(57)【要約】      （修正有）【課題】多機能化かつ高品質化し、より使いやすく、より省エネルギーにし、価格を低減した照明器具を提供する。【解決手段】主照明器具自体を非常時緊急時の照明に使用できる機能を持たせ、全域で必要な照度を確保する。長期間の待機状態を確実にする為にバッテリーは防爆機能をもつリチウムポリマー電池３とする。リチウムポリマー電池３の価格低減の方策としてデインプル付きケーシングを提供する。パルス通電にてさらに寿命を延ばす。高出力白色・ＬＥＤ照明器具の欠点であったぎらつき防止機能を安価に簡便に実現する。高出力白色・ＬＥＤ照明器具の色質の扱いの簡便化を図る。照明器具の周囲の照度や人間の存在を検知し、必要なときに点灯する帰還回路のついた自動調光装置を組み込む。ＷＥＢベースの照明パラメターのモニター及び制御を行う。【選択図】図４
2009176693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は省エネルギー照明器具の質をあげつつこれを多機能化ならびに高品質化を実現する。本発明の第一機能は照明装置の給電電力側の供給電力が異常状態で供給不能になったことを自動的に電子回路で検知しこれを本発明のコンパクトかつ軽量で電解液を含まない長寿命で軽量なリチウムポリマー電池を組み合わせた新型ＬＥＤドライバー等の回路に入力する。この新型ＬＥＤドライバー等はリチウムポリマー電池型バッテリ駆動に切り替え後、負荷の出力を所定の大きさに低減するかあるいは低出力の補助ランプに自動的に切り替える。緊急時点灯でパルス通電を行うことで従来のインバーター蛍光灯でも寿命を延ばす事が可能である。
【請求項２】
新型ＬＥＤドライバーはＬＥＤ照明を請求項１記載の交流入力と電解液を含まず長寿命で軽量のリチウムポリマー電池の自動切り替え可能な機能を持ち照明出力と点灯時間を調整せしめ所定の必要な明るさと必要十分な時間だけ点灯させうる。
【請求項３】
請求項１記載による非常時の自動切り替えの負荷は主照明器具またはナツメ球との補助照明器具等である。
【請求項４】
請求項１記載による多機能化の本発明の第二機能としてはＬＥＤ白色照明の光の質をシームレスで柔らかい光を安価に簡便に実現せんとするものである。
【請求項５】
請求項１記載による多機能化の本発明の第三機能としてはＬＥＤ白色照明の操作性・実用性を向上させんとする。高出力ＬＥＤ白色照明においては２５００Ｋから９０００Ｋまでの色温度に対応したさまざまな種類があるが、これは点灯してみないと区別できない。これを簡便に弁別する方法を提供せんとするものである。
【請求項６】
請求項１記載による多機能化の本発明の第四機能としては既存蛍光灯などで採用されている周囲の照度検出センサー、モーション感知センサー、音声検知センサー、光デジタル信号検出器等々をさらに制御も容易に構造も簡単で安価なＬＥＤドライバーにも組み込みこれを帰還（フィードバック）しさらに機能性をあげる方法を提供せんとするものである。これらはインターネットのＷＥＢベースでモニターと制御を可能とさせる。
【請求項７】
請求項１記載による多機能化の本発明の第一機能に関連してコンパクトで軽量ではあるが価格の高いリチウムポリマー電池の価格低減の一方策として、防爆用のディンプル付きのケース（電池外側容器）を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、照明器具を多機能化・高品質化することで大幅に付加価値を加えた照明装置を実現する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】照明器具は単機能の器具が多い。たとえ機能を備えているものであっても、従来の機能は多くてもたかだか、補助照明か調光装置かモーション感知機能程度までの付加機能である。また最新技術の採用といえどもネットワークを利用したモニター機能程度に留まっていることが多い。【０００３】照明器具は多機能性を追求することよりは、消費電力から光束（ルーメン値）へのいわゆる変換効率の改良に重点が置かれてきた。その結果、直線型蛍光灯は電子化などの改良により、効率の点では大きな進歩があった。また白熱灯電球と交換可能な白熱電球型蛍光灯も直線型蛍光灯の効率にまでは届かないもののある程度までの普及が進んでいる。【０００４】しかしながら蛍光灯は本質的に水銀イオンの放電の発光機構を利用している為、水銀の毒性が問題になり、本来は照明器具としては好ましくない。経済性が良い事からその毒性には眼をつむってきたのが現状である。しかしながら、新たな照明器具として高出力、高効率ＬＥＤ照明が市場に登場しはじめ、徐々に照明器具の世界にはいり込む兆しがみえてきた。【０００５】一般照明装置においてもエレクトロニクスの集積化・高度化によってその機能性の向上と省エネルギー技術の進歩は目立ったものがある。たとえば、蛍光灯照明器具においては安定器の電子化が進んだ結果、変換効率は従来の直線型蛍光灯では６０−７０ルーメン／ワット（ｌｍ／Ｗと表記）であったものが１００ｌｍ／Ｗを超えるようにもなり少ない電力で明るい照明効果が得られるようになってきた。【０００６】このような状況で、西暦２００７年後半にはいってＬＥＤは、蛍光灯よりも輝度（カンデラ値）の高い照明装置が開発されてきて、そのＬＥＤ照明の変換効率も１００ｌｍ／Ｗを超える照明装置も入手可能になり、輝度の高い分に応じて、無駄な空間に光束を放出しないためにさらなる照明電力の節約が可能になってきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】照明器具は明るさの点で大きな進歩を遂げたが，明るさの観点からだけでは、現在はほぼ技術的に飽和状態に近く，発展する技術の選択肢が狭くなってきた。この分野では、このような状況を打開して経済社会の活性化と社会への貢献が望まれる。【０００８】既存技術の照明器具もまた新しい技術のＬＥＤ照明の照明器具にも付加価値を付け加えることが切望される。特に新しい照明であるＬＥＤ照明器具にはその特徴に応じた高い価値を付け加えることが切望される。【０００９】そのような付加価値を持つ追加機能としては、一般照明器具が製造者や利用者にとってより使いやすく、光源の質をさらに改良せしめ、人的事故、人的災害、テロによる攻撃、自然災害などによる停電時への非常事態対応を可能とするものが好ましい。【００１０】予測できない地震などの自然災害や、人的災害時やテロ攻撃、あるいはもっと頻繁には落雷などによって基盤電力が突然停止し、しかも予備電源も動作しないなどの非常事態が生じた場合、夜間はもとより昼間においても、人口密度の高い都会の地下街や高層ビル、地下鉄車両内で暗闇になると、多数の市民の安全・生命が脅かされかねない。【００１１】本発明の第一機能としてはまず上記のような点に鑑み、大きな地震や火事などの災害や人災等によって、突如、地下や高層ビルの外の光の届かない闇空間に閉じこめられ、そこから外部の安全な場所に避難するまでに必要十分な時間だけ、直前まで点灯していた照明装置が引き続き必要なだけの光束と照度を継続する方法を提供せんとするものである。従来は蛍光灯などでもこのような対策のとられていたものがあるものの、標準型の４０Ｗクラスの蛍光灯では電力消費が大きく、点灯時間と電池のバランスが不十分で普及がすすんでいなかった。そこで蛍光灯と変換効率は同程度でありながら、集光性の良い蛍光灯型ＬＥＤを採用して両者のバランスを改良できないかと考えた。（実際的な災害などの停電対策）【００１２】本発明の第二機能としてはＬＥＤ白色照明の光の質をシームレスで柔らかな光源に改良せんとするものである。質の高い照明がより普及しやすく普及することではじめて新機能が有効になる。また社会の経済も活発になる。（ぎらつき対策・シームレス化）【００１３】本発明の第三機能としてはＬＥＤ白色照明の操作性・実用性を向上させんとする。高出力ＬＥＤ白色照明においては２５００Ｋから９０００Ｋまでの色温度に対応したさまざまな種類がありユーザーからの要求もまちまちであるが、一般にこれら色温度は点灯してみないと判別できない。本発明の第三機能はこの識別を簡便に弁別する方法を提供せんとするものである。（色温度分類・識別対策）【００１４】本発明の第四機能としては既存の蛍光灯などでは少数ではあるが、一部採用されている周囲の照度検出センサー、モーション感知センサー、音声検知センサー、光デジタル信号検出器等々をさらに制御のしやすいＬＥＤ白色照明にも組み込みこれを帰還（フィードバック）しさらに機能性をあげる方法を提供せんとするものである。（ＬＥＤドライバーへの種々のセンサーの組み込み）
【課題を解決するための手段】
【００１５】上記第一の機能の目的を達成するために、照明装置の供給電力側の供給電力が異常状態に陥り給電不能な状態に陥った時に、これを自動的に電子回路にて検知し充電可能なバッテリーに自動的に切り替える。その情報を充電可能なインバーター安定器（バラスト）Ｈｆ１の回路に入力する。この型安定器Ｈｆ１は切り替えられた後に、負荷の出力を所定の大きさに低減・調整するか、あるいは低出力の補助ランプに自動的に切り替えて点灯を一定時間持続する。非常時バッテリーを付加したブロック図が図１に示されている。すなわち問題解決手段としては非常時に交流入力から停電検出器２の信号で、自動的に非常時バッテリーに切り替え、その出力を維持するか、または低減調整し、必要とされる一定の時間の間だけ当該照明の出力を維持せしめる。非常時バッテリーは従来においてはニッケル水素電池であった。このようにほとんどの電池には電解液を採用しており、長期にわたって未使用のまま放置しておくと電解液が漏れだすという問題があり、予期できない災害時にいざ停電が起きたときに電池が予定通り作動しないと人の命にかかわる事故に発展しかねない。この点、電解液を固体のポリマーに置き換えたコンパクトなリチウムポリマー電池を採用することで従来の問題の一つが解決される。ただしリチウムポリマー電池は性能が高いものの価格が高価であるという難点もある。【００１６】蛍光灯の場合、この調光器の仕様は対象とする照明器具の種類によって異なる。Ｈｆ１（インバーター）型蛍光灯の場合でもその種類によって調光範囲が異なる。たとえば、某社の製品の場合においては光出力の下限が０．５％のものから６０％にいたるまで多様な範囲である。またＴ社の４０Ｗ非常点灯機能をもつ蛍光灯では６０％出力で２０分の性能を誇るが場合によっては２０分では不都合を生じるケースがあり、十分とは言えない。このときには７．２Ｖｘ３Ａ＝２１．６Ｗのニッケル水素電池６本を使用していてスペースが嵩む。（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｌｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｌｔ／ｎｅｗ／ｓｉｓｅｔｓｕ／ｓｅｌｆａ／ｓｅｌｆａ．ｈｔｍ）電池のサイズと容量には現実的な上限があるからさらに点灯時間を増やす為にはパルス運転をしてＤＦ（Ｄｕｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ）を調節する。【００１７】銅鉄型安定器ＣＦ４を使った図２のような蛍光灯では一般には調光器は採用されていない。突如入力電力がなくなった場合には、停電検出器２により銅鉄型安定器専用の安定器ＣＦ４にて電源電圧（例えば１００ＶＡＣ）にて、ナツメ球（豆電球、豆球、ベビー球）への切り替えを行い非常時バッテリー３＋インバーターに切り替える。例として電球型では約５Ｗ、ＬＥＤ型では約０．５Ｗの消費電力である。後の表でも分かるようにナツメ電球の明るさでも非常時には有用である。【００１８】“照明学会の屋内照明基準”によれば、  その一例として、さまざまな場所での照度（ルクス値）は図３の表の様に示されている。  場所によって異なるがおよそ目的の部屋の明るさの１／１０、“全般照明”でさらに“深夜照明”が１／１００程度となっていることが理解される。照度の単位にて、定量的にいうと１ルクスが最低必要な照度で場合によっては１０ルクスから５０ルクスが望ましいところであるとも言える。【００１９】以上は既存の蛍光灯での調光または補助ランプのナツメ球等への自動切替によって切り替えを行うことの説明であった。近年は蛍光灯の照度と消費電力の点で蛍光灯と代替可能なＬＥＤ照明が出てくるようになっている。図４に本発明のリチウムポリマー電池型非常時バッテリー３を付加した新型ＬＥＤドライバーのブロック図が示されている。ＬＥＤ照明はその高い指向性という特性を生かしその使用法によっては、消費電力が蛍光灯よりもさらに少なく、“我々の開発した蛍光灯型ＬＥＤ照明器具”においては半分以下にする事が可能なために、この考え方を実行すると本発明の効果はＬＥＤ照明においてより顕著になる。ＬＥＤ照明では調光機能付き新型ＬＥＤドライバー５が蛍光灯の安定器（バラスト）に相当する。このＬＥＤドライバーは入力の交流をＬＥＤへの印可電圧である直流３Ｖ前後で任意の電流値に変換する機能等をもつ。電解液を含まない長期間安定で信頼のおけるリチウムポリマー電池型非常時バッテリー３への自動切り替えが可能である。さらにリチウムポリマー電池はＳ社のものでは一個で３．７Ｖ，２．７Ｗｈすなわち１０Ｗｈのものが入手可能で１Ｗあたりの電池の重量は５．７ｇとニッケル水素電池の半分と大幅に軽量化できる。同様の性能のものは韓国やアメリカでも入手可能である。【００２０】問題はリチウムポリマー電池の価格を単純にしてさらに低減する方法である。一般にエネルギー密度の高い電池は、充電時あるいは放電時に、正しい方法で行わない場合、あるいはなんらかの不具合で正極と負極の間が短絡して電池内に熱が発生し、これが高温の気体になり爆発事故を誘起する場合がある。これを回避するために電子回路でさまざまな監視を行い制御を行うがそれでも爆発の危険は完全には避けられない。その防止に防爆弁なる部品を設けている場合が多いが、その製作には高い精度が要求されコストに転嫁されている。この防爆弁と同等の機能を有するものとして本発明では、金型などにより電池のケースに厚さの薄い小さなディンプル１１（エクボ、孔）を開け電池ケースの内部の温度が上がった場合にはこれを通して内部の高温ガスを容易にゆっくりと逃がさせしめる。【００２１】第二の機能実現の目的を達成するために”光学用ポリエステル（ＰＥＴ）フィルム”をＬＥＤチップと保護カバーの間に層状にあるいは距離をおいて挿入する。さらにプリズムフイルム、拡散フイルムを積層して、一様なシームレス光を実現せしめる。最近の熊田由美らの方法はＬＥＤチップのモジュールレベルのものと、レンズによる方法であった。今回の発明は三番目の新たな発明である。参考特許：熊田由美、特願２００７−３４１５９６、“帯状連続発光高出力ＬＥＤ照明器具”熊田由美、李佳偉“シームレスＬＥＤ照明器具”特許出願中【００２２】第三の機能実現の目的を達成するために白色の場合は図６に示すようにＬＥＤの色温度チャートの温度の対応する色で部品の一部のカバーなどに色温度つきカバー１０として色づけを行うか、あるいは照明装置の一部の表面にカラーシールまたは色を付けたシールを色温度の表示と共に貼付け、一見しただけで点灯せずとも分かるようにする。ＲＧＢなどのカラーＬＥＤについてはカラーシートまたは色を付けたシールに波長又は色温度等の数値をつけてこれを表示せしめる。【００２３】第四の発明の目的を達成するためにすでに集積回路で市販される種々のセンサーが安価で入手可能であるがこれらをＬＥＤドライバーの帰還回路に組み込むことを可能せしめる。
【発明の効果】
【００２４】第一の発明によれば従来は震災時などの非常事態に地下や高層ビルのなかで照明の供給電源が突然に切断された場合などに、従来なら暗闇に閉じ込められかねない事態で、非常事態になってから必要に応じた時間の間、従来の蛍光灯の照度が採用する電池の種類によって定格の明るさから１／１００程度の様々な照度で必要な時間だけ維持される照明機能を実現可能にする。【００２５】使用する電池は性能とコストの要求によって容量を決める。コンパクトで性能の高い充電可能なリチウムポリマー電池型であれば３７Ｗｈのものも過度な重量とサイズになることもなく、“我々の開発した蛍光灯型ＬＥＤ照明”（消費電力で１８Ｗの従来の蛍光灯で４０Ｗ相当）の照明器具も２時間は定格出力で明るさを維持できる。２５％の明るさであれば８時間、１％の場合であれば２００時間の間（８日間）維持可能で非常時の脱出にはいずれの場合も十分な照度を可能せしめる。これはコンパクトで軽量のリチウムポリマー電池と効率の高いＬＥＤ照明を組み合わせる事で、二つの要素の相乗効果で可能となったといえる。【００２６】第二の機能の実現によるシームレス化によるぎらつき防止の発明によればＬＥＤ特有の点光源からの眩しい光を必要な範囲内で分散させ、一様なより柔らかい光束を簡便にかつ安価に提供せしめる。【００２７】ＬＥＤの光の色は白熱電球や蛍光灯に比べて多彩であり、外観からではどのような波長かあるいは色温度なのかをあらかじめ知る事はむつかしい。第三の発明の“目による色温度表示”によればＬＥＤに通電することなく点灯時の色を知る事ができ、制作者には簡便な整理分類に利用せしめ、ユーザーには好みにあった色または色温度（白色照明）の照明を容易に選ばせしめる。【００２８】第四の機能の実現による光センサーを用いれば太陽光などによる周囲の明るさからＬＥＤ照明への影響を考慮して明るさを一定にすることで実効的な節電を可能せしめる。モーションセンサーなどは人通りの少ない廊下などでの節電を可能にせしめる。ボイスセンサーも同様な効果を期待せしめる。またＷＥＢベ−スのインターネットからのモニターと制御機能を付加し、より一層の節電をはかり、管理を強化する。このようなセンサーやＩＴ（インターネットテクノロジー）の導入で、もともと大幅な電力節約の可能なＬＥＤ照明の節約量をさらに改善せしめる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】第一の機能実現の事例として本発明はリチウムポリマー電池を使った、効果の高い新型ＬＥＤドライバーを組み込んだ蛍光灯型ＬＥＤ照明の事例が図４に示されている。【００３０】非常時に電池に回路が切り替えられたあと、応答の早いＬＥＤやナツメ球への通電形態はパルス状で行う。通電効率（ＤＦ，Ｄｕｔｙ  Ｆａｃｔｏｒ）の場合はパルス状となり、さらに電力の節約を可能とし、節約分は照度の向上または非常時の通電時間の延長に費やされる。【００３１】応答速度の遅い銅鉄型バラストのタイプの蛍光灯の場合は遅い繰り返し周波数のパルス運転が望ましい。【００３２】第一の機能実現の発明は蛍光灯型ＬＥＤ照明に限定されるものではなく、電球型ＬＥＤ照明、投光器型ＬＥＤ照明、街路灯用ＬＥＤ照明、看板のＬＥＤバックライト等の照明等々にも応用されうることは自明であり本発明に含まれる。【００３３】第二の機能実現案のシームレス化の機能フィルム積層事例を図５に示す。この発明事例は原理的にこの平面の形態にとどまらず、種々のＬＥＤ照明器具の形状に対応した曲面を含む種々の形態が可能である。【００３４】第三の機能実現の“目による色温度表示”の事例を図６に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のインバーター安定器Ｈｆ１のブロック図。従来のインバーター型蛍光灯でもインバーター安定器Ｈｆ１をパルス運転することで、不十分であった点灯時間を延ばす事ができ、非常用対応照明として、より性能が向上する。
【図２】銅鉄式安定器ＣＦ４のブロック図。従来のインバーター型蛍光灯でも銅鉄式安定器ＣＦ４をナツメ球５を通電可能に改良することで、非常時の電源停止にも対応可能となる。
【図３】照明学会の屋内照明基準の様々な場所での照度（ルクス）を示す。ＪＩＳ規格にもほぼ準じている。
【図４】新型ＬＥＤドライバーブロック図で非常時にも定格照度から必要最小限度まで様々な照度を提供可能とする。電力節約の大きなＬＥＤ照明とコンパクトで軽量かつ電解液を仕様しないリチウムポリマー電池の相乗効果で信頼性の高い長時間点灯可能な非常用照明の提供を可能とする。
【図５】機能フィルム積層事例で拡散フィルム７やプリズムフイルム８でＬＥＤチップ９からの不連続光から簡便で安価にシームレス光を生成せしめる。
【図６】色温度付きカバー１０をこのチャートにもとづいて取り付ける。添付シールで補助するかまたはシールで代替しても良い。
【図７】防爆用デインプルケース板。ディンプル１１（エクボ、孔）をリチウム電池のケースを金型などでプレスあるいはモールドすることで価格を低減せしめる。
【符号の説明】
【００３６】１  従来の電解質型インバーター安定器Ｈｆ２  停電検出器３  リチウムポリマー電池型非常時バッテリー４  銅鉄式安定器ＣＦ５  調光機能付き新型ＬＥＤドライバー６  ＬＥＤ照明／負荷７  拡散フィルム８  プリズムフイルム９  ＬＥＤチップ１０  色温度付きカバー１１  ディンプル
【図１】
2009176693.tif 000003
【図２】
2009176693.tif 000004
【図３】
2009176693.tif 000005
【図４】
2009176693.tif 000006
【図５】
2009176693.tif 000007
【図６】
2009176693.tif 000008
【図７】
2009176693.tif 000009