JP2004179045A - 街路灯の点灯制御方法と、それを使用する街路灯 - Google Patents

街路灯の点灯制御方法と、それを使用する街路灯 Download PDF

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Tsutomu Yamazaki
努 山崎
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Akuson Data Machine Kk
アクソンデータマシン株式会社
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    • Y02B20/72Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

Abstract

【課題】電源用の太陽電池P、バッテリBの容量を必要最小にする。
【解決手段】太陽電池Pによって充電するバッテリBと、スイッチング素子SWを介してバッテリBに接続する発光ダイオードLD、LD…と、制御回路10とを設ける。
制御回路10は、駆動電流Id1をパルス電流として発光ダイオードLD、LD…を日没とともに点灯させ、駆動電流Id1のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源用の太陽電池やバッテリの容量を必要最小に抑えることができる街路灯の点灯制御方法と、それを使用する街路灯に関する。
【0002】
【従来の技術】
太陽電池を電源とする小形の街路灯が知られている。
【0003】
このものは、昼間の間に太陽電池の発電電力をバッテリに充電し、バッテリの充電電力を使用して夜間に点灯する。なお、光源は、白熱電球や蛍光管が普通であるが、最近では、寿命や効率の観点から、発光ダイオードを採用することも少なくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、街路灯の光源は、日没とともに点灯され、夜明けの消灯まで一定照度を維持するので、夜間の消費電力が大きく、電源用の太陽電池やバッテリの容量が過大となりがちであるという問題があった。
【0005】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、日没から所定の設定時間内に照度を漸減させることによって、通行人の安全を損うことなく、太陽電池やバッテリの容量を必要最小に抑えることができる街路灯の点灯制御方法と、それを使用する街路灯を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第1発明の構成は、太陽電池によって充電するバッテリを電源とし、発光ダイオードを光源とする街路灯を点灯するに際し、日没とともに点灯する発光ダイオードの駆動電流をパルス電流とし、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることをその要旨とする。
【0007】
なお、設定時間を1時間とし、点灯開始時の照度を半減させて設定時間後の照度とすることができる。
【0008】
第2発明の構成は、太陽電池によって充電するバッテリと、スイッチング素子を介してバッテリに接続する発光ダイオードと、スイッチング素子を開閉制御する制御回路とを備えてなり、制御回路は、駆動電流をパルス電流として発光ダイオードを日没とともに点灯させ、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることをその要旨とする。
【0009】
なお、制御回路は、駆動電流のパルス頻度40パルス/秒以上に設定することができ、発光ダイオードは、白色光を発光することができる。
【0010】
【作用】
かかる第1発明の構成によるときは、発光ダイオードは、日没とともに、その駆動電流をパルス電流として点灯され、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させる。そこで、発光ダイオードの実質的な消費電力は、日没の点灯時から次第に減少し、設定時間経過後、夜明けの消灯時まで、低減された照度相当の小さな値に抑えることができ、したがって、電源用のバッテリや、それを充電する太陽電池の容量も、点灯時の照度を一定に維持する場合に比して、大幅に小さくすることが可能である。なお、通行人の眼は、残像現象がある上、日没後の時間の経過とともに暗さに慣れて来るから、発光ダイオードの駆動電流をパルス電流としても、発光ダイオードのちらつきを感じることがなく、照度を指数的に漸減させても、格別な支障が殆ど発生しないことが確かめられている。
【0011】
ただし、駆動電流のパルス頻度40パルス/秒以上とし、日没後の設定時間を1時間として、設定時間経過後の照度は、点灯開始時の照度の約50%前後に半減させることが好ましい。
【0012】
第2発明によるときは、制御回路は、バッテリと発光ダイオードとの間に介装するスイッチング素子を開閉制御することにより、駆動電流をパルス電流として発光ダイオードを日没とともに点灯させ、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることができ、第1発明をそのまま実施することができる。
【0013】
発光ダイオードは、白色光を発光する白色ダイオードとすることにより、照明用の光源として極めて好適である。なお、白色ダイオードは、青色ダイオードにYAG系蛍光体を組み合わせ、青色ダイオードからの青色光により蛍光体が白色光を発光するタイプが知られている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【0015】
街路灯は、太陽電池Pによって充電するバッテリBと、スイッチング素子SWを介してバッテリBに接続する発光ダイオードLD、LD…と、スイッチング素子SWを開閉制御する制御回路10とを備えてなる(図1)。
【0016】
太陽電池Pは、いわゆるソーラパネルであって、太陽光を受光することにより、直流電力を発電する。なお、太陽電池Pは、太陽光を最もよく受光するように、固定して設置してもよいが、太陽を自動追尾するように、図示しない駆動機構と組み合わせる自動追尾形式としてもよい。太陽電池Pの出力は、逆流防止用のダイオードDを介してバッテリBに接続されている。そこで、バッテリBは、太陽電池Pによって充電することができる。
【0017】
バッテリBの出力は、定電流回路20、スイッチング素子SWを介し、発光ダイオードLD、LD…に接続されている。定電流回路20は、たとえばカレントミラー回路であり、付属の設定器20aを介し、出力電流Id の大きさを任意に設定することができる。一方、スイッチング素子SWは、トランジスタ、双方向サイリスタなどの半導体スイッチング素子であり、制御回路10からの制御信号S1 に従って、定電流回路20の出力電流Id を断続してパルス電流の駆動電流Id1とし、発光ダイオードLD、LD…に供給する。なお、制御回路10には、外光を検出する光センサ10aが付設されている。
【0018】
多数の発光ダイオードLD、LD…は、各分枝ごとに電流制限用の抵抗R、R…を挿入して直並列に接続され、全体として発光ダイオードアレイMを形成している。なお、発光ダイオードアレイMは、図示しないレンズ付きの防水ケースに収納し、図示しないポール上に設置されている。ただし、各発光ダイオードLDは、白色光を発光することが好ましい。
【0019】
光センサ10aの出力は、制御回路10内において、発振器11、指数関数発生器12に分岐接続されている(図2)。発振器11、指数関数発生器12の出力は、それぞれ変調器13に接続されており、変調器13の出力は、制御信号S1 として外部に引き出されている。また、指数関数発生器12には、指数関数発生器12の時定数Ta を設定する設定器VRが付設されており、変調器13には、制御信号S1 の最大デューティ比DR1 、最小デューティ比DR2 を設定する設定器VR1 、VR2 が付設されている。
【0020】
日没となって周囲が暗くなると、光センサ10aが作動して発振器11、指数関数発生器12が作動する。すなわち、発振器11は、デューティ比50%、パルス頻度40パルス/秒以上の方形波信号Sp を変調器13に連続的に送出する。なお、発振器11は、夜明けとなって周囲が明るくなり、光センサ10aが復帰するまで作動を継続するものとする。一方、指数関数発生器12は、光センサ10aの作動とともに作動を開始し、設定器VRに設定される時定数Ta に従って指数的に減少する指示信号St を変調器13に送出する。
【0021】
そこで、変調器13は、指数関数発生器12からの指示信号St 相当のデューティ比DRとなるように、発振器11からの方形波信号Sp をパルス幅変調し、制御信号S1 として出力することができる。ただし、制御信号S1 の最大デューティ比DR1 は、日没時における指示信号St の最大値に対応しており、設定器VR1 を介して設定することができる。また、制御信号S1 の最小デューティ比DR2 は、日没から十分な時間経過後における指示信号St の最小値に対応しており、設定器VR2 を介して設定することができる。すなわち、変調器13は、指数関数発生器12からの指示信号St の時間変化に従って、制御信号S1 のデューティ比DR=DR1 〜DR2 (ただし、DR1 >DR2 )を指数的に変化させることができる。また、制御信号S1 のパルス頻度は、発振器11からの方形波信号Sp のそれに一致している。
【0022】
一方、図1において、制御回路10からの制御信号S1 は、スイッチング素子SWを開閉制御するゲート信号となっている。そこで、スイッチング素子SWは、制御信号S1 に従って定電流回路20の出力電流Id を断続し、パルス電流の駆動電流Id1として発光ダイオードLD、LD…に供給して、発光ダイオードLD、LD…を点灯させることができる(図3)。なお、図3(A)、(B)は、それぞれ最大デューティ比DR1 =T1 /T、最小デューティ比DR2 =T2 /Tの駆動電流Id1を示しており、いずれの場合も、駆動電流Id1の波高値は、出力電流Id に一致している。ただし、T≦1/40(秒)は、方形波信号Sp 、制御信号S1 のパルス周期であり、T1 、T2 は、それぞれ最大デューティ比DR1 、最小デューティ比DR2 に対応する駆動電流Id1の持続時間である。
【0023】
発光ダイオードLD、LD…の点灯による照度Xの時間変化曲線の一例を図4に示す。ただし、図4の横軸は、時刻tである。発光ダイオードLD、LD…は、日没時に照度X=100(%)で点灯開始すると(図4の時刻t=t1 )、設定時間Ts =t2 −t1 ≒1(時間)内に照度X≒50(%)まで指数的に漸減させ、その後、照度X≒50(%)を維持したまま夜明けの消灯時(時刻t=t3 )まで点灯を継続する。ただし、設定時間Ts =t2 −t1 は、設定器VRに設定する時定数Ta により、Ts ≒5Ta によって与えられ、照度X=100(%)、X≒50(%)は、設定器VR1 、VR2 に設定する最大デューティ比DR1 、最小デューティ比DR2 によって決まる。また、照度Xの絶対値は、設定器20aによって設定する定電流回路20の出力電流Id によって決まる。すなわち、図4の設定時間Ts =t2 −t1 、時刻t=t1 、t2 における照度Xは、それぞれ設定器VR、設定器VR1 、VR2 を介して任意に設定することができる。
【0024】
以上の説明において、図1の定電流回路20は、これを省略してもよい。発光ダイオードLD、LD…の駆動電流Id1の波高値は、たとえばバッテリBの出力電圧、電流制限用の抵抗R、R…を選定することによっても適切に設定することができるからである。また、光センサ10aは、これを省略し、太陽電池Pの出力電圧を制御回路10に導入して代替することができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第1発明によれば、日没から所定の設定時間内に発光ダイオードの照度を指数的に漸減させることによって、夜間における消費電力を削減することができるから、電源用の太陽電池やバッテリの容量を必要最小に抑えることができる上、照度の急変がないから、通行人の眼の慣れにも適合し、通行人の安全を損うこともないという優れた効果がある。
【0026】
第2発明によれば、スイッチング素子を適切に開閉制御する制御回路を設けることによって、第1発明を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】全体構成ブロック系統図
【図2】要部構成ブロック系統図
【図3】動作特性説明線図(1)
【図4】動作特性説明線図(2)
【符号の説明】
P…太陽電池
B…バッテリ
LD…発光ダイオード
SW…スイッチング素子
Ts …設定時間
X…照度
Id1…駆動電流
10…制御回路

Claims (5)

  1. 太陽電池によって充電するバッテリを電源とし、発光ダイオードを光源とする街路灯を点灯するに際し、日没とともに点灯する発光ダイオードの駆動電流をパルス電流とし、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることを特徴とする街路灯の点灯制御方法。
  2. 設定時間を1時間とし、点灯開始時の照度を半減させて設定時間後の照度とすることを特徴とする請求項1記載の街路灯の点灯制御方法。
  3. 太陽電池によって充電するバッテリと、スイッチング素子を介して前記バッテリに接続する発光ダイオードと、前記スイッチング素子を開閉制御する制御回路とを備えてなり、該制御回路は、駆動電流をパルス電流として前記発光ダイオードを日没とともに点灯させ、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることを特徴とする街路灯。
  4. 前記制御回路は、駆動電流のパルス頻度40パルス/秒以上に設定することを特徴とする請求項3記載の街路灯。
  5. 前記発光ダイオードは、白色光を発光することを特徴とする請求項3または請求項4記載の街路灯。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009054566A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Ctx Opto Electronics Corp 光源装置
KR200450508Y1 (ko) * 2008-07-15 2010-10-08 (주)미라클산업 나무 무늬를 갖는 공원등
JP2011233292A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Sharp Corp 照明装置
JP2011529635A (ja) * 2008-07-30 2011-12-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 発光ダイオード回路を備える装置

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