JP5144395B2 - 照明器具およびそれを用いた照明システム - Google Patents

Description

本発明は、照明器具およびそれを用いた照明システムに関するものである。

従来より、トンネル内で使用される照明システムとして、視認性を損なうことなく省エネを実現したものが提供されている（例えば特許文献１参照）。この照明システムでは、２つの放電灯およびこれらの放電灯をそれぞれ点灯させる２つの点灯装置が密閉構造を有する照明器具の器具本体内に収納され、各放電灯を時間帯別にそれぞれ所定の調光レベルで調光点灯させることで視認性の確保と省エネの両立を実現している。

ここにおいて、本従来例では、５０％出力と１００％出力の２通りに切替可能な２つの点灯装置をそれぞれ出力切替することで、照明システムとして１００％出力、５０％出力、２５％出力の３段階の点灯モードに設定できるようになっている。この方式の利点としては、各点灯装置の出力切替モードが２段階（本例では５０％出力と１００％出力）でよいことや、調光レベルの下限が５０％出力でよいことなどが挙げられ、点灯装置に求められる性能や機能が単純なものであった。
特許第３８８５７４１号公報（段落［００３９］−段落［００５２］、及び、第１図−第６図）

トンネル内で使用される照明システムは、低温下においても一定以上の照度が確保できることが安全上非常に重要であるが、上述した特許文献１に示した照明システムでは、周囲温度を検出する温度検知回路を上記の点灯装置内に設け、周囲温度に応じて点灯装置の出力を調節することで低温時の照度低下を抑制しており、道路照明用安定器標準基準書の仕様に明記された使用温度範囲（−１０℃〜４０℃）であれば問題なく使用できるものであった。

ところで、近年では北海道などの寒冷地においても放電灯を用いたトンネル用照明システムにより視認性の向上と省エネの両立を図りたいとの要望が強くなっているが、放電灯は低温環境下では光出力が低下するという問題があるため、例えば−３０℃以下になるような地域がある北海道などの寒冷地に設置する場合、より効果的な低温対策が求められる。

ここに、一般照明器具の分野では、例えば冷蔵庫向けに−４０℃の周囲温度にも対応した低温用照明器具が実現されており、放電灯にシリンダを被せることによって放電灯から放射される熱を有効に利用して低温下での放電灯の管壁温度を確保し、光出力の低下を抑制している。また、器具を構成する反射板の構造により放電灯の熱を逃げにくくすることで、放電灯の管壁温度を確保した照明器具なども提供されている。

しかしながら、こうした構造上の対策だけでは光出力のピーク温度が低温側にシフトするだけで（例えば、光出力特性が図６中の破線Ｇから実線Ｆ側にシフトし、さらにピーク温度もＴ１からＴ２にシフトする）、広い温度範囲での光出力の低下を抑制するのは困難であり、特に北海道では、冬場には−３０℃以下になるとともに夏場には＋３０℃以上となるような地域もあるため、このように広い温度範囲において最低照度を確保するのは構造上の対策だけでは困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で低温域から常温域に渡って放電灯の光出力の低下を抑制しつつ省エネを実現した照明器具およびそれを用いた照明システムを提供することにある。

請求項１の発明は、複数の放電灯と、複数の放電灯をそれぞれ点灯させる複数の点灯手段と、各点灯手段への電源供給を個別にオン／オフする電源開閉手段と、電源開閉手段へのオン／オフ制御信号ならびに点灯手段の出力を制御するための調光制御信号を出力する制御手段と、周囲温度を検知する温度検知手段とを備え、放熱を抑制する構造を有した照明器具の器具本体内に少なくとも複数の放電灯および点灯手段を収納し、制御手段は、調光点灯モードにおいて、温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度以下である場合には、複数の放電灯の全てを調光制御することによって所望の光出力に調節し、温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度よりも高い場合には、一部の放電灯を消灯して残りの放電灯を調光制御することによって所望の光出力に調節することを特徴とする。

請求項２の発明は、放電灯を２灯備え、当該２灯の放電灯をそれぞれ１００％点灯させた場合の器具調光レベルを１００％に設定し、制御手段は、器具調光レベルを５０％以下とする調光点灯モードにおいて、温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度以下である場合には、２灯の放電灯を調光制御することによって所望の器具調光レベルに設定し、温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度よりも高い場合には、１灯を消灯して残りの１灯を調光制御することによって所望の器具調光レベルに設定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の何れか１項に記載の照明システムに用いられる照明器具であって、電源開閉手段を器具本体内に収納したことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は２の何れか１項に記載の照明システムに用いられる照明器具であって、制御手段を器具本体内に収納したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度以下である場合には、複数の放電灯の全てを調光制御することによって、例えば１灯のみを調光制御した場合に比べて器具本体内の温度を高めることができるから、周囲温度の低下に伴って各放電灯の光出力が低下するのを抑制することができ、また温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度よりも高い場合には、一部の放電灯を消灯して残りの放電灯を調光制御することによって、消費電力を抑えつつ所望の光出力が得られるから、省エネを図ることができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、２灯の放電灯を温度検知手段の検出した周囲温度に応じて調光制御することによって、請求項１と同様に各放電灯の光出力が低下するのを抑制することができ、また上記周囲温度が所定温度より高い場合には消費電力を抑えることで省エネを図ることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、電源開閉手段を点灯手段とともに器具本体内に収納しているので、電源開閉手段と点灯手段の間を接続する電線が短くてすみ、また電源開閉手段を収納するためのケースが不要になるから、コストアップを抑えた照明器具を提供することができるという効果がある。

請求項４の発明によれば、制御手段を点灯手段とともに器具本体内に収納しているので、制御手段と点灯手段の間を接続する電線が短くてすみ、また制御手段を収納するためのケースが不要になるから、コストアップを抑えた照明器具を提供することができるという効果がある。

以下に本発明に係る照明器具を用いた照明システムの実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本発明に係る照明システムは、例えばトンネル内に設置され、トンネル内を照明するために用いられる。

本実施形態の照明システムは、図１に示すように複数（本実施形態では２灯）の放電灯２ａ、２ｂと、放電灯２ａ、２ｂをそれぞれ点灯させる複数（本実施形態では２つ）の点灯装置３ａ、３ｂ（点灯手段）と、点灯装置３ａ、３ｂへの電源供給を個別にオン／オフする電源開閉手段を構成するリレーＲｙ１、Ｒｙ２と、リレーＲｙ１、Ｒｙ２へのオン／オフ制御信号ならびに点灯装置３ａ、３ｂの出力を制御するための調光制御信号を当該点灯装置３ａ、３ｂに出力する制御装置５（制御手段）と、周囲温度を検知する温度センサ６（温度検知手段）とを備えており、放電灯２ａ、２ｂ、点灯装置３ａ、３ｂおよびリレーＲｙ１、Ｒｙ２は、照明器具を構成する器具本体１内に収納されている。ここに、本実施形態では、放電灯２ａ、２ｂ、点灯装置３ａ、３ｂ、リレーＲｙ１、Ｒｙ２およびこれらを収納する器具本体１により照明器具が構成されている。なお、放電灯２ａ、２ｂおよび点灯装置３ａ、３ｂについては従来周知のものを採用しているので、詳細な説明は省略する。

ここにおいて、本実施形態の照明システムはトンネル内に設置されるため、防滴や防塵などの目的で器具本体１として密閉構造のものを用いているが、器具本体１を密閉構造とすることで内部に収納された放電灯２ａ、２ｂからの熱が外部に逃げにくい構造、すなわち放熱を抑制する構造となっている。その結果、周囲温度が低下した場合でも放電灯２ａ、２ｂの管壁温度の低下を抑制することができるから、温度低下に伴って放電灯２ａ、２ｂの光出力が低下するのを抑制することができる。

リレーＲｙ１、Ｒｙ２の各接点は、図１に示すように電源盤４と点灯装置３ａ、３ｂの間の各電路８ａ、８ｂ内にそれぞれ直列に接続され、制御装置５からのオン／オフ制御信号に基づいてオン／オフされる。すなわち、制御装置５からのオン制御信号によりリレーＲｙ１の接点がオンした場合には、電源盤４から点灯装置３ａに商用電源が供給され、制御装置５からのオン制御信号によりリレーＲｙ２の接点がオンした場合には、電源盤４から点灯装置３ｂに商用電源が供給される。

制御装置５は、上述のようにリレーＲｙ１、Ｒｙ２に対してオン／オフ制御信号を出力するとともに、各点灯装置３ａ、３ｂに対して出力を制御するための調光制御信号を出力する。そして、各点灯装置３ａ、３ｂでは入力された調光制御信号に応じて出力電力が調節され、その結果対応する放電灯２ａ、２ｂが所定の調光レベルに調光される。なお、本実施形態では、図１に示すように各点灯装置３ａ、３ｂに同一の調光制御信号が入力されるようになっているので、放電灯２ａ、２ｂは同一の調光レベルに調光されることになる。

また制御装置５には、周囲温度を検知する温度センサ６や時間管理を行うためのタイマ７が接続されており、タイマ７からの時間管理データおよび温度センサ６からの出力信号に基づいてリレーＲｙ１、Ｒｙ２をオン／オフするとともに、点灯装置３ａ、３ｂに対して調光制御信号を出力するようになっている。

ここで、図２は上述した照明システムの周囲温度と光出力比の関係を示しており、実線Ａは放電灯２ａ、２ｂの両方を１００％点灯させた場合（以下、照明器具の１００％点灯モードという。）、破線Ｂは一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）を１００％点灯させた場合（以下、照明器具の５０％点灯モードという。）、一点鎖線Ｃは放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させた場合（以下、照明器具の５０％点灯モードという。）をそれぞれ示している。なお、本グラフでは、周囲温度が１５℃の場合に放電灯２ａ、２ｂの両方を１００％点灯させたときの光出力を１００％として表わしている。ここに、以下の説明では、照明器具としての調光レベルを器具調光レベルといい、各放電灯２ａ、２ｂの調光レベルとは区別して説明する。

図２によれば、照明器具の５０％点灯モードにおいて、０℃以下では一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）を１００％点灯させるよりも、放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させたほうが光出力が高くなっていることが分かる。ここで、この理由について図３に基づいて検討すると、一方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）のみを１００％点灯させた場合の最冷点温度は約４８℃であり、放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させた場合の最冷点温度は約３８℃である（図３中の実線Ｄ参照）。そして、密閉された器具本体１内において、一方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）のみを１００％点灯させるよりも放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させたほうが器具本体１内の温度、すなわち放電灯２ａ、２ｂの周囲温度が高くなることは容易に想像できる。したがって、放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させるほうが放電灯２ａ、２ｂの管壁温度を高めることができ、その結果光出力の低下を抑制できるから、一方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）のみを１００％点灯させた場合に比べて光出力を高くすることができるのである。

図４は本実施形態の点灯装置３ａ、３ｂ（例えば、ＦＨＦ３２形の放電灯に対して用いられる２５％〜１００％連続調光用点灯装置）の光出力比と消費電力の関係を示しており、例えば１００％出力の場合の消費電力が約４８Ｗであるのに対して、５０％出力の場合の消費電力は約２８Ｗとなっている（図４中の実線Ｅ参照）。すなわち、上述のように放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させた場合には、点灯装置３ａ、３ｂで消費される電力は２８Ｗ＋２８Ｗ＝５６Ｗとなり、一方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）のみを１００％点灯させた場合の４８Ｗよりも高くなっている。これは、点灯装置３ａ、３ｂを構成する制御回路等には光出力比に関係なく所定の消費電力が必要であるから、放電灯２ａ、２ｂの両方を調光点灯させた場合には、一方のみを調光点灯させた場合よりも多くの電力が消費されるのである。

而して本実施形態では、照明器具の５０％点灯モードにおいて、上記の結果から、所定の光出力が得られなくなる低温時（例えば、０℃以下）には放電灯２ａ、２ｂの両方をそれぞれ５０％点灯させ、放電灯２ａ、２ｂの発熱により周囲温度を上昇させることによって管壁温度を上昇させて光出力の低下を抑制し、光出力が所定のレベルを超える温度領域（例えば、０℃よりも高い場合）には一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）を１００％点灯させることで消費電力が抑えられるように制御装置５により調光点灯制御を行っている。なおこのとき、制御装置５は、低温時にはリレーＲｙ１、Ｒｙ２に対してオン制御信号を出力するから、リレーＲｙ１、Ｒｙ２の両接点がオンになり、光出力が所定のレベルを超える温度領域では一方のリレーＲｙ１（またはリレーＲｙ２）に対してのみオン制御信号を出力するから、一方のリレーＲｙ１（またはリレーＲｙ２）の接点のみがオンになる。

ここにおいて、図２に示す特性では、周囲温度が０℃よりも高い場合、放電灯２ａ、２ｂの両方を５０％点灯させるよりも、一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）を１００％点灯させたほうが光出力が高くなっており、上述のような調光点灯制御を行うことが広い温度範囲において光出力の低下を抑制するためにも有効となる。特に、放電灯にシリンダを被せた場合や器具を構成する反射板を熱が逃げにくい構造にした場合に比べて、広い温度範囲において簡単に光出力の低下を抑制することができる。なお、低温時における放電灯２ａ、２ｂの管壁温度の低下を抑制するためには、構造上の対策も非常に重要であるため、より効果的に光出力の低下を抑制するために、例えばシリンダを用いて構造上の対策をするとともに、上記の調光点灯制御を行うのが望ましい。

次に、本実施形態の照明システムの調光動作について図５に基づいて説明する。温度センサ６で検出した周囲温度が所定の光出力が確保できる温度領域（例えば、常温域）である場合には、照明器具の点灯モードを１２．５％〜５０％点灯モード（照明器具の器具調光レベルが１２．５％〜５０％になるモード）に設定すると、一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（又は放電灯２ａ）を２５％〜１００％の調光レベルに調節し、照明器具の点灯モードを５０％〜１００％点灯モード（照明器具の器具調光レベルが５０％〜１００％になるモード）に設定すると、放電灯２ａ、２ｂの両方をそれぞれ５０％〜１００％の調光レベルに調節する。

一方、所定の光出力が確保できなくなる低温域では、照明器具の点灯モードを２５％〜１００％点灯モード（照明器具の器具調光レベルが２５％〜１００％になるモード）に設定すると、放電灯２ａ、２ｂの両方をそれぞれ２５％〜１００％の調光レベルに調節する。なお、低温域における照明器具の１２．５％〜２５％点灯モードについては、一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）を２５％〜５０％の調光レベルに調節することになるが、１灯のみの点灯では管壁温度の上昇は期待できず十分な光出力は望めないから、この点灯モードについては使用しないことが望ましい（図５中の破線矢印）。

本実施形態の照明システムによれば、温度センサ６により検出した周囲温度が低温域である場合には、放電灯２ａ、２ｂの両方をそれぞれ調光制御することによって、例えば一方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）のみを調光制御した場合に比べて器具本体１内の温度を高めることができるから、周囲温度の低下に伴って各放電灯２ａ、２ｂの光出力が低下するのを抑制することができ、また温度センサ６により検出した周囲温度が常温域である場合には、一方の放電灯２ａ（または放電灯２ｂ）を消灯して他方の放電灯２ｂ（または放電灯２ａ）を調光制御した場合でも所望の光出力が得られ、さらに放電灯２ａ、２ｂの両方を調光制御した場合に比べて消費電力を抑えることができるから、省エネを図ることができる。

また、リレーＲｙ１、Ｒｙ２を点灯装置３ａ、３ｂとともに器具本体１内に収納しているので、リレーＲｙ１、Ｒｙ２と点灯装置３ａ、３ｂの間を接続する電線が短くてすみ、またリレーＲｙ１、Ｒｙ２を収納するためのケースが不要になるから、コストアップを抑えた照明器具を提供することができる。

なお、本実施形態では、密閉構造の器具本体１を用いているが、器具本体１は必ずしも密閉構造である必要はなく、内部に収納された放電灯２ａ、２ｂからの熱が外部に逃げにくい構造（すなわち、放熱を抑制する構造）であればよい。したがって、器具本体１が隙間のある構造であったとしても、隙間を介して外部に逃げる熱量よりも放電灯２ａ、２ｂから発生する熱量が上回るような構造であればよい。また、器具本体１内に断熱材を設けてさらに熱が逃げにくい構造としてもよいし、器具本体１内の熱を一定に保てるような構造（保熱性を有した構造）であってもよい。

また、本実施形態ではリレーＲｙ１、Ｒｙ２を器具本体１内に収納しているが、器具本体１の外部に設けてもよい。さらに、本実施形態では制御装置５を器具本体１の外部に設けているが、器具本体１内に収納してもよく、この場合制御装置５と点灯装置３ａ、３ｂの間を接続する電線が短くてすみ、また制御装置５を収納するためのケースが不要になるから、コストアップを抑えた照明器具を提供することができる。また、本実施形態では、点灯装置３ａ、３ｂに対して同一の調光制御信号を出力しているが、点灯装置３ａ、３ｂに対してそれぞれ別個の調光制御信号を出力するように構成してもよい。

さらに、本実施形態では、放電灯が２灯の場合を例に説明したが、放電灯の灯数は本実施形態に限定されるものではなく、３灯以上であってもよい。この場合も放電灯の灯数に合わせて調光制御を行うことで、同様に光出力の低下を抑えつつ省エネを図ることができる。

本実施形態の照明システムの概略を示すシステム構成図である。 同上の周囲温度と光出力比の関係を示すグラフである。 同上に用いられる放電灯の光出力比と最冷点温度の関係を示すグラフである。 同上に用いられる点灯装置の光出力比と消費電力の関係を示すグラフである。 同上の調光動作を説明する説明図である。 従来例の照明器具に用いられるシリンダの特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 器具本体
２ａ、２ｂ 放電灯
３ａ、３ｂ 点灯装置（点灯手段）
５ 制御装置（制御手段）
６ 温度センサ（温度検知手段）
Ｒｙ１、Ｒｙ２ リレー（電源開閉手段）

Claims (4)

1. 複数の放電灯と、複数の放電灯をそれぞれ点灯させる複数の点灯手段と、各点灯手段への電源供給を個別にオン／オフする電源開閉手段と、電源開閉手段へのオン／オフ制御信号ならびに点灯手段の出力を制御するための調光制御信号を出力する制御手段と、周囲温度を検知する温度検知手段とを備え、放熱を抑制する構造を有した照明器具の器具本体内に少なくとも前記複数の放電灯および点灯手段を収納し、前記制御手段は、調光点灯モードにおいて、前記温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度以下である場合には、前記複数の放電灯の全てを調光制御することによって所望の光出力に調節し、前記温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度よりも高い場合には、一部の放電灯を消灯して残りの放電灯を調光制御することによって所望の光出力に調節することを特徴とする照明システム。
2. 前記放電灯を２灯備え、当該２灯の放電灯をそれぞれ１００％点灯させた場合の器具調光レベルを１００％に設定し、前記制御手段は、器具調光レベルを５０％以下とする調光点灯モードにおいて、前記温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度以下である場合には、２灯の放電灯を調光制御することによって所望の器具調光レベルに設定し、前記温度検知手段により検出した周囲温度が所定温度よりも高い場合には、１灯を消灯して残りの１灯を調光制御することによって所望の器具調光レベルに設定することを特徴とする請求項１記載の照明システム。
3. 請求項１又は２の何れか１項に記載の照明システムに用いられる照明器具であって、前記電源開閉手段を前記器具本体内に収納したことを特徴とする照明器具。
4. 請求項１又は２の何れか１項に記載の照明システムに用いられる照明器具であって、前記制御手段を前記器具本体内に収納したことを特徴とする照明器具。

Images