JP2005050761A - 照明制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池と蓄電池を有効に利用して照明装置を点灯すること。
【解決手段】 太陽電池７１により蓄電池７２を充電し、照明装置７３を点灯制御する照明制御装置において、太陽電池７１の電圧を検知する第１電圧検知装置８１と、蓄電池７２の電圧を検知する第２電圧検知装置８２と、太陽電池７１の電圧と蓄電池７２の電圧を比較する比較回路８３とを備え、太陽電池７１の電圧が蓄電池７２の電圧より高く、且つ、蓄電池７２の電圧が上限の設定値以下の場合、太陽電池７１により蓄電池７２を充電し、太陽電池７１の電圧が設定値以下になり、且つ、蓄電池７２の電圧が下限の設定値以上の場合、照明装置７３を点灯制御する、照明制御装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光ダイオードなどの照明装置を照明する装置に関するものである。

従来、太陽電池のみを電源として明るく照明することは、実際上、困難であった。

＜１＞本発明は、太陽電池と蓄電池を有効に利用して照明装置を点灯することにある。
＜２＞本発明は、また、商用電力がない場所でも利用できる照明装置を提供することにある。

本発明は、太陽電池により蓄電池を充電し、照明装置を点灯制御する照明制御装置において、太陽電池の電圧を検知する第１電圧検知装置と、蓄電池の電圧を検知する第２電圧検知装置と、太陽電池の電圧と蓄電池の電圧を比較する比較回路とを備え、太陽電池の電圧が蓄電池の電圧より高く、且つ、蓄電池の電圧が上限の設定値以下の場合、太陽電池により蓄電池を充電し、太陽電池の電圧が設定値以下になり、且つ、蓄電池の電圧が下限の設定値以上の場合、照明装置を点灯制御することを特徴とする、照明制御装置にある。

本発明は、また、上記照明制御装置において、照明装置として発光ダイオード照明装置を使用することを特徴とする、照明制御装置にある。この発光ダイオード照明装置は、複数の発光ダイオード素子を直列に接続した発光ダイオード列と、電源に接続する電力供給端子と、発光ダイオード列端子間にかかる電圧を昇降する昇降圧回路と、発光ダイオード列端子間にかかる電圧に比例する電圧を検出する電圧検出回路とを備え、電圧検出回路で検出した電圧を基にして、発光ダイオード列端子間にかかる電圧を昇降圧回路により一定にする。

＜１＞本発明は、太陽電池と蓄電池を有効に利用して照明装置を点灯することができる。
＜２＞本発明は、また、商用電力が得られない場所でも利用できる照明装置を提供することができる。

＜１＞照明制御装置
照明制御装置は、太陽電池、蓄電池、照明装置を利用して、照明装置を点灯又は消灯する、即ち点灯制御するものである。照明制御装置は、例えば図２に示すように、太陽電池７１により蓄電池７２を充電し、蓄電池７２により照明装置７３を点灯制御する、充放電コントローラであり、太陽電池７１の電圧を検知する第１電圧検知装置８１と、蓄電池７２の電圧を検知する第２電圧検知装置８２と、太陽電池７１の電圧と蓄電池７２の電圧を比較する比較回路８３とを備えている。この構成により、太陽電池７１の電圧が蓄電池７２の電圧より高く、且つ、蓄電池７２の電圧が上限の設定値以下の場合、太陽電池７１により蓄電池７２を充電し、太陽電池７１の電圧が設定値以下になり、且つ、蓄電池７２の電圧が下限の設定値以上の場合、照明装置７３を点灯する。照明制御装置は、太陽電池７１、蓄電池７２などと接続して、照明装置７３を点灯制御する照明制御システムとして構成することもできる。

太陽電池７１は、例えば１７Ｖのソーラーパネルを使用し、蓄電池７２は、例えば１４Ｖの充電装置を使用し、照明装置７３は、例えば電力消費の少ない発光ダイオード照明装置を使用する。この組み合わせにより、太陽電池７１で得られたエネルギーにより十分に照明装置７３を点灯することができる。照明制御装置の電源は、太陽電池７１や蓄電池７２を利用することにより、どこでも、照明装置７３を点灯制御することができる。

＜２＞第１電圧検知装置（太陽電池の電圧検知）
第１電圧検知装置８１は、太陽電池（例えば、ソーラーパネル）７１の電圧を検知するものであり、例えば、太陽電池７１の電圧を基準電圧と比較する比較回路により構成される。第１電圧検知装置８１は、太陽電池７１の出力端子に接続される。第１電圧検知装置８１は、例えば、太陽電池７１の出力端子と高抵抗素子を介してアースに接続し、高抵抗素子に電流を流し、高抵抗素子に発生する電圧を比較回路で他の電圧と比較して求めることができる。なお、第１電圧検知装置は、電圧を検知する複数の検知手段を有していてもよい。

＜３＞第２電圧検知装置（蓄電池の電圧検知）
第２電圧検知装置８２は、蓄電池（例えば、充放電可能な２次電池）７２の電圧を検知するものである。第２電圧検知装置８２は、蓄電池７２の電圧が上限の設定値（例えば１４Ｖ）以上か否かを検知し、検知結果を出力する。第２電圧検知装置８２は、また、蓄電池７２の電圧が下限の設定値（例えば１０Ｖ）以下か否かを検知し、検知結果を出力する。第２電圧検知装置８２は、蓄電池７２に接続される。第２電圧検知装置８２は、例えば、蓄電池７２の出力端子と高抵抗素子を介してアースに接続し、高抵抗素子に電流を流し、高抵抗素子に発生する電圧を比較回路で他の電圧と比較して求めることができる。なお、第２電圧検知装置８２は、電圧を検知する複数の検知手段を有していてもよい。蓄電池７２において、上限の設定値とは、蓄電池の特性や寿命などの要素により変わり、例えば過充電防止のための電圧とする。また、下限の設定値も、蓄電池の特性や寿命などの要素により変わり、例えば、照明装置７３の照度が暗くならなく、過放電にさせずに電池の寿命を長くできる電圧とする。

＜４＞比較回路
比較回路８３は、太陽電池７１の電圧と蓄電池７２の電圧を比較し、比較結果を出力するものである。比較回路８３は、例えば、第１電圧検知装置８１と第２電圧検知装置８２の出力端子と接続し、太陽電池７１の電圧と蓄電池７２の電圧の相対的な大小を比較し、比較結果を出力する。

＜５＞第１スイッチ（太陽電池と蓄電池間）
第１スイッチ７４は、太陽電池７１から蓄電池７２に電力を供給する回路を開閉動作するものであり、例えば、トランジスタなどのスイッチング素子が使用され、太陽電池７１と蓄電池７２の間の回路中に配置される。
太陽電池７１の電圧が蓄電池７２の電圧より高く、且つ、蓄電池７２の電圧が上限の設定値以下の場合、蓄電池７２を充電するために、第１スイッチ７４を導通（オン）する。そのために、比較回路８３の出力と第２電圧検知回路の出力の論理積を取り、第１スイッチ７４が導通する信号を第１スイッチ７４に出力する。

＜６＞第２スイッチ（蓄電池と照明装置間）
第２スイッチ７５は、蓄電池７５から照明装置７３に電力を供給する回路を開閉動作するものであり、第１スイッチと同様のものが使用できる。
太陽電池７１の電圧が規定値以下になり、且つ、蓄電池７２が下限の設定値以上の場合、照明装置７３を点灯するために、第２スイッチ７５を導通（オン）する。そのために、第１電圧検知回路８１の出力と第２電圧検知回路８２の出力の論理積を取り、第２スイッチ７５が導通する信号を第２スイッチ７５に出力する。

＜７＞照明制御装置の動作
照明制御装置は、（１）太陽電池７１の電圧が蓄電池７２の電圧より高くなり、かつ、蓄電池７２の電圧が上限の設定値以下の場合のみ、第１スイッチ７４をオンにし、蓄電池７２への充電を開始する。（２）蓄電池７２の電圧が上限の設定値以上になったら、過充電防止のため、第１スイッチ７４をオフにする。（３）日没後、太陽電池７２の電圧が設定値以下になり、且つ、蓄電池７２が下限の設定値以上の場合のみ、第２スイッチ７５をオンにし、照明装置７３を点灯する。（４）日の出により明るくなったら、太陽電池７１の電圧が設定値以上になり、又は、蓄電池７２の電圧が下限の設定値以下になったら、第２スイッチ７５をオフにし、照明装置７３を消灯する。以上の動作を自動的に繰り返す。なお、照明装置７３への電力の供給は、蓄電池７２の代わりに、蓄電池７２の充電を十分に確保するなど必要に応じて、太陽電池７１から直接送ってもよい。

以下に、発光ダイオードを用いた照明装置を説明する。

＜１＞発光ダイオード照明装置
発光ダイオード照明装置は、電力消費を少なくして発光ダイオード列を発光する装置であり、発光ダイオード列端子と電力供給端子との間の回路に電圧の昇降圧回路、電圧検出回路、平滑回路などを備えている。

＜２＞発光ダイオード列
発光ダイオード列は、発光ダイオード素子を複数個直列に接続したものである。発光ダイオード列は、発光ダイオード素子が直列の他に並列に接続されていてもよい。発光ダイオード素子とは、１個の発光ダイオード単体でも、又は、発光ダイオードが一体に複数接続された状態の１個でもよい。抵抗素子などのインピーダンス素子、コイルなどのインダクタンス素子などの素子とは、同様に、１個の単体でも、又は、一体に複数接続された状態の１個でもよい。

発光ダイオード列１は、例えば図１に示すように、６個の発光ダイオード素子１３を直列に接続し、この直列に接続された列を５個並列に接続し、６個×５列の発光ダイオード素子群（３０個）からなる。この場合、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加する電圧は、例えば１８Ｖである。

＜３＞昇降圧回路
昇降圧回路は、電池などの電源に接続する電力供給４の端子４１、４２と発光ダイオード列１の端子１１、１２との間の回路に配置され、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加する電圧を昇降するものである。昇降圧回路は、電力供給端子４１と発光ダイオード列端子１１との間に抵抗素子などのインピーダンス素子を配置しないようにし、インピーダンス素子による消費電力を排除すことができる。そこで、電力供給端子４１と発光ダイオード列端子１１との間にコイルなどのインダクタンス素子３５を配置し、インダクタンス素子３５に流す電流変化で電圧を昇降する。

インダクタンス素子３５に流す電流変化は、トランジスタなどのスイッチング素子３４の一端をインダクタンス素子３５の一端に接続し、トランジスタのベースやゲートなどのスイッチング素子３４の制御端子をＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路などの電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）に接続する。この出力端子は、パルス幅が可変のパルス信号が出力され、スイッチング素子３４の開閉時間を可変にすることができる。スイッチング素子３４の制御端子と電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）との間には、抵抗素子３２とコンデンサ３３の並列回路を配置し、高調波成分のノイズを除去して波形整形する。昇降圧回路は、例えば、インダクタンス素子３５とスイッチング素子３４とＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路から出力されるスイッチング信号で構成される。

＜４＞電圧検出回路
電圧検出回路３１は、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧を検出するものである。具体的には、電圧検出回路３１はＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路を用い、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧を分圧した電圧、即ち、発光ダイオード列端子間に印加される電圧に比例する電圧を検出している。具体的回路としては、直列に接続した抵抗素子６１、６３、６４の列を発光ダイオード列端子１１、１２間に並列に接続し、その途中の分圧電圧を測定している。この内の１つの抵抗素子６４を可変抵抗素子にして、検出電圧を変更可能にしている。抵抗素子６１にはコンデンサ６２を並列に接続する。

検出電圧は、電圧検出回路３１の入力端子（Ｖout３）に入力する。電圧検出回路３１は、検出電圧が高くなると、電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）にパルス幅の小さなパルス信号が出力され、検出電圧が低くなると、電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）にパルス幅の大きなパルス信号が出力される。このようにして、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧の変動は、電圧検出回路３１の出力端子（ＥＸＴ４）に出力されるパルス幅を変動し、スイッチング素子３４の開閉時間を変動し、インダクタンス素子３５に流れる電流を変動し、発光ダイオード列端子１１、１２間に印加される電圧を一定に保持することができる。また、可変抵抗素子６４の抵抗値を変えることにより、発光ダイオード列端子間に印加される電圧を可変にでき、発光ダイオード列１に流れる電流量を調整し、発光ダイオード列１が発光する光量を調整することができる。

電圧検出回路３１の正電圧端子（ＶDD２）は、ボルテージ・レギュレータ５を介して接続され、負電圧端子（ＶSS５）は、電源供給端子４２（アース）に接続される。ボルテージ・レギュレータ５の入力端子（ＶIN２）は、電源供給端子４１に接続され、出力端子（ＶOUT３）は、安定電圧を出力し、例えば、１２Ｖの電圧を５Ｖに変換して出力する。

＜５＞平滑回路
平滑回路は、インダクタンス素子３５に流れる電流の変化により発生する電圧の変動を平滑にするものである。平滑回路は、種々の回路が知られているが、例えば、インダクタンス素子３５の端子と発光ダイオード列端子１１との間の回路に配置したダイオード（平滑ダイオード）２２と、発光ダイオード列端子間に配置する平滑コンデンサ２１で構成することができる。

発光ダイオード照明装置の説明図 照明制御装置の説明図

符号の説明

１・・・発光ダイオード列
３１・・電圧検出回路
４・・・電力供給端子
７１・・太陽電池
７２・・蓄電池
７３・・照明装置

Claims (1)

1. 太陽電池により蓄電池を充電し、照明装置を点灯制御する照明制御装置において、
   太陽電池の電圧を検知する第１電圧検知装置と、
   蓄電池の電圧を検知する第２電圧検知装置と、
   太陽電池の電圧と蓄電池の電圧を比較する比較回路とを備え、
   太陽電池の電圧が蓄電池の電圧より高く、且つ、蓄電池の電圧が上限の設定値以下の場合、太陽電池により蓄電池を充電し、
   太陽電池の電圧が設定値以下であり、且つ、蓄電池の電圧が下限の設定値以上の場合、照明装置を点灯制御することを特徴とする、照明制御装置。

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