設定スイッチをセンサにする

連続点灯モードは、モード設定切換制御部からのHレベル出力がＲ１３経由でTｒ５のベースをＨレベルとしTｒ５はＯＮする。これにより開閉部のリレーが動作して照明負荷２の電球形蛍光ランプは点灯する。さらにD４、R５経由でTｒ１のベースをHレベルとし、Tｒ１およびTｒ２はONする。Tｒ２のONによりR１経由に加えてR２経由も通電し、（+）電源および（+）C電源の安定化を行う。この点灯は壁スイッチ「断接」操作で点灯モードの交互切換を行うか、壁スイッチ「断」操作で電源切断を行うまで継続する。またモード設定切換制御部からのLレベル出力は、Ｄ６経由でＴｒ４のベースをＬレベルとしＴｒ４はＯＦＦする。これにより人感センサが人の存在を検出しても照明負荷１は点灯しない。

二つの点灯モードの交互切換は、壁スイッチの「断接」操作でIC２のCLOCK1端子をLレベルからHレベルに転極すると、Q１端子およびQ１バー端子の出力が反転することで行う。壁スイッチの「断接」操作のうち、前段の「断」操作で（+）C電源が緩やかに電圧降下し、（+）電源が速やかに電圧降下すると、Tｒ６のベースはLレベルとなりTｒ６はOFFする。これによりIC２のCLOCK1端子がLレベルからHレベルに転極し、Q１端子およびQ１バー端子の出力が反転する。

（+）C電源の電圧でIC２の出力を保持出来る時間内に、後段の「接」操作を行うと反転後の点灯モードで起動し、二つの点灯モードの交互切換となる。「断」操作から「接」操作の時間間隔はC４の容量、関連回路の消費電流、IC２の電源特性等によるが、実用の範囲（例えば約１秒から５秒）で可能とする。なお後段の「接」操作がなく（+）C電源の電圧が降下し、IC２の出力を保持出来なくなると電源切断となり、次回の「接」操作は起動時の電源投入となる。

センサ点灯モードは、D６のカソードをHレベルとしTｒ４のOFFを解除する、さらにTｒ５のベースをLレベルとするためTｒ５はOFFする。人の存在は焦電形赤外線センサ、アンプ回路およびコンパレータ出力回路を備えた人感センサ（例はNaPiOn）により検出する。焦電形赤外線センサは受光した熱線量の変化に応じた振幅の検知信号を出力し、検知信号の出力に規定の閾値以上の変化が生じると人感センサはパルス状の検出信号をHレベルで出力する。人感センサの（+）C電源は、壁スイッチ「断接」操作時にも電源を連続供給し、人感センサから電源投入時の不安定な検出信号が出力されるのを防止する。

人感センサは、人が視野内に存在していても動きがなく熱線量に変化が生じなければ検出信号を得られない。つまり検出信号が得られるときだけ照明負荷を点灯させる構成とすると、人の動きが止まった時は、人が人感センサの視野内にいても照明負荷が消灯することになって不都合である。

そこで照明制御部では、人感センサからHレベルの検出信号をR７経由でTｒ３のベースで受けるとＴｒ３はONする。これによりＴｒ３のコレクタはLレベルとなり、D５経由で短時間タイマIC１（例はLMC555）のTriggerバー端子をLレベルにし、C５を放電し、OutPut端子をHレベルにする。C５の放電はIC１の時限をリセットする。OutPut端子のHレベルはＲ１１経由でＴｒ４のベースをＨレベルにしＴｒ４はＯＮする。これにより開閉部のフォトトライアックカプラおよびトライアックがＯＮして照明負荷１の白熱電球を点灯する。さらにD３、R５経由でTｒ１のベースをHレベルとし、Tｒ１およびTｒ２はONする。Tｒ２のONによりR１経由に加えてR２経由も通電し、（+）電源および（+）C電源の安定化を行う。

IC１の時限の計算式はT=１.１RC秒であり、RCは（R１０+VR）C５で、VRは時限を約１分から約３分の範囲で調節可能とする。人感センサの検出信号なしでＴｒ３のコレクタはHレベルとなりIC１は時限を開始する。R１０+VR経由の（+）電源でC５は充電を開始し、時間の経過とともにIC１のTriggerバー端子と結線されたThresh端子の電位がIC1のV+端子電圧の２/３まで上昇すると時限満了となり、OutPut端子はLレベルに転極し、開閉部を介して照明負荷１を消灯させる。さらにTｒ１のベースもLレベルとなり、Tｒ１および
Tｒ２はOFFする。Tｒ２のOFFによりR２経由の通電は断たれ、R１経由のみで（+）電源および（+）C電源の保持を行う。これによりセンサ点灯モードで人の存在を検出する前の消費電流を減少させる。

開閉部は、白熱電球に対応する照明負荷１の商用電源を開閉するスイッチ素子にトライアックを用いる。リレーを用いることも可能であるが、トライアックは無音動作するため深夜の静寂を保つうえで有効である。一般的な電球形蛍光ランプはトライアックでは正常点灯しないため、電球形蛍光ランプに対応する照明負荷２の商用電源を開閉するスイッチ素子にはリレーを用いる。二つの点灯モードに対応した照明負荷とすることにより、個々の照明負荷の特徴を活かし、さらに現点灯モードの確認を容易にする。

図２は、請求項２に関わる人感センサ付照明装置の１実施例のブロック図兼回路図であって、図２は図１に対して、連続点灯モードとセンサ点灯モード共通の照明負荷と出力端子（符号T２）とする。次に変更点について説明する。

連続点灯モードで開閉部を制御するTｒ５のコレクタと、センサ点灯モードで開閉部を制御するTｒ４のコレクタを開閉部のリレー巻線に接続し、リレー接点により電球形蛍光ランプに対応する照明負荷を点消灯する。さらにTｒ４のエミッタと地気間にLEDを挿入する。センサ点灯モードの点灯確認は、リレーの動作音、点灯直後の暗点灯、およびLEDランプの点灯で行う。

本装置は、内玄関や廊下等室内で照明が必要な時に、壁スイッチ「接」操作で起動時モード設定スイッチの指定に従い、センサ点灯モードか連続点灯モードで起動する。一般的には連続点灯モードで起動し、就寝時にセンサ点灯モードに切換て使用する。連続点灯モードは、消費電力の少ない電球形蛍光ランプを点灯し、就寝時に壁スイッチ「断接」操作でセンサ点灯モードに切換る。センサ点灯モードは、人感センサで人の存在を検出すると白熱電球（請求項２では電球形蛍光ランプ）を点灯し、短時間タイマの時限満了後に消灯する。そして照明が不要になると、壁スイッチ「断」操作で電源切断する。このような装置であるため、照明の消し忘れ防止とあいまって経済性と利便性に有効な装置として利用出来る。

請求項１に関わるブロック図兼回路図である。（実施例１） 請求項２に関わるブロック図兼回路図である。（実施例２） 従来例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電源部
２ モード設定切換制御部
３ 人感センサ
４ 照明制御部
５ 開閉部
T１ 電源端子
T２ 第一出力（出力）端子
T３ 第二出力端子

Claims (2)

1. 人体から放射される熱線を検知することにより人の存在を検出する人感センサと、人感センサが人の存在を検出すると人感センサと連動した短時間タイマにより照明負荷１を点灯し、短時間タイマの時限満了後は消灯するセンサ点灯モードと、照明負荷２を連続点灯させる連続点灯モードを持つ照明制御部と、照明制御部から制御され照明負荷１対応のフォトトライアックカプラおよびトライアックを利用した開閉回路と、照明負荷２対応のリレーを利用した開閉回路により、二つの照明負荷を点消灯させる開閉部と、点灯開始時は外付けの壁スイッチ「接」操作と起動時モード設定スイッチにより、二つの点灯モードのいずれかを選択し点灯する。以降は壁スイッチ「断接」操作により二つの点灯モードの交互切換を行うモード設定切換制御部、および直流定電圧電源が開閉部に供給する系統と、壁スイッチの「断」操作で速やかに電圧降下する系統と、緩やかに電圧降下する系統を持つ電源部を備えることを特徴とする人感センサ付照明装置。
2. 人体から放射される熱線を検知することにより人の存在を検出する人感センサと、人感センサが人の存在を検出すると人感センサと連動した短時間タイマにより照明負荷を点灯し、短時間タイマの時限満了後は消灯するセンサ点灯モードと、照明負荷を連続点灯させる連続点灯モードを持つ照明制御部と、照明制御部から制御され照明負荷をリレーを利用した開閉回路により点消灯させる開閉部と、点灯開始時は外付けの壁スイッチ「接」操作と起動時モード設定スイッチにより、二つの点灯モードのいずれかを選択し点灯する。以降は壁スイッチ「断接」操作により二つの点灯モードの交互切換を行うモード設定切換制御部、および直流定電圧電源が開閉部に供給する系統と、壁スイッチの「断」操作で速やかに電圧降下する系統と、緩やかに電圧降下する系統を持つ電源部を備えることを特徴とする人感センサ付照明装置。