JP7339153B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナが内蔵された看板広告などの照明器具に関する。

従来、光を照射する光源と、光源が取り付けられる取付面を有するベース部と、無線通信を行うアンテナとを備えた照明器具が知られている。
従来の照明器具１００の構成を図１３および図１４に示す。図１３は従来の照明器具１００の平面図、図１４はａ－ａ線で切断したａ－ａ断面図で示す下面図である。
これらの図に示す従来の照明器具１００は、横長の直方体状とされており、横長の矩形リング状の基部１１０と、基部１１０の上面の開口を閉塞するよう取り付けられた蓋部１１１と、基部１１０の下部に装着されている光源が取り付けられる基板１１２とから構成されている。基板１１２により、基部１１０の下面の開口が閉塞されいる。基板１１２の表面には４個の縦列とされた発光素子１１２ａが２列所定位置に平行に設けられている。基部１１０および蓋部１１１は、透光性の合成樹脂製とされ、内部からの光を外部へ放射できるようにされている。すなわち、発光素子１１２ａから放射された光が基部１１０および蓋部１１１を透過して外部へ放射される。

また、蓋部１１１の内側には通信用のアンテナ１１２ｂが取り付けられており、アンテナ１１２ｂは矩形パッチのアンテナとされ、給電用のケーブル１１２ｃが接続されている。アンテナ１１２ｂは、無線基地局などにおける送受信用の通信アンテナとして用いられている。

特開２０１９－１４５４１５号公報

図１３および図１４に示す照明器具１００では、蓋部１１１の内側にアンテナ１１２ｂが取り付けられているため、発光素子１１２ａが点灯した際にアンテナ１１２ｂが影になって透過光が減少することから、図１５に示すように蓋部１１１を前面側から視認した際に蓋部１１１の面にアンテナ１１２ｂの影Ｓが生じるようになる。
このような影は光量ムラとなり、照明器具には光量ムラがないことが求められることから、アンテナによる光量の低下を抑制することのできる従来の照明器具が提案されている（特許文献１参照）。この従来の照明器具２００の構成を示す分解斜視図を図１６に示す。
図１６に示す従来の照明器具２００は、透光性のカバー部材１０３と、複数の発光素子１６２が配線１６３間に設けられた発光モジュール３６０と、無線モジュールのアンテナ３１１を備えている。発光モジュール３６０は、金属製の基台１４０の配置面１４１に設けられている。

アンテナ部３１１の第１部分３１１ａは、第１挿通孔２６１及び第２挿通孔２４１に挿通され、第２部分３１１ｂが配線基板１６１とカバー部材１０３との間の部分で屈曲されて、複数の発光素子１６２の並びに沿って延びている。具体的には、アンテナ部３１１は、第１挿通孔２６１及び第２挿通孔２４１を挿通した第１部分３１１ａと、Ｌ字状に屈曲され、１以上の発光素子１６２の上方に配置され、複数の発光素子１６２の並びに沿って延在している第２部分３１１ｂとからなる。アンテナ部３１１は、無線制御部に第１部分３１１ａを介して接続される。また、電源部１７０が基台１４０の裏面に設けられている。
従来の照明器具２００では、アンテナ部３１１を白色に塗装することで、発光素子１６２が発した光を、白色に塗装されたアンテナ部３１１が反射する。このため、アンテナ部３１１の存在による光量の低下を抑制することができる。

しかしながら、アンテナ部を線状のアンテナに替えてパッチ状のアンテナとすると、アンテナの占有面積が大きいことから発光素子の上にあるパッチ状のアンテナの部分だけは、発光素子からの光が遮られて光量が低下するようになってしまう。すなわち、カバー部材１０３を前面側から視認した際に、アンテナの影が生じることになる。
そこで、本発明は、照明器具に内蔵されたアンテナをパッチ状のアンテナとしても、アンテナの影が生じることがなく照明器具の光量ムラを抑制することができる照明器具を提供することを目的としている。

上記本発明の目的を達成することができる本発明の照明器具は、透光性の表示部を有する基部と、前記表示部の背面側に前記表示部と間隔をあけて配置した基板と、前記基板の前記表示部側の面に配置された発光手段及び通信用のパッチ状のアンテナとを備え、前記発光手段から放射された光が前記表示部を透過して外部へ放射される際に、前記アンテナによる光量ムラが生じにくいことを最も主要な特徴としている。
また、上記本発明の目的を達成することができる本発明の照明器具は、上面が少なくとも開口している枠状とされた透光性の基部と、該基部の上面を閉塞するように前記基部の上面に装着される透光性の蓋部と、前記基部の下部に配置される基板と、該基板の一面に配置された照明用とされる複数の発光手段と、前記基板の一面に配置された通信用のパッチ状のアンテナとを備え、前記発光手段から放射された光が前記基部および蓋部を透過して外部へ放射される際に、前記アンテナによる光量ムラが生じにくいことを最も主要な特徴としている。

上記本発明の照明器具において、前記パッチ状のアンテナは、導電性とされた平板状の地板と、該地板の上方に所定間隔で配置された導電性とされた放射器として機能する平板とから構成され、前記地板および前記平板との少なくとも上面に光を反射する処理が施されている。
また、上記本発明の照明器具において、設計周波数の周波数帯域における任意の周波数の波長をλとした際に、前記パッチ状のアンテナの上端と前記基板との間隔Ｈが、約０．７７λ以下とされている。
さらに、上記本発明の照明器具において、前記パッチ状のアンテナは、前記基板のほぼ中央に配置されており、設計周波数の周波数帯域における任意の周波数の波長をλとした際に、縦と横で同じ寸法とされる上記アンテナの幅Ｗ１が約１．２３λ以下とされ、前記アンテナの中心と前記発光手段との間隔Ｐ３が約１．２λ以上とされている。
さらにまた、上記本発明の照明器具において、前記基部の下部には複数の桟部が設けられており、該複数の桟部の上に前記基板が取り付けられている。
さらにまた、上記本発明の照明器具において、前記基部の両側端部に、該両側端部に対向する前記蓋部の両側端部が回転可能に支持されており、前記基部の両側端部を回転中心として前記蓋部を回転させて開くことができる。

本発明の照明器具は、照明器具に内蔵されたパッチ状のアンテナが複数の発光手段が配置されている基板の同じ面に配置されていることから、発光素子からの光をアンテナが遮ることがなく照明器具の光量ムラを抑制することができる。また、アンテナの地板および平板の少なくとも上面に光を反射する処理を施すことにより、照明器具の光量ムラをより抑制することができる。

本発明の実施例の照明器具の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例の照明器具の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施例の照明器具を壁に取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施例の照明器具を壁に取り付けて、蓋部を開けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施例の照明器具における基部の構成を示す平面図である。 本発明の実施例の照明器具における基部の構成を断面図で示す下面図である。 本発明の実施例の照明器具における基部の構成を断面図で示す側面図である。 本発明の実施例の照明器具におけるアンテナの構成を示す上面図、下面図、側面図である。 本発明の実施例の照明器具の構成および寸法を示す平面図である。 本発明の実施例の照明器具における内部の発光の状態を蓋部を透視して示す平面図である。 本発明の実施例の照明器具における内部の発光の状態を断面図で示す下面図である。 本発明の実施例の照明器具における内部の発光の状態を示す側面図である。 従来の照明器具の構成を示す平面図である。 従来の照明器具の構成を断面図で示す下面図である。 従来の照明器具の発光の状態を示す斜視図である。 従来の他の照明器具の構成を示す分解斜視図である。

［本発明の実施例］
本発明にかかる実施例の照明器具１の構成を図１および図２に示す。図１は照明器具１の構成を示す斜視図であり、図２は照明器具１の構成を示す分解斜視図である。
これらの図に示す本発明の実施例の照明器具１は、横長の直方体状とされており、横長の矩形リング状の基部１０と、基部１０の上面の開口を閉塞するよう取り付けられた蓋部１１と、基部１０の下部に収納された光源が設けられる基板１２とを備えている。基部１０は、基部１０の４つの角部の高さ方向とされる４つの縦辺と下面の４辺とに沿って図示しない金属製のアングル材が基部１０の内部に取り付けられて照明器具１を壁等に支持可能とされている。そして、基板１２が取り付けられる３本の桟部１０ｂが上記アングル材に設けられて、基部１０の下部の内側に基部１０の短辺にほぼ平行に配置されている。基板１２の表面には８個の縦列とされた発光素子１２ａが基板１２の長辺にほぼ平行に所定間隔で２列設けられており、基板１２の発光素子１２ａが設けられた同じ面のほぼ中央にアンテナ１２ｂが設けられている。基部１０および蓋部１１は、発光素子１２ａから放射された光が外部へ効率よく透過する合成樹脂製とされ、上記２列の発光素子１２ａから放射された光が、基部１０および蓋部１１を透過する際に拡散されて外部へほぼ一様に放射される。すなわち、発光素子１１２ａから放射された光が基部１１０および蓋部１１１を透過して外部へ放射される。

基部１０および蓋部１１は、発光素子１２ａから放射された光を外部へ効率よく放射できるように白色や他の薄い彩色の合成樹脂製とすることができる。なお、図１，図２に示す照明器具１は直方体状とされているが、照明器具１の使用の態様に応じて幅に比べて高さが低くされた立方体状、多角柱状、円柱状、楕円柱状等とすることができる。また、発光素子１２ａの列は７個以下あるいは９個以上の発光素子から構成することができる。さらに、桟部１０ｂの数は２本としてもよいし、４本以上としてもよい。

次に、本発明にかかる実施例の照明器具１を壁面０１に取り付けた状態の構成を示す斜視図を図３に、本発明にかかる実施例の照明器具１を壁面０１に取り付けて蓋部１１を開けた状態の構成を示す斜視図を図４に示す。
これらの図に示す本発明の実施例の照明器具１は、下面が壁面０１に接するように壁面０１に取り付けられている。この場合、上記したアングル材に挿通した複数本のアンカーボルト等を壁面０１に螺着することにより照明器具１が壁面０１に図３に示すように取り付けられる。
壁面０１に取り付けた状態における蓋部１１の上端部の両側が、該蓋部１１の上端部に対向する基部１０の上端部の両側に回転可能に支持されており、基部１０の上端部を結ぶ上縁を回転中心として蓋部１１を回転させて基部１０から開けることができる。蓋部１１を回転させて開けた状態を図４に示しており、この状態において発光素子１２ａの列やアンテナ１２ｂのメンテナンスを行うことができる。この場合、図示していないが基部１０と蓋部１１との間に折り畳み可能なアームが設けられており、蓋部１１を回転させて基部１０に対して開けていくと、折り畳まれたアームが伸びてきて伸びきった状態において固定される。これにより、蓋部１１を基部１０に対して開けた状態を保持できるようになる。この場合、アームは同様の形状の２本の部材から構成され、一方の部材の一端が基部１０内側面に回転可能に支持され他端が他方の部材の一端に約１８０°回転可能に支持され、他方の部材の他端が蓋部１１の内側面に回転可能に支持されている。蓋部１１を開けた状態において、アームに折り畳む方向に力を加えることにより、アームが折り畳まれていって蓋部１１を基部１０に対して閉じることができ、アームは照明器具１内に収容される。また、蓋部１１が閉じた状態を保持するように、蓋部１１を基部１０にロックするロックネジを設けることができる。

次に、本発明の実施例の照明器具１における基部１０の構成を図５ないし図７に示す。図５は基部１０の構成を示す平面図であり、図５は基部１０の構成を示すＡ－Ａ線で切断したＡ－Ａ断面図で示す下面図であり、図７は基部１０の構成を示すＢ－Ｂ線で切断したＢ－Ｂ断面図で示す側面図である。
これらの図に示す基部１０は、横長の矩形リング状とされた透光性の合成樹脂製とされた基枠１０ａと、基枠１０ａの下部に配置され複数本の桟部１０ｂに取付ネジ等で固着された横長の矩形状とされた基板１２とを備えている。基板１２の表面には８個の縦列とされた発光素子１２ａが基板１２の長辺にほぼ平行に、それぞれ中心線から所定間隔で２列設けられており、基板１２のほぼ中央に通信用のアンテナ１２ｂが設けられている。基板１２は絶縁性あるいは導電性とされており、金属製とすることにより発光素子１２ａの放熱板として機能させることができる。この基板１２の表面に光を反射する処理、例えばクロムメッキやニッケルメッキによる光沢処理を施したり、白色の塗装を施すことにより、基板１２を発光素子１２ａから放射される光の反射板として利用することができる。アンテナ１２ｂには、給電用のケーブル１２ｃが接続されてケーブル１２ｃの端部は図示しない通信機モジュールに接続されている。このアンテナ１２ｂは送信専用アンテナ、受信専用アンテナあるいは送受信用アンテナとして使用可能とされており、例えば３．６ＧＨｚ～４．６ＧＨｚに代表される第５世代移動通信システム（５Ｇ）に適用可能とされている。アンテナ１２ｂおよび通信機モジュールを５Ｇに適用すると、照明器具１を５Ｇの基地局として兼用することができる。発光素子１２ａの列における発光素子１２ａのそれぞれはＬＥＤ（Light Emitting Diode）とされている。

図６および図７に示すように、桟部１０ｂは基枠１０ａの下面から若干上とされる下部に設けられており、該桟部１０ｂの上に基板１２が固着されていることから、２列の発光素子１２ａの列およびアンテナ１２ｂは、基枠１０ａの下部に配置されている。また、２列の発光素子１２ａの列およびアンテナ１２ｂは、基板１２の一面である表面の同一面状に設けられることになる。

次に、アンテナ１２ｂの構成を図８（ａ）～（ｃ）に示す。図８（ａ）はアンテナ１２ｂの構成を示す上面図であり、図８（ｂ）はアンテナ１２ｂの構成を示す下面図であり、図８（ｃ）はアンテナ１２ｂの構成を示す側面図である。
これらの図に示すアンテナ１２ｂは、正方形状とされる金属製の地板２２と、地板２２の上方に所定間隔で配置された放射器として機能する矩形状の金属製とされた方形パッチ２１とを備えている。方形パッチ２１は、方形パッチ２１の４隅に配置された４本のスペーサ２３により、地板２２の上方に所定間隔で配置されるようになる。そして、４本のネジ２４を方形パッチ２１の４隅に形成された挿通孔に挿通してスペーサ２３に螺着することにより方形パッチ２１は地板２２上に固着されている。方形パッチ２１には給電点２１ａが所定の位置に形成されており、この給電点２１ａに、ケーブル１２ｃの中心導体の先端がハンダ付け等により接続され、中心導体は地板２２の挿通孔に挿通されて下面に引き出されている。ケーブル１２ｃにおいて中心導体を所定間隔で取り囲むアース導体は地板２２の裏面にハンダ付け等により接続されており、地板２２の裏面から引き出されたケーブル１２ｃは図示していないが、照明器具１に内蔵されている通信モジュールに接続されている。方形パッチ２１および地板２２の寸法は、設計周波数に応じて決定される。
なお、方形パッチ２１と地板２２の少なくとも上面あるいは表面全体には光を反射する処理が施されている。例えば、方形パッチ２１と地板２２にはクロムメッキやニッケルメッキによる光沢処理が施されたり、白色の塗装が施されて光を反射できるようにされている。また、スペーサ２３の表面にもクロムメッキまたはニッケルメッキや白色の塗装がされて光が反射されるようにしてもよい。

次に、本発明の実施例の照明器具１の構成および寸法を示す平面図を図９に示す。
図９に示すように、発光素子１２ａの列において発光素子１２ａの間の横方向の間隔はすべて同一の間隔Ｐ２とされ、発光素子１２ａの間の縦方向の間隔はすべて同一の間隔Ｐ１とされている。発光素子１２ａの一方または他方の列の中心線からアンテナ１２ｂの中心までの間隔はＰ１／２とされ、アンテナ１２ｂは基板１２のほぼ中心に配置されている。また、アンテナ１２ｂの地板２２の寸法は縦と横とで同じ幅Ｗ１とされ、方形パッチ２１の寸法は縦と横とで同じ幅Ｗ２とされている。さらに、アンテナ１２ｂの中心から見て最も近くに配置されている発光素子１２ａとアンテナ１２ｂの中心との間隔はＰ３とされている。なお、後述するがアンテナ１２ｂの上端と基板１２の表面との間隔はＨとされている。

これらの寸法の一例について述べると、アンテナ１２ｂの設計周波数が３．６ＧＨｚ～４．６ＧＨｚの周波数帯とされた場合は、地板２２の幅Ｗ１が約８０ｍｍとなり、方形パッチ２１の幅Ｗ２が約３３ｍｍとなる。最も低い周波数ＦＬである３．６ＧＨｚの自由空間波長をλＬとすると、幅Ｗ１は約０．９６λＬとなり、幅Ｗ２は約０．４λＬとなる。また、間隔Ｐ１は約２００ｍｍとされ、間隔Ｐ２は約１５０ｍｍとされている。すなわち、発光素子１２ａの列の幅は約１０５０ｍｍとされる。また、間隔Ｐ３の最小間隔は約１００ｍｍとされ、約１．２λＬとなっている。なお、後述する間隔Ｈは約５０ｍｍとされ、約０．６λＬとなっている。
さらに、最も高い周波数ＦＨである４．６ＧＨｚの自由空間波長をλＨとすると、幅Ｗ１は約１．２３λＨとなり、幅Ｗ２は約０．５１λＨとなる。また、間隔Ｐ３は約１．５３λＨとなり、間隔Ｈは０．７７λＨとなる。以上のことから、設計周波数の周波数帯域における任意の周波数の波長をλとした際に、幅Ｗ１は約１．２３λ以下とされ、間隔Ｐ３は約１．２λ以上とされ、間隔Ｈは約０．７７λ以下とされるのが望ましい。

次に、本発明の実施例の照明器具１における発光状態を図１０ないし図１２に示す。図１０は本発明の実施例の照明器具１の内部の発光の状態を蓋部１１を透視して示す平面図であり、図１１は照明器具１の内部の発光の状態をＣ－Ｃ線で切断したＣ－Ｃ断面図で示す平面図であり、図１２は照明器具１の内部の発光の状態をＤ－Ｄ線で切断したＤ－Ｄ断面図で示す側面図である。
図１１に示すように、アンテナ１２ｂの上端と基板１２の表面との間隔はＨとされている。また、図１０ないし図１２に示すように、基板１２上に配置された発光素子１２ａの列における各発光素子１２ａからは周囲全体の方向および上方である基部１０および蓋部１１に向かって光が放射されている。この各発光素子１２ａから放射された光のうちアンテナ１２ｂに向かった光は、アンテナ１２ｂに光を反射する処理が施されていることからアンテナ１２ｂにより効率よく反射されていろいろな方向に向かって光が進んでいくようになる。また、各発光素子１２ａから放射された光の大部分は基部１０および蓋部１１を透過して外部へ放射され、光の一部は基部１０および蓋部１１の内面で反射されて基板１２やアンテナ１２ｂに向かって進んでいく。そして、基板１２およびアンテナ１２ｂには光を反射する処理が施されていることから基板１２およびアンテナ１２ｂにより効率よく反射されて再び基部１０および蓋部１１に向かって光が進んでいくようになる。すなわち、基部１０および蓋部１１の内面で反射された光は、照明器具１の内部で反射を繰り返して最終的には基部１０および蓋部１１を透過して極力減衰することなく外部へ放射されるようになる。この結果、各発光素子１２ａから放射された光のほとんどが基部１０および蓋部１１を効率よく透過して外部へ放射されていくようになる。本発明の実施例にかかる照明器具１によれば、各発光素子１２ａから放射された光が効率よく外部へ放射されて、照明器具１から放射される光の光量にムラが生じにくくなり、そして、上記したように、アンテナ１２ｂおよび基板１２に光を反射する処理が施されていることから、照明器具１にアンテナ１２ｂの影が生じることを防止することができるようになる。

以上説明した本発明にかかる実施例の照明器具において、アンテナの設計周波数帯域や寸法、および、発光素子の配列数や寸法などの値は、上記記載した値に限定されるものではなく、照明器具において上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏することができる値とされていれば、上記記載した値に限定されるものではない。すなわち、寸法の値には、上記記載した値の上下に許容範囲があり、この許容範囲は照明器具において上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏する範囲とされている。
以上説明した本発明の照明器具において、基部および蓋部においては光が透過する際に光が拡散して外部へ放射される材質とするのが好適とされている。また、基板にはパッチ状のアンテナを１つだけ設けるようにしたが、これに限ることはなく複数のパッチ状のアンテナを基板上に設けるようにしてもよい。さらに、発光素子はＬＥＤとして説明したが、これに限ることはなく電球、蛍光灯、高輝度放電灯（ＨＩＤ）などの光源として用いられている発光手段とすることができる。さらにまた、本発明の照明器具において、蓋部を開けた際には各発光素子やアンテナの交換作業や配線作業を簡易に行うことができるようになる。
以上説明した本発明の照明器具は、照明装置として使用できるがおもて面などに図や文字を描くことにより看板広告や表示板などとして使用することができる。そして、この看板広告や表示板を携帯電話システムの基地局として用いることができるようになる。

０１ 壁面、１ 照明器具、１０ 基部、１０ａ 基枠、１０ｂ 桟部、１１ 蓋部、１２ 基板、１２ａ 発光素子、１２ｂ アンテナ、１２ｃ ケーブル、２１ 方形パッチ、２１ａ 給電点、２２ 地板、２３ スペーサ、２４ ネジ、１００ 照明器具、１０３ カバー部材、１１０ 基部、１１１ 蓋部、１１２ 基板、１１２ａ 発光素子、１１２ｂ アンテナ、１１２ｃ ケーブル、１４０ 基台、１４１ 配置面、１６１ 配線基板、１６２ 発光素子、１６３ 配線、１７０ 電源部、２００ 照明器具、２４１ 第１挿通孔、２６１ 第２挿通孔、３１１ アンテナ、３１１ アンテナ部、３１１ａ 第１部分、３１１ｂ 第２部分、３６０ 発光モジュール

Claims (7)

1. 透光性の表示部を有する基部と、
   前記表示部の背面側に前記表示部と間隔をあけて配置した基板と、
   前記基板の前記表示部側の一面に配置された発光手段と、
   前記基板の前記表示部側の一面に配置された通信用のパッチ状のアンテナとを備え、
   前記発光手段から放射された光が前記表示部を透過して外部へ放射される際に、前記アンテナによる光量ムラが生じにくいことを特徴とする照明器具。
2. 上面が少なくとも開口している枠状とされた透光性の基部と、
   該基部の上面を閉塞するように前記基部の上面に装着される透光性の蓋部と、
   前記基部の下部に配置される基板と、
   該基板の一面に配置された照明用とされる複数の発光手段と、
   前記基板の一面に配置された通信用のパッチ状のアンテナと、
   を備え、前記発光手段から放射された光が前記基部および蓋部を透過して外部へ放射される際に、前記アンテナによる光量ムラが生じにくいことを特徴とする照明器具。
3. 前記パッチ状のアンテナは、導電性とされた平板状の地板と、該地板の上方に所定間隔で配置された導電性とされた放射器として機能する平板とから構成され、前記地板および前記平板との少なくとも上面に光を反射する処理が施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
4. 設計周波数の周波数帯域における任意の周波数の波長をλとした際に、前記パッチ状のアンテナの上端と前記基板との間隔Ｈが、約０．７７λ以下とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の照明器具。
5. 前記パッチ状のアンテナは、前記基板のほぼ中央に配置されており、設計周波数の周波数帯域における任意の周波数の波長をλとした際に、縦と横で同じ寸法とされる上記アンテナの幅Ｗ１が約１．２３λ以下とされ、前記アンテナの中心と前記発光手段との間隔Ｐ３が約１．２λ以上とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の照明器具。
6. 前記基部の下部には複数の桟部が設けられており、該複数の桟部の上に前記基板が取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の照明器具。
7. 前記基部の両側端部に、該両側端部に対向する前記蓋部の両側端部が回転可能に支持されており、前記基部の両側端部を回転中心として前記蓋部を回転させて開くことができることを特徴とする請求項２に記載の照明器具。

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