JP3717764B2

JP3717764B2 - センサー体及びこれを用いた保安灯装置

Info

Publication number: JP3717764B2
Application number: JP2000219262A
Authority: JP
Inventors: 浩一横野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2002040156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱線を検出するセンサーを備えるセンサー体と、夜間に人体が接近したことを検出してライトを点灯する保安灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体が接近したことを検出して、夜間にライトを点灯させる保安灯装置はすでに市販されている。この種の保安灯装置は、たとえば建物内では階段や廊下等にに設けられる。また、屋外にも設けられる。保安灯装置は、人体の接近を赤外線等の熱線で検出するセンサーを備えている。センサーは、人体が接近すると制御信号を出力する。出力される制御信号は、点灯回路を制御して光源を点灯させる。センサーはプリント基板に固定してケースに収納される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この構造の保安灯装置は、長期間にわたって確実に動作させるのが極めて難しい。それは、センサーの出力端子の漏電が原因となって、センサーから出力される微弱な信号を正常に検出できなくなるからである。人体の接近を検出したとのセンサーからの出力信号は極めて微弱な信号であり、しかも、センサーの出力インピーダンスは極めて高いので、出力端子の極めてわずかな漏電が、センサーの出力信号を検出できなくする。したがって、センサーの出力端子に埃が付着し、あるいは結露し、あるいはまた埃が水分を吸湿すると漏電して正常に動作しなくなってしまう。
【０００４】
さらにまた、保安灯装置は、人体から放射される熱線を効率よく集束してセンサーに入射させるために、カバーレンズを設けている。カバーレンズはレンズで熱線を集束してセンサーに入射させる。カバーレンズは、集束した熱線を正確にセンサーに入射させるために、極めて高い精度で固定する必要がある。
【０００５】
従来の保安灯装置は、カバーレンズとセンサーを、高い精度で正確にプリント基板に固定するのが難しい。それは、センサーが出力端子を介してプリント基板に固定され、カバーレンズはプリント基板に設けた取付孔に嵌入して固定するからである。出力端子を介して固定する構造は、センサーを極めて高い精度で固定するのが難しい。センサーの固定位置がずれると、センサーとカバーレンズとの相対位置がずれ、カバーレンズで集束された熱線を効率よくセンサーに入射できなくなる。このことは、センサーに入射される熱線が弱くなって、検出感度を低下させる原因となる。
【０００６】
本発明は、このような欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、長期間にわたって正常に動作すると共に、人体から放射される熱線を効率よく集束してセンサーに入射して高感度に人体を検出できるセンサー体と、これを用いた保安灯装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の保安灯装置は、熱線を検出するセンサー２を備えるセンサー体と、センサー２に入射される熱線を集束するカバーレンズ５と、センサー２から出力される制御信号でスイッチングされる点灯回路７と、この点灯回路７で点滅される光源６と、センサー体と光源６と点灯回路７を内蔵しているケース１とを備え、センサー体は、人体から放射される熱線を検出するセンサー２と、このセンサー２を保持する台座４と、台座４を連結すると共にセンサー２の出力端子８を電気接続するプリント基板３とを備え、台座４が、センサー２を定位置に連結するためのセンサー嵌着部１１と、カバーレンズ５を定位置に装着するためのカバー嵌着部１２とを有し、センサー２とカバーレンズ５を、台座４を介してプリント基板３に装着する。
【００１１】
さらに、本発明の保安灯装置は、センサー嵌着部１１を、内形をセンサー２の外形にほぼ等しくしている周壁１３とすることができる。さらに、保安灯装置は、カバー嵌着部１２を、カバーレンズ５の開口縁を挿入できる環状溝１５とすることができる。さらにまた、保安灯装置は、台座４とカバーレンズ５との間に、換気用の開口部１８を設けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのセンサー体及びこれを用いた保安灯装置を例示するものであって、本発明はセンサー体と保安灯装置を以下のものに特定しない。
【００１３】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１４】
図１の斜視図と、図２の縦断面図と、図３の横断面図と、図４のブロック図に示す保安灯装置は、熱線を検出するセンサー２を備えるセンサー体と、センサー２に入射される熱線を集束するカバーレンズ５と、センサー２から出力される制御信号でオンオフにスイッチングされる点灯回路７と、この点灯回路７で点滅される白色ＬＥＤ等の光源６と、センサー体や光源６等を内蔵しているケース１と、ケース１に連結されて光源６の光を透過させる透光カバー３０とを備える。センサー体は、人体から放射される赤外線等の熱線を検出するセンサー２と、このセンサー２を固定しているプリント基板３と、このプリント基板３とセンサー２との間に配設されてセンサーを保持する台座４とを備える。
【００１５】
センサー２は焦電型の熱線センサーで、人体から放射される熱線である赤外線を検出する検出素子２Ａを金属ケース２Ｂに収納している。金属ケース２Ｂは、上方を開口して、下端からは絶縁して３つの出力端子８を突出させている。このセンサー２は、金属ケース２Ｂの上方の開口部から、人体から放射される熱線である赤外線を検出素子２Ａに入射させる。
【００１６】
プリント基板３は、ケース１内の定位置に固定されている。プリント基板３は、図２と図３において、前面にセンサー２を固定している。センサー２は、出力端子８をプリント基板３に半田付けして固定している。さらに、プリント基板３は、点灯回路を実現する電子部品と、光源６も半田付して固定している。
【００１７】
台座４はプラスチックを成形して製作される。プラスチック製の台座４は、センサー２の出力端子８を理想的な状態で絶縁してプリント基板３に連結できる特長がある。ただ、台座は、金属をプレス成形し、あるいは鋳造して製作することもできる。金属製の台座は、センサーとプリント基板との間を広くし、さらに、台座と出力端子との間隔も広くして、センサーの出力端子を充分な絶縁構造とする。
【００１８】
台座４は、プリント基板３の定位置に連結するために、嵌着構造で連結される。台座４とプリント基板３の嵌着構造は、たとえば、プリント基板の連結孔と台座の凸部、あるいは、プリント基板の凸部と台座の連結孔からなり、凸部を連結孔に入れて、台座をプリント基板の定位置に連結する構造である。
【００１９】
台座４の上面斜視図を図５に、底面斜視図を図６に、平面図を図７に示す。図５におけるＣ−Ｃ線断面が、図２における台座の断面として開示され、Ｄ−Ｄ線断面が、図３における台座の断面として開示されている。これらの図の台座４は、下面に突出して複数の支持脚部９を設けており、この支持脚部９の挿入部９Ａをプリント基板３に設けた連結孔３ａに入れて、台座４をプリント基板３の定位置に連結している。したがって、この台座４は、嵌着構造を支持脚部９で構成し、この支持脚部９をプリント基板３の連結孔３ａに入れて、台座４を定位置に連結している。支持脚部９は、連結孔３ａに挿入される挿入部９Ａを先端に設けており、挿入部９Ａは細くして、挿入部９Ａの後端面をプリント基板３の表面に当接して、支持脚部９の挿入する深さを一定にしている。
【００２０】
台座４は、支持脚部９でもってプリント基板３から離して連結される。したがって、台座４の底面は、プリント基板３の表面から離れて接触しない非接触部１０ができる。センサー２の出力端子８は、この非接触部１０を貫通してプリント基板３に連結される。台座４の非接触部１０とプリント基板３の表面との隙間は、好ましくは約５ｍｍとする。ただし、この隙間は、２〜１０ｍｍとすることもできる。この隙間を広くすると出力端子８の絶縁状態を良好にできるが、出力端子８に誘導される雑音が多くなり、また、センサー２を強固にプリント基板３に固定するのが難しくなる。したがって、非接触部１０とプリント基板３との隙間は、出力端子８の絶縁と取付強度等を考慮して前述の範囲とする。焦電型の熱線センサー２は、金属ケース２Ｂを備えているので、この金属部分に結露しやすく、湿度が高い等の理由により結露すると、出力端子８間にて導通状態になり漏電し、正常に動作しにくくなる。しかしながら、本実施例においては台座４が支持脚部９を備えているので、センサー２の金属ケース２Ｂとプリント基板３との間に空間ができ、空気が換気され、結露を防止することができる。
【００２１】
台座４は、センサー２を定位置に連結するためのセンサー嵌着部１１と、カバーレンズ５を定位置に装着するためのカバー嵌着部１２を上面に設けている。図２、図３および図７に示す台座４は、内形をセンサー２の外形にほぼ等しくしている周壁１３でセンサー嵌着部１１を設けている。図のセンサー２は、外形を円柱状としている。したがって、円形リング状の周壁１３を設けて、この周壁１３の内側にセンサー２を嵌着して定位置に装着できる形状としている。さらに、周壁１３には、切欠部１４を設けており、またセンサー２は、その外周の一部に突起２ａを有しているので、周壁１３の切欠部１４にセンサー２の突起２ａを挿入してセンサー２を定位置に固定することができる。センサー嵌着部１１は、センサー２を台座４の定位置に配設できる全ての形状とすることができる。したがって、センサー嵌着部は、台座の上面にセンサーを嵌入できる凹部を設ける構造、さらに、センサーの外周を３点以上で支持する凸部を設けて、複数の凸部の内側にセンサーを配設する構造とすることもできる。
【００２２】
カバーレンズ５は、人体から放射される熱線を透過させる透明のプラスチック、たとえば、アクリル樹脂を成形して製作される。図８の斜視図に示すカバーレンズ５は、球面状に成形して開口縁を円筒状に成形している。球面状に成形している部分は、熱線を集束してセンサー２に入射できるフレネルレンズ状に成形している。
【００２３】
そして、図５と図７の台座４は、カバーレンズ５の開口縁を挿入できる環状溝１５をカバー嵌着部１２としている。カバー嵌着部１２の環状溝１５は円形のリング状で、センサー嵌着部１１の外側にあって、センサー嵌着部１１の周壁１３と同心に配設される。カバー嵌着部１２に装着されるカバーレンズ５の中心にセンサー２を配設するためである。カバーレンズ５は、カバー嵌着部１２である環状溝１５に、筒状の開口縁を隙間なく挿入して、位置ずれしないように台座４に連結される。カバーレンズ５の開口縁は、厚さを環状溝１５の幅に等しくして、隙間なく挿入できる構造としている。また、カバーレンズ５は、図８に示すように、方向を特定する突起５ａを開口縁から突出している。台座４は、この突起５ａを案内する嵌着凹部１６を環状溝１５に設けている。この嵌着凹部１６は開口形状であり、図７においては、わかりやすくするために黒色に塗りつぶしてある。
【００２４】
図の台座４は、カバー嵌着部１２を環状溝１５としているが、この構造はカバーレンズ５を極めて高い精度で台座４の正確な位置に連結できる。さらに、台座４に連結しているカバーレンズ５は、環状溝１５に嵌着されて変形を確実に阻止できる。変形しないカバーレンズ５は、人体から放射される熱線を有効に集束してセンサー２に入射できる特長がある。また、台座４で変形が防止されるカバーレンズ５は、薄く成形して、熱線の透過率を高くして安価に製作できる特長もある。
【００２５】
ただ、台座は、カバー嵌着部を環状溝にかぎらず、カバーレンズを特定の位置に連結できる全ての形状、たとえば、カバーレンズの開口縁に複数の凸起を設け、この凸起を挿入する孔や凹部を台座の上面に開口して、凸起を孔や凹部に入れて、カバーレンズを台座の定位置に連結する構造とすることもできる。
【００２６】
台座４の支持脚部９の挿入部９Ａをプリント基板３の連結孔３ａに挿入した状態で、センサー２の出力端子８をプリント基板３の裏面にて配線パターンに半田付け等の方法で連結して、センサー２は、台座４を挟んでプリント基板３に固定される。この取付構造は、台座４に固定用の機構を設ける必要がなく、台座４はプリント基板３と定位置に配設される上述の挿入部９Ａを用いた連結機構のみを設ければよい。したがって、台座４を簡単にプリント基板３に連結、固定できる。このような機構により、台座４にセットしたセンサー２をプリント基板３に固定して、台座４とセンサー２の両方が固定される。
【００２７】
図の台座４は、カバーレンズ５も定位置に連結するためのカバー嵌着部１２を設けているが、カバーレンズ５が台座４から抜けるのは、表面ケース１Ａで阻止している。したがって、このカバーレンズ５は、台座４との間で抜け止の機構を設ける必要がなく、簡単な連結構造にできる。カバーレンズ５が抜けるのを阻止するために、表面ケース１Ａは、カバーレンズ５を外部に表出させる開口窓１７の内形をカバーレンズ５よりも小さくし、開口窓１７の内側面をカバーレンズ５の上面に接触させている。カバーレンズ５は、台座４に接着して抜けないように連結することもできる。
【００２８】
さらに、図２に示す台座４は、カバーレンズ５との間に、換気用の開口部１８を設けている。この台座４は、図５ないし図７に示すように、円形の本体部分とリング状のカバー嵌着部１２とを部分的に切除して切除部４Ａを設けており、上面にカバーレンズ５を装着した状態で、切除部４Ａとカバーレンズ５の内部とを連通する開口部１８を設けている。このように、台座４とカバーレンズ５との間に設けられる開口部１８は、カバーレンズ５内の空気を換気して、結露を有効に防止できる。
【００２９】
この構造の台座４は、以下のように組み立てて、センサー２とカバーレンズ５を定位置に固定する。
(1) 台座４にセンサー２をセットした状態で、センサー２の出力端子８をプリント基板３にセットして、台座４をプリント基板３の定位置に固定する。
(2) 台座４のカバー嵌着部１２である環状溝１５にカバーレンズ５を装着して、カバーレンズ５を台座４の定位置に連結する。
(3) 表面ケース１Ａを背面ケース１Ｂに連結することで、表面ケース１Ａの開口窓１７の内側面でカバーレンズ５が抜けないように支持する。
【００３０】
次に、図４に示す本実施例の回路ブロック図を説明する。点灯回路７は、図４に示すように、センサー２の出力を増幅するアンプ１９と、アンプ１９の出力を基準電圧に比較するコンパレータ２０と、コンパレータ２０からの出力で制御されて光源６を一定時間点灯状態に保持するタイマー回路２１と、このタイマー回路２１でオンオフにスイッチングされて光源６を点滅させるスイッチング素子２２と、外部の明るさを検出してタイマー回路２１に信号を出力する照度回路２３とを備える。照度回路２３の照度検出部は、図１のケース１の左側面側に設けてある。さらに、この図の点灯回路７は、停電したときに光源６を点灯するために、停電を検出する停電検知回路２４も備えている。
【００３１】
この点灯回路７は、センサー２が人体を検出すると、センサー２が熱線を検出して制御信号を出力する。この制御信号は、アンプ１９で増幅されてコンパレータ２０に入力される。アンプ１９は、センサー２の制御信号を、数千倍から約１万倍に増幅してコンパレータ２０に入力する。コンパレータ２０は、アンプ１９から入力される信号を基準電圧に比較して、所定レベルの信号が入力されるとオン信号を出力する。タイマー回路２１は、オン信号が入力されるとスイッチング素子２２をオンにするオン信号を出力する。ただし、タイマー回路２１は、照度回路２３から、周囲が明るいことを示す”明”信号が入力されているとオン信号を出力せず、周囲が暗いことを示す”暗”信号が入力されるときに限ってオン信号を出力する。その後、タイマー回路２１は、オン信号が入力されなくなってから一定時間、たとえば、数秒〜数十秒は継続してオン信号を出力する。タイマー回路２１からオン信号が出力されるときに、スイッチング素子２２はオンになって光源６を点灯する。
【００３２】
さらに、停電になると、停電検知回路２４が停電を検出して、スイッチング素子２２をオンにして光源６を点灯させる。停電検知回路２４は、停電しているときは連続して光源６を点灯させる。
【００３３】
図の保安灯装置は、商用電源で充電する二次電池２５を内蔵しており、この二次電池２５を電源として使用する。商用電源はトランス２６で降圧して整流回路２７で整流して二次電池２５を充電する。二次電池２５の出力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８で昇圧される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を内蔵する保安灯装置は、内蔵する二次電池２５の本数を少なくして、二次電池２５の出力電圧を低くできる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８で昇圧するからである。
【００３４】
電源には切換スイッチ２９を接続している。切換スイッチ２９は、自動位置、連続／停電灯位置と、オフ位置の３位置のスイッチである。自動位置は、センサー２が人体を検出すると光源６を点灯させるが、停電では光源６を点灯させない切換位置である。連続／停電灯位置は、停電したとき、あるいは、コンセントより抜いて懐中電灯として使用するとき、人体を検出したときに光源６を点灯させる切換位置である。オフ位置は光源６を点灯させない位置である。コンセントより抜いて、本実施例の保安灯装置を、懐中電灯として使用するときは、図２の矢印で示すように、電源プラグ３６を折り畳んで使用することができる。
【００３５】
光源６は、発光ダイオードや電球が使用できるが、発光ダイオードはフィラメントがなく極めて長寿命で信頼性が高いので最適である。発光ダイオードは、蛍光体で発光色を白色とした発光ダイオードが最適である。白色の発光ダイオードは、２本のニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池では電圧が低くて充分な明るさで点灯できない。図の保安灯装置は、２本のニッケル−水素電池やニッケル−カドミウム電池を内蔵しているが、これ等の電池電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２８で昇圧して発光ダイオードを点灯させている。
【００３６】
さらに、図１と図２に示す保安灯装置は、光源６の光を透過させる透光カバー３０をケース１の上部に連結している。透光カバー３０は、透明のプラスチック、たとえば、アクリロニトリルスチレンやアクリル等を成形して製作される。この透光カバー３０は、光源６から照射される光を、透過させて外部に拡散して照射する。
【００３７】
【発明の効果】
【００３９】
本発明の保安灯装置は、センサーを保持する台座に、センサーを定位置に連結するためのセンサー嵌着部と、カバーレンズを定位置に装着するためのカバー嵌着部とを設けて、センサーとカバーレンズを、台座を介してプリント基板に装着しているので、これらを高い精度で正確にプリント基板に固定できる。したがって、センサーとカバーレンズとの相対的な位置がずれるのを確実に阻止して、カバーレンズで集束された熱線を効率よくセンサーに入射し、検出感度を低下させることなく確実に人体を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の保安灯装置の斜視図
【図２】図１に示す保安灯装置のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１に示す保安灯装置のＢ−Ｂ線断面図
【図４】図１に示す保安灯装置の回路構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施例にかかる台座の斜視図
【図６】図５に示す台座の底面斜視図
【図７】図５に示す台座にセンサーを装着した状態を示す拡大平面図
【図８】カバーレンズの底面斜視図
【符号の説明】
１…ケース１Ａ…表面ケース１Ｂ…背面ケース
２…センサー２Ａ…検出素子２Ｂ…金属ケース
２ａ…突起
３…プリント基板３ａ…連結孔
４…台座４Ａ…切除部
５…カバーレンズ５ａ…突起
６…光源
７…点灯回路
８…出力端子
９…支持脚部９Ａ…挿入部
１０…非接触部
１１…センサー嵌着部
１２…カバー嵌着部
１３…周壁
１４…切欠部
１５…環状溝
１６…嵌着凹部
１７…開口窓
１８…開口部
１９…アンプ
２０…コンパレータ
２１…タイマー回路
２２…スイッチング素子
２３…照度回路
２４…停電検知回路
２５…二次電池
２６…トランス
２７…整流回路
２８…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２９…切換スイッチ
３０…透光カバー
３６…電源プラグ

Claims

熱線を検出するセンサー(2)を備えるセンサー体と、センサー(2)に入射される熱線を集束するカバーレンズ(5)と、センサー(2)から出力される制御信号でスイッチングされる点灯回路(7)と、この点灯回路(7)で点滅される光源(6)と、センサー体と光源(6)と点灯回路(7)を内蔵しているケース(1)とを備え、
センサー体は、人体から放射される熱線を検出するセンサー(2)と、このセンサー(2)を保持する台座(4)と、台座(4)を連結すると共にセンサー(2)の出力端子(8)を電気接続するプリント基板(3)とを備え、
この台座(4)が、センサー(2)を定位置に連結するためのセンサー嵌着部(11)と、カバーレンズ(5)を定位置に装着するためのカバー嵌着部(12)とを有し、センサー(2)とカバーレンズ(5)を、台座(4)を介してプリント基板(3)に装着してなることを特徴とする保安灯装置。
センサー嵌着部(11)が、内形をセンサー(2)の外形にほぼ等しくしている周壁(13)を有する請求項１に記載の保安灯装置。
カバー嵌着部(12)が、カバーレンズ(5)の開口縁を挿入できる環状溝(15)を有する請求項１に記載の保安灯装置。
台座(4)とカバーレンズ(5)との間に、換気用の開口部(18)を設けている請求項１に記載の保安灯装置。