JP6372750B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ機能を有する複数の基板モジュールを含む照明器具に関する。

従来、例えば一つの部屋の複数の照明器具を、ライトコントローラを用いて一括で調光や調色を制御する場合、電源の供給を受けるライトコントローラの制御部が複数の照明器具を制御していた（例えば特許文献１）。また、ライトコントローラとは別に、照明器具側に個別制御可能な電源を供給し、ライトコントローラからは無線によって個別制御信号を送り、各照明器具への電力供給を制御し、調光、調色を制御することが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００１−２９１５９７号公報 特開平０２−０６６８７５号公報

上述したような従来の技術においては、電力集中、温度上昇制御などの関係から取扱可能な負荷の容量に制限があるため、照明器具の数が容易に制限されてしまい、配線も複雑になるという状況が生じ得る。そこで、各照明器具がライトコントローラからの制御信号を受け取り、照明器具の調光や調色を行うことが考えられる。ところが、近年の住宅構造は、なるべく柱を作らない広い室内を提供しているため、必ず天井や壁に照明器具を設置する必要がある。しかしながら、省エネ、快適環境を提供するため住宅の壁等には、アルミ付きのグラスウールなどの金属を含む断熱材が敷き詰められているため、壁等に設置された照明器具に無線がうまく届かないという問題を生じていた。

本発明は、ライトコントローラ等から送信される調光や調色の制御信号を的確に受信可能とする照明器具を提供する。

本発明の照明器具は、複数の基板モジュールを直列接続して得られる照明器具であって、前記複数の基板モジュールの各々は、基板と、前記基板の第１の面に設けられた複数の半導体発光素子と、前記第１の面に設けられた導体パターンと、を備え、一つの基板モジュールの少なくとも一つの導体パターンが、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能し、前記一つの基板モジュール以外の他の基板モジュールの導体パターンはアンテナとして機能しない。

本発明の照明器具によれば、導体パターンが半導体発光素子の光が出射する面と同じ基板の第１の面に設けられているため、直接無線通信波を受信することが可能となり、確実な照明器具の光制御が可能となる。即ち、導体パターンが必然的に建物の構造物より室内空間側に出ているため、無線信号が届かないという問題を解消している。また、壁等に金属を含む断熱材によって無線信号が届かないという障害を防止可能としている。そして、照明器具全体において、一つの基板モジュール内の導体パターンがアンテナとして機能するため、周波数設計を容易に可能としている。

本発明に係る照明装置の一例を示す概念図。 本発明に係る照明器具の一例を示す分解斜視図。 本発明に係る照明器具における基板モジュールの配列の一例を示す概念図。 本発明の照明装置（照明器具）とライトコントローラとの関係の一例を示す概念図。

以下、本発明に係る照明器具および当該照明器具を用いた照明装置の好適な実施形態を、図１〜図５に基づいて詳述する。

本発明の照明器具１０は、複数の基板モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ）を直列接続して得られる照明器具１０であって、複数の基板モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ）の各々は、基板２１と、基板２１の第１の面２１ａに設けられた複数の半導体発光素子２２と、第１の面２１ａに設けられた導体パターン２３（２３Ａ、２３Ｂ）と、を備え、一つの基板モジュール２０Ａの少なくとも一つの導体パターン２３Ａが、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能し、当該一つの基板モジュール２０Ａ以外の他の基板モジュール２０Ｂの導体パターン２３Ｂはアンテナとして機能しない。

少なくとも一つの導体パターン２３Ａが外部へおよび外部から無線通信波を送受信可能なアンテナとして機能することが好ましい。

アンテナとして機能する導体パターン２３Ａが基板２１に設けられた第１の端子２５に接続されるとともに、他の基板モジュール２０Ｂとの電気的接続を確保する第２の端子２６には接続されていないことが好ましい。

アンテナとして機能する導体パターン２３Ａが第１の端子２５を介して無線回路１５ｃに接続されていることが好ましい。

基板２１が可撓性基板であることが好ましい。

図１は実施形態の照明装置１の概念図を示し、図２は、照明器具１０の分解斜視図を示す。図１および図２を用いて、照明装置１および照明器具１０を説明する。

照明装置１は、図１に示す通り照明器具１０をケーブルＫを介して複数電気的に並列接続して得られる。照明器具１０は図２に示す通り、例えば略四角柱形状の外観を成し、上面側と両側とが開放され断面略コ字状のボディ１１を備え、ボディ１１の上面側にはボディ１１を覆うようにカバー１２が固定され、ボディ１１の両側には第１のコネクタ１３と第２のコネクタ１４とが固定されている。ボディ１１にカバー１２が固定されることで形成される室内には、電源部１５と複数の基板モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ）とが収納されている。

ボディ１１は合成樹脂や金属などからなる成形品であり、カバー１２はアクリル、ポリカーボネイト等の透光性樹脂から成形され、後述する半導体発光素子２２からの光を全方向に拡散する乳白色や光の方向をコントロールするプリズム等のレンズが施されている。

複数の基板モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ）の各々には、一つの基板２１が備えられ、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドやポリアミド樹脂等からなるフレキシブル（可撓性）基板またはガラス・エポキシ樹脂等から成るリジッド基板である。カバー１２と対面する基板２１の第１の面２１ａには、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等からなり照明装置１の光源として機能する半導体発光素子２２が、同じく第１の面２１ａ上に形成された電力供給用の配線パターン（図示せず）上に複数実装されている。また、基板モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ）の各々には、導体パターン２３（２３Ａ、２３Ｂ）が設けられている。後述するように、本実施形態では、基板モジュール２０Ａの導体パターン２３Ａが、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能し、他の基板モジュール２０Ｂの導体パターン２３Ｂは、アンテナとして機能しない。

基板２１の第１の面２１ａは、半導体発光素子２２が発光する側の面であり、照明装置１を天井や壁に取り付けたとき照明装置１の正面側となる。即ち、照明装置１を壁等に設置した場合、照明装置１（照明器具１０）を制御するライトコントローラ３０（図４参照）からの無線通信波を受ける導体パターン２３の受信面が、室内側に面した状態となる。基板２１の第１の面２１ａにアンテナとして機能する導体パターン２３を設けることにより、後述するライトコントローラ３０からの送信信号（電波）を障害物無しに直接導体パターン２３Ａが受信可能となる。

また、基板２１の第１の面２１ａの両側には、第１の端子２５と第２の端子２６とがそれぞれ実装されている。そして、第１の端子２５には、導体パターン２３と電気的に接続する接続端子２５ａと、半導体発光素子２２に電力を供給するプラス側接続端子２５ｂおよびマイナス側接続端子２５ｃとが設けられている。一方、第２の端子２６には、導体パターン２３と電気的に接続していない接続端子２６ａと、半導体発光素子２２に電力を供給するプラス側接続端子２６ｂおよびマイナス側接続端子２６ｃとが設けられている。

第１の端子２５は第１のコネクタ１３に電気的に接続し、第２の端子２６は第２のコネクタ１４に電気的に接続し、電源部１５はリード線Ｌを介して第１のコネクタ１３および第２のコネクタ１４に電気的に接続している。両コネクタ１３、１４は、ネジ１６等によりボディ１１に固定される。また、第１のコネクタ１３側には、電源部１５から第１の端子２５と接続するリード線Ｌが設けられ、基板２１の接続端子２５ａ、プラス側接続端子２５ｂおよびマイナス側接続端子２５ｃと電気的に接続されている。また、両コネクタ１３、１４には、商用電源ＡＣまたは他の照明器具１０からのＶＶＦ（Vinyl insulated Vinyl sheathed Flat-type）ケーブル（または送り線、等）Ｋが、機械的締結等により電気的に接続される。

図３は、照明器具１０における基板モジュール２０の配列の一例を示す概念図である。

各基板モジュール２０（２０Ａ、２０Ｂ）の電気的接続は、ケーブルＣを介して行われる。即ち、基板モジュール２０Ｂの第１の端子２５のプラス側接続端子２５ｂと、基板モジュール２０Ａの第２の端子２６のプラス側接続端子２６ｂとが接続する。また、基板モジュール２０Ｂの第１の端子２５のマイナス側接続端子２５ｃと、基板モジュール２０Ａの第２の端子２６のマイナス側接続端子２６ｃとが接続している。この結果、基板モジュール２０Ａと基板モジュール２０Ｂは直列接続される。

電源部１５は、商用電源ＡＣから交流電源を受けて直流電源に変換して半導体発光素子２２に電力を供給する変換回路１５ａを備えている。また、電源部１５は、半導体発光素子２２の明るさを制御する制御部１５ｂと、ライトコントローラ３０から送信される信号を受信して制御部１５ｂに送信する無線回路１５ｃとを備えている。

ここで、電源部１５と第１の端子２５とが電気的に接続され、電源部１５の無線回路１５ｃは、基板モジュール２０Ａの導体パターン２３Ａと、接続端子２５ａを介して接続している。よって、基板モジュール２０Ａの導体パターン２３Ａは、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能する。

そして、アンテナとして機能する基板モジュール２０Ａの導体パターン２３Ａは、第２の端子２６の接続端子２６ａとは電気的に接続していない。即ち、アンテナとして機能する導体パターン２３Ａは第１の端子２５に接続されているが、他の基板モジュール２０Ｂとの電気的接続を確保する第２の端子２６には接続されていない。よって、基板モジュール２０Ｂの導体パターン２３Ｂは、基板モジュール２０Ａの導体パターン２３Ａと同様に接続端子２５ａに接続しているにもかかわらず、アンテナとして機能しない。

基板モジュール２０Ａと基板モジュール２０Ｂは同一の型のモジュールであり、接続する基板モジュール２０の数を変更することにより、容易に照明器具１０の大きさ（長さ）を変更することが可能となる。照明装置１の設置現場に応じて、種々の長さの照明器具１０が要求されることが想定され、接続する基板モジュール２０の数も任意に変更することが想定される。

このような状況下、もし導体パターン２３が第１の端子２５と第２の端子２６の双方に接続されていた場合、上述したような要求に応じて複数の基板モジュール２０を接続した場合、それらの導体パターン２３がすべて接続されることとなる。このことは、導体パターン２３単体で想定されていたアンテナとしての電路長が伸びてしまうことを意味する（具体的には、電路長＝導体パターン２３の長さ×接続数）。

基本的に、照明装置１（照明器具１０）を無線通信にて制御するライトコントローラの通信周波数は予め決められている。しかしながら、上記の様に基板モジュール２０の接続に伴いアンテナとしての電路長が変化してしまうと、受信できる周波数帯が変わってしまい、ライトコントローラによる制御が困難となり、非常に不便なものとなる。

しかしながら、上述したように本実施形態では、基板モジュール２０Ａと基板モジュール２０Ｂを接続しても、基板モジュール２０Ａの導体パターン２３Ａのみがアンテナとして機能する。よって、あらかじめ定められた通信周波数による照明装置１（照明器具１０）の制御が確保され、利便性が向上し、周波数設計が容易なものとなる。本実施形態では二つの基板モジュール２０Ａ、２０Ｂを接続した場合について説明したが、三つ以上の基板モジュール２０を接続した場合であっても、本発明の効果は維持される。

また、上述の実施形態では、基板モジュール２０Ａの一つの（単体の）導体パターン２３Ａのみがアンテナとして機能している。しかしながら、特定の指向性を持たせることなどを意図して、導体パターン２３Ａを個別に分かれた複数の導体パターン要素の組み合わせにより構成することも可能である。複数の導体パターン要素の組み合わせによりアンテナを構成する場合、その種類は限定されない。したがって、すべての要素を物理的・電気的に接続してもよいがそのような設計には限定されない。例えば、八木・宇田アンテナで見られるような電気的な接続がない、いわば無給電の要素を用いることもできる。

したがって、「一つの導体パターン２３Ａが、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能する。」は、単体の導体パターンおよび複数の要素からなる導体パターンの両方を含むことを意味する。

基板モジュール２０Ａと基板モジュール２０Ｂのように、同一の型のモジュールを用いることにより、照明器具１０の量産化が容易となりコストダウンも図れる。そして、接続端子２５ａ、２６ａを除いた各基板モジュール２０の接続を行うことにより、作業性の向上が図れる。

尚、第２の端子２６の接続端子２６ａは省略してもよい。

図４は、照明装置１（照明器具１０）とライトコントローラ３０との関係の一例を示す概念図である。

ライトコントローラ３０から各照明器具１０に対して、各照明器具１０の調光や調色等を行う制御信号が発信される。照明器具１０に備えられた導体パターン２３（アンテナ）で無線通信波を受信して、各照明器具１０の光コントロールが行われる。導体パターン２３は、半導体発光素子２２の光が出射する面と同じ基板２１の第１の面２１ａに設けられているため、直接無線通信波を受信するため、確実な照明器具１０の光制御が可能となる。即ち、導体パターン２３が必然的に建物の構造物より室内空間側に出ているため、無線が届かないという問題を解消している。また、壁等に金属を含む断熱材によって無線が届かないという障害を防止可能としている。

半導体発光素子２２と導体パターン２３とが、基板２１の第１の面２１ａに設けられることにより、半導体発光素子２２から出射される光を妨げることなく光を有効利用することが可能となる。

ライトコントローラ３０から発信する無線電波は、電波法に基づく無線免許や届出、資格等の必要のない特定小電力無線局の電波、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）、無線ＬＡＮなどの近距離等の無線通信を用いることが可能であり、基地局が不要なアドホック通信であっても良い。また、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）４．０規格であれば、低消費電力のＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）を使用しても良く、広域網（４Ｇ／ＬＴＥ等）を利用しても良い。そして、ライトコントローラ３０は、室内の壁等に設置する固定タイプでも良く、スマートホン等の持ち運び可能な携帯端末であっても良い。

尚、照明器具１０の台数が多く、設置領域が広範囲に渡っている場合、ライトコントローラ３０から発信する無線電波が、全ての照明器具１０に届き難い場合が想定される。このような場合、近くの照明器具１０がライトコントローラ３０からの無線電波を受信し、当該照明器具１０がさらに他の照明器具１０に無線電波を送信する、いわゆるリレー方式の無線通信を採用してもよい。

上述の実施形態では、導体パターン２３が、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能する例を説明した。ただし、導体パターン２３に電波を送信する機能をも付与し、導体パターン２３が外部へおよび外部から無線通信波を送受信可能なアンテナとして機能することが好ましい。

図４の実施形態では商用電源ＡＣからの電力供給を示したがＤＣ電源でも良い。

第１の面２１ａ、第１の端子２５、第２の端子２６等、説明を分かりやすくするために「第１の」、「第２の」を用いたが、用語に限定されない。

照明器具１０の外観形状を略四角柱形状として説明したが、円柱、楕円柱、等の他の形状であっても良く、外観形状に限定されない。また、照明器具１０は、可撓性のテープライトのような態様に構成することも可能である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１：照明装置
１０：照明器具
１１：ボディ
１２：カバー
１３：第１のコネクタ
１４：第２のコネクタ
１５：電源部
１５ａ：変換回路
１５ｂ：制御部
１５ｃ：無線回路
２０：基板モジュール
２１：基板
２１ａ：第１の面
２２：半導体発光素子
２３：導体パターン
２５：第１の端子
２６：第２の端子
Ｃ：ケーブル
Ｋ：ケーブル
Ｌ：リード線

Claims (4)

1. 複数の基板モジュールを直列接続して得られる照明器具であって、
   前記複数の基板モジュールの各々は、
   基板と、
   前記基板の第１の面に設けられた複数の半導体発光素子と、
   前記第１の面に設けられた導体パターンと、を備え、
   一つの基板モジュールの少なくとも一つの導体パターンが、外部からの無線通信波を受信可能なアンテナとして機能し、前記一つの基板モジュール以外の他の基板モジュールの導体パターンはアンテナとして機能せず、
   アンテナとして機能する前記導体パターンが前記基板に設けられた第１の端子に接続されるとともに、前記他の基板モジュールとの電気的接続を確保する第２の端子には接続されていない照明器具。
2. 請求項１に記載の照明器具であって、
   前記少なくとも一つの導体パターンが外部へおよび外部から無線通信波を送受信可能なアンテナとして機能する照明器具。
3. 請求項１に記載の照明器具であって、
   アンテナとして機能する前記導体パターンが前記第１の端子を介して無線回路に接続される照明器具。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の照明器具であって、
   前記基板が可撓性基板である照明器具。
   
   
   

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