(57)【要約】【課題】街路灯の明暗スイッチにおいて、低消費電力化と高信頼性を図る。 【解決手段】光センサーにより周囲照度を検知する手段と、照明機器と商用電源との間に挿入されたスイッチ素子と、前記照度検知手段により前記スイッチ素子をオン・オフにする駆動手段を備え、前記スイッチ素子のオンにより、前記照明機器の電源がオン状態であることを示す信号を出力する電源オン検知手段と、前記電源オン信号に基づき、前記駆動手段の前記スイッチ素子のオンさせる信号を、商用電源の位相と同期したパルス信号とすることを特徴とする街路灯用明暗スイッチ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明機器を柱体に具備する街路灯に用いられ、光センサーにより周囲の照度を検知する照度検知手段と、前記照明機器と商用電源との間に挿入されたスイッチ素子と、前記照度検知手段により検知した周囲の照度が第１の所定値以下である時に前記スイッチ素子をオンさせる信号を出力して、前記照度検知手段により周囲の照度が第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上の照度であるときに前記スイッチ素子をオフさせる信号を出力する明暗区分手段と、前記オン・オフさせる信号に基づき前記スイッチ素子のオン・オフ駆動させる駆動手段を備え、前記スイッチ素子のオンにより、前記照明機器の電源がオン状態であることを示す電源オン信号を出力する電源オン検知手段と、前記電源オン信号に基づき、前記駆動手段の前記スイッチ素子をオンさせる信号を、商用電源の位相と同期したパルス信号とすることを特徴とする明暗スイッチ。
【請求項２】
前記スイッチ素子は、トライアックで構成されることを特徴とする請求項１記載の街路灯用明暗スイッチ。 
【請求項３】
前記電源オン検知手段は、商用電源のゼロクロス電圧の位相を検出する機能を兼ね備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の明暗スイッチ。
【請求項４】
前記スイッチ素子をオンさせる信号は、商用電源の位相のゼロクロス電圧と同期させることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の明暗スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、街路灯などの照明の自動点灯装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
従来の防犯灯には、蛍光管照明器具が使用され、明暗センサーには、ＣｄＳと電力抵抗とバイメタルを使用したスイッチが搭載されている。  前記明暗センサーは、明るい昼間においては光センサーとなるＣｄＳの抵抗値が小さくなることから、交流電源に接続された前記ＣｄＳと直列接続された電力抵抗の発熱により、バイメタルで構成されるスイッチをオフ状態とする。また、暗い夜間になると、前記ＣｄＳの抵抗値が大きくなり前記電力抵抗の発熱は無くなり、前記バイメタルで構成されるスイッチはオン状態となる。従って、簡単な構造で明暗センサーを構成できるが、スイッチオフ時には電力抵抗を発熱させるために１Ｗ程度の電力損失を伴っていた。
【０００３】
このため、明るい昼間のスイッチオフ時の電力損失を低減するために、コンパレータ、リレーからなる照明柱用自動点滅器が知られている（特許文献１）。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２０００−１３３４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の照明柱用自動点滅器は、従来のバイメタルを使用した明暗センサーのスイッチに比べ、昼間でのスイッチオフ時の消費電力が少ないという利点があるが、夜間、リレーを駆動するのに駆動電力が増えるという問題があった。 また、街路灯などの用途において、塩害の激しい地域では機械式接点のリレーの長期信頼性も低下する。
また、近年の照明器具の光源として、ＬＥＤ灯具が着目されている。従来の防犯灯は、例えば２０Ｗの銅鉄製安定器を使用した蛍光管照明器具ではおよそ３０Ｗの電力消費を伴うのに対して、ＬＥＤ灯具では同じ明るさを７〜８Ｗの消費電力で実現する。 このため、より消費電力の少ない明暗スイッチが望まれる。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の状況に鑑み、街路灯などの照明の自動点灯装置において、より低消費電力化を図り、かつ高信頼性を図ることである。 
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る明暗スイッチは、照明機器を柱体に具備する街路灯に用いられ、光センサーにより周囲の照度を検知する照度検知手段と、前記照明機器と商用電源との間に挿入されたスイッチ素子と、前記照度検知手段により検知した周囲の照度が第１の所定値以下である時に前記スイッチ素子をオンさせる信号を出力して、前記照度検知手段により周囲の照度が第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上の照度であるときに前記スイッチ素子をオフさせる信号を出力する明暗区分手段と、前記オン・オフさせる信号に基づき前記スイッチ素子のオン・オフ駆動させる駆動手段を備え、前記スイッチ素子のオンにより、前記照明機器の電源がオン状態であることを示す電源オン信号を出力する電源オン検知手段と、前記電源オン信号に基づき、前記駆動手段の前記スイッチ素子をオンさせる信号を、商用電源の位相と同期したパルス信号とすることを特徴とする。
また、前記電源オン検知手段は、商用電源のゼロクロス電圧の位相を検出する機能を兼ね備えたことを特徴とする。
また、前記
スイッチ素子をオンさせる信号は、商用電源の位相のゼロクロス電圧と同期させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る明暗スイッチによれば、街路灯や防犯灯において、低消費電力化と高信頼性を図ることができる。 
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る明暗スイッチを備える街路灯用の照明機器の構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る各部動作を説明するためのシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の明暗スイッチを用いた街路灯用照明器具を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の実施例に係る明暗スイッチを用いた街路灯用照明器具を示す図である。図２は本発明の実施例に係る各部の動作を示すシーケンス図である。 
【００１２】
図１を用いて、本実施例に係る明暗スイッチを用いた街路灯用照明器具の構成について説明する。街路灯用照明器具１０は、照明機器７と、スイッチ部５と、電源オン検知部６と、制御電源部８と、照明検知部２と、明暗区分部３と、オン信号駆動部４と、を備える。電源オン検知部６と照明機器７は並列接続され、交流電源１の一方の端子とスイッチ部５を介して接続されている。また、交流電源１の他方の端子と電源オン検知部６及び照明機器７の他方の端子は接続されている。照明検知部２は光センサーを備え、周囲の照度を検出して照度に基づいた信号を明暗区分部３へ出力する。明暗区分部３は、前記照度に基づいた信号から明暗を判定し、明か暗かを区分して、オン信号駆動部４へオン信号を出力する。オン信号駆動部４は、前記オン信号に基づきスイッチ部５へ駆動信号を出力する。このため、照明機器７はスイッチ部５のオン・オフにより点滅する。
【００１３】
次に、図１を用いて、本実施例に係る明暗スイッチを用いた街路灯用照明器具１０の詳細について説明する。
制御電源部８は交流電源１の一方の端子に、並列接続された抵抗R１とコンデンサC１と直列に接続された抵抗R２を介してダイオードブリッジDB1の一方の入力端子と接続され、ダイオードブリッジDB1の他方の入力端子は交流電源１の他方の端子に接続されている。ダイオードブリッジDB１の出力端子間には、ツェナーダイオードD３とコンデンサC２が接続され、ダイオードブリッジDB１の出力電圧をツェナーダイオードD３のツェナー電圧でクランプし、かつ、コンデンサC２にて平滑して、安定した電圧を後段に接続される照明検知部２と、明暗区分部３と、オン信号駆動部４へ供給する。
ここで、Ｃ１を介してダイオードブリッジＤＢ１で整流された波形は、交流電源１の電圧波形より９０度進相している。このため、交流電源１の電圧がゼロクロスするとき、すなわち、フォトサイリスタＰＣ１が電流を流すタイミングに最大の電流供給能力を発揮できる。したがってコンデンサＣ２は商用リップルを除去するための大きな容量を必要としないため、制御電源部８を小型化することができる。
【００１４】
照明検知部２は、ダイオードブリッジDB１の出力間に接続され、光センサーのフォトトランジスタQ１、及びフォトトランジスタQ１の信号増幅用のNPNトランジスタQ２などからなる。詳細には、フォトトランジスタQ１のコレクタ端子とNPNトランジスタQ２のコレクタ端子が、前記ダイオードブリッジDB１の正極側の出力端子に接続され、フォトトランジスタQ１のエミッタ端子とNPNトランジスタのベース端子と、抵抗R７とコンデンサC３の一方の端子とが接続され、抵抗R７の他方の端子にはダイオードD７のアノードが直列接続され、コンデンサC３の他方の端子は前記ダイオードD３のカソードと接続され、かつ前記ダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続されている。
NPNトランジスタのエミッタ端子は抵抗R８の一方の端子に接続され、抵抗R８の他方の端子は、抵抗VR１とコンデンサC４が並列接続された一方の端子に接続され、前記抵抗VR１とコンデンサC４の他方の端子は、前記ダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続されている。
また、抵抗R８の他方の端子は、明暗区分部３の抵抗VR２及びN型MOSFET  Q４のゲート端子に接続され、明暗区分部３へ光センサーのフォトトランジスタQ１で検出した照度に基づいた信号を出力する。
また、制御電源部８の商用リップルの存在やＰＣ１の電流による電圧安定度が悪くとも、光センサーのフォトトランジスタＱ１の電流は明るさのみに比例するため、全体の回路動作はきわめて安定度の高い状態を維持できる。
【００１５】
明暗区分部３は、前記照度に基づいた信号の強弱により、周囲の明るさが明か暗かを判定し区分する。ここで、前記照度に基づいた信号と所定の一つの基準値とを比較したのでは、前記基準値近傍で判定が交錯するので、第１の基準値で周囲の明るさが暗と判定し、第１の基準値よりも明るいと判定される第２の基準値で周囲の明るさが明と判定するように２つの基準値を設ける。
【００１６】
明暗区分部３は、ダイオードブリッジDB１の出力間に接続され、抵抗R１０と抵抗R１３の一方の端子が、ダイオードブリッジDB１の正極側の出力端子に接続される。抵抗R１０の他方の端子は、N型MOSFET  Q４のドレイン端子に接続され、N型MOSFET  Q４のソース端子はダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続される。
抵抗R１３の他方の端子は、フォトカプラPC２のフォトトランジスタのコレクタと、コンデンサC６の一方の端子と接続され、フォトカプラPC２のフォトトランジスタのエミッタ端子は、ダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続される。コンデンサC６の他方の端子は、ダイオードD６のアノード端子とダイオードD５のカソード端子に接続され、ダイオードD５のアノード端子はN型MOSFET  Q３のゲート端子と、抵抗R９とコンデンサC５の一方の端子に接続されている。N型MOSFET  Q３のソース端子と、抵抗R９とコンデンサC５の他方の端子と、ダイオードD６のカソード端子は、ダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続される。N型MOSFET  Q３のドレイン端子は、前記抵抗VR２の他方の端子に接続されている。
また、N型MOSFET  Q４のドレイン端子は、オン信号駆動部４の抵抗R１１の一方の端子に接続され、フォトカプラPC２のフォトトランジスタのコレクタ端子は、オン信号駆動部４のN型MOSFET  Q６のゲート端子に接続されている。
【００１７】
オン信号駆動部４は、ダイオードブリッジDB１の出力間に接続され、明暗区分部３からのオン信号に基づきスイッチ部５へ駆動信号を出力する。
オン信号駆動部４の抵抗R１４の一方の端子は、ダイオードブリッジDB１の正極側の出力端子に接続され、抵抗R１４の他方の端子は、フォトカプラPC１のフォトダイオードと抵抗R１５との並列接続された、前記フォトダイオードのアノード端子側に接続され、前記フォトダイオードのカソード端子はN型MOSFET  Q5のドレイン端子に接続される。N型MOSFET  Q5のソース端子とN型MOSFET  Q６のドレイン端子は接続され、N型MOSFET  Q６のソース端子は、ダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続される。
N型MOSFET  Q5のゲート端子は、抵抗R１１の他方の端子と、抵抗R１２とコンデンサC７の一方の端子と接続され、抵抗R１２とコンデンサC７の他方の端子は、ダイオードブリッジDB１の負極側の出力端子に接続される。
【００１８】
スイッチ部５は、交流電源１の一方の端子に接続され、照明機器７の電源のオン・オフを行なう。
交流電源１の一方の端子にトライアックTA１の一方の主端子と抵抗R３の一方の端子が接続され、抵抗R３の他方の端子にフォトカプラPC１のフォトトライアックの一方の端子が接続され、前記フォトトライアックの他方の端子は前記トライアックTA１のゲート端子と抵抗R４の一方の端子に接続される。トライアックTA１の他方の主端子と抵抗R４の他方の端子が接続され、かつ、照明機器７の一方の端子と電源オン検知部６のブリッジダイオードの一方の入力端子に接続されている。
【００１９】
電源オン検知部６は、照明機器７と並列に接続され、スイッチ部５の電源オン状態を検出し、かつ、交流電源１の位相信号を、フォトカプラPC2を介して明暗区分部３へ出力する。
電源オン検知部６のブリッジダイオードDB２の一方の入力端子は、前記トライアックTA１の他方の主端子及び照明機器７の一方の端子に接続され、ブリッジダイオードDB２の他方の入力端子は、交流電源１の他方の端子と接続されている。ブリッジダイオードDB２の正極端子には抵抗R５を介して抵抗R６とフォトカプラPC２のフォトダイオードとが並列接続され、前記フォトダイオードのカソード側がブリッジダイオードDB２の負極端子に接続されている。
すなわち電源オン検知部６は、スイッチ部５の電源オン状態時に、フォトカプラPC２を介して交流電源１の全波整流波形に基づいた信号を明暗区分部３へ出力する。
【００２０】
次に、図２を用いて、本実施例に係る街路灯用照明器具１０の明暗スイッチ動作について説明する。図２は、周囲照度が明から暗に変化して、さらに暗から明に変化した時の各部の動作を示したものである。時刻ｔ１は明るい照度であり、時刻ｔ１からｔ４にかけて照度は徐々に暗くなっていく。光センサーのフォトトランジスタQ１のエミッタ電流を増幅するNPNトランジスタQ２のエミッタ電位aは、周囲照度と比例して時刻ｔ１からｔ４にかけて電位が下がっていく。同様にN型MOSFET  Q4のゲート電位ｂも下がり、時刻ｔ２においてN型MOSFET  Q4のゲート電圧の閾値Q4Vthよりも下がり、N型MOSFET  Q4はオフする。N型MOSFET  Q4のオフにより、N型MOSFET  Q５のゲート電圧は抵抗R１０、R１１、R１２とコンデンサC７による時定数により上昇し、時刻ｔ３においてN型MOSFET  Q５のゲート電圧の閾値Q５ゲート電圧の閾値Ｑ５Vｔｈを越え、N型MOSFET  Q５はオンする。この時、N型MOSFET  Q６のゲート電圧はHレベルにあり、オン状態のためフォトカプラPC1のフォトトランジスタに電流eが流れる。
ここで、前記N型MOSFET  Q4のゲート電位ｂは、抵抗R８と抵抗VR１との分圧電圧で設定されている。すなわち、N型MOSFET  Q3はオフ状態で、抵抗VR２は関与していない状態である。
【００２１】
従い時刻ｔ３に、フォトカプラPC１を介して、スイッチ部５のフォトカプラPC1のフォトトライアックがオンとなり、トライアックTA１のゲート電流ｆを流してオン状態とし、照明機器７と電源オン検知部６に交流電源１を供給する。ここで、電源オン検知部６に交流電源１が供給されると、フォトカプラPC２のフォトダイオードに交流電源１の全波整流波形に基づいた電流ｈが流れ、フォトカプラPC２を介してオン信号駆動部４のN型MOSFET  Q6のゲート端子ｄを０Vにする。N型MOSFET  Q6はオフ状態となり、フォトカプラPC1の電流eは停止する。従って、フォトカプラPC1の電流eは、パルス状の電流波形となる。スイッチ部５のトライアックTA１は、一旦ゲート電流ｆが流れると、交流電源１が０Vとなるまでオン状態を持続する。
【００２２】
次に前記交流電源１が０Vとなる位相の時点で、電源オン検知部６のフォトカプラPC２のフォトダイオード電流ｈは０Aとなり、再びオン信号駆動部４のN型MOSFET  Q6のゲート端子ｄはHレベルに上昇し、N型MOSFET  Q6はオン状態になる。すなわち、N型MOSFET  Q５及びQ6がオン状態となるので、再びフォトカプラPC１に電流eが流れる。次に交流電源１が０Vから電圧の絶対値が上昇を始めると、トライアックTA１はオン状態となる。また、電源オン検知部６のフォトカプラPC２のフォトダイオード電流ｈも流れ始め、N型MOSFET  Q6をオフにして、フォトカプラPC1の電流eはオフする。以上の動作が繰り返される。
【００２３】
時刻ｔ５からｔ８にかけて周囲照度が暗の状態から明るく変化していくと、光センサーのフォトトランジスタＱ１のコレクタ電流が流れ、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタ電位ａが上昇する。これにより、時刻ｔ５〜ｔ６にかけて、N型MOSFET  Q4のゲート電位ｂは、抵抗Ｒ８、ＶＲ１とコンデンサＣ４の時定数により上昇を始める。
【００２４】
しかし、交流電源１の０Ｖ位相に同期して、明暗区分部のフォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタがオン・オフする。ここで、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタがオフ時、抵抗Ｒ１３、コンデンサＣ６、ダイオードＤ５、抵抗Ｒ９及びコンデンサＣ５を介して、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３のゲート電圧をＨレベルにする。従い、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ３は交流電源１の０Ｖ位相に同期してオンし、抵抗ＶＲ２を介して、コンデンサＣ４の電圧を放電する。
しかし、交流電源１の０Ｖ位相が経過すると、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタがオンして、N型MOSFET  Q３のゲート電圧の供給を停止する。N型MOSFET  Q３は、ゲート端子に接続されている抵抗Ｒ９とコンデンサＣ５の充電電圧に基づき、抵抗ＶＲ２を介してN型MOSFET  Q4のゲート電位ｂの上昇を抑制させる。
なお、N型MOSFET  Q３のゲート電圧の供給経路にあるコンデンサＣ６は、フォトカプラＰＣ２のフォトトランジスタがオンにより、ダイオードＤ６を介して放電する。
以降、この動作が継続される。
【００２５】
時刻ｔ６において、N型MOSFET  Q３による放電よりも、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタ電位ａの上昇に伴いN型MOSFET  Q4のゲート電位ｂが閾値Q4Vthに達すると、N型MOSFET  Q4はオンとなる。N型MOSFET  Q4のオンにより抵抗Ｒ１１、Ｒ１７を介してコンデンサＣ７は放電し、時刻ｔ７にてオン信号駆動回路のN型MOSFET  Q５はオフする。N型MOSFET  Q５のオフにより、フォトカプラＰＣ１の電流ｅは停止し、時刻ｔ８にて、スイッチ部５のトライアックＴＡ１はオフする。
【００２６】
上述の明暗区分部の動作により、図２のＮ型トランジスタのエミッタ電位ａからわかるように、明から暗を検出する照度Ｌ１と暗から明を検出する照度Ｌ２は、暗から明を検出する照度Ｌ２のほうが明るい照度となる。すなわち、第１の所定値である照度Ｌ１は、第２の所定値である照度Ｌ２よりも小さく設定することにより、周囲の照度の明るさが明暗を検出する近傍にあるときに、照明機器のオン・オフの誤動作を防止することができる。
【００２７】
以上の説明のように、オン信号駆動部のフォトカプラＰＣ１の電流ｅは、交流電源１の０Ｖの位相に同期して流れ、スイッチ部のトライアックＴＡ１のゲート駆動電流を抑制し低消費電力化を図ることができる。また、機械接点であるリレーを使用しないので高信頼性につながる。
以上、本発明の実施例の一例について説明したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１    交流電源
２    照度検知部
３    明暗区分部
４    オン信号駆動部
５    スイッチ部
６    電源オン検知部
７    照明機器
１０  街路灯用照明器具
TA１    トライアック
PC１，PC２    フォトカプラ
DB１，DB２    ブリッジダイオード
R１〜R１５，VR１，VR２    抵抗
C１〜C７    コンデンサ
D３    ツェナーダイオード
D４〜D６    ダイオード
Q１    フォトトランジスタ
Q２    NPNトランジスタ
Q３〜Q６    N型MOSFET
【図１】
2011090888.tif 000003
【図２】
2011090888.tif 000004