JP4614021B2 - Lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電を行う照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device that performs solar power generation.
電気自動車の開発において重要な課題の一つに航続距離の延長がある。そのため、車体の軽量化やモータの高効率化などにより消費電力を削減することで航続距離を延ばすという取り組みがなされている。また、外部からエネルギーを供給することで航続距離を延ばすというアプローチもある。このアプローチの一つに、太陽光発電装置を取り付けた電気自動車が提案されている(特許文献1参照)。 One important issue in the development of electric vehicles is the extension of cruising range. For this reason, efforts have been made to extend the cruising distance by reducing power consumption by reducing the weight of the vehicle body and increasing the efficiency of the motor. Another approach is to extend the cruising range by supplying energy from the outside. As one of these approaches, an electric vehicle equipped with a solar power generation device has been proposed (see Patent Document 1).
ところで、太陽光発電装置は自動車以外でも利用されており、例えば、投影機の光路中に配設されたり(特許文献2参照)、表示装置の周縁に配設されたり(特許文献3参照)、照明の反射板として利用されたり(特許文献4参照)している。 By the way, the solar power generation device is also used other than an automobile, for example, disposed in the optical path of the projector (see Patent Document 2), or disposed on the periphery of the display device (see Patent Document 3). It is used as a reflector for illumination (see Patent Document 4).
太陽光発電装置が生み出す電力は、およそ太陽光を吸収する太陽光パネルの設置面積によって決まるが、電気自動車においては、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られているため、いかにして設置面積を増やすかということが課題となる。この課題を解決できれば、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。 The electric power generated by the solar power generation device is determined by the installation area of the solar panel that absorbs sunlight, but in an electric vehicle, the surface area to which the solar panel can be attached is limited, so how can the installation area be reduced? The issue is whether to increase it. If this problem can be solved, more solar energy can be utilized.
また、太陽光など多くの光には赤外線、可視光線、紫外線など様々な波長の光が含まれているので、できるだけ多くの種類の光を発電に利用できれば、エネルギーを有効活用することができる。 In addition, since a lot of light such as sunlight includes light of various wavelengths such as infrared rays, visible rays, and ultraviolet rays, energy can be effectively utilized if as many types of light as possible can be used for power generation.
本発明は、太陽光パネルの新たな設置場所とするとともに、照明に不要な光を発電に利用することで、エネルギーの有効活用を実現する照明装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lighting device that realizes effective use of energy by using a light unnecessary for illumination for power generation as well as a new installation location of a solar panel.
上記目的を達成するために本発明の照明装置は、前方の物体を照明する照明装置であって、光源と、光を反射する状態と光を透過する状態とを切換可能で、光を反射する状態で前記光源からの光を前方に射出するように前記光源の周囲に設けられたクロミック素子と、前記クロミック素子の前記光源とは反対側に設けられ、前記クロミック素子を透過した可視光を可視光以外の光に変換して反射するフォトルミネセンス素子と、前記クロミック素子より前方に設けられ、可視光を透過するとともに、可視光以外の光で発電する透光性太陽光パネルとを備えた構成とする。 In order to achieve the above object, an illuminating device of the present invention is an illuminating device that illuminates a front object, and can switch between a light source, a light reflecting state and a light transmitting state, and reflects light. The chromic element provided around the light source so as to emit light from the light source forward in the state, and the chromic element on the side opposite to the light source, and visible light transmitted through the chromic element is visible. A photoluminescence element that converts and reflects light other than light, and a translucent solar panel that is provided in front of the chromic element, transmits visible light, and generates power using light other than visible light. The configuration.
上記の照明装置において、前記光源が消灯している場合、前記クロミック素子を光を透過する状態に制御する制御部を備えることで、昼間など照明が不要な状況においては、太陽光に含まれる可視光が透光性太陽光パネル及びクロミック素子を透過し、フォトルミネセンス素子で赤外光及び紫外光に変換されて放出され、クロミック素子を透過し、透光性太陽光パネルで吸収されて発電される。また、太陽光に含まれる赤外光及び紫外光が透光性太陽光パネルで吸収されて発電される。 In the above illumination device, when the light source is turned off, a visible light included in sunlight is provided in a situation where illumination is unnecessary, such as daytime, by providing a control unit that controls the chromic element to transmit light. Light passes through the translucent solar panel and chromic element, is converted into infrared light and ultraviolet light by the photoluminescence element and emitted, passes through the chromic element, and is absorbed by the translucent solar panel to generate electricity. Is done. In addition, infrared light and ultraviolet light contained in sunlight are absorbed by the translucent solar panel to generate power.
また上記の照明装置において、前記光源が点灯している場合、前記クロミック素子を光を反射する状態に制御する制御部を備えることで、夜間など照明が必要な状況においては、クロミック素子を鏡面化することで、照明装置は可視光を放出し本来の照明の役割を果たす。さらに、照明装置は、光源からの可視光以外の光、つまり照明に不要な光で発電する。 Further, in the above illumination device, when the light source is turned on, the chromic element is mirror-finished in a situation where illumination is necessary such as at night by providing a control unit that controls the chromic element to reflect light. By doing so, the lighting device emits visible light and plays the role of original illumination. Furthermore, the lighting device generates power using light other than visible light from the light source, that is, light unnecessary for illumination.
上記の照明装置において、前記透光性太陽光パネルが発電した電力を前記光源の電力として用いるように制御する制御部を備える構成としてもよい。これにより、外部の制御部を使う必要がなくなる。 The illumination device may include a control unit that performs control so that power generated by the translucent solar panel is used as power of the light source. This eliminates the need to use an external control unit.
また上記の照明装置において、前記透光性太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電部を備える構成としてもよい。これにより、外部の蓄電部を使う必要がなくなる。 The lighting device may include a power storage unit that stores power generated by the translucent solar panel. This eliminates the need to use an external power storage unit.
また上記の照明装置において、前記透光性太陽光パネルが、前記クロミック素子の前記光源側に沿って設けられる構成としてもよい。 Moreover, said illuminating device WHEREIN: The said translucent sunlight panel is good also as a structure provided along the said light source side of the said chromic element.
この構成によれば、太陽光パネルを取り付けできる表面積が限られている中で設置面積をより増やすことができる。 According to this configuration, the installation area can be further increased while the surface area to which the solar panel can be attached is limited.
本発明によると、自動車のヘッドライトなどに本照明装置を適用すれば、太陽光パネルの新たな設置場所となり、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られている中で設置面積を増やすことができ、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。また、太陽光に含まれる可視光及び可視光以外の光を発電に利用しているので、エネルギーを有効活用することができる。さらに、光源からの可視光以外の光を発電に利用することで、エネルギーを無駄なく回収し、エネルギーの有効活用を実現している。 According to the present invention, if this lighting device is applied to an automobile headlight or the like, it becomes a new installation place of the solar panel, and the installation area can be increased while the surface area to which the solar panel can be attached is limited. , More solar energy can be utilized. Moreover, since visible light contained in sunlight and light other than visible light are used for power generation, energy can be used effectively. Furthermore, by using light other than visible light from the light source for power generation, energy is recovered without waste, and effective use of energy is realized.
以下の実施形態では、本発明の照明装置の適用例として自動車のヘッドライトを用いて説明するが、本発明の照明装置は自動車以外にも搭載可能であるし、当然、単体で使用することも可能である。 In the following embodiments, a description will be given using an automobile headlight as an application example of the illumination device of the present invention. However, the illumination device of the present invention can be mounted in addition to an automobile, and of course, can be used alone. Is possible.
図1は、本発明の照明装置10の概略図である。照明装置10は、光源11と、クロミック素子12と、フォトルミネセンス素子13と、制御部14と、蓄電部15と、レンズ16と、透光性太陽光パネル17とを備えている。
FIG. 1 is a schematic view of a
光源11は、少なくとも可視光を発するものであればよく、それ以外の赤外光や紫外光を含んでいても構わない。光源11としては、例えば、ハロゲンランプ、HID(High Intensity Discharge)ランプ、蛍光灯、LED(Light Emitting Diode)などを用いることができる。なお、光源11は複数設けてもよい。
The
クロミック素子12は、光源11からの光を反射して前方に照射するように、光源11の周囲に傘状に形成される。クロミック素子12は、光物性が外部刺激によって可逆的に変化する素子であり、ここでは、電圧の印加により、光源11からの光及び太陽光を反射する状態(鏡面化)と、光源11からの光及び太陽光を透過する状態(透明化)とを切換可能なエレクトロクロミック素子を用いる。クロミック素子12の具体例及び動作については後述する。
The
フォトルミネセンス素子13は、クロミック素子12の光源11とは反対側に設けられる。図1でフォトルミネセンス素子13は、クロミック素子12の外側全面に沿って設けられているが、クロミック素子12の外側の一部分に設けても構わない。フォトルミネセンス素子13は、可視光を可視光以外の光に変換する素子であり、例えば、可視光を赤外光及び/又は紫外光に変換する。ここでは、エネルギーを最大限有効に活用する観点から、可視光を赤外光及び紫外光に変換する素子を用いることとする。
The
なお、フォトルミネセンス素子13の背面には反射板(不図示)を設けてもよい。これにより、変換した光を無駄なく前面に導くことができる。
A reflector (not shown) may be provided on the back surface of the
制御部14は、光源11、クロミック素子12及び蓄電部15に接続されている。制御部14は、透光性太陽光パネル17が発電した電力を光源11の電力として用いるように制御する。具体的には、透光性太陽光パネル17が発電した電力を一旦蓄電部15に蓄電し、蓄電部15から取り出した電力を光源11に供給する。また、照明装置10が搭載される自動車の他の電源から光源11に電力を供給できるようにしてもよい。
The
また制御部14は、クロミック素子12の駆動も制御する。その際の駆動電力としては、蓄電部15又は照明装置10が搭載される自動車の他の電源から供給する。
The
ここでは制御部14は照明装置10の一部としているが、例えば自動車の他の制御部に接続するというように、照明装置10とは別であってもよい。
Here, the
蓄電部15は、透光性太陽光パネル17に接続され、透光性太陽光パネル17が発電した電力を蓄電するものであり、リチウムイオン、ニッケル・水素、鉛などの蓄電池を用いることができる。ここでは蓄電部15は、照明装置10の一部としているが、例えば自動車の他の蓄電部に接続するというように、照明装置10とは別であってもよい。
The
なお、照明装置10の太陽光発電で得られた電力は、光源11のエネルギーとして利用してもよいし、他の装置と接続してそこへ供給してもよい。
In addition, the electric power obtained by the solar power generation of the illuminating
レンズ16は、光源から発せられた光を効率良く前方へ照射するためのものであるとともに、太陽光を透光性太陽光パネル17に導くものである。なお、レンズ16は必ずしも必要ではなく、省略しても照明装置10は成立する。
The
透光性太陽光パネル17は、光源11のクロミック素子12とは反対側、つまりレンズ16の後方に設けられる。図1で透光性太陽光パネル17は、レンズ16の内側全面に沿って設けられているが、レンズ16の内側の一部分に設けても構わない。透光性太陽光パネル17は、可視光以外の光を吸収し可視光を透過するパネルであり、例えば、赤外光及び/又は紫外光を吸収するパネルを用いることができ、ここでは赤外光及び紫外光を吸収するパネルを用いることとする。透光性太陽光パネル17の条件としては、可視光を透過することは必須であるが、可視光以外の光については、複数種類のパネルを組み合わせるなどして、できるだけ多くの種類の光を吸収することで太陽エネルギーを有効活用することができる。具体例としては、例えば、有機薄膜型、薄型アモルファスシリコン系、色素増感型などのパネルを用いることができる。
The translucent
なお、透光性太陽光パネル17は、少なくともクロミック素子12の光源11側に設けられていればよく、上記の配置の他、例えばクロミック素子12と光源11との間である、クロミック素子12の内側(光源11側)全面に沿って設けてもよい。これについては、他の実施形態として後述する。
In addition, the translucent
図2は、クロミック素子12の透過原理を説明する図である。クロミック素子12は、特開2007−148230号公報に開示されているような構成を採用でき、例えば、フォトルミネセンス素子13側から順に透明基材12a、透明電極12b、クロミック媒体12c、透明電極12d、透明基材12eが積層されてなる。透明電極12b、12dは蓄電部15に接続されており、制御部14の制御により所定の電圧が印加される。
FIG. 2 is a diagram for explaining the transmission principle of the
透明基材12a、12eとしては、クロミック媒体12cを保持するのに十分な強度が必要であり、樹脂やガラスを用いることができる。透明電極12b、12dとしては、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)を用いることができる。クロミック媒体12cは、クロミック剤と電解質とを少なくも含む。その状態は液体又はゲル状である。ここでは、鏡面化を実現するため、銀を含むクロミック媒体12cを用いる。
As the
図2は、クロミック素子12が光源11からの光及び太陽光を透過する状態を示しており、実線の矢印で示すように、可視光(可視光以外の光を含んでいてもよい)がクロミック素子12を透過してフォトルミネセンス素子13に到達する。そして、フォトルミネセンス素子13で可視光が赤外光及び紫外光に変換されて放出され、破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光が再びクロミック素子12を透過する。この状態にするには定電圧を一定時間印加すればよい。これにより、クロミック媒体12c中で銀粒子が均一に拡散し、クロミック素子12は透明化される。
FIG. 2 shows a state in which the
図3は、クロミック素子12の反射原理を説明する図である。図3は、クロミック素子12が光源11からの光及び太陽光を反射する状態を示しており、実線の矢印で示すように、可視光がクロミック媒体12cの表面で反射し、破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光がクロミック媒体12cの表面で反射する。この状態にするにはパルス電圧を一定時間印加すればよい。これにより、クロミック媒体12c中で銀粒子が透明電極12d側に析出して反射層12fを形成し、クロミック素子12は鏡面化される。
FIG. 3 is a diagram for explaining the reflection principle of the
このように、クロミック素子12の鏡面化と透明化の切り換えには、その切り換え時に電圧を印加するだけで済み、その後は電圧の印加なしにその状態が保持されるので、消費電力の削減に繋がる。
As described above, switching between mirroring and transparency of the
次に、照明装置10の動作について説明する。図4は、光源11が消灯している状態の照明装置10の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要としない昼間の使用状態である。光源11が消灯している場合、制御部14は、クロミック素子12を透明化するように制御する。例えば、光源11の消灯に連動してクロミック素子12を透明化する。
Next, the operation of the
この状態においては、図4の実線の矢印で示すように、太陽光に含まれる可視光がレンズ16、透光性太陽光パネル17及びクロミック素子12を透過し、フォトルミネセンス素子13で赤外光及び紫外光に変換されて放出され、実線の矢印に続く破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光がクロミック素子12を透過し、透光性太陽光パネル17で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電される。
In this state, as shown by the solid line arrow in FIG. 4, visible light contained in sunlight passes through the
また、図4の照明装置10外部からの破線の矢印で示すように、太陽光に含まれる赤外光及び紫外光がレンズ16を透過し、透光性太陽光パネル17で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電される。
Further, as indicated by broken arrows from the outside of the
このように、昼間など照明が不要な状況においては、照明装置10で発電することができる。したがって、自動車のヘッドライトなどに適用した場合、太陽光パネルの新たな設置場所となり、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られている中で設置面積を増やすことができ、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。また、太陽光に含まれる可視光及び可視光以外の光を発電に利用しているので、エネルギーを有効活用することができる。
Thus, in the situation where illumination is unnecessary, such as daytime, the
一方、図5は、光源11が点灯している状態の照明装置10の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要とする夜間の使用状態である。光源11が点灯している場合、制御部14は、クロミック素子12を鏡面化するように制御する。例えば、光源11の点灯に連動してクロミック素子12を鏡面化する。
On the other hand, FIG. 5 is a diagram illustrating a state of the
この状態においては、図5の実線の矢印で示すように、光源11からの可視光が、直接透光性太陽光パネル17及びレンズ16を透過して照射されるとともに、クロミック素子12で反射し透光性太陽光パネル17及びレンズ16を透過して照射される。
In this state, as shown by the solid line arrow in FIG. 5, visible light from the
また、図5の破線の矢印で示すように、光源11からの赤外光及び紫外光が、直接透光性太陽光パネル17で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電されるとともに、クロミック素子12で反射し透光性太陽光パネル17で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電される。
5, infrared light and ultraviolet light from the
このように、夜間など照明が必要な状況においては、照明装置10は可視光を放出することで本来の照明の役割を果たす。したがって、自動車の従来のヘッドライトなどに置き換えて使用しても何ら問題はない。さらに、照明装置10は、光源11からの可視光以外の光、つまり照明に不要な光を発電に利用することで、蓄電部15のエネルギーを無駄なく回収し、エネルギーの有効活用を実現している。
Thus, in a situation where illumination is necessary, such as at night, the
次に、本発明の照明装置の他の形態について説明する。図6は、本発明の他の形態の照明装置20の概略図である。照明装置20は、クロミック素子12の内側(光源11側)全面に沿って、透光性太陽光パネル17と同種の透光性太陽光パネル21が配設され、この透光性太陽光パネル21が蓄電部15に接続される、という点で上記の照明装置10と異なり、他の構成は照明装置10と同様である。
Next, another embodiment of the lighting device of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic view of a
次に、照明装置20の動作について説明する。図7は、光源11が消灯している状態の他の形態の照明装置20の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要としない昼間の使用状態である。光源11が消灯している場合、制御部14は、クロミック素子12を透明化するように制御する。例えば、光源11の消灯に連動してクロミック素子12を透明化する。
Next, the operation of the
この状態においては、図7の実線の矢印で示すように、太陽光に含まれる可視光がレンズ16、透光性太陽光パネル21及びクロミック素子12を透過し、フォトルミネセンス素子13で赤外光及び紫外光に変換されて放出され、実線の矢印に続く破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光がクロミック素子12を透過し、透光性太陽光パネル21で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電される。
In this state, as shown by solid line arrows in FIG. 7, visible light included in sunlight passes through the
また、図7の照明装置10外部からの破線の矢印で示すように、太陽光に含まれる赤外光及び紫外光がレンズ16を透過し、透光性太陽光パネル21で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電される。
Further, as indicated by broken arrows from the outside of the
このように、昼間など照明が不要な状況においては、照明装置10で発電することができる。したがって、自動車のヘッドライトなどに適用した場合、太陽光パネルの新たな設置場所となり、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られている中で設置面積を増やすことができ、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。また、太陽光に含まれる可視光及び可視光以外の光を発電に利用しているので、エネルギーを有効活用することができる。
Thus, in the situation where illumination is unnecessary, such as daytime, the
一方、図8は、光源11が点灯している状態の照明装置10の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要とする夜間の使用状態である。光源11が点灯している場合、制御部14は、クロミック素子12を鏡面化するように制御する。例えば、光源11の点灯に連動してクロミック素子12を鏡面化する。
On the other hand, FIG. 8 is a diagram illustrating a state of the
この状態においては、図8の実線の矢印で示すように、光源11からの可視光が、直接レンズ16を透過して照射されるとともに、透光性太陽光パネル21を透過してクロミック素子12で反射し、レンズ16を透過して照射される。
In this state, as shown by the solid line arrow in FIG. 8, the visible light from the
また、図8の破線の矢印で示すように、光源11からの赤外光及び紫外光が、直接レンズ16を透過して照射されるとともに、透光性太陽光パネル21で吸収されて発電され、その電力が蓄電部15に蓄電される。
Further, as indicated by the broken-line arrows in FIG. 8, infrared light and ultraviolet light from the
このように、夜間など照明が必要な状況においては、照明装置10は可視光を含む光を放出することで本来の照明の役割を果たす。したがって、自動車の従来のヘッドライトなどに置き換えて使用しても何ら問題はない。さらに、照明装置10は、光源11からの可視光以外の光の一部、つまり照明に不要な光の一部を発電に利用することで、蓄電部15のエネルギーを回収し、エネルギーの有効活用を実現している。
Thus, in situations where illumination is necessary, such as at night, the
本発明の照明装置は、自動車のヘッドライトをはじめテールランプやターンランプなどの外装照明、バイク、自転車、飛行機、船舶など乗り物の外装照明に利用でき、さらには、外灯など屋外で利用する照明に広く利用することができる。 The illuminating device of the present invention can be used for exterior lighting of automobile headlights, tail lamps, turn lamps, and other vehicles, motorcycles, bicycles, airplanes, ships, and other vehicles. Can be used.
10、20 照明装置
11 光源
12 クロミック素子
13 フォトルミネセンス素子
14 制御部
15 蓄電部
17、21 透光性太陽光パネルDESCRIPTION OF
Claims (6)
光源と、
光を反射する状態と光を透過する状態とを切換可能で、光を反射する状態で前記光源からの光を前方に射出するように前記光源の周囲に設けられたクロミック素子と、
前記クロミック素子の前記光源とは反対側に設けられ、前記クロミック素子を透過した可視光を可視光以外の光に変換して反射するフォトルミネセンス素子と、
前記クロミック素子より前方に設けられ、可視光を透過するとともに、可視光以外の光で発電する透光性太陽光パネルとを備えたことを特徴とする照明装置。In a lighting device that illuminates a front object,
A light source;
A chromic element provided around the light source so as to be able to switch between a state of reflecting light and a state of transmitting light, and emitting light from the light source forward in a state of reflecting light,
A photoluminescence element that is provided on the opposite side of the light source of the chromic element, converts visible light transmitted through the chromic element into light other than visible light, and reflects it;
An illuminating device, comprising: a translucent solar panel that is provided in front of the chromic element, transmits visible light, and generates power using light other than visible light.
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