JP6061153B2

JP6061153B2 - 照明装置及び照明駆動装置

Info

Publication number: JP6061153B2
Application number: JP2014240556A
Authority: JP
Inventors: 正博井端
Original assignee: 株式会社京口屋
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2034-11-11
Also published as: JP2016096124A

Description

発明の詳細な説明

蛾などのいわゆる害虫を駆除する方法や装置は色々と考案・発明されて来たが、その方法や装置を用いる際、環境への影響の配慮が必要なケースが知られている。
本発明は、環境への影響を配慮がなされた、いわゆる害虫を駆除するためのもので、各種昆虫の誘引性を低下させた光を照射可能な照明装置及び照明駆動装置に関する。

昆虫の視覚は紫外線領域に感度を有しており、花などの特定部位が紫外線を反射することを利用して活動している。同様に、紫外線領域の光が昆虫に対する誘引性を示すことが従来から知られている。
このため、誘蛾灯はこの種の紫外線領域の光を照射して蛾を誘引するように構成されている。

他方、昆虫誘引性を有する紫外線領域の波長の光をフィルタでカットすることによって、害虫が光に誘引され難いように構成した害虫忌避の照明器具も使用されている。更に、特定の波長の光を用いて昆虫を忌避させる技術も知られている。
この種の技術は、以下の特許文献や非特許文献に記載されている。

特許第５４１３８７１号公報長崎県農林技術開発センター、「農業技術対策の手引き（２０１１年３月版）」減化学農薬対策技術黄色灯によるヤガ類の忌避効果、［平成２６年１１月０５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：ｗｗｗ．ｎ−ｎｏｕｒｉｎ．ｊｐ／ｎｏｕｇｉ／ｓｅｃｔｉｏｎ／０３ｒｅｃｌａｉｍｅｄ＿ｌａｎｄ／ｔｅｂｉｋｉ２０１１／０５４．ｐｄｆ〉

以上の特許文献１では、昆虫に対して誘引効果のある紫外線領域の短波長の光を抑えつつ、昆虫に対して忌避効果のある白色の発光を実現する照明器具が提案されている。

しかし、上述した非特許文献１によると、ある昆虫には黄色の光が忌避効果をもたらすが、別の種類の昆虫には緑色の光が忌避効果をもたらすことが判明した、と記載されている。

このため、上述した特許文献１の照明器具によると、特定の種類の昆虫を忌避することは可能であるが、異なる種類の昆虫を忌避することができないと予想される。更に、複数種類の昆虫を忌避するには、対象となる昆虫種類に応じて複数の互いに異なる波長（異なる色）の光を用意することが必要になる。このため、照明器具が大掛かりで大規模化するという問題が発生する。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、光線の昆虫誘引性を低下させつつ、忌避の光の種類が異なる複数種類の昆虫に対しても忌避効果を有するコンパクトな照明装置と照明駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する照明装置の発明は、可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子を備えた光源と、前記光源を発光駆動する発光駆動部とを備えた照明装置であって、前記発光駆動部は、前記３種類の発光素子のそれぞれの発光時において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが一定の周期で連続的に生じ、且つ、その連続的に生じる一周期を３６０度とすると、前記３種類の発光素子の一の光束の最大と最小が他の発光素子のそれらと４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差があって互いにずれていて一致しないように、前記３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させ、更に、前記３種類の発光素子からの光束が合成された合成光束が連続的に変化するように発光駆動する、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成する照明駆動装置の発明は、可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子を備える光源を接続することが可能であり、前記光源を発光駆動する発光駆動部を備えた照明駆動装置であって、
前記発光駆動部は、前記３種類の発光素子のそれぞれの発光時において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが一定の周期で連続的に生じ、且つ、その連続的に生じる一周期を３６０度とすると、前記３種類の発光素子の一の光束の最大と最小が他の発光素子のそれらと４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差があって互いにずれていて一致しないように、前記３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させ、更に、前記３種類の発光素子からの光束が合成されて得られる合成光束が連続的に変化するように発光駆動する、ことを特徴とする。

ここで、前記３種類の発光素子は、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードから構成される、ことを特徴とする。

また、前記光源は円柱形状であって、前記３種類の発光素子は円柱の外周方向に向かって発光するように配置されて構成される、ことを特徴とする。

以上の照明装置と照明駆動装置の発明では、可視光領域内であってそれぞれ異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子を備えた光源を、発光駆動部により発光駆動する際に、３種類の発光素子のそれぞれの発光において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが他の発光素子のそれらと互いに４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差でずれていて一致しないように、３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させると共に、３種類の発光素子からの光束が合成された合成光束が連続的に変化するように発光駆動する。

これにより、３種類の発光素子の発光が前記位相差に対応してそれぞれ合成されて得られる光束が連続的に変化すると共に、３種類の発光素子の発光が合成された可視光領域内の発光色や白色発光時の色温度が前記位相差に対応してそれぞれ連続的に変化する状態になる。

このような発光では、可視光領域内にピーク波長を有する発光であるため光線の昆虫誘引性を低下させる、あるいは、昆虫誘引性を有しない状態にすることができる。
また、３種類の発光素子の発光が合成されて得られる光束と発光色（白色発光時は色温度）とが前記位相差に対応してそれぞれ連続的に変化する状態になるため、忌避となる発光の色が特定の種類の昆虫に限らず、忌避する発光の色が異なる複数種類の昆虫に対して忌避効果を有する発光が可能になる。

加えて、３種類の発光素子として、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとを使用することで、紫外線領域を含まなくなるために昆虫誘引効果がなくなると共に、赤・緑・青の混合により前記位相差に対応した発光長さ時間の各種の色の発光が可能になる。
この結果、３種類の発光素子の発光が合成されてなる光束と発光色（白色発光時には色温度）とが連続的に変化する状態になって、複数種類の昆虫に対して忌避効果を有する発光が可能になる。

更に、３種類の発光素子は、円柱形状の光源の外周方向に向かって発光するように配置されて構成されることで、円柱形状の発光素子を地面に垂直な状態にして使用することによって、全周方向に均一な光を照射することが可能になる。この結果、複数種類の昆虫に対して忌避効果を有する発光を光源の周囲に有効に照射することが可能になる。
他方、本発明は上述した通りの構成であることから、昆虫の種類ごとに忌避する色の発光を行う装置をそれぞれ備えることに比べて、装置その物をコンパクトに構成することが可能になっていて、しかも、赤・緑・青の光束の最大・最少の位相差を選択可能な構成になっている。

本発明の実施形態の構成を示す構成図である。本発明の実施形態で使用される光源の外観構成を示す構成図である。本発明の実施形態で使用される光源の特性を示す特性図である。本発明の実施形態の光源駆動状態を示す説明図である。本発明の実施形態の光源駆動状態を示す説明図である。本発明の実施形態の光源駆動状態を示す説明図である。本発明の実施形態の光源駆動状態を示す説明図である。比較対象となる光源駆動状態を示す説明図である。比較対象となる光源駆動状態を示す説明図である。

以下において、図面を参照しながら、照明装置や照明駆動装置において、複数種類の昆虫に対して忌避効果を有する発光を実現する実施形態を詳細に説明する。
〔照明装置、照明駆動装置の構成〕

図１は、本実施形態の照明駆動装置を含む照明装置１００の構成を示している。この照明装置１００は、制御部１０１と、操作表示部１０５と、電源部１１０と、発光駆動部１２０と、光源１３０とを含んで構成されている。
また、照明装置１００から光源１３０を除いた部分の構成が照明駆動装置である。

ここで、制御部１０１は、照明装置１００内の各部の制御を行う。操作表示部１０５は、発光のオン／オフや発光パターンの選択についてのユーザからの入力を受け付ける。
電源部１１０は、内蔵する電池や外部電源を電力源として、光源を駆動するのに必要な電圧と電流を生成する。発光駆動部１２０は、電源部１１０からの電源供給を受けて、制御部１０１からの制御に基づいて、光源１３０を所定のパターンにより発光駆動する。
光源１３０は、可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子を備えている。

なお、図１において、光源１３０は、赤色発光素子１３０Ｒと、緑色発光素子１３０Ｇと、青色発光素子１３０Ｂと、を備えている。また、各色で複数の発光素子が接続されて構成されている。
なお、複数の発光素子の接続は、電圧や電流の関係で、直列、並列、直並列など、各種の接続が可能な構成になっている。

また、図２において、光源１３０は、円柱形状のコーンライトとして構成されており、少なくとも円柱の外周面に複数の発光素子が配列され、周方向に均一な光を照射することが可能に構成されている。
ここで、実際には、複数の発光素子を備える光源１３０において、１つの発光素子内にＲとＧとＢの発光部が内蔵されていることが多い。そして、１つの発光素子に、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの駆動信号線が設けられている。
更に、その発光素子が直列若しくは並列又は直並列になるように電気的に接続されている。なお、このようなコーンライトとして構成された発光ダイオードによる光源１３０は既知の部材である。

ここで、赤色発光素子１３０Ｒは、図３のＲに示すように、ピーク発光波長が６６０ｎｍ前後で赤色に発光するＬＥＤ（発光ダイオード）である。
また、緑色発光素子１３０Ｇは、図３のＧに示すように、ピーク発光波長が５２５ｎｍ前後で緑色に発光するＬＥＤ（発光ダイオード）である。
更に、青色発光素子１３０Ｂは、図３のＢに示すように、ピーク発光波長が４７０ｎｍ前後で青色に発光するＬＥＤ（発光ダイオード）である。
なお、以上の３種類の発光素子は、いずれも可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光するように構成されたＬＥＤである。

また、制御部１０１の制御に基づいて、発光駆動部１２０は、３種類の発光素子のそれぞれの発光時において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが他の発光素子の光束の最大になるタイミングと最小になるタイミングが互いに４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差でずれていて一致しないように、３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させると共に、３種類の発光素子からの光束が合成されて得られる合成光束が連続的に変化するように、発光駆動する。

また、制御部１０１の制御に基づいて、発光駆動部１２０は、３種類の発光素子のそれぞれの発光時において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが他の発光素子のそれらと互いに４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差でずれていて一致しないように、３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させると共に、３種類の発光素子からの光束が合成された合成光束が連続的に変化するように、発光駆動する。

図４は、発光駆動部１２０による光源１３０の駆動電流を示す特性図である。横軸は時刻Ｔ（秒）を、縦軸は電流値（ｍＡ）をそれぞれ示す。
一点鎖線は赤色発光素子１３０Ｒの駆動電流であり、二点鎖線は緑色発光素子１３０Ｇの駆動電流であり、破線は青色発光素子１３０Ｂの駆動電流である。
また、ここでは、赤色発光素子１３０Ｒ、緑色発光素子１３０Ｇ、青色発光素子１３０Ｂで最大電流値が同一になった例を示すが、素子の特性に合わせて若干の変更が可能である。

図５は、発光駆動部１２０による光源１３０の発光時の光束を示す特性図である。横軸は時刻Ｔ（秒）を、縦軸は光束Φ（ｌｍ）をそれぞれ示す。
一点鎖線は赤色発光素子１３０Ｒの発光による光束であり、二点鎖線は緑色発光素子１３０Ｇの発光による光束であり、破線は青色発光素子１３０Ｂの発光による光束であり、実線はＲの発光とＧの発光とＢの発光が合成された光束である。
ここで、図４と図５とから明らかなように、駆動電流と光束とは比例の関係になっている。

ここでは、３種類の発光素子（赤色発光素子１３０Ｒ，緑色発光素子１３０Ｇ，青色発光素子１３０Ｂ）のそれぞれの発光時において、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが他の発光素子のそれらと互いに４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差でずれて一致しないように、３種類の発光素子のそれぞれの光束（図４及び図５中の一点鎖線、二点鎖線、破線）を連続的に変化させると共に、３種類の発光素子からの光束が合成された合成光束（図５中の実線）が連続的に変化するように、発光駆動している。

なお、図４と図５の具体例では、赤色発光素子１３０Ｒと緑色発光素子１３０Ｇとにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、６０度の位相差が生じている。
同様に、緑色発光素子１３０Ｇと青色発光素子１３０Ｂにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、６０度の位相差が生じている。そして、青色発光素子１３０Ｂの発光駆動タイミングと赤色発光素子１３０Ｒの次の発光駆動タイミングにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、２４０度の位相差が生じている。

そして、以上のように、３種類の発光素子（赤色発光素子１３０Ｒ，緑色発光素子１３０Ｇ，青色発光素子１３０Ｂ）のそれぞれの発光時において、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが他の発光素子のそれらと互いに４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差でずれていて一致しないように、３種類の発光素子のそれぞれの光束（図４及び図５中の一点鎖線、二点鎖線、破線）を連続的に変化させるように発光駆動していることで、３種類の発光素子の発光が合成された光束と発光色（白色発光時には色温度）とが連続的に変化する状態になる。

発光色の変化は、図５のようにＲ、Ｇ、Ｂの順に発光させた場合には、黄〜黄白〜緑白〜青白〜青緑〜赤紫〜の繰り返しになる。なお、発光順を変えた場合には、発光色の順序は変わるが、基本的に上述した発光色がいずれかの順序で現れ、繰り返した状態になる。

図６は発光駆動部１２０による光源１３０の発光時の光束の他の例を示す特性図である。横軸は時刻Ｔ（秒）、縦軸は光束Φ（ｌｍ）を示す。一点鎖線は赤色発光素子１３０Ｒの発光による光束であり、二点鎖線は緑色発光素子１３０Ｇの発光による光束であり、破線は青色発光素子１３０Ｂの発光による光束であり、実線はＲの発光とＧの発光とＢの発光が合成された光束である。

この図６の具体例では、赤色発光素子１３０Ｒと緑色発光素子１３０Ｇとにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、９０度の位相差が生じている。同様に、緑色発光素子１３０Ｇと青色発光素子１３０Ｂにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、９０度の位相差が生じている。

そして、青色発光素子１３０Ｂの発光駆動タイミングと赤色発光素子１３０Ｒの次の発光駆動タイミングにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、１８０度の位相差が生じている。この場合、合成された光束は、図５の場合よりも変化が小さくなっている。
また、ＲＧＢ３色の重なり期間が少ないため、図５の場合と比較して、白色発光期間が短く、有彩色発光の期間が長くなる。

図７は、発光駆動部１２０による光源１３０の発光時の光束の他の例を示す特性図である。横軸は時刻Ｔ（秒）を、縦軸は光束Φ（ｌｍ）をそれぞれ示す。
一点鎖線は赤色発光素子１３０Ｒの発光による光束であり、二点鎖線は緑色発光素子１３０Ｇの発光による光束であり、破線は青色発光素子１３０Ｂの発光による光束であり、実線はＲの発光とＧの発光とＢの発光が合成された光束である。

この図７の具体例では、赤色発光素子１３０Ｒと緑色発光素子１３０Ｇとにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、４５度の位相差が生じている。
同様に、緑色発光素子１３０Ｇと青色発光素子１３０Ｂにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、４５度の位相差が生じている。

そして、青色発光素子１３０Ｂの発光駆動タイミングと赤色発光素子１３０Ｒの次の発光駆動タイミングにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、２７０度の位相差が生じている。この場合、合成された光束は、図５や図６の場合よりも変化が大きくなっている。
また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の重なり期間が多いため、図５や図６の場合と比較して、白色発光期間が長くなり、有彩色発光の期間が短くなる。

以上のように発光色が変化することで、忌避となる発光色が特定の種類の昆虫に限定されず、忌避となる発光色が異なる複数種類の昆虫に対して忌避効果を有する発光が可能になる。
なお、発光色に応じて忌避できる昆虫の種類が異なることは上述した非特許文献１にも記載されている通りである。

また、光源１３０は可視光領域内であってそれぞれ異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子により構成されており、紫外線領域の成分を含まないために、光束や発光色が変化した場合であっても、昆虫誘引性を有しない状態を保つことができる。

更に、光源１３０に使用される３種類の発光素子として、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとを使用することで、ピーク発光波長が図３のように鋭い状態（図示上で立ち上がりが急峻）であって、それぞれが他の波長成分を含まないため、紫外線領域も含まない状態になっている。
このため、白熱電球や蛍光灯に色フィルタを重ねて使用する場合と比較して、光束や発光色を変化させつつも昆虫誘引性を有しない良好な状態を保つことができる。

また、３種類の発光素子は円柱（コーン）形状の光源１３０の外周方向に向かって発光するように配置されて構成されている。
斯かる構成により、円柱を地面に垂直な状態にして光源１３０を配置して発光させることによって、水平全方向に均一な光を照射することが可能になる。
従って、畑や果樹園などの農地で夜間の昆虫忌避（防虫）照明装置として使用することに適している。

他方、光源１３０には赤色発光素子が含まれるため、植物の光合成に寄与することができる。
同様に、光源１３０には青発光素子が含まれるため、植物の葉や茎の成長（形態形成）植物の芽の脱黄化にも寄与することができる。

また、照明装置１００は、農地に限らず、庭、駐車場、建物近傍など夜間の各種照明としても使用することができる。さらに、各種集客用のディスプレイ照明として使用した場合、昆虫忌避効果に加え、発光色の変化による集客効果を期待することができる。

ここで、図８に、発光駆動の比較例を示す。横軸は時刻Ｔ（秒）を、縦軸は光束Φ（ｌｍ）をそれぞれ示す。
一点鎖線は赤色発光素子１３０Ｒの発光による光束であり、二点鎖線は緑色発光素子１３０Ｇの発光による光束であり、破線は青色発光素子１３０Ｂの発光による光束であり、実線はＲの発光とＧの発光とＢの発光が合成された光束である。
この図８の比較例では、赤色発光素子１３０Ｒと緑色発光素子１３０Ｇと青色発光素子１３０Ｂにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、均等に１２０度の位相差が生じている。そして、青色発光素子１３０Ｂの発光駆動タイミングと赤色発光素子１３０Ｒの次の発光駆動タイミングも、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは、１２０度の位相差が生じている。
この場合、合成された光束（図８中の実線）は一定になってしまうため、本実施形態には含まれない。

ここで、図９に、発光駆動の第２の比較例を示す。横軸は時刻Ｔ（秒）を、縦軸は光束Φ（ｌｍ）をそれぞれ示す。
一点鎖線は赤色発光素子１３０Ｒの発光による光束であり、二点鎖線は緑色発光素子１３０Ｇの発光による光束であり、破線は青色発光素子１３０Ｂの発光による光束であり、実線はＲの発光とＧの発光とＢの発光が合成された光束である。
この図９の比較例では、赤色発光素子１３０Ｒと緑色発光素子１３０Ｇと青色発光素子１３０Ｂにおいて、光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングは一致する（位相差＝０度）。
この場合、発光色が常に白色であり、色の変化が生じないため、本実施形態には含まれない。

また、以上の実施形態では、光源１３０に使用される３種類の発光素子として、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードとを具体例にしたが、これに限定されるものではない。
すなわち、光源１３０は可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子により構成すれば、各種の変形が可能である。

また、光源１３０は、可視光領域内であってそれぞれが互いに異なるピーク発光波長で発光する、少なくとも３種類の発光素子を有する構成であればよい。
すなわち、光源１３０は可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する４種類以上の発光素子を有した構成であったもよい。

また、照明装置１００は、制御部１０１と発光駆動部１２０とを一体化して構成することも可能である。
加えて、操作表示部１０５をディップスイッチやジャンパピンなどの設定部で置き換えることも可能である。更には、発光パターンを１種類に限定して、操作表示部１０５を省略することも可能である。

更に、以上の図４に示した駆動電流は三角波を使用していたが、これに限定されるものではない。例えば、直線状ではなく細かく階段状に増加又は減少する駆動電流とすることも可能である。この構成では、駆動電離流をデジタル量の制御として取り扱うことが可能である。加えて、正弦波の駆動電流とすることも可能である。
また、上述した実施例では、光源１３０のコーンライトの形状が円柱形状となっているが、他に、半円柱形状（かまぼこ形状）、板形状など、発光すべき方向に合致させて適宜選択するのがよい。

１００照明装置
１０１制御部
１０５操作表示部
１１０電源部
１２０発光駆動部
１３０光源

Claims

可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子を備えた光源と、前記光源を発光駆動する発光駆動部とを備えた照明装置であって、
前記発光駆動部は、前記３種類の発光素子のそれぞれの発光時において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが一定の周期で連続的に生じ、且つ、その連続的に生じる一周期を３６０度とすると、前記３種類の発光素子の一の光束の最大と最小が他の発光素子のそれらと４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差があって互いにずれていて一致しないように、前記３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させ、更に、前記３種類の発光素子からの光束が合成された合成光束が連続的に変化するように発光駆動する、
ことを特徴とする照明装置。
前記３種類の発光素子は、赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオードと、青色発光ダイオードから構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光源は円柱形状であって、前記３種類の発光素子は円柱の外周方向に向かって発光するように配置されて構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか一項に記載の照明装置。
可視光領域内であってそれぞれ互いに異なるピーク発光波長で発光する３種類の発光素子を備える光源を接続することが可能であり、前記光源を発光駆動する発光駆動部を備えた照明駆動装置であって、
前記発光駆動部は、前記３種類の発光素子のそれぞれの発光時において光束が最大になるタイミングと最小になるタイミングとが一定の周期で連続的に生じ、且つ、その連続的に生じる一周期を３６０度とすると、前記３種類の発光素子の一の光束の最大と最小が他の発光素子のそれらと４５度、６０度及び９０度のいずれかの位相差があって互いにずれていて一致しないように、前記３種類の発光素子のそれぞれの光束を連続的に変化させ、更に、前記３種類の発光素子からの光束が合成された合成光束が連続的に変化するように発光駆動する、
ことを特徴とする照明駆動装置。