JP2013201010A

JP2013201010A - 照明装置

Info

Publication number: JP2013201010A
Application number: JP2012068331A
Authority: JP
Inventors: Koji Takahashi; 浩司高橋; Kenji Takanashi; 賢二高梨; Seiji Osato; 誠二大里; Ryuichi Koga; 隆一古閑; Masahiro Toda; 雅宏戸田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03

Abstract

【課題】半導体発光素子が発生する光が照度センサによる検出に影響する場合でも、周囲の明るさを安定して検出でき、半導体発光素子の点灯および消灯を正常に制御できる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、ＬＥＤ素子29を搭載した基板と、照度を検出する照度センサ46と、外部電源電圧を変換してＬＥＤ素子29に供給する電源電圧変換部52と、制御部53とを備える。制御部53は、照度センサ46によって検出される検出値と予め設定されている閾値とに基づいて電源電圧変換部52を制御するとともに、ＬＥＤ素子29の点灯後には照度センサ46によって検出される検出値または予め設定されている閾値を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、明るさに応じて点灯、消灯する照明装置に関する。

従来、光源としてＬＥＤ素子を用いた例えば防犯灯や街路灯などの照明装置では、スイッチング動作によって電圧を変換する電源電圧変換部を有する電源回路により外部電源電圧を変換してＬＥＤ素子に供給し、ＬＥＤ素子を点灯させている。また、周囲の明るさを照度センサで検出し、明るさに応じてＬＥＤ素子を自動的に点灯、消灯させている。

このような照明装置では、器具内に、ＬＥＤ素子、電源回路および照度センサを一体に組み込んだ構成がある。

特開２０１１−３４８５６号公報

器具内に、ＬＥＤ素子、電源回路および照度センサを一体に組み込んだ照明装置では、ＬＥＤ素子が発生する光が照度センサに入射し、照度センサの検出値に影響が生じることが考えられる。

ところで、省エネルギのためには、ＬＥＤ素子の点灯と消灯とを切り換える周囲の明るさを判断するための閾値を低く設定することが好ましいが、ＬＥＤ素子が発生する光が照度センサに入射し、照度センサの検出値に影響が生じるような場合、実際の周囲の明るさが閾値に達していないにもかかわらず、ＬＥＤ素子を消灯させてしまう虞がある。また、ＬＥＤ素子が消灯すると、ＬＥＤ素子が発生する光が照度センサに入射しなくなるため、ＬＥＤ素子が再び点灯し、そして、ＬＥＤ素子の消灯と点灯とを繰り返すような誤動作が生じる虞がある。

そのため、ＬＥＤ素子が発生する光が照度センサによる検出に影響する場合、周囲の明るさを正確に検出できず、ＬＥＤ素子の点灯および消灯を正常に制御できないことがある。

本発明が解決しようとする課題は、半導体発光素子が発生する光が照度センサによる検出に影響する場合でも、周囲の明るさを安定して検出でき、半導体発光素子の点灯および消灯を正常に制御できる照明装置を提供することである。

実施形態の照明装置は、半導体発光素子を搭載した基板と、照度を検出する照度センサと、外部電源電圧を変換して半導体発光素子に供給する電源電圧変換部と、制御部とを備える。制御部は、照度センサによって検出される検出値と予め設定されている閾値とに基づいて電源電圧変換部を制御するとともに、半導体発光素子の点灯後には照度センサによって検出される検出値または予め設定されている閾値を補正する。

本発明によれば、照度センサによって検出される検出値と予め設定されている閾値とに基づいて電源電圧変換部を制御するとともに、半導体発光素子の点灯後には照度センサによって検出される検出値または予め設定されている閾値を補正するため、半導体発光素子が発生する光が照度センサによる検出に影響する場合でも、周囲の明るさを正確に検出でき、半導体発光素子の点灯および消灯を正常に制御することが期待できる。

一実施形態を示す照明装置の回路図である。同上照明装置の斜視図である。同上照明装置の分解状態の斜視図である。同上照明装置の電源部の斜視図である。

以下、一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。

図２および図３には、照明装置10として防犯灯または街路灯の例を示す。この照明装置10は、照明装置本体11と、この照明装置本体11を支持するアーム12とを備えており、アーム12および取付金具などによって電柱やポールなどに設置される。

照明装置本体11には、透光性を有する筒形のカバー15、このカバー15に取り付けられる蓋体16、カバー15の内側に配置される放熱板17、発光モジュール18および電源部19が配置されている。

カバー15は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する樹脂材料により中空状に一体成型され、先端側が閉塞され、基端側が開口されている。

蓋体16は、カバー15の基端側の開口にＯリング22を介してねじ込まれて取り付けられている。蓋体16の上部がアーム12にねじ23で取り付けられている。蓋体16の中心部には挿通孔が形成され、この挿通孔を覆って防水ブッシュ24が取り付けられている。この防水ブッシュ24には、電源部19に外部電源として商用交流電源を供給する電源線25が挿通されている。電源線25の先端には電源部19に接続されるコネクタ25aが取り付けられている。

放熱板17は、例えばアルミニウムで細長い平板状に形成され、カバー15の内側に差し込まれることによってカバー15の内壁部に位置決め支持されているとともに、カバー15と蓋体16との間に挟み込まれて保持されている。カバー15の内側に配置される放熱板17の下面に発光モジュール18が取り付けられ、放熱板17の上面に電源部19が取り付けられている。放熱板17には配線孔17aが形成されている。

発光モジュール18は、モジュール基板としての基板28、およびこの基板28に実装された複数の半導体発光素子としてのＬＥＤ素子29を有している。基板28は、例えば紙フェノール基材基板などの絶縁性基板が用いられ、複数のねじ30によって放熱板17の下面に取り付けられている。基板28の下面は配線パターンが形成された配線パターン面28aであり、この配線パターン面28a上に複数のＬＥＤ素子29が実装されている。基板28からは配線パターンに接続されたリード線31が導出されている。このリード線31の先端には電源部19に接続するコネクタ31aが取り付けられている。リード線31は放熱板17の配線孔17aを通じて放熱板17の上方に引き出され、電源部19に接続されている。

電源部19は、図４に示すように（図４は電源部19を上下反転させて見た斜視図である）、長方形のプリント配線基板である基板34およびこの基板34に実装された複数の電子部品35にて構成される電源回路36、およびこの電源回路36を収納するケース37を有している。

基板34の一面にはコンデンサやトランスやコイルなどのリード線を有する電子部品35が実装される実装面34aが形成され、他面には電子部品35のリード線をはんだ付け接続したりＩＣやチップ部品などの面実装部品を実装する配線パターン面34bが形成されている。実装面34aの長手方向の一端には電源線25のコネクタ25aが接続される外部電源入力部であるコネクタ38が実装され、他端には発光モジュール18からのリード線31のコネクタ31aが接続されるコネクタ39が実装されている。

ケース37は、下面を開口した箱形に形成され、両端部にはねじ42で放熱板17に取り付けられる取付片43が突設されている。ケース37内には、基板34の配線パターン面34bが上向きとなるように電源回路36が収容されている。

また、本実施形態では、発光モジュール18の基板28の配線パターン面28aに、照明装置10の周囲の明るさを検出する面実装形の照度センサ46が実装されている。

また、図１に電源回路36の回路図を示す。

電源回路36は、商用交流電源Ｅが入力される外部電源入力部51、この外部電源入力部51とＬＥＤ素子29との間に設けられるとともに外部電源電圧を変換してＬＥＤ素子29に供給する電源電圧変換部52、照度センサ46の検出に基づいて電源電圧変換部52を制御する制御部53を備えている。制御部53には、例えば照明装置10の外部に配置される調光器54から調光信号が入力される。

外部電源入力部51は、基板34に実装されたコネクタ38を有し、コンデンサC1およびコモンモードチョークL1からなるフィルタ回路に接続されている。このフィルタ回路の出力側に全波整流回路RECの入力側が接続され、この全波整流回路RECの出力側に平滑コンデンサC2が接続され、この平滑コンデンサC2の両端に電源電圧変換部52が接続されている。そして、整流、平滑された外部電源電圧が電源電圧変換部52に供給される。

電源電圧変換部52は、例えばＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子Q1とダイオードD1との直列回路、これらスイッチング素子Q1とダイオードD1との間に接続されたインダクタL2、このインダクタL2に接続されて出力電流を平滑する平滑コンデンサC3を備えており、出力電圧を降圧させて所定の定電流をＬＥＤ素子29に出力する降圧チョッパ回路などのＤＣ−ＤＣコンバータで構成されている。スイッチング素子Q1のゲートは制御部53に接続され、この制御部53からの信号によってスイッチング素子Q1がオンオフ動作する。

制御部53は、照度センサ46によって照度を検出する照度検出回路、この照度検出回路によって得られる照度センサ46の検出値や調光信号に応じて電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1を制御する制御回路、および点灯時間を計時するためのタイマ回路、閾値などの情報を記憶する記憶部などを有し、マイコンなどで構成されている。全波整流回路RECの出力側からの外部電源電圧が制御部53の電源回路または制御部53外の電源回路に入力され、電源回路により外部電源電圧よりも低い変換された制御電圧が制御部53の各回路や照度センサ46などに供給される。

照度センサ46は、照度が高い場合に電流が多く流れ、低い場合に電流の流れが少なくなる特性を有している。制御部53の照度検出回路では、照度センサ46に流れる電流に基づいて照度を検出し、制御回路に出力する。

制御部53の制御回路は、照度検出回路から入力される照度センサ46の検出値と予め設定されている閾値とを比較し、それに応じて電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1を制御してＬＥＤ素子29の点灯と消灯とを切り換える。すなわち、照度センサ46による検出値が閾値を下回る場合にはＬＥＤ素子29を点灯させるようにスイッチング素子Q1をスイッチング動作させ、また、照度センサ46による検出値が閾値を上回る場合にはＬＥＤ素子29を消灯させるようにスイッチング素子Q1をオフさせる。閾値は、照明装置10の種類毎に測定や計算によって求められ、制御部53が有する記憶部のテーブルに予め設定されている。

そして、電源回路36の動作を説明する。

商用交流電源Ｅが投入されていると、フィルタ回路を通じて全波整流器RECおよび平滑コンデンサC2での整流および平滑後の外部電源電圧が電源電圧変換部52に供給され、電源電圧変換部52にスイッチング素子Q1の動作が可能となっている。また、制御電源が制御部53の各回路および照度センサ46に供給され、照度センサ46による周囲の明るさの検出および制御部53による電圧変換が可能となる。

制御部53では、例えば、昼間の時間帯で周囲が明るく、照度センサ46によって検出される検出値が閾値を上回っている場合には、電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1をオフし、消灯状態を維持する。

夕方の時間帯で周囲が明るい状態から暗くなってきて、照度センサ46によって検出される検出値が閾値を下回った場合には、電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1をオンオフ動作させる。これにより、電源電圧変換部52に入力された直流電圧が変換されてＬＥＤ素子29に供給され、ＬＥＤ素子29が点灯する。

朝方の時間帯で周囲が暗い状態から明るくなってきて、照度センサ46によって検出される検出値が閾値を上回った場合には、電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1をオフさせる。これにより、ＬＥＤ素子29への直流電圧の供給が停止され、ＬＥＤ素子29が消灯する。

ところで、仮に、ＬＥＤ素子29の点灯時にＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射するために、そのＬＥＤ素子29が発生する光が入射する分だけ照度センサ46による検出値が高くなって閾値を上回ると、ＬＥＤ素子29を消灯するように制御することになる。

そのため、制御部53は、ＬＥＤ素子29の消灯時と点灯時とで異なる閾値を具備し、ＬＥＤ素子29の消灯時か点灯時かに応じて閾値を変更する。すなわち、点灯後の閾値は、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射して検出値が高くなる検出値上昇分だけ、消灯時の閾値よりも高くなるように設定する。この点灯後の検出値または閾値の補正は、例えば、照明装置10の種類毎に測定や計算などによって求められ、制御部53が有する記憶部のテーブルに予め記憶されている。

これにより、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射しても、そのＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射して検出値が高くなる検出値上昇分の影響では、照度センサ46による検出値が変更後の閾値を上回ることがなく、ＬＥＤ素子29を消灯するのを防止できる。

また、制御部53は、閾値を変更する代わりに、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射して検出値が高くなる検出値上昇分の値を照度センサ46による検出値から差し引くように補正し、この補正検出値と閾値とを比較するようにしてもよい。検出値上昇分の値は、例えば、照明装置10の種類毎に測定や計算などによって求められ、制御部53が有する記憶部のテーブルに予め記憶されている。

これにより、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射しても、そのＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射して検出値が高くなる検出値上昇分の影響では、照度センサ46による検出値が閾値を上回ることがなく、ＬＥＤ素子29を消灯するのを防止できる。

また、照明装置10の点灯時間の経過に伴い、カバー15の汚れや劣化によって光透過性が低下してきたり、ＬＥＤ素子29の光出力が低下してくるため、外光が照度センサ46に入射する光量、およびＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射する光量が変化してくる。

そのため、制御部53は、点灯時間を計時し、点灯時間に応じて閾値を変更する。点灯時間に応じた閾値は、照明装置10の種類毎に測定や計算などによって求められ、制御部53が有する記憶部のテーブルに予め記憶されている。

このように、点灯時間に応じて閾値を変更することにより、経年変化にかかわらず、周囲の明るさを安定して検出できる。

なお、点灯時間に応じて、照度センサ46による検出値を補正するようにしても、周囲の明るさを安定して検出できる。

また、制御部53は、調光器54から入力される調光信号に応じて、電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1のオン時間を変更し、ＬＥＤ素子29を調光点灯させる。

ＬＥＤ素子29を調光点灯させることにより、調光度に応じて、ＬＥＤ素子29が発生する光量が変化するために、照度センサ46に入射する光量も変化する。

そのため、制御部53は、調光度に応じて閾値を変更する。調光度に応じた閾値は、照明装置10の種類毎に測定や計算などによって求められ、制御部53が有する記憶部のテーブルに予め記憶されている。

このように、調光度に応じて閾値を変更することにより、どのような調光度でも、周囲の明るさを安定して検出できる。

なお、調光度に応じて、照度センサ46による検出値を補正するようにしても、周囲の明るさを安定して検出できる。

また、点灯後に行った照度センサ46によって検出される検出値または予め設定されている閾値の補正は、消灯後には元に戻すように再度補正する。これにより、消灯時に、周囲の明るさを正確に検出でき、ＬＥＤ素子29の点灯を正常に制御することができる。

以上のように、照明装置10によれば、照度センサ46によって検出される検出値と予め設定されている閾値とに基づいて電源電圧変換部52を制御するとともに、ＬＥＤ素子29の消灯時と点灯時とで閾値を変更するため、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46による検出に影響する場合でも、周囲の明るさを正確に検出でき、ＬＥＤ素子29の点灯および消灯を正常に制御することができる。

また、照度センサ46によって検出される検出値と予め設定されている閾値とに基づいて電源電圧変換部52を制御するとともに、ＬＥＤ素子29の点灯時には照度センサ46によって検出される検出値を補正する場合にも、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46による検出に影響する場合でも、周囲の明るさを確実に検出でき、ＬＥＤ素子29の点灯および消灯を正常に制御することができる。

そして、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46による検出に影響するのを防止できるため、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46に入射するのを防止する遮光構造を用いなくてもよくなり、照明装置10を小形化できる。

なお、照度センサ46の設置場所は、発光モジュール18の基板34上に限らず、電源回路36の基板34上や、放熱板17上など、周囲の明るさを検知可能な場所であればいずれでもよい。電源回路36の基板34上に照度センサ46を設置する場合には、ケース37の一部を開口するなどして周囲の明るさを照度センサ46で検出できるようにすればよい。

また、カバー15は、例えば上面側を金属製カバーとし、ＬＥＤ素子29の光を出射する下面側のみを透光性カバーとしてもよい。この場合、照度センサ46は、ＬＥＤ素子29の光を出射する下面側の透光性カバーを通じて周囲の明るさを検出することになり、ＬＥＤ素子29が発生する光が照度センサ46による検出に影響しやすくなる。この場合でも、本実施形態の照明装置10は、周囲の明るさを正確に検出でき、ＬＥＤ素子29の点灯および消灯を正常に制御することができる。

また、半導体発光素子としては、ＬＥＤ素子に限らず、ＥＬ素子などを用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 照明装置
28 基板
29 半導体発光素子としてのＬＥＤ素子
36 電源回路
46 照度センサ
52 電源電圧変換部
53 制御部

Claims

半導体発光素子を搭載した基板と；
照度を検出する照度センサと；
外部電源電圧を変換して半導体発光素子に供給する電源電圧変換部と、
照度センサによって検出される検出値と予め設定されている閾値とに基づいて電源電圧変換部を制御するとともに、半導体発光素子の点灯後には照度センサによって検出される検出値または予め設定されている閾値を補正する制御部と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
制御部は、点灯後に行った照度センサによって検出される検出値または予め設定されている閾値の補正を消灯後に元に戻すように再度補正する
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
制御部は、点灯時間に応じて検出値または閾値を変更する
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
制御部は、調光度に応じて検出値または閾値を変更する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の照明装置。
照度センサは、基板および電源回路のいずれか一方に設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の照明装置。