(57)【要約】      （修正有）【課題】電気的光源であって、風を受けた場合に明るさが変動し、風がなくても不安定に明るさが変動し、蝋燭の炎の揺らぎに近い明るさの変動を示し、簡単な構成で安価で小型であること、を満たす蝋燭を模擬する照明装置を提供する。【解決手段】照明の明るさがセンサーに当たる風によって変化する照明装置において、センサーが感熱センサー３であって、感熱センサー出力信号を増幅するアンプ２１、アンプ出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器２２、乱数発生器２４、ＡＤ変換器出力信号Ａと乱数発生器出力信号Ｃから一つの出力信号を生成する演算器２５、演算器出力信号Ｄをパルス幅変調するＰＷＭ回路２６、ＰＷＭ回路出力信号Ｅに基づき点灯するランプ７を具備する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
照明の明るさがセンサーに当たる風によって変化する照明装置において、前記センサーが感熱センサーであって、前記感熱センサー出力信号を整形するフィルター、前記フィルター出力を増幅するアンプ、前記アンプ出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器、乱数発生器、前記ＡＤ変換器出力信号と前記乱数発生器出力信号から一つの出力信号を生成する演算器、前記演算器出力信号をパルス幅変調するＰＷＭ回路、前記ＰＷＭ回路出力信号に基づき点灯するランプを具備した照明装置。
【請求項２】
前記感熱センサーの温度を周囲温度より高くなるよう加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記感熱センサーの加熱手段が、前記感熱センサーへの通電によるものであることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記乱数発生器が時間軸に対して不規則なパルス信号を発生させるものであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ＡＤ変換器出力信号強度をａとした場合に、ａの増加とともにｂ／ａが増大するような信号ｂを出力するための第一補正回路を前記ＡＤ変換器と前記演算器の間にさらに設け、前記ＡＤ変換器出力の代わりに前記第一補正回路出力信号ｂを前記演算器に入力することを特徴とする請求項１乃至４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記演算器が第二補正回路と加算器からなり、前記第一補正回路の出力信号を前記加算器と前記第二補正回路に入力し、前記乱数発生器の出力信号を前記第二補正回路に入力し、前記第一補正回路の出力と前記第二補正回路の出力とを前記加算器に入力し、前記加算器からの出力を前記ＰＷＭ回路に入力するようにした照明装置において、前記乱数発生器出力信号強度ｃ，前記第一補正回路出力信号強度ｂ，前記第二補正回路出力信号強度をｆとした場合に、ｂが大きくなるときに増幅率ｆ／ｃが大きくなるような関係を持たせた前記第二補正回路を、前記乱数発生器と前記加算器の間に設けたことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ＬＥＤ等の光源で、蝋燭の明るさの揺らぎパターンを模擬する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の電気的点灯具を用いて、蝋燭の炎を模擬し、蝋燭を使用したのと同じような照明感を得られるようにすることが行われている。
【０００３】
蝋燭の炎が揺らぐ原因としては、外からの風の影響、炎による上昇気流の発生、芯からの可燃ガスの噴出等が不安定であることがあげられる。従って、これを模すためには、（１）風を受けた場合に明るさが変動すること、（２）風がなくても不安定に明るさが変動すること、の両方の条件を満たしていることが重要である。
【０００４】
そのため、これまで様々な方式が提案されているが、上記条件を満たし、かつ、（３）蝋燭の炎の揺らぎに近い明るさの変動を示し、さらに（４）簡単な構成で安価で小型、のものはなかった。
【０００５】
特許文献１は風速の変化を検出し、また変化信号源としてあらかじめ変化を記憶させておき、その記憶された内容を順次出力させることで光源の光度を１／ｆの揺らぎで調光する技術を開示している。センサーが風速センサーであるため、複雑な構成で高価・大型となる。また、あらかじめ変化を記憶させておくため揺らぎがランダムでない。
【０００６】
特許文献２はストレインゲージを使った風検出センサーを使用した風の強さに応じて強度が変化するフィラメントランプを開示する。ストレインゲージを使っているため、微妙な風をとらえるのが困難で装置が大掛かりになり高価となる。また、風がないときには揺らぎが発生しない欠点がある。
【０００７】
特許文献３は２つの温度検出素子の差分を揺らぎ信号とする技術を開示している。温度検出部が２つあるため装置が大掛かりとなり、高価・大型となる。また、風がないときには揺らぎが発生しない欠点がある。
【０００８】
特許文献４はデータに基づいて揺らぎを発生させる技術を開示している。変化データがあらかじめ決まっているため、風に応答させることができず、また、ランダムな揺らぎを発生させることができない。
【０００９】
特許文献５はソケットとランプとの間に取り付ける照明装置用アダプターであって、センサーがコンデンサマイクである技術を開示している。無音の風に応答できず、風以外の音にも反応するため蝋燭に似た揺らぎを必ずしも表現できるわけではない。
【００１０】
特許文献６は白熱電球で蝋燭の炎を模擬し，白熱電球であたかも蝋燭が点灯されているが如き発光を人工的に得ることができる光源駆動装置及びそのための揺らぎ信号発生装置であって、ツェナーダイオード／サーミスタに風を当てる技術を開示している。しかし、アナログ回路であるため高価で、きめ細かなコントロールができず、乱数発生器をもたないため蝋燭の不規則な光強度変化を十分に摸することができず、センサーの加熱がないため、環境温度と同じ温度の風では揺らがせることができず、補正回路をもたないため光量が大きいときに揺らいで見えないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０８−１６７４８１号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８５８７号公報
【特許文献３】特開２０１０−０５４４７２号公報
【特許文献４】特開２０１１−０４８９５５号公報
【特許文献５】実用新案登録第３１１１２８９号公報
【特許文献６】特開１９９７−３２６２９９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】
本考案は、電気的光源で、（１）風を受けた場合に明るさが変動すること、（２）風がなくても不安定に明るさが変動すること、（３）蝋燭の炎の揺らぎに近い明るさの変動を示し、（４）簡単な構成で安価で小型、を満たす蝋燭を模擬する照明装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
照明の明るさがセンサーに当たる風によって変化する照明装置において、前記センサーが感熱センサーであって、前記感熱センサー出力信号を整形するフィルター、前記フィルター出力を増幅するアンプ、前記アンプ出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器、乱数発生器、前記ＡＤ変換器出力信号と前記乱数発生器出力信号から一つの出力信号を生成する演算器、前記演算器出力信号をパルス幅変調するＰＷＭ回路、前記ＰＷＭ回路出力信号に基づき点灯するランプを具備した照明装置とするとよい。
【００１４】
前記感熱センサーの温度を周囲温度より高くなるよう加熱する加熱手段をさらに設けた照明装置とするとよい。
【００１５】
前記感熱センサーの加熱手段が、前記感熱センサーへの通電によるものとした照明装置とするとよい。
【００１６】
前記乱数発生器が時間軸に対して不規則なパルス信号を発生させるものであることとした照明装置とするとよい。
【００１７】
前記ＡＤ変換器出力信号強度をａとした場合に、ａの増加とともにｂ／ａが増大するような信号ｂを出力するための第一補正回路を前記ＡＤ変換器と前記演算器の間にさらに設け、前記ＡＤ変換器出力の代わりに前記第一補正回路出力信号ｂを前記演算器に入力する照明装置とするとよい。
【００１８】
前記演算器が第二補正回路と加算器からなり、前記第一補正回路の出力信号を前記加算器と前記第二補正回路に入力し、前記乱数発生器の出力信号を前記第二補正回路に入力し、前記第一補正回路の出力と前記第二補正回路の出力とを前記加算器に入力し、前記加算器からの出力を前記ＰＷＭ回路に入力するようにした照明装置において、前記乱数発生器出力信号強度ｃ，前記第一補正回路出力信号強度ｂ，前記第二補正回路出力信号強度をｆとした場合に、ｂが大きくなるときに増幅率ｆ／ｃが大きくなるような関係を持たせた前記第二補正回路を、前記乱数発生器と前記加算器の間に設けた照明装置とするとよい。
【考案の効果】
【００１９】
本考案は，電気的光源で、（１）風を受けた場合に明るさが変動すること、（２）風がなくても不安定に明るさが変動すること、（３）蝋燭の炎の揺らぎに近い明るさの変動を示し、（４）簡単な構成で安価で小型、を満たす蝋燭を模擬する照明装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本考案の照明装置の基本構成を示す図である。
【図２】本考案の照明装置の改良された基本構成を示す図である。
【図３】本考案の照明装置のさらに改良された基本構成を示す図である。
【図４】本考案の照明装置におけるＢ，Ｃ，Ｄ部の信号波形の一例を示す図である。
【図５】本考案の照明装置におけるＥ部の信号波形の一例を示す図である。
【図６】本考案の照明装置におけるＡＤ変換器２２出力信号ａと第一補正回路２３出力信号ｂの関係を説明する図である。
【図７】本考案の照明装置における第一補正回路２３出力信号ｂと増幅率ｆ／ｃとの関係を説明する図である。
【図８】本考案の照明装置を使用した照明装置の外観と内部構造の例を示す図である。
【図９】本考案の照明装置の具体的な回路の一例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００２１】
以下本考案を実施するための形態について説明する。
【００２２】
図１を使って、本考案に係る照明装置１の動作について説明する。感熱センサー３の信号はフィルター４により整形される。フィルター４の働きについては後で述べる。フィルター４を通過した信号はアンプ２１により信号強度を強める。アンプ２１から出力されたアナログ信号はＡＤ変換器２２によりデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器２２からの出力、及び、乱数発生器２４からの出力はそれぞれ演算器２５に入れられ、両者の演算結果を出力する。乱数発生器２４と演算器２５の働きについては後で述べる。演算器２５の出力信号はＰＷＭ回路２６に入れられパルス幅変調された信号を出力する。ＰＷＭ回路２６の働きの詳細は後で述べる。ＰＷＭ回路２６の出力はランプ７に入力され、ランプを点灯させる。
【００２３】
フィルター４はバンドパスフィルターであって、不要な低周波成分と高周波成分をカットする。フィルター４に入力する感熱センサー３の出力波形は概ね１／ｆの揺らぎとなっているが、１／ｆの揺らぎのままでは、明るさの変化が蝋燭の光の明るさの変化に比べて速すぎる成分や遅すぎる成分が含まれていてむしろ不自然な感じを与える。そのためフィルター４により低周波・高周波成分をカットして、あえて１／ｆの揺らぎを崩し、人間の目に自然感じる揺らぎを再現する。
【００２４】
演算器２５の動作について説明する。演算器２５はＡＤ変換器２２出力信号ａ（Ａ部信号強度）と乱数発生器２４出力信号ｃ（Ｃ部信号強度）の和をとるものである。しかし、単純に和をとるものだけでなく、後で述べるようにＡＤ変換器２２出力信号ａ（Ａ部信号強度）と乱数発生器２４出力信号ｃ（Ｃ部信号強度）に係数（係数は入力に応じて変化する係数とすることができる）をかけてその和をとることも可能であり、それによって蝋燭の揺らぎにより似せることが可能となる。
【００２５】
図４及び図５を用いてＰＷＭ回路２６の動作について説明する。演算器２５出力信号ｄ（Ｄ部信号強度）の出力が大きいとき（ｇ）、中くらいのとき（ｈ）、小さいとき（ｉ）のそれぞれについて、ＰＷＭ回路２６の出力信号ｅ（Ｅ部信号強度）は図５のようになる。すなわち、入力信号が小さいときはＯＮ状態のパルス幅が短く、入力信号が大きいときはＯＮ状態のパルス幅が長くなる。これによってランプの点灯時間がコントロールされ、その結果、ランプの発光強度が変動しているように見える。
【００２６】
なお、出力信号ｅにおけるパルスの周期は人間の目に感知しない程度に小さくすると良い。具体的には、パルスの周期を５０ｍｓｅｃ以下とすると良い。
【００２７】
感熱センサー３はサーミスタ、熱電対、焦電素子、ボロメータ、InAsSb等の光起電力素子、HgCdTe等の光伝導型素子、光電管、体積変化を利用したもの（水銀柱など）、変形を利用したもの（バイメタルなど）などが利用できる。特に、風による温度変化検知感度が高く、応答速度に優れ、小型、安価、冷却が不要などの特徴から、サーミスタが最も好ましい。
【００２８】
感熱センサー３に温風、冷風が当たると感熱センサー３出力が変化し、前記した回路により適切に信号処理され、最終的にランプ７の発光強度の揺らぎを生じさせる。
【００２９】
しかし、感熱センサー３が環境温度になっている場合には、環境と同じ温度の風を感熱センサー３にあてても感熱センサー３の出力を変化させられない。そのため別の手段で、感熱センサー３の温度を周囲温度より高くなるよう加熱する加熱手段を設けるのが有効になる。これにより周囲温度と同じ温度の風が当たった場合でもセンサーを冷却させられるため、感熱センサー３出力を変動させ、ひいてはランプ７発光強度の揺らぎを発生させることができるからである。なお、感熱センサー３の温度を周囲温度より０．５℃以上加熱する加熱手段を設けるのが好ましく、１℃以上加熱する加熱手段を設けるとさらに良い。
【００３０】
感熱センサー３の加熱には近傍にヒーターを設ける方法が有効である。
【００３１】
別にヒーターを設ける代わりに、感熱センサー３に電流を流し感熱センサー３自体を加熱する方法がさらに簡便で、小型、低コスト化が可能であるためより好ましい。
【００３２】
図４を用いて乱数発生器２４の動作について説明する。乱数発生器２４は図４Ｃのような、出力頻度がランダムなパルスを出力する。出力頻度がランダムなもの以外にも、パルス幅がランダムなもの、パルス高さ（強度）がランダムなもの等も使用可能である。しかし、出力頻度がランダムなパルスの方が、蝋燭の炎のチラツキ（風のないときの揺らぎ）を再現するのにより好ましい。
【００３３】
図２を使って、本考案に係る改良された照明装置１の動作について説明する。感熱センサー３の信号はフィルター４により整形される。フィルター４はバンドパスフィルターであって、不要な低周波成分と高周波成分をカットする。前記したようにフィルター４を設けることにより蝋燭の炎の揺らぎを良く再現できる。
【００３４】
フィルター４を通過した信号はアンプ２１により信号強度を強める。アンプ２１から出力された信号は必要に応じて設けられたフィルター５により波形を整形される。フィルター５は主にバンドパスフィルターであって、不要な低周波成分と高周波成分をカットする。フィルター５はフィルター４の機能を補強するものであり、フィルター５を設けることにより蝋燭の炎の揺らぎをさらに精度よく再現できる。
【００３５】
フィルター５から出力されたアナログ信号はＡＤ変換器２２によりデジタル信号に変換される。ＡＤ変換器２２からの出力は新たに設けた第一補正回路２３により出力が補正される。第一補正回路２３の働きについては後で述べる。
【００３６】
第一補正回路２３からの出力、及び、乱数発生器２４からの出力はそれぞれ演算器２５に入れられ、演算結果を出力する。演算器２５の働きについては後で述べる。
【００３７】
演算器２５の出力信号はＰＷＭ回路２６に入れられパルス幅変調された信号を出力する。
【００３８】
ＰＷＭ回路２６の出力信号は、必要に応じて設けられたランプ駆動回路６に入れられランプを点灯するに足る電力信号を出力する。ランプ駆動回路６からの出力はランプ７に入力され、ランプを点灯させる。
【００３９】
図６を用いて第一補正回路２３の動作について説明する。ＡＤ変換器２２からの出力信号ａ（Ａ部信号強度）に対して第一補正回路２３出力信号をｂ（Ｂ部信号強度）とした場合、第一補正回路２３は、ａの増加とともにｂ／ａ（ｂをａで除した値，図６においてはグラフの傾き）が増大するような信号ｂを出力する。このようにすることによって、ランプ７の発光強度が大きいときでも発光強度の揺らぎをダイナミックに変化させることができ、人間の目で見た時により蝋燭の揺らぎに近づけることができる。
【００４０】
なお、アンプ２１、ＡＤ変換器２２、第一補正回路２３、乱数発生器２４、演算器２５、ＰＷＭ回路２６はワンチップのマイコン２の中で構成することができる。
【００４１】
演算器２５は、前記したように、ＡＤ変換器２２出力信号ａ（Ａ部信号強度）と乱数発生器２４出力信号ｃ（Ｃ部信号強度）の和をとるものとすることができる。しかし、単純に和をとるよりも後で述べるように乱数発生器２４からの信号を補正したうえで和をとった方が、蝋燭のチラツキをより高度に再現できさらに好ましい。
【００４２】
図３は、より改良された照明装置１の動作を説明する図であり、図２の演算器２５の内容を説明したものでもある。演算器２５は第二補正回路２７と加算器２８からなる。乱数発生器２４からの信号は、新たに設けられた第二補正回路２７に入れられ、その出力は第一補正回路２３の出力とともに加算器２８に入れられる。加算器２８は第二補正回路２７の出力と第一補正回路２３の出力とを加える。
【００４３】
図７を用いて第二補正回路２７の動作について説明する。前記乱数発生器２４出力信号ｃ（Ｃ部信号強度）、前記第一補正回路２３出力信号ｂ（Ｂ部信号強度）、前記第二補正回路２７出力信号ｆ（Ｆ部信号強度）とした場合に、ｂが大きくなるときに増幅率ｆ／ｃ（ｆをｃで除した値）が大きくなるような関係を持たせた前記第二補正回路２７を、前記乱数発生器２４と前記加算器２８の間に設けると良い。このようにすることによって、ランプ７の発光強度のチラツキをダイナミックに変化させることができ、より蝋燭のチラツキに近づけることができる。このときのＢ，Ｃ，Ｄ部信号強度の関係を図４で示した。
【００４４】
ここで、Ｂ部信号強度ｂが大きくなるときに、増幅率ｆ／ｃが大きくなるような関係、とは図７のｊ，ｋ，ｍのいずれの場合でも良く、信号強度ｂに対して増幅率ｆ／ｃが増加する関係にあれば良い。
【００４５】
なお、アンプ２１、ＡＤ変換器２２、第一補正回路２３、乱数発生器２４、第二補正回路２７、加算器２８、ＰＷＭ回路２６はワンチップのマイコン２の中で構成することができる。
【００４６】
図８は本考案の照明装置を使用した照明装置の外観と内部構造の例を示す図である。本考案に係る回路はプリント基板９３上に構成される。プリント基板９３上にはＬＥＤ９６（ランプ７の一例）、サーミスタ９５（感熱センサー３の一例）等が配置されている。プリント基板９３は、図示しない電源回路とともに筐体９１に納められている。筐体９１にはランプハウジング７１が付けられ、その中にＬＥＤ９６が入れられる。筐体９１には穴９２が設けられ、サーミスタ９５が露出し、風を受けることができるように構成することができる。
【００４７】
なお、サーミスタ９５（感熱センサー３の一例）は必ずしも露出されている必要はなく、風を受けることができる熱伝導性のある部材に接着されていてもよい。
【００４８】
さらにこれら外観は必ずしもこのような構成である必要はなく、風の熱をサーミスタ９５（感熱センサー３の一例）が感知でき、ＬＥＤ９６（ランプ７の一例）の明かりが外部から視認できればよい。電源も筐体に内蔵されている場合に限定されず、外部から供給するような形態でも良い。
【００４９】
図９は図２、３で示した本考案の改良された照明装置の具体的な回路の一例を示す図である。感熱センサー３としてサーミスタを用い、ランプ７としてＬＥＤを採用している。アンプ２１、ＡＤ変換器２２、第一補正回路２３、乱数発生器２４、演算器２５（第二補正回路２７、加算器２８）、ＰＷＭ回路２６は１チップのマイコン２の中に構成した。マイコン２には外付けのフィルター５を設けた。感熱センサー３の出力はフィルター４を介してマイコン２に入れられる。マイコン２からの出力信号はランプ駆動回路６を介してランプ７に接続している。
【００５０】
感熱センサー３（Ｓ）を加熱するために抵抗Ｒ１の値を調整し感熱センサー３（Ｓ）に積極的に電流を流すようにした。
【００５１】
なお、電源については公知のものが使用可能なため省略した。
【００５２】
図示しない電源一つに対して、感熱センサー３からランプ７までの回路を複数個接続してもよい。また、一つの感熱センサー３に、フィルタ４からランプ７までの回路を複数個接続してもよい。
【００５３】
ランプ７は複数の光源の集合体でも良い。例えば、ランプ駆動回路６の後に、複数個のＬＥＤ（ランプ７）を接続するような使い方も可能であり、ＰＷＭ回路２６の後に、ランプ駆動回路６とＬＥＤ（ランプ７）のセットを複数個設けてもよい。
【００５４】
これまで、Ａ〜Ｆ等の電圧が正の場合を想定して述べてきたが、負の場合であっても成り立つことは言うまでもない。その場合、本明細書中の「電圧」（図面中の電圧を含む）、「信号強度」は、それぞれ「電圧の絶対値」、「信号強度の絶対値」と読み替えるものとする。
【符号の説明】
【００５５】
１．照明装置
２．マイコン
３．感熱センサー
４．フィルター
５．フィルター
６．ランプ駆動回路
７．ランプ
２１．アンプ
２２．ＡＤ変換器
２３．第一補正回路
２４．乱数発生器
２５．演算器
２６．ＰＷＭ回路
２７．第二補正回路
２８．加算器
７１．ランプハウジング
９１．筐体
９２．穴
９３．プリント基板
９５．サーミスタ
９６．ＬＥＤ
Ａ．ＡＤ変換器出力
Ｂ．第一補正回路出力
Ｃ．乱数発生器出力
Ｄ．演算器出力
Ｅ．ＰＷＭ回路出力
Ｆ．第二補正回路出力
ａ〜ｆ：Ａ〜Ｆ部の信号強度
ｇ．演算器出力が大きい場合
ｈ．演算器出力が中くらいの場合
ｉ．演算器出力が小さい場合
Ｖｃｃ  電源
ＧＮＤ  グランド
Ｕ１  マイコン
Ｒ１−Ｒ９  抵抗
Ｃ１−Ｃ３  コンデンサ
ＣＰ１−ＣＰ２  電解コンデンサ
Ｑ１  トランジスタ
Ｌ  ランプ
Ｓ  感熱センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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