JP2013164906A - 発電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 既設の蛍光灯やＬＥＤ灯と交換して発電できるようにした発電ランプを提供する。
【解決手段】 直管状又は環管状の蛍光灯又はＬＥＤ灯において、灯管（１１）の少なくとも背面部分（１１Ａ）は収納空間を有する二重構造に形成され、収納空間は灯管周方向に灯管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の円弧長さ（Ｗ）を有し、収納空間にはソーラパネル（１４）が内蔵され、ソーラパネル（１４）の起電力を通電線（１５）によって取り出す。
ＬＥＤ灯の場合、灯管の背面部分の内面に断面円弧帯状のソーラパネルを貼付けることもできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は発電ランプに関し、特に既設の蛍光灯やＬＥＤ灯と交換するだけで発電できるようにしたランプに関する。

蛍光灯の灯管背後のリフレクタにソーラパネルを取付け、蛍光灯からの光をソーラパネルで受け、ソーラパネルの起電力でコンデンサや充電池を充電し、蛍光灯器具のスイッチがＯＦＦされたとき、あるいは蛍光灯器具が消灯したときにコンデンサや充電池から非常灯や誘導灯に通電して点灯させ、電気エネルギーの有効利用を図ることが提案されている（特許文献１、特許文献２）。

また、最近の電子技術の飛躍的な発展に伴い、消電力・高輝度のＬＥＤが実用化され、蛍光灯に置き換えてＬＥＤ灯ランプを採用することが行われている（特許文献３、特許文献４）。

しかし、特許文献１、２記載の装置では蛍光灯とソーラパネルとの間に１５ｍｍ以上の間隔があいてしまうので、高輝度の蛍光灯を使用しても、又大きな面積のソーラパネルを使用しても、実用的な起電力がほとんど得られていないのが実情であった。

これに対し、本件出願人らは、通電によって光を発する直管状又は環状の灯管と、該灯管の長手方向全長以下又は円周方向全長以下で上記灯管の低温領域の長手方向全長以上又は円周方向全長以上の範囲内の長さと上記灯管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の横幅を有する断面円弧の帯状をなし、上記灯管の背面からの光を受光して起電力を発生するソーラパネルと、該ソーラパネルの受光面に積層され、上記灯管の背面に貼り付けられるか又は上記受光面が上記灯管の背面から１０ｍｍ以下の間隔になるように上記灯管の背後に配置される透明耐熱層と、上記ソーラパネルの起電力を取り出す通電線とを備え、照明の電気エネルギーを有効利用して十分な起電力を発生させることができるようにした発電ランプを開発するに至った（特許文献５）。

特開２０１０−１３５２０６号公報 実用新案登録第３１４６８９４号公報 特開２００７−２５７９２８号公報 特開２０１０−２７２１２号公報 国際公開第２０１２／００８１９４号公報

しかし、上記特許文献５記載の発電ランプは蛍光灯やＬＥＤ灯の背面にソーラパネルが貼付けられ、既存の形態と異なるので、ユーザに違和感を与えるおそれがあり、ユーザが使用を差し控えることが懸念される。

本発明はかかる点に鑑み、既設の蛍光灯やＬＥＤ灯の形態がほとんど異ならないようにした発電ランプを提供することを課題とする。

そこで、本発明に係る発電ランプは、高温領域と高温領域の間の低温領域とから構成される直管状又は環管状の蛍光灯又は全体が低温領域から構成される直管状又は環管状のＬＥＤ灯において、上記灯管の少なくとも背面部分は収納空間を有する二重構造に形成され、上記収納空間は灯管周方向に灯管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の円弧長さを有し、上記収納空間にはソーラパネルが内蔵され、該ソーラパネルの起電力が通電線によって取り出されるようにしたことを特徴とする。

本発明の特徴の１つは蛍光灯又はＬＥＤ灯の灯管背面部分を、収納空間を有する二重構造に形成し、その収納空間内にソーラパネルを収納し、ソーラパネルの起電力を通電線によって取り出すようにした点にある。これにより、本発明の発電ランプを既存の蛍光灯又はＬＥＤ灯と交換するだけでランプ発電を行うことができる。しかも、形態的には灯管の少なくとも背面部分が二重構造になっているだけであり、外部からはソーラパネルが見えないので、ユーザに違和感を与えるおそれが少ない。

ソーラパネルの起電力の大きさは光源との間の距離の２乗に反比例する。本発明ではソーラパネルは灯管の背面部分の壁面に内蔵されているので、ソーラパネルによって大きな起電力を発生させることができる。

また、灯管の発熱によってソーラパネルの温度が上昇し、ソーラパネルの性能が低下して発電の効率が低くなることが懸念される。蛍光灯の場合、フィラメントが設けられた箇所（高温領域）では６５°Ｃ〜７５°Ｃ程度の高温になるが、高温領域の間は３８°Ｃ〜４０°Ｃと比較的低温であり、かかる温度ではソーラパネルの性能はほとんど低下しないことが、本件発明者らの実験によって確認された。また、ＬＥＤ灯の場合には灯管の全長が低温領域に構成される。

また、ＬＥＤを用いた照明灯が実用化され、蛍光灯に代えてＬＥＤ灯を採用する傾向にある。市販のＬＥＤ灯は下方照明のために、ＬＥＤが下方を指向するように内蔵されているが、最近はＬＥＤ灯の背後に大きな黒い影ができないように、上方を指向するＬＥＤを内蔵したタイプが提案され実用化されており、このようなタイプのＬＥＤ灯の灯管にソーラパネルを設けることによって本発明の発電ランプを構成することができる。

蛍光灯の場合、灯管内にガスが封入されているので、灯管内面にソーラパネルを貼付けることは難しいが、ＬＥＤ灯の場合、灯管内にガスが注入されていないので、灯管内面にソーラパネルを貼付けることができる。

本発明に係る発電ランプは、全体が低温領域から構成される直管状又は環管状のＬＥＤ灯において、上記灯管の背面部分の内面には灯管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の円弧長さを有する断面円弧帯状のソーラパネルが貼付けられ、該ソーラパネルの起電力が通電線によって取り出されるようになっていることを特徴とする。

ソーラパネルを灯管の背面部分に設ける場合、ソーラパネルで照明の光を十分に受光する必要がある一方、ソーラパネルによって下方照明の明るさが損なわれないようにする必要がある。そこで、ソーラパネルの横幅は蛍光灯やＬＥＤ灯の灯管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の範囲内の円弧長さとする。例えば、市販の蛍光灯やＬＥＤ灯の断面外周長さは９．０ｃｍ程度であるので、上述の円弧長さは２．０ｃｍ以上４．５ｃｍ以下とすることができる。但し、蛍光灯やＬＥＤ灯の背後に黒い影ができ、影の領域が広いと違和感を与えるおそれがあるときには、ソーラパネルの円弧長さや横幅は灯管の断面外周長さの１／３、例えば９．０ｃｍ程度の蛍光灯について使用するときには３．０ｃｍ程度の寸法とするのが好ましい。

ソーラパネルには単結晶シリコン型パネル、多結晶シリコン型パネル、薄膜シリコン型パネル、化合物系パネル、色素増感型パネル、有機薄膜型パネル及び量子ドット型パネルといった多種多様なソーラパネルが存在するが、いずれも採用可能である。

ソーラパネルはフィルム基板などのフレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載したものでもよく、ガラス基板やプラスチック基板などのソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載したものでもよい。

ソーラパネルは灯管の低温領域の長手方向の長さ以下の長さであってもよいが、大きな起電力を得る上で、ソーラパネルは灯管の低温領域の長手方向の長さと等しい長さを有するのが好ましい。

本発明における「灯管」とは蛍光灯及びＬＥＤ灯の両方の灯管を含んでいる。発電ランプの起電力はＬＥＤの発光に適用して誘導灯や非常灯、補助照明あるいは主照明に利用することができる。

灯管の背面部分を二重に構成する場合、灯管の背面部分に断面円弧状のガラス板を重ねて固着してもよいが、ガラス板の強度に不安が残る。そこで、灯管を製造するにあたり、内側ガラス管を外側ガラス管に差し込み、断面下半部を接触させて相互に固着するようにすると、灯管の背面部分を二重構造に構成できるとともに、十分な強度を確保できる。

すなわち、本発明によれば、小径の内側ガラス管を大径の外側ガラス管に差し込み、内外のガラス管の断面下半部を相互に固着して背面部分に収納空間を形成し、内側ガラス管の両端にフィラメントを有する口金を固定するとともに、内側ガラス管内にガスを封入して灯管を構成する一方、上記収納空間内にソーラパネルを差し込むようにしたことを特徴とする発電ランプの製造方法を提供することができる。

本発明に係る発電ランプの好ましい実施形態を示す概略斜視図である。 上記実施形態を示す断面構成図である。 第２の実施形態を示す概略斜視図である。 第３の実施形態を示す概略斜視図である。 上記実施形態を示す断面構成図である。 第４の実施形態を示す断面構成図である。 第１の実施形態における発電ランプの製造方法を模式的に示す図である。

以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１及び図２は本発明に係る発電ランプの好ましい実施形態を示す。図において、発電ランプ１０は市販の蛍光灯と同一寸法の直管状の蛍光灯１０を用いて構成され、蛍光灯１０の灯管１１の両端は口金１２で封止され、灯管１１内にはガスが封入されている。両端の口金１２には照明器具のソケット（図示せず）に接続される一対の接続ピン１３が各々取付けられ、一対の接続ピン１３の間にはフィラメントが接続されている。

蛍光灯は灯管１１両側の口金からほぼ１０ｍｍの部分Ｈが点灯時にフィラメントの発熱によって温度約６８°Ｃ〜７２°Ｃの高温となる領域Ｈとなっている一方、高温領域Ｈの間は温度約３８〜３９°Ｃの低温領域Ｌとなっている。

また、灯管１１は大径のガラス管内に小径のガラス管を差し込んで熱圧着などによって相互に固定して構成され、灯管１１の背面部分１１Ａは低温領域Ｌの全長にわたって収納空間を有する二重構造となっている。なお、小径のガラス管の両端部は厚肉に形成されるか又は補強部材が固定されて補強されるのが望ましい。

具体的には、上述の収納空間は灯管１１の低温領域Ｌの長さとほぼ等しい長さ９００ｍｍ、横幅方向に灯管１１の断面外周長さの約１／３である３０ｍｍの円弧長さＷを有し、収納空間内にはソーラパネル１４が内蔵され、ソーラパネル１４は灯管１１表面の背面部分に接触されている。

ソーラパネル１４はフィルム基板などの帯状フレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、ソーラパネル１４の起電力は通電線１５によって取り出されるようになっている。なお、フレキシブル基板に代え、ガラス基板やプラスチック基板などのソリッド基板を断面円弧状に曲成しこのソリッド基板に太陽電池モジュールを搭載して構成されたソーラパネルを用いることもできる。

以上のような、本例の発電ランプでは寸法的には既存の蛍光灯と同一であるので、既存の蛍光灯と交換するだけでランプ発電を行うことができ、しかも形態的には灯管１１の背面部分１１Ａが二重構造になっているだけであるので、外部からはソーラパネル１４が分からず、ユーザが違和感や不安感を感じることが少ない。

ここで、発電ランプを製造する場合、図７の（ａ）（ｂ）に示されるように、小径の内側ガラス管１１０を大径の内側ガラス管１１１に差し込む。内側ガラス管１１０は灯管の両側の高温領域Ｈと低温領域Ｌの長さを有する一方、外側ガラス管１１１は灯管の低温領域Ｌの長さを有し、両端は補強のために厚肉に形成されており、外側ガラス管１１１が内側ガラス管１１０の低温領域Ｌに重なるように位置を合わせる。

次に、内外のガラス管１１０、１１１の断面下半部を接触させ、加熱又は溶融したガラスによって相互に固着し、内外のガラス管１１０、１１１の背面部分に収納空間１３０を形成する。

最後に、図７の（ｃ）に示されるように、小径のガラス管１１０の両端にフィラメントを有する口金１２０を固定するとともに、小径のガラス管１１０内面に蛍光物質を塗布するとともに、内部に水銀ガスなどを封入した後、図７の（ｄ）に示されるように、収納空間１３０内に通電線１５０を取付けたソーラパネル１４０を差し込むと、本例の発電ランプを製造することができる。

図３は第２の実施形態を示し、図において図１及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では蛍光灯１０の灯管１１が環管状となっている以外、第１の実施形態の蛍光灯１０と同一である。なお、本例の灯管１１は第１の実施形態の製造工程において、図７の（ｂ）に示されるように、ガラス管１１０、１１１を二重構造にして固着した後、環状に曲成し、後は公知の方法で環管状の灯管を製造すればよい。

図４及び図５は第３の実施形態を示し、図において図１及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では発電ランプは市販のＬＥＤ灯と同一寸法の直管状のＬＥＤ灯１０’を用いて構成され、ＬＥＤ灯１０’の灯管１１の両端は口金１２で封止され、両端の口金１２には照明器具のソケット（図示せず）に接続される一対の接続ピン１３が各々取付けられる。

また、灯管１１内には基板２０が挿入されてブラケットによって固定され、基板２０には複数のＬＥＤ２１が下向きに搭載されるとともに、基板２０の両側部分にはＬＥＤ２１が上向きに搭載され、さらに基板２０にはＬＥＤ２０に通電する通電回路（図示せず）が搭載され、通電回路は接続ピン１３に電気的に接続されている。

ＬＥＤ灯１０’の灯管１１は大径のガラス管内に小径のガラス管を差し込んで熱圧着などによって相互に固定して構成され、灯管１１の背面部分１１Ａは低温領域Ｌの全長にわたって収納空間を有する二重構造となっている。なお、小径のガラス管の両端部は厚肉に形成されるか又は補強部材が固定されて補強されるのが望ましい。

ソーラパネル１４はフィルム基板などの帯状フレキシブル基板に太陽電池モジュールを搭載して構成され、ソーラパネル１４の起電力は通電線１５によって取り出されるようになっている。

図６は第４の実施形態を示し、図において図５と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例ではＬＥＤ灯１０’を二重構造にするのではなく、ＬＥＤ灯１０’の背面部分の内面にソーラパネル１４を接着剤などによって貼付けている。ソーラパネル１４は横幅方向に灯管１１の断面外周長さの約１／３である３０ｍｍの円弧長さＷを有している。

１０ 蛍光灯
１０’ ＬＥＤ灯
１１ 灯管
１１Ａ 背面部分
１４ ソーラパネル
１５ 通電線
２１ ＬＥＤ
１１０ 内側ガラス管
１１１ 外側ガラス管
１２０ 口金
１３０ 収納空間
１４０ ソーラパネル
１５０ 通電線

Claims (4)

1. 高温領域（Ｈ）と高温領域（Ｈ）の間の低温領域（Ｌ）とから構成される直管状又は環管状の蛍光灯又は全体が低温領域（Ｌ）から構成される直管状又は環管状のＬＥＤ灯において、
   上記灯管（１１）の少なくとも背面部分（１１Ａ）は収納空間を有する二重構造に形成され、上記収納空間は灯管（１１）周方向に灯管の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の円弧長さ（Ｗ）を有し、上記収納空間にはソーラパネル（１４）が内蔵され、該ソーラパネル（１４）の起電力が通電線（１５）によって取り出されるようにしたことを特徴とする発電ランプ。
2. 全体が低温領域（Ｌ）から構成される直管状又は環管状のＬＥＤ灯において、
   上記灯管（１１）の背面部分の内面には灯管（１１）の断面外周長さの１／５以上で１／２以下の円弧長さ（Ｗ）を有する断面円弧帯状のソーラパネル（１４）が貼付けられ、該ソーラパネル（１４）の起電力が通電線（１５）によって取り出されるようになっていることを特徴とする発電ランプ。
3. 上記ソーラパネル（１４）は上記灯管（１１）の低温領域（Ｌ）にわたって設けられている請求項１又は２記載の発電ランプ。
4. 小径の内側ガラス管（１１０）を大径の外側ガラス管（１１１）に差し込み、内外のガラス管（１１０，１１１）の底面部分を相互に固着して背面部分に収納空間（１３０）を形成し、内側ガラス管（１１０）の両端にフィラメントを有する口金（１２０）を固定するとともに、内側ガラス管（１１０）内にガスを封入して灯管を構成する一方、上記収納空間（１３０）内にソーラパネル（１４０）を差し込むようにしたことを特徴とする発電ランプの製造方法。

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