传感器装置及照明系统的制作方法

本公开涉及一种传感器装置以及使用该传感器装置的照明系统。

背景技术：

在专利文献1中公开了一种照明系统，其是自商用的交流电源向照明器具等供给交流电力的系统，其基于外部操作单元的操作信号以及人感传感器的检测信号来控制照明器具。另外，在安装有人感传感器等传感器装置的照明系统中，也公知有一种不是自商用的交流电源对照明器具及传感器装置供给电力而是自直流电源对照明器具及传感器装置供给电力的系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-285542号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在将传感器装置安装于使用直流电源的照明系统的情况下，考虑到使用无线装置或者信号线来向控制照明器具的主装置传递传感器装置的检测信号的结构。但是，在这样的系统中，存在例如由于使用无线装置而导致的成本增加或者由于使用信号线而导致的施工负担的增加这样的问题。

用于解决问题的方案

作为本公开的一个方式的传感器装置，其相对于照明系统的、被施加直流电压、与输出直流电压的直流电源装置连接、且经由分支布线与至少一个照明器具连接的主电源线，连接于所述直流电源装置所连接的位置和至少一个所述照明器具所连接的位置之间，其中，该传感器装置包括：输入侧端子，其与所述主电源线连接；输出侧端子，其与所述主电源线连接；感知部，其检测对象物并输出检测信号；以及开关，其设置于所述主电源线，通过接通、断开动作将所述主电源线连接、切断，所述开关的接通、断开是基于所述检测信号来控制的。

作为本公开的一个方式的照明系统，其特征在于，该照明系统包括：直流电源装置，其输出直流电压；主电源线，其被施加所述直流电压；至少一个照明器具，其经由分支布线与所述主电源线相连接；以及上述传感器装置，其在所述主电源线上连接于所述直流电源装置和至少一个所述照明器具之间。

发明的效果

采用作为本公开的一个方式的传感器装置，在使用直流电源的照明系统中，能够基于传感器装置的检测信息来控制照明器具而不使用用于传输该检测信息的无线装置及信号线。通过使用作为本公开的一个方法的传感器装置，能够不使用上述无线装置及信号线，并且能够低成本地构筑施工性良好的照明系统。

附图说明

图1是作为实施方式的一个例子的照明系统的框图。

图2是作为实施方式的一个例子的传感器装置的电路图。

图3是用于说明在图1所示的照明系统中控制照明器具的一个例子的图。

图4是用于说明在图1所示的照明系统中控制照明器具的其他的一个例子的图。

图5是作为实施方式的其他的一个例子的照明系统的框图。

图6是作为实施方式的另外一个例子的照明系统的框图。

图7是作为实施方式的又一个例子的照明系统的框图。

附图标记说明

10、50、60、70照明系统；11直流电源装置；12、13、14、36、61主电源线；12a高电位侧电源线；12b低电位侧电源线；15分支布线，20、71照明器具；21光源；22点亮装置；23信号接收部；30传感器装置；31感知部；32开关；33开关控制部；34第1端子；35第2端子；40传感器部；41控制判断部；42控制电源部；43开关驱动部。

具体实施方式

以下，参照附图来详细地说明本公开的传感器装置及照明系统的实施方式。但是，本公开的传感器装置及照明系统不限定于以下说明的实施方式。另外，自最初设想的是，以下说明的多个实施方式的各结构要素能够选择性地组合。

图1是表示作为实施方式的一个例子的照明系统10的结构的框图。如图1例示的那样，照明系统10包括输出直流电压的直流电源装置11、被施加该直流电压的主电源线12、传感器装置30以及经由分支布线15与主电源线12相连接的照明器具20。传感器装置30在主电源线12上连接于直流电源装置11和照明器具20之间，并具有设置于主电源线12上的开关32。在本实施方式中，多个照明器具20分别经由分支布线15与主电源线12相连接。

照明系统10包括例如3个照明器具20以及1个传感器装置30。在图1所示的例子中，相对于自直流电源装置11延伸的主电源线12，自直流电源装置11侧起按顺序连接有1个传感器装置30以及3个照明器具20。即，所有的照明器具20在主电源线12上连接于传感器装置30的输出侧。在该情况下，能够通过传感器装置30的开关32的接通、断开来控制所有的照明器具20。

另外，没有特别限定构成照明系统的照明器具20及传感器装置30的数量。照明器具20可以是1个，也可以是4个以上。在设置有多个照明器具20的情况下，在主电源线12上，在比各照明器具20中的至少一者靠直流电源装置11侧的位置连接有传感器装置30。换言之，也可以在比传感器装置30靠电源侧的位置连接有照明器具20(参照后述的图5)。另外，也可以设置多个传感器装置30(参照后述的图6)。

构成照明系统10的照明器具20及传感器装置30设置于例如住宅、办公室、商业设施以及工厂等的室内。在本实施方式中，照明器具20及传感器装置30设置于相同房间、相同走廊等相同区域内。直流电源装置11可以设置于与照明器具20及传感器装置30相同的场所，也可以设置于不同的场所。照明系统10也可以具有用于操作照明器具20的操作部(未图示)，直流电源装置11也可以内置于操作部。

用于自直流电源装置11经由传感器装置30向各照明器具20供给直流电力的主电源线12由高电位侧电源线12a和低电位侧电源线12b这两根电源线构成。优选低电位侧电源线12b接地。主电源线12是连接有包括各照明器具20及传感器装置30在内的多个设备的电源线且是用于向多个设备供给电力的送电线路，在这一点上，与作为将1个照明器具20和主电源线12相连接的电源线的分支布线15不同。

直流电源装置11是与商用的交流电源ac相连接且将交流电源ac的交流电压转换为直流电压的装置。交流电源ac通常经由具有断路器的配电盘(未图示)与直流电源装置11相连接。直流电源装置11包括例如ac/dc转换器以及控制该转换器的控制电路。另外，作为直流电源装置11，也可以将二次电池等蓄电装置、或者产生直流电力的太阳能电池、燃料电池等一起使用。

直流电源装置11向主电源线12输出直流电压v1。直流电压v1例如为36v。利用主电源线12自直流电源装置11供给的直流电力经由传感器装置30向各照明器具20供给。在本实施方式中，利用将直流电源装置11和传感器装置30相连接的两根主电源线13、自传感器装置30向各照明器具20侧延伸的两根主电源线14以及后述的两根主电源线36来构成两根主电源线12。

像上述那样，多个照明器具20分别经由分支布线15与主电源线12相连接。作为照明器具20的例子，能够列举白炽灯、荧光灯以及led(lightemittingdiode)等，但是针对照明系统10而言特别优选led。led不限定于无机led，也可以是有机led(oled)。多个照明器具20也可以是彼此种类不同的器具，但是在本实施方式中使用相同的器具。

照明器具20通常包括光源21以及用于使光源21稳定地点亮的点亮装置22。在照明器具20是led的情况下，优选点亮装置22具有用于将流向光源21的电流保持恒定的恒流电路。光源21与恒流电路的输出部相连接，利用恒流电路来控制流向光源21的电流。照明器具20也可以具有例如由pwm(pulsewidthmodulation)方式实现的调光功能。

传感器装置30具有检测在检测区域中的对象物的存在并且控制多个照明器具20的功能。检测区域能够根据传感器装置30的种类、设定以及设置场所等进行适当改变。检测区域可以是设置有传感器装置30的整体区域，也可以是该区域的一部分。传感器装置30的检测对象是使照明器具20点亮的触发对象即可，例如能够列举人、照度以及火灾等异常情况等。基于传感器装置30的检测信息来控制照明器具20，但该控制方式不限定于点亮，也可以成为闪烁状态，也可以自点亮状态熄灭。对于照明器具20的控制方式的详细内容会在后面叙述。

作为传感器装置30的感知部31的例子，能够列举人感传感器、照度传感器以及异常感知传感器等。人感传感器通过检测例如自人体放射的红外线，从而检测检测区域中的人的存在。照度传感器获取例如来自检测区域内的地面等的反射光，从而检测检测区域的亮度。异常感知传感器通过检测例如由火灾导致的温度上升、烟、火焰、或者二氧化碳等气体，从而检测检测区域或者其附近发生了火灾等的异常情况。

传感器装置30如上所述地被施加直流电压，并且在经由分支布线15与照明器具20连接的主电源线12上连接于比照明器具20靠输入侧的位置。传感器装置30包括作为输入直流电压v1的输入侧端子的第1端子34以及作为输出直流电压v2的输出侧端子的第2端子35。另外，在开关32的接通状态持续的情况下，电压v1、v2实质上相同。在本实施方式中，主电源线13与第1端子34相连接，主电源线14与第2端子35相连接。在传感器装置30中设置有作为装置内主电源线的主电源线36，其在装置内部将第1端子34和第2端子35相连接，并与主电源线13、14一起构成主电源线12。

传感器装置30包括：感知部31，其检测对象物并输出检测信号；以及开关32，其设置于主电源线12，且在比照明器具20靠输入侧的位置通过接通、断开动作将主电源线12连接、切断。在本实施方式中，在主电源线36上设置有开关32。开关32设置于构成主电源线36的两根电源线中的一者即可，例如设置于高电位侧电源线12a。

基于感知部31的检测信号来控制开关32的接通、断开。即，基于感知部31的检测信号，将高电位侧电源线12a的输入侧和输出侧连接或者切断。在开关32处于接通状态时，高电位侧电源线12a自直流电源装置11连结至各照明器具20，从而将直流电力向各照明器具20供给。另一方面，在开关32处于断开状态时，由于在传感器装置30内高电位侧电源线12a处于被切断的状态，因此向各照明器具20的电力的供给被阻断。

利用开关控制部33来执行开关32的接通、断开控制。优选感知部31、开关32以及开关控制部33内置于构成传感器装置30的相同壳体(未图示)而一体化。通过使这些构件一体化，从而提高传感器装置30的施工性。但是，也能够使开关32独立化，例如设置于主电源线13。

在此，参照图2来进一步详细说明传感器装置30的结构。图2表示传感器装置30的电路结构的一个例子。

像图2中例示的那样，传感器装置30的感知部31包括具有传感器元件的传感器部40以及输出用于控制开关32的接通、断开的信号的控制判断部41。传感器装置30的开关控制部33包括控制电源部42以及开关驱动部43。在图2所示的例子中，将搭载于开关驱动部43的光耦合继电器(ic1)设置于主电源线36的高电位侧电源线12a，从而构成开关32。

另外，在开关控制部33还设置有将主电源线36的高电位侧电源线12a和控制电源部42相连接的二极管(d1、d2)。在高电位侧电源线12a上，二极管(d1)连接于第1端子34和开关32之间，二极管(d2)连接于开关32和第2端子35之间。在图2中，将连接于主电源线13的输入侧端子(输入部)作为第1端子34，将连接于主电源线14的输出侧端子(输出部)作为第2端子35，但是也可以将第1端子34作为输出部，将第2端子35作为输入部。由于图2例示的传感器装置30不具有连接的方向性，因此通过使用该装置能够得到更良好的施工性。

经由二极管(d1、d2)与高电位侧电源线12a相连接的控制电源部42由例如齐纳二极管(zd1)、mos场效应晶体管(mosfet：q2)、电容器(c1、c2)以及电阻(r1、r2、r3)构成。控制电源部42利用例如36v的直流电压v1来生成在开关驱动部43中使用的5v的直流电压。另外，也将该5v的直流电压向感知部31供给。即，控制电源部42将转换直流电压v1而得的转换直流电压向开关驱动部43及感知部31供给。另外，控制电源部42也可以由三端调整器以及电源用ic等构成。

自控制电源部42被供给电力的开关驱动部43由例如构成开关32的光耦合继电器(ic1)、mosfet(q3)以及电阻(r11)构成。光耦合继电器(ic1)通常内置有led、光电二极管阵列以及mosfet。像后述那样，根据感知部31的检测信号(s1)来驱动mosfet(q3)，这时，电流流过光耦合继电器(ic1)的led而使得led发光。然后，光电二极管阵列接收该光从而产生电压，该电压作为栅压来驱动mosfet，即开关32成为接通状态。

像上述那样，检测对象物(人)并向控制电源部42输出检测信号的感知部31包括传感器部40以及控制判断部41。在图2所示的例子中，作为人感检测用的传感器元件，设置有检测自人体放射的红外线的热电元件(pir1)。针对人感检测用的传感器元件而言，除了使用热电元件(pir1)之外，也可以使用电波式多普勒传感器元件、ccd以及cmos等图像传感器元件等。传感器元件能够与检测对象物相对应地适当选择。

热电元件(pir1)通常内置有热电体、电阻(r4)以及接合型场效应晶体管(jfet：q4)。jfet(q4)的漏极端子与电源相连接，栅极端子与热电体相连接。若红外线向热电体入射，则自热电体输出微弱信号，jfet(q4)的栅压发生变化。其结果，通过自源极端子流出的电流量发生变化并且连接于源极端子的附近的电阻(r5)的两端电位发生变化，从而检测由人的动作导致的红外线的变动。

传感器部40由例如上述热电元件(pir1)、上述电阻(r5)、运算放大器(ic3)、比较器(ic4)、电阻(r6、r7、r8、r9)以及电容器(c4、c5)构成。在传感器部40中，利用运算放大器(ic3)将自热电元件(pir1)作为电压输出的检测信号放大，并且利用比较器(ic4)将放大了的检测信号与任意的阈值相比较。然后，若检测信号处于阈值以上，则自比较器(ic4)向控制判断部41输出信号s。即，传感器部40在检测到作为检测对象物的检测区域内的人时向控制判断部41输出信号s。

自传感器部40被输入信号s的控制判断部41由例如微型计算机(ic2)构成。微型计算机(ic2)基于输入的信号s将使开关32接通的信号s1向开关驱动部43的mosfet(q3)输出。若微型计算机(ic2)接收到信号s，则输出包括例如后述的最短动作时间t1、检测延迟时间t2等的信号s1。或者，微型计算机(ic2)也可以在接收到信号s时停止信号s1的输出(换言之，在没有接收到信号s时输出信号s1)，或者也可以间歇性地输出信号s1。

若自控制判断部41的微型计算机(ic2)输出信号s1，则将mosfet(q3)驱动，构成开关32的光耦合继电器(ic1)成为接通状态。由于光耦合继电器(ic1)在接通状态下将高电位侧电源线12a的输入侧和输出侧连接，因此高电位侧电源线12a自直流电源装置11连结到各照明器具20，向各照明器具20施加直流电压v2，将各照明器具20点亮。即，控制判断部41在接收到信号s时，将作为检测信号的信号s1向开关32输出，开关32在接收到信号s1的期间成为接通状态。

另外，在图2所示的例子中，将信号s1自控制判断部41向开关驱动部43输出，但是也能够直接将传感器部40的信号s向开关驱动部43输出。

图3是用于说明人感传感器适用于传感器装置30的情况下的照明器具20的控制的一个例子的图。图3是表示自传感器部40输出的信号s、自控制判断部41输出的信号s1以及自传感器装置30输出的电压v2之间的关系的图。图3的(a)～(c)分别表示了不同的控制方式。

如图3所示，在人感传感器适用于传感器装置30的情况下，至少在利用感知部31检测到对象物(人)的期间即输出信号s的期间，开关32成为接通状态。优选的是，设定有后述的最短动作时间t1或者检测延迟时间t2。控制判断部41也可以设定最短动作时间t1及检测延迟时间t2中的至少一者。但是，在检测到人时，也能够是例如重复开关32的接通、断开而使照明器具20闪烁，或者经过恒定时间后使其熄灭。

如图3的(a)所示，若利用感知部31的传感器部40检测到检测区域内有人，则首先向控制判断部41输出信号s。然后，将信号s1自控制判断部41向开关驱动部43输出从而开关32成为接通状态，自第2端子35输出电压v2。在图3的(a)所示的例子中，仅在输出有信号s的期间即利用传感器部40检测到人的期间输出信号s1，使开关32成为接通状态，各照明器具20点亮。并且，若没有检测到人，则感知部31停止信号s、s1的输出，使开关32成为断开状态，各照明器具20熄灭。

另一方面，在图3的(b)所示的例子中，若一旦自传感器部40输出信号s，则在某恒定的时间内输出信号s1从而使开关32成为接通状态并输出电压v2。即，设定自开始输出信号s起持续输出信号s1的最短的时间即最短动作时间t1而不使信号s、s1的输出状态完全一致。

另外，在图3的(c)所示的例子中，若一旦自传感器部40输出信号s，则之后即使在信号s的输出停止了的情况下，在某恒定的时间内也持续输出信号s1，从而维持输出电压v2。即，设定有作为在信号s的输出停止后持续输出信号s1的最短的时间的检测延迟时间t2。

在使用通常的热电元件作为传感器元件的情况下，若人的动作较小则存在即使检测区域内有人也成为未检测出的情况，因此在图3的(b)、图3的(c)所示的例子中设置时间t1、t2，以使得在有人时照明器具20不熄灭。将时间t1、t2设定为例如几十秒～几分钟左右。

图4是用于说明异常感知传感器适用于传感器装置30的情况下的照明器具20的控制的一个例子的图。图4与图3同样地是表示自传感器部40输出的信号s、自控制判断部41输出的信号s1以及自传感器装置30输出的电压v2之间的关系的图。

如图4所示，在异常感知传感器适用于传感器装置30的情况下，在利用感知部31检测到对象物(火灾等异常)的期间即输出了信号s的期间，反复使开关32接通、断开。像这样地，能够通过反复使开关32接通、断开从而使照明器具20闪烁。照明器具20的闪烁以人能够识别的间隔来执行。通过这样的照明器具20的闪烁，能够使在该场所的人立即意识到火灾等异常事态的发生，并能够迅速地避难。

具体而言，若利用传感器部40检测到火灾等异常，则信号s自比较器(ic4)向构成控制判断部41的微型计算机(ic2)输出。然后，接收到信号s的控制判断部41断续地输出信号s1。即，以预定的间隔停止信号s1的输出，并反复使开关32接通、断开。由此，反复进行由光耦合继电器(ic1)实现的高电位侧电源线12a的连接、切断，并断续地输出电压v2，使得各照明器具20闪烁。即，传感器部40在检测到作为检测对象物的检测区域内的异常时向控制判断部41输出信号s，控制判断部41在接收到信号s时，将作为检测信号的信号s1向开关32断续地输出。开关32在接收到信号s1的期间成为接通状态。

在图4所示的例子中，在信号s输出后直到由信号s1的断续输出来执行开关32的接通或断开为止，设定有待机时间t3。待机时间t3例如为几百毫秒～几秒左右。另外，照明器具20闪烁的时间t4例如为1秒～5秒左右。照明器具20的闪烁可以在信号s输出的期间连续地进行，但是若考虑到避难时的安全性等，则优选反复进行时间t4的闪烁状态和时间t5的点亮状态。时间t5成为例如比时间t4长的时间。控制判断部41也可以设定断续地输出信号s1的时间t4(第1预定时间)以及连续地输出信号s1的比时间t4长的时间t5(第2预定时间)。控制判断部41例如在接收到信号s的期间，交替地执行基于时间t4的信号s1的断续的输出和基于时间t5的信号s1的连续的输出。

另外，在图4所示的例子中表示了如下情况：在自控制判断部41持续地输出信号s1并点亮照明器具20的状态下，利用传感器部40检测到检测区域内的异常。在照明器具20熄灭的情况下，例如接收到信号s的控制判断部41输出信号s1从而开关32接通，之后，执行上述的闪烁控制。

像以上这样，采用具有传感器装置30的照明系统10，通过基于感知部31的检测信号(传感器部40的信号s)的开关32的接通、断开来使构成主电源线12的主电源线36连接、切断。传感器装置30内置有设置于主电源线36的开关32，并且基于感知部31的检测信息来控制针对各照明器具20的直流电力的供给或者阻断。即，由于传感器装置30基于获取的检测信息利用主电源线12来直接控制多个照明器具20，因此不需要使用无线装置或者信号线将传感器装置30的检测信息向主装置等传输。因此，照明系统10能够成为廉价且施工性良好的系统。

上述的实施方式在不损害本公开的目的的范围内能够进行适当的设计改变。在图5～图7中表示了作为实施方式的其他例子的照明系统50、60、70。图5～图7是与图1相对应的框图。以下，针对与之前说明的实施方式相同的结构要素使用相同的附图标记，并省略重复的说明。

在图5中例示的照明系统50在具有多个照明器具20以及1个传感器装置30这一点上与照明系统10相同。另一方面，照明系统50在如下方面与照明系统10不同：多个照明器具20中的一部分照明器具20在主电源线12上连接于比传感器装置30靠直流电源装置11侧的位置。在此，将与主电源线13相连接的照明器具20作为“照明器具20a(第1照明器具)”，将与主电源线14相连接的照明器具20作为“照明器具20b、20c(第2照明器具)”。

在照明系统50中，照明器具20b、20c基于传感器装置30的检测信息来控制，但是始终将自直流电源装置11输出的直流电压v1施加于例如照明器具20a，从而与传感器装置30独立地控制照明器具20a。即，只要没有将来自直流电源装置11的电力的供给阻断，照明器具20a就能够始终点亮，这与传感器装置30有无检测出对象物无关。这样的照明器具20a作为例如引导灯而发挥效果。

在图6中例示的照明系统60在具有两个传感器装置30这一点上与照明系统10不同。在此，将两个传感器装置30中的、在主电源线12上连接于直流电源装置11侧的一个传感器装置30作为“传感器装置30a”，将另一个传感器装置30作为“传感器装置30b”。在照明系统60中，将自传感器装置30a输出的直流电压v2施加于传感器装置30b，将自传感器装置30b输出的直流电压v3施加于照明器具20b、20c。在该情况下，基于两个传感器装置30a、30b的检测信息来控制照明器具20b、20c。

针对传感器装置30a、30b而言，适用彼此种类不同的传感器装置。例如，将异常感知传感器适用于传感器装置30a，将人感传感器适用于传感器装置30b。另外，也可以将人感传感器用于传感器装置30a，将照度传感器用于传感器装置30b。利用构成主电源线12的主电源线61将传感器装置30a、30b彼此连接在一起，但是也可以将照明器具20与该主电源线61相连接。在该情况下，仅基于传感器装置30a的检测信息来控制该照明器具20。

在图7中例示的照明系统70在如下方面与照明系统10不同：其构成为能够通过传感器装置30的开关32的接通、断开，向与主电源线14相连接的多个照明器具71发送控制信号，并基于该信号来控制各照明器具71。照明器具71除了具有接收上述控制信号的信号接收部23这一点之外，具有与照明器具20相同的结构。在此，自传感器装置30侧起按顺序将与主电源线14相连接的多个照明器具71作为“照明器具71a”、“照明器具71b”、“照明器具71c”。

在照明系统70中，传感器装置30构成为，通过与感知部31的检测信号相对应地设定的开关32的预定的接通、断开动作，来针对各照明器具71输出基于检测信号的控制信号。即，控制信号通过开关32的接通、断开来生成。传感器装置30例如使开关32高速地接通、断开，从而利用主电源线12来向各照明器具71输出与检测信号相对应的pwm信号。开关32的断开时间为例如几微秒～几毫秒。

具体而言，由于若自传感器部40输出信号s，则控制判断部41基于信号s使开关32接通、断开，因此断续地输出信号s1。然后，利用信号s1来驱动开关驱动部43的mosfet(q3)，通过将构成开关32的光耦合继电器(ic1)高速地接通、断开，从而将控制信号(pwm信号)叠加于直流电压并向各照明器具71发送。

各照明器具71分别具有能读取叠加于直流电压的控制信号的信号接收部23。信号接收部23将读取到的控制信号向点亮装置22的恒流电路传递，恒流电路基于控制信号来控制流向光源21的电流。由此，基于感知部31的检测信号来对照明器具71(光源21)调光或者调色。另外，信号接收部23也可以构成为点亮装置22的一部分。

在自传感器装置30输出的控制信号中也可以含有用于识别各个照明器具71a、71b、71c的固有信息(地址信息)。在该情况下，传感器装置30发送与各照明器具71分别对应的控制信号s71a、s71b、s71c，各照明器具71的信号接收部23仅获取与其器具相对应的固有的信号。由此，能够基于感知部31的检测信号仅对特定的照明器具71调光或者调色，或者也能够仅使特定的照明器具71点亮、熄灭、闪烁。例如，也能够使照明器具71a点亮，并且使照明器具71b、71c闪烁。

另外，说明了将上述控制信号叠加于直流电压并向照明器具71发送的情况，但是传感器装置30也可以通过与感知部31的检测信号相对应地设定的开关32的预定的接通、断开动作来对照明器具71调光或者调色。即，也可以通过持续使开关32接通、断开并使接通、断开的占空比变化，从而使施加于照明器具71的直流电压v2变化，从而对照明器具71调光或者调色。