特許 5969172 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5969172

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20160804BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 D

   H05B37/02 J

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-81899(P2011-81899)

(22)【出願日】2011年4月1日

(65)【公開番号】特開2012-216464(P2012-216464A)

(43)【公開日】2012年11月8日

【審査請求日】2014年2月6日

【審判番号】不服2015-9428(P2015-9428/J1)

【審判請求日】2015年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003757

【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142664

【弁理士】

【氏名又は名称】熊谷 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100200159

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 仁志

(72)【発明者】

【氏名】加藤 剛

(72)【発明者】

【氏名】高橋 浩司

(72)【発明者】

【氏名】大武 寛和

(72)【発明者】

【氏名】石北 徹

(72)【発明者】

【氏名】大崎 肇

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 浩史

(72)【発明者】

【氏名】羽田 彩弥香

【合議体】

【審判長】 島田 信一

【審判官】 氏原 康宏

【審判官】 森林 宏和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２９０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０８６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７０１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H05B 37/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部電源入力部と；
半導体発光素子と；
照度を検出する照度センサと；
スイッチング素子を有し、外部電源入力部と半導体発光素子との間に設けられるとともに外部電源電圧を変換して半導体発光素子に供給し、かつ、半導体発光素子の消灯制御時に半導体発光素子に半導体発光素子の順方向電圧より低い電圧を供給し前記スイッチング素子の起動電圧を得るように構成された起動回路を有する電源電圧変換部と；
照度センサの検出に基づいて前記電源電圧変換部を制御するセンサ制御部と；
外部電源入力部と電源電圧変換部との間に設けられるとともに外部電源電圧よりも低い電圧を照度センサおよびセンサ制御部に供給するセンサ電源部と；
を具備していることを特徴とする照明装置。

【請求項2】

電源電圧変換部および照度センサとが共通に設けられている基板を具備し、
照度センサは、基板の半導体発光素子と対向しない面に実装されている
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置

【請求項3】

基板は、照度センサを無効化するセンサ切換回路を具備している
ことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、照度センサを備えた照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光源としてＬＥＤ素子を用いた例えば防犯灯や街路灯などの照明装置では、スイッチング動作によって電圧を変換する電源電圧変換部を有する電源装置により外部電源電圧を変換してＬＥＤ素子に供給し、ＬＥＤ素子を点灯させている。また、周囲の明るさを照度センサで検出し、明るさに応じてＬＥＤ素子を自動的に点灯あるいは消灯させている。

【0003】

この照度センサは、電源装置とは別体でセンサ制御部とともに配線されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−３４８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、照度センサと電源装置とが配線で接続されるので、照度センサおよびセンサ制御部に配線部分から外部雑音が侵入しやすいため、照度を誤検出してしまうことがあった。また、照度センサと電源装置とが別体であるため、設置場所によって照度センサの温度がばらつき、照度センサの温度特性による影響が発生しやすくなる問題がある。

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、照度センサによる照度の検出を安定させることができる照明装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の照明装置では、外部電源入力部と半導体発光素子との間に、外部電源電圧を変換して半導体発光素子に供給する電源電圧変換部を設ける。電源電圧変換部は、スイッチング素子を有し、半導体発光素子の消灯制御時に半導体発光素子に電圧を半導体発光素子の順方向電圧より低い電圧を供給し前記スイッチング素子の起動電圧を得るように構成された起動回路を有する。照度センサの検出に基づいて電源電圧変換部を制御するセンサ制御部を設ける。外部電源入力部と電源電圧変換部との間に、外部電源電圧よりも低い電圧を照度センサおよびセンサ制御部に供給するセンサ電源部を設ける。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、センサ電源部を外部電源入力部と電源電圧変換部との間に設けているので、照度センサによる照度の検出に対して電源電圧変換部からの出力による影響を受けにくくでき、照度センサによる照度の検出が安定することが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態を示す照明装置の回路図である。

【図2】同上照明装置の電源電圧変換部が有する起動回路を示す回路図である。

【図3】同上照明装置の斜視図である。

【図4】同上照明装置の分解状態の斜視図である。

【図5】同上照明装置の電源装置を上下反転させて見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0011】

図３および図４には、照明装置10として防犯灯または街路灯の例を示す。この照明装置10は、照明装置本体11と、この照明装置本体11を支持するアーム12とを備えており、アーム12および取付金具などによって電柱やポールなどに設置される。

【0012】

照明装置本体11は、透光性を有する筒形のカバー15、このカバー15に取り付けられる蓋体16、カバー15の内側に配置される放熱板17、発光ユニット18および電源装置19を備えている。

【0013】

カバー15は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する樹脂材料により中空状に一体成型され、先端側が閉塞され、基端側が開口されている。

【0014】

蓋体16は、カバー15の基端側の開口にＯリング22を介してねじ込まれて取り付けられている。蓋体16の上部がアーム12にねじ23で取り付けられている。蓋体16の中心部には挿通孔が形成され、この挿通孔を覆って防水ブッシュ24が取り付けられている。この防水ブッシュ24には、電源装置19に外部電源として商用交流電源を供給する電源線25が挿通されている。電源線25の先端には電源装置19に接続されるコネクタ25aが取り付けられている。

【0015】

放熱板17は、例えばアルミニウムで細長い平板状に形成され、カバー15の内側に差し込まれることによってカバー15の内壁部に位置決め支持されているとともに、カバー15と蓋体16との間に挟み込まれて保持されている。カバー15の内側に配置される放熱板17の下面に発光ユニット18が取り付けられ、放熱板17の上面に電源装置19が取り付けられている。放熱板17には配線孔17aが形成されている。

【0016】

発光ユニット18は、基板28、およびこの基板28に実装された複数の半導体発光素子としてのＬＥＤ素子29を有している。基板28は、例えば紙フェノール基材基板などの絶縁性基板が用いられ、複数のねじ30によって放熱板17の下面に取り付けられている。基板28の下面には配線パターンが形成され、この配線パターン上に複数のＬＥＤ素子29が実装されている。基板28からは配線パターンに接続されたリード線31が導出されている。このリード線31の先端には電源装置19に接続するコネクタ31aが取り付けられている。リード線31は放熱板17の配線孔17aを通じて放熱板17の上方に引き出され、電源装置19に接続されている。

【0017】

電源装置19は、図５に示すように（図５は電源装置19を上下反転させて見た斜視図である）、長方形のプリント配線基板である基板34およびこの基板34に実装された複数の電子部品35にて構成される電源ユニット36、およびこの電源ユニット36を収納するケース37を有している。

【0018】

基板34の一面にはコンデンサやトランスやコイルなどのリード線を有する電子部品35が実装される実装面34aが形成され、他面には電子部品35のリード線をはんだ付け接続したりＩＣやチップ部品などの面実装部品を実装する配線パターン面34bが形成されている。実装面34aの長手方向の一端には電源線25のコネクタ25aが接続される外部電源入力部であるコネクタ38が実装され、他端には発光ユニット18からのリード線31のコネクタ31aが接続されるコネクタ39が実装されている。また、配線パターン面34bの長手方向の他端には、照明装置10の周囲の明るさを検出する面実装形の照度センサ40が実装されている。

【0019】

ケース37は、上面部41、側面部42および端面部43を有していて下面を開口した箱形に形成されている。ケース37の両端面部43には、ねじ44で放熱板17に取り付けられる取付片45が突設されている。ケース37内には、配線パターン面34bが上面部41に対向するように基板34が収納され、両側面部42から切り起こされた複数の切起片46によって基板34の上下面が挟み込まれて保持されている。

【0020】

ケース37には、このケース37内に収納された基板34の照度センサ40に対向する位置に、採光窓47が開口形成されている。照明装置10の組立状態において、採光窓47は、カバー15の上面であってアーム12にて覆われることがない採光領域15aに対向され、カバー15を透過した外光を照度センサ40に導くことができる。

【0021】

なお、採光窓47と照度センサ40との間の対向空間には、基板34上の他の電子部品35が配置されることがなく、光を遮ることがないようにする。さらに、対向空間の周囲に配置される電子部品35やケース37の内面を黒色として光反射を少なくしたり、対向空間の周囲に沿って黒色の筒を配置することにより、ケース37内での反射光による照度センサ40への影響を低減するようにしてもよい。また、採光窓47には、ケース37の上面部41からカバー15の上面側へ向けて突出する導光筒を一体または一体的に設け、カバー15の側方から入射する光を遮り、カバー15の上面から入射する光を照度センサ40に導くことにより、他の照明光などの影響を低減するようにしてもよい。

【0022】

そして、放熱板17の下面に発光ユニット18が取り付けられ、放熱板17の上面に電源装置19が取り付けられた状態では、ＬＥＤ素子29が下方へ向けて配置され、照度センサ40が上方へ向けて配置されており、照度センサ40がＬＥＤ素子29と反対方向に向き、ＬＥＤ素子29の光の影響を受けないように構成されている。

【0023】

また、図１に電源装置19の回路図を示す。

【0024】

電源装置19は、商用交流電源Ｅが入力される外部電源入力部51、この外部電源入力部51とＬＥＤ素子29との間に設けられるとともに外部電源電圧を変換してＬＥＤ素子29に供給する電源電圧変換部52、照度センサ40の検出に基づいて電源電圧変換部52を制御するセンサ制御部53を有する制御回路54、外部電源入力部51と電源電圧変換部52との間に設けられるとともに外部電源電圧よりも低い電圧を照度センサ40およびセンサ制御部53を含む制御回路54に供給するセンサ電源部55を備えている。

【0025】

そして、これら外部電源入力部51、電源電圧変換部52、制御回路54およびセンサ電源部55は同一の基板34上に設けられている。したがって、外部電源入力部51、電源電圧変換部52、制御回路54およびセンサ電源部55と照度センサ40とが同一の基板34上に設けられている。

【0026】

外部電源入力部51は、基板34に実装されたコネクタ38を有し、コンデンサC1およびコモンモードチョークL1からなるフィルタ回路が接続されている。このフィルタ回路の出力側に全波整流回路RECの入力側が接続され、この全波整流回路RECの出力側に平滑コンデンサC1が接続され、この平滑コンデンサC1の両端に電源電圧変換部52が接続されている。そして、整流、平滑された外部電源電圧が電源電圧変換部52に供給される。

【0027】

電源電圧変換部52は、ＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子Q1とダイオードD1との直列回路、これらスイッチング素子Q1とダイオードD1との間に接続されたインダクタL2、このインダクタL2に電気的に接続され出力電流を平滑する平滑コンデンサC3を備えており、出力電圧を降圧させて所定の定電流をＬＥＤ素子29に出力する降圧チョッパ回路などのＤＣ−ＤＣコンバータで構成されている。

【0028】

スイッチング素子Q1のゲートはドライバ56に接続され、このドライバ56からの信号によってスイッチング素子Q1が高速でオンオフ動作するように構成されている。ドライバ56は制御回路54によって制御される。

【0029】

センサ電源部55は、全波整流回路RECの出力の正極側と平滑コンデンサC2の正極側との間に接続され、整流された外部電源電圧をその外部電源電圧よりも低い電圧である例えば１５Ｖ以下程度に変換して照度センサ40やセンサ制御部53を含む制御回路54に供給する。

【0030】

制御回路54は、全波整流回路RECの出力の正極側と平滑コンデンサC1の正極側との間にセンサ電源部55を介して接続されるとともに、平滑コンデンサC1の負極側に接続されている。制御回路54は、照度センサ40が接続された照度検出回路58、およびこの照度検出回路58からの信号に応じて電源電圧変換部52のドライバ56を制御するセンサ制御部53を有している。

【0031】

照度センサ40は、照度が高い場合に電流が多く流れ、低い場合に電流の流れが少なくなる特性を有している。照度検出回路58では、照度センサ40に流れる電流に基づいて照度を検出し、センサ制御部53に出力する。照度検出回路58には、照度センサ40を無効化して照度に応じた制御を停止させるセンサ切換回路60が接続されている。センサ切換回路60は、外部から切り換え操作可能なスイッチまたは端子を有し、例えば、照度センサ40から照度検出回路58に流れる電流を低くするように切り換えることにより、ＬＥＤ素子29を強制的に点灯させて点検などができるようにしている。

【0032】

センサ制御部53は、照度検出回路58から照度検出に応じた信号を入力することにより、電源電圧変換部52のドライバ56を制御してスイッチング素子Q1をオンオフ動作させる。すなわち、照度が予め設定された基準値より低い場合にはＬＥＤ素子29を点灯させるようにドライバ56を制御してスイッチング素子Q1をスイッチング動作させ、また、高い場合にはＬＥＤ素子29を消灯させるようにドライバ56を制御してスイッチング素子Q1をオフさせる。基準値は任意に調整し、設定できる。

【0033】

また、図２には、電源電圧変換部52が有する起動回路62を示す。スイッチング素子Q1のゲートとドレインとの間に抵抗R1が接続されているとともにゲートとインダクタL2との間に抵抗R2が接続され、さらに、平滑コンデンサC3と並列に抵抗R3，R4が接続されている。すなわち、起動回路62は、整流および平滑後の外部電源電圧が抵抗R1，R2、インダクタL2および抵抗R3，R4に流れるものであって、整流および平滑後の外部電源電圧から直列に接続された分圧抵抗によりスイッチング素子Q1の起動電圧を得るように構成されている。

【0034】

抵抗R4と並列にスイッチング素子Q2が接続され、このスイッチング素子Q2がセンサ制御部53によってオンオフ制御される。このスイッチング素子Q2は、スイッチング素子Q2のオンによりＬＥＤ素子29に供給する電圧をＬＥＤ素子29の順方向電圧より低い電圧に切り換える電圧切換回路63として構成されている。

【0035】

次に、電源装置19の動作を説明する。

【0036】

商用交流電源Ｅを投入すると、フィルタ回路を通じて全波整流器RECでの整流および平滑後の外部電源電圧が電源電圧変換部52の起動回路62に供給され、電源電圧変換部52にスイッチング素子Q1の起動電圧が供給され、スイッチング素子Q1の動作が可能となる。同時に、整流および平滑後の外部電源電圧がセンサ電源部55に供給され、このセンサ電源部55で外部電源電圧よりも低くなるように変換された制御電圧が制御回路54に供給され、制御回路54が起動する。

【0037】

制御回路54の起動時には、センサ制御部53により、電源電圧変換部52のドライバ56を制御してスイッチング素子Q1を所定のスイッチング周波数でオンオフ動作させる状態で起動し、その後、照度センサ40による照度の検出に応じた制御に移行するようにしてもよい。この場合、電源投入後に直ぐにＬＥＤ素子29を点灯させることができる。

【0038】

あるいは、制御回路54の起動時には、センサ制御部53により、電源電圧変換部52のドライバ56を制御してスイッチング素子Q1をオフさせた状態で起動し、その後、照度センサ40による照度の検出に応じた制御に移行するようにしてもよい。この場合、電源投入後に一時的にＬＥＤ素子29を点灯するのを防止できる。

【0039】

そして、起動した制御回路54では、照度センサ40により照度を検出し、検出された照度が予め設定された基準値より低い場合には、センサ制御部53により電源電圧変換部52のドライバ56を制御してスイッチング素子Q1を所定のスイッチング周波数でオンオフ動作させる。これにより、電源電圧変換部52に入力された直流電圧が降圧されてＬＥＤ素子29に供給され、ＬＥＤ素子29が点灯する。

【0040】

なお、ＬＥＤ素子29の点灯中は、照度センサ40で検出する照度に応じて、ＬＥＤ素子29に供給する電流値を変更するようにしてもよい。

【0041】

また、制御回路54では、照度センサ40で照度を検出し、検出された照度が予め設定された基準値より高い場合には、センサ制御部53により電源電圧変換部52のドライバ56を制御してスイッチング素子Q1をオフさせる。これにより、ＬＥＤ素子29への直流電圧の供給が停止され、ＬＥＤ素子29が消灯する。このとき、照度が予め設定された基準値より高いことを検出してから予め決められた時間経過した後に、ＬＥＤ素子29を消灯するようにしてもよい。

【0042】

ＬＥＤ素子29の消灯中は、スイッチング素子Q1はオフしているが、起動回路62を通じてＬＥＤ素子29に起動電圧が印加されるため、このＬＥＤ素子29に供給される電圧がＬＥＤ素子29の順方向電圧より高い電圧であると、ＬＥＤ素子29が暗いながらも点灯してしまうことになる。そこで、センサ制御部53は、ＬＥＤ素子29の消灯制御時には、電源電圧変換部52のドライバ56を制御してスイッチング素子Q1をオフさせるとともに、電源電圧変換部52の電圧切換回路63のスイッチング素子Q2をオンさせることにより、ＬＥＤ素子29に印加される電圧がＬＥＤ素子29の順方向電圧より低い電圧に切り換えられ、ＬＥＤ素子29が確実に消灯する。

【0043】

また、照明装置10の点検時において、周囲が明るいと、ＬＥＤ素子29が点灯せず、ＬＥＤ素子29の点灯状態を点検することができないが、外部から切り換え操作可能なスイッチまたは端子を有するセンサ切換回路60を操作することにより、ＬＥＤ素子29を強制的に点灯させ、ＬＥＤ素子29の点灯状態を点検することができる。

【0044】

また、照明装置10の使用に伴い、カバー15の表面が汚れたり、カバー15が劣化し、カバー15の光透過性が低下してくる。これに伴い、ＬＥＤ素子29の光がカバー15から出射する光束が低下してくるため、センサ制御部53により、点灯時間をカウントし、経過時間に応じてＬＥＤ素子29の光出力を増加するように補正することにより、常に規定の明るさを得ることができる。さらに、カバー15の光透過性が低下により、照度センサ40で検出する照度値も低下するため、制御回路54により、経過時間に応じて照度センサ40で検出する照度値を補正することにより、周囲の明るさを安定して検出できる。

【0045】

以上のように、本実施形態の照明装置10によれば、外部電源電圧よりも低い電圧を照度センサ40とセンサ制御部53とに供給するセンサ電源部55を外部電源入力部51と電源電圧変換部52との間に設けているので、照度センサ40による照度の検出に対して電源電圧変換部52のスイッチング動作などに伴うスイッチング電流の影響を受けにくくできる。また、センサ電源部55からは非常に低い電圧が供給されることにより、この電源供給に伴う雑音は殆ど生じることがないため、照度センサ40の検出動作において誤検出する虞がない。さらに、照度センサ40が電源電圧変換部52などとともに同一の基板34上に設けられているので、外部から雑音が侵入しやすい配線が不要となり、外部からの雑音の影響を受けにくくできる。

【0046】

また、電源電圧変換部52および照度センサ40が同一の基板34上に設けられているので、電源電圧変換部52と照度センサ40とが別体に設けられた場合と比較して、照度センサ40の温度特性によるばらつきを緩和することができる。

【0047】

また、照度センサ40を配線パターン面34bに実装し、さらに照度検出回路58およびセンサ制御部53などを配線パターン面34bに実装した場合には、これらを電源電圧変換部52が主として構成される電子部品35の実装面34aの他面である配線パターン面34bに実装したことにより、電源電圧変換部52からのスイッチング電流の影響を受けにくくしているものである。そして、配線パターン面34bには低電圧のパターンが形成されているため、この配線パターン上での雑音が生じ難いことにより照度センサ40と照度検出回路58およびセンサ制御部53などとを特別に近接配置しなくともよいので、実装の自由度が向上することができる。このことは、器具配置態様や構造によってセンサ位置を適宜変更することができることを示しており、一体の基板34に実装したとしても設計の自由度を高めることができるものである。

【0048】

また、電源電圧変換部52の電圧切換回路63により、ＬＥＤ素子29に供給する電圧をＬＥＤ素子29の順方向電圧より低い電圧に切り換えることができるため、ＬＥＤ素子29の消灯時に、ＬＥＤ素子29を確実に消灯させることができる。

【0049】

また、センサ切換回路60により、照度センサ40を無効化できるため、ＬＥＤ素子29の点灯状態の点検を容易にできる。

【0050】

なお、ＬＥＤ素子29を消灯させる構成としては、制御回路54の制御により電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1をオフさせることに限らず、制御回路54により電源電圧変換部52のスイッチング素子Q1のオンオフ動作を制御し、ＬＥＤ素子29に印加される電圧がＬＥＤ素子29の順方向電圧より低い電圧に切り換えるようにしてもよい。また、電源電圧変換部52の外部電源電圧の入力側にリレー回路を設け、制御回路54でリレー回路を制御して電源電圧変換部52に入力する外部電源電圧を遮断するようにしてもよい。また、タイマーを併用し、予め設定された時刻に上記のような構成を用いて消灯させるようにしてもよい。

【0051】

また、照度センサ40は、面実装形に限らず、リード線を有する照度センサを用い、基板34の実装面34aに実装してもよい。この場合、ケース37の上面部41に基板34の実装面34aが対向するように、ケース37内に電源ユニット36を収納し、ケース37の採光窓47に照度センサが対向するようにすればよい。

【0052】

また、センサ切換回路60は、電源電圧変換部52やセンサ電源部55に設けてもよく、照度センサ40を無効化できればどこに設けてもよい。

【0053】

また、カバー15は、例えば上面側を金属製カバーとし、ＬＥＤ素子29の光が出射する下面側のみを透光性カバーとしてもよい。この場合、金属製カバーの採光領域15aに開口を形成して透光部材で閉塞するように構成し、透光部材を通じて照度センサ40に採光できるようにすればよい。

【0054】

また、半導体発光素子としては、ＬＥＤ素子に限らず、ＥＬ素子などを用いてもよい。

【0055】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0056】

10 照明装置
29 半導体発光素子としてのＬＥＤ素子
40 照度センサ
51 外部電源入力部
52 電源電圧変換部
53 センサ制御部
55 センサ電源部
60 センサ切換回路
63 電圧切換回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】