JP4407777B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
【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に請求項1に記載の発明は、太陽電池(6)と、該太陽電池(6)により発電された電力を蓄える蓄電池と、LEDを光源(1)とする面発光部(3)と、を備えた照明装置であって、
前記面発光部(3)は、LED光源(1)の光の放射方向に配置された反射板(2)により反射されるLED光源(1)光を受けて発光するように構成されており、前記反射板(2)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(2)表面で拡散反射を生じるため、反射板(2)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6と、該太陽電池6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、を備えた照明装置であって、前記面発光部3は、LED光源の光の放射方向に配置された反射板2により反射されるLED光源1からの光を受けて発光するように構成されており、前記反射板2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、図1(B)に示すように、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】
(削除)
【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、この方法に面発光部3をより広げることができるからである。
【0015】
(削除)
【0016】
(削除)
【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3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】
(削除)
【0020】
(削除)
【0021】
さらに、蓄電池は、比較的大きな容積を有するもの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5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。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(A)は、反射板を用いた従来の構造における面発光部での光の広がりを説明する図、同図(B)は本発明の反射板を用いた構造の面発光部での光の広がりを説明する図である。
【図2】 この発明の照明装置の1実施例の側面図である。
【図3】 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である。
【図4】 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である。
【図5】 本体と太陽電池部との取り付け構造を示す断面構造図である。
【図6】 光源の配置を示す平面図である。
【符号の説明】
1 LED光源
2 反射板
21 主反射面
22 副反射面
3 面発光部
4 本体
5 太陽電池部
6 太陽電池
Claims (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。
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JP35838199A Expired - Fee Related JP4407777B2 (ja) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | 照明装置 |
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