JP2011171019A

JP2011171019A - 照明装置

Info

Publication number: JP2011171019A
Application number: JP2010031825A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Hayasaka; 輝彦早坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】省エネルギを実現するとともに、維持費用が安価な照明装置を提供する。
【解決手段】太陽電池１０と、太陽電池１０から出力された電力により蓄電される二次電池２０と、入射される光の明るさに応じた大きさの信号を出力する光センサ３０と、１または複数の発光ダイオードを備えた照明部４０と、光センサ３０からの出力された信号が供給され、信号の大きさに基づいて照明される領域が一定レベル以上の明るさとなるように、照明部４０から出射される光の明るさを調整するように、太陽電池１０および二次電池２０から照明部４０へ電力を供給するように構成されたことを特徴とする照明装置。
【選択図】図１

Description

本発明は照明装置に関する。

太陽から照射される光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池は、地球温暖化対策として注目されている。地球温暖化対策としても、太陽から照射される光エネルギを効率良く利用することが求められている。

例えば特許文献１には、夜間の歩行者などに対し、昼間の太陽電池による起電力を使用して効果的な照明を行なうことができ、設置費や維持費の安価な照明灯装置が提案されている。

特開２００４−２８１３２７号公報

上記特許文献に開示された照明灯装置は、太陽電池による起電力が基準電圧よりも低い場合に、夜間であると判断して発光ダイオードを点灯させ、さらに、照明灯装置に人体が接近すると、より多くの発光ダイオードを点灯させるものである。

しかしながら、例えば屋内で使用する場合には、屋内には作業者が長時間滞在する状況では、屋内を一定の明るさ以上に保つことが望ましい。屋外で使用する場合であっても、例えば屋外の作業場やアウトドア用の照明装置は、人が作業を行なう部分は一定の明るさ以上に保たれることが望ましい。

一方で、例えば、コンビニエンスストアやスーパー等の商業施設や、駅、工場などでは、屋外が非常に明るい日でも、長時間照明が点灯されていることがある。屋内および屋外を問わず、太陽光等により十分な明るさが得られる場合に、照明装置により照明すると、エネルギ消費を低減させることが困難となるとともに、電力消費を低減させることが困難であった。さらに、その結果、照明装置の維持費用が高くなることがあった。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、省エネルギを実現するとともに、維持費用が安価な照明装置を提供することを目的とする。

本発明の態様による照明装置は、太陽電池と、前記太陽電池から出力された電力により蓄電される二次電池と、入射される光の明るさに応じた大きさの信号を出力する光センサと、１または複数の発光ダイオードを備えた照明部と、前記光センサからの出力された信号が供給され、前記信号の大きさに基づいて照明される領域が一定レベル以上の明るさとなるように、前記照明部から出射される光の明るさを調整するように、前記太陽電池および前記二次電池から前記照明部へ電力を供給するように構成されたことを特徴とする照明装置である。

本発明によれば、省エネルギを実現するとともに、維持費用が安価な照明装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る照明装置の一構成例を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る照明装置における、ＬＥＤ照明の明るさの調整方法の一例を説明するための図である。図２に示すようにＬＥＤ照明の明るさを調整した場合の屋内の明るさレベルの一例を説明するための図である。本発明の第２実施形態に係る照明装置の一構成例を説明するための図である。本発明の第３実施形態に係る照明装置の一構成例を説明するための図である。

以下、本発明の第１実施形態に係る照明装置について、詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る照明装置は屋内に設置されている。照明装置は、太陽電池１０と、太陽電池１０による起電力を蓄積する二次電池２０と、光センサ３０と、照明手段としてのＬＥＤ照明４０と、光センサ３０から供給される信号に応じてＬＥＤ照明４０を制御する制御装置ＣＴＲと、を備えている。

太陽電池１０は、太陽光が照射される位置に取り付けられる。近隣の構造物によって太陽光が遮られない位置に取り付けられることが望ましく、例えば、建物の屋上や外壁に取り付けられる。太陽電池１０によって発電された電力は、制御装置ＣＴＲに供給される。

制御装置ＣＴＲは、太陽電池１０から供給された電力を、適切な大きさの電力に変換して二次電池２０あるいはＬＥＤ照明４０に供給する。二次電池２０は、１つあるいは複数の二次電池セル（図示せず）を備えている。ＬＥＤ照明４０の駆動に必要な電力に応じて、二次電池２０に搭載される二次電池セルの数が決定される。二次電池２０は、制御装置ＣＴＲから供給される電力により充電され、制御装置ＣＴＲの制御により放電される。

制御装置ＣＴＲは、ＬＥＤ照明４０で消費される電力が、太陽電池１０で発電される電力よりも大きい場合には、二次電池２０を放電させて太陽電池１０からの電力と合わせてＬＥＤ照明４０に供給する。ＬＥＤ照明４０で消費される電力が、太陽電池１０で発電される電力よりも小さい場合には、ＬＥＤ照明４０で消費されない余剰な電力を二次電池２０に充電する。

光センサ３０は、屋外からの光が入射する位置に配置されている。本実施形態では、照明装置が部屋の天井に天窓５０が設けられ、天窓５０を介して屋内に光が入射するように構成されている。光センサ３０は、天窓５０から入射する光の明るさ検出し、検出結果に応じた信号を制御装置ＣＴＲに供給する。

制御装置ＣＴＲは、光センサ３０から供給された信号に基づいて、ＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさを調整する。例えば、図２に示す場合では、光センサ３０から供給される信号により、太陽光等の屋外から入射する光の明るさを１１段階のレベル（レベル０〜レベル１０）で判断している。レベル０（ゼロ）が最も暗い場合であり、レベル１０が最も明るい場合である。例えば、まずレベル１０の明るさとレベル０の明るさとを設定し、レベル０とレベル１０との間でそれぞれのレベル間が略等間隔となるようにレベル１〜レベル９の明るさを設定している。

図２に示す場合では、制御装置ＣＴＲは、太陽光等の明るさがレベル６以上である場合には、ＬＥＤ照明４０を駆動しない。制御装置ＣＴＲは、太陽光等の明るさがレベル５以下である場合には、太陽光等の明るさとＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさとの総合明るさのレベルが一定レベルとなるように、ＬＥＤ照明４０を駆動する。

本実施形態では、太陽光等の明るさがレベル０〜レベル４である場合には、制御装置ＣＴＲは、ＬＥＤ照明４０を駆動して、太陽光等の明るさとＬＥＤ照明４０の明るさとを総合した明るさのレベルをレベル５とする。すなわち、ＬＥＤ照明４０によって、レベル５の明るさに満たない分の明るさが補われていることになる。

図２では、明るさのレベルを１つプラスするための明るさを「レベル＋１」と記載している。明るさがレベル＋１の場合のＬＥＤ照明４０の明るさは、レベル５の太陽光等の明るさとレベル４の太陽光等の明るさとの差分である。

同様に、レベル＋２の場合のＬＥＤ照明４０の明るさは、レベル５の太陽光等の明るさとレベル３の太陽光等の明るさとの差分である。レベル＋３の場合のＬＥＤ照明４０の明るさは、レベル５の太陽光等の明るさとレベル２の太陽光等の明るさとの差分である。レベル＋４の場合のＬＥＤ照明４０の明るさは、レベル５の太陽光等の明るさとレベル１の太陽光等の明るさとの差分である。レベル＋５の場合のＬＥＤ照明４０の明るさは、レベル５の太陽光等の明るさとレベル０の太陽光等の明るさとの差分である。

ＬＥＤ照明４０は、照明手段として図示しない１または複数のＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）を備えている。ＬＥＤは、供給される電流の大きさに応じて発光する光の明るさを調整することができるため、明るさの調整が容易である。また、電球や蛍光灯と比較して消費電力を低く抑えることが可能であるため、ＬＥＤを用いた照明装置の消費電力を低く抑えることが可能である。さらに、ＬＥＤは、電球や蛍光灯よりも長い期間使用することができるため、照明装置の維持費用を安く抑えることが可能となる。

制御装置ＣＴＲは、ＬＥＤ照明４０の複数のＬＥＤの全部がレベル＋１〜レベル＋５のいずれかの明るさとなるように明るさを調整するように構成されてもよく、複数のＬＥＤの明るさを個別に制御して、例えば幾つかのＬＥＤを消灯してＬＥＤ照明４０の明るさのレベルを調整するように構成されてもよい。

上記のように、制御装置ＣＴＲがＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさを調整することによって、図２および図３に示すように、屋外から入射される光の明るさが一定レベル未満となった場合であっても、屋内の明るさを一定レベル以上に維持することができる。また、太陽光等によって照明すべき領域が十分に明るい場合には、ＬＥＤ照明を駆動しないため、照明装置の消費電力を低減させることができる。

すなわち、本実施形態に係る照明装置によれば、エネルギ消費を低減させるとともに、維持費用が安価な照明装置を提供することができる。

なお、上記の実施形態では、屋内の明るさがレベル５以上となるようにＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさが調整されていたが、屋内の明るさの最低レベルはユーザによって変更可能としてもよい。その場合には、照明装置を設置する場所の用途に応じて、屋内の最低レベルの明るさを設定することが可能となる。

また、上記実施形態では、屋外からの光が入射される天窓５０が設けられた建物の屋内に照明装置が設置されていたが、上記の照明装置は、屋内、屋外を問わず設置することが可能であり、上記の照明装置をより効果的に使用するためには、上記の照明装置と太陽光等の光とを合わせて対象領域を照明するように設置することが望ましい。

次に、本発明の第２実施形態に係る照明装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る照明装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態に係る照明装置は、ユーザによって操作されるオン/オフスイッチ６０を更に備えること以外は上述の第１実施形態に係る照明装置と同様である。ユーザが操作することによってオン/オフスイッチ６０から出力される指令信号は、有線通信あるいは無線通信手段によって制御装置ＣＴＲに供給される。

制御装置ＣＴＲは、オン/オフスイッチ６０をユーザが操作してオフするように設定した場合、光センサ３０からの信号の大きさに関わらずＬＥＤ照明４０を駆動しないように構成されている。オン/オフスイッチ６０をユーザが操作してオンするように設定した場合には、制御装置ＣＴＲは、上述の第１実施形態の場合と同様に光センサ３０からの信号の大きさに応じてＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさを調整する。

このように、照明装置がオン/オフスイッチ６０を備えることによって、太陽光等の明るさが一定レベル以下である場合であっても、ユーザがＬＥＤ照明４０を駆動させる必要がないと判断した場合には、ＬＥＤ照明４０の駆動を停止させることができる。したがって、不要にＬＥＤ照明４０が駆動されることがなくなり、よりユーザの利便性を増すことが可能となる。

すなわち、本実施形態に係る照明装置によれば、省エネルギを実現するとともに、維持費用が安価な照明装置を提供することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る照明装置について、図面を参照して説明する。図５に示すように、本実施形態に係る照明装置は、ユーザによって操作されるオン/オフスイッチ６０と、照明装置の近くに人がいるか否かを検出する人感センサ７０とを更に備えること以外は、上述の第１実施形態に係る照明装置と同様である。

ユーザが操作することによってオン/オフスイッチ６０から出力される指令信号は、有線通信あるいは無線通信手段によって制御装置ＣＴＲに供給される。制御装置ＣＴＲは、オン/オフスイッチ６０をユーザが操作してオフするように設定した場合、光センサ３０からの信号の大きさに関わらずＬＥＤ照明４０を駆動しないように構成されている。オン/オフスイッチ６０をユーザが操作してオンするように設定した場合には、制御装置ＣＴＲは、上述の第１実施形態の場合と同様に光センサ３０からの信号の大きさに応じてＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさを調整する。

このように、照明装置がオン/オフスイッチ６０を備えることによって、太陽光等の明るさが一定レベル以下である場合であっても、ユーザがＬＥＤ照明４０を駆動させる必要がないと判断した場合には、ＬＥＤ照明４０の駆動を停止させることができる。したがって、よりユーザの利便性を増すことが可能となる。

人感センサ７０は、照明装置で照明される領域に人がいるか否かを検出する。人感センサ７０は、例えば照明装置が設置される屋内の天井、壁、出入り口近傍等、あるいは、ＬＥＤ照明４０と一体に設置され、照明装置で照明される領域に人がいるか否かを検出して、検出結果を制御装置ＣＴＲに供給する。

制御装置ＣＴＲは、照明装置で照明される領域に人の存在が検出されない場合には、太陽光等の明るさに関わらず、ＬＥＤ照明４０を駆動しないように構成されている。制御装置ＣＴＲは、照明装置で照明される領域に人が存在すると検出された場合には、上述の第１実施形態の場合と同様に、光センサ３０からの信号の大きさに応じてＬＥＤ照明４０から出射される光の明るさを調整する。

すなわち、本実施形態に係る照明装置は、オン/オフスイッチ６０がオンするように設定され、かつ、人感センサ７０により照明装置によって照明される領域に人が存在すると検出され、かつ、光センサ３０からの信号の大きさが一定値以下である場合にのみ、ＬＥＤ照明４０を駆動させるように構成されている。

したがって、不要にＬＥＤ照明４０が駆動されることがなくなり、よりユーザの利便性を増すことが可能となる。すなわち、本実施形態に係る照明装置によれば、省エネルギを実現するとともに、維持費用が安価な照明装置を提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記の第１乃至第３実施形態に係る照明装置では、制御装置ＣＴＲは、複数の光センサ３０から供給される信号の大きさに応じて、それぞれの光センサ３０に対応する位置に設置されたＬＥＤ照明４０を個々に制御するように構成されてもよく、例えば、天窓５０等の屋外からの光が入射される部分からＬＥＤ照明４０までの距離に応じて、ＬＥＤ照明４０の明るさを変更させるように構成してもよい。天窓５０等の近傍に光センサ３０が配置された場合、天窓５０等の近傍の位置に配置されたＬＥＤ照明４０よりも、天窓５０等から離れた位置に配置されたＬＥＤ照明４０のほうが明るくなるように調整すると、複数のＬＥＤ照明４０によって照明される領域の明るさを均一にすることができる。

また、上記の第１乃至第３実施形態に係る照明装置がタイマをさらに備えていてもよい。制御装置ＣＴＲは、ＬＥＤ照明４０を点灯が開始されてからの時間をカウントし、一定時間毎に太陽光等の明るさを検出したり、人の存在を検出したりするように構成されてもよい。

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述の第１乃至第３実施形態に係る照明装置は、太陽電池１０や二次電池２０を備えず、商用電源からの電力供給により動作するように構成されてもよい。照明装置が太陽電池１０や二次電池２０を備えない場合であっても、照明装置による消費電力を低く抑えることが可能となり、照明装置の維持費用を低減させることが可能となる。

さらに、上述の第３実施形態に係る照明装置は、オン/オフスイッチ６０を備えていなくてもよい。その場合であっても、上述の第３実施形態に係る照明装置と同様の効果を得ることができる。

ＣＴＲ…制御装置、１０…太陽電池、２０…二次電池、３０…光センサ、４０…ＬＥＤ照明、５０…天窓、６０…オン/オフスイッチ、７０…人感センサ。

Claims

太陽電池と、
前記太陽電池から出力された電力により蓄電される二次電池と、
入射される光の明るさに応じた大きさの信号を出力する光センサと、
１または複数の発光ダイオードを備えた照明部と、
前記光センサからの出力された信号が供給され、前記信号の大きさに基づいて照明される領域が一定レベル以上の明るさとなるように、前記照明部から出射される光の明るさを調整するように、前記太陽電池および前記二次電池から前記照明部へ電力を供給するように構成されたことを特徴とする照明装置。
照明する領域に人が存在するか否かを検出する検出信号を前記制御装置に供給する人感センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記検出信号により、照明する領域に人が存在する場合に前記照明部へ電力を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
ユーザによって前記照明部の駆動をオンあるいはオフするように操作されるオン/オフスイッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記オン/オフスイッチが前記照明部の駆動をオンするように操作された場合に前記照明部へ電力を供給するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。