以下、各発明の実施の形態について説明する。なお、本件発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。なお、実施形態と請求項の関係は次の通りである。実施形態1は、主に請求項1などに関する。実施形態2は、主に請求項2などに関する。実施形態3は、主に請求項3などに関する。実施形態4は、主に請求項4などに関する。実施形態5は、主に請求項5などに関する。実施形態6は、主に請求項6などに関する。実施形態7は、主に請求項7などに関する。実施形態8及び実施形態9は、主にこれら請求項に記載の発明に関連する発明などに関する。
本実施形態の灯具は、透明部材又は半透明部材で構成される透光面でなる側面と、上下端面とからなる筐体と、上下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部と、山状部の表面に配される蓄光材料からなる蓄光面部と、山状部の頂上部に配され対向する山状部の蓄光面部を照射可能な照射部と、山状部の内部に配置され照射部を制御する制御部と、からなることを特徴とし、蓄光面部から発せられる光を供給することができる灯具である。
<実施形態1:全体の構成>
図1は、本実施形態の灯具の一例を示す概念斜視図である。図1は、側面と、上下端面からなる筐体を透明部材で構成し、上下端面にそれぞれ1の山状部を設け、制御部を下端面に設けた山状部内部に設置した例である。
本実施形態の灯具(0100)は、側面(0101)と、上下端面(0102、0103)とからなる筐体(0104)と、山状部(0105)と、蓄光面部(0106)と、照射部(0111)と、制御部(0112)と、を備える。
<実施形態1:各部の構成>
(筐体)
「筐体」(0104)は、透明部材又は半透明部材で構成される透光面でなる側面(0101)と、上下端面(0102、0103)とからなる。筐体は、灯具の外殻となる容器であり、内部に山状部を収納可能に構成される。図1の筐体は円形の上下端面を有する円柱であるが、筐体の形状は円柱に限定されるものではない。筐体の水平断面形状は、山状部を収納される形状であれば、略円形及び略楕円形であっても、略多角形であっても良い。
筐体には灯具を固定するための様々な固定器具を取付けることができる。例えば、脚を取付けることにより、灯具を高い位置に配し広い範囲を照らすことができる。また、脚を支柱として庭などの地面に埋設して固定して使用することもできる。さらに、灯具を壁や天井に吊り下げたり、固定するための固定器具を筐体に取付けることもできる。
(側面)
「側面」(0101)は、透明部材又は半透明部材で構成される透光面でなる。側面は、上下端面に接している面であり、上面を支える役割を有する。側面は、後述するように蓄光面部及び照射部から発せられる光を透過する必要があるので、ポリカーボネート、アクリル樹脂やガラスなど透明部材又は半透明部材で構成されることが望ましい。側面の表面は、平坦な面であってもよいが、凹凸があってもよい。表面を凹凸とすると、光が乱反射され、灯具から発せられる光が明るく感じられるので好ましい。
(上下端面)
「上下端面」(0102、0103)は、側面に接している面であり、側面を支える役割を有する。また、後述するように上端面又は/及び下端面は、太陽電池部を配置することができ、透明部材又は半透明部材で構成することが可能である。
(山状部)
「山状部」(0105)は、上下端面をベースとして筐体内に垂設され、山状部の表面には蓄光材料からなる蓄光面部(0106)が配され、山状部の頂上部には、対向する山状部の蓄光面部を照射可能な照射部(0111)が配され、山状部の内部には、照射部を制御する制御部(0112)が配置される。したがって、山状部の内部は制御部を配置するための空間が形成される。山状部は、表面に蓄光材料からなる蓄光面部を配する場所と、対向する山状部の蓄光面部を照射可能な照射部の設置場所を提供する。
図1の山状部は、円錐状であるが、例えば、多角錐状であっても、お椀状であってもよいが、板状の材料で形成されることが好ましい。山状部が板状の材料で形成されれば、山状部の内部に空間が生じるので、制御部を配置することができるからである。詳しくは後述するが、対向する山状部に配された照射部から照射せられる光を蓄光面部で効率的に吸収するために、ベースとなる上下端面から筐体内の中央付近に向けて水平断面が徐々に小さくなるように垂設されることが好ましい。
(蓄光面部)
「蓄光面部」(0106)は、山状部の表面に配される蓄光材料からなる。蓄光面部は、山状部の表面に配され、対向する山状部の頂上部に配され照射部から照射された光(0115)を吸収して蓄え、徐々に可視光を放出する機能を有する。蓄光面部から発せられた可視光(0116)は、側面から出射されるので、灯具の側面が明るく光ることになる。
蓄光面部は、光を吸収して蓄え、蓄えた光を徐々に光として放出する性質を有する材料である蓄光材料を備える。蓄光材料としては、アルミン酸ストロンチウム系の蓄光粉末を溶液に溶かして乾燥させたものなどが用いられる。アルミン酸ストロンチウムは、SrAl2O4、Sr4Al14O25などのようなストロンチウム(Sr)、アルミニウム(Al)及び酸素(O)を主要構成元素とする物質をいい、アルミン酸ストロンチウム系蓄光粉末は、アルミン酸ストロンチウム塩を母結晶として少量のユーロピウム(Eu)、ディスプロシウム(Dy)、ホウ素(B)などを添加したものである。
蓄光面部は、蓄光材料と樹脂などを混ぜたコンパウンドを使用することもでき、蓄光材料を1種又は2種以上含むこともできる。蓄光面部の材料は、蓄光顔料、蓄光塗料、蓄光テープ、蓄光樹脂ペレット、蓄光樹脂板など様々な形態のものがあるが、本発明は、蓄光面部の材料の形態に限定されることはない。
また、蓄光面部の母材として、シリコーン系の素材を用いてもよい。特に照射部に紫外線光源を用いる場合は、シリコーン系の素材は、その主骨格であるシロキサン結合の結合エネルギーが大きいために、樹脂系素材に比べて紫外線等に対する安定性に優れており、紫外線による変色、劣化が少ないという特徴を有している。このため、蓄光層の材料に用いることで、当該蓄光材料の紫外線による変色や劣化を防ぐことができる。
蓄光面部は、例えば、蓄光塗料、蓄光顔料、蓄光材料を山状部の外側に印刷、塗布等することにより形成してもよい。この際、山状部の一部を平面的に構成すれば、印刷、塗布が容易である。蓄光材料を山状部の外側に貼付するには、例えばシリコーン系接着剤転写テープを用いて行えばよい。接着剤料としてシリコーン系素材を用いるのは、蓄光材料と同様に変色、劣化しにくい素材を用いることで、折角蓄光層に変色、劣化しにくい素材を用いたことの効果を減殺しないですむようにすることにある。このような性質を備えた好適なシリコーン系接着剤転写テープとして、住友スリーエム社製のシリコーン系接着剤転写テープ(製品番号91022)が挙げられる。
(照射部)
「照射部」(0111)は、山状部の頂上部に配され対向する山状部の蓄光面部を照射可能である。照射部は蓄光面部を照射可能であり、照射部から光を照射された蓄光面から可視光が放出される。照射部の配置位置は、上下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の頂上部である。
図2は、本実施形態の灯具の一例を示す概念斜視図である。図1において山状部の形状は円錐状であるが、図2では山状部を円錐台の形状とした例を示している。図2のように山状部の形状を円錐台や多角錐台とし、円錐台や多角錐台の頂上部に照射部(0211)を配置することも可能である。
照射部は、主にプリント基板とプリント基板上に配置されるLED素子や電球などの発光体からなる。本実施形態では、照射部は頂上部に配されるが、発光しないプリント基板等の部品は山状部の内部に配置し、LED素子や電球などの発光体を山状部の表面に配された蓄光面部から露出させている構成としている。また、露出させる照射部の発光体は、LED素子又は/及び電球に限定されず、例えば光ファイバ-などの導光体の発光面を露出させる構成としてもよい。このような構成することで、発光しないプリント基板等の部品が山状部表面に露出しないので、発光しない部分により光を遮られることがなく灯具の側面全体を発光面とすることが可能となる。また、山状部の表面には発光する部分のみが露出する構造となるのですっきりとした印象となり、デザイン性を高めることができる。
例えば、照射部を上下端面に配置すると、照射部のLEDなどの発光面以外のプリント基板などの電子部品を配置する領域が必要となり、それらの電子部品は一定の厚みを構成する。その厚みは発光しない部分として灯具内に存在するので、灯具の側面全体を発光面とすることができる本実施形態とは異なった印象となってしまう。
照射部は光を発するための光源を備えるが、光源の種類は、特に限定されない。例えば、可視光源(白色光源)であっても紫外線光源であってもよいが、省電力、長寿命といった利点を有するLEDが望ましい。
照射部のとして紫外線を用いると、蓄光面部中の蓄光材料が紫外線にて励起され、蓄光面部から可視光が発光されうる。紫外線は波長が短くエネルギーが高いことから、より少ない消費電力で十分な明るさの可視光を照射することが可能となる。また、紫外線には熱を出さないといった特徴もあることから、照射対象である蓄光面部表面の高温化防止を図ることも可能となる。紫外線の中でも人体に害のない例えば350nmから400nmの長波長の紫外線を用いることもできるが、紫外線を使用する場合は有害な紫外線の放出を防止するために、灯具の筐体から紫外光を透過させないような構造とする。
照射部の光源として紫外線を用いる場合には、LED自体が指向性を有するものであり、光源からの光が一定の方向を照射するようになっている。したがって、筐体から紫外光を透過させない照射方向となるようにLED光源を配置とすることが望ましい。また、紫外線の放出を防止するために、筐体は紫外線反射材で被覆することが望ましい。紫外線反射材の被覆後も、筐体の表面は透明または半透明であり、可視光は遮られることなく、側面などの筐体から放出される。また、筐体で反射された紫外線の一部は、筐体内の蓄光面部に入射し、可視光を発光することが可能となる。
紫外線光源を照射部に用いる場合には、紫外線を透過しにくいアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂や、ソーダガラスなどで筐体を構成することが好ましい。また、筐体の表面に例えば、アルミニウムの薄膜を50〜300オングストローム程度被覆することが望ましい。アルミニウムの薄膜は、蒸着法やスパッタ法などにより被覆することができる。また、紫外線反射塗料を塗布することもできる。このように、たとえわずかな紫外線が外部にもれたとしても、人体に害が及ばない程度とするように設計するものである。
(照射部における発光体の配置)
図3は、本実施形態の灯具の一例を示す概念断面図であり、図1のA−A´断面を示したものである。照射部(0311)は山状部(0305)の頂上部に配され、蓄光面部(0306)を照射し、蓄光面部から可視光(0316)が放出される。本実施形態では、山状部は上下端面をベースとして筐体内に垂設されるため、山状部は筐体内で互いに対向する配置となる。したがって、照射部は、対向する山状部の蓄光面部を照射可能となる。さらに照射部が配されている山状部の蓄光面部を照射することも可能なことは勿論である。
図3ではそれぞれの照射部に配される発光体(0317)を複数とする例を示したが、それぞれの照射部に配される発光体の数は1であってもよいし、2以上であってもよい。但し、照射部に配される発光体からの放出される光が、対向する山状部の表面に配される蓄光面部に十分に行き渡るように配置することが好ましい。例えば、発光体が複数ある場合は発光体の光軸を対抗する上下端面(0302、0303)に対する垂線方向より傾斜させて配置することが望ましい。
発光体がLEDの場合は、対抗する山頂部に配された照射部から照射されるそれぞれの光軸中心が重ならないように配置することが望ましい。図3では、光軸中心(0318)の方向の一例を矢印付きの点線で示したが、発光体がLEDの場合は、このように対抗する山頂部に配された照射部から照射されるそれぞれの光軸中心が重ならないように配置することが望ましい。LEDの光軸中心が重なると互いに強い光を照射しあうことになり、発光体の劣化を早めるからである。
また、照射部はレンズを利用することにより照射する光を広角として、蓄光面部に均一に照射することができる。また、レンズの利用により、対抗する山状部に配された照射部に直接光が入光しないようにすることが好ましく、特に、発光体がLEDの場合は劣化を防止できるので望ましい。
照射部において、導光体を使用する場合は、導光体とLED素子又は/及び電球の間にゲルを充填してもよい。ゲルを充填すると導光体とLED素子などの配置が固定され、LED素子などから導光体に放出される光の方向がずれにくくなるので好ましい。光源に紫外線を用いる場合は、紫外線耐候性を有するゲルを用いることが望ましい。例えば、耐紫外線性などの耐候性に優れた液状シリコーンゴムを充填し、ケース内で硬化(ゲル化)させることもできる。ゲルに使用する材料は、紫外線耐候性の面からシリコーン系の素材が望ましい。
図4は、本実施形態の灯具の一例を示す概念断面図であり、発光体(0417)の配置を図3とは異なる構成としている。図4では、照射部から照射される光(0415)を矢印付きの点線で示したが、下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部に配置された照射部においては、頂上部に配された発光体からベースとなる下端面方向、及び対向する上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の方向へ光が放出される。さらに、上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部に配置された照射部も同様に、ベースとなる上端面方向、及び対向する下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の方向に光の照射が可能となり、蓄光面部の全体に光を行き渡らせることができるので好ましい。照射部の発光体の配置が図4に限定されないことは勿論であるが、このように山上部の形状とのバランスを考慮して発光体の配置を工夫することにより蓄光面部により光を行き渡らせることが可能となる。
(制御部)
再び、図1を用いて説明する。「制御部」(0112)は、上述したように山状部(0105)の内部に配置され、照射部(0111)を制御する。例えば、ユーザが灯具のスイッチをONにすると、制御部は照射部の制御を開始し、まず、照射部が通電され、蓄光面部(0106)を照射可能となる。蓄光面部で蓄えられた光は徐々に可視光(0116)として放出され、側面全面が明るく光り、灯具として機能する。
蓄光面部から放出される光だけで、十分明るさが確保される場合は、制御部の制御により照射部への通電を停止させることもできる。例えば、灯具に照度センサーを設け、所定の明るさを上回った場合には、照射部への通電が停止し、反対に所定の明るさを下回った場合には、照射部への通電が再開するというパターンを繰り返すことができる。照射部への通電の開始と停止の繰り返しは、一定の時間間隔で行うように制御することもできる。
制御部は、蓄光面部から照射される光の光量を制御することもできる。例えば、電力の供給量を増減することで光量を調節することもできる。また、蓄光面部に配された照射部の一部にのみ電力を供給することで調整することもできる。例えば、上端面に錐設される山状部の表面に配される蓄光面部にのみ照射し、灯具の上面のみ光らせることもできる。このようにすることで、蓄光面部が発光する部位を制御することも可能である。
制御部は、ユーザによる灯具のスイッチのON−OFFといった指示がなくても制御を行うことが出来る。例えば、タイマー機能により、時刻に応じて定められたタイミングで照射部の制御を行うようにすることもできる。このような制御は、夜間に点灯させる屋外用の灯具として使用する場合に、ユーザが不在でも灯具を点灯させることができるので便利である。電波時計で受信した標準時刻電波に基づいて、照射部を制御してもよい。また、照度センサーにより所定の明るさを下回った場合には、照射部の制御を開始するように制御することもできる。例えば、屋外用の灯具で照度センサーを利用すると、昼間は明るいので灯具は点灯されないが、夜間は点灯されることとなるので好ましい。
制御部は、照射部に加え、後述する太陽電池部及び/または蓄電部を制御する機能も備える構成としてもよい。制御部及び照明部は、外部電源により電力の供給を受けてもよいが、太陽電池部で発電した電力を蓄えた蓄電部から供給を受けることもできる。
(制御部の配置)
図5は、実施形態1の灯具と他の灯具とを比較した概念断面図である。図5(a)は、本実施形態の灯具の一例を示す断面図を簡略化して示したものであり、制御部(0512)は、下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内に配置されている。図5(b)〜(f)は、本実施形態とは異なる位置に制御部を配置した比較例の断面図を簡略化して示したものである。制御部は、具体的にはその機能を発揮するために構成されたプリント基板等の電子部品の集合体であり、これらの電子部品を収納するケースに収めた状態で灯具内に配置されるものとする。図5(a)でA領域として示したが、本実施形態は、側面から光が均一に放射され、A領域が全体に明るく光る構造となっている。
図5(b)は下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部と側面の間に制御部を配置した例である。本実施形態の一例である図5(a)とくべると、図5(b)では蓄光面部から放出される光が制御部(0512)により遮られ、図5(b)におけるD領域では、側面から放出される光がB領域にくらべ弱くなる。さらに制御部付近では蓄光面部と側面との距離が離れてしまうので、制御部により光が遮られていない上方部分(図5(b)におけるC領域)で放出される光は、D領域よりは明るいもののB領域にくらべ弱くなってしまう。図5(b)では、B領域、C領域及びE領域において明るさが異なるので、側面の明るさが部分的に異なる灯具となってしまう。また、灯具内に電子部品としての制御部が配置されることでデザイン性の面でも好ましくない。
本実施例では下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部は、下端面と接しているのに対し、図5(c)は、下端面と山状部との間に空間を設け、その空間内に制御部を配置した比較例である。また、本実施例では上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部は、上端面と接しているのに対し、図5(d)は、上端面と山状部との間に空間を設け、その空間内に制御部を配置した比較例である。本実施形態の一例である図5(a)とくべると、図5(c)及び(d)では灯具が大型化してしまうだけでなく、図5(c)では下方(図5(c)におけるF領域)では、ほとんど光が放出されないのでF領域はE領域にくらべ暗くなってしまう。同様に、図5(d)では上方(図5(d)におけるG領域)からはほとんど光が放出されないので、G領域はH領域にくらべ暗い灯具となってしまう。図5(c)及び(d)で示したように、発光する領域である山状部と上下端面との間の空間に制御部を配置すると、灯具の側面全体を明るく光らせることはできない。
図5(e)及び(f)は、上端面の上部と下端面の下部に制御部を配置する容器(0526)を設けた例であり、制御部を配置する容器を網掛けで示した。本実施形態の一例である図5(a)とくべると、図5(e)及び(f)では灯具が大型化してしまう点では図5(c)及び(d)と同じだが、側面からの発光が部分的に暗くなってしまうといったことは生じない。しかし、図5(e)及び(f)において、発光している側面と制御部を配置する容器とは完全に分離した構造であり、図5(a)に示した本実施形態とくらべると重たい印象となり、デザイン性が異なった灯具となっている。
このように、本実施形態では、これまで説明してきた構成に加えて、制御部が上下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置される構成であるため、側面全体を光の放出面として均一に光を放出することができ、デザイン性を高めることが可能となる。さらに、灯具のサイズを小型化することもできる。
また、制御部は、上下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置することができるが、下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に制御部を配置すると、底面に比較的重量の重い制御部が配置されることになるので、灯具全体が倒れにくくなり、転倒による破損を防ぐことができるので好ましい。
<実施形態1:効果>
本実施形態の灯具により、側面全体を光の放出面とする構造とすることができので、デザイン性を高めることができる。また、山状部の内部に制御部を配置するため灯具の小型化を図ることができる。
<実施形態2:概略>
本実施形態の灯具は、実施形態1を基本としつつ、さらに、上端面又は/及び下端面に配置される太陽電池部と、山状部の内部に配置される蓄電部と、を有することを特徴とする。
<実施形態2:全体の構成>
図6は、本実施形態の灯具の一例を示す概念斜視図であり、上端面(0602)に配置される太陽電池部(0613)と、下端面(0603)をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置される蓄電部(0614)と、を備えている。側面と、上下端面と、筐体と、山状部と、蓄光面部と、照射部と、制御部(0612)ついては、実施形態1で述べたところと同様であるので、説明を省略する。
(太陽電池部)
「太陽電池部」(0613)は、上端面又は/及び下端面に配置される。太陽電池部は、太陽の光エネルギーを電気に変換する機能を有する。太陽電池部は太陽光パネルを備える。太陽光パネルは太陽電池の単体の素子であるセルを直列接続し、樹脂や強化ガラスや金属枠で保護したものである。太陽電池にはアモルファスシリコンなどが用いられ、太陽電池部で発電された電力は蓄電部に蓄電されるように構成されている。制御部はこのような太陽電池部の制御をおこなうこともできる。
図6は太陽電池部の大きさを上端面とほぼ同サイズとした例である。一般に太陽電池部を大型にすれば、太陽電池の単体の素子であるセルの数を増やすことができるので発電量を高めることができる。発電量の高い太陽電池部を配置することにより、灯具の照度を高めることもできるし、外部電源からの電力の供給を減らしたり、そもそも外部電力の供給が不要な灯具を提供することが可能となるので好ましい。
一方で、デザイン性や視認性を高める目的で、太陽電池部の大きさを上端面より小さくすることもできる。図7は、本実施形態の灯具の一例を示す概念斜視図であり、上端面(0702)の面積より小さい太陽電池部(0713)を配置した例である。図7で示した本実施形態の灯具の上端面及び上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部(0705)は例えば、アクリル樹脂のような透明材料で形成している。すると、蓄光面(0706)から放出される可視光(0716)を矢印で示したが、側面(0701)を介して放射されるだけでなく、透明材料で形成されている上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部及び上端面を介して、上端面からも放射されることになる。太陽電池部の大きさ及び、上下端面及び山状部の材質の組み合わせは、図7で示した例に限定されず、種々の組み合わせとすることができるのは勿論であり、さらにデザイン性や視認性を高めることが可能となる。
(蓄電部)
再び図6を用いて説明する。「蓄電部」は、上下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置される。図6は、蓄電部(0614)が下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置される例を示している。蓄電部は、太陽電池部が発電した電力を蓄電するように構成されている。この蓄電は例えば蓄電池などに行われる。このため、太陽電池部と蓄電部の間は配線(0624)によって電気的に接続されている。照射部がLEDである場合には直流を供給するように構成される。さらに供給すべき電圧が所定の値となるように電圧安定化回路を備えていてもよいし、電源の供給をできるだけ低ノイズで行うためのノイズリダクション回路を備えていてもよい。
本実施形態の灯具は、太陽電池部で発電された電力が蓄電部に蓄電され、蓄電部から照射部に給電線を介して給電することが可能となる。本実施形態により外部電源から電力の供給を受けなくても灯具を発光させることもできるが、補助的に外部電源から電力の供給を受けることも可能である。本実施形態の灯具は、屋外の照明、特に歩道、広場、庭園などに置かれる場合に太陽電池部が太陽光を吸収しやすい環境となるので好ましい。
(蓄電部の配置)
蓄電部の配置については、基本的には実施形態1の「制御部の配置」で述べたところと同様である。また、蓄電部と制御部(0612)は、それぞれの重量及び大きさを考慮して、灯具全体として安定するように上下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置されることが好ましい。下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に蓄電部及び制御部を配置すると、底面に比較的重量の重い蓄電部及び制御部が配置されることになるので、灯具全体が倒れにくくなり、転倒による破損を防ぐことができるので望ましい。
<実施形態2:効果>
本実施形態の灯具により、太陽電池部で発電して電力を蓄電部に蓄電して使用できるので、省エネルギー化を図り、環境にやさしい灯具を提供することができる。本実施形態の灯具は実施形態1の構成を基礎として、蓄電部が山状部の内部に配置される構成であるため、蓄電部を設けても側面全体を光の放出面として均一に光を放出することができ、デザイン性を高めることが可能となる。さらに、灯具のサイズを小型化することもできる。
<実施形態3:概略>
本実施形態の灯具は、実施形態1及び2を基本としつつ、さらに、山状部の頂上部から出て他の山状部の頂上部に入る第一給電線を有することを特徴とする。
<実施形態3:全体の構成>
図8は、実施形態3の灯具と他の灯具とを比較した概念断面図である。図8(a)は本実施形態の灯具の一例を示す概念断面図であるが、山状部の頂上部から出て他の山状部の頂上部に入る第一給電線(0821)を備えている。側面と、上下端面と、筐体と、山状部と、蓄光面部と、照射部と、制御部と、太陽電池部と、蓄電部ついては、実施形態1及び2で述べたところと同様であるので、説明を省略する。
(第一給電線)
「第一給電線」(0821)は、山状部の頂上部から出て他の山状部の頂上部に入るように構成され、山状部の頂上部から出て他の山状部の頂上部に入る部分は、山状部から露出しているが、その他の部分は山状部内に配置される。第一給電線は各部間の電気的な接続をおこなうことができるが、主に、上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部と下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部間に配される各部間の接続をおこなう。
図8(a)は、本実施形態の灯具の一例を示す断面図を簡略化して示したものである。図8(a)においては、電気が供給される方向を矢印で示し、2の第一給電線(0821)を有する本実施形態の一例を示している。2のうちのひとつの第一給電線は、上端面に配置された太陽電池部(0813)と下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された蓄電部(0814)間に配され、太陽電池部で発電した電力を蓄電部に給電する機能を有している。2のうちの他方の第一給電線は、下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された蓄電部と上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された照射部(0811)の電力入力部との間に配され、蓄電部から照射部に給電する機能を有している。
図8(b)は、第一給電線を有していない比較例の断面図であり、筐体内に給電線を収納する容器(0825)を設けた例である。給電線を収納する容器を設けることにより、蓄光面部から放出される光が給電線を収納する容器により遮られ、光の放出面である側面から放出される光が部分的に弱くなる。さらに灯具内に発光に関与しない容器が配置されるためデザイン性の面でも好ましくない。
第一給電線を有することにより、筐体内に給電線を収納する容器を設けるような構成としなくても、給電線を格納することが可能となる。したがって、「制御部の配置」での説明と同様、側面全体から均一に光が放出されるとともに、筐体のサイズを小型化することができる。
<実施形態3:効果>
本実施形態の灯具により、山状部内に給電線を格納することが可能となり、給電線を配しても側面全体を光の放出面として均一に光を放出することができ、よりデザイン性の高い灯具を提供することができる。
<実施形態4:概略>
本実施形態の灯具は、実施形態1〜3を基本としつつ、さらに、側面に第二給電線を有することを特徴とする。
<実施形態4:全体の構成>
図9は、本実施形態の灯具の一例を示す概念断面図であり、図9(a)は側面に第二給電線(0922)を備える一例であり、図9(b)は側面に第二給電線を備え、さらに第一給電線(0921)を備える一例である。側面と、上下端面と、筐体と、山状部と、蓄光面部と、照射部と、制御部と、太陽電池部と、蓄電部と、第一給電線ついては、実施形態1〜3で述べたところと同様であるので、説明を省略する。
(第二給電線)
「第二給電線」(0922)は、側面に配されるように構成される。第二給電線は各部間の電気的な接続のうち、主に上端面に配される太陽電池部(0913)と下端面ベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配置される蓄電部(0914)との接続をおこうように構成される。但し、第二給電線は、太陽電池部と蓄電部の電気的な接続以外の各部間の電気的な接続もおこなうことができるし、全ての電気的な接続を第二給電線でおこなうことができるのは勿論である。
図9(a)においては、電気が供給される方向を矢印で示し、2の第二給電線(0922)を有する実施形態を示している。2のうちのひとつの第二給電線は、上端面に配置された太陽電池部(0913)と下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された蓄電部(0914)間に配され、太陽電池部で発電した電力を蓄電部に給電する機能を有している。2のうちの他方の第二給電線は、下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された蓄電部と上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された照射部(0911)の電力入力部との間に配され、蓄電部から照射部に給電する機能を有している。このように、複数の第二給電線を配することもできる。
本実施形態では、第二給電線に加えて、第一給電線(0921)を配することも可能である。本実施形態の灯具の一例である図9(b)において電気が供給される方向を矢印で示したが、第二給電線は、上端面に配置された太陽電池部(0913)と下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された蓄電部(0914)間に配され、太陽電池部で発電した電力を蓄電部に給電する機能を有している。第一給電線は、下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された蓄電部と上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部の内部に配された照射部(0911)の電力入力部との間に配され、蓄電部から照射部に給電する機能を有している。
第一給電線の電線数が多いため、山状部の頂上部での配線が困難であったり、頂上部付近に熱がこもってしまう場合などは第二給電線は有用である。また、第二給電線を使用すると太陽電池部を簡単に取り付けることができる。太陽電池部を灯具のオプションや部品として販売した場合には、ユーザが太陽電池部を灯具に簡単に後付けすることができるので便利である。
<実施形態4:効果>
本実施形態の灯具により、側面に配した第二給電線を電気的な接続に使用することができるので、給電線の配置のバリエーションが広い灯具を提供することができる。特に、第二給電線を配することにより太陽電池部と蓄電部の後付けが容易となり、便利である。
<実施形態5:概略>
本実施形態の灯具は、実施形態1〜4を基本としつつ、さらに、山状部の頂上部どうしが相互に接する接触部と、接触部を介して配される第三給電線と、を有することを特徴とする。
<実施形態5:全体の構成>
図10は、本実施形態の灯具の一例を示す概念斜視図であり、山状部の頂上部どうしが相互に接する接触部(1008)と、接触部を介して配される第三給電線(1023)を備えている。側面と、上下端面と、筐体と、山状部と、蓄光面部と、照射部と、制御部と、太陽電池部と、蓄電部と、第一給電線と、第二給電線ついては、実施形態1〜4で述べたところと同様であるので、説明を省略する。
(接触部)
「接触部」(1008)は、山状部の頂上部どうしが相互に接する。接触部は、接触部を介して第三給電線を配するように構成される。したがって、接触部は山状部間を連絡する第三給電線を配するため、山状部間を連通するよう構成される。接触部は山状部の頂上部どうしが相互に接しているが、固定されるとは限らない。それぞれの山状部は上下端面に固定されていれば、接触部は一定の位置で接触することができるからである。一方で接触部は、固定されていてもよいが固定方法には限定されない。固定方法としては、例えば、山状部がプラスチックなどの樹脂で構成されている場合は、一体成型されていてもよいし、別々の部品として構成される場合には、接着、溶着などにより固定されてもよいし、ネジ止めされてもよいし、相互に螺号するようにネジ切りがされていてもよい。
(第三給電線)
「第三給電線」(1023)は、接触部を介して配される。第三給電線は、各部間の電気的な接続のうち、対向する山状部間に配される部間の接続を接触部を介しておこなうことができる。各部の電気的な接続を全て第三給電線で担うこともできるが、各部の電気的な接続のうちの一部を第三給電線で行い、残部を第一給電線又は/及び第二給電線でおこなうこともできる。図10では、第三給電線を太点線で示し、上端面に配置された太陽電池部(1013)と下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部に配置された蓄電部(1014)をつなぐ給電線と、上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内に配置された照射部(1011)の電力入力部と下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部に配置された蓄電部をつなぐ給電線を第三給電線とした一例を示している。
第三給電線は、接触部を介して配されるので、両山状部内に配置されることとなる。したがって、第三給電線は外部から視認されににくくなるので、灯具全体の見栄えがよくなるとともに、蓄光面部から筐体外部に放射される可視光の一部が給電線により妨げられることを防止することができる。
<実施形態5:効果>
本実施形態の灯具により、給電線の配置のバリエーションが広い灯具を提供することができる。また、給電線が目立ちにくく、よりデザイン性の高い灯具を提供することができる。
<実施形態6:構成>
本実施形態の灯具は、実施形態1〜5を基本としつつ、さらに、制御部は、照射部を間欠照射するように制御する間欠照射手段を有することを特徴とする。
<実施形態6:概略>
図11は、本実施形態の灯具(1100)の機能ブロックの一例を示す図であり、制御部(1112)は、照射部(1111)を間欠照射するように制御する間欠照射手段(1131)を備えている。側面と、上下端面と、筐体と、山状部と、蓄光面部と、照射部と、制御部と、太陽電池部と、蓄電部と、第一給電線と、第二給電線と、第三給電線ついては、実施形態1〜4で述べたところと同様であるので、説明を省略する。
(間欠照射手段)
間欠照射手段は、照射部を間欠照射するように制御する。間欠照射するための機構を設ける目的は、短時間の照射により長時間蓄光層を発光させるという処理を繰り返すことで、照射部の発光ための消費電力を節約することにある。
間欠照射となるように制御の具体的構成としては、例えばマイクロコンピュータを備え、その計時機能及び制御機能を用いて所定時間光を出射した後、所定時間光の出射を止め、その後同様の処理を繰り返すというように紫外線光源の発光パターンを制御することが考えられる。
照射部及び蓄光面部の経年劣化に鑑みて、使用した年数の経過とともに照射部の照射時間が長くなるように制御してもよい。例えば、一年に5〜15%照射時間が長くなるような制御があげられる。
発光パターンとしては例えば、15秒間光を照射した後、15分間光の照射を止め、その後同様のパターンを繰り返すというような一定時間ごとに点滅を繰り返すように制御するものが考えられる。また、一日あたりの発光時間を8時間とか10時間といった任意の一定時間に設定することや、長時間発光を続けさせるために、例えば最初の3時間を100%の輝度で発光させ次の3時間を50%の輝度で発光させるといったように、時間に応じて発光輝度の制御を行うことなどが考えられる。上述したように灯具に照度センサーを設け、照度に応じた点灯消灯時間のコントロールや、発光輝度のコントロール、点灯点滅のコントロール、などを行っても良い。
<実施形態6:効果>
本実施形態の灯具により、短時間の照射により長時間蓄光面部を発光させるという処理を繰り返すことで、灯具の発光ための消費電力を節約することが可能となる。
<実施形態7:概略>
本実施形態の灯具は、実施形態2を基本としつつ、さらに、太陽電池部は透明材料からなる太陽電池を用いていることを特徴とする。
<実施形態7:構成>
太陽電池部は透明材料からなる太陽電池を備えている。側面と、上下端面と、筐体と、山状部と、蓄光面部と、照射部と、制御部と、太陽電池部と、蓄電部ついては、実施形態1及び2で述べたところと同様であるので、説明を省略する。
(透明材料からなる太陽電池)
本実施形態では、透明材料からなる太陽電池を用いるので、太陽電池部の大部分は透明である。現在もっとも普及している一般的な太陽電池はシリコンを半導体として使用しているが、赤外光と可視光を吸収して発電しているため、シリコン半導体を使用した太陽電池は透明ではない。本実施形態では、例えば酸化亜鉛と銅酸化物からなる透明半導体とガラス基板により製作した太陽電池を使用することができる。プラスチックフィルムや金属などの薄い基板に有機半導体材料を塗布して製造した有機薄膜太陽電池を使用することもできる。現在、国立研究開発法人産業技術総合研究所をはじめとする研究機関などで透明材料からなる太陽電池の開発が進んでいる。新たな透明材料からなる太陽電池が実用化された場合は、そのような太陽電池を本発明で使用することができるのは勿論である。
一般的なシリコンを半導体とした太陽電池は発電装置としての印象が強くなるが、本実施形態では、太陽電池部の大部分は透明であるので、太陽電池を配置しても灯具自体の装飾性が損なわれることがない。
<実施形態7:効果>
本実施形態の灯具により、従来のソーラライトと異なり、やわらかな印象をユーザに与えることができ、装飾性の高い灯具を提供することができる。
<実施形態8:概略>
本実施形態の灯具は、本実施形態2、本実施形態3及び本実施形態6を基本としつつ、さらに、透明な上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部は中空かつ表面を構成する素材は透明素材であり、蓄電部又は/及び制御部は下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内にある灯具、又は、本実施形態2、本実施形態4及び本実施形態6を基本としつつ、さらに、透明な上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部は中空かつ表面を構成する素材は透明素材であり、蓄電部又は/及び制御部は下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内にある灯具、又は、本実施形態2、本実施形態5及び本実施形態6を基本としつつ、さらに、透明な上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部は中空かつ表面を構成する素材は透明素材であり、蓄電部又は/及び制御部は下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内にある灯具であることを特徴とする。
<実施形態8:全体の構成>
図12は、本実施形態の灯具の一例を示す概念断面図である。本実施形態の灯具は、実施形態7を基本的としつつ、制御部は、照射部を間欠照射するように制御する間欠照射手段を有することで基本的に共通し、さらに、透明な上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部(1205)は中空かつ表面を構成する素材は透明素材であり、制御部(1212)及び蓄電部(1214)は下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内にある灯具であることで共通する。
本実施形態の灯具は、第一給電線をさらに有することができる。また、本実施形態の灯具は、第二給電線をさらに有することができる。本実施形態の灯具は、第一給電線及び第二給電線をさらに有することもできる。
本実施形態の灯具は、山状部の頂上部どうしが相互に接する接触部と、接触部を介して配される第三給電線をさらに有することができる。本実施形態の灯具は、山状部の頂上部どうしが相互に接する接触部と、接触部を介して配される第三給電線及び第一給電線をさらに有することができる。本実施形態の灯具は、山状部の頂上部どうしが相互に接する接触部と、接触部を介して配される第三給電線及び第二給電線をさらに有することができる。本実施形態の灯具は、山状部の頂上部どうしが相互に接する接触部と、接触部を介して配される第三給電線、第一給電線、及び第二給電線をさらに有することができる。
透明な上端面をベースとして筐体内に垂設される山状部が、中空かつ表面を構成する素材は透明素材であるので、図12に示すように蓄光面部(1206)から放射される可視光(1216)は中空でかつ透明素材で構成される山状部及び透明な上端面を透過することができる。さらに太陽電池部(1213)は透明材料からなる太陽電池を用いているので、上端面を透過した光は太陽電池部を透過して射出され得る。したがって、筐体側面からの光の放出に加え、上端面及び、上端面に配置された太陽電池部からも光が放出されるので、上端面の上方を明るく照らすことが可能となる。
また、制御部及び蓄電部は下端面をベースとして筐体内に垂設される山状部内に配置されるので、蓄光面部から放出された光は制御部及び蓄電部により遮られることなく上端面及び、上端面に配置された太陽電池部から放出され得る。
<実施形態8:効果>
本実施形態の灯具により筐体の側面だけでなく上端面及び上端面に配置された太陽電池部からも光が放出されるので、照射範囲の広い灯具を提供することができ、さらにデザイン性も高めることができる。
<実施形態9:概略>
図13は、本実施形態の灯具(1300)の機能ブロックの一例を示す図である。本実施形態の灯具は、実施形態8を基本としつつ、さらに、制御部(1312)は、間欠照射を灯具自身を識別させるために識別可能に間欠時間間隔を設定するための時間間隔設定手段(1332)を有することを特徴とする。
<実施形態9:構成>
制御部は時間間隔設定手段(1332)を有し、時間間隔設定手段は、間欠照射を灯具自身を識別させるために識別可能に間欠時間間隔を設定する構成とする。時間間隔設定手段は間欠照射を灯具自身を識別させるために、灯具を識別できるような特別な間欠時間間隔を設定することができ、制御部(1312)は照射部(1311)を制御して特別な間欠時間間隔の照射をおこなわせることができる。また、制御部は時間間隔設定手段に加え、間欠照射手段(1331)を備える。
灯具の特別な間欠時間間隔の照射は、例えば、衛星、航空機やドローンなどが取得し、灯具自身を識別することができる。しかも、本実施形態の灯具は、側面だけでなく、上端面及び上端面に配置された太陽電池部からも光が放出されるので、灯具上面から特別な間欠時間間隔の照射することが可能となり、衛星や航空機やドローンなどが灯具を認識しやすくなる。衛星や航空機やドローンなどは、本実施形態の灯具の放出する間欠照射により灯具自身を識別し、その位置情報を取得することができるので、灯具はあたかも灯台のように機能することができるのである。
灯具はそれぞれの個々の特別な間欠時間間隔の照射を行い、各々を区別して識別させることができるので、本実施形態の灯具を異なった位置に複数設置すれば一地点の位置情報だけでなく、複数の位置情報を衛星や航空機やドローンなどに取得させることができる。したがって、本実施形態は、目的地の方向や調査対象地域を情報として提供することができ、例えばドローンを自動操縦で目的地に到達させることが可能となる。さらに、本実施形態の灯具は、火災、水害、急病人の発生などの緊急時に特別な間欠時間間隔の照射を行うように設定することもできるので、例えば、ドローンに災害などで人が近づけない現場を調査させたり、緊急物資を配達させたりする際にも位置情報の提供が可能となる。
<実施形態9:効果>
本実施形態の灯具により衛星や航空機やドローンなどが灯具自身を識別することができるので、位置情報など各種の情報を提供することが可能となる。