エネルギーハーベスト照明
（株）桜井屋灯具店では、下記事業を展開しています。
・オリジナルプロダクトの企画・設計・製作・販売
・特注照明の設計・製作
・他社既製品照明の卸販売・2次加工
・アンティーク照明の修理・復元
・輸入照明の日本仕様への組み替え及びPSE適合加工
・照明計画設計
・プロダクト一覧
https://sakuraiya-touguten.com/products
・特注照明について
https://sakuraiya-touguten.com/custom-made
・会社概要
https://sakuraiya-touguten.com/about
詳しくはお問い合わせフォームよりお問い合わせください。
エネルギーハーベスト照明とは
エネルギーハーベスト照明とは、太陽光や熱、振動など、身の回りに存在するエネルギーを回収し、電気に変換して照明や関連機器に利用する技術を取り入れた照明システムです。
「エネルギーハーベスティング照明」や「環境発電照明」とも関連し、省エネルギーや電源の確保という観点から注目されています。
一般的な照明器具は、電力会社から供給される電気や充電式バッテリーなどを利用して点灯します。
エネルギーハーベスト技術を利用する照明では、周囲の環境から得られるエネルギーを電力に変換し、LEDなどの光源や照明制御用のセンサーを動作させます。
代表的な例が、太陽光発電と蓄電池を組み合わせたソーラーライトです。
日中に太陽光から電気をつくり、その電力を蓄えて夜間の照明に利用します。
また、熱や振動を電気に変換する技術を利用すれば、特定の環境に存在するエネルギーを小型の発光装置やセンサーに活用できる可能性があります。
ただし、エネルギーハーベスト照明という言葉は、特定の構造や製品だけを指すものではありません。
照明そのものを点灯させる方式もあれば、照明を制御するセンサーや無線スイッチなどに環境発電を利用する方式もあります。
重要なのは、環境から回収できるエネルギーの量と、照明に必要な電力のバランスです。発電量が限られる場合には、LEDの消費電力を抑えたり、必要なときだけ点灯させたりする工夫が求められます。
エネルギーハーベスト照明の仕組みと種類
エネルギーハーベスト照明は、環境エネルギーを回収し、電気に変換して利用する仕組みです。
基本的には、エネルギー回収、電力変換、必要に応じた蓄電、そして照明や制御機器の動作という流れで構成されます。
太陽光や室内光を利用する方式
太陽光を利用する方式では、太陽電池で光エネルギーを電気に変換します。
屋外のガーデンライトや通路灯などでは、日中に発電した電力を蓄電池にため、夜間の点灯に利用する仕組みが広く知られています。
この方式は、電源配線を設置しにくい場所でも照明を配置しやすいことが特徴です。
ただし、天候や季節、日当たり、設置方向などによって発電量が変化するため、必要な点灯時間を確保できるか確認する必要があります。
室内の照明光や窓から入る自然光を利用して発電する技術もあります。
ただし、室内光は一般的に屋外の直射日光より弱いため、得られる電力は限られます。
そのため、大きな明るさを必要とする照明よりも、小型センサーや低消費電力の電子機器などへの利用に適している場合があります。
熱エネルギーを利用する方式
熱を利用する方式では、熱電発電素子などによって温度差を電気に変換します。
温度差によって電圧が生じるゼーベック効果が、その代表的な原理です。
工場の設備周辺など、継続的に温度差が生じる環境では、熱エネルギーを回収できる可能性があります。
回収した電力は、小型LEDやセンサー、照明制御機器などへの利用が考えられます。
ただし、熱源が存在するだけで十分な電力が得られるわけではありません。
温度差や熱の流れ、発電素子の性能などによって発電量が変わるため、設置環境に応じた検討が必要です。
振動や動きを利用する方式
振動や動きを利用する方式では、圧電素子や電磁誘導などの技術によって、機械的なエネルギーを電気に変換します。
機械設備の振動や人の動きなどを利用できる可能性があり、発電量に応じて小型の発光装置やセンサーなどに電力を供給します。
一方、振動の強さや頻度によって得られる電力は変化します。
一般的な室内照明を長時間点灯させるには十分な電力を確保できない場合もあるため、低消費電力の機器への活用や、ほかの電源との併用が重要になります。
エネルギーハーベスト照明のメリットと活用事例
エネルギーハーベスト照明のメリットは、周囲の環境に存在するエネルギーを活用することで、外部電源や電池への依存を減らせる可能性があることです。
太陽光発電を利用した照明では、電源配線を設置しにくい庭園や屋外通路、駐車場、案内表示などに照明を配置しやすくなります。
設置条件が適していれば、配線工事の負担を軽減できる点も特徴です。
また、環境発電によってセンサーや無線スイッチを動作させれば、電池交換の頻度を抑えられる可能性があります。
オフィスや商業施設などで、人の動きや周囲の明るさを検知し、必要なときに照明を制御するシステムにも応用できます。
工場などでは、設備の振動や温度差から得られる電力を、監視用センサーや小型表示装置に利用する方法が考えられます。
ただし、こうした用途と、広い空間を十分な明るさで照らす一般照明とでは、必要な電力量が大きく異なります。
防災や非常用照明の分野でも、太陽光発電と蓄電池を組み合わせたシステムが活用できる場合があります。
しかし、天候や蓄電状態によって利用できる電力が変わるため、停電時に必要な明るさや点灯時間を確保するための設計と点検が欠かせません。
環境への配慮という点では、電池交換や配線資材の削減につながる可能性もあります。
ただし、発電装置や蓄電池の製造、交換、廃棄までを含めて環境負荷を考えることが重要です。
LEDとの関係と導入時の注意点
エネルギーハーベスト照明と相性のよい光源のひとつがLEDです。
LEDは電気エネルギーを光に変換する半導体素子で、一般的に白熱電球などと比べて少ない電力で光を得やすい特徴があります。
環境から回収できる電力が限られている場合、光源の消費電力を抑えることは特に重要です。
さらに、人感センサーや明るさセンサーを組み合わせ、必要なときだけ点灯するように制御すれば、電力を効率的に利用しやすくなります。
ただし、LEDを使用するだけで環境発電による点灯が実現するわけではありません。
必要な明るさ、点灯時間、照射範囲、発電量、蓄電容量などを総合的に検討する必要があります。
導入時には、設置場所で利用できるエネルギーの種類と量を確認することが大切です。
太陽光発電であれば日照条件、熱発電であれば温度差、振動発電であれば振動の強さや頻度が重要になります。
また、蓄電池や発電素子、電力変換回路には寿命や性能上の制約があります。
屋外で使用する場合には、防水性、防じん性、温度変化への耐性なども考慮しなければなりません。
費用面では、初期導入費用だけでなく、配線工事、電気料金、蓄電池の交換、保守作業などを含めて比較することが望まれます。
環境発電が適しているかどうかは、設置場所や照明の用途によって異なります。
エネルギーハーベスト照明の将来性
エネルギーハーベスト照明は、発電素子や蓄電デバイス、電力変換回路、LEDなどの技術の進歩によって、今後さらに多様な用途への展開が期待されています。
特に、IoT技術との組み合わせは注目される分野です。
照明器具や建物に設置したセンサーが周囲の明るさや人の動きを検知し、その情報をもとに照明を制御すれば、必要な場所に必要な光を届けやすくなります。
このようなシステムでは、環境発電によってセンサーや無線通信機器を動かし、照明本体には商用電源を利用する構成も考えられます。
すべての照明を環境発電だけで動作させるのではなく、システムの一部に取り入れることで実用性を高める方法です。
また、太陽光や熱、振動など複数のエネルギー源を組み合わせる技術も、活用の可能性を広げる要素となります。
ただし、複数の発電方式を組み合わせる場合には、装置の構造や制御が複雑になることも考慮する必要があります。
照明器具は、空間を明るくするだけでなく、建築やインテリアの印象を形づくる重要な要素です。
エネルギーハーベスト技術を取り入れる場合にも、発電性能だけでなく、光の質、器具のデザイン、設置環境との調和、長期的な使いやすさを総合的に考えることが大切です。
エネルギーハーベスト照明は、環境に存在するエネルギーを有効活用し、照明の省エネルギー化や新たな電源確保の方法を考えるための技術です。
今後、発電・蓄電・制御技術の進歩とともに、照明器具だけでなく、建築設備やスマート環境の一部としても活用の幅が広がっていくことが期待されます。