(57)【要約】【課題】  外部から何らかの力を受けたときに発光する発光体を得ることを目的とする。【解決手段】  外部から既定値以上の大きさの振動が与えられている状況下ではオン状態になって、充電池２からＬＥＤ７に電力が供給される電気回路を形成する一方、外部から既定値以上の大きさの振動が与えられていない状況下ではオフ状態になって、その電気回路を遮断する衝撃スイッチ４を設け、回路基板１０を封入する外装体８が、外部から入射された太陽光及びＬＥＤ７から放射された光の一部が、外部との界面８ａで反射する材質で形成されているように構成する。【選択図】        図１
2015022980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電力に変換して、前記電力を蓄積する電源と、
前記電力の供給を受けると、光を放射する発光素子と、
外部から既定値以上の力を受けている状況下では閉状態になって、前記電源から前記発光素子に前記電力が供給される電気回路を形成する一方、外部から前記既定値以上の力を受けていない状況下では開状態になって、前記電気回路を遮断するスイッチと、
前記電源、前記発光素子及び前記スイッチを収納する外装体とを備え、
前記外装体は、外部から前記外装体の内部に入射された光及び前記発光素子から放射された光の一部が、外部との界面で反射する材質で形成されている
ことを特徴とする発光体。
【請求項２】
前記外装体は乳白色の樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光体。
【請求項３】
前記スイッチは振動センサー、圧力センサー又は傾斜センサーを実装していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、振動を検知すると、内蔵している発光素子が発光する発光体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昼間は、太陽光や蛍光灯の紫外線などを吸収して、光を蓄積する一方、夜間になると、昼間に蓄積していた光を放射する人工の発光体が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０５３３６０号公報（段落番号［００２０］から［００３２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の発光体は以上のように構成されているので、昼間の蓄光と夜間の発光を繰り返すことができる。しかし、外部から何らかの力を受けたときに発光するものではなく、暗い環境下で無条件に発光するものである。このため、例えば、数多くの発光体を配置し、外部から何らかの力を受けている一部の発光体だけを発光させるなどの用途には適用することができない課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、外部から振動などの何らかの力を受けたときに発光する発光体を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る発光体は、光を電力に変換して、前記電力を蓄積する電源と、前記電力の供給を受けると、光を放射する発光素子と、外部から既定値以上の力を受けている状況下では閉状態になって、前記電源から前記発光素子に前記電力が供給される電気回路を形成する一方、外部から前記既定値以上の力を受けていない状況下では開状態になって、前記電気回路を遮断するスイッチと、前記電源、前記発光素子及び前記スイッチを収納する外装体とを備え、前記外装体が、外部から前記外装体の内部に入射された光及び前記発光素子から放射された光の一部が、外部との界面で反射する材質で形成されているようにしたものである。
【０００７】
この発明に係る発光体は、外装体が乳白色の樹脂により形成されていることを特徴とする。
また、この発明に係る発光体は、スイッチが振動センサー、圧力センサー又は傾斜センサーにより構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、外部から振動などの何らかの力を受けたときに発光させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による発光体の内部回路を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による発光体の外装体８の内部を示す概念図である。
【図３】数多くの発光体が歩道等に置かれている状況を示す説明図である。
【図４】発光中の発光体を示す説明図である。
【図５】衝撃スイッチ４のオン／オフ状態と、ＬＥＤ７の発光状態との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
この実施の形態１では、発光体が人工の発光石である例を説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による発光体の内部回路を示す回路図である。
図１において、太陽電池１は光起電力効果を利用して、太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する半導体素子などから構成されており、太陽光を電力に変換して、その電力を出力する発電体である。
充電池２は例えばリチウムイオン充電池などの充電式の電池であり、太陽電池１により変換された電力を充電する。
太陽電池１のプラス端子と充電池２のプラス端子との間には、充電池２から出力された電力が太陽電池１に流入するのを防止するダイオード３が接続されている。
なお、太陽電池１、充電池２及びダイオード３から電源が構成されている。
【００１１】
衝撃スイッチ４は例えば振動を検知する振動センサー（例えば、圧電素子、加速度センサーなど）を実装しており、その振動センサーが外部から既定値以上の大きさの振動が与えられていることを検知（外部から既定値以上の力を受けていることを検知）すると、オン状態（閉状態）になることで、その充電池２からＬＥＤ７及びコンデンサ５に電力が供給される電気回路を形成する一方、その振動センサーが外部から既定値以上の大きさの振動が与えられていることを検知していない状況下では、オフ状態（開状態）になることで、その電気回路を遮断する開閉器である。
【００１２】
コンデンサ５は衝撃スイッチ４と充電池２のマイナス端子の間に接続されており、静電容量によって電荷（電気エネルギー）の充電と放電を行う受動素子である。
コンデンサ５は衝撃スイッチ４がオン状態であるときに、充電池２によって電荷が充電される。
抵抗６はコンデンサ５と並列に接続されており、コンデンサ５と抵抗６から時定数回路が構成されている。
発光ダイオードであるＬＥＤ７はコンデンサ５と並列に接続されており、充電池２又はコンデンサ５から電荷を受けると、光を放射する発光素子である。
【００１３】
図２はこの発明の実施の形態１による発光体の外装体８の内部を示す概念図である。
図２において、外装体８は外部から入射された光及びＬＥＤ７から放射された光の一部が、外部との界面８ａで反射する材質（例えば、乳白色の樹脂）で形成されており、図１の回路を構成している太陽電池１、充電池２、ダイオード３、衝撃スイッチ４、コンデンサ５、抵抗６及びＬＥＤ７を封入している。
回路基板１０は太陽電池１、充電池２、ダイオード３、衝撃スイッチ４、コンデンサ５、抵抗６及びＬＥＤ７を実装している基板である。
ただし、図２では、図面の簡略化のために、充電池２、ダイオード３、衝撃スイッチ４、コンデンサ５及び抵抗６の記載を省略している。
なお、図２では、ＬＥＤ７が回路基板１０の上面に実装されて、太陽電池１が回路基板１０の下面に実装されている例を示しているが、これは一例に過ぎず、太陽電池１が回路基板１０の上面に実装されて、ＬＥＤ７が回路基板１０の下面に実装されていてもよいし、太陽電池１及びＬＥＤ７の双方を回路基板１０の上面又は下面の一方の面に実装し、ＬＥＤ７からの発光を太陽電池１が直接受光できる位置にＬＥＤ７を配置してもよい。また、外装体８に入射された全方向からの光を太陽電池１に受光できるようにするため、太陽電池１を実装している基板１０は外装体８の中央部付近に配置するのが好ましい。
なお、この実施の形態１では、ＬＥＤ７、太陽電池１などを１つの回路基板１０上に実装する構成としたが、これに限定されるものではなく、それぞれを個別の部材に実装することも可能である。
【００１４】
この実施の形態１では、外装体８である樹脂によって、回路基板１０が完全に封入されていることを想定している。そのため、発光体は、耐衝撃性や耐水性があり、汚れても水洗いが可能である。
また、発光体の内部が樹脂で充填されているため、例えば、１００ｋｇ程度の加重であれば十分に耐えることが可能である。したがって、仮に、１０日間で１０万人ぐらいの人が発光体を踏み込んだとしても、機能を失わずに発光することが可能である。
【００１５】
次に動作について説明する。
太陽光（あるいは、蛍光灯の紫外線など）が外装体８に照射されると、図２に示すように、その太陽光の一部は外装体８の界面８ａで反射されるが、太陽光の一部が外装体８の内部に入射される。
このとき、太陽電池１が上側を向くように発光体が置かれていれば、外部から外装体８の内部に入射された太陽光が直接に太陽電池１に照射される場合もあるが、図２に示すように、太陽電池１が下側を向くように発光体が置かれている場合、外装体８の内部に入射された太陽光が直接には太陽電池１に照射されない。
しかし、外装体８の材質が乳白色の樹脂であるため、外装体８の内部に入射された太陽光が、界面８ａ（図２の例では、図中、下側の界面８ａ）に到達すると、その界面８ａで一部が反射される。
このため、外装体８の内部に入射された太陽光は、界面８ａで反射を繰り返すことになるので、太陽電池１が下側を向くように発光体が置かれている場合でも、外装体８の内部に入射された太陽光は、太陽電池１に照射される。
【００１６】
太陽電池１は、太陽光が照射されると、光起電力効果を利用して、太陽光を電力に変換する。
充電池２は、太陽電池１が太陽光を電力に変換すると、その電力を充電する。
この実施の形態１では、太陽電池１及び充電池２が電源を構成している例を示しているが、太陽電池１及び充電池２の代わりに、リチウムイオン電池などを電源として実装してもよい。
この場合、太陽光が入射されても電力を充電することができないため、長期的に連続して使用することはできないが、一定期間使用することができれば足りる場合には、製造コストの面でメリットがある。
【００１７】
この実施の形態１では、図３に示すように、数多くの発光体が、例えば、庭園、神社仏閣や歩道などに置かれる場合を想定しているが、単に置かれているだけで、例えば、歩行者が発光体を踏みつけていない状況下（外部から力を受けていない状況下）では、衝撃スイッチ４が実装している振動センサーが、振動を検知することがないので、衝撃スイッチ４はオフ状態を維持する。
衝撃スイッチ４がオフ状態の場合には、充電池２からＬＥＤ７及びコンデンサ５には電力が供給されないため、ＬＥＤ７は発光しない。
ただし、充電池２からＬＥＤ７及びコンデンサ５に電力が供給されていなくても、コンデンサ５に電荷が蓄えられている状態では、コンデンサ５から電荷がＬＥＤ７に放電されて、ＬＥＤ７が発光することがあるが、ここでは、コンデンサ５に電荷が蓄えられていないものとする。
【００１８】
その後、歩行者が発光体を踏みつけるなどによって、発光体が外部から力を受けると、衝撃スイッチ４が実装している振動センサーが振動を検知する。
その振動の大きさが既定値（既定値は、振動センサーの感度を調整することで設定可能な可変値でもあってもよいし、固定の値であってもよい）以上の大きさである場合、衝撃スイッチ４はオン状態になる。
衝撃スイッチ４がオン状態になると、充電池２からＬＥＤ７及びコンデンサ５に電力が供給される電気回路が形成される。
これにより、ＬＥＤ７及びコンデンサ５には電力が供給されるため、図４に示すように、ＬＥＤ７が光を放射する。また、コンデンサ５には電荷が蓄積される。
【００１９】
その後、歩行者が、踏みつけていた発光体を通り過ぎることで、外部から力を受けていない状況に戻ると、衝撃スイッチ４が実装している振動センサーが振動を検知しなくなり、衝撃スイッチ４がオフ状態に戻る。
これにより、上記の電気回路が遮断されるため、充電池２からＬＥＤ７及びコンデンサ５には電力が供給されなくなる。
したがって、充電池２から直接的にはＬＥＤ７に電力が供給されなくなるが、衝撃スイッチ４がオン状態のときに、電荷がコンデンサ５に蓄積されているので、コンデンサ５に蓄積されている電荷がなくなるまで、コンデンサ５から電荷がＬＥＤ７に放電されて、ＬＥＤ７が発光する。
なお、ＬＥＤ７から放射された光の一部は、図２に示すように、外装体８の界面８ａで屈折されて外部に放射されるが、ＬＥＤ７から放射された光についても、外部から外装体８の内部に入射された太陽光と同様に、外装体８の界面８ａで反射を繰り返すので、ＬＥＤ７から放射された光が外装体８の全体に拡散される。このため、外装体８の全体が発光しているように見える。
【００２０】
ここで、図５は衝撃スイッチ４のオン／オフ状態と、ＬＥＤ７の発光状態との関係を示す説明図である。
図５の例では、衝撃スイッチ４がオン状態である時間帯（０〜１００の時間）は、１００％の明るさでＬＥＤ７が発光し（全点灯）、衝撃スイッチ４がオン状態からオフ状態に移行すると、コンデンサ５の放電に伴って、ＬＥＤ７の明るさが徐々に低下している様子を示している。
なお、コンデンサ５の容量と抵抗６の抵抗値を適宜調整して時定数を変えれば、衝撃スイッチ４がオン状態からオフ状態に移行してから、ＬＥＤ７が消灯するまで時間を調整することができる。
これによって、歩行者の歩く軌跡を幻想的に点灯させたい場合などに、点灯する時間を調節することが可能となる。
【００２１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、外部から既定値以上の大きさの振動が与えられている状況下ではオン状態になって、充電池２からＬＥＤ７に電力が供給される電気回路を形成する一方、外部から既定値以上の大きさの振動が与えられていない状況下ではオフ状態になって、その電気回路を遮断する衝撃スイッチ４を設け、回路基板１０を封入する外装体８が、外部から入射された太陽光及びＬＥＤ７から放射された光の一部が、外部との界面８ａで反射する材質で形成されているように構成したので、外部から振動などの何らかの力を受けたときに、発光体の全体が発光しているような発光状態を形成することができる効果を奏する。また、発光体に封入されている太陽電池１が光源（太陽光）と異なる方向を向くように発光体が置かれた場合でも、太陽光を電力に変換して発光させることができる効果を奏する。特に、本発明の発光体を庭園などに多数敷きしめるような場合には、夜間に歩行する者の歩く軌跡を幻想的に現わすことができるなどの装飾的効果を発揮することができる。また、侵入者を知らせる警報としての効果も得られる。
【００２２】
また、この実施の形態１によれば、外装体８の部材として乳白色の樹脂を用いるように構成したので、外装体８の界面８ａでの光の反射率を大きくして、太陽電池１により変換される電力を大きくすることができる効果を奏する。
また、外装体８により封入されている回路基板１０が見えなくなり、見かけを自然石に近づけることができる効果を奏する。
【００２３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、衝撃スイッチ４が振動センサーを実装し、その振動センサーが外部から既定値以上の大きさの振動が与えられていることを検知している状況下でオン状態になるものを示したが、これは一例に過ぎず、外部から既定値以上の力を受けている状況下でオン状態になるものであればよい。
例えば、衝撃スイッチ４が圧力センサー（例えば、圧電素子）を実装し、その圧力センサーが外部から既定値以上の圧力が与えられていることを検知している状況下でオン状態になって、充電池２からＬＥＤ７に電力が供給される電気回路を形成する一方、その圧力センサーが外部から既定値以上の圧力が与えられていることを検知していない状況下ではオフ状態になって、その電気回路を遮断する衝撃スイッチ４などが考えられる。
ただし、衝撃スイッチ４が圧力センサーを実装する形態では、例えば、歩行者が発光体を踏みつけたときに、適切な圧力を検知できるように、外装体８の内部における圧力センサーの配置や、外装体８の材質を考慮する必要がある。即ち、歩行者が発光体を踏みつけたときに、適切な圧力を検知できるようにするには、圧力センサーを外装体８の内部の界面近傍の位置などに配置する必要がある。あるいは、圧力センサーが配置されている部分の外装体８の材質を柔軟性のあるもの（例えば、柔軟性がある樹脂など）にする必要がある。
【００２４】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、衝撃スイッチ４が振動センサーを実装し、その振動センサーが外部から既定値以上の大きさの振動が与えられていることを検知している状況下でオン状態になるものを示したが、これは一例に過ぎず、外部から既定値以上の力を受けている状況下でオン状態になるものであればよい。
例えば、衝撃スイッチ４が傾斜センサーを実装し、その傾斜センサーが規定角度以上傾いていることを検知（例えば、通常の設置状態から３０度以上傾いている状態を検知）すれば、外部から既定値以上の力が与えられているとしてオン状態になって、充電池２からＬＥＤ７に電力が供給される電気回路を形成する一方、その傾斜センサーが規定角度以上傾いていることを検知しなければ、外部から既定値以上の力が与えられていないとしてオフ状態になって、その電気回路を遮断する衝撃スイッチ４などが考えられる。
このように、衝撃スイッチ４が傾斜センサーを実装する形態では、例えば、外装体８の形状を葉っぱや木の実状に形成して、発光体を樹木にぶら下げるように設置すれば、発光体が風になびいて傾いたときに発光させることができる。
【００２５】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、外装体８の部材として乳白色の樹脂を用いるものを示したが、外部から入射された太陽光や、ＬＥＤ７から放射された光の一部が界面８ａで反射する材質であればよい。
したがって、乳白色以外の色を用いてもよいし、外装体８の部材としてシリコンなどを用いてもよい。
また、外装体８の部材として樹脂を用い、その樹脂の表面に上記と同様の効果を有する塗料を塗布するように構成してもよい。
【００２６】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、発光体が庭園、神社仏閣や歩道などに置かれる人工の発光石である例を示したが、これは一例に過ぎず、例えば、外装体８の形状をタイル状に形成すれば、例えば、道路、建物内のロビーや壁等に敷設することができる。
【００２７】
また、外装体８の形状を葉っぱや木の実状に形成して、樹木にぶら下げるようにしてもよい。
この場合、夜間などに風を受けて発光体が揺れたときに発光して、装飾的効果を発揮させることができる。
【００２８】
その他、外装体８の形状は特に問わないが、自動車や自転車などのアクセサリーとして、ぶら下げるようにすれば、走行時の振動で発光させることができるので、周囲に自動車の存在を知らせることができるようになり、事故防止に役立てられる。
また、高齢者用のステッキなどに取り付ければ、周囲に高齢者の存在を知らせることができるようになり、事故防止に役立てられる。
【符号の説明】
【００２９】
１  太陽電池（電源）
２  充電池（電源）
３  ダイオード（電源）
４  衝撃スイッチ
５  コンデンサ
６  抵抗
７  ＬＥＤ（発光素子）
８  外装体
８ａ  界面
１０  回路基板
【図１】
2015022980.tif 000003
【図２】
2015022980.tif 000004
【図３】
2015022980.tif 000005
【図４】
2015022980.tif 000006
【図５】
2015022980.tif 000007