照明装置
【課題】同一のバッテリを使用して照明可動時間を長期化させる事が可能な照明装置を提供する。
【解決手段】バッテリ２、スイッチ手段６、当該スイッチ手段６を介して当該バッテリ２に接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源４、５、当該バッテリ２の電圧を検出する電圧検出手段７、及び当該電圧検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリ２と当該少なくとも２種類の光源４、５の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段６を制御するスイッチ制御手段８とから構成されている照明装置１。
【解決手段】バッテリ２、スイッチ手段６、当該スイッチ手段６を介して当該バッテリ２に接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源４、５、当該バッテリ２の電圧を検出する電圧検出手段７、及び当該電圧検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリ２と当該少なくとも２種類の光源４、５の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段６を制御するスイッチ制御手段８とから構成されている照明装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関するものであり、特に詳しくは、同一のバッテリを使用して照明可能時間を長期化させる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、懐中電灯、工事用或いは災害救助活動用或いは鉱山作業用等のヘッドランプや、更には、釣、登山等のスポーツ用のランプ等には乾電池が使用されるか、充電可能な二次電池が使用されており、乾電池の場合は、電圧が所定の電圧以下となると廃棄されて新しい乾電池と入れ替えて使用されており、一方、二次電池を使用する場合には、充電器を使用して当該二次電池に充電操作を行って再生された二次電池を使用する事が一般的である。
【０００３】
然しながら、この種の照明装置に於いては、１つの照明装置に於いては、特定の出力を持った一種類の光源のみが装着されており、又当該光源に合う出力を持った乾電池或いは二次電池が搭載される様に設計されている。
【０００４】
従って、高輝度の照明が必要な場合には、光源も高輝度で高電力の光源を用いると同時に乾電池或いは二次電池等のバッテリも当該光源を駆動するだけの高出力を持ったものが使用される必要があった。
【０００５】
処で、上記バッテリにはそれぞれ特有の放電特性を有する事は周知であり、所定の光源を発光駆動させる間に、当該バッテリの出力電圧は当該放電特性に従って除々に低下し、その電圧が当該光源を発光させうる最低限の電圧、つまり終端電圧以下になると最早当該光源を発光させる事が出来なくなるので、その時点でバッテリの交換若しくは充電処理が必要となっている。
【０００６】
然しながら、上記の如く当該バッテリが所定の光源の駆動を可能とする終端電圧以下となった場合でも当該バッテリには未だある程度の残留容量が存在しているので、直ちに当該バッテリを廃棄したり充電処理操作にかける事は経済的な損失が大きい。
【０００７】
一方、当該照明装置の使用形態としては、当初の所定の時間は高輝度の照明を必要とするが、その後は、低輝度の照明であっても長時間照明が確保される事が好ましい場合が多く存在する。
【０００８】
例えば、建築現場で、夜間作業する場合に、当初の数時間は明るい照明が必要であってもその後は、暗い照明の下でも必要な作業を行う事が可能である場合があり、翌日に回していた作業をその日の内に完成させる事ができれば、作業効率も向上し又作業時間を長期化させる事によってコストの増大及び非効率化を防止する事が出来る。
【０００９】
又、災害時の救助活動でも、同様の環境にあり、又登山用の懐中電灯或いはヘッドランプでも、歩き始めは明るい照明が必要としても、長く歩いていることによって目が暗さになれると、暗い照明でも登山中の安全を充分に確保する事が可能である。
【００１０】
又、釣用の浮き或いは水中の集魚灯でも、当初は明るい照明が必要とされるが、以後は浮きの位置或いは集魚灯の位置が判別出来れば良い場合が多い。
一方、本願発明者は、バッテリの特性を鋭意検討した結果、上記の様に所定のバッテリを用いて、所定の光源を発光駆動した場合で、当該バッテリの出力電圧が、当該所定の光源に対する当該バッテリが有する固有の終端電圧以下となった場合、従来廃棄するか乃至は充電処理操作に供していたバッテリでも、当該所定の光源よりも負荷の小さい、即ち消費電力の小さい別の光源に接続させると、当該バッテリの出力電圧が向上し、当該終端電圧に到達した時点から更に相当長い時間、当該同一のバッテリで、当該消費電力の小さい光源を駆動させる事が可能であることを知得した。
【００１１】
その結果、本願発明者は、上記した知得知見を活用して、従来所定の光源を点灯出来なくなったバッテリが直ちに廃棄されるか或は充電処理操作に供されるのを防止して、長期間に亘って当該同一のバッテリを有効に活用し、経済的な損失や作業の遅れ或いは操作の煩雑さを解消できる照明装置の開発を検討してきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、これら従来の問題点を解決するものであって、簡易な構成でありながら、同一のバッテリを使用して長期間所望の照明を得る事が可能な安価で効率的な照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る当該照明装置は、上記目的を達成するために、以下に示す様な基本的技術構成を採用するものである。
即ち、本発明に係る態様は、バッテリ、スイッチ手段、当該スイッチ手段を介して当該バッテリに接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源、当該バッテリの電圧を検出する検出手段、及び当該検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリと当該少なくとも２種類の光源の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とから構成されている照明装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に於ける当該照明装置は、上記した様な技術構成を採用しているので、照明の明るさが途中で変化する事にはなるものの、同一のバッテリを長時間使用する事が可能となるので、効率的且つ経済的な照明装置を得る事が可能であると同時に、バッテリの廃棄時期が長期化する事から環境保全、省エネルギーの観点からも望ましい構成の照明装置が得られるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる照明装置の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
即ち、図１は、本発明に係る照明装置１の一具体例の構成を示すブロックダイアグラム図であって、図中、バッテリ２、スイッチ手段６、当該スイッチ手段６を介して当該バッテリ２に接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源４、５、当該バッテリ２の電圧を検出する電圧検出手段７、及び当該電圧検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリ２と当該少なくとも２種類の光源４、５の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段６を制御するスイッチ制御手段８とから構成されている照明装置１が示されている。
【００１６】
本発明に於ける当該バッテリ２は、特にその構成、タイプ、形式が特定されるものではないが、従来周知の市販されている乾電池、充電可能な二次電池、蓄電池、燃料電池、太陽電池から選択された一つのバッテリであって、直流電流を発生させる機能を有するものである事が好ましい。
【００１７】
又、当該バッテリ２の定格容量も特に限定されるものではなく、使用される光源４、５の中で消費電力量が大きい方の光源を発光駆動させるのに充分な容量を有するものである事が望ましい。
【００１８】
更に、本発明に於いては、当該光源として、少なくとも２種類の光源を使用する必要があり、具体的には、消費電力の大きい、つまり輝度の高い照明が得られる第１の光源４と当該第１の光源よりも消費電力が小さい、つまり輝度の低い照明が得られる第２の光源５とで構成されている事が必要である。
【００１９】
本発明に於いては、当該光源は２つに限らず、３種類或いはそれ以上の消費電力が相互に異なる照明を組み合わせて使用することも可能である。
本発明に於いて使用される当該第１の光源は、例えば、高輝度ランプ、ハロゲンランプ、ＨＩＤランプ、高ワット数ランプ等を含むものであり、当該第２の光源は、低輝度ランプ、低ワット数ランプ、ＬＥＤランプ等を含むものである。
【００２０】
処で、前記した様に、それぞれのバッテリ２は、図３に示す通り、それぞれ固有の放電特性を有しており、又その放電特性は、駆動させる当該光源の負荷つまり消費電力に応じて変化するものである。
【００２１】
即ち、ある所定のバッテリ２を使用して所定の発光負荷を有する光源４を発光させた場合、縦軸を例えば当該バッテリの出力電圧とし、横軸を時間とすると図３の曲線３に示す様な放電特性カーブが得られる。
【００２２】
係る放電特性カーブは、個々のバッテリの形式、定格、使用材料、環境温度、負荷抵抗等によってそれぞれ異なるが、傾向は近似したものとなる。
例えば、１２Ｖのバッテリ２を使用して２．７Ａの消費電流を持ったＨＩＤランプを点灯駆動させると、約１時間後に当該バッテリ２の出力電圧は８Ｖに低下して以後当該ＨＩＤランプは点灯しなくなる。
【００２３】
つまりこの事例では、当該バッテリの終端電圧９は８Ｖという事になり、以後当該ＨＩＤランプは点灯しないが、当該バッテリには未だ残留容量があり、そのため、当該照明装置１の当該ＨＩＤランプに換えて０．１５ＡのＬＥＤ５を当該バッテリに接続すると８Ｖ以上の電圧が得られ、当該ＬＥＤ５を点灯させるに充分な電圧が得られる事が確認された。そして、その後２４時間に亘って当該ＬＥＤは発光し続けた。
【００２４】
係る現象の技術的背景を、図３を参照しながら説明すると、バッテリの放電特性を考える場合にその基礎となる情報はそれぞれのバッテリに於けるバッテリ容量である。
当該バッテリ容量は、一般的には、完全充電されたバッテリの端子電圧が所定の放電終止電圧である終端電圧になるまで放電する間に取り出す事が出来る電気量で決められる。
【００２５】
係るバッテリ容量としては、現在例えば１時間率容量、５時間率容量、１０時間率容量、２０時間容量等で表示される場合があり、一般的には５時間率容量が使用されている。
当該５時間率容量は、一定の電流（５時間率電流、つまり５時間率容量の１／５の電流）でバッテリの出力電圧が所定の放電終端電圧にいたるまでに放電したときの容量として定義されていることから、当該容量は当該放電電流と放電終端電圧に至るまでに放電時間との積で表されるものである。
【００２６】
従って、当該放電電流の大きさが当該バッテリから取り出しうる電気的エネルギーに影響を与える事を意味しており、具体的には、例えば、放電電流が大きいほど放電時間が短くなり、又放電電流が小さい程、当該バッテリから取り出しうる電気的エネルギーは大きくなる事を示している。
【００２７】
本発明に於いては、係る技術的背景を有効に活用したものであって、一旦終端電圧に到達したバッテリに対して消費電力の小さい発光手段を接続させる事によって、上記した消費電流を小さくさせ、同時に終端電圧を低下させる事によって、当該バッテリの残留容量に見合う電気的エネルギーを有効的に引き出す事が可能となるのである。
【００２８】
本発明に於いて使用される当該スイッチ制御手段８の構成は、特に限定されるものではないが、当該電圧検出手段７の検出結果に応答して当該スイッチ手段６の接続状態を切り換えさせる機能を有するものであれば如何なる構成を有するものであっても良い。
【００２９】
当該スイッチ制御手段８は当然ＦＥＴ等の電子回路で構成されるものであっても良い。
又、本発明に於いて使用される当該スイッチ手段６の構成も特に限定されるものではないが、当該バッテリと当該第１の光源との接続と当該バッテリと当該第２の光源との接続との何れかを当該スイッチ制御手段８の制御信号に従って選択的に切り換え出来る機能を有するものであれば如何なる構成を有するものであっても良い。
【００３０】
係る結果から、本願発明者は、先ず当該バッテリ２を消費電力の大きい第１の光源４と接続させて当該第１の光源を発光駆動させながら、適宜の電圧検出手段７を使用して例えば当該バッテリ２の出力電圧を常時検出する様に構成しておき、当該電圧検出手段７が、当該バッテリ２の出力電圧が予め定められた所定の電圧以下となった事、即ち、終端電圧以下になったことを検出した場合には、その情報信号を適宜のスイッチ制御手段８に出力する様に構成しておき、当該スイッチ制御手段８が当該第１の光源４と当該バッテリ２との接続を自動的に断ち、当該第２の光源と当該バッテリ２とを接続するように構成するものである。
【００３１】
つまり、本発明では、当該照明装置のユーザーが意識的に操作することなく、自動的に当該第１の光源４から第２の光源５への発光操作の切り換えが実行されるのであり、当該ユーザーにも便利な照明装置となる。
次に、本発明の照明装置の具体的な回路構成を図４を用いて説明する。
【００３２】
図４において、１０は三端子レギュレータであり、三端子レギュレータ１０の入力１１にメインスイッチ１３を介してバッテリ２の正極端子が接続され、この三端子レギュレータ１１の出力１２には安定化された一定電圧の出力電圧が得られるようになっている。
【００３３】
更に、バッテリ２の正極端子は、メインスイッチ１３、抵抗器Ｒ１を介してコンパレータ１５の一方の端子１６に接続されると共に、コンパレータ１５の他方の端子１７には、抵抗器Ｒ３を介して、三端子レギュレータ１０の出力１２が接続され、又、端子１６とアース間には抵抗器Ｒ２が接続され、端子１７とアース間には抵抗器Ｒ４が接続され、コンパレータ１５は、抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４とで分圧された安定化した電圧を基準電圧（例えば、上記した終端電圧に設定する）として、バッテリ２の出力電圧を監視するように構成している。
【００３４】
４１は、ＨＩＤランプ４を点灯駆動するＨＩＤランプ点灯制御回路であり、スイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２を介して、スイッチングトランジスタＱ３のオン／オフを制御し、ＨＩＤランプ４の点・消灯を制御する回路である。このＨＩＤランプ点灯制御回路４１では、スイッチングトランジスタＱ１のベース電圧が所定の電圧以上になると、ＨＩＤランプ４が点灯するようになっている。
【００３５】
５１は、ＬＥＤ５、５を点灯駆動するＬＥＤ点灯制御回路であり、スイッチングトランジスタＱ４のベース電圧が所定の電圧以上になると、スイッチングトランジスタＱ４がオン状態になり、ＬＥＤ５、５が点灯するようになっている。
【００３６】
ＨＩＤランプ４の点灯・消灯とＬＥＤ５、５の消灯・点灯とを同期して切替制御する回路は、スイッチング回路６で行われる。
このスイッチング回路６は、エミッタが、三端子レギュレータ１０の入力１１に接続され、コレクタが、ダイオードＤ１を介して、ＬＥＤ５、５を点灯駆動するＬＥＤ点灯制御回路５１に接続され、更に、ベースが、抵抗器Ｒ１５、ダイオードＤ２を介して、コンパレータ１５の出力１８に接続され、更に、抵抗器Ｒ１５、Ｒ２４を介して、ＨＩＤランプ点灯制御回路４１のスイッチングトランジスタＱ１のベースに接続するように構成したスイッチングトランジスタＱ５で構成している。
【００３７】
尚、スイッチングトランジスタＱ５のベース・エミッタ間に接続した抵抗器Ｒ１６は、スイッチングトランジスタＱ５のベース・エミッタ間電圧を制御するために設けられている。
また、スイッチ２３は、必要なときに適宜ＬＥＤ５、５を点灯するために設けたスイッチである。
【００３８】
このように構成した本発明の照明装置において、メインスイッチ１３をオン状態にすると、バッテリ２の電圧が、三端子レギュレータ１０に加わり、三端子レギュレータ１０の出力である安定化された電圧が、コンパレータ１５の端子１７に供給されると共に、端子１６にはバッテリ２の出力電圧が供給される。従って、バッテリ２が新しいものである場合、コンパレータ１５の出力１８には、三端子レギュレータ１０の出力電圧に近い高い電圧が出力される。一方、スイッチ回路６のスイッチングトランジスタＱ５のベース及びエミッタにもバッテリ２からの電圧が印加されるので、ダイオードＤ２はオフ状態であり、抵抗器Ｒ１６、Ｒ１５には、抵抗器Ｒ２４、Ｒ２３を流れる僅かな電流が流れるのみであり、このため、スイッチングトランジスタＱ５はオフ状態であり、ＬＥＤ５、５は消灯状態にある。
【００３９】
一方、上記したように、ＨＩＤランプ点灯制御回路４１のスイッチングトランジスタＱ１のベースに接続されている抵抗器Ｒ２４、Ｒ２３にバイアス電流が流れるから、スイッチングトランジスタＱ１がオン状態になり、このため、スイッチングトランジスタＱ３のゲート電圧が上昇して、ＨＩＤランプ４が点灯とする。
【００４０】
なお、この場合、ＬＥＤ５、５は消灯状態にあるが、スイッチ２３を投入すれば、スイッチ２３を介して、バッテリ２からＬＥＤ制御回路５１に電流が供給されるので、必要に応じて、ＬＥＤ５、５を点灯させることができる。
ＨＩＤランプ４を継続して点灯した場合、やがてバッテリ２の電圧が降下する。
【００４１】
そして、バッテリ２の電圧が所定の電圧以下に下がったことをコンパレータ１５が検出すると、コンパレータ１５の出力１８が、ほぼ０Ｖの低い電圧に変化する。このため、ダイオードＤ２がオン状態になり、抵抗器Ｒ１６、Ｒ１５に大きな電流が流れ、スイッチングトランジスタＱ５のベースバイアス電圧が上昇して、スイッチングトランジスタＱ５がオン状態になり、ＬＥＤ制御回路５１に電流が供給されて、ＬＥＤ５、５が点灯する。
【００４２】
同時に、スイッチングトランジスタＱ５のベース電圧が降下するので、ＨＩＤ制御回路４１のスイッチングトランジスタＱ１のベースバイアス電圧が降下して、スイッチングトランジスタＱ１がオフ状態となり、ＨＩＤランプ４が消灯する。
【００４３】
このように、本発明に於いては、当該スイッチ制御手段８は、当該電圧検出手段７が、当該第１の光源４が当該バッテリ２に接続されて発光している間に於いて当該バッテリ２に於ける当該第１の光源４による終端電圧を検出した場合には、当該第１の光源４と当該バッテリ２との接続を解消し、当該第２の光源５と当該バッテリ２とを接続させる様に当該スイッチ手段６を制御する様に構成されている事が望ましい。
【００４４】
本発明に於いて、当該第１の光源４と当該第２の光源５とに如何なる光源を採用するかは特に限定されるものではなく、当該照明装置１の使用用途、目的、使用時間等を考慮して任意に決定する事が可能である。
【００４５】
例えば、上記した様に、当該第１の光源４には、ＨＩＤランプを使用し、当該第２の光源５にはＬＥＤを使用するという組合せでもよく、或いは、当該第１の光源４には、ハロゲンランプを使用し、当該第２の光源５にはＬＥＤを使用するという組合せでもよい。
【００４６】
更には、当該第１の光源４には、１００Ｗの電球を使用し、当該第２の光源５には２０Ｗの電球を使用するという組合せでもよい。
更に、当該第１と第２の光源４、５の数は同一でなくとも良く、場合によっては、当該第２の光源５の数は当該第１の光源４の数よりも多くすることも可能である。
【００４７】
例えば、図２に示す様に、当該照明装置１に於いて、当該第１の光源４には、ＨＩＤランプを１個使用し、当該第２の光源５にはＬＥＤを２個使用すると言う組合せであっても良い。
【００４８】
係る具体例では、当該第２の光源５の数によって、当該第２の光源５を発光駆動させる時間が変化する事になるので、当該第２の光源の消費電力と当該バッテリ２の容量及び目標とする照明時間との関係から適宜決定される事が必要である。
【００４９】
本発明に於ける当該照明装置１、懐中電灯、防災用ランプ、工事現場用ランプ及びヘッドランプ、災害救助用ランプ及びヘッドランプ、登山用ランプ、釣り用集魚灯等として実用化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明に係る照明装置の一具体例に於ける構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明に係る照明装置を懐中電灯に使用した場合の外観の一例を示す図である。
【図３】図３は、バッテリの放電特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る照明装置の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１． 照明装置
２． バッテリ
３． 放電曲線
４． 第１の光源
５． 第２の光源
６． スイッチ手段
７． 電圧検出手段
８． スイッチ制御手段
９． 終端電圧
１０． 三端子レギュレータ
１５． コンパレータ
４１． ＨＩＤランプ点灯制御回路
５１． ＬＥＤ点灯制御回路
Ｑ１〜Ｑ５． スイッチングトランジスタ
Ｄ１、Ｄ２． ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関するものであり、特に詳しくは、同一のバッテリを使用して照明可能時間を長期化させる照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、懐中電灯、工事用或いは災害救助活動用或いは鉱山作業用等のヘッドランプや、更には、釣、登山等のスポーツ用のランプ等には乾電池が使用されるか、充電可能な二次電池が使用されており、乾電池の場合は、電圧が所定の電圧以下となると廃棄されて新しい乾電池と入れ替えて使用されており、一方、二次電池を使用する場合には、充電器を使用して当該二次電池に充電操作を行って再生された二次電池を使用する事が一般的である。
【０００３】
然しながら、この種の照明装置に於いては、１つの照明装置に於いては、特定の出力を持った一種類の光源のみが装着されており、又当該光源に合う出力を持った乾電池或いは二次電池が搭載される様に設計されている。
【０００４】
従って、高輝度の照明が必要な場合には、光源も高輝度で高電力の光源を用いると同時に乾電池或いは二次電池等のバッテリも当該光源を駆動するだけの高出力を持ったものが使用される必要があった。
【０００５】
処で、上記バッテリにはそれぞれ特有の放電特性を有する事は周知であり、所定の光源を発光駆動させる間に、当該バッテリの出力電圧は当該放電特性に従って除々に低下し、その電圧が当該光源を発光させうる最低限の電圧、つまり終端電圧以下になると最早当該光源を発光させる事が出来なくなるので、その時点でバッテリの交換若しくは充電処理が必要となっている。
【０００６】
然しながら、上記の如く当該バッテリが所定の光源の駆動を可能とする終端電圧以下となった場合でも当該バッテリには未だある程度の残留容量が存在しているので、直ちに当該バッテリを廃棄したり充電処理操作にかける事は経済的な損失が大きい。
【０００７】
一方、当該照明装置の使用形態としては、当初の所定の時間は高輝度の照明を必要とするが、その後は、低輝度の照明であっても長時間照明が確保される事が好ましい場合が多く存在する。
【０００８】
例えば、建築現場で、夜間作業する場合に、当初の数時間は明るい照明が必要であってもその後は、暗い照明の下でも必要な作業を行う事が可能である場合があり、翌日に回していた作業をその日の内に完成させる事ができれば、作業効率も向上し又作業時間を長期化させる事によってコストの増大及び非効率化を防止する事が出来る。
【０００９】
又、災害時の救助活動でも、同様の環境にあり、又登山用の懐中電灯或いはヘッドランプでも、歩き始めは明るい照明が必要としても、長く歩いていることによって目が暗さになれると、暗い照明でも登山中の安全を充分に確保する事が可能である。
【００１０】
又、釣用の浮き或いは水中の集魚灯でも、当初は明るい照明が必要とされるが、以後は浮きの位置或いは集魚灯の位置が判別出来れば良い場合が多い。
一方、本願発明者は、バッテリの特性を鋭意検討した結果、上記の様に所定のバッテリを用いて、所定の光源を発光駆動した場合で、当該バッテリの出力電圧が、当該所定の光源に対する当該バッテリが有する固有の終端電圧以下となった場合、従来廃棄するか乃至は充電処理操作に供していたバッテリでも、当該所定の光源よりも負荷の小さい、即ち消費電力の小さい別の光源に接続させると、当該バッテリの出力電圧が向上し、当該終端電圧に到達した時点から更に相当長い時間、当該同一のバッテリで、当該消費電力の小さい光源を駆動させる事が可能であることを知得した。
【００１１】
その結果、本願発明者は、上記した知得知見を活用して、従来所定の光源を点灯出来なくなったバッテリが直ちに廃棄されるか或は充電処理操作に供されるのを防止して、長期間に亘って当該同一のバッテリを有効に活用し、経済的な損失や作業の遅れ或いは操作の煩雑さを解消できる照明装置の開発を検討してきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、本発明の目的は、これら従来の問題点を解決するものであって、簡易な構成でありながら、同一のバッテリを使用して長期間所望の照明を得る事が可能な安価で効率的な照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る当該照明装置は、上記目的を達成するために、以下に示す様な基本的技術構成を採用するものである。
即ち、本発明に係る態様は、バッテリ、スイッチ手段、当該スイッチ手段を介して当該バッテリに接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源、当該バッテリの電圧を検出する検出手段、及び当該検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリと当該少なくとも２種類の光源の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とから構成されている照明装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に於ける当該照明装置は、上記した様な技術構成を採用しているので、照明の明るさが途中で変化する事にはなるものの、同一のバッテリを長時間使用する事が可能となるので、効率的且つ経済的な照明装置を得る事が可能であると同時に、バッテリの廃棄時期が長期化する事から環境保全、省エネルギーの観点からも望ましい構成の照明装置が得られるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる照明装置の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
即ち、図１は、本発明に係る照明装置１の一具体例の構成を示すブロックダイアグラム図であって、図中、バッテリ２、スイッチ手段６、当該スイッチ手段６を介して当該バッテリ２に接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源４、５、当該バッテリ２の電圧を検出する電圧検出手段７、及び当該電圧検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリ２と当該少なくとも２種類の光源４、５の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段６を制御するスイッチ制御手段８とから構成されている照明装置１が示されている。
【００１６】
本発明に於ける当該バッテリ２は、特にその構成、タイプ、形式が特定されるものではないが、従来周知の市販されている乾電池、充電可能な二次電池、蓄電池、燃料電池、太陽電池から選択された一つのバッテリであって、直流電流を発生させる機能を有するものである事が好ましい。
【００１７】
又、当該バッテリ２の定格容量も特に限定されるものではなく、使用される光源４、５の中で消費電力量が大きい方の光源を発光駆動させるのに充分な容量を有するものである事が望ましい。
【００１８】
更に、本発明に於いては、当該光源として、少なくとも２種類の光源を使用する必要があり、具体的には、消費電力の大きい、つまり輝度の高い照明が得られる第１の光源４と当該第１の光源よりも消費電力が小さい、つまり輝度の低い照明が得られる第２の光源５とで構成されている事が必要である。
【００１９】
本発明に於いては、当該光源は２つに限らず、３種類或いはそれ以上の消費電力が相互に異なる照明を組み合わせて使用することも可能である。
本発明に於いて使用される当該第１の光源は、例えば、高輝度ランプ、ハロゲンランプ、ＨＩＤランプ、高ワット数ランプ等を含むものであり、当該第２の光源は、低輝度ランプ、低ワット数ランプ、ＬＥＤランプ等を含むものである。
【００２０】
処で、前記した様に、それぞれのバッテリ２は、図３に示す通り、それぞれ固有の放電特性を有しており、又その放電特性は、駆動させる当該光源の負荷つまり消費電力に応じて変化するものである。
【００２１】
即ち、ある所定のバッテリ２を使用して所定の発光負荷を有する光源４を発光させた場合、縦軸を例えば当該バッテリの出力電圧とし、横軸を時間とすると図３の曲線３に示す様な放電特性カーブが得られる。
【００２２】
係る放電特性カーブは、個々のバッテリの形式、定格、使用材料、環境温度、負荷抵抗等によってそれぞれ異なるが、傾向は近似したものとなる。
例えば、１２Ｖのバッテリ２を使用して２．７Ａの消費電流を持ったＨＩＤランプを点灯駆動させると、約１時間後に当該バッテリ２の出力電圧は８Ｖに低下して以後当該ＨＩＤランプは点灯しなくなる。
【００２３】
つまりこの事例では、当該バッテリの終端電圧９は８Ｖという事になり、以後当該ＨＩＤランプは点灯しないが、当該バッテリには未だ残留容量があり、そのため、当該照明装置１の当該ＨＩＤランプに換えて０．１５ＡのＬＥＤ５を当該バッテリに接続すると８Ｖ以上の電圧が得られ、当該ＬＥＤ５を点灯させるに充分な電圧が得られる事が確認された。そして、その後２４時間に亘って当該ＬＥＤは発光し続けた。
【００２４】
係る現象の技術的背景を、図３を参照しながら説明すると、バッテリの放電特性を考える場合にその基礎となる情報はそれぞれのバッテリに於けるバッテリ容量である。
当該バッテリ容量は、一般的には、完全充電されたバッテリの端子電圧が所定の放電終止電圧である終端電圧になるまで放電する間に取り出す事が出来る電気量で決められる。
【００２５】
係るバッテリ容量としては、現在例えば１時間率容量、５時間率容量、１０時間率容量、２０時間容量等で表示される場合があり、一般的には５時間率容量が使用されている。
当該５時間率容量は、一定の電流（５時間率電流、つまり５時間率容量の１／５の電流）でバッテリの出力電圧が所定の放電終端電圧にいたるまでに放電したときの容量として定義されていることから、当該容量は当該放電電流と放電終端電圧に至るまでに放電時間との積で表されるものである。
【００２６】
従って、当該放電電流の大きさが当該バッテリから取り出しうる電気的エネルギーに影響を与える事を意味しており、具体的には、例えば、放電電流が大きいほど放電時間が短くなり、又放電電流が小さい程、当該バッテリから取り出しうる電気的エネルギーは大きくなる事を示している。
【００２７】
本発明に於いては、係る技術的背景を有効に活用したものであって、一旦終端電圧に到達したバッテリに対して消費電力の小さい発光手段を接続させる事によって、上記した消費電流を小さくさせ、同時に終端電圧を低下させる事によって、当該バッテリの残留容量に見合う電気的エネルギーを有効的に引き出す事が可能となるのである。
【００２８】
本発明に於いて使用される当該スイッチ制御手段８の構成は、特に限定されるものではないが、当該電圧検出手段７の検出結果に応答して当該スイッチ手段６の接続状態を切り換えさせる機能を有するものであれば如何なる構成を有するものであっても良い。
【００２９】
当該スイッチ制御手段８は当然ＦＥＴ等の電子回路で構成されるものであっても良い。
又、本発明に於いて使用される当該スイッチ手段６の構成も特に限定されるものではないが、当該バッテリと当該第１の光源との接続と当該バッテリと当該第２の光源との接続との何れかを当該スイッチ制御手段８の制御信号に従って選択的に切り換え出来る機能を有するものであれば如何なる構成を有するものであっても良い。
【００３０】
係る結果から、本願発明者は、先ず当該バッテリ２を消費電力の大きい第１の光源４と接続させて当該第１の光源を発光駆動させながら、適宜の電圧検出手段７を使用して例えば当該バッテリ２の出力電圧を常時検出する様に構成しておき、当該電圧検出手段７が、当該バッテリ２の出力電圧が予め定められた所定の電圧以下となった事、即ち、終端電圧以下になったことを検出した場合には、その情報信号を適宜のスイッチ制御手段８に出力する様に構成しておき、当該スイッチ制御手段８が当該第１の光源４と当該バッテリ２との接続を自動的に断ち、当該第２の光源と当該バッテリ２とを接続するように構成するものである。
【００３１】
つまり、本発明では、当該照明装置のユーザーが意識的に操作することなく、自動的に当該第１の光源４から第２の光源５への発光操作の切り換えが実行されるのであり、当該ユーザーにも便利な照明装置となる。
次に、本発明の照明装置の具体的な回路構成を図４を用いて説明する。
【００３２】
図４において、１０は三端子レギュレータであり、三端子レギュレータ１０の入力１１にメインスイッチ１３を介してバッテリ２の正極端子が接続され、この三端子レギュレータ１１の出力１２には安定化された一定電圧の出力電圧が得られるようになっている。
【００３３】
更に、バッテリ２の正極端子は、メインスイッチ１３、抵抗器Ｒ１を介してコンパレータ１５の一方の端子１６に接続されると共に、コンパレータ１５の他方の端子１７には、抵抗器Ｒ３を介して、三端子レギュレータ１０の出力１２が接続され、又、端子１６とアース間には抵抗器Ｒ２が接続され、端子１７とアース間には抵抗器Ｒ４が接続され、コンパレータ１５は、抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ４とで分圧された安定化した電圧を基準電圧（例えば、上記した終端電圧に設定する）として、バッテリ２の出力電圧を監視するように構成している。
【００３４】
４１は、ＨＩＤランプ４を点灯駆動するＨＩＤランプ点灯制御回路であり、スイッチングトランジスタＱ１、Ｑ２を介して、スイッチングトランジスタＱ３のオン／オフを制御し、ＨＩＤランプ４の点・消灯を制御する回路である。このＨＩＤランプ点灯制御回路４１では、スイッチングトランジスタＱ１のベース電圧が所定の電圧以上になると、ＨＩＤランプ４が点灯するようになっている。
【００３５】
５１は、ＬＥＤ５、５を点灯駆動するＬＥＤ点灯制御回路であり、スイッチングトランジスタＱ４のベース電圧が所定の電圧以上になると、スイッチングトランジスタＱ４がオン状態になり、ＬＥＤ５、５が点灯するようになっている。
【００３６】
ＨＩＤランプ４の点灯・消灯とＬＥＤ５、５の消灯・点灯とを同期して切替制御する回路は、スイッチング回路６で行われる。
このスイッチング回路６は、エミッタが、三端子レギュレータ１０の入力１１に接続され、コレクタが、ダイオードＤ１を介して、ＬＥＤ５、５を点灯駆動するＬＥＤ点灯制御回路５１に接続され、更に、ベースが、抵抗器Ｒ１５、ダイオードＤ２を介して、コンパレータ１５の出力１８に接続され、更に、抵抗器Ｒ１５、Ｒ２４を介して、ＨＩＤランプ点灯制御回路４１のスイッチングトランジスタＱ１のベースに接続するように構成したスイッチングトランジスタＱ５で構成している。
【００３７】
尚、スイッチングトランジスタＱ５のベース・エミッタ間に接続した抵抗器Ｒ１６は、スイッチングトランジスタＱ５のベース・エミッタ間電圧を制御するために設けられている。
また、スイッチ２３は、必要なときに適宜ＬＥＤ５、５を点灯するために設けたスイッチである。
【００３８】
このように構成した本発明の照明装置において、メインスイッチ１３をオン状態にすると、バッテリ２の電圧が、三端子レギュレータ１０に加わり、三端子レギュレータ１０の出力である安定化された電圧が、コンパレータ１５の端子１７に供給されると共に、端子１６にはバッテリ２の出力電圧が供給される。従って、バッテリ２が新しいものである場合、コンパレータ１５の出力１８には、三端子レギュレータ１０の出力電圧に近い高い電圧が出力される。一方、スイッチ回路６のスイッチングトランジスタＱ５のベース及びエミッタにもバッテリ２からの電圧が印加されるので、ダイオードＤ２はオフ状態であり、抵抗器Ｒ１６、Ｒ１５には、抵抗器Ｒ２４、Ｒ２３を流れる僅かな電流が流れるのみであり、このため、スイッチングトランジスタＱ５はオフ状態であり、ＬＥＤ５、５は消灯状態にある。
【００３９】
一方、上記したように、ＨＩＤランプ点灯制御回路４１のスイッチングトランジスタＱ１のベースに接続されている抵抗器Ｒ２４、Ｒ２３にバイアス電流が流れるから、スイッチングトランジスタＱ１がオン状態になり、このため、スイッチングトランジスタＱ３のゲート電圧が上昇して、ＨＩＤランプ４が点灯とする。
【００４０】
なお、この場合、ＬＥＤ５、５は消灯状態にあるが、スイッチ２３を投入すれば、スイッチ２３を介して、バッテリ２からＬＥＤ制御回路５１に電流が供給されるので、必要に応じて、ＬＥＤ５、５を点灯させることができる。
ＨＩＤランプ４を継続して点灯した場合、やがてバッテリ２の電圧が降下する。
【００４１】
そして、バッテリ２の電圧が所定の電圧以下に下がったことをコンパレータ１５が検出すると、コンパレータ１５の出力１８が、ほぼ０Ｖの低い電圧に変化する。このため、ダイオードＤ２がオン状態になり、抵抗器Ｒ１６、Ｒ１５に大きな電流が流れ、スイッチングトランジスタＱ５のベースバイアス電圧が上昇して、スイッチングトランジスタＱ５がオン状態になり、ＬＥＤ制御回路５１に電流が供給されて、ＬＥＤ５、５が点灯する。
【００４２】
同時に、スイッチングトランジスタＱ５のベース電圧が降下するので、ＨＩＤ制御回路４１のスイッチングトランジスタＱ１のベースバイアス電圧が降下して、スイッチングトランジスタＱ１がオフ状態となり、ＨＩＤランプ４が消灯する。
【００４３】
このように、本発明に於いては、当該スイッチ制御手段８は、当該電圧検出手段７が、当該第１の光源４が当該バッテリ２に接続されて発光している間に於いて当該バッテリ２に於ける当該第１の光源４による終端電圧を検出した場合には、当該第１の光源４と当該バッテリ２との接続を解消し、当該第２の光源５と当該バッテリ２とを接続させる様に当該スイッチ手段６を制御する様に構成されている事が望ましい。
【００４４】
本発明に於いて、当該第１の光源４と当該第２の光源５とに如何なる光源を採用するかは特に限定されるものではなく、当該照明装置１の使用用途、目的、使用時間等を考慮して任意に決定する事が可能である。
【００４５】
例えば、上記した様に、当該第１の光源４には、ＨＩＤランプを使用し、当該第２の光源５にはＬＥＤを使用するという組合せでもよく、或いは、当該第１の光源４には、ハロゲンランプを使用し、当該第２の光源５にはＬＥＤを使用するという組合せでもよい。
【００４６】
更には、当該第１の光源４には、１００Ｗの電球を使用し、当該第２の光源５には２０Ｗの電球を使用するという組合せでもよい。
更に、当該第１と第２の光源４、５の数は同一でなくとも良く、場合によっては、当該第２の光源５の数は当該第１の光源４の数よりも多くすることも可能である。
【００４７】
例えば、図２に示す様に、当該照明装置１に於いて、当該第１の光源４には、ＨＩＤランプを１個使用し、当該第２の光源５にはＬＥＤを２個使用すると言う組合せであっても良い。
【００４８】
係る具体例では、当該第２の光源５の数によって、当該第２の光源５を発光駆動させる時間が変化する事になるので、当該第２の光源の消費電力と当該バッテリ２の容量及び目標とする照明時間との関係から適宜決定される事が必要である。
【００４９】
本発明に於ける当該照明装置１、懐中電灯、防災用ランプ、工事現場用ランプ及びヘッドランプ、災害救助用ランプ及びヘッドランプ、登山用ランプ、釣り用集魚灯等として実用化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明に係る照明装置の一具体例に於ける構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明に係る照明装置を懐中電灯に使用した場合の外観の一例を示す図である。
【図３】図３は、バッテリの放電特性の一例を示す図である。
【図４】図４は、本発明に係る照明装置の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１． 照明装置
２． バッテリ
３． 放電曲線
４． 第１の光源
５． 第２の光源
６． スイッチ手段
７． 電圧検出手段
８． スイッチ制御手段
９． 終端電圧
１０． 三端子レギュレータ
１５． コンパレータ
４１． ＨＩＤランプ点灯制御回路
５１． ＬＥＤ点灯制御回路
Ｑ１〜Ｑ５． スイッチングトランジスタ
Ｄ１、Ｄ２． ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ、スイッチ手段、当該スイッチ手段を介して当該バッテリに接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源、当該バッテリの電圧を検出する検出手段、及び当該検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリと当該少なくとも２種類の光源の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とから構成されている事を特徴とする照明装置。
【請求項２】
当該バッテリは、乾電池、充電可能な二次電池、蓄電池、燃料電池、太陽電池から選択された一つのバッテリである事を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
当該光源は、少なくとも消費電力の大きい第１の光源と当該第１の光源よりも消費電力が小さい第２の光源とで構成されている事を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
当該第１の光源は、高輝度ランプ、ハロゲンランプ、ＨＩＤランプ、高ワット数ランプを含むものであり、当該第２の光源は、低輝度ランプ、低ワット数ランプ、ＬＥＤランプを含むものである事を特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
当該第２の光源の数は当該第１の光源の数よりも多い事を特徴とする請求項３又は４に記載の照明装置。
【請求項６】
当該検出手段は、当該バッテリの出力電圧が予め定められた所定の電圧以下となった事を検出してその情報信号を出力する様に構成されている事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の照明装置。
【請求項７】
当該検出手段は、当該第１の光源が当該バッテリと接続されて発光している際の当該バッテリの電圧を検出する様に構成されている事を特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
当該スイッチ制御手段は、当該検出手段が、当該第１の光源が当該バッテリに接続されて発光している間に於いて当該バッテリの予め決められた電圧を検出した場合には、当該第１の光源と当該バッテリとの接続を解消し、当該第２の光源と当該バッテリとを接続させる様に当該スイッチ手段を制御する事を特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
当該所定の電圧は、当該第１の光源が発光しなくなる状態に於ける電圧事を特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の照明装置。
【請求項１】
バッテリ、スイッチ手段、当該スイッチ手段を介して当該バッテリに接続可能に構成されている消費電力が相互に異なる少なくとも２種類の光源、当該バッテリの電圧を検出する検出手段、及び当該検出手段の出力信号に応答して、当該バッテリと当該少なくとも２種類の光源の何れかとの接続状態を切り換える様に当該スイッチ手段を制御するスイッチ制御手段とから構成されている事を特徴とする照明装置。
【請求項２】
当該バッテリは、乾電池、充電可能な二次電池、蓄電池、燃料電池、太陽電池から選択された一つのバッテリである事を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
当該光源は、少なくとも消費電力の大きい第１の光源と当該第１の光源よりも消費電力が小さい第２の光源とで構成されている事を特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
当該第１の光源は、高輝度ランプ、ハロゲンランプ、ＨＩＤランプ、高ワット数ランプを含むものであり、当該第２の光源は、低輝度ランプ、低ワット数ランプ、ＬＥＤランプを含むものである事を特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
当該第２の光源の数は当該第１の光源の数よりも多い事を特徴とする請求項３又は４に記載の照明装置。
【請求項６】
当該検出手段は、当該バッテリの出力電圧が予め定められた所定の電圧以下となった事を検出してその情報信号を出力する様に構成されている事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の照明装置。
【請求項７】
当該検出手段は、当該第１の光源が当該バッテリと接続されて発光している際の当該バッテリの電圧を検出する様に構成されている事を特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
当該スイッチ制御手段は、当該検出手段が、当該第１の光源が当該バッテリに接続されて発光している間に於いて当該バッテリの予め決められた電圧を検出した場合には、当該第１の光源と当該バッテリとの接続を解消し、当該第２の光源と当該バッテリとを接続させる様に当該スイッチ手段を制御する事を特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
当該所定の電圧は、当該第１の光源が発光しなくなる状態に於ける電圧事を特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−７８００９（Ｐ２００８−７８００９Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５６８３１（Ｐ２００６−２５６８３１）
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（５９６０７１８９９）株式会社サンヨーテクニカ (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（５９６０７１８９９）株式会社サンヨーテクニカ (12)
【Ｆターム（参考）】
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