(57)【要約】  本発明の前方の物体を照明する照明装置は、光源と、光を反射する状態と光を透過する状態とを切換可能で、光を反射する状態で前記光源からの光を前方に射出するように前記光源の周囲に設けられたクロミック素子と、前記クロミック素子の前記光源とは反対側に設けられ、前記クロミック素子を透過した可視光を可視光以外の光に変換して反射するフォトルミネセンス素子と、前記クロミック素子より前方に設けられ、可視光を透過するとともに、可視光以外の光で発電する透光性太陽光パネルとを備え、光源が消灯している場合はクロミック素子を透明化して太陽光発電し、一方、光源が点灯している場合はクロミック素子を鏡面化して光源の光を反射することで照明装置としてはたらくとともに、光源からの可視光以外の光で発電も行う。
2010122905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方の物体を照明する照明装置において、
光源と、
光を反射する状態と光を透過する状態とを切換可能で、光を反射する状態で前記光源からの光を前方に射出するように前記光源の周囲に設けられたクロミック素子と、
前記クロミック素子の前記光源とは反対側に設けられ、前記クロミック素子を透過した可視光を可視光以外の光に変換して反射するフォトルミネセンス素子と、
前記クロミック素子より前方に設けられ、可視光を透過するとともに、可視光以外の光で発電する透光性太陽光パネルとを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光源が消灯している場合、前記クロミック素子を光を透過する状態に制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源が点灯している場合、前記クロミック素子を光を反射する状態に制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記透光性太陽光パネルが発電した電力を前記光源の電力として用いるように制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】
前記透光性太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電部を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の照明装置。
【請求項６】
前記透光性太陽光パネルが、前記クロミック素子の前記光源側に沿って設けられたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電を行う照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の開発において重要な課題の一つに航続距離の延長がある。そのため、車体の軽量化やモータの高効率化などにより消費電力を削減することで航続距離を延ばすという取り組みがなされている。また、外部からエネルギーを供給することで航続距離を延ばすというアプローチもある。このアプローチの一つに、太陽光発電装置を取り付けた電気自動車が提案されている（特許文献１参照）。【０００３】
ところで、太陽光発電装置は自動車以外でも利用されており、例えば、投影機の光路中に配設されたり（特許文献２参照）、表示装置の周縁に配設されたり（特許文献３参照）、照明の反射板として利用されたり（特許文献４参照）している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０１３３８９号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−１８３６０２号公報
【特許文献３】特開平５−２４９９０６号公報
【特許文献４】特開２００５−１２９３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽光発電装置が生み出す電力は、およそ太陽光を吸収する太陽光パネルの設置面積によって決まるが、電気自動車においては、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られているため、いかにして設置面積を増やすかということが課題となる。この課題を解決できれば、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。【０００６】
また、太陽光など多くの光には赤外線、可視光線、紫外線など様々な波長の光が含まれているので、できるだけ多くの種類の光を発電に利用できれば、エネルギーを有効活用することができる。【０００７】
本発明は、太陽光パネルの新たな設置場所とするとともに、照明に不要な光を発電に利用することで、エネルギーの有効活用を実現する照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の照明装置は、前方の物体を照明する照明装置であって、光源と、光を反射する状態と光を透過する状態とを切換可能で、光を反射する状態で前記光源からの光を前方に射出するように前記光源の周囲に設けられたクロミック素子と、前記クロミック素子の前記光源とは反対側に設けられ、前記クロミック素子を透過した可視光を可視光以外の光に変換して反射するフォトルミネセンス素子と、前記クロミック素子より前方に設けられ、可視光を透過するとともに、可視光以外の光で発電する透光性太陽光パネルとを備えた構成とする。【０００９】
上記の照明装置において、前記光源が消灯している場合、前記クロミック素子を光を透過する状態に制御する制御部を備えることで、昼間など照明が不要な状況においては、太陽光に含まれる可視光が透光性太陽光パネル及びクロミック素子を透過し、フォトルミネセンス素子で赤外光及び紫外光に変換されて放出され、クロミック素子を透過し、透光性太陽光パネルで吸収されて発電される。また、太陽光に含まれる赤外光及び紫外光が透光性太陽光パネルで吸収されて発電される。【００１０】
また上記の照明装置において、前記光源が点灯している場合、前記クロミック素子を光を反射する状態に制御する制御部を備えることで、夜間など照明が必要な状況においては、クロミック素子を鏡面化することで、照明装置は可視光を放出し本来の照明の役割を果たす。さらに、照明装置は、光源からの可視光以外の光、つまり照明に不要な光で発電する。【００１１】
上記の照明装置において、前記透光性太陽光パネルが発電した電力を前記光源の電力として用いるように制御する制御部を備える構成としてもよい。これにより、外部の制御部を使う必要がなくなる。【００１２】
また上記の照明装置において、前記透光性太陽光パネルが発電した電力を蓄電する蓄電部を備える構成としてもよい。これにより、外部の蓄電部を使う必要がなくなる。【００１３】
また上記の照明装置において、前記透光性太陽光パネルが、前記クロミック素子の前記光源側に沿って設けられる構成としてもよい。【００１４】
この構成によれば、太陽光パネルを取り付けできる表面積が限られている中で設置面積をより増やすことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、自動車のヘッドライトなどに本照明装置を適用すれば、太陽光パネルの新たな設置場所となり、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られている中で設置面積を増やすことができ、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。また、太陽光に含まれる可視光及び可視光以外の光を発電に利用しているので、エネルギーを有効活用することができる。さらに、光源からの可視光以外の光を発電に利用することで、エネルギーを無駄なく回収し、エネルギーの有効活用を実現している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の照明装置の概略図である。
【図２】クロミック素子の透過原理を説明する図である。
【図３】クロミック素子の反射原理を説明する図である。
【図４】本発明の光源が消灯している状態の照明装置の様子を示す図である。
【図５】本発明の光源が点灯している状態の照明装置の様子を示す図である。
【図６】本発明の他の形態の照明装置の概略図である。
【図７】本発明の光源が消灯している状態の他の形態の照明装置の様子を示す図である。
【図８】本発明の光源が点灯している状態の他の形態の照明装置の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の実施形態では、本発明の照明装置の適用例として自動車のヘッドライトを用いて説明するが、本発明の照明装置は自動車以外にも搭載可能であるし、当然、単体で使用することも可能である。
【００１８】
図１は、本発明の照明装置１０の概略図である。照明装置１０は、光源１１と、クロミック素子１２と、フォトルミネセンス素子１３と、制御部１４と、蓄電部１５と、レンズ１６と、透光性太陽光パネル１７とを備えている。
【００１９】
光源１１は、少なくとも可視光を発するものであればよく、それ以外の赤外光や紫外光を含んでいても構わない。光源１１としては、例えば、ハロゲンランプ、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプ、蛍光灯、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）などを用いることができる。なお、光源１１は複数設けてもよい。
【００２０】
クロミック素子１２は、光源１１からの光を反射して前方に照射するように、光源１１の周囲に傘状に形成される。クロミック素子１２は、光物性が外部刺激によって可逆的に変化する素子であり、ここでは、電圧の印加により、光源１１からの光及び太陽光を反射する状態（鏡面化）と、光源１１からの光及び太陽光を透過する状態（透明化）とを切換可能なエレクトロクロミック素子を用いる。クロミック素子１２の具体例及び動作については後述する。
【００２１】
フォトルミネセンス素子１３は、クロミック素子１２の光源１１とは反対側に設けられる。図１でフォトルミネセンス素子１３は、クロミック素子１２の外側全面に沿って設けられているが、クロミック素子１２の外側の一部分に設けても構わない。フォトルミネセンス素子１３は、可視光を可視光以外の光に変換する素子であり、例えば、可視光を赤外光及び／又は紫外光に変換する。ここでは、エネルギーを最大限有効に活用する観点から、可視光を赤外光及び紫外光に変換する素子を用いることとする。
【００２２】
なお、フォトルミネセンス素子１３の背面には反射板（不図示）を設けてもよい。これにより、変換した光を無駄なく前面に導くことができる。
【００２３】
制御部１４は、光源１１、クロミック素子１２及び蓄電部１５に接続されている。制御部１４は、透光性太陽光パネル１７が発電した電力を光源１１の電力として用いるように制御する。具体的には、透光性太陽光パネル１７が発電した電力を一旦蓄電部１５に蓄電し、蓄電部１５から取り出した電力を光源１１に供給する。また、照明装置１０が搭載される自動車の他の電源から光源１１に電力を供給できるようにしてもよい。
【００２４】
また制御部１４は、クロミック素子１２の駆動も制御する。その際の駆動電力としては、蓄電部１５又は照明装置１０が搭載される自動車の他の電源から供給する。
【００２５】
ここでは制御部１４は照明装置１０の一部としているが、例えば自動車の他の制御部に接続するというように、照明装置１０とは別であってもよい。
【００２６】
蓄電部１５は、透光性太陽光パネル１７に接続され、透光性太陽光パネル１７が発電した電力を蓄電するものであり、リチウムイオン、ニッケル・水素、鉛などの蓄電池を用いることができる。ここでは蓄電部１５は、照明装置１０の一部としているが、例えば自動車の他の蓄電部に接続するというように、照明装置１０とは別であってもよい。
【００２７】
なお、照明装置１０の太陽光発電で得られた電力は、光源１１のエネルギーとして利用してもよいし、他の装置と接続してそこへ供給してもよい。
【００２８】
レンズ１６は、光源から発せられた光を効率良く前方へ照射するためのものであるとともに、太陽光を透光性太陽光パネル１７に導くものである。なお、レンズ１６は必ずしも必要ではなく、省略しても照明装置１０は成立する。
【００２９】
透光性太陽光パネル１７は、光源１１のクロミック素子１２とは反対側、つまりレンズ１６の後方に設けられる。図１で透光性太陽光パネル１７は、レンズ１６の内側全面に沿って設けられているが、レンズ１６の内側の一部分に設けても構わない。透光性太陽光パネル１７は、可視光以外の光を吸収し可視光を透過するパネルであり、例えば、赤外光及び／又は紫外光を吸収するパネルを用いることができ、ここでは赤外光及び紫外光を吸収するパネルを用いることとする。透光性太陽光パネル１７の条件としては、可視光を透過することは必須であるが、可視光以外の光については、複数種類のパネルを組み合わせるなどして、できるだけ多くの種類の光を吸収することで太陽エネルギーを有効活用することができる。具体例としては、例えば、有機薄膜型、薄型アモルファスシリコン系、色素増感型などのパネルを用いることができる。
【００３０】
なお、透光性太陽光パネル１７は、少なくともクロミック素子１２の光源１１側に設けられていればよく、上記の配置の他、例えばクロミック素子１２と光源１１との間である、クロミック素子１２の内側（光源１１側）全面に沿って設けてもよい。これについては、他の実施形態として後述する。
【００３１】
図２は、クロミック素子１２の透過原理を説明する図である。クロミック素子１２は、特開２００７−１４８２３０号公報に開示されているような構成を採用でき、例えば、フォトルミネセンス素子１３側から順に透明基材１２ａ、透明電極１２ｂ、クロミック媒体１２ｃ、透明電極１２ｄ、透明基材１２ｅが積層されてなる。透明電極１２ｂ、１２ｄは蓄電部１５に接続されており、制御部１４の制御により所定の電圧が印加される。
【００３２】
透明基材１２ａ、１２ｅとしては、クロミック媒体１２ｃを保持するのに十分な強度が必要であり、樹脂やガラスを用いることができる。透明電極１２ｂ、１２ｄとしては、ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）やＩＺＯ（Indium  Zinc  Oxide）を用いることができる。クロミック媒体１２ｃは、クロミック剤と電解質とを少なくも含む。その状態は液体又はゲル状である。ここでは、鏡面化を実現するため、銀を含むクロミック媒体１２ｃを用いる。
【００３３】
図２は、クロミック素子１２が光源１１からの光及び太陽光を透過する状態を示しており、実線の矢印で示すように、可視光（可視光以外の光を含んでいてもよい）がクロミック素子１２を透過してフォトルミネセンス素子１３に到達する。そして、フォトルミネセンス素子１３で可視光が赤外光及び紫外光に変換されて放出され、破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光が再びクロミック素子１２を透過する。この状態にするには定電圧を一定時間印加すればよい。これにより、クロミック媒体１２ｃ中で銀粒子が均一に拡散し、クロミック素子１２は透明化される。
【００３４】
図３は、クロミック素子１２の反射原理を説明する図である。図３は、クロミック素子１２が光源１１からの光及び太陽光を反射する状態を示しており、実線の矢印で示すように、可視光がクロミック媒体１２ｃの表面で反射し、破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光がクロミック媒体１２ｃの表面で反射する。この状態にするにはパルス電圧を一定時間印加すればよい。これにより、クロミック媒体１２ｃ中で銀粒子が透明電極１２ｄ側に析出して反射層１２ｆを形成し、クロミック素子１２は鏡面化される。
【００３５】
このように、クロミック素子１２の鏡面化と透明化の切り換えには、その切り換え時に電圧を印加するだけで済み、その後は電圧の印加なしにその状態が保持されるので、消費電力の削減に繋がる。
【００３６】
次に、照明装置１０の動作について説明する。図４は、光源１１が消灯している状態の照明装置１０の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要としない昼間の使用状態である。光源１１が消灯している場合、制御部１４は、クロミック素子１２を透明化するように制御する。例えば、光源１１の消灯に連動してクロミック素子１２を透明化する。
【００３７】
この状態においては、図４の実線の矢印で示すように、太陽光に含まれる可視光がレンズ１６、透光性太陽光パネル１７及びクロミック素子１２を透過し、フォトルミネセンス素子１３で赤外光及び紫外光に変換されて放出され、実線の矢印に続く破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光がクロミック素子１２を透過し、透光性太陽光パネル１７で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電される。
【００３８】
また、図４の照明装置１０外部からの破線の矢印で示すように、太陽光に含まれる赤外光及び紫外光がレンズ１６を透過し、透光性太陽光パネル１７で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電される。
【００３９】
このように、昼間など照明が不要な状況においては、照明装置１０で発電することができる。したがって、自動車のヘッドライトなどに適用した場合、太陽光パネルの新たな設置場所となり、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られている中で設置面積を増やすことができ、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。また、太陽光に含まれる可視光及び可視光以外の光を発電に利用しているので、エネルギーを有効活用することができる。
【００４０】
一方、図５は、光源１１が点灯している状態の照明装置１０の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要とする夜間の使用状態である。光源１１が点灯している場合、制御部１４は、クロミック素子１２を鏡面化するように制御する。例えば、光源１１の点灯に連動してクロミック素子１２を鏡面化する。
【００４１】
この状態においては、図５の実線の矢印で示すように、光源１１からの可視光が、直接透光性太陽光パネル１７及びレンズ１６を透過して照射されるとともに、クロミック素子１２で反射し透光性太陽光パネル１７及びレンズ１６を透過して照射される。
【００４２】
また、図５の破線の矢印で示すように、光源１１からの赤外光及び紫外光が、直接透光性太陽光パネル１７で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電されるとともに、クロミック素子１２で反射し透光性太陽光パネル１７で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電される。
【００４３】
このように、夜間など照明が必要な状況においては、照明装置１０は可視光を放出することで本来の照明の役割を果たす。したがって、自動車の従来のヘッドライトなどに置き換えて使用しても何ら問題はない。さらに、照明装置１０は、光源１１からの可視光以外の光、つまり照明に不要な光を発電に利用することで、蓄電部１５のエネルギーを無駄なく回収し、エネルギーの有効活用を実現している。
【００４４】
次に、本発明の照明装置の他の形態について説明する。図６は、本発明の他の形態の照明装置２０の概略図である。照明装置２０は、クロミック素子１２の内側（光源１１側）全面に沿って、透光性太陽光パネル１７と同種の透光性太陽光パネル２１が配設され、この透光性太陽光パネル２１が蓄電部１５に接続される、という点で上記の照明装置１０と異なり、他の構成は照明装置１０と同様である。
【００４５】
次に、照明装置２０の動作について説明する。図７は、光源１１が消灯している状態の他の形態の照明装置２０の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要としない昼間の使用状態である。光源１１が消灯している場合、制御部１４は、クロミック素子１２を透明化するように制御する。例えば、光源１１の消灯に連動してクロミック素子１２を透明化する。
【００４６】
この状態においては、図７の実線の矢印で示すように、太陽光に含まれる可視光がレンズ１６、透光性太陽光パネル２１及びクロミック素子１２を透過し、フォトルミネセンス素子１３で赤外光及び紫外光に変換されて放出され、実線の矢印に続く破線の矢印で示すように、赤外光及び紫外光がクロミック素子１２を透過し、透光性太陽光パネル２１で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電される。
【００４７】
また、図７の照明装置１０外部からの破線の矢印で示すように、太陽光に含まれる赤外光及び紫外光がレンズ１６を透過し、透光性太陽光パネル２１で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電される。
【００４８】
このように、昼間など照明が不要な状況においては、照明装置１０で発電することができる。したがって、自動車のヘッドライトなどに適用した場合、太陽光パネルの新たな設置場所となり、太陽光パネルを取り付けられる表面積が限られている中で設置面積を増やすことができ、より多くの太陽エネルギーを活用することができる。また、太陽光に含まれる可視光及び可視光以外の光を発電に利用しているので、エネルギーを有効活用することができる。
【００４９】
一方、図８は、光源１１が点灯している状態の照明装置１０の様子を示す図である。これはヘッドライトの点灯を必要とする夜間の使用状態である。光源１１が点灯している場合、制御部１４は、クロミック素子１２を鏡面化するように制御する。例えば、光源１１の点灯に連動してクロミック素子１２を鏡面化する。
【００５０】
この状態においては、図８の実線の矢印で示すように、光源１１からの可視光が、直接レンズ１６を透過して照射されるとともに、透光性太陽光パネル２１を透過してクロミック素子１２で反射し、レンズ１６を透過して照射される。
【００５１】
また、図８の破線の矢印で示すように、光源１１からの赤外光及び紫外光が、直接レンズ１６を透過して照射されるとともに、透光性太陽光パネル２１で吸収されて発電され、その電力が蓄電部１５に蓄電される。
【００５２】
このように、夜間など照明が必要な状況においては、照明装置１０は可視光を含む光を放出することで本来の照明の役割を果たす。したがって、自動車の従来のヘッドライトなどに置き換えて使用しても何ら問題はない。さらに、照明装置１０は、光源１１からの可視光以外の光の一部、つまり照明に不要な光の一部を発電に利用することで、蓄電部１５のエネルギーを回収し、エネルギーの有効活用を実現している。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の照明装置は、自動車のヘッドライトをはじめテールランプやターンランプなどの外装照明、バイク、自転車、飛行機、船舶など乗り物の外装照明に利用でき、さらには、外灯など屋外で利用する照明に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０、２０    照明装置
１１    光源
１２    クロミック素子
１３    フォトルミネセンス素子
１４    制御部
１５    蓄電部
１７、２１    透光性太陽光パネル
【図１】
2010122905.tif 000003
【図２】
2010122905.tif 000004
【図３】
2010122905.tif 000005
【図４】
2010122905.tif 000006
【図５】
2010122905.tif 000007
【図６】
2010122905.tif 000008
【図７】
2010122905.tif 000009
【図８】
2010122905.tif 000010
【国際調査報告】
2010122905.tif 000011
2010122905.tif 000012
2010122905.tif 000013
2010122905.tif 000014