JPH0997507A - 外光導入照明システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽光を利用した照明を行う。人工光源も備
える。 【解決手段】 受光装置６の受光レンズ５で太陽光を受
け、２次ミラー12で反射して伝送部15の一端部15a に導
入する。伝送部15は、円筒状で、内周面にプリズムシー
トが設けられているとともに、複数の出光部22が形成さ
れている。伝送部15に入射した光はプリズムシートで反
射し、出光部22から出光して照明を行う。伝送部15の他
端部には、太陽光が暗い時に発光する人工光源16を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外光を導入して照
明の光源とする外光導入照明システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、フレネルレンズで太陽光
を集光し、この集光した光を光ファイバーで伝送すると
ともに、この伝送した光を光ファイバーの端部から出射
して、室内を照明する構成が知られている。また、複数
の鏡体を用いて太陽光を反射し、室内を照明する構成が
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、光ファイバーを用いて光を導く構成では、
コストが増加するとともに、光ファイバーの端部以外で
出光させることが困難で、照明の自由度が低い問題を有
している。また、鏡体を用いる構成では、室内を適切に
照明するには、多数の鏡体をそれぞれ適切な位置に配置
する必要があり、設置が困難である問題を有している。
さらに、これらの構成では、太陽光が暗い場合など、外
光の利用ができない場合のために、人工光源を用いた別
個の照明装置が必要になる問題を有している。

【０００４】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、外光を導入して照明の光源とできるとともに、外
光の照度が低い場合にも利用可能な外光導入照明システ
ムを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の外光導入
照明システムは、外光を受光する受光部と；光を出射す
る出光部を備えた伝送部と；受光部から外光を導き伝送
部に出射する導光部と；伝送部に人工光を出射する人工
光源と；を具備したものである。

【０００６】そして、この構成では、受光部で受光した
外光を、導光部で伝送部に導き、この伝送部に設けた出
光部から出光して、外光を利用した照明が行われる。ま
た、外光の照度が不足する場合などには、人工光源の人
工光を伝送部に出射して、出光部から出光する。

【０００７】請求項２記載の外光導入照明システムは、
請求項１記載の外光導入照明システムにおいて、外光と
人工光源とを切り替えて伝送部に出射する切替手段を備
えたものである。

【０００８】そして、この構成では、外光と人工光とが
効率良く利用されるとともに、切り替えが容易になり、
外光導入照明システムの操作性が良好になる。

【０００９】請求項３記載の外光導入照明システムは、
請求項２記載の外光導入照明システムにおいて、太陽光
である外光を検知する光センサと；切替手段を制御する
制御手段と；を備えたものである。

【００１０】そして、この構成では、太陽光の明るさに
応じて、制御手段が切替手段を自動的に制御することが
可能になり、外光導入照明システムの操作性がさらに良
好になる。

【００１１】請求項４記載の外光導入照明システムは、
請求項１ないし３いずれか一記載の外光導入照明システ
ムにおいて、導光部は、鏡体であるものである。

【００１２】そして、この構成では、光ファイバーを用
いた構成に比べて、製造コストの低減が可能になる。

【００１３】請求項５記載の外光導入照明システムは、
請求項１ないし４いずれか一記載の外光導入照明システ
ムにおいて、伝送部は、直管状をなし、この伝送部の一
端部から外光が導入され、この伝送部の他端部から人工
光が導入されるものである。そして、この構成では、外
光と人工光とがともに容易に効率良く利用される。ま
た、外光と人工光とを切り替える切替手段を備える場合
にも、伝送部の両端部に移動可能な反射体を設ければ良
く、切替手段の構成が簡略化される。

【００１４】請求項６記載の外光導入照明システムは、
請求項５記載の外光導入照明システムにおいて、外光
は、平行光として伝送部に導入されるものである。そし
て、この構成では、伝送部内での光の反射回数が削減さ
れ、伝送光量が増加して、出光部からの出射光束が増加
する。

【００１５】請求項７記載の外光導入照明システムは、
請求項６記載の外光導入照明システムにおいて、伝送部
の内面には、プリズムシートが装着されたものである。

【００１６】そして、この構成では、厚さ寸法を大きく
することなく、伝送部における光の伝送効率が向上す
る。

【００１７】請求項８記載の外光導入照明システムは、
請求項１ないし７いずれか一記載の外光導入照明システ
ムにおいて、伝送部には、出光部に対向して反射体が設
けられたものである。

【００１８】そして、この構成では、伝送部に導入され
た光は、反射体により効率良く出光部から出光される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の外光導入照明シス
テムの一実施の形態を図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、本実施の形態の外光導入照明シス
テムを示す構成図であり、図２および図３は一部の説明
図である。そして、１は建築物で、この建築物１の内部
に、部屋２が設けられている。また、建築物１の外部に
は、架台４を介して、受光部としての受光レンズ５を備
えた受光装置６が備えられている。そして、この受光装
置６は受光レンズ５を覆う透明なドーム状のカバー７を
備えているとともに、外光としての太陽光の照度を検出
する光センサ（昼光センサ）と、受光レンズ５を常時太
陽の方角に向ける支持装置となどを備えている。そし
て、受光レンズ５により受光された太陽光は、下方に向
かってほぼ垂直状に出射されるようになっている。

【００２１】また、この受光装置６の下方に位置し、建
築物１の外部に、架台11を介して、導光部としての２次
ミラー12が固定されている。そして、この２次ミラー12
は、フレネルレンズなどからなる集光系となり、受光装
置６から下方に出射された太陽光を、平行な光線とし
て、一定の方向に反射するようになっている。

【００２２】また、15は伝送部で、この伝送部15は、略
円筒状などをなすアクリル管（アクリルダクト）などに
て形成されている。そして、この伝送部15の一端部15a
に対向して２次ミラー12が配置されており、２次ミラー
12に反射された太陽光は、伝送部15の長手方向と平行
に、この伝送部15に導入されるようになっている。

【００２３】一方、この伝送部15の他端部15b には、人
工光源16が設けられている。そして、この人工光源16
は、白熱電球などの光源17と、この光源17から出射され
た人工光を反射して伝送部15の他端部15b から導入する
反射体18とを備えている。また、この反射体18は、例え
ば回転放物線形状をなし、光源17から出射された光線を
伝送部15の長手方向と平行な光線として、この伝送部15
に導入するようになっている。

【００２４】そして、この管状の伝送部15の内周面に
は、図３に示すように、一部を除いてプリズムシート21
が貼り込まれており、このプリズムシート21が貼り込ま
れていない部分が、出光部22になっている。すなわち、
伝送部15に導入された光線の内、伝送部15の長手方向に
対して傾斜した状態のものは、プリズムシート21により
反射されながら進行し、出光部22の部分で、アクリル管
の管壁を通過して室内に照射されるようになっている。

【００２５】さらに、図２に示すように、伝送部15の一
端部15a および他端部15b には、それぞれ切替機構を構
成する反射ミラー24a ，24b が設けられている。そし
て、これら反射ミラー24a ，24b は、図示しない制御手
段により制御され、それぞれ上下方向あるいは両側方向
に移動し、それぞれ伝送部15の一端部15a および他端部
15b を閉塞する位置と開口する位置との間で進退可能に
設けられている。

【００２６】また、制御手段は、光センサに接続されて
いるとともに、ＣＰＵおよびメモリなどを有し、各反射
ミラー24a ，24b を、記憶したプログラムにしたがって
駆動するようになっている。

【００２７】そして、このように構成された外光導入照
明システムの制御手段は、光センサが検知する太陽光
（昼光）が所定の値、例えば、５０００〔ｌｘ〕を越え
る状態では、伝送部15の一端部15a の反射ミラー24a を
退避させるとともに、他端部15b の反射ミラー24b を進
出させて他端部15b を反射ミラー24b で覆うようになっ
ている。そして、この状態で、太陽光は、受光装置６に
より集光されて下方に出射され、２次ミラー12で平行な
光線として反射されて、伝送部15に導入される。そし
て、伝送部15に導入された太陽光は、この伝送部15の内
部を反射しながら進み、出光部22から室内に出射されて
照明を行う。また、他端部15b に到達した太陽光も、反
射ミラー24b により反射され、有効に利用されるように
なっている。

【００２８】一方、光センサが検知する太陽光（昼光）
が所定の値以下、例えば、５０００〔ｌｘ〕以下になっ
た場合には、制御手段は、人工光への切り替えを自動的
に行う。すなわち、人工光源16の光源17を点灯させると
ともに、一端部15a の反射ミラー24a を進出させて一端
部15a を覆い、さらに、他端部15b の反射ミラー24bを
退避させ、光源から出射された人工光を伝送部15に導入
して、太陽光と同様の照明を行うようになっている。

【００２９】このように、本実施の形態の外光導入照明
システムによれば、太陽光が直接当たらない北側の部
屋、地下室、倉庫、階段などの室内や日陰部に、昼光を
効率良く取り入れて、照度を確保でき、省エネルギーを
実現することができる。

【００３０】また、太陽が出でいる日中では、太陽光を
伝送して室内を照明できるとともに、雨天や夜間などの
太陽光が出ていない場合には人工光を利用して照明を行
うことができ、安定した光の供給を得ることができる。
このように、１個の設備を太陽光と人工光とで共用でき
るため、コストを削減できるとともに、照明器具の設置
スペースを抑制することができる。なお、太陽光の照度
が不足している場合には、太陽光に人工光を併用し、不
足した照度を確保することもできる。

【００３１】さらに、太陽光および人工光は、２次ミラ
ー12などにて、平行な光線とされて伝送部15に導入され
るため、伝送部15内での反射ロスを減少させ、出光部22
への到達光量を増加させ、出光部22からの出射光束を増
加させ、照度を増加させるとともに、各出光部22の光束
を均一化し、照明機能を向上することができる。

【００３２】すなわち、伝送部15における光の挙動をモ
デル化した図４に示すように、プリズムシートなどを貼
着していないアクリル管などの伝送部15の壁面に角度θ
で入射した光は、伝送部15の内周側の屈折率をｎ₀ 、伝
送部15の屈折率をｎ₁ とすると、両者の間で決まる臨界
角φより大きいとき、すなわち、φ≧ｓｉｎ^-1（ｎ₀／
ｎ₁ ）のとき、光は境界面で全反射し、伝送部15の内周
側に戻され同じ角度で向かい合った境界面に次々に当た
って伝搬されていく。一方、図４に点線で示すように、
光がθ´というような境界面における臨界角を満たさな
い急な角度で入射した場合には、伝送部15の管壁を抜け
て外部に光がにげることになる。このように、伝送部15
では、ある角度以上で側壁に入射した光のみが伝送部15
内を伝送される。また、図５の単位長さ当たりの伝送部
15への入射角度と反射回数の関係を示すグラフに示すよ
うに、入射角度が臨界角未満の場合には、伝送部15の管
壁を光が突き抜けてしまうため、フレネル反射を無視す
れば、反射回数は０であるが、臨界角以上の場合には、
入射角度が臨界角と等しい時に光路長が最も短くなり、
反射回数が最も大きくなり、その後は入射角が大きくな
るにつれて反射回数は緩やかに減少していく。また、図
６の反射回数と伝送光量との関係を示すグラフに示すよ
うに、反射回数が大きくなる程、フレネル反射によるロ
スが増加し、その結果、伝送光量が低下する。従って、
伝送部15に入射する光線を平行にすることにより、伝送
部15内での入射角度を大きくし、より反射回数を少なく
して、伝送光量を大きくできる。よって、プリズムシー
ト21などを用いなくとも、出光部からの出射光束を増加
させ、照明効果を高めることができる。

【００３３】また、上記の実施の形態では、伝送部15に
プリズムシート21を設けない部分を出光部22としたが、
例えば、図７に示すように、出光部22に対向して反射体
41を設け、あるいは、図８に示すように、伝送部15の内
周面にプリズムなどの拡散材42を貼り付けなどして取り
付けることにより、伝送部15内の光の伝送を妨げること
なく、自由な位置に出光部を設けて効率良く光を出射す
ることができる。

【００３４】さらに、伝送部15は、プリズムシート21な
どを設けずに、あるいは光を透過する薄いプリズムシー
トを用いて、積極的に光を透過させ、全体を出光部とし
て発光させることもできる。また、出光部22を設けず、
光漏れを防止した部分を長く形成して、伝送効率を上
げ、伝送距離が比較的長い場合にも出光部22を明るく光
らせることもできる。さらに、出光部22に薄いプリズム
シート21を貼着し、この出光部22に入射した光の一部を
伝送部15内に戻し、伝送させる光として利用することが
できる。なお、出光部22にプリズムシート21を貼着しな
い構成では、光が拡散せず、スポットライト的な効果を
得ることができる。さらに、出光部22の反射板の表面を
加工したり、拡散材としてビーズ玉のようなものを利用
することにより、照射される光に特定のパターン反射を
形成し、あるいは、乱反射させるなどして、演出効果を
得ることもできる。

【００３５】また、切替機構を構成する反射ミラー24a
，24b は、それぞれ一枚の鏡体を上下方向あるいは左
右方向に退避可能に設けるほか、それぞれ回動可能な複
数の鏡体からなるルーバ状に形成することもできる。

【００３６】そして、上記の各実施の形態の外光導入照
明システムは、薬品や火薬庫、駐車場、美術館などの火
気厳禁の場所や、水槽やプールなど水中などでも安全に
利用できるとともに省エネネギーを実現できる。さら
に、ビルの外壁やガードレールなどのサイン照明として
も有効に利用することができる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の外光導入照明システムに
よれば、受光部で受光した外光を、導光部で伝送部に導
き、この伝送部に設けた出光部から出光して、外光を利
用した照明を行い、省エネルギーなどを実現することが
できる。また、外光の照度が不足する場合などには、人
工光源の人工光を伝送部に出射して、出光部から出光す
ることができる。このように、外光と人工光とを利用で
きるため、コストや設置スペースを低減することができ
る。

【００３８】請求項２記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項１記載の効果に加え、外光と人工光源とを
切り替えて伝送部に出射する切替手段を備えたため、外
光と人工光とを効率良く利用できるとともに、切り替え
を容易にでき、外光導入照明システムの操作性を良好に
できる。

【００３９】請求項３記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項２記載の効果に加え、太陽光である外光を
検知する光センサと、切替手段を制御する制御手段と、
を備えたため、太陽光の明るさに応じて、制御手段が切
替手段を自動的に制御することが可能になり、外光導入
照明システムの操作性をさらに良好にすることができ
る。

【００４０】請求項４記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項１ないし３いずれか一記載の効果に加え、
導光部を鏡体としたため、光ファイバーを用いた構成に
比べて、製造コストを低減することができる。

【００４１】請求項５記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項１ないし４いずれか一記載の効果に加え、
伝送部を直管状とし、この伝送部の一端部から外光を導
入するとともに、この伝送部の他端部から人工光を導入
するため、外光と人工光とをともに容易に効率良く利用
できる。また、外光と人工光とを切り替える切替手段を
備える場合にも、伝送部の両端部に移動可能な反射体を
設ければ良く、切替手段の構成を簡略化することができ
る。

【００４２】請求項６記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項５記載の効果に加え、外光を、平行光とし
て伝送部に導入することにより、伝送部内での光の反射
回数を削減し、伝送光量を増加させて、出光部からの出
射光束を増加させることができる。

【００４３】請求項７記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項６記載の効果に加え、伝送部の内面に、プ
リズムシートを装着したため、厚さ寸法を大きくするこ
となく、伝送部における光の伝送効率を向上し、伝送光
量を増加させて、出光部からの出射光束を増加させるこ
とができる。

【００４４】請求項８記載の外光導入照明システムによ
れば、請求項１ないし７いずれか一記載の効果に加え、
伝送部に、出光部に対向して反射体を設けたため、伝送
部に導入された光を、反射体により反射して効率良く出
光部から出光することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の外光導入照明システムの一実施例を示
す構成図である。

【図２】同上一部の説明図である。

【図３】同上一部の説明図である。

【図４】伝送部における光の挙動をモデル化した説明図
である。

【図５】単位長さ当たりの伝送部への入射角度と反射回
数の関係を示すグラフである。

【図６】反射回数と伝送光量との関係を示すグラフであ
る。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す一部の説明図で
ある。

【図８】本発明の他の実施の形態を示す一部の説明図で
ある。

【符号の説明】

５ 受光部としての受光レンズ 12 導光部としての２次ミラー 15 伝送部 16 人工光源 21 プリズムシート 22 出光部 24a ，24b 切替手段を構成する反射ミラー 41 反射体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外光を受光する受光部と；光を出射する
   出光部を備えた伝送部と；受光部から外光を導き伝送部
   に出射する導光部と；伝送部に人工光を出射する人工光
   源と；を具備したことを特徴とする外光導入照明システ
   ム。
2. 【請求項２】 外光と人工光源とを切り替えて伝送部に
   出射する切替手段を備えたことを特徴とする請求項１記
   載の外光導入照明システム。
3. 【請求項３】 太陽光である外光を検知する光センサ
   と；切替手段を制御する制御手段と；を備えたことを特
   徴とする請求項２記載の外光導入照明システム。
4. 【請求項４】 導光部は、鏡体であることを特徴とする
   請求項１ないし３いずれか一記載の外光導入照明システ
   ム。
5. 【請求項５】 伝送部は、直管状をなし、 この伝送部の一端部から外光が導入され、 この伝送部の他端部から人工光が導入されることを特徴
   とする請求項１ないし４いずれか一記載の外光導入照明
   システム。
6. 【請求項６】 外光は、平行光として伝送部に導入され
   ることを特徴とする請求項５記載の外光導入照明システ
   ム。
7. 【請求項７】 伝送部の内面には、プリズムシートが装
   着されたことを特徴とする請求項６記載の外光導入照明
   システム。
8. 【請求項８】 伝送部には、出光部に対向して反射体が
   設けられたことを特徴とする請求項１ないし７いずれか
   一記載の外光導入照明システム。