| 【発明の名称】 |
照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】渡邉 稔
【氏名】宮田 政広
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| 【要約】 |
【課題】電力消費の少ないＬＥＤを光源とする太陽電池を用いた照明装置において、簡単な構造で、ＬＥＤ光源からの光の利用率をできるだけ落とすことなく、均一な面発光を実現する。
【解決手段】ＬＥＤ光源の光の放射方向に配置された反射板により反射されるＬＥＤ光源光を受けて発光する面発光部を構成し、反射板表面で拡散反射を生じるようにする。反射板は、面発光部方向に開いたＶ字を成すように配置された二つの主反射面と主反射面をつなぐ副反射面とで反射面が面発光部方向に開いた台形状断面を有するようにし、主反射面の面発光部側先端部にそれぞれもう一方の側の主反射面に対向するようにＬＥＤを配置する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 太陽電池と該太陽電池により発電された電力を蓄える蓄電池とＬＥＤを光源とする面発光部とを備えた照明装置であって、前記面発光部はＬＥＤ光源の光の放射方向に配置された反射板により反射されるＬＥＤ光源光を受けて発光するように構成されており、前記反射板表面は拡散反射を生じるようにされていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】 上記反射板は面発光部方向に開いたＶ字を成すように配置された二つの主反射面を備えてなり、該主反射面の面発光部側先端部にそれぞれもう一方の側の主反射面に対向するようにＬＥＤが配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】 上記主反射面が副反射面を介してつながり、反射面が面発光部方向に開いた台形状断面を有していることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】 側面に上記面発光部を備えた角柱形状の本体と、該本体と同じ角柱形状を有して本体に嵌合された太陽電池部とからなり、該太陽電池部はその上部に角柱を斜めに切断して形成される傾斜面に太陽電池が備えられた構成を有していることを特徴とする請求項１、２または３記載の照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池を備えた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池と太陽電池により発電される電力を蓄える蓄電池とを備えた照明装置は、その設置に際して電力供給のためのケーブルを敷設する必要がないために設置の自由度が大きく、また、その電力が太陽エネルギーから得られるために環境に対する負荷が少ないという利点を備えた照明装置である。
【０００３】太陽電池を用いた照明装置では、限られた大きさの太陽電池パネルから得られる電力量が少ないという理由から、実用化に際してはできるだけ少ない電力で照明を行うことができるようにその用途や構造に様々な工夫が施されており、例えば、電力消費の少ないＬＥＤを光源として用いたいわゆる庭園等や足下灯と呼ばれるものが商品化されている。
【０００４】そして、このような照明装置では、点状の発光をし指向性を有する光源であるＬＥＤを用いて広がりのある照明を行うために、ＬＥＤからの光を直接発光部から放射させずに一旦反射板で反射させてＬＥＤからの光の放射角度を広げる方法や、発光部の表面に細かい凹凸を設けることによって発光部で光を散乱させて光を広げる方法や、導光板を用いて光を面上に広げて発光させる方法が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導光板を用いる方法には、その構造が複雑になり高価になりやすいという問題があり、発光部の表面に細かい凹凸を設ける方法には、発光部での光の透過率が低下して光の利用効率が悪くなってしまうという問題があり、ＬＥＤからの光を反射板で反射させる方法には、光の広がりが不十分で、特に面全体を均一に発光させて柔らかい明かりを得たい場合には不向きであるといったような問題があった。
【０００６】本発明は、電力消費の少ないＬＥＤを光源とする太陽電池を用いた照明装置において、簡単な構造で、ＬＥＤ光源からの光の利用率をできるだけ落とすことなく、均一な面発光を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するための本発明は、太陽電池と該太陽電池により発電された電力を蓄える蓄電池とＬＥＤを光源とする面発光部とを備えた照明装置であって、前記面発光部はＬＥＤ光源の光の放射方向に配置された反射板により反射されるＬＥＤ光源光を受けて発光するように構成されており、前記反射板表面は拡散反射を生じるようにされていることを特徴とする。
【０００８】本発明の照明装置においては、反射板表面で拡散反射を生じるため、反射板の全体的形状に基づく反射での広がりに加え、反射板上の各位置での光の拡散反射が加わり、より均一に、またより広くＬＥＤ光源からの光が広がることになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、太陽電池と該太陽電池により発電された電力を蓄える蓄電池とＬＥＤを光源とする面発光部とを備えた照明装置であって、前記面発光部はＬＥＤ光源の光の放射方向に配置された反射板により反射されるＬＥＤ光源光を受けて発光するように構成されており、前記反射板表面は拡散反射を生じるようにされていることを特徴とする照明装置である。
【００１０】図１は、ＬＥＤ光源１からの光の面発光部３での広がりを説明する説明図であり、同図（Ａ）は反射板２を用いた従来の構造における面発光部３での光の広がりを説明する図、同図（Ｂ）は本発明の反射板２を用いた構造での面発光部３での光の広がりを説明する図である。従来の反射板２によるものの場合、光の反射方向はＬＥＤ光源１の位置と反射板２上での光の到達位置で決まり、基本的に反射板２上の特定の位置で反射される光の方向は一つであって、反射板２の全体的形状によって直接その広がりが決まる。これに対し、本発明によるものの場合、反射板２上の特定の位置で反射される光は拡散反射により２以上の方向に広がり、これによって特定方向での光の偏りが生じにくくなってより均一に、また、より広い角度に光が広がる。
【００１１】なお、反射板２表面が拡散反射を生じるようにする方法には種々の方法があるが、表面に到達した光が一方向に反射されるのではなく複数方向に反射されるようになされておればどのような方法を用いても良く、例えば、反射板２表面にエンボス加工のように細かい凹凸を形成することによって拡散反射を生じるようにする方法や、白色のポリカーボネート樹脂板を用いるといったような白色板を用いる方法、樹脂の中に白色粒子等の反射粒子を分散させた板で反射板２を構成する方法等がある。
【００１２】また、本発明において面発光部３は、透光性を有する板材で構成するのが良く、その表面、特に光源側に位置する内面は平滑な方が好ましい。これは、面発光部３での光の損失をできるだけ防止するためであって、光源からの光が外に出ずに内部に反射されて戻ってしまうのを防ぐためである。
【００１３】請求項２に記載の発明は、上記反射板が面発光部方向に開いたＶ字を成すように配置された二つの主反射面を備えてなり、該主反射面の面発光部側先端部にそれぞれもう一方の側の主反射面に対向するようにＬＥＤが配置されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置である。このような構成とすることにより、面発光部３をより明るくし、また大きくする事ができる。
【００１４】なお、ＬＥＤは必要に応じて、主反射面の先端部の辺に沿って、互いに同数となるように複数配置するのが良い。これは、面発光部方向に垂直な方向での光の均一性と明るさを向上させ、この方向に面発光部３をより広げることができるからである。
【００１５】請求項３に記載の発明は、上記主反射面が副反射面を介してつながり、反射面が面発光部方向に開いた台形状断面を有していることを特徴とする請求項２記載の照明装置である。このような構成とすることにより、主反射面間での多重反射を防いで反射効率を高めることができるからであって、特に、面発光部３と反対方向に位置する主反射面が交差して形成される谷部分での多重反射による光の閉じこめを防ぐことができるからである。
【００１６】請求項４に記載の発明は、側面に上記面発光部を備えた角柱形状の本体と、該本体と同じ角柱形状を有して本体に嵌合された太陽電池部５とからなり、該太陽電池部はその上部に角柱を斜めに切断して形成される傾斜面に太陽電池が備えられた構成を有していることを特徴とする請求項１、２または３記載の照明装置である。
【００１７】本発明の照明装置は、本来、ＬＥＤを用いることによって、少ない電力で長時間の照明が可能であることをその長所の一つとするものである。従って、この長所を生かすためには、太陽電池を最適の状態で設置してできるだけ効率よく発電が行われるようにする必要がある。すなわち、照明装置の設置場所に応じて太陽電池にできるだけ多くの太陽光が入射するように、その向きと傾斜角度を調整する必要がある。そこで、照明装置は発光部を備えた本体と太陽電池部とに分けて構成し、照明設計に合わせて本体の取り付け位置を調整して発光部が最適位置に設置されるようにし、太陽電池部は太陽電池の設置位置が最適になるように設置するのが良い。そして本体と太陽電池部とを一体にして照明装置を構成する場合には、面発光部を備えた本体と、本体とは独立して動かすことの可能な太陽電池部とからなる構成とするのが良い。これは、このようにすることで、発光部と太陽電池とをそれぞれ独立にその位置を調整できるからである。
【００１８】また、ＬＥＤを光源とする照明装置の場合には、発光部からの照度があまり大きくないために、上記庭園等や足下灯のような発光部が比較的低い位置にある用途に適しており、照明装置全体のデザイン性の観点から背の低い照明装置とするのが好ましい。この場合、太陽電池部は比較的低い場所に位置することになる。一方、通常照明装置の設置に際しては、本体は固定設置され、太陽電池部も本体設置時にその向き等を決めて固定されることになり、設置後は不可抗力等により太陽電池部が回転等して動かないようにする必要がある。また、太陽電池部が低い位置にあるため、従来の太陽電池街路灯のようにその上端部に太陽電池パネルが取り付けられたような構造では、角が出て危険であり、美観的にも良くない。
【００１９】そこで、上記請求項４の発明のような構成とする事により、太陽電池部による出っ張りがなくなり、太陽電池部の固定も簡単な構造で可能となり、さらに、傾斜面に太陽電池が備えられているので、太陽光を効率よく利用することができるようになる。なお、側面に上記面発光部を備えた角柱形状の本体と、該本体と同じ角柱形状を有して本体に嵌合された太陽電池部とからなり、該太陽電池部はその上部に角柱を斜めに切断して形成される傾斜面に太陽電池が備えられた構成の照明装置は、上記反射構造を備えていなくともこれだけで非常に優れた照明装置となる。
【００２０】また、請求項４のような構成とした場合には、角柱形状の本体や太陽電池部が比較的その内部に大きな空間を有するようになるため、この内部に蓄電池や制御回路等を設置する事が可能となり、このように蓄電池と点灯と充電の制御を行う制御回路を本体または太陽電池内部に備えるようにすることで、小さくて設置の自由度の大きな照明装置を構成することができるので好ましい。
【００２１】さらに、この場合、比較的大きな容積を有する蓄電池をできるだけ小型化するためにニッケルカドミウム電池を用いるのが好ましい。そして、ニッケルカドミウム電池の充電制御を、温度センサーにより電池の温度上昇を検知して充電終期を検知して過充電を防止する方法により行うのが好ましい。これは、装置構成を簡単にできるため、故障を少なくすることができるからである。
【００２２】なお、太陽電池と該太陽電池により発電された電力を蓄える蓄電池とＬＥＤを光源とする面発光部３とを備えた照明装置において、蓄電池をニッケルカドミウム電池としたものは、ＬＥＤを光源とすることとの組み合わせによって長時間の照明が可能となり、非常に好ましい照明装置となる。そして、これに上記温度センサーによる充電制御方法を用いることで故障が少なくなり、無人の場所で用いられることの多いこのような照明装置にとって非常に大きな利点となり好ましい。
【００２３】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【００２４】図２は、本発明の照明装置の１実施例の側面図であり、図３は太陽電池部が各方向に動かされた状態を示す使用状態図、図４は光源と反射板を含めた面発光部の構造を示す断面構造図、図５は本体と太陽電池部との取り付け構造を示す断面構造図、図６は光源の配置を示す平面図である。
【００２５】本実施例の照明装置は、フットライト灯であって、図２に示されるように、八角柱形状の本体４とその上に嵌合された太陽電池部５とからなり、本体４の一側面には面発光部３が設けられ、太陽電池部５は八角柱形状でその上部が斜めに切断されて傾斜面を有し、この傾斜面に太陽電池６が取り付けられて構成されている。そして、図５に示されるように、本体４の上部には径が少し小さくなった嵌め込み部８が設けられ、この部分に被さるように太陽電池部５が上から取り付けられ、太陽電池部取り付ネジ７により嵌め込み部８に設けられたネジ穴で固定されるようになっている。高さは１ｍ、図に示された方向の幅は２７ｃｍ、傾斜面は水平面に対して３５°傾斜しており、太陽電池６は単結晶型の太陽電池である。なお、本体４、太陽電池部５共にステンレス製である。
【００２６】本実施例の照明装置は、八角形を有しているので、図３に示されるように４５°ずつ太陽電池部５を回転させて調整することができるので、太陽電池６の方位を設置場所の日照条件に合わせて調整しやすく、また、角柱であるので、嵌め込むだけで太陽電池部５が回転することがなくなり、太陽電池取付ネジ７にかかる回転方向の負荷を少なくでき、特に回転防止のためのストッパーを設ける必要もない。
【００２７】面発光部３に関する構造は、図４に示される通りであって、反射板は面発光部３方向に開いたＶ字を成すように配置された二つの主反射面２１を備えてなり、該主反射面２１の面発光部３側先端部にそれぞれもう一方の側の主反射面２１に対向するようにＬＥＤ光源１が配置されている。さらに、主反射面２１が副反射面２２を介してつながり、反射面が面発光部３方向に開いた台形状断面を有している。このような構成とすることにより、反射された光の出射方向をある一定の範囲内に集めるようにして照明効率を向上させるようにし、さらに、反射された光が無駄なく外に出射されるようにしている。
【００２８】そして、反射板は表面にエンボス加工の施された鏡面を有するアルミニウム板からなり、面発光部３は表面が平滑で透光性を有するアクリル樹脂板からなる。このようにすることにより、面発光部に拡散シートを設ける場合に比べて低コストで、さらに、面発光部表面に凹凸を設けて拡散させる場合に比べて高い透過率で、拡散されて均一な光が放射されるようにしている。
【００２９】光源であるＬＥＤ光源１は白色ＬＥＤで、図６に示されるように、主反射面２１の面発光部３側先端部の辺上にそれぞれ５個が一列に配置されており、合わせて６Ｖ約１Ｗで点灯される。そして、ＬＥＤ光源１からの光が反射板で乱反射されて幅約１０ｃｍ、長さ約１３ｃｍの有効発光面積を有する面発光部３から広がりがあり均一で、かつある程度の指向性を有して照明効率の良好な光として放射される。
【００３０】本実施例の照明装置は、本体４内部にニッケルカドミウム電池と太陽電池６により発電された電力によりニッケルカドミウム電池を充電するための充電回路と、夜間にニッケルカドミウム電池の電力によりＬＥＤ光源１を点灯するための点灯回路を備えた制御装置とを収納している。そして、充電回路はニッケルカドミウム電池に備えられたサーミスターによりその温度を検知し、温度上昇を検知することにより電池の満充電状態を判断し、過充電を防止しながら充電を行う回路となっている。また、点灯回路は所定時間以上は点灯しないようにタイマーによりその点灯時間が制御されており、発電電力以上の電池からの放電が繰り返されて蓄電池内の電気がなくなってしまわないようにされている。これは、日照が全く得られない場合でも所定時間以上の点灯を確保できるようにするためである。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明の照明装置によれば、電力消費の少ないＬＥＤを光源とする太陽電池を用いた照明装置において、簡単な構造で、ＬＥＤ光源からの光を効率よく利用し、均一な面発光を実現することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２８２
【氏名又は名称】日本電池株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１７日（１９９９．１２．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０６０８
【弁理士】
【氏名又は名称】河▲崎▼ 眞樹
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７６３１３（Ｐ２００１−１７６３１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５８３８１ |
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