照明装置
【課題】ＬＥＤ照明装置と人体検知センサーを組み合わせた際、ＬＥＤ照明装置が発生するノイズにより、人体検知センサーが誤検知する。
【解決手段】ＬＥＤによって構成された照明負荷と、前記照明負荷の点灯を制御する点灯制御回路部と、投光エリアに対して赤外線光を間欠投光し、投光タイミングに同期して人体からの反射光を受光することで人体の存在を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の出力信号に基づいて前記点灯制御回路部を制御する制御回路部とから構成され、前記制御回路部は、前記人体検知手段が赤外線光を投光する期間は前記点灯制御回路部への通電を停止する。
【解決手段】ＬＥＤによって構成された照明負荷と、前記照明負荷の点灯を制御する点灯制御回路部と、投光エリアに対して赤外線光を間欠投光し、投光タイミングに同期して人体からの反射光を受光することで人体の存在を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の出力信号に基づいて前記点灯制御回路部を制御する制御回路部とから構成され、前記制御回路部は、前記人体検知手段が赤外線光を投光する期間は前記点灯制御回路部への通電を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置に係り、特に自動吐水機能を備えた洗面化粧台に好適な、人体検知センサーに入るノイズを抑制する機能を有するＬＥＤ照明装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の白熱電球や蛍光灯ランプに比べ、省エネ性や長寿命性に優れるＬＥＤ照明が急速に普及している。ＬＥＤ照明は、半導体素子であるＬＥＤを発光原とするため、ＬＥＤにＤＣ電流を流すための電源部が備わっている。
【０００３】
ＬＥＤ照明の電源部には、商用ＡＣ電源をＬＥＤ用のＤＣ電源電流に変換するスイッチング・コンバータ電源が広く用いられている。スイッチング・コンバータ電源は、商用ＡＣ電源を平滑化した直流成分を、スイッチング素子により高速にスイッチングさせ、コイルの充放電を利用してＤＣ電流を得る方式である。スイッチング・コンバータは７０％以上の変換効率を有しており省エネ性に優れるが、スイッチ素子が電流のＯＮとＯＦＦを繰り返すので、ＤＣ電源部の出力にはスイッチ素子の電流のＯＮとＯＦＦのタイミングで脈流電流が発生する。
【０００４】
ＤＣ電源部に接続される脈流電流がＬＥＤに伝わることによって、ＬＥＤの輝度が脈動を繰り返す。しかし、ＬＥＤ輝度に変動は生じるものの、脈動周波数は２０ＫＨｚ以上であり、人間の目には違和感は感じられない。
【０００５】
また従来より、特許文献１に示すような手洗い用自動水栓が知られている。この自動水洗では、人体を検知して吐水動作を行うとともに、照明を点灯する技術が用いられている。この自動水栓では、感知用センサーの発光部から光が照射され、その光が人体で反射し、感知用センサーの受光部で受光して、その受光レベルが閾値以上であれば、人体を検知し、吐水動作を行うとともに、照明点灯回路により照明を点灯させる。
【０００６】
特許文献１では、照明光として白熱電球が用いられている。白熱電球は多くの赤外光を発生し、同じく赤外光をセンサー信号として用いる感知用センサーの受光部に、白熱電球由来の赤外光が流入する。センサーの発光部は、このような定常的な赤外光の乱入に対応するためパルス投光を行っている。パルス投光で変調することにより、白熱電球のような定常的な赤外光の影響を無くす工夫を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平０３−０４２２９１
【特許文献２】特開２００５−２２２７９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、照明として白熱電球が用いられていたが、照明としてＬＥＤ照明を用いた場合、ＬＥＤ照明光の脈動成分が人体センサーへ流入してしまう。ＬＥＤ照明光の脈動成分がパルス投光のタイミングにあってしまうと、センサーが誤検知する。
【０００９】
また、照明装置から人体センサーには、照明光以外にも蛍光灯ランプの高周波点灯回路から発生する輻射電磁ノイズに影響を受ける。特許文献２では、照明装置を金属ケースとし、人体センサーと高周波点灯回路を金属ケースでシールドすることにより、人体センサーに流入するノイズを低減する工夫を行っているが、赤外線センサーを使用する場合、必ず金属ケースに投光用の穴をあけなければならず、電磁シールドは完全ではない。
【００１０】
ＬＥＤ照明の場合も蛍光灯ランプと同等であり、赤外線センサーが前記スイッチングコンバータのスイッチング素子が発生する電磁ノイズからの影響を受けてしまう。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、赤外パルス投光式センサーに流入する電磁ノイズとパルス的に脈動する赤外光の乱入による誤動作を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、ＬＥＤによって構成された照明負荷と、前記照明負荷の点灯を制御する点灯制御回路部と、投光エリアに対して赤外線光を間欠投光し、投光タイミングに同期して人体からの反射光を受光することで人体の存在を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の出力信号に基づいて前記点灯制御回路部を制御する制御回路部とから構成され、前記制御回路部は、前記人体検知手段が赤外線光を投光する期間は前記点灯制御回路部への通電を停止するので、ＬＥＤ照明負荷より発生するノイズが前記人体検知手段に入ることを防止し、人体検知手段の誤検知を防止する。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、前記照明装置は洗面器に設置されており、前記人体検知手段の出力信号に基づいて洗面器に設けられた吐水手段からの吐水を制御するので、人体検出手段と前記照明装置が近距離で設置された製品での人体検知手段の誤検知を防止する。
【発明の効果】
【００１４】
ＬＥＤによる照明は、ＬＥＤの点灯制御回路部がスイッチングコンバータで構成されることにより、出力電流には２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲の脈動成分があり、それに応じてＬＥＤの光の強度が脈動している。ＬＥＤの発光光と人体検知手段より投光される赤外線光のスペクトルは一部重なっており、ＬＥＤ照明の脈動成分は人体検知手段へ流入する。請求項１記載の発明によれば、点灯制御回路部がＬＥＤの点灯制御回路部を制御し、人体検知手段の赤外線発光期間はＬＥＤを発光しないよう、ＬＥＤへの通電を停止するので、人体検知手段へＬＥＤ照明の脈動成分は流入することはなく、人体検出手段の誤検知を防止できる。
【００１５】
また、人体検知手段の赤外線発光期間は点灯制御回路部のスイッチングコンバータを停止するので、スイッチングコンバータが発生する電磁ノイズが人体検知手段へ流入することはない。本発明によれば、をタイミングを適切に調整することにより、誤検知を防止するため、電磁ノイズが外部に漏えいするのを防ぐ、点灯制御回路部の金属シールドや、フィルタ回路は必要としない。
【００１６】
なお、点灯制御回路部を停止するのは、人体検知手段が間欠投光する例えば１０ｍｓ程度の短い期間であり、ちらつきが発生することはない。また、人体検出手段の検出精度を向上するため、間欠投光期間と頻度は、ちらつきを感じない範囲でさらに長くすることもできる。
【００１７】
また、請求項２記載の発明によれば、特に洗面化粧台のように、人体検知手段で吐水制御を行う自動水栓とＬＥＤを使用した照明装置が一体となった製品では特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の制御方法示す基本構成図である。
【図２】本発明を照明付き洗面化粧台に適用した場合の概略図。
【図３】本発明のスパウトの詳細図である。
【図４】本発明の光電センサーの詳細図である。
【図５】本発明の点灯制御回路部とＬＥＤ照明の回路図である。
【図６】本発明のＬＥＤ点灯制御回路部のタイミングチャート図である。
【図７】本発明の光電センサーの動作のタイムチャート図である。
【図８】本発明の照明用白色ＬＥＤと光電センサーの発光スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図に基づき本発明の最良の形態を説明する。図１は本発明の制御方法示す基本構成図であり、図２は本発明を照明付き洗面化粧台に適用した場合の概略図である。図１についての説明は後述する。図２において、１４は化粧台、８はＬＥＤによって構成された照明負荷であって使用者を照らすＬＥＤ照明、７はＬＥＤ照明８の点灯制御回路部である。１９は化粧台のボウル面、１５は使用者の手、１７は水栓のスパウトであり、その先端には光電センサー１６がある、１８は光電センサ１６の検知エリア、２１は水の給水バルブを内蔵する吐水制御回路部、２２は給水配管、２０は吐水制御回路部２１とスパウト１７を接続する接続管である。洗面化粧台１４には、洗面台１４と使用者と照らすためのＬＥＤ照明８が取り付けてある。ＬＥＤ照明８は点灯制御回路部７によって駆動させる。使用者が洗面化粧台１４の前に立ち、手１５をボウル面１９に差し入れた時、手１５が検知エリア１８に入ると、光電センサー１６が手１５を検出対象物として検出する。検出信号は制御回路部２１に送出され、制御回路部２１は、検出信号を受信すると給水バルブを開放し、給水配管２２の水を接続管２０へ水を導いて、水はスパウト１７より吐水される。洗面化粧台１４の上方に位置するＬＥＤ照明８は、使用者のまわりの照明エリア１３を照らす。照明エリア１３と検出エリア１８は一部が重なっており、ＬＥＤ照明８の照明光が光電センサー１６に入光する。
【００２０】
図３にスパウト１７の詳細を示す。１６は光電センサーである。光電センサー１６はスパウト１７の先端に取り付けられており、光電センサー１６からは人体などの対象物を照らすための赤外線光２３が出力される。赤外線光２３は、検出対象物を照らと検知対象物で反射し、反射光２４として光電センサー１６に入力される。光電センサー１６は赤外線光２３と入射光２３の相関を分析し、２者に相関があると認められれば検出対象物が存在すると認識する。
【００２１】
図４は光電センサー１６の詳細図である。２６は対象物に検出光を照射する発光ＬＥＤ、２７は検出対象物からの光を受光する受光ＬＥＤ、２５は発光ＬＥＤ２６と受光ＬＥＤ２７の前に取り付けられたセンサー窓、２８はセンサー基板である。センサー基板２８は発光パルス信号を発生し、発光ＬＥＤ２６より光が照射される。センサー窓２５にはＩＲフィルターが取り付けられており、発光ＬＥＤ２６からの照射光は赤外線光のみがＩＲフィルターを透過し、光電センサー１６の外部へ出力される。外部へ出力された赤外線光は、人体などの対象物で乱反射する。一部の反射光は、センサー窓２５のＩＲフィルターを透過し、受光ＬＥＤ２７へ入力される。受光ＬＥＤ２７では、赤外線光が電気的な受光信号へ変換され、センサー基板に取り込まれる。
【００２２】
図５に、点灯制御回路部７とＬＥＤ照明８の回路図を示す。点灯制御回路部７の回路はフライバック式コンバータ回路で構成される。点灯制御回路部７の入力にはＡＣ電源が接続される。点灯制御回路部７ではＡＣ電流を整流器２９で整流してＤＣ化する。ＤＣ化された電源とパルストランス３２とスイッチング素子３１は直列接続される。制御ＩＣ３０は、スイッチング素子３１をパルス駆動することにより、パルストランス３２にパルス電流を発生させ、パルストランス３２が充放電を繰り返す。パルストランス３２の放電電流は、整流ダイオード３３によって整流され、コンデンサ３４に充電される。点灯制御回路部７のコンデンサ３４と照明用ＬＥＤチップ３５を内蔵するＬＥＤ照明部８とは配線で接続される。
コンデンサ３４とパルストランス３２の放電電流は、照明用ＬＥＤチップ３５に流れて、ＬＥＤが発光する。
【００２３】
図６に、ＬＥＤ点灯制御回路部７のタイミングチャートを示す。スイッチング素子３１の駆動パルスは、一定周期でＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。スイッチング素子駆動の周波数は、２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲の周波数が使用される。ＬＥＤ発光電流は、パルストランスの充放電により生じるので、スイッチング素子の駆動パルスに同期して上下動を繰り返す。ＬＥＤ発光電流の波形形状はランプ形状となっており、スイッチング素子がＯＦＦの時には上昇し、ＯＮの時には下降する。ＬＥＤの発光強度は、ＬＥＤ電流に応じて変化するので、ＬＥＤ電流が多い時は明るく光り、少ない時は暗く光る。よって、ＬＥＤの発光強度は、スイッチング素子駆動パルスに同期して強弱を繰り返し、その周波数は、スイッチング素子駆動周波数と同じく、２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲となる。
【００２４】
図１に基づいて、本発明における制御の基本構成について説明する。５は人体検出手段であり、例えば図２の光電センサー１６である。３は赤外線発光ＬＥＤであり、例えば図４の発光ＬＥＤ２６である。赤外線発光ＬＥＤ３は赤外線光２を発光し、人体１へ照射する。人体検知手段５は、赤外線発光ＬＥＤ３の投光電流のオン・オフを制御し、赤外線発光ＬＥＤ３の電流のオン・オフ周波数は、例えば４０ＫＨｚとなっている。すなわち赤外線光２は、４０ＫＨｚの周波数で点滅を繰り返す。人体１で反射した赤外線の反射光の一部は、受光ＬＥＤ４に入射し、受光ＬＥＤ４には、受光強度の強弱に応じた４０ＫＨｚの交流電流が発生する。人体検知手段５は、発光ＬＥＤ３の点滅周波数と同じ４０ＫＨｚを通過周波数域とするバンドパスフィルタを用いて、直流成分やノイズ除去を行い、交流信号成分だけを取り出す。取り出した交流成分は、発光ＬＥＤ３の発光電流との相関性を検討した上で、検波回路と積分回路で直流レベルに平滑化される。すなわち直流レベルが、あらかじめ定められた検知閾値を超えたとき、検出対象物が存在する検知信号を発生する。人体検知手段５で発生した検知信号は、例えば図２の制御回路部２１などへ送られ、水の吐水制御を行う。図１の６は制御回路部であり、人体検出手段５と、ＬＥＤ８の点灯制御を行う点灯制御回路部７と接続されている。制御回路部６は人体検出手段５と点灯制御回路部７との同期制御を行い、互いに干渉しないように動作タイミングを図る。
【００２５】
図８に、照明用白色ＬＥＤの発光スペクトルを実線で、また光電センサー１６の受光感度スペクトルを点線で示す。発光スペクトル（実線）と受光感度スペクトル（点線）は波長の長い７００ｎｍ〜９００ｎｍ部分で重なっている。照明用白色ＬＥＤの発光は、光電センサーの受光に影響する。前述のように、照明エリア１３と検出エリア１８の一部は重なっており、ＬＥＤ照明８から発光した照明光が光電センサー１６に入り込む。この時、ＬＥＤ照明はスイッチング素子駆動パルスに同期した、２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲の周波数で強弱を繰り返し、ＬＥＤ照明の光の脈動成分は、光電センサーに取り込まれる。光電センサー１６は、フィルターにより４０ＫＨｚの周波数の交流信号を選択して取込む。なお、光電センサー１６のバンドパスフィルタでは、照明用ＬＥＤの強弱の周波数と周波数帯域が重なっており、光電センサー１６では照明ＬＥＤ光と、自らが発した発光ＬＥＤの発光パルスとのそのままでは区別がつかない。
【００２６】
さて、図５に示す点灯制御回路部７の回路には、制御ＩＣ３０の駆動出力を制御するフォトカップラ３６が取り付けてある。フォトカップラ３６の入力ＬＥＤが発光している際にはフォトカップラ３６の出力トランジスタがＯＮし、制御ＩＣ３０の駆動コントロール端子を短絡する。制御ＩＣ３０は、駆動コントロール端子が短絡されているときは、スイッチング素子３１をパルス駆動を停止する。反対に、フォトカップラ３６の入力ＬＥＤが発光していない際には、フォトカップラ３６の出力トランジスタがＯＦＦし、制御ＩＣ３０の駆動コントロール端子が開放される。制御ＩＣ３０は、駆動コントロール端子が開放されているときは、スイッチング素子３１をパルス駆動を継続する。
【００２７】
本発明の図１の制御回路部６は、図５に示す点灯制御回路部７のフォトカップラ３６と接続される。図１の人体検知手段５は、発光に同期したマスク信号を制御回路部６に送出する。
すなわち、人体検知手段５がマスク信号を出している間は、フォトカップラ３６をＯＮし、制御ＩＣ３０の駆動コントロールを停止させ、ＬＥＤ照明８の発光が止まる。
【００２８】
図７に光電センサーの発光と受光、ＬＥＤ照明の動作のタイムチャートを示す。光電センサーは赤外線発光パルスを間欠動作させる。例えば１０ｍｓ期間の赤外線発光パルス期間を１秒間に２０回程度照射する。図７の未検出期間のように、人体が存在しないときは赤外線受光パルスは存在しない。検出期間では、間欠駆動され、人体に反射した赤外線発光パルスが、光電センサーに赤外線受光パルスとして取り込まれる。さらに、赤外線投光パルスを発生させている期間は、前記フォトカップラ３６をＯＮすることにより、点灯制御回路部７に接続されたＬＥＤ照明８の通電が停止され、ＬＥＤ照明８が滅灯する。反対に、赤外線投光パルスを発生させていない時はフォトカップラ３６をＯＦＦし、ＬＥＤ照明８を発光させる。
【００２９】
このことにより、光電センサー１６が発光し、検知対象物の検出を試みている期間はＬＥＤ照明の発光を停止するので、光電センサー１６にＬＥＤ照明の光を受光することがない。このことにより検出の品質を向上させることが出来る。 さらには、ＬＥＤ照明の通電が定期的にＯＦＦするので、照明光にちらつきが起きる場合があるが、その際はちらつきが目立たなくなるような通電間隔に設定する。また、間隔を一定の周期ではなく、乱数に基づいて毎回周期をずらすことによりちらつきを目立たなくさせることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、ＬＥＤ照明装置と赤外線投光式の人体検知手段を組み合わせた構成の製品やシステムならば、本発明と同一の手段で人体検知品質を向上させることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１…人体
２…赤外線光
３…発光ＬＥＤ
４…受光ＬＥＤ
５…人体検知手段
６…制御回路部
７…点灯制御回路部
８…ＬＥＤ照明（照明負荷）
１３…ＬＥＤ照明の配光範囲
１４…洗面化粧台
１５…手
１６…光電センサー
１７…スパウト
１８…検知範囲
１９…洗面ボウル
２０…接続管
２１…制御装置
２２…給水配管
２３…送信赤外線光
２４…受信赤外線光
２５…センサー窓
２６…送信赤外線ＬＥＤ
２７…受信フォトダイオード
２８…センサー基板
２９…整流器
３０…制御ＩＣ
３１…スイッチング素子
３２…パルストランス
３３…整流ダイオード
３４…コンデンサ
３５…照明用ＬＥＤチップ
３６…フォトカップラ
３７…白色ＬＥＤのスペクトルの相対強度
３８…フォトダイオードとＩＲフィルターの合成受光感度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置に係り、特に自動吐水機能を備えた洗面化粧台に好適な、人体検知センサーに入るノイズを抑制する機能を有するＬＥＤ照明装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の白熱電球や蛍光灯ランプに比べ、省エネ性や長寿命性に優れるＬＥＤ照明が急速に普及している。ＬＥＤ照明は、半導体素子であるＬＥＤを発光原とするため、ＬＥＤにＤＣ電流を流すための電源部が備わっている。
【０００３】
ＬＥＤ照明の電源部には、商用ＡＣ電源をＬＥＤ用のＤＣ電源電流に変換するスイッチング・コンバータ電源が広く用いられている。スイッチング・コンバータ電源は、商用ＡＣ電源を平滑化した直流成分を、スイッチング素子により高速にスイッチングさせ、コイルの充放電を利用してＤＣ電流を得る方式である。スイッチング・コンバータは７０％以上の変換効率を有しており省エネ性に優れるが、スイッチ素子が電流のＯＮとＯＦＦを繰り返すので、ＤＣ電源部の出力にはスイッチ素子の電流のＯＮとＯＦＦのタイミングで脈流電流が発生する。
【０００４】
ＤＣ電源部に接続される脈流電流がＬＥＤに伝わることによって、ＬＥＤの輝度が脈動を繰り返す。しかし、ＬＥＤ輝度に変動は生じるものの、脈動周波数は２０ＫＨｚ以上であり、人間の目には違和感は感じられない。
【０００５】
また従来より、特許文献１に示すような手洗い用自動水栓が知られている。この自動水洗では、人体を検知して吐水動作を行うとともに、照明を点灯する技術が用いられている。この自動水栓では、感知用センサーの発光部から光が照射され、その光が人体で反射し、感知用センサーの受光部で受光して、その受光レベルが閾値以上であれば、人体を検知し、吐水動作を行うとともに、照明点灯回路により照明を点灯させる。
【０００６】
特許文献１では、照明光として白熱電球が用いられている。白熱電球は多くの赤外光を発生し、同じく赤外光をセンサー信号として用いる感知用センサーの受光部に、白熱電球由来の赤外光が流入する。センサーの発光部は、このような定常的な赤外光の乱入に対応するためパルス投光を行っている。パルス投光で変調することにより、白熱電球のような定常的な赤外光の影響を無くす工夫を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平０３−０４２２９１
【特許文献２】特開２００５−２２２７９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、照明として白熱電球が用いられていたが、照明としてＬＥＤ照明を用いた場合、ＬＥＤ照明光の脈動成分が人体センサーへ流入してしまう。ＬＥＤ照明光の脈動成分がパルス投光のタイミングにあってしまうと、センサーが誤検知する。
【０００９】
また、照明装置から人体センサーには、照明光以外にも蛍光灯ランプの高周波点灯回路から発生する輻射電磁ノイズに影響を受ける。特許文献２では、照明装置を金属ケースとし、人体センサーと高周波点灯回路を金属ケースでシールドすることにより、人体センサーに流入するノイズを低減する工夫を行っているが、赤外線センサーを使用する場合、必ず金属ケースに投光用の穴をあけなければならず、電磁シールドは完全ではない。
【００１０】
ＬＥＤ照明の場合も蛍光灯ランプと同等であり、赤外線センサーが前記スイッチングコンバータのスイッチング素子が発生する電磁ノイズからの影響を受けてしまう。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、赤外パルス投光式センサーに流入する電磁ノイズとパルス的に脈動する赤外光の乱入による誤動作を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、ＬＥＤによって構成された照明負荷と、前記照明負荷の点灯を制御する点灯制御回路部と、投光エリアに対して赤外線光を間欠投光し、投光タイミングに同期して人体からの反射光を受光することで人体の存在を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の出力信号に基づいて前記点灯制御回路部を制御する制御回路部とから構成され、前記制御回路部は、前記人体検知手段が赤外線光を投光する期間は前記点灯制御回路部への通電を停止するので、ＬＥＤ照明負荷より発生するノイズが前記人体検知手段に入ることを防止し、人体検知手段の誤検知を防止する。
【００１３】
また、請求項２記載の発明によれば、前記照明装置は洗面器に設置されており、前記人体検知手段の出力信号に基づいて洗面器に設けられた吐水手段からの吐水を制御するので、人体検出手段と前記照明装置が近距離で設置された製品での人体検知手段の誤検知を防止する。
【発明の効果】
【００１４】
ＬＥＤによる照明は、ＬＥＤの点灯制御回路部がスイッチングコンバータで構成されることにより、出力電流には２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲の脈動成分があり、それに応じてＬＥＤの光の強度が脈動している。ＬＥＤの発光光と人体検知手段より投光される赤外線光のスペクトルは一部重なっており、ＬＥＤ照明の脈動成分は人体検知手段へ流入する。請求項１記載の発明によれば、点灯制御回路部がＬＥＤの点灯制御回路部を制御し、人体検知手段の赤外線発光期間はＬＥＤを発光しないよう、ＬＥＤへの通電を停止するので、人体検知手段へＬＥＤ照明の脈動成分は流入することはなく、人体検出手段の誤検知を防止できる。
【００１５】
また、人体検知手段の赤外線発光期間は点灯制御回路部のスイッチングコンバータを停止するので、スイッチングコンバータが発生する電磁ノイズが人体検知手段へ流入することはない。本発明によれば、をタイミングを適切に調整することにより、誤検知を防止するため、電磁ノイズが外部に漏えいするのを防ぐ、点灯制御回路部の金属シールドや、フィルタ回路は必要としない。
【００１６】
なお、点灯制御回路部を停止するのは、人体検知手段が間欠投光する例えば１０ｍｓ程度の短い期間であり、ちらつきが発生することはない。また、人体検出手段の検出精度を向上するため、間欠投光期間と頻度は、ちらつきを感じない範囲でさらに長くすることもできる。
【００１７】
また、請求項２記載の発明によれば、特に洗面化粧台のように、人体検知手段で吐水制御を行う自動水栓とＬＥＤを使用した照明装置が一体となった製品では特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の制御方法示す基本構成図である。
【図２】本発明を照明付き洗面化粧台に適用した場合の概略図。
【図３】本発明のスパウトの詳細図である。
【図４】本発明の光電センサーの詳細図である。
【図５】本発明の点灯制御回路部とＬＥＤ照明の回路図である。
【図６】本発明のＬＥＤ点灯制御回路部のタイミングチャート図である。
【図７】本発明の光電センサーの動作のタイムチャート図である。
【図８】本発明の照明用白色ＬＥＤと光電センサーの発光スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図に基づき本発明の最良の形態を説明する。図１は本発明の制御方法示す基本構成図であり、図２は本発明を照明付き洗面化粧台に適用した場合の概略図である。図１についての説明は後述する。図２において、１４は化粧台、８はＬＥＤによって構成された照明負荷であって使用者を照らすＬＥＤ照明、７はＬＥＤ照明８の点灯制御回路部である。１９は化粧台のボウル面、１５は使用者の手、１７は水栓のスパウトであり、その先端には光電センサー１６がある、１８は光電センサ１６の検知エリア、２１は水の給水バルブを内蔵する吐水制御回路部、２２は給水配管、２０は吐水制御回路部２１とスパウト１７を接続する接続管である。洗面化粧台１４には、洗面台１４と使用者と照らすためのＬＥＤ照明８が取り付けてある。ＬＥＤ照明８は点灯制御回路部７によって駆動させる。使用者が洗面化粧台１４の前に立ち、手１５をボウル面１９に差し入れた時、手１５が検知エリア１８に入ると、光電センサー１６が手１５を検出対象物として検出する。検出信号は制御回路部２１に送出され、制御回路部２１は、検出信号を受信すると給水バルブを開放し、給水配管２２の水を接続管２０へ水を導いて、水はスパウト１７より吐水される。洗面化粧台１４の上方に位置するＬＥＤ照明８は、使用者のまわりの照明エリア１３を照らす。照明エリア１３と検出エリア１８は一部が重なっており、ＬＥＤ照明８の照明光が光電センサー１６に入光する。
【００２０】
図３にスパウト１７の詳細を示す。１６は光電センサーである。光電センサー１６はスパウト１７の先端に取り付けられており、光電センサー１６からは人体などの対象物を照らすための赤外線光２３が出力される。赤外線光２３は、検出対象物を照らと検知対象物で反射し、反射光２４として光電センサー１６に入力される。光電センサー１６は赤外線光２３と入射光２３の相関を分析し、２者に相関があると認められれば検出対象物が存在すると認識する。
【００２１】
図４は光電センサー１６の詳細図である。２６は対象物に検出光を照射する発光ＬＥＤ、２７は検出対象物からの光を受光する受光ＬＥＤ、２５は発光ＬＥＤ２６と受光ＬＥＤ２７の前に取り付けられたセンサー窓、２８はセンサー基板である。センサー基板２８は発光パルス信号を発生し、発光ＬＥＤ２６より光が照射される。センサー窓２５にはＩＲフィルターが取り付けられており、発光ＬＥＤ２６からの照射光は赤外線光のみがＩＲフィルターを透過し、光電センサー１６の外部へ出力される。外部へ出力された赤外線光は、人体などの対象物で乱反射する。一部の反射光は、センサー窓２５のＩＲフィルターを透過し、受光ＬＥＤ２７へ入力される。受光ＬＥＤ２７では、赤外線光が電気的な受光信号へ変換され、センサー基板に取り込まれる。
【００２２】
図５に、点灯制御回路部７とＬＥＤ照明８の回路図を示す。点灯制御回路部７の回路はフライバック式コンバータ回路で構成される。点灯制御回路部７の入力にはＡＣ電源が接続される。点灯制御回路部７ではＡＣ電流を整流器２９で整流してＤＣ化する。ＤＣ化された電源とパルストランス３２とスイッチング素子３１は直列接続される。制御ＩＣ３０は、スイッチング素子３１をパルス駆動することにより、パルストランス３２にパルス電流を発生させ、パルストランス３２が充放電を繰り返す。パルストランス３２の放電電流は、整流ダイオード３３によって整流され、コンデンサ３４に充電される。点灯制御回路部７のコンデンサ３４と照明用ＬＥＤチップ３５を内蔵するＬＥＤ照明部８とは配線で接続される。
コンデンサ３４とパルストランス３２の放電電流は、照明用ＬＥＤチップ３５に流れて、ＬＥＤが発光する。
【００２３】
図６に、ＬＥＤ点灯制御回路部７のタイミングチャートを示す。スイッチング素子３１の駆動パルスは、一定周期でＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。スイッチング素子駆動の周波数は、２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲の周波数が使用される。ＬＥＤ発光電流は、パルストランスの充放電により生じるので、スイッチング素子の駆動パルスに同期して上下動を繰り返す。ＬＥＤ発光電流の波形形状はランプ形状となっており、スイッチング素子がＯＦＦの時には上昇し、ＯＮの時には下降する。ＬＥＤの発光強度は、ＬＥＤ電流に応じて変化するので、ＬＥＤ電流が多い時は明るく光り、少ない時は暗く光る。よって、ＬＥＤの発光強度は、スイッチング素子駆動パルスに同期して強弱を繰り返し、その周波数は、スイッチング素子駆動周波数と同じく、２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲となる。
【００２４】
図１に基づいて、本発明における制御の基本構成について説明する。５は人体検出手段であり、例えば図２の光電センサー１６である。３は赤外線発光ＬＥＤであり、例えば図４の発光ＬＥＤ２６である。赤外線発光ＬＥＤ３は赤外線光２を発光し、人体１へ照射する。人体検知手段５は、赤外線発光ＬＥＤ３の投光電流のオン・オフを制御し、赤外線発光ＬＥＤ３の電流のオン・オフ周波数は、例えば４０ＫＨｚとなっている。すなわち赤外線光２は、４０ＫＨｚの周波数で点滅を繰り返す。人体１で反射した赤外線の反射光の一部は、受光ＬＥＤ４に入射し、受光ＬＥＤ４には、受光強度の強弱に応じた４０ＫＨｚの交流電流が発生する。人体検知手段５は、発光ＬＥＤ３の点滅周波数と同じ４０ＫＨｚを通過周波数域とするバンドパスフィルタを用いて、直流成分やノイズ除去を行い、交流信号成分だけを取り出す。取り出した交流成分は、発光ＬＥＤ３の発光電流との相関性を検討した上で、検波回路と積分回路で直流レベルに平滑化される。すなわち直流レベルが、あらかじめ定められた検知閾値を超えたとき、検出対象物が存在する検知信号を発生する。人体検知手段５で発生した検知信号は、例えば図２の制御回路部２１などへ送られ、水の吐水制御を行う。図１の６は制御回路部であり、人体検出手段５と、ＬＥＤ８の点灯制御を行う点灯制御回路部７と接続されている。制御回路部６は人体検出手段５と点灯制御回路部７との同期制御を行い、互いに干渉しないように動作タイミングを図る。
【００２５】
図８に、照明用白色ＬＥＤの発光スペクトルを実線で、また光電センサー１６の受光感度スペクトルを点線で示す。発光スペクトル（実線）と受光感度スペクトル（点線）は波長の長い７００ｎｍ〜９００ｎｍ部分で重なっている。照明用白色ＬＥＤの発光は、光電センサーの受光に影響する。前述のように、照明エリア１３と検出エリア１８の一部は重なっており、ＬＥＤ照明８から発光した照明光が光電センサー１６に入り込む。この時、ＬＥＤ照明はスイッチング素子駆動パルスに同期した、２５ＫＨｚ〜７０ｋＨｚの範囲の周波数で強弱を繰り返し、ＬＥＤ照明の光の脈動成分は、光電センサーに取り込まれる。光電センサー１６は、フィルターにより４０ＫＨｚの周波数の交流信号を選択して取込む。なお、光電センサー１６のバンドパスフィルタでは、照明用ＬＥＤの強弱の周波数と周波数帯域が重なっており、光電センサー１６では照明ＬＥＤ光と、自らが発した発光ＬＥＤの発光パルスとのそのままでは区別がつかない。
【００２６】
さて、図５に示す点灯制御回路部７の回路には、制御ＩＣ３０の駆動出力を制御するフォトカップラ３６が取り付けてある。フォトカップラ３６の入力ＬＥＤが発光している際にはフォトカップラ３６の出力トランジスタがＯＮし、制御ＩＣ３０の駆動コントロール端子を短絡する。制御ＩＣ３０は、駆動コントロール端子が短絡されているときは、スイッチング素子３１をパルス駆動を停止する。反対に、フォトカップラ３６の入力ＬＥＤが発光していない際には、フォトカップラ３６の出力トランジスタがＯＦＦし、制御ＩＣ３０の駆動コントロール端子が開放される。制御ＩＣ３０は、駆動コントロール端子が開放されているときは、スイッチング素子３１をパルス駆動を継続する。
【００２７】
本発明の図１の制御回路部６は、図５に示す点灯制御回路部７のフォトカップラ３６と接続される。図１の人体検知手段５は、発光に同期したマスク信号を制御回路部６に送出する。
すなわち、人体検知手段５がマスク信号を出している間は、フォトカップラ３６をＯＮし、制御ＩＣ３０の駆動コントロールを停止させ、ＬＥＤ照明８の発光が止まる。
【００２８】
図７に光電センサーの発光と受光、ＬＥＤ照明の動作のタイムチャートを示す。光電センサーは赤外線発光パルスを間欠動作させる。例えば１０ｍｓ期間の赤外線発光パルス期間を１秒間に２０回程度照射する。図７の未検出期間のように、人体が存在しないときは赤外線受光パルスは存在しない。検出期間では、間欠駆動され、人体に反射した赤外線発光パルスが、光電センサーに赤外線受光パルスとして取り込まれる。さらに、赤外線投光パルスを発生させている期間は、前記フォトカップラ３６をＯＮすることにより、点灯制御回路部７に接続されたＬＥＤ照明８の通電が停止され、ＬＥＤ照明８が滅灯する。反対に、赤外線投光パルスを発生させていない時はフォトカップラ３６をＯＦＦし、ＬＥＤ照明８を発光させる。
【００２９】
このことにより、光電センサー１６が発光し、検知対象物の検出を試みている期間はＬＥＤ照明の発光を停止するので、光電センサー１６にＬＥＤ照明の光を受光することがない。このことにより検出の品質を向上させることが出来る。 さらには、ＬＥＤ照明の通電が定期的にＯＦＦするので、照明光にちらつきが起きる場合があるが、その際はちらつきが目立たなくなるような通電間隔に設定する。また、間隔を一定の周期ではなく、乱数に基づいて毎回周期をずらすことによりちらつきを目立たなくさせることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によれば、ＬＥＤ照明装置と赤外線投光式の人体検知手段を組み合わせた構成の製品やシステムならば、本発明と同一の手段で人体検知品質を向上させることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１…人体
２…赤外線光
３…発光ＬＥＤ
４…受光ＬＥＤ
５…人体検知手段
６…制御回路部
７…点灯制御回路部
８…ＬＥＤ照明（照明負荷）
１３…ＬＥＤ照明の配光範囲
１４…洗面化粧台
１５…手
１６…光電センサー
１７…スパウト
１８…検知範囲
１９…洗面ボウル
２０…接続管
２１…制御装置
２２…給水配管
２３…送信赤外線光
２４…受信赤外線光
２５…センサー窓
２６…送信赤外線ＬＥＤ
２７…受信フォトダイオード
２８…センサー基板
２９…整流器
３０…制御ＩＣ
３１…スイッチング素子
３２…パルストランス
３３…整流ダイオード
３４…コンデンサ
３５…照明用ＬＥＤチップ
３６…フォトカップラ
３７…白色ＬＥＤのスペクトルの相対強度
３８…フォトダイオードとＩＲフィルターの合成受光感度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤによって構成された照明負荷と、前記照明負荷の点灯を制御する点灯制御回路部と、投光エリアに対して赤外線光を間欠投光し、投光タイミングに同期して人体からの反射光を受光することで人体の存在を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の出力信号に基づいて前記点灯制御回路部を制御する制御回路部とから構成され、前記制御回路部は、前記人体検知手段が赤外線光を投光する期間は前記点灯制御回路部への通電を停止することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記照明装置は洗面器に設置されており、前記人体検知手段の出力信号に基づいて洗面器に設けられた吐水手段からの吐水を制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１】
ＬＥＤによって構成された照明負荷と、前記照明負荷の点灯を制御する点灯制御回路部と、投光エリアに対して赤外線光を間欠投光し、投光タイミングに同期して人体からの反射光を受光することで人体の存在を検知する人体検知手段と、前記人体検知手段の出力信号に基づいて前記点灯制御回路部を制御する制御回路部とから構成され、前記制御回路部は、前記人体検知手段が赤外線光を投光する期間は前記点灯制御回路部への通電を停止することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記照明装置は洗面器に設置されており、前記人体検知手段の出力信号に基づいて洗面器に設けられた吐水手段からの吐水を制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６２２２４（Ｐ２０１３−６２２２４Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１７１０（Ｐ２０１１−２０１７１０）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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