JP2017139230A - 照明システムおよび照明制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】災害時における住民への報知や誘導に資する照明システムおよび照明の制御方法の提供。
【解決手段】基地局と前記基地局と接続された照明器具とからなり、前記基地局は、災害情報を受信する手段と、前記災害情報に基づいて前記照明器具に対する発光制御信号を作成する手段と、前記発光制御信号を前記照明器具に送信する手段と、を備え、前記照明器具は、光源と、前記発光制御信号を受信する手段と、前記発光制御信号に基づいて前記光源の発光を制御する発光制御処理を行う手段とを備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、特に災害非常時などに好適な照明システムおよび照明制御方法に関する。

低消費電力のＬＥＤ（発光ダイオード）を発光源にした照明器具は、一般家庭はもとより商業施設などでも多く設置され、屋外に設置する街路灯などの照明器具への採用も進んでいる。この照明器具は、本体の内部に自然光系あるいは白色系で発光するＬＥＤを複数配列し、下方に向けて照明光を照射するようにしたものである。

このような照明器具において、周囲の明るさを安定して検出でき、ＬＥＤの点灯および消灯を正常に制御できるように改良されたものが提案されている（特許文献１参照）。また、デジタル情報により変調された電気信号によりＬＥＤの発光・非発光を高速に切り換えて照明光を変調し、受信側でこの照明光からデジタル情報を抽出するようにした照明光通信技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１３−２０１０１０号公報 国際公開ＷＯ２００７／００４５３０号公報

上記特許文献１、２に開示された照明器具は、照明器具を設置した一部の環境の照明に用途が限定されたもので、したがって採用しているＬＥＤは自然光系あるいは白色系のＬＥＤのみが使用されている。また、このようなＬＥＤを発光源とした街路灯のような照明器具は主に防犯を目的にしているが、その機能を維持するため、商用電源が遮断された場合のために非常点灯が可能となるように蓄電池を内蔵したものも提案されている。

ところで、街路灯のような照明器具は、夜間の路上の照明が主な機能となるが地震、津波、土砂崩れなどのような自然災害が発生した場合は、商用電源や電話回線、インターネットなどの通信手段が瞬時に遮断されその機能を果たすことができなくなる。街路灯への商用電源の遮断は同時に市街地や幹線道路などの照明のすべてが停止することになり、暗夜の状況で生活者の不安がつのるとともに、電話回線、インターネットなどの通信手段の遮断によって災害の状況を把握することが困難となる。

そこで、僅かでも環境の照明に役立つのが蓄電池を内蔵した街路灯による非常点灯であるが、これによっても１本の街路灯が環境の一部を照明するのみで、災害の発生状況を把握することは困難である。このような状況において、災害の発生状況に関する情報の入手は通常、テレビ、ラジオ放送が拠り所となるが、これによっても災害発生からかなりの時間が経過した情報であり、商用電源や電話回線、インターネットなどの通信手段が遮断している状況ではこれも困難である。

しかしながら、災害の発生への対応は災害が発生した初期段階が重要であり、特定の地域のいずれの地域が危険であり、いずれの地域が安全であるかの具体的な情報を実時間で把握できることが重要である。 本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、街路灯に災害状況識別機能を備えるようにし、災害が発生した場合、迅速に危険地域と安全地域の報知が可能となる照明器具および照明器具点灯システムを提供することを目的とするのである。また、同機能を使って、季節やイベントなどに応じて被照明場所の明るさや色彩などを変えることにより、被照明場所の快適性演出、美観向上、情報通知なども提供できる。

そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、
（１）基地局と前記基地局と接続された照明器具とからなり、前記基地局は、災害情報を受信する手段と、前記災害情報に基づいて前記照明器具に対する発光制御信号を作成する手段と、前記発光制御信号を前記照明器具に送信する手段と、を備え、前記照明器具は、光源と、前記発光制御信号を受信する手段と、前記発光制御信号に基づいて前記光源の発光を制御する発光制御処理を行う手段と、を備えたことを特徴とする。

（２）上記（１）において、前記光源とは、常用光源と警報用光源とからなる特徴とする。
（３）上記（１）又は（２）において、前記発光制御信号には、前記光源の発光色を制御する発光色情報を含み、前記発光制御処理とは、前記光源の発光色を前記発光色情報が示す発光色に発光させる処理であることを特徴とする。
（４）上記（１）乃至（３）において、前記発光制御信号の受信を契機に前記常用光源を消灯又は調光することを特徴とする。

本発明によれば、警報用光源は常用光源よりも前方で照明器具の前部に配置され警報用光源からの発光の視認性が向上した構成であって、通信機能により複数の街路灯の照明器具の常用光源または警報用光源に発光を指示することができるようにしたので、災害が発生した場合などに実時間で危険地域と安全地域の報知が可能となり、特定地域の防災管理に有効なシステムを構築することができる。

本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。 本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。 本発明の照明器具の放熱板の裏面の構成を示す図である。 本発明の照明器具の断面図である。 本発明の照明器具の放熱板と遮蔽板の構成を示す斜視図である。 本発明の照明器具の蓄電池の固定構造を説明する斜視図である。 本発明の照明器具の断面図である。 本発明の照明器具の電気系制御部を示す図である。 本発明の照明器具の点灯モードの一例を説明する図である。 本発明の照明器具の制御処理の流れを説明する図である。 本発明の照明器具の設置状態を説明する模式図である。 本発明の照明器具の制御処理の流れを説明する図である。 本発明の照明器具の稼働状態を説明する図である。 本発明の他の態様の照明器具の構成を説明する図である。 図１４の照明器具の発光ユニットの構成を説明する図である。 図１４の照明器具による街路灯の構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。図１に示す本発明の照明器具１は、後述の自然光系あるいは白色系で発光するＬＥＤチップ１６ａにレンズを被着した状態を示すもので、図２に反射板１６ｂを装着した状態を示す。同図に示すように本体１１は中空であって下面に投光用の開口１１ａを有し、支柱などへの固定フランジ１１ｂとともにアルミダイキャストなど耐蝕性に優れた素材により一体成型されている。

前記中空本体１１の先端には透光カバー１３の先端に連結したヒンジ金具１２ａを回動可能に備え、透光カバー１３を開口１１ａから解放したとき、中空本体１１からの脱落を防止するようにしている。また、中空本体１１の後端部には係止金具１２ｂを備え、透光カバー１３の開口１１ａへの止着が可能となるようにしている。なお、中空本体１１の後端部には光センサー１４が配設されており、この光センサー１４により中空本体外部の環境照度を示す信号が後述する制御回路３３へ送出される。

前記開口１１ａの前半部の開口段部１１ｃ上には熱伝導性に優れた金属素材の放熱板１５が固定され、この放熱板１５には基板１６に常用光源となる複数のＬＥＤチップ１６ａを配列したＬＥＤアレイを備え、この基板１６の前方の基板１７に非常用光源となる複数のＬＥＤチップ１７ａを配列したＬＥＤアレイを備える。なお、放熱板１５の常用光源および非常用光源の配設位置に複数の通孔を形成し、この通孔に砲弾型ＬＥＤを装着して固定するようにしてもよい。

さらに、前記放熱板１５には発光によるインジケータ機能と回路開閉機能を一体に備えた点検スイッチ１８および非常用光源の点灯時において点灯モードの切り換えが可能となるようにするモードスイッチ１９を設けてある。以上のように構成された放熱板１５の裏面には、図３に示すように常用光源となる複数のＬＥＤチップ１６ａを点灯するための制御回路モジュール２１および非常用光源となる複数のＬＥＤチップ１７ａを点灯するための制御回路モジュール２２が配設されている。

図４は上記構成の放熱板１５を中空本体１１の前半部に固定した状態を示すもので、かかる取付状態により放熱板１５の後端部に有する仕切板１５ａが中空本体１１内のほぼ中央で起立状態となり、前室ＦＲと後室ＢＲに仕切られた状態となる。この前室ＦＲには発熱要素となる前記制御回路モジュール２１、２２が臨むことになるが、さらに蓄電池充電用のトランス２３を前室ＦＲに配置することにより全ての発熱要素を前室ＦＲに集約したことになる。このように構成したことにより、前室ＦＲは放熱板１５で封止される一方、図５に示すように放熱板１５に連結されネジ止め２４ａされた遮蔽板２４により後室ＢＲは封止されることになる。

つぎに、後室ＢＲへの蓄電池２６の取付構造について説明する。本発明の照明器具１は屋外に設置されることを前提とするもので、風雨、震災などによる振動にも耐久性のある構造でしかも交換メンテナンス作業が容易であるようにしなければならない。そこで図６に示すように、蓄電池２６の外周面を保持する保持金具２７に蓄電池２６を内包して取付ネジ２８により中空本体１１の支持ボス１１ｄに固定するようにした。

前記保持金具２７の取付片２７ａには長孔２７ａ−１が形成されており、この長孔２７ａ−１に取付ネジ２８を固定するようにしたので、この取付ネジ２８を緩めた状態で蓄電池２６を保持したまま保持金具２７を後方へ移動して蓄電池２６を取り出すことができ、蓄電池２６の落下を防止しつつ点検交換が可能となる。

蓄電池２６の取り付けにあたり、図４、図６に示すように断熱緩衝材２９ａ、２９ｂを介装しておくことにより、断熱性および耐震性を向上することができる。なお、図６に示すように中空本体１１の内面の蓄電池２６の取付位置にリブ１１ａを形成しておくことにより、断熱緩衝材２９ｂと中空本体１１の内面との間に間隙が形成され、これにより中空本体１１の熱が蓄電池２６に直接伝わらないようにすることができ、断熱効果を促進することができる。

つぎに、警報用光源の取付構造について説明する。中空本体１１に配設する常用光源および非常用光源は下方を照明範囲とすることから、ＬＥＤチップ１６ａ、１７ａは下方に向けて取り付けるようにする。ところが、警報用光源からの発光は視認し易いようにするため、中空本体１１の側部から照射されるようにすることが好ましい。

そこで本発明の第１の例では、図１、図２に示すように中空本体１１の先端側部の両側に警報用光源となる高輝度で砲弾型の警報用ＬＥＤ４０ａ、４０ｂを直接固定するようにした。この場合、警報用ＬＥＤ４０ａは、常用光源１６ａ、非常用光源１７ａのＬＥＤの自然光系あるいは白色系に対し、例えば赤色のような発光色、警報用ＬＥＤ４０ｂは、例えば緑色のような発光色が得られるものとする。なお、この警報用光源に単体で赤色、緑色、青色の３原色を発光する３原色ＬＥＤを採用し、赤色、緑色の発光色の何れもが得られるようにしてもよい。

一方、本発明の第２の例では、図７に示すように中空本体１１の先端部に仕切板１５ｂを立設して空室ＥＲを形成し、この空室ＥＲを覆う部分のカバー１１ｅを透光性の素材で構成する。そして、この空室ＥＲに臨む放熱板１５の先端部に第１の例と同様の警報用ＬＥＤ４０ａ、４０ｂを配設する。なお、この第２の例の場合も警報用光源に３原色ＬＥＤを採用して赤色、緑色の何れをも発光させるようにしてもよい。

上記第１、第２の例において、採用する各ＬＥＤは１色の発光に１個とは限らず、輝度を向上するため複数個のＬＥＤを同時発光させるようにしてもよい。また、発光色は２色とは限らず、上記例の赤色、緑色の他に、例えば注意を促すために黄色に発光するＬＥＤを加えるようにしてもよい。さらに、危険状態を報知する目的に特化するのであれば、例えば赤色を発光するＬＥＤのみを配設してこれを点滅するようにしてもよい。

つぎに、本発明の照明器具１を駆動するための電気系制御部３０を図８に基づいて説明する。同図に示すように商用交流電源ＡＣの一方は蓄電池２６を常時充電する充電回路３１に接続され、他方は常開リレー接点３２を介して常用光源点灯回路３５に接続されている。前記充電回路３１ではＬＥＤチップ１７ａが点灯するに要する直流電圧の電気を蓄電池２６に供給するとともに、制御回路３３を介して非常用光源点灯回路３６に供給される。前記蓄電池２６への充電状態のモニターは点検スイッチ１８に内蔵したＬＥＤ１８ａの発光状態で確認することができる。なお、前記蓄電池２６への充電用の電気は、中空本体１１に一体あるいは別体に設けたソーラーパネルＳＰから供給するようにしてもよい。

前記制御回路３３はＵＰＵを主体にしたハイブリッド構成で、光センサー１４、点検スイッチ１８，モード設定回路３４からの信号を入力する。この制御回路３３の主な制御機能は、光センサー１４により検出された環境照度の値が夜間を示すと判断したとき、常開リレー接点３２を閉成して商用交流電源ＡＣを常用光源点灯回路３５に供給し、ＬＥＤチップ１６ａを点灯して常用の照明機能を果たすようにする。

一方、停電により商用交流電源ＡＣの供給が停止した場合は、光センサー１４により検出された環境照度の値が夜間を示すと判断したとき、これを監視している制御回路３３が蓄電池２６の直流電源を非常用光源点灯回路３６に供給し、ＬＥＤチップ１７ａを点灯して非常時の照明機能を果たすようにし、光センサー１４により検出された環境照度の値が昼間を示すと判断したとき、ＬＥＤチップ１７ａを消灯して蓄電池の電気の浪費を抑制し、非常用の照明機能をより長期間果たせるようにする。

前記制御回路３３にはモード設定回路３４が接続されており、モードスイッチ１９により非常用光源の各種の点灯モードの設定が可能となるようにしている。モード設定回路３４にタイマー機能を備えておくことにより、震災により停電が発生し長期化するような場合、夜間の非常点灯を、例えば４〜６時間に抑えて数日間の点灯が可能となるようにすることができる。また、タイマー機能とともにＬＥＤチップ１７ａを減光する調光機能を備えておくことにより、図９に示すような非常点灯の制御が可能となり、非常点灯の期間のプログラムが可能となるフェイルセーフ機能が得られる。なお、上述した制御回路３３の処理の流れを図１０に示す。

つぎに、上述した警報用光源の発光制御の流れを以下に説明する。図１１は本発明の照明器具１を仮想の特定地域に複数設置した状態の例を示す模式図であり、支柱Ｐの先端に本発明の照明器具１を設置して街路灯ＴＬ１〜３となるようにしてある。前記支柱ＰにはアンテナＡＮＴが備えられ、情報発信源となる基地局ＢＣが送られてくる電波の受信が可能となるようにしてある。各街路灯ＴＬ１〜３は個々にＩＤ（認識記号）が付与されており、基地局ＢＣからのアクセスは街路灯ＴＬ１〜３の個々に、あるいは特定した範囲の複数の街路灯に共通のＩＤを付与してグループ管理するようにしてもよい。

前記基地局ＢＣは地方自治体のような公的機関の運営管理が好ましく、この基地局ＢＣには特定地域毎に設置された送受信機ＴＲとの交信が可能となるようにし、例えば、全国瞬時警報システム（Ｊ−ＡＬＥＲＴ）から得られた災害情報の受信が可能となるようにする。前記基地局ＢＣへの災害情報の提供は、警察本部、消防署、海上保安機関などからの情報も受け入れるようにしておくことにより、発生した災害の状況をより正確に実時間で把握することが可能となる。

前記基地局ＢＣから受信した災害情報信号（発光制御信号）は図８に示す電気系制御部３０の通信制御部３７に入力する。通信制御部３７は災害情報信号を受信すると、ＩＤ格納部３８から自身に付されたＩＤを読み出し、受信した災害情報信号に付されたＩＤとの照合を行う。

ＩＤ照合が完了し街路灯ＴＬ１の通信制御部３７に同時通報機能（ＺｉｇＢｅｅ方式など）が組み込まれている場合は、受信した災害情報信号を特定された他の街路灯ＴＬ２、３へアンテナＡＮＴから転送する。街路灯ＴＬ１〜３は照明器具１が通信機能を備えていることから、ネットワークを構成する要素（ノード）となり、これにマルチホップ機能を備えておくことにより、防災マップ・ハザードマップに基づくリレー方式による警報が可能となる。なお、前記マルチホップ機能に基づく発光制御信号の転送にあたり、転送先である直近の照明器具との間で通信が不能となったとき、他の照明器具が転送先となる選択機能を照明器具１または基地局ＢＣに備えておくことにより、通信ネットワークの信頼性を向上することができる。

このようにして災害情報信号を受信した通信制御部３７は、災害情報信号を制御回路３３へ転送する。災害情報信号を入力した制御回路３３は、その情報の内容から災害の程度に対応する発光制御信号を警報用光源点灯回路３９に出力する。警報用光源点灯回路３９は入力した発光制御信号に基づき、当該街路灯ＴＬの地域が高い危険度である場合は、例えば、警報用ＬＥＤ４０ａの赤色発光の点滅または点灯により危険状態が非常に高いことを報知する。

一方、津波などの影響を受けない高台地区などの街路灯ＴＬが避難安全地域であるとの情報内容の災害情報信号を受信した場合は、制御回路３３からの発光制御信号に基づき、当該街路灯ＴＬの地域が避難安全地域であるということを報知する場合は、例えば、警報用ＬＥＤ４０ｂの緑色発光の点滅または点灯により報知する。なお、上述した災害発生時の処理の流れを図１２に示す。

上記のようにして警報用ＬＥＤ４０ａまたは警報用ＬＥＤ４０ｂの点灯に伴って常用光源のＬＥＤチップ１６ａの発光を非常用光源のＬＥＤチップ１７ａの発光へ切り換えることにより、蓄電池２６の電気の消費量を抑制することができる。なお、非常用光源のＬＥＤチップ１７ａを採用せず、常用光源のＬＥＤチップ１６ａを減光して蓄電池２６の電気の消費量を抑制するようにしてもよい。

このようにして警報用ＬＥＤ４０ａ、４０ｂが駆動されると、災害が発生した特定の地域は、図１３に模式的に示すように最も危険性の高い海岸沿いの地域Ａ１を赤色で発光させ、避難安全地域Ａ２を緑色で発光させることにより、当該地域の住民などは夜間においても危険・安全の判断を一目で行うことができる。

なお、以上の実施例においては、警報用ＬＥＤ４０ａ、４０ｂを採用する構成としたが、警報用ＬＥＤ４０ａ、４０ｂを採用せず、常用光源とするＬＥＤチップ１６ａに３原色ＬＥＤを採用し、通常時は自然光系あるいは白色系の発光を行い、災害発生時に赤色発光または緑色発光を行って報知機能が得られるようにしてもよい。

本発明の上記の実施例は、照明器具本体１の外観を舟形であるようにしてあるが、この外観に限定されるものではなく、例えば発光部分が図１４に示すような球体の照明器具５０にも実施することが可能である。即ち、同図に示すようにローゼット５１に固定した球形の透光グローブ５２の内部に電源ユニット５３およびＲＧＢコントローラ５４を配置し、その上部に発光ユニット５５を配置する。

発光ユニット５５は図１５に示すように、常用光源として自然光系あるいは白色系を発光するＬＥＤ５６、および彩色発光する３原色ＬＥＤ５７を備える。前記ＬＥＤ５６は街路方向となるように下向きの３面の反射面に取り付け、３原色ＬＥＤ５７は遠方からの視認しやすいように上向きの反射面に取り付けてある。このように構成した一対の照明器具５０を図１６に示すよう支柱５８のステム５９の端部に固定して街路灯となるようにする。この場合、ステム５９の中空内部に電気系制御部３０、通信制御部３７、蓄電池２６などを内蔵して構成することにより、ＬＥＤ５６、３原色ＬＥＤ５７の発光制御により上述した実施例と同一の災害対応の機能を得ることができる。

なお、前記照明器具５０の内側に必要に応じて仮想線で示すような反射板（シェード）６０を３原色ＬＥＤ５７側に配設しておくことにより、３原色ＬＥＤ５７の彩色された発光光が反射板６０に照射され、常用光源のＬＥＤ５６からの自然光系あるいは白色系の背景色となる彩色光を同時に得ることができる。これにより３原色ＬＥＤ５７からの彩色を任意に設定することができるので、例えば季節に応じて暖色あるいは寒色を選定することができ、自然光系あるいは白色系の背景色として街路の美観を向上することができる街路灯となる。また、通信制御機能を備えていることにより、複数の照明器具５０の彩色光の変更を一括して同時に、または個々に実行することができる。また、３原色ＬＥＤ５７からの発光を利用して上述した災害発生時の赤色発光または緑色発光を行って報知機能を得ることができる。

以上詳細に説明したように、本発明の照明器具によれば地震、津波、土砂災害、洪水、大規模火災、台風などの自然災害の報知に大きな機能を果たすが、農作物の天候による悪影響を事前に報知するなど、その応用の範囲はきわめて広範である。なお、本発明の照明器具は、屋外の設置はもとより屋内の設置も可能であり、建築施設などにおいて災害報知機能を得ることができる。

１・・・・・・照明器具
１１・・・・・中空本体
１３・・・・・透光カバー
１４・・・・・光センサー
１５・・・・・放熱板
１６・・・・・基板
１６ａ・・・・ＬＥＤチップ
１７・・・・・基板
１７ａ・・・・ＬＥＤチップ
１８・・・・・点検スイッチ
１９・・・・・モードスイッチ
２１・・・・・制御回路モジュール
２２・・・・・制御回路モジュール
２３・・・・・トランス
２４・・・・・遮蔽板
２６・・・・・蓄電池
２７・・・・・保持金具
３０・・・・・電気系制御部
３１・・・・・充電回路
３２・・・・・常開リレー接点
３３・・・・・制御回路
３４・・・・・モード設定回路
３５・・・・・常用光源点灯回路
３６・・・・・非常用光源点灯回路
３７・・・・・通信制御部
３８・・・・・ＩＤ格納部
３９・・・・・警報用光源点灯回路
４０ａ・・・・警報用ＬＥＤ
４０ｂ・・・・警報用ＬＥＤ
ＳＰ・・・・・ソーラーパネル
ＡＮＴ・・・・アンテナ

Claims (5)

1. 基地局と前記基地局と接続された照明器具とからなり、
   前記基地局は、
   災害情報を受信する手段と、
   前記災害情報に基づいて前記照明器具に対する発光制御信号を作成する手段と、
   前記発光制御信号を前記照明器具に送信する手段と、を備え、
   前記照明器具は、
   光源と、前記発光制御信号を受信する手段と、
   前記発光制御信号に基づいて前記光源の発光を制御する発光制御処理を行う手段と、
   を備えた照明システム。
2. 前記光源とは、常用光源と警報用光源とからなる請求項１に記載の照明システム。
3. 前記発光制御信号には、前記光源の発光色を制御する発光色情報を含み、
   前記発光制御処理とは、前記光源の発光色を前記発光色情報が示す発光色に発光させる処理であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明システム。
4. 前記発光制御信号の受信を契機に前記常用光源を消灯又は調光することを特徴とする請求項２又は３に記載の照明システム。
5. 基地局と前記基地局と接続された照明器具とからなり、
   前記基地局が、
   災害情報を受信するステップと、
   前記災害情報に基づいて前記照明器具に対する発光制御信号を作成するステップと、
   前記発光制御信号を前記照明器具に送信するステップと、を備え、
   光源を備える前記照明器具が、
   前記発光制御信号を受信するステップと、
   前記発光制御信号に基づいて前記光源の発光を制御する発光制御処理を行うステップと、
   を備えた照明制御方法。