JP6189690B2

JP6189690B2 - 照明器具

Info

Publication number: JP6189690B2
Application number: JP2013195319A
Authority: JP
Inventors: 徹稲葉; 深谷　和正; 和正深谷; 和弘湯澤
Original assignee: Kaga Inc
Current assignee: Kaga Inc
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015060792A

Description

本発明は、複数の半導体発光素子（以下、ＬＥＤと略称）を同時に発光させて照明光を得るようにした街路灯として好適な照明器具に関するものであり、ＬＥＤによる常用光源および非常用光源を分離した構成としてＬＥＤの劣化を防ぐとともに、非常用光源を点灯するための蓄電池の劣化を防いで長期に安定した照明効果が得られるようにし、この蓄電池の交換点検が容易となるようにしたものである。

一般に主要幹線道路などの大型照明には水銀灯、ナトリウム灯などが採用されているが、街路灯（防犯灯）には主に蛍光灯の採用が主流となっている。ところが、この蛍光灯の規格相当の安定した発光を維持できるのは約１００００時間とされており、蛍光管の交換メンテナンスは日常の作業となっている。

このような蛍光灯を採用した街路灯においても、台風、地震、落雷、火災などの災害や不慮の事故による停電時に蛍光灯を強制的に点灯させる蓄電池を備えた街路灯が提案されている（特許文献１参照）。ところが、この蛍光灯は白熱電球に比べて消費電力は低いものの、蓄電容量に限界がある蓄電池では継続して長時間の点灯が不可能であり、停電時の僅かな時間帯の照明に止まるものであった。

そこで注目されるのがＬＥＤを採用した照明器具であるが、このＬＥＤは、その設計寿命が蛍光管より約４倍以上の約４００００時間あるとされている。また、消費電力も蛍光管に比べてきわめて低く、非常時における長時間の点灯を期待することができ、蓄電池を内蔵した非常用としての照明装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０００−７６９１０号公報特開２００７−７３１９３号公報

上記特許文献２に開示された技術は、光源にＬＥＤを採用し、停電などの非常時に非常用電源からの電力供給によって非常用点灯回路で光源を所定時間点灯させた後、非常用電源からの電力供給量を光源が消灯しない程度に強制的に減少させるようにしたものであり、常時点灯におけるＬＥＤおよびバッテリーに対する熱的影響を配慮するものではない。

ところで、半導体素子であるＬＥＤは、可視光で消費されるエネルギー以外はすべて熱に変換されることになる。また、熱源の１つであるＬＥＤパッケージは表面積が小さいため、対流や輻射による放熱が小さく、熱的に厳しい環境にあると言える。このように熱源となるＬＥＤは、温度が上昇すると電気抵抗が小さくなる特性があり、そのため、温度上昇→抵抗減少→電流増加→発熱増加→温度上昇となる負のスパイラルに陥り、素子の劣化を生じることになる。また、この熱による影響は、封止材料の劣化による透明度の低下、繰り返される膨張・収縮の度合いが大きくなることによる反りや亀裂が生じることになる。

このような熱対策に関する配慮は、非常時にＬＥＤを点灯する蓄電池に対しても十分でなければならない。即ち、化学反応により電気を生成する蓄電池は温度依存性が高く、温度が高くなると劣化が促進され、温度が１０℃高くなると寿命が半減するとされている。したがって、大きな発熱部位となるＬＥＤを採用する照明器具においては、ＬＥＤに比べ蓄電池に対する熱対策への配慮は非常に重要な課題となる。

特に、非常時にＬＥＤを点灯する蓄電池を内蔵した照明器具を街路灯とする場合は、内部が密閉された状態となることから、熱対策を有効に施し初期性能が極力長く保たれるようにしなければならない。この初期性能の維持期間が短い場合は、蓄電池の交換メンテナンスの頻度が多くなり、保守管理費用が大きくなり経済性の問題も看過することができなくなる。

そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項１に記載の発明では、下面に開口する中空空間の本体を有し、前記開口に沿って前記本体に固定された放熱板の下側面に光源が配設され、前記開口全体を覆うように透光カバーを前記本体に取り付けた照明器具において、
前記本体の中空空間が仕切板にて前室と後室とに仕切られ、
前記開口のうち前記前室に対応する開口部が、下側面に常用光源となるＬＥＤ及び非常用光源となるＬＥＤが配設された前記放熱板で覆われ、
前記開口のうち前記後室に対応する開口が遮蔽板で覆われ、
前記放熱板で仕切られた前記前室に、前記常用光源のＬＥＤの点灯に要する常用光源点灯回路及び前記非常用光源のＬＥＤの点灯に要する非常用光源点灯回路が設けられ、
前記遮蔽板で仕切られた前記後室に、前記非常用光源の点灯用の電源となる蓄電池が収容され、
前記遮蔽板は前記蓄電池の交換メンテナンス可能に前記後室に対応する開口を開放可能である、
ことを特徴とする照明器具とする。

請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の照明器具において、前記放熱板は後端部に起立状態に前記仕切板を有するようにする。

請求項３に記載の発明では、上記請求項１または２に記載の照明器具において、前記遮蔽板の端部にスリットが形成され、該スリットを介して前記仕切板に前記遮蔽板が装着されてなる。

請求項４に記載の発明では、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の照明器具において、前記非常用光源の点灯時において点灯モードの切り換えが可能となるようにするモードスイッチを設ける。

請求項５に記載の発明では、上記請求項４に記載の照明器具において、非常用点灯モードの切り換えが非常用光源の点灯時間および調光度合いの組み合わせである。

本発明によれば、常用光源および非常用光源となるＬＥＤの発光時の放熱が効果的になされるようにするとともに、非常時にＬＥＤを点灯する蓄電池を発熱要素から離間して熱的影響を低減することができ、この蓄電池の交換が容易となる構造としてメンテナンス作業性を向上することができる。また、本発明によれば、常用光源のＬＥＤと非常用光源のＬＥＤを分離した構成とし、常用点灯時に非常用光源のＬＥＤが点灯しないようにしてあるので、非常用光源のＬＥＤの劣化による光束低下を防ぐことができ、信頼性の高い照明器具とすることができる。

本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。本発明の照明器具の放熱板の裏面の構成を示す図である。本発明の照明器具の断面図である。本発明の照明器具の遮蔽板を示す斜視図である。本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。本発明の照明器具の遮蔽版の装着状態を説明する図である。本発明の照明器具の透光カバーおよび遮蔽版の解放状態を示す図である。本発明の照明器具の蓄電池の固定構造を説明する斜視図である。本発明の照明器具の電気制御系の回路図である。本発明の照明器具の点灯モードの一例を説明する図である。本発明の照明器具の制御処理の流れを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。図１に示す本発明の照明器具１は後述するＬＥＤチップ１６ａにレンズを被着した状態を示すもので、図２に反射板１６ｂを装着した状態を示す。同図に示すように本体１１は中空であって下面に灯光用の開口１１ａを有し、支柱などへの固定フランジ１１ｂとともにアルミダイキャストなど耐蝕性に優れた素材により一体成型されている。

前記中空本体１１の先端には透光カバー１３の先端に連結したヒンジ金具１２ａを回動可能に備え、透光カバー１３を開口１１ａから解放したとき中空本体１１からの脱落を防止するようにしている（図１０参照）。また、中空本体１１の後端部には係止金具１２ｂを備え、透光カバー１３の開口１１ａへの止着が可能となるようにしている。なお、中空本体１１の後端部には光センサー１４が配設されており、この光センサー１４により中空本体外部の環境照度を示す信号が後述する制御回路３３へ送出されるようにしている。

前記開口１１ａの前半部の開口段部１１ｃ上には熱伝導性に優れた金属素材の放熱板１５が固定され、この放熱板１５には基板１６に常用光源となる複数のＬＥＤチップ１６ａを配列したＬＥＤアレイを備え、この基板１６の前方の基板１７に非常用光源となる複数のＬＥＤチップ１７ａを配列したＬＥＤアレイを備える。なお、放熱板１５の常用光源および非常用光源の配設位置に複数の通孔を形成し、この通孔に砲弾型ＬＥＤを装着して固定するようにしてもよい。

さらに、前記放熱板１５には発光によるインジケータ機能と回路開閉機能を一体に備えた点検スイッチ１８および非常用光源の点灯時において点灯モードの切り換えが可能となるようにするモードスイッチ１９を設けてある。以上のように構成された放熱板１５の裏面には、図３に示すように常用光源となる複数のＬＥＤチップ１６ａを点滅するための制御回路モジュール２１および非常用光源となる複数のＬＥＤチップ１７ａを点滅するための制御回路モジュール２２が配設されている。

図４は上記構成の放熱板１５を中空本体１１の前半部に固定した状態を示すもので、かかる取付状態により放熱版１５の後端部に有する仕切板１５ａが中空本体１１内のほぼ中央で起立状態となり、前室ＦＲと後室ＢＲに仕切られた状態となる。この前室ＦＲには発熱要素となる前記制御回路モジュール２１、２２が臨むことになるが、さらに蓄電池充電用のトランス２３を前室ＦＲ内に配置することにより全ての発熱要素を前室ＦＲに集約したことになる。そして、仕切板１５ａを設けたことにより前室ＦＲの発熱が後室ＢＲに伝達するのを積極的に防止することができる。

つぎに、電池室となる後室ＢＲの開口を覆う遮蔽板２４の構成について説明する。遮蔽板２４は、図５に示すように外形が後室ＢＲの開口に一致する形状で後端部にネジ止め２４ａを備え、前端にスリット２４ｂが形成されている。このスリット２４ｂは同図に示すように長寸スリット２４ｂ−１と短寸スリット２４ｂ−２が一体に成形されており、前記仕切板１５ａへ装着可能となるようにしている。

即ち、前記仕切板１５ａへ遮蔽板２４を装着する場合は、まず、図６に示すように仕切板１５ａの短寸の折返し片１５ａ−１へ遮蔽板２４のスリット２４ｂを差し込む。そして遮蔽板２４を前進させ、図７に示すように長寸スリット２４ｂ−１を仕切板１５ａに挿通し、図８に示すようにスリット２４ｂを仕切板１５ａの折返し部まで降下し、遮蔽板２４を僅かに後退させると図９に示すように短寸スリット２４ｂ−２が仕切板１５ａの基部に形成したスリット１５ａ−２と一致して係合し、離脱せずに定位置に固定されることになる。

このようにして装着された遮蔽板２４はネジ止め２４ａを外した場合においても、図１０に示すようにその端部の係合が維持されることから、遮蔽板２４は中空本体１１から脱落して落下することがなく、蓄電池２６の交換メンテナンス作業などを容易に行うことができる。

つぎに、後室ＢＲへの蓄電池２６の取付構造について説明する。本発明の照明器具１は屋外に設置されることを前提とするもので、風雨、震災などによる振動にも耐久性のある構造でしかも交換メンテナンス作業が容易であるようにしなければならない。そこで図１１に示すように、蓄電池２６の外周面を保持する保持金具２７に蓄電池２６を内包して取付ネジ２８により中空本体１１の支持ボス１１ｄに固定するようにした。

前記保持金具２７の取付片２７ａには長孔２７ａ−１が形成されており、この長孔２７ａ−１に取付ネジ２８を固定するようにしたので、この取付ネジを緩めた状態で蓄電池２６を保持したまま保持金具２７を後方へ移動して蓄電池２６を取り出すことができ、蓄電池２６の落下を防止しつつ点検交換が可能となる。

蓄電池２６の取り付けにあたり、図４（図１０）に示すように断熱緩衝材２９ａ、２９ｂを介装しておくことにより、断熱性および耐震性を向上することができる。なお、図１１に示すように中空本体１１の内面の蓄電池２６の取付位置にリブ１１ｅを形成しておくことにより、断熱緩衝材２９ｂと中空本体１１の内面との間に間隙が形成され、これにより中空本体１１の熱が蓄電池２６に直接伝わらないようにすることができ断熱効果を促進することができる。

つぎに、本発明の照明器具１を駆動するための電気系制御回路を図１２に基づいて説明する。同図に示すように商用交流電源ＡＣの一方は蓄電池２６を常時充電する充電回路３１に接続され、他方は常開リレー接点３２を介して常用光源点灯回路に接続されている。前記充電回路３１ではＬＥＤチップ１７ａが点灯するに要する直流電圧の電気を蓄電池２６に供給するとともに、制御回路３３を介して非常用光源点灯回路２２に供給される。なお、蓄電池２６への充電状態のモニターは点検スイッチ１８に内蔵したＬＥＤ１８ａの発光状態で確認することができる。

前記制御回路３３はＣＰＵを主体にしたハイブリッド構成で、光センサー１４、点検スイッチ１８、モード設定回路３４からの信号を入力する。この制御回路３３の主な制御機能は、光センサー１４により検出された環境照度の値が夜間を示すと判断したとき、常開リレー接点３２を閉成して商用交流電源ＡＣを常用光源点灯回路２１に供給し、ＬＥＤチップ１６ａを点灯して常用の照明機能を果たすようにする。

一方、停電により商用交流電源ＡＣの供給が停止した場合は、光センサー１４により検出された環境照度の値が夜間を示すと判断したとき、これを監視している制御回路３３が蓄電池２６の直流電源を非常用光源点灯回路２２に供給し、ＬＥＤチップ１７ａを点灯して非常用の照明機能を果たすようにし、光センサー１４により検出された環境照度の値が昼間を示すと判断したとき、ＬＥＤチップ１７ａを消灯して蓄電池の浪費を抑制し、非常用の照明機能をより長期間果たせるようにする。

前記制御回路３３にはモード設定回路３４が接続されており、モードスイッチ１９により非常用光源の各種の点灯モードの設定が可能となるようにしている。モード設定回路３４にタイマー機能を備えておくことにより、震災により停電が発生し長期化するような場合、夜間の非常点灯を、例えば、４〜６時間に抑えて数日間の点灯が可能となるようにすることができる。また、タイマー機能とともにＬＥＤチップ１７ａを減光する調光機能を備えておくことにより、図１３に示すような非常点灯の制御が可能となり、非常点灯の期間のプログラムが可能となる。なお、上述した制御回路３３の制御処理の流れを図１４に示す。

ところで本発明の照明器具１は、光センサー１４および点検スイッチ１８を備えているので、ＬＥＤチップ１６ａ、１７ａの点灯確認および蓄電池２６の蓄電状態の確認が可能である。即ち、点検にあたって透光カバー１３を中空本体１１から解放し、光センサー１４の受光窓を指先などで遮蔽して強制的に夜間の状態を形成する。これにより、制御回路３３の判断処理により常開リレー接点３２が閉成され、商用交流電源ＡＣが常用光源点灯回路２１に供給され、ＬＥＤチップ１６ａの点灯を確認することができる。

このようにして常用点灯させている状態において、点検スイッチ１８を押釦操作して常開リレー接点３２を強制的に開成するとともに信号電流とする商用交流電源ＡＣの制御回路３３への供給を遮断することにより停電状態を形成することができ、これにより蓄電池２６から制御回路３３を介して非常用光源点灯回路２２に直流電源が供給され、ＬＥＤチップ１７ａの点灯を確認することができる。

以上詳細に説明したように本発明の照明器具１によればＬＥＤチップ１６ａ、１７ａとともに蓄電池への熱対策が十分に施され、防水対策も十分にできることから街路灯として好適なものとなるが、これ以外にも例えば、商業施設、住宅施設などへの設置も可能であり、その用途は限定されるものではない。

１・・・・・・照明器具
１１・・・・・中空本体
１１ａ・・・・開口
１２ａ・・・・ヒンジ金具
１２ｂ・・・・係止金具
１３・・・・・透光カバー
１４・・・・・光センサー
１５・・・・・放熱版
１５ａ・・・・仕切板
１６・・・・・ＬＥＤアレイ基板
１６ａ・・・・ＬＥＤチップ
１６ｂ・・・・反射板
１７・・・・・ＬＥＤアレイ基板
１７ａ・・・・ＬＥＤチップ
１８・・・・・点検スイッチ
１９・・・・・モードスイッチ
２１・・・・・制御回路モジュール
２２・・・・・制御回路モジュール
２３・・・・・トランス
２４・・・・・遮蔽板
２６・・・・・蓄電池
２７・・・・・保持金具
２８・・・・・取付ネジ
３１・・・・・充電回路
３２・・・・・常開リレー接点
３３・・・・・制御回路
３４・・・・・モード設定回路
ＦＲ・・・・・前室
ＢＲ・・・・・後室

Claims

下面に開口する中空空間の本体を有し、前記開口に沿って前記本体に固定された放熱板の下側面に光源が配設され、前記開口全体を覆うように透光カバーを前記本体に取り付けた照明器具において、
前記本体の中空空間が仕切板にて前室と後室とに仕切られ、
前記開口のうち前記前室に対応する開口部が、下側面に常用光源となるＬＥＤ及び非常用光源となるＬＥＤが配設された前記放熱板で覆われ、
前記開口のうち前記後室に対応する開口が遮蔽板で覆われ、
前記放熱板で仕切られた前記前室に、前記常用光源のＬＥＤの点灯に要する常用光源点灯回路及び前記非常用光源のＬＥＤの点灯に要する非常用光源点灯回路が設けられ、
前記遮蔽板で仕切られた前記後室に、前記非常用光源の点灯用の電源となる蓄電池が収容され、
前記遮蔽板は前記蓄電池の交換メンテナンス可能に前記後室に対応する開口を開放可能である、
ことを特徴とする照明装置。
前記放熱板は後端部に起立状態に前記仕切板を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明器具。
前記遮蔽板の端部にスリットが形成され、該スリットを介して前記仕切板に前記遮蔽板が装着されてな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。
前記非常用光源の点灯時において点灯モードの切り換えが可能となるようにするモードスイッチを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の照明器具。
非常用点灯モードの切り換えが非常用光源の点灯時間および調光度合いの組み合わせであるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の照明器具。