JP2018174025A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信効率のよい照明器具を提供することである。【解決手段】本発明の実施形態である照明器具本体1は、光源部3と、前記光源部3に電力を供給する電源装置53と、前記電源装置53を収納する金属製の電源筐体5と、前記電源筐体内部に配設される無線モジュール51と、前記電源筐体に直接あるいは金属製部材を介して接続されるとともに、前記無線モジュールより送受信される無線信号に対応したアンテナ機能を有する金属製の枠状部材と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無線モジュールを備えた照明器具に関する。

従来、室内照明では無線信号を受信する受信部および無線信号に応じた制御信号を出力する無線モジュールを備えた照明器具が知られている。この照明器具は無線信号により点灯制御を行うものである。しかしこの場合、無線信号対応の制御装置は金属製の筐体などの遮蔽物で覆われると無線信号の送受信が行い難くなる。

このような無線モジュールを備えた照明器具では、無線仲介機などを介して操作端末機と照明器具が相互に無線信号を送受信できる範囲にしか設置することができないため、無線通信効率のよい照明器具が求められていた。

特開２０１６−１６２７０６号公報 特開２０１７−１０８４８号公報

本発明における実施形態が解決しようとする課題は、無線通信効率のよい照明器具を提供することである。

本発明の実施形態は、光源部と、前記光源部に電力を供給する電源装置と、前記電源装置を収納する金属製の電源筐体と、前記電源筐体内部に配設される無線モジュールと、前記電源筐体に直接または金属製部材を介して接続されるとともに、前記無線モジュールより送受信される無線信号に対応したアンテナ機能を有する金属製の枠状部材と、を備える。

本発明の実施形態によれば、無線通信効率を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態における照明器具の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態における照明器具の一例を示す上面図である。 本発明の実施形態における照明器具の一部を示す回路図である。 本発明の実施形態における照明器具を用いた照明システムを模式的に表した説明図である。 本発明の実施形態における照明器具の一例を示す側面図である。 本発明の実施形態における照明器具の変形例を示す側面図である。 本発明の実施形態における照明器具の変形例を示す斜視図および側面の一部分を示す図である。 本発明の実施形態における照明器具の変形例を示す斜視図および側面の一部分を示す図である。 本発明の実施形態における照明器具の変形例を示す側面図である。

以下、本発明における実施形態の構成を、図１ないし図９を参照して説明する。なお、本発明の実施形態である照明器具の説明について、発光面側を前面側、天井等の設置場所に取付けられる側を背面側として説明を行う。

図１に示す本発明の実施形態である照明器具本体1は、光源部3と、放熱器4と、取付体11と、アーム2と、無線モジュール51を内部に備える電源筐体5と、を有する。詳細を後述する。取付体11、アーム2、および化粧枠32は枠状の形態をなす枠状部材である。また、照明器具本体1は、外部の端末機Tから直接、あるいはエリアコントローラECなどの媒介を経て無線モジュール51により無線信号を受信し、光源部3の調光制御を行う。また、反対に、無線モジュール51から無線信号を送信し、エリアコントローラECなどの媒介を経るか、あるいは直接に、外部端末機Tへ本体1の器具情報を送信する場合もある。

以下、図１ないし図９を参照してアーム2がアンテナ機能を有する実施形態について説明する。

放熱器4は放熱ベース41と放熱フィン42を有し、放熱ベース41の前面側に光源部3が熱的に接続される。また、取付体11は、4本の脚部111と、脚部111の背面側に接続される水平部112と、水平部112の一対の側面を背面側に延伸して突出させた取付部113を有する。取付体11の前面側は、ネジ止め等により放熱ベース41に接続され、取付部113はネジ止め等によりアーム2と接続される。

次に、本発明の実施形態における照明器具本体1の各構成について説明する。

光源部3は、LED（Light Emitting Diode）などの発光素子31が複数配設された略矩形の基板と、基板の前面側を覆う透光性カバーと、透光性カバーの外縁部に接続されて発光部を囲う化粧枠32からなる。

光源部3の背面側には、光源部3から発生した熱を放熱するための放熱ベース41が熱的に接続するよう設けられる。外部電源eから電源装置53を通じて電力供給を行うケーブルと電気的に接続されることにより、発光素子31は発光するための電力を得る。また、光源部3の基板と放熱ベース41は、ネジ止め等により接続される。

化粧枠32は、器具の美観を向上させるとともに、光源部3の外縁部に接続され、透光性カバーおよび基板を固定し、保護する役割も有する。

放熱器4は、アルミニウムなど放熱性に優れた金属で形成される。また放熱器4は、略矩形板状の放熱ベース41と略長方形の薄板状である放熱フィン42を備える。放熱ベース41は、光源部3と略平行に光源部3の背面側に接続され、放熱フィン42は、放熱ベース41の背面側に、略直角に複数枚突出するように並列配置される。また、放熱フィン42は長辺と短辺を有する。放熱フィン42は、一方の長辺を放熱ベース41の背面側に接続される。放熱フィン42の他方の長辺は水平部112と離間して配設される。

また、放熱ベース41の中央付近には、ケーブル（不図示）を通すための孔である中央孔（不図示）が設けられる。

さらに、放熱ベース41の中央孔付近には、ケーブルの位置を定めて支持するため、略L字状のケーブル支えフィン（不図示）が本体背面側に突出するように設けられる。

また、図１および図２に示す実施形態では、放熱ベース41の側面にネジ止め等で接続される金属製の取付体11が設けられる。

取付体11は、放熱ベース41の角部である四隅に対応する位置に、四本の脚部111を有する。また、取付体11は四本の脚部111に接続して背面側に配設される放熱ベース41に略平行な板状の水平部112を有する。水平部112は、放熱ベース41と略平行に設けられる。

すなわち、図５に示すように、本体1において取付部113の備えられた側の側面から見た際と、取付部113の備えられていない側の側面（正面）から見た際、どちらにおいても取付体11と放熱ベース41の側面は略矩形の開口部Bを形成する。

また、図１に示すように、水平部112の中央付近には、光源部3へ電気的に接続されるケーブルを通すためのケーブル孔55が設けられる。

アーム2は、略コの字状に形成される。また、アーム2は、取付部113と接続して本体1の背面方向に延伸する一対の側壁部である垂下部21と、天井等の設置場所にネジ止め等により取付けられる設置部22を有する。電源筐体5は、水平部112の背面に配設される。また、電源筐体5は、一対の垂下部21の間でかつ設置部22と離間して設置部22より前面側に配設される。電源筐体5の内部には、光源部3に電力を供給して点灯制御を行う電源装置53と、無線信号の送受信を行う無線モジュール51が設けられる。

図１に示すように、アーム2は、薄板状の鉄やアルミニウムなどの金属製部材によって形成される。また、アーム2は、図１に示すように、垂下部21の前面側付近である取付部113との接続部には、ネジ止めして器具を固定するためのネジ孔および照明器具の角度を調整して固定するための略円弧状の長孔211が設けられている。また、取付部113には、それらのネジ孔および長孔211と対応する位置にネジ孔が設けられている。

アーム2は、設置部22が天井等に取付けられることで照明器具全体の重量を支持する。アーム2は、取付体11に接続されるため、間接的には電源筐体5の支持も行う。アーム2は、設置部22の縁部が前面側に曲折され、強度を高める構造となっている。また、設置部22には器具の設置場所である天井等にネジ止め等で設置するための孔が複数設けられている。

さらにアーム2は図１および図５に示すように、取付部113と接続されていない側の側面から見た際、略コの字状である一対の垂下部21および設置部22と、水平部112によって形成される貫通する開口部Aを有する。アーム2および水平部112によって形成される、開口部Aを形成する部分の周の長さLは、無線モジュール51により送受信される無線信号の波長のN／４倍の長さに形成される。この構造により、アーム2および水平部112は、当該無線信号に対応したループアンテナ構造を形成する。電源装置53が後述の外部電源eから電力を供給されて駆動するとき、器具本体1の金属製部材には全体に微弱な電流が発生する。（ただし、実施形態である照明器具の感電保護クラスはクラス１であり、感電のおそれはない。）この微弱な電流はアンテナ構造となる金属製の枠状部材にも流れるため、アンテナ構造（ここではアーム2および水平部112により形成される）がアンテナとして機能する。具体的には、アンテナ構造となる金属製の枠状部材に電流が流れることにより当該枠状部材の周囲に電界および磁界が発生し、対応する無線信号を共振させる。

次に、電源筐体5および電源筐体5の内部構成について説明する。

図１に示す実施形態では、水平部112の背面側には、アルミニウムなど軽量で放熱性に優れた金属で形成された、略直方体形状の電源筐体5が設けられる。

電源筐体5前面の開口は、水平部112によって覆われており、図２に示すように、電源筐体5の側面の前面側から一部延伸させた電源筐体延伸部50を、水平部112に略平行となるよう曲折し、水平部112にネジ止めするなどして固定されている。

また、図２に示すように、電源筐体5には、外部電源eと接続しやすいようアーム2に重ならない側面（正面）に電源端子54が備えられる。電源端子54は、外部電源eと電気的に接続し、後述の電源装置53に電力を供給する。図２に示すように、電源端子54は、電源筐体5の側面の内の一面に設けられたくぼみに配設される。図２では、電源筐体5のくぼみの背面側が透過して描かれているが、このくぼみは電源端子54と外部電源eとの接続部を収納可能な大きさに形成され、電源筐体5の背面側が電源端子54と外部電源eとの接続部の背面側を覆う形状となっている。

また、電源筐体5には無線モジュール51の設けられた位置に対応した切り欠きが設けられる。この切り欠きは無線モジュール51による無線信号の送受信を本体1外部と行いやすくするために設けられる。望ましい位置としては、無線信号を遮蔽する金属製部材が周囲に少なくなる電源筐体5の背面でかつ、アーム2に重ならない位置に切り欠きが設けられ、当該切り欠きに内部から臨むようにして無線モジュール51が設けられる。

次に、図３および図４を参照して電源筐体5の内部構成について説明する。

電源筐体5の内部には、外部電源eと接続して光源部3の点灯制御を行う電源装置53が設けられる。また同様に、外部からの無線信号の受信や無線信号の送信を行う無線モジュール51が設けられる。さらに、無線モジュール51の受信した信号を変換して電源装置53に出力する無線制御部52が配設される。この無線制御部52は、例えばネジ止め等により、電源筐体5の内部に取付けられる。このとき、無線制御部52の取り付けられる位置は電源筐体5に覆われる位置であればよく、電源筐体5内部の前面、背面および側面のいずれに配設されてもよい。望ましい形態としては、無線制御部52が無線モジュール51の近傍に配設されることで無線制御部52および無線モジュール51との配線が簡略化されるため、部材の削減や組立性の向上が見込める。この無線制御部52は、例えば図３に示すように、電源である外部電源eに対して接続された例えばダイオードブリッジなどの整流素子（全波整流素子）REC、電解コンデンサなどの図示しない平滑素子、トランスTr、FETなどのスイッチ素子Q、制御回路521、および整流平滑回路522などを備える。

また、図２に示すように、無線モジュール51は、電源端子54と離間して、電源端子54が備えられた側面と対向する側面寄りの位置に配設される。具体的には、背面から見て、無線モジュール51と電源端子54との間に、無線制御部52若しくは電源装置53またはその両方が設けられる。

このように電源筐体5内部において、電源端子54と無線モジュール51を離間させて配置することにより、無線モジュール51は電磁波の影響を受けにくくなるため、送受信する信号のノイズの影響を低減できる。

無線モジュール51は、無線信号を遮断しない（透過する）樹脂製の筐体などで覆われ、例えば略直方体形状に形成される。このとき、無線モジュール51を覆う樹脂製筐体は、熱によって変形しにくい素材からなっており、照明器具が倉庫の天井等の外部から天井付近が日光に照射される場合や、外気の影響を受け、高温となりやすい場所に設置された場合にも筐体の変形を回避することができる。

また、電源筐体5は内部と外部を貫通する切り欠き部が設けられ、無線モジュール51はその切り欠き部から無線信号の送受信を行う。

次に、図３および図４を参照して、本実施形態の照明器具を用いた無線制御について説明する。

無線モジュール51は、図３および図４に示すように、例えば倉庫の天井などの取付対象に取付けられたアクセスポイントとしての制御親機であるエリアコントローラECを介して、スマートフォンやタブレットPCなどの操作入力部である端末機（携帯端末機）Tと無線通信を行う無線LANデバイスである。本実施形態における無線モジュール51による無線通信の周波数は、例えば９２０MHz 、あるいは２．４GHzなどの一般的な規格のものが用いられる。従って、波長は光速を周波数で割った値として求められるため、本実施形態の無線信号に用いられる波長は約３２０mm、あるいは約１２５mmである。

無線制御部52は、無線モジュール51の動作を制御し、この無線モジュール51により受信した無線信号をメモリするとともに、この無線信号により電源装置53を介して光源部3を制御する。

外部電源eとしては、例えば商用交流電源が用いられるが、その他の任意の交流外部電源、あるいは直流外部電源などを用いることもできる。このときには、無線制御部52における整流素子RECおよび平滑素子は不要となる場合もある。

トランスTrは、一次巻線と二次巻線とを備えており、整流素子RECの出力側に対して、平滑素子、一次巻線およびスイッチ素子Qの直列回路が接続されている。また、このトランスTrの二次巻線は、整流平滑回路522を介して、無線モジュール51に供給する電力を制御するものである。

制御回路521は、スイッチ素子Qの開閉を制御することで無線モジュール51および光源部3に供給する電力を制御するものである。この制御回路521としては、例えばマイコンなどの制御用ICが用いられる。

整流平滑回路522は、例えば整流素子であるダイオードDおよび平滑コンデンサCにより構成されている。

図３に示すように、電源装置53は、外部電源eから供給される電力を光源部3に対応した電圧または電流に変換して、光源部3に供給する。また、この電源装置53は、例えばネジ止め等により、電源筐体5の内部に取付けられる。

図３に示す電源装置53は、光源部3と接続され、無線モジュール51により受信した無線信号に応じて無線制御部52により動作が制御されて光源部3を調光点灯するように構成されている。

以上の構造により、枠状部材としてのアーム2は、天井などの設置場所に取り付けられて照明器具本体1の重量を支持する取付構造であるとともに、無線モジュール51による無線通信効率を向上させるアンテナ機能を有する。

このアンテナ機能を有するアーム2によれば、無線通信モジュール51による無線信号の受信感度を高めることが可能となる。また、この構造によれば、新たなアンテナ部材等を配設せずとも無線モジュール51の通信効率を高められるため、部材数の削減になるとともに器具の軽量化にもつながる。

次に、本発明の実施形態における変形例を図１および図５ないし図９を参照して説明する。

説明のなされない他の構成に関しては、特に記載のない限り前述の構成と変わらないものとする。なお、図９に示す変形例以外は、無線信号の共振を利用したアンテナ構造である。
（変形例１）

以下、取付体11がアンテナ機能を有する場合について説明する。図５に示すように、取付体11は、枠状部材であって、略矩形の光源部3における４つの辺方向である側面から見た際、４側面全て、脚部111と水平部112および放熱ベース41によって形成された、貫通した開口部Bを有している。開口部Bは、開口している内縁部または開口部Bを形成する取付体11の外縁である外縁部の周の長さLが、無線モジュール51によって送受信される無線信号の波長のN／４倍の長さに形成される。これにより取付体11は、電源筐体5を支持するとともに開口部Bが当該無線信号に対応したループアンテナ構造となり、当該無線信号の通信効率を向上させることが可能となる。

このとき、取付体11およびアーム2がどちらも当該無線信号に対応したループアンテナ構造を形成することにより、無線通信効率を高めてもよい。

また、取付体11を設けず、電源筐体5の側面を垂下部21に接続させることで部材数の削減および器具の軽量化を図ってもよい。その場合、開口部Bは、電源筐体5の底面と、垂下部21の電源筐体5底面から放熱ベース41までの部分および放熱ベース41によって形成される。
（変形例２）

次に、図１を参照して化粧枠32がアンテナ機能を有する場合について説明する。

化粧枠32は、少なくとも一部は金属製であり、化粧枠32の金属製部分は、光源部3の外縁部を囲う環を形成する。この環の周の長さLは、後述の無線信号の波長のN／４倍（Nは整数）の長さに形成される。このとき化粧枠32は透光性カバーと略同一平面をなすように光源部3の外縁部に設けられてもよいし、反射板の機能を有するように傾斜させて設けられてもよい。さらに、化粧枠32は、透光性カバーや発光素子31の配設された基板を固定・保護するものであればよく、例えば支持ポールのような柱状物に差し込み固定あるいは挟み固定可能な構造として形成されてもよい。その場合、照明器具は、防犯灯や道路灯のような構造となる。
（変形例３）

また、上記ループアンテナ構造は、金属製の略矩形のループによって形成されるが、図６に示すように、多角形や円形に近い形状であってもよい。その場合、ループアンテナ構造が略矩形に形成されるよりも無線モジュール51による無線通信効率の向上が図れる。
（変形例４）

他の変形例として、アーム2あるいは取付体11は、無線信号の共振を利用したループアンテナ以外のアンテナ構造をとってもよい。

例えば、図５に示すように、アーム2の一対の垂下部21について、水平部112と接触する部分から設置部22までの長さを無線モジュール51によって送受信される無線信号の波長のN／４倍となるように形成することで、アーム2および水平部112によって折り返しダイポールアンテナの構造をとってもよい。この構造によれば、無線モジュール51による無線信号の通信効率を向上させることに加え、大型の器具を形成する際、簡易な設計かつ軽量な部材によって器具本体1を形成することができる。
（変形例５）

また、図７に示すように、片方の垂下部21が貫通孔を有する略回字形状に形成され、その周の長さが無線モジュール51によって送受信される無線信号の波長のＮ／４倍となるように形成されてもよい。その場合、貫通孔を有する分部材の削減につながるとともに、本体１の軽量化につながる。
（変形例６）

さらに、図８に示すように、略回字形状に形成された垂下部21において、形成された貫通孔に対して、水平部112に略平行な向きに取り付け部113の一部が横切るように形成することにより、垂下部21および取付部113がヘンテナの構造をとるようにしてもよい。この場合、無線モジュール51の無線通信効率が向上するとともに、本体1の軽量化も図れる。また、当該貫通孔に当該金属製部材が取付けられることにより、垂下部21の強度も向上する。
（変形例７）

さらに、無線信号の共振を利用しない他の変形例として図９に示すように、アーム2がパラボラアンテナの一部を切り取った略球面状に形成されてもよい。この場合、当該アーム2の焦点が無線モジュール51となるように形成することにより、無線モジュール51によって送受信される無線信号の受信効率が向上するとともに、無線モジュール51から送信される無線信号の指向性が向上することにより当該無線信号の送信効率も向上する。
（変形例８）

また、他の変形例として、本発明の実施形態はアーム2や取付体11を有さないシーリングライトやダウンライト、防犯灯などに適用してもよい。その場合、前述の化粧枠32の他に、天井などの設置場所に取り付けるための部材である板バネや、支柱などの設置場所に接続されるための構造（スリーブなど）がアンテナ機能を有するように形成される。

シーリングライトやダウンライトの場合、具体的には、板バネとなる針金の二つの端部が本体1の金属製の電源筐体5に接続するよう環状に形成され、電源筐体5に接続されていない環の部分が設置場所である天井や壁などに取付けられる。この枠状部材である板バネおよび板バネと接続される金属製の電源筐体5によって形成される環の周の長さLが無線モジュール5によって送受信される無線信号の波長のN／４倍の長さとなる。
（変形例９）

また、道路灯や防犯灯などの場合、照明器具本体1を取付けて支持固定するためのポールに貫通させるか、あるいは挟み込んで取付ける取付部材が枠状部材となる。もしくは、光源部3の外縁部に接続される化粧枠が、枠状部材となる。これら当該枠状部材を形成する導体によって作られる環の周の長さLは、無線モジュール51によって送受信される無線信号の波長のN／４倍の長さとなる。

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に含まれる。

1…本体
11…取付板
111…脚部
112…水平部
113…取付部
2…アーム
21…垂下部
211…長孔
22…設置部
3…光源部
31…発光素子
32…化粧枠
4…放熱器
41…放熱ベース
42…放熱フィン
5…電源筐体
50…電源筐体延伸部
51…無線モジュール
52…無線制御部
521…制御回路
522…整流平滑回路
53…電源装置
54…電源用端子
55…ケーブル孔

Claims (7)

1. 器具本体と；
   前記器具本体に設けられる光源部と；
   前記器具本体に設けられる無線モジュールと；
   照明器具を構成する部品であって、前記器具本体に直接または金属製部材を介して導通可能な状態に接続されるとともに、前記無線モジュールより送受信される無線信号に対応したアンテナ機能を有する枠状部材と；
   を備える照明器具。
2. 前記アンテナ機能は、前記無線信号の共振を利用するものである請求項１に記載の照明器具。
3. 前記枠状部材は、当該部材または当該部材と他の部材によって、貫通する開口部を形成しており、前記開口部の周の長さは前記無線信号の波長のN／４倍である請求項１または請求項２いずれかに記載の照明器具。
4. 前記枠状部材は、設置場所へ取り付けるために設けられるアームである請求項１ないし請求項３いずれかに記載の照明器具。
5. 前記器具本体は、前記光源部に電力を供給する電源装置と前記無線モジュールとを内部に収納する電源筐体を備え、
   前記開口部は、前記電源筐体底面または前記電源筐体を取り付ける取付体を含む部材によって形成される請求項３に記載の照明器具。
6. 前記枠状部材は、前記光源部の外縁部に接続される化粧枠である請求項１ないし請求項３いずれかに記載の照明器具。
7. 前記枠状部材は、設置場所に取り付けるための板バネである請求項１ないし請求項３いずれかに記載の照明器具。

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