JP2005123152A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】照明器具の効率を低下することなく外観意匠上の問題もなく、複数の照明器具を用いる場合にランプ毎のばらつきに左右されず、また精度の良い明るさ制御が可能となる照明器具を提供する。
【解決手段】ランプ１と、ランプ１を調光点灯可能な点灯回路と、ランプ１の明るさを検出する明るさ検出手段と、その明るさ検出手段の結果を用いてランプ１の明るさを一定に制御する制御部とを備えた照明器具において、ランプ１に沿って覆われた反射板５を有し、この反射板５のランプ１から出た光がランプ１に戻ってくるエリア７に検出孔８を設け、明るさ検出手段は検出孔８を通して明るさ検出を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蛍光灯等の点灯装置において、特に、所望の光以上の無駄な光をカットして省エネルギを行ない、また光源のばらつきを抑え、器具毎の照度ばらつきを小さくするためにランプの出力を制御する照明器具に関するものである。

明るさを一定に制御する構成の例として、天井面にセンサおよび制御装置を設置し、床面の反射光を検出して床面の照度を一定に制御する方法がある。また、特許文献１にあるように、ランプの近傍に光検出センサを設置し、そのセンサの出力値を一定とするように制御する方法がある。

さらに、特許文献２のように、ランプ近傍に照度センサを設けて照度を制御する際に、所定の設定手順を用いることにより精度良く制御する方法がある。
特開2000-340387 特開2003−68477

しかしながら、床面の反射光を用いて床面の照度を一定に制御する方法では、光センサを設置する場所が問題となり、この設置場所によって適切に初期設定を実施する必要があり、設定作業が面倒となる。また、床面の状態に左右され、特に高い天井や、床面の状況が頻繁に変化するような道路等の屋外設置の状況では、床面からの反射は期待できず、所望の動作は困難となる。

特許文献２では、センサの取り付けのばらつき等は対策されるものの、ランプ本来のばらつきは解消されず、特に下面照度の均斉度等を求めるようなアプリケーションでは対応不可能である。

特許文献１では、反射板への検出孔の設置方法等が明確に記述されていない。検出孔を反射板に設置する場合、どこでも良いというわけではなく、場所によっては器具効率が低下する。特に、反射光を照射部へ反射させるような場所への検出孔の設置は器具としての効率を著しく低下させる。反射鏡へ設置した検出孔をあまり大きくすると器具表面の照射部より反射板に設置されている検出孔が確認でき、意匠上好ましくない。また、このような構成の場合、光センサへのランプ光の入光量を規定するために反射板の検出孔で制限する方法では、一般的に、照明器具の反射板の剛性はあまり強くなくよじれることが多いので、この位置での光量制限は光センサの出力に誤差を与える大きな要因となり得る。

さらに、外光の影響をなくすのは、光センサとランプの距離を短くするだけでは不充分である。また、光センサの表面に空気の対流がある場合には、受光面の表面にほこり等汚れ成分が付着することになり、その結果、光センサが正確なランプ光量を検出することが困難となり、所望の動作をすることが困難となる。特に、蛍光灯のような長いランプにおいては光束は必ずしも一様ではなく、ランプの電極近辺では輝度分布は一様ではない。場合によっては図１１に示すように大きく異なり、安定した検出量を見こめない場合がある。図１１（ａ）中、Ａ、Ｃは電極付近の光出力の波形図、Ｂは中央付近の光出力の波形図である。図１１（ｂ）は蛍光灯のＡ〜Ｃの位置を示す。

またランプ近傍に光センサを設置する場合には、光センサへの入射光量が多くなり、光センサの受光素子の寿命を短くする方向に影響を与えるため、なるべく入射光量は小さくしたほうがよい。この場合、減光用の光学フィルタを追加することが考えられるが、光学フィルタは高価である。

そこで光学フィルタではなく、構造的に、例えば、受光用の窓を小さくすることが考えられるが、小さくするには構造的な限界があったり、単純に丸穴の径を小さくするだけでは取付け位置の誤差を考慮すると、設計値との誤差が大きくなるという課題がある。

以上のように、高価な光学フィルタを用いることなく、受光素子のために減光し、取付誤差の影響を受けにくくする、ということを全て満足させることは容易ではない。

したがって、この発明の目的は、照明器具の効率を低下することなく外観意匠上の問題もなく、複数の照明器具を用いる場合にランプ毎のばらつきに左右されず、また精度の良い明るさ制御が可能となる照明器具を提供することである。

この発明の照明器具は、光源と、その光源を調光点灯可能な点灯回路と、前記光源の明るさを検出する明るさ検出手段と、その明るさ検出手段の結果を用いて前記光源の明るさが一定になるように前記点灯回路を制御する制御部とを備えた照明器具において、
前記光源を覆う反射板を有し、この反射板の前記光源から出た光が前記光源に戻ってくる反射エリアに検出孔を設け、前記明るさ検出手段は前記検出孔を通して明るさ検出を行うことを特徴とするものである。

上記構成において、前記明るさ検出手段を覆うカバーを設け、前記検出孔の通光を通す開口孔を前記カバーに形成し、前記開口孔を前記検出孔より小さくしている。

上記構成において、前記カバーの前記開口孔と、前記明るさ検出手段の受光部との隙間をふさぐ筒を設けている。

上記構成において、前記反射板に設けた前記検出孔を照明器具の下方から見えないように形成している。

上記構成において、前記光源は直線部分を有し、前記明るさ検出手段はその直線部分の中間点付近の明るさを検出する。

上記構成において、前記光源は直線部分を有し、前記開口孔は長穴形状であり、かつ前記光源の直線部分に対して直交する。

本発明の照明器具によれば、床面等の下面反射を必要としないので、天井の高い場所でも、下面の状況が一様でない状況においても精度の良い明るさの制御が可能となる。また複数の照明器具を用いて構成されるような照明空間においては、ランプ毎のばらつきに左右されない均一な空間を創造することが可能となる。

反射板の光源に反射するエリアに検出孔を設けたため、明るさ制御を実施するために照明器具の効率を低下させずに実装することができる。

照射部より明るさの検出孔を確認できないような構成となるため、外観意匠上の問題もなくなる。

つぎに、カバーの開口孔を検出孔よりも小さくしたため、照明器具に今までのような剛性の低い反射板を用いても明るさを精度良く制御することが可能となり、照明器具側の構成を特別変更することなく、明るさ制御機能を実装可能となる。

受光部と開口孔との隙間をふさぐ筒を設けたため、明るさ検出手段の受光部の表面の空気の対流を防止することができ、受光部表面への汚れの付着を防止することができ、精度よく制御可能となり、特にトンネル内で有効である。

また、受光部と開口孔との隙間をふさぐ筒は、例えば樹脂等の材料を用いてセンサカバーを構成した場合等に発生する漏れ光による制御内容の不安定さも排除することができる。

さらに、受光部によるランプ光の検出箇所をランプの直線部分の中間付近好ましくは中央付近とすることにより、ランプ光束の平均的な値を取得することができる。特に、直管ランプでは、この付近は最冷点となっている場合が多く、安定した制御動作が期待できる。

またランプの点灯は基本的には交流で点灯させるのであるが、点灯回路が低光束時の制御のために直流成分も重畳させているような場合にでも、受光部が中間位置とくにランプの中央位置の近辺であれば、ランプの長手方向に対しての検出位置を厳密に管理する必要はなく容易に対応可能となる。

カバーの開口孔を長穴形状とし、かつ前記光源の直線部分に対して直交することにより、受光素子の寿命等への配慮から受光素子への入射光量の減光を、高価な光学フィルタを用いることなく容易に、かつ、取付けによる入射光量の誤差を小さくするように実現することができる。また、反射板等に設ける検出孔も小さくすむため、大きな検出孔を設けた器具よりも、効率を向上させることができるようになる。

［第1の実施の形態］
本発明の第1の実施の形態のシステム構成を図１から図３に示す。図２において、ランプ１すなわち光源および調光可能な点灯回路２は光源毎に様々に存在するが、ここでは直管のＨＦランプと調光インバータで説明する。調光インバータとHFランプはランプ線により接続されている。制御回路３はマイクロコンピュータを搭載し、明るさ検出手段であるセンサ回路４が制御回路３に接続され、制御回路３より調光信号線を介して調光点灯回路２に接続されている。センサ回路４よりセンサ入力を受け、調光インバータに制御信号を出力する。

センサ回路４は光入力を電気信号に変換する光センサ（受光素子）を用いる。ここでは、光を電流に変換するフォトダイオードにより説明する。このフォトダイオードの短絡電流は入射光量に比例して大きくなるので、直列に抵抗成分を接続することにより光を電圧に変換する光センサを容易に構成できる。この光センサの出力電圧を制御回路３にて取り込みマイクロコンピュータに入力する。ここで、より安定した入力値を得るためにAD変換を行ない、そのAD変換値をさらに平均化することは良く実施されていることである。この入力したAD変換値が一定となるように調光信号線に調光信号を出力する。例えば、光センサの入力値が目標値よりも小さければ、明るくなるように調光信号を出力し、大きければ暗くなるように調光信号を出力すれば良い。なお、反射板５はランプ１の光を反射し、電源６は各回路２〜４やランプ１に給電する。

図１は器具のランプ周りの断面図および平面図を示す。反射板５は略半円筒状でありランプ１に沿って上側を覆っている。ランプ１の光束はランプ中心すなわち光源の軸１ａから放射線方向に出力されるので、例えば天井面等に取り付けられた器具の効率を上げるのであれば、上半分から出力された光束を効率良く照射部である下側へ反射させる必要がある。このような構成の場合、図１のようにランプ１から出た光束がランプ１に戻るエリア７、とくに光源の軸１ａの中心から出た光が光源の軸１ａに戻るエリア（図示斜線部分）がHFランプの場合では、ランプ１と平行に反射板５上に存在する。このエリア７の一部に検出孔８を形成する。そして検出孔８に臨むように反射面１の外側にセンサ（図示せず）を配置する。このようにすることにより、センサ取り付けによる器具効率のロスを少なくすることが可能となる。なお、エリア７の全部に検出孔８を形成することも可能である。

図３はセンサ回路を示す。受光素子すなわちランプ近傍に設置した光センサとしてフォトダイオードを用い、この短絡電流Ｉをオペアンプを利用したＩＶ変換帰還増幅器において、電圧Ｖに変換する。この場合、このフォトダイオードには温度特性が存在し、温度が高くなるほど、一般的には短絡電流Ｉが小さくなるため、正確な光量を測定できなくなる。このため、図３に示すように温度特性部品、例えばサーミスタ帰還回路を挿入して温度特性をオペアンプに補正することが可能である。

また、ランプ１の紫外線が受光素子等に悪影響を及ぼす場合、反射板５の検出孔８にフィルタ等を設けて、紫外線を除去することも可能である。

なお、調光インバータと制御回路を分離した構成となっているが、一体化することも可能であることは言うまでもない。
（第2の実施の形態）

本発明の第２の実施の形態の構成を図４に示す。第１の実施の形態において、反射板５の外側で検出孔８を塞ぎ、センサ回路４の受光部１１を覆うようにセンサカバー９を設けている。すなわち、センサカバー９の検出孔８に対向する位置に検出孔８よりも小さい開口孔１０を形成し、センサカバー９内の開口孔１０に臨む位置に、センサ回路に接続された受光部１１を配置している。センサカバー９の開口孔１０より反射板５の検出孔８を大きくすることにより、反射板５の取付けが多少ばらついてもセンサカバー９で受光部１１への入射光量が制限できるので、より正確に光を検出可能となる。

なお、センサカバー９の開口孔１０にフィルター等を設けて紫外線を除去することも可能である。また、この実施の形態では、センサブロックとして図４に示すような受光部１１の受光素子を覆うセンサカバー９を含む構成としているが、受光素子自体がカバー９の開口孔１０を兼ね備えた構造も容易に実現可能であることは言うまでもない。
［第3の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態の構成を図５に示す。すなわち、第２の実施の形態において、受光部１１とセンサカバー９の開口孔１０の間に両者を連通するように筒１２を配設した構造となっている。筒１２の固定手段は接着が容易であるが、センサ回路基板とカバーで挟み込むような構造でも可能であるし、筒１２に固定部を設けても良く、この構造は本発明に直接関わるところではない。また、この筒１２を黒いゴム等で構成すると外光の遮光機能も備えることができ、柔軟性があるので密着させることも容易である。

なお、丸い筒１２を用いて説明したが、開口孔１０と受光部１１の間を遮光するような形状でなければ、特に形状にはこだわらないことは言うまでもない。

もし、防水構造が必要であれば、カバー９の内部で樹脂によりポッティングしたり、透明コーティング剤により丸ごとコーティングすることも可能である。ここで、コーティング剤の膜厚が特性に影響を与えるのであれば、ディッピングのスピードにより膜厚を管理することは容易である。
［第4の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態の構成を図６に示す。図６は反射板５およびランプ１の断面図を示している。第１から第３の実施の形態において、反射板５に設けた検出孔８を照明器具の下方（前方）から見えないように、すなわち器具の照射部より内部を見た場合に、照射部から見えるエリア１３以外のところに検出孔８を設置している。これにより、効率的にも意匠的にも好ましくなる。
［第5の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態の構成を図７に示す。上記各実施の形態において、光源は直線部分を有し、明るさ検出手段はその直線部分の中間点付近を検出する。実施の形態において、ＨＦランプ１の電極１４間は直線上に対向しており、電極１４間の中間の中央付近に受光部１１を配置してセンサで明るさを検出する構成となっている。この付近はランプの最冷点となっているので、安定した制御動作が期待できる。
［第6の実施の形態］
本発明の第6の実施の形態を図８から図１０に示す。すなわち、蛍光灯を用いた直管形のランプ１の近傍に設置されて、その光量を検出するセンサ回路４の受光部１１が開口孔１０を持つカバー９に覆われている。この場合、開口孔１０は長穴、実施の形態では長方形となっており、その長手方向はランプ１の長手方向とは直交した状態に設置される。

図９にセンサカバー９の開口孔１０から入射する直線光の分布を示す。横軸はランプ１の径方向の位置(mm)、縦軸は受光量である。すなわち、センサそのものの取付け位置のずれが受光量に及ぼす影響として、開口孔１０の短手方向の単位幅あたりについて、位置ずれが長手方向（ランプ１と直交方向）にずれた量に対する、受光量の変化量を示している。短手方向にずれてもランプの直線部分を検出しているため影響がないため、短手方向（単位幅）あたりとして表示している。図９から位置ずれが大きくなるほど光量が減少することがわかる。

図１０は開口孔１０の長さと受光量の関係を示す。図１０の右側に開口孔１０の長さ寸法(2〜22mm)に対応する各グラフの記号を示す。図１０のようになるべく開口孔１０を長くする方が取付け位置の誤差に対する影響度合いを小さくすることができることがわかる。しかし、あまり長くすると、器具の照射面から検出孔８および開口孔１０を容易に確認することができるようになり、意匠的にも器具効率的にも好ましくない。また、開口孔１０を大きくすると誤差の影響は小さくなるが入射光量が多くなり受光素子の寿命に影響を与えることになる。最適な大きさは、器具によって異なるため、厳密な大きさは従って割愛する。

なお、第６の実施の形態は、前述までの実施の形態に対しても適用可能であり、本実施の形態の効果が上記各実施の形態に追加される。

開口孔１０は長方形で説明しているが、角が少し丸い長方形や、楕円等でも、同様の効果が得られることは言うまでもない。また、さらなる減光のために、この実施の形態と、減光フィルタを組み合わせることは可能であることは言うまでもない。

この発明の第１の実施の形態のランプと反射板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 第１の実施の形態のブロック図である。 センサ回路のブロック図である。 第２の実施の形態を示し、（ａ）はランプと反射板と受光部の関係を示す概略断面図、（ｂ）はその平面図である。 第３の実施の形態を示し、（ａ）は開口孔と受光部との関係を示す概略断面図、（ｂ）は斜視図である。 第４の実施の形態の概略断面図である。 第５の実施の形態の説明図である。 （ａ）は第６の実施の形態のランプと開口孔の関係を示す説明図、（ｂ）は受光部を覆うカバーの断面図である。 開口孔のランプ断面の径方向の位置と受光量の関係を示すグラフである。 長さが異なる開口孔に対応する受光量の種々のグラフを示し、横軸は位置のずれ量、縦軸は受光量の中心値とのずれである。 ランプの光出力波形図である。

符号の説明

１ ランプ
２ 調光点灯回路
３ 制御回路
４ センサ回路
５ 反射板
７ エリア
８ 検出孔
９ カバー
１０ 開口孔
１１ 受光部
１２ 筒

Claims (6)

1. 光源と、その光源を調光点灯可能な点灯回路と、前記光源の明るさを検出する明るさ検出手段と、その明るさ検出手段の結果を用いて前記光源の明るさが一定になるように前記点灯回路を制御する制御部とを備えた照明器具において、
   前記光源を覆う反射板を有し、この反射板の前記光源から出た光が前記光源に戻ってくる反射エリアに検出孔を設け、前記明るさ検出手段は前記検出孔を通して明るさ検出を行うことを特徴とする照明器具。
2. 前記明るさ検出手段を覆うカバーを設け、前記検出孔の通光を通す開口孔を前記カバーに形成し、前記開口孔を前記検出孔より小さくした請求項１記載の照明器具。
3. 前記カバーの前記開口孔と、前記明るさ検出手段の受光部との隙間をふさぐ筒を設けた請求項２記載の照明器具。
4. 前記反射板に設けた前記検出孔を照明器具の下方から見えないように形成した請求項１、請求項２または請求項３記載の照明器具。
5. 前記光源は直線部分を有し、前記明るさ検出手段はその直線部分の中間点付近の明るさを検出する請求項１、請求項２、請求項３または請求項４記載の照明器具。
6. 前記光源は直線部分を有し、前記開口孔は長穴形状であり、かつ前記光源の直線部分に対して直交する請求項２、請求項３、請求項４または請求項５記載の照明器具。

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