JP6462064B2 - 屋外に設置する照明器具 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の半導体発光素子(以下、LEDと略称)を同時に発光させて照明光を得るようにした街路灯として好適な照明器具に関するものであり、LEDによる常用光源および非常用光源を分離した構成としてLEDの劣化を防ぐとともに、非常用光源を点灯するための蓄電池の劣化を防いで長期に安定した照明効果が得られるようにし、この蓄電池の交換点検が容易となるようにしたものである。
一般に主要幹線道路などの大型照明には水銀灯、ナトリウム灯などが採用されているが、街路灯(防犯灯)には主に蛍光灯の採用が主流となっている。ところが、この蛍光灯の規格相当の安定した発光を維持できるのは約10000時間とされており、蛍光管の交換メンテナンスは日常の作業となっている。
このような蛍光灯を採用した街路灯においても、台風、地震、落雷、火災などの災害や不慮の事故による停電時に蛍光灯を強制的に点灯させる蓄電池を備えた街路灯が提案されている(特許文献1参照)。ところが、この蛍光灯は白熱電球に比べて消費電力は低いものの、蓄電容量に限界がある蓄電池では継続して長時間の点灯が不可能であり、停電時の僅かな時間帯の照明に止まるものであった。
そこで注目されるのがLEDを採用した照明器具であるが、このLEDは、その設計寿命が蛍光管より約4倍以上の約40000時間あるとされている。また、消費電力も蛍光管に比べてきわめて低く、非常時における長時間の点灯を期待することができ、蓄電池を内蔵した非常用としての照明装置が提案されている(特許文献2参照)。
特開2000−76910号公報 特開2007−73193号公報
上記特許文献2に開示された技術は、光源にLEDを採用し、停電などの非常時に非常用電源からの電力供給によって非常用点灯回路で光源を所定時間点灯させた後、非常用電源からの電力供給量を光源が消灯しない程度に強制的に減少させるようにしたものであり、常時点灯におけるLEDおよびバッテリーに対する熱的影響を配慮するものではない。
ところで、半導体素子であるLEDは、可視光で消費されるエネルギー以外はすべて熱に変換されることになる。また、熱源の1つであるLEDパッケージは表面積が小さいため、対流や輻射による放熱が小さく、熱的に厳しい環境にあると言える。このように熱源となるLEDは、温度が上昇すると電気抵抗が小さくなる特性があり、そのため、温度上昇→抵抗減少→電流増加→発熱増加→温度上昇となる負のスパイラルに陥り、素子の劣化を生じることになる。また、この熱による影響は、封止材料の劣化による透明度の低下、繰り返される膨張・収縮の度合いが大きくなることによる反りや亀裂が生じることになる。
このような熱対策に関する配慮は、非常時にLEDを点灯する蓄電池に対しても十分でなければならない。即ち、化学反応により電気を生成する蓄電池は温度依存性が高く、温度が高くなると劣化が促進され、温度が10℃高くなると寿命が半減するとされている。したがって、大きな発熱部位となるLEDを採用する照明器具においては、LEDに比べ蓄電池に対する熱対策への配慮は非常に重要な課題となる。
特に、非常時にLEDを点灯する蓄電池を内蔵した照明器具を街路灯とする場合は、内部が密閉された状態となることから、熱対策を有効に施し初期性能が極力長く保たれるようにしなければならない。この初期性能の維持期間が短い場合は、蓄電池の交換メンテナンスの頻度が多くなり、保守管理費用が大きくなり経済性の問題も看過することができなくなる。
本発明は、屋外に設置する照明器具において、光センサーおよび点検スイッチを備えて、常用光源及び非常用光源の点灯確認および蓄電池の蓄電状態の確認が可能な照明器具を提供する。
第1の本発明は、
商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
前記商用交流電源が遮断されたとき前記蓄電池により点灯するLEDアレイからなる非常用光源と、
外部の環境照度を検知する光センサーと、
前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
前記蓄電池が充電されていることを示すLEDからなるモニターと、
前記商用交流電源の供給を遮断するための点検スイッチと、
が、下面を灯光面とする本体に配設され、
前記本体の下面が透光カバーで覆われ、
前記商用交流電源の停電状態の場合、前記制御回路により、前記環境照度の値が夜間を示す判断にて前記蓄電池の直流電源の供給にて前記非常用光源が点灯し、前記環境照度の値が昼間を示す判断にて前記非常用光源が消灯するよう制御される構成でもって、
前記光センサーの強制的な受光遮蔽による夜間状態及び前記点検スイッチの操作により形成される前記商用交流電源の供給遮断状態により、前記蓄電池から供給される直流電源により前記非常用光源が点灯する構成である、
ことを特徴とした屋外に設置する照明器具。
第2の本発明は、
商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
前記商用交流電源が遮断されたとき前記蓄電池により点灯するLEDアレイからなる非常用光源と、
外部の環境照度を検知する光センサーと、
前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
前記蓄電池が充電されていることを示すLEDからなるモニターと、
前記商用交流電源の供給を遮断するための点検スイッチと、
が、下面から灯光する本体に前記非常用光源及び前記モニターが前記下面向きに配設され、
前記本体の下面を覆うように前記本体に取り付けられた透光カバーを備え、
前記商用交流電源の停電状態の場合、前記制御回路により、前記環境照度の値が夜間を示す判断にて前記蓄電池の直流電源の供給にて前記非常用光源が点灯し、前記環境照度の値が昼間を示す判断にて前記非常用光源が消灯するよう制御される構成でもって、
前記光センサーの強制的な受光遮蔽による夜間状態及び前記点検スイッチの操作により形成される前記商用交流電源の供給遮断状態により、前記蓄電池から供給される直流電源により前記非常用光源が点灯する構成である、
ことを特徴とした屋外に設置する照明器具。
第3の本発明は、
商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
前記蓄電池への充電回路と、
前記商用交流電源が遮断されたとき前記蓄電池により点灯するLEDアレイからなる非常用光源と、
外部の環境照度を検知する光センサーと、
前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
前記蓄電池が充電されていることを示すLEDからなるモニターと、
前記商用交流電源の供給を遮断して停電状態とするための点検スイッチと、
が、下面開口の本体に配設された照明器具において、
前記下面開口を覆うように前記本体の下面に取り付けられた透光カバーを備え、
前記光センサーは、下面方向とは異なる方向を向いており、
前記透光カバーは開閉自在に設けられており、
前記モニターと前記点検スイッチは一体に備えられ、
前記透光カバーが前記本体から解放された状態及び前記光センサーの強制的な受光遮蔽状態において、前記点検スイッチによる前記商用交流電源の遮断により前記制御回路にて前記蓄電池からの直流電力供給にて前記非常用光源が点灯する構成である、
ことを特徴とする屋外に設置する照明器具。
第4の本発明は、
商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
前記蓄電池への充電回路と、
前記商用交流電源を電源とするLEDアレイからなる常用光源と、
前記蓄電池を電源とするLEDアレイからなる非常用光源と、
外部の環境照度を検知する光センサーと、
前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記常用光源及び前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
前記商用交流電源の供給を遮断して停電状態とするための点検スイッチと、
が、下面を灯光面とする本体に配設され、
前記本体の下面が透光カバーで覆われ、
前記商用交流電源電力の停電がない状態では、前記常用光源は、前記光センサーの検出に基づき前記制御回路が環境照度の値が夜間を示すと判断したとき前記商用交流電源電力の供給にて点灯され、前記商用交流電源の停電状態の場合、前記光センサーの検出に基づき前記制御回路が環境照度の値が夜間を示すと判断したとき前記蓄電池の直流電源供給にて前記非常用光源が点灯し、前記制御回路が前記環境照度の値が昼間を示すと判断したとき前記非常用光源が消灯される構成でもって、
前記光センサーの強制的な受光遮蔽による夜間状態及び前記点検スイッチの操作により形成される前記商用交流電源の供給遮断状態により、前記蓄電池から供給される直流電源により前記非常用光源が点灯する構成である、
ことを特徴とした屋外に設置する照明器具。
本発明によれば、光センサーおよび点検スイッチを備えているので、常用光源及び非常用光源の点灯確認および蓄電池の蓄電状態の確認が可能である。即ち、光センサーの受光窓を指先などで遮蔽して強制的に夜間の状態を形成することにより、制御回路の判断処理により商用交流電源ACが常用光源に供給され点灯を確認することができる。このようにして常用点灯させている状態において、点検スイッチを操作して商用交流電源ACの制御回路への供給を遮断することにより停電状態を形成することができ、これにより蓄電池から制御回路を介して非常用光源に直流電源が供給され、非常用光源の点灯を確認することができる。
本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。 本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。 本発明の照明器具の放熱板の裏面の構成を示す図である。 本発明の照明器具の断面図である。 本発明の照明器具の遮蔽板を示す斜視図である。 本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。 本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。 本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。 本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。 本発明の照明器具の透光カバーおよび遮蔽版の解放状態を示す図である。 本発明の照明器具の蓄電池の固定構造を説明する斜視図である。 本発明の照明器具の電気制御系の回路図である。 本発明の照明器具の点灯モードの一例を説明する図である。 本発明の照明器具の制御処理の流れを説明する図である。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。図1に示す本発明の照明器具1は後述するLEDチップ16aにレンズを被着した状態を示すもので、図2に反射板16bを装着した状態を示す。同図に示すように本体11は中空であって下面に灯光用の開口11aを有し、支柱などへの固定フランジ11bとともにアルミダイキャストなど耐蝕性に優れた素材により一体成型されている。
前記中空本体11の先端には透光カバー13の先端に連結したヒンジ金具12aを回動可能に備え、透光カバー13を開口11aから解放したとき中空本体11からの脱落を防止するようにしている(図10参照)。また、中空本体11の後端部には係止金具12bを備え、透光カバー13の開口11aへの止着が可能となるようにしている。なお、中空本体11の後端部には光センサー14が配設されており、この光センサー14により中空本体外部の環境照度を示す信号が後述する制御回路33へ送出されるようにしている。
前記開口11aの前半部の開口段部11c上には熱伝導性に優れた金属素材の放熱板15が固定され、この放熱板15には基板16に常用光源となる複数のLEDチップ16aを配列したLEDアレイを備え、この基板16の前方の基板17に非常用光源となる複数のLEDチップ17aを配列したLEDアレイを備える。なお、放熱板15の常用光源および非常用光源の配設位置に複数の通孔を形成 し、この通孔に砲弾型LEDを装着して固定するようにしてもよい。
さらに、前記放熱板15には発光によるインジケータ機能と回路開閉機能を一体に備えた点検スイッチ18および非常用光源の点灯時において点灯モードの切り換えが可能となるようにするモードスイッチ19を設けてある。以上のように構成された放熱板15の裏面には、図3に示すように常用光源となる複数のLEDチップ16aを点滅するための制御回路モジュール21および非常用光源となる複数のLEDチップ17aを点滅するための制御回路モジュール22が配設されている。
図4は上記構成の放熱板15を中空本体11の前半部に固定した状態を示すもので、かかる取付状態により放熱版15の後端部に有する仕切板15aが中空本体11内のほぼ中央で起立状態となり、前室FRと後室BRに仕切られた状態となる。この前室FRには発熱要素となる前記制御回路モジュール21、22が臨むことになるが、さらに蓄電池充電用のトランス23を前室FR内に配置することにより全ての発熱要素を前室FRに集約したことになる。そして、仕切板15aを設けたことにより前室FRの発熱が後室BRに伝達するのを積極的に防止することができる。
つぎに、電池室となる後室BRの開口を覆う遮蔽板24の構成について説明する。遮蔽板24は、図5に示すように外形が後室BRの開口に一致する形状で後端部にネジ止め24aを備え、前端にスリット24bが形成されている。このスリット24bは同図に示すように長寸スリット24b−1と短寸スリット24b−2が一体に成形されており、前記仕切板15aへ装着可能となるようにしている。
即ち、前記仕切板15aへ遮蔽板24を装着する場合は、まず、図6に示すように仕切板15aの短寸の折返し片15a−1へ遮蔽板24のスリット24bを差し込む。そして遮蔽板24を前進させ、図7に示すように長寸スリット24b−1を仕切板15aに挿通し、図8に示すようにスリット24bを仕切板15aの折返し部まで降下し、遮蔽板24を僅かに後退させると図9に示すように短寸スリット24b−2が仕切板15aの基部に形成したスリット15a−2と一致して係合し、離脱せずに定位置に固定されることになる。
このようにして装着された遮蔽板24はネジ止め24aを外した場合においても、図10に示すようにその端部の係合が維持されることから、遮蔽板24は中空本体11から脱落して落下することがなく、蓄電池26の交換メンテナンス作業などを容易に行うことができる。
つぎに、後室BRへの蓄電池26の取付構造について説明する。本発明の照明器具1は屋外に設置されることを前提とするもので、風雨、震災などによる振動にも耐久性のある構造でしかも交換メンテナンス作業が容易であるようにしなければならない。そこで図11に示すように、蓄電池26の外周面を保持する保持金具27に蓄電池26を内包して取付ネジ28により中空本体11の支持ボス11dに固定するようにした。
前記保持金具27の取付片27aには長孔27a−1が形成されており、この長孔27a−1に取付ネジ28を固定するようにしたので、この取付ネジを緩めた状態で蓄電池26を保持したまま保持金具27を後方へ移動して蓄電池26を取り出すことができ、蓄電池26の落下を防止しつつ点検交換が可能となる。
蓄電池26の取り付けにあたり、図4(図10)に示すように断熱緩衝材29a、29bを介装しておくことにより、断熱性および耐震性を向上することができる。なお、図11に示すように中空本体11の内面の蓄電池26の取付位置にリブ11eを形成しておくことにより、断熱緩衝材29bと中空本体11の内面との間に間隙が形成され、これにより中空本体11の熱が蓄電池26に直接伝わらないようにすることができ断熱効果を促進することができる。
つぎに、本発明の照明器具1を駆動するための電気系制御回路を図12に基づいて説明する。同図に示すように商用交流電源ACの一方は蓄電池26を常時充電する充電回路31に接続され、他方は常開リレー接点32を介して常用光源点灯回路に接続されている。前記充電回路31ではLEDチップ17aが点灯するに要する直流電圧の電気を蓄電池26に供給するとともに、制御回路33を介して非常用光源点灯回路22に供給される。なお、蓄電池26への充電状態のモニターは点検スイッチ18に内蔵したLED18aの発光状態で確認することができる。
前記制御回路33はCPUを主体にしたハイブリッド構成で、光センサー14、点検スイッチ18、モード設定回路34からの信号を入力する。この制御回路33の主な制御機能は、光センサー14により検出された環境照度の値が夜間を示すと判断したとき、常開リレー接点32を閉成して商用交流電源ACを常用光源点灯回路21に供給し、LEDチップ16aを点灯して常用の照明機能を果たすようにする。
一方、停電により商用交流電源ACの供給が停止した場合は、光センサー14により検出された環境照度の値が夜間を示すと判断したとき、これを監視している制御回路33が蓄電池26の直流電源を非常用光源点灯回路22に供給し、LEDチップ17aを点灯して非常用の照明機能を果たすようにし、光センサー14により検出された環境照度の値が昼間を示すと判断したとき、LEDチップ17aを消灯して蓄電池の浪費を抑制し、非常用の照明機能をより長期間果たせるようにする。
前記制御回路33にはモード設定回路34が接続されており、モードスイッチ19により非常用光源の各種の点灯モードの設定が可能となるようにしている。モード設定回路34にタイマー機能を備えておくことにより、震災により停電が発生し長期化するような場合、夜間の非常点灯を、例えば、4〜6時間に抑えて数日間の点灯が可能となるようにすることができる。また、タイマー機能とともにLEDチップ17aを減光する調光機能を備えておくことにより、図13に示すような非常点灯の制御が可能となり、非常点灯の期間のプログラムが可能となる。なお、上述した制御回路33の制御処理の流れを図14に示す。
ところで本発明の照明器具1は、光センサー14および点検スイッチ18を備えているので、LEDチップ16a、17aの点灯確認および蓄電池26の蓄電状態の確認が可能である。即ち、点検にあたって透光カバー13を中空本体11から解放し、光センサー14の受光窓を指先などで遮蔽して強制的に夜間の状態を形成する。これにより、制御回路33の判断処理により常開リレー接点32が閉成され、商用交流電源ACが常用光源点灯回路21に供給され、LEDチップ16aの点灯を確認することができる。
このようにして常用点灯させている状態において、点検スイッチ18を押釦操作して常開リレー接点32を強制的に開成するとともに信号電流とする商用交流電源ACの制御回路33への供給を遮断することにより停電状態を形成することができ、これにより蓄電池26から制御回路33を介して非常用光源点灯回路22に直流電源が供給され、LEDチップ17aの点灯を確認することができる。
以上詳細に説明したように本発明の照明器具1によればLEDチップ16a、17aとともに蓄電池への熱対策が十分に施され、防水対策も十分にできることから街路灯として好適なものとなるが、これ以外にも例えば、商業施設、住宅施設などへの設置も可能であり、その用途は限定されるものではない。
1・・・・・・照明器具
11・・・・・中空本体
11a・・・・開口
12a・・・・ヒンジ金具
12b・・・・係止金具
13・・・・・透光カバー
14・・・・・光センサー
15・・・・・放熱版
15a・・・・仕切板
16・・・・・LEDアレイ基板
16a・・・・LEDチップ
16b・・・・反射板
17・・・・・LEDアレイ基板
17a・・・・LEDチップ
18・・・・・点検スイッチ
19・・・・・モードスイッチ
21・・・・・制御回路モジュール
22・・・・・制御回路モジュール
23・・・・・トランス
24・・・・・遮蔽板
26・・・・・蓄電池
27・・・・・保持金具
28・・・・・取付ネジ
31・・・・・充電回路
32・・・・・常開リレー接点
33・・・・・制御回路
34・・・・・モード設定回路
FR・・・・・前室
BR・・・・・後室

Claims (4)

  1. 商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
    前記商用交流電源が遮断されたとき前記蓄電池により点灯するLEDアレイからなる非常用光源と、
    外部の環境照度を検知する光センサーと、
    前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
    前記蓄電池が充電されていることを示すLEDからなるモニターと、
    前記商用交流電源の供給を遮断するための点検スイッチと、
    が、下面を灯光面とする本体に配設され、
    前記本体の下面が透光カバーで覆われ、
    前記商用交流電源の停電状態の場合、前記制御回路により、前記環境照度の値が夜間を示す判断にて前記蓄電池の直流電源の供給にて前記非常用光源が点灯し、前記環境照度の値が昼間を示す判断にて前記非常用光源が消灯するよう制御される構成でもって、
    前記光センサーの強制的な受光遮蔽による夜間状態及び前記点検スイッチの操作により形成される前記商用交流電源の供給遮断状態により、前記蓄電池から供給される直流電源により前記非常用光源が点灯する構成である、
    ことを特徴とした屋外に設置する照明器具。
  2. 商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
    前記商用交流電源が遮断されたとき前記蓄電池により点灯するLEDアレイからなる非常用光源と、
    外部の環境照度を検知する光センサーと、
    前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
    前記蓄電池が充電されていることを示すLEDからなるモニターと、
    前記商用交流電源の供給を遮断するための点検スイッチと、
    が、下面から灯光する本体に前記非常用光源及び前記モニターが前記下面向きに配設され、
    前記本体の下面を覆うように前記本体に取り付けられた透光カバーを備え、
    前記商用交流電源の停電状態の場合、前記制御回路により、前記環境照度の値が夜間を示す判断にて前記蓄電池の直流電源の供給にて前記非常用光源が点灯し、前記環境照度の値が昼間を示す判断にて前記非常用光源が消灯するよう制御される構成でもって、
    前記光センサーの強制的な受光遮蔽による夜間状態及び前記点検スイッチの操作により形成される前記商用交流電源の供給遮断状態により、前記蓄電池から供給される直流電源により前記非常用光源が点灯する構成である、
    ことを特徴とした屋外に設置する照明器具。
  3. 商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
    前記蓄電池への充電回路と、
    前記商用交流電源が遮断されたとき前記蓄電池により点灯するLEDアレイからなる非常用光源と、
    外部の環境照度を検知する光センサーと、
    前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
    前記蓄電池が充電されていることを示すLEDからなるモニターと、
    前記商用交流電源の供給を遮断して停電状態とするための点検スイッチと、
    が、下面開口の本体に配設された照明器具において、
    前記下面開口を覆うように前記本体の下面に取り付けられた透光カバーを備え、
    前記光センサーは、下面方向とは異なる方向を向いており、
    前記透光カバーは開閉自在に設けられており、
    前記モニターと前記点検スイッチは一体に備えられ、
    前記透光カバーが前記本体から解放された状態及び前記光センサーの強制的な受光遮蔽状態において、前記点検スイッチによる前記商用交流電源の遮断により前記制御回路にて前記蓄電池からの直流電力供給にて前記非常用光源が点灯する構成である、
    ことを特徴とする屋外に設置する照明器具。
  4. 商用交流電源が遮断されたとき給電するための蓄電池と、
    前記蓄電池への充電回路と、
    前記商用交流電源を電源とするLEDアレイからなる常用光源と、
    前記蓄電池を電源とするLEDアレイからなる非常用光源と、
    外部の環境照度を検知する光センサーと、
    前記光センサーにより検出された環境照度の値に基づき前記常用光源及び前記非常用光源を点灯及び消灯する制御回路と、
    前記商用交流電源の供給を遮断して停電状態とするための点検スイッチと、
    が、下面を灯光面とする本体に配設され、
    前記本体の下面が透光カバーで覆われ、
    前記商用交流電源電力の停電がない状態では、前記常用光源は、前記光センサーの検出に基づき前記制御回路が環境照度の値が夜間を示すと判断したとき前記商用交流電源電力の供給にて点灯され、前記商用交流電源の停電状態の場合、前記光センサーの検出に基づき前記制御回路が環境照度の値が夜間を示すと判断したとき前記蓄電池の直流電源供給にて前記非常用光源が点灯し、前記制御回路が前記環境照度の値が昼間を示すと判断したとき前記非常用光源が消灯される構成でもって、
    前記光センサーの強制的な受光遮蔽による夜間状態及び前記点検スイッチの操作により形成される前記商用交流電源の供給遮断状態により、前記蓄電池から供給される直流電源により前記非常用光源が点灯する構成である、
    ことを特徴とした屋外に設置する照明器具。
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