JP2007026962A - Light emitting system using solar power generation - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To emit light over a long period of time at high energy efficiency by obtaining a great light emitting area while having low generation of heat and low consumption of power. <P>SOLUTION: A light emitting system has an illumination unit 3 with an exterior housing formed by a protective cover attached to a part of a supporting pillar 2 of a street light 1, a planar light emitting panel 4 is integrated on a light projected surface side of an illumination unit 3 and a planar solar power panel 6 is integrated on a light receiving surface side. A field emission type light emitting device with the low generation of heat and the low consumption of the power is used as the light emitting panel 4, a power accumulating device 5 is laminated on a back surface side of the light emitting panel 4 and furthermore, a lamination structure with a solar battery panel 6 laminated on the power accumulating device 5 is taken. Thus, downsizing is made possible while securing a great light emitting area, light emission over a long period of time can be made possible by suppressing power consumption and the light emitting system superior in energy efficiency with little power loss can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽光発電の電力を発光デバイスに供給して発光させる太陽光発電を用いた発光システムに関する。   The present invention relates to a light emitting system using solar power generation in which power of solar power generation is supplied to a light emitting device to emit light.

従来、太陽電池による太陽光発電を用いた独立型電源装置が実用化され、各種用途への適用が試みられている。例えば、特許文献1には、夜間照明装置への適用として、太陽電池の裏側に、蓄電器、制御部及び発光ダイオードを配設し、蓄電器を、薄型(5mm以下の厚さ)の電気二重層コンデンサとすることにより、省スペース化、軽量化、施工性を向上するようにしている。
特開2002−151717号公報
Conventionally, a stand-alone power supply using solar power generation using a solar cell has been put into practical use, and application to various applications has been attempted. For example, in Patent Document 1, as an application to a night illumination device, a condenser, a control unit, and a light-emitting diode are arranged on the back side of a solar cell, and the condenser is a thin (less than 5 mm thickness) electric double layer capacitor. By doing so, space saving, weight reduction, and workability are improved.
JP 2002-151717 A

しかしながら、特許文献1に開示の照明装置は、発光デバイスとしてLED(発光ダイオード)を用いている。LEDは、指向性の強い点光源であり、スポットライトやダウンライト等の指向性を要する照明用光源には適しているが、広い発光面積を求められる場合には、必ずしも適しているとは言えない。   However, the illumination device disclosed in Patent Document 1 uses an LED (light emitting diode) as a light emitting device. LEDs are point light sources with strong directivity, and are suitable for illumination light sources that require directivity, such as spotlights and downlights. However, they are not necessarily suitable when a wide light emitting area is required. Absent.

この場合、LEDを用いて全体を明るく照らすことのできる照明光を得ようとする場合には、多数のLEDを面状に敷き詰める必要があるが、小型化のためには、実装密度を上げざるを得ず、熱がこもって発光効率が大きく低下し、実用上、問題が生じる。例えば、LEDの周囲温度が80°C付近を越えて上昇すると、発光輝度が1/3程度まで低下し、実用に耐えられなくなる。更に、面発光とするためにLEDを大量に並べる必要があることから、消費電力の増大を招き、太陽光発電のみでは長時間の発光が困難となる。   In this case, in order to obtain illumination light that can illuminate the whole brightly using LEDs, it is necessary to spread a large number of LEDs in a planar shape, but in order to reduce the size, the mounting density must be increased. In other words, heat is trapped and the luminous efficiency is greatly reduced, which causes a problem in practical use. For example, when the ambient temperature of the LED rises above about 80 ° C., the light emission luminance is reduced to about 1/3 and cannot be practically used. Furthermore, since it is necessary to arrange a large number of LEDs for surface emission, power consumption is increased, and it is difficult to emit light for a long time only by photovoltaic power generation.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、低発熱且つ低消費電力でありながら広い発光面積を得ることができ、高いエネルギー効率で長時間の発光を可能とすることのできる太陽光発電を用いた発光システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to obtain a photovoltaic power generation capable of obtaining a wide light emitting area while having low heat generation and low power consumption, and capable of light emission for a long time with high energy efficiency. It aims at providing the used light emission system.

上記目的を達成するため、本発明による太陽光発電を用いた発光システムは、太陽電池からの発電電力を発光デバイスに供給して発光させる太陽光発電を用いた発光システムであって、上記発光デバイスを、冷陰極電子放出源からの放出電子で蛍光体を励起発光させる電界放出型発光デバイスで構成し、上記太陽電池と、上記太陽電池で発電した電力を蓄電すると共に蓄電した電力を上記電界放出型発光デバイスに供給するための蓄電デバイスと、上記電界放出型発光デバイスとを順に積層したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a light-emitting system using solar power generation according to the present invention is a light-emitting system using solar power generation in which generated power from a solar cell is supplied to a light-emitting device to emit light. Comprising a field emission type light emitting device that excites a phosphor with emitted electrons from a cold cathode electron emission source, and stores the solar cell and the electric power generated by the solar cell, and stores the stored electric power as the field emission. An electric storage device for supplying to a light emitting device and the field emission light emitting device are sequentially stacked.

蓄電デバイスは、リチウムイオン系蓄電デバイスとすることが望ましく、太陽電池の受光面側に光検知センサを備え、光検知センサの出力に応じて発光デバイスの点灯開始を判別し、点灯開始時の蓄電デバイスの残存容量に応じて発光デバイスの発光輝度を制御することが望ましい。   The power storage device is preferably a lithium ion-based power storage device, and includes a light detection sensor on the light receiving surface side of the solar cell, determines the start of lighting of the light emitting device according to the output of the light detection sensor, and stores the power at the start of lighting. It is desirable to control the light emission luminance of the light emitting device according to the remaining capacity of the device.

発光デバイスの発光輝度を制御する際には、蓄電デバイスの残存容量に基づいて発光デバイスの点灯時の平均電力を算出し、この平均電力に基づいて目標輝度を算出することが望ましい。   When controlling the light emission luminance of the light emitting device, it is desirable to calculate the average power when the light emitting device is turned on based on the remaining capacity of the power storage device, and calculate the target luminance based on this average power.

平均電力は、残存容量に基づいて使用可能エネルギー量を算出し、この使用可能エネルギー量を発光デバイスの点灯開始から点灯終了までの点灯時間で除算して算出することができ、目標輝度は、平均電力を予め設定した上下限範囲内に規制して算出した目標電力に基づいて算出することができる。   Average power can be calculated by calculating the amount of usable energy based on the remaining capacity and dividing this amount of usable energy by the lighting time from the start of lighting to the end of lighting of the light emitting device. The power can be calculated based on the target power calculated by regulating the power within a preset upper and lower limit range.

発光デバイスの点灯時間は、予め設定した規定時間、カレンダーに応じて設定した点灯終了時刻と光検知センサの出力に基づいて判定した点灯開始時刻との差による時間、光検知センサの出力に基づいて判定した今回の点灯開始時刻と光検知センサの出力に基づく前回の点灯終了時刻との差による時間、光検知センサの出力に基づいて判定した今回の点灯開始時刻と一定期間での光検知センサの出力に基づく点灯終了時刻の移動平均値との差による時間の何れかの時間とすることができる。   The lighting time of the light emitting device is based on the preset time, the time due to the difference between the lighting end time set according to the calendar and the lighting start time determined based on the output of the light detection sensor, and the output of the light detection sensor The time determined by the difference between the determined lighting start time and the previous lighting end time based on the output of the light detection sensor, the current lighting start time determined based on the output of the light detection sensor, and the light detection sensor It can be set to any one of the times depending on the difference from the moving average value of the lighting end time based on the output.

本発明による太陽光発電を用いた発光システムは、発光デバイスに発熱の少ない電界放出型発光デバイスを用いていることから、蓄電デバイスと太陽電池を積層しても温度特性が悪化することがないため発光システムの小型化が可能であり、低発熱且つ低消費電力でありながら広い発光面積を得ることができ、高いエネルギー効率で長時間の発光を可能とすることができる。   Since the light emitting system using photovoltaic power generation according to the present invention uses a field emission light emitting device that generates less heat as the light emitting device, the temperature characteristics are not deteriorated even if the power storage device and the solar cell are stacked. The light emitting system can be miniaturized, a wide light emitting area can be obtained while low heat generation and low power consumption, and long light emission can be achieved with high energy efficiency.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図13は本発明の実施の一形態に係り、図1は街灯の構成図、図2は輝度制御システムの構成図、図3は輝度制御の機能ブロック図、図4は蓄電デバイスの電圧と残存容量との関係を示す説明図、図5は蓄電デバイスの電圧と電力との関係を示す説明図、図6は発光パネルの電力と発光輝度との関係を示す説明図、図7は点灯開始後の経過時間と輝度係数との関係を示す説明図、図8はメイン制御ルーチンのフローチャート、図9は目標輝度算出ルーチンのフローチャート、図10は点灯終了判定ルーチンのフローチャート、図11は充電終了判定ルーチンのフローチャート、図12は放電判定ルーチンのフローチャート、図13は窓枠一体型照明システムへの適用例を示す構成図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 13 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a configuration diagram of a streetlight, FIG. 2 is a configuration diagram of a luminance control system, FIG. 3 is a functional block diagram of luminance control, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the voltage and the remaining capacity of the power storage device, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the voltage and the power of the power storage device, FIG. FIG. 8 is a flowchart of a main control routine, FIG. 9 is a flowchart of a target brightness calculation routine, FIG. 10 is a flowchart of a lighting end determination routine, and FIG. FIG. 12 is a flowchart of an end determination routine, FIG. 12 is a flowchart of a discharge determination routine, and FIG.

図1は、本発明による太陽光発電を用いた発光システムを街灯1に適用した例を示し、この街灯1は、支柱2の上部に、保護カバーで外部筐体を形成した照明ユニット3を取付けて構成されている。照明ユニット3は、地上に照明光を投光するための投光面と太陽からの光を受光するための受光面とを有しており、投光面側に平面状の発光パネル4が内設され、受光面側に太陽光で発電する平面状の太陽電池パネル6が内設されている。発光パネル4と太陽電池パネル6との間には、太陽電池パネル6で発電した電力を蓄える平面状の蓄電デバイス5が配置されている。   FIG. 1 shows an example in which a light-emitting system using photovoltaic power generation according to the present invention is applied to a streetlight 1. This streetlight 1 has a lighting unit 3 in which an external housing is formed by a protective cover on an upper part of a support column 2. Configured. The lighting unit 3 has a light projecting surface for projecting illumination light on the ground and a light receiving surface for receiving light from the sun, and a flat light emitting panel 4 is provided on the light projecting surface side. A planar solar cell panel 6 is provided on the light receiving surface side and generates electricity with sunlight. Between the light emitting panel 4 and the solar cell panel 6, a planar power storage device 5 that stores power generated by the solar cell panel 6 is disposed.

発光パネル4は、低発熱且つ低消費電力の電界放出型発光デバイスであり、照明ユニット3内においては、発光パネル4の背面側(投光面と反対側の面)に蓄電デバイス5が積層され、更に蓄電デバイス5の上に太陽電池パネル6が積層されている。この積層構造により、発電要素と蓄電要素と発光要素とを一体化して小型化し、太陽光による独立型電源で夜間の照明光を十分に確保することのできる照明システムを実現している。太陽電池パネル6が配設される受光面側には、太陽光を検知して昼間と夜間とを認識するため、例えばフォトダイオード等からなる光検知センサ7が配設されている。   The light-emitting panel 4 is a field emission light-emitting device with low heat generation and low power consumption. In the lighting unit 3, the power storage device 5 is stacked on the back side of the light-emitting panel 4 (surface opposite to the light projecting surface). Furthermore, a solar cell panel 6 is laminated on the electricity storage device 5. With this laminated structure, a power generation element, a power storage element, and a light emitting element are integrated and miniaturized, and an illumination system that can sufficiently secure illumination light at night with an independent power source using sunlight is realized. On the light receiving surface side where the solar cell panel 6 is disposed, a light detection sensor 7 made of, for example, a photodiode is disposed in order to detect sunlight and recognize daytime and nighttime.

発光パネル4は、図2に示すように、所定間隔で対向配置された絶縁基板10,11の内部を真空状態に維持し、この真空状態下で、冷陰極電子放出源16を有するカソード電極15、グリッド状のゲート電極20、電子線によって励起発光する蛍光体26を有するアノード電極25を、蓄電デバイス5に積層される基底面側から投光面側に向かって順に配置した基本構成を有している。   As shown in FIG. 2, the light-emitting panel 4 maintains the inside of the insulating substrates 10 and 11 facing each other at a predetermined interval in a vacuum state, and the cathode electrode 15 having the cold cathode electron emission source 16 in this vacuum state. A basic structure in which a grid-like gate electrode 20 and an anode electrode 25 having a phosphor 26 excited and emitted by an electron beam are arranged in order from the base surface side laminated on the electricity storage device 5 toward the light projecting surface side. ing.

尚、投光面側の絶縁基板11は、ガラス基板等の透明基板から形成されている。また、本形態においては、カソード電極とゲート電極とアノード電極との3極構造を有する電界放出ランプについて説明するが、ゲート電極を用いない2極構造の電界放出ランプであっても良い。   The insulating substrate 11 on the light projecting surface side is formed from a transparent substrate such as a glass substrate. In this embodiment, a field emission lamp having a tripolar structure including a cathode electrode, a gate electrode, and an anode electrode will be described. However, a field emission lamp having a bipolar structure that does not use a gate electrode may be used.

カソード電極15は、ベースとなる絶縁基板10上に形成された導電材からなり、例えば、アルミニウムやニッケル等の金属を蒸着やスパッタ法等によって堆積したり、銀ペースト材を塗布して乾燥・焼成する等して形成されている。このカソード電極15の表面には、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、スピント型マイクロコーン、金属酸化物ウィスカー等のエミッタ材料が膜状に塗布され、冷陰極電子放出源16が形成されている。   The cathode electrode 15 is made of a conductive material formed on the insulating substrate 10 serving as a base. For example, a metal such as aluminum or nickel is deposited by vapor deposition or sputtering, or a silver paste material is applied and dried and fired. It is formed by doing. On the surface of the cathode electrode 15, emitter materials such as carbon nanotubes, carbon nanowalls, spint type micro cones, metal oxide whiskers and the like are applied in a film shape to form a cold cathode electron emission source 16.

ゲート電極20は、カソード電極15に対向して配置されるグリッド状の電極であり、カソード電極15との電位差(ゲート電圧)に応じてカソード電極15上に形成された冷陰極電子放出源16に電界を印加し、電子を放出させる。このゲート電極20には、冷陰極電子放出源16から放出された電子を通過させる微細な開口が多数形成されており、ステンレス材、ニッケル材、アンバー材等の導電性の薄板に、エッチング或はパンチング法等を用いて円形や矩形等の多数の開口が形成される。   The gate electrode 20 is a grid-like electrode disposed to face the cathode electrode 15, and is connected to the cold cathode electron emission source 16 formed on the cathode electrode 15 according to the potential difference (gate voltage) with the cathode electrode 15. An electric field is applied to emit electrons. The gate electrode 20 has a large number of fine openings through which electrons emitted from the cold cathode electron emission source 16 pass, and is etched or thinly formed on a conductive thin plate such as a stainless steel material, a nickel material, or an amber material. A large number of openings such as a circle and a rectangle are formed by using a punching method or the like.

アノード電極25は、投光面となる絶縁基板11の裏面側に配置された透明導電膜(例えば、ITO膜)からなり、ゲート電極20(カソード電極15)に対向する面に、冷陰極電子放出源16から放出された電子によって励起発光される蛍光体26が塗布されている。蛍光体26は、例えば、インクジェット法、フォトグラフィ法、沈殿法、電着法等によってアノード電極25上に成膜される。   The anode electrode 25 is made of a transparent conductive film (for example, ITO film) disposed on the back surface side of the insulating substrate 11 serving as a light projecting surface, and cold cathode electron emission is performed on the surface facing the gate electrode 20 (cathode electrode 15). A phosphor 26 that is excited and emitted by electrons emitted from the source 16 is applied. The phosphor 26 is formed on the anode electrode 25 by, for example, an ink jet method, a photography method, a precipitation method, an electrodeposition method, or the like.

また、発光パネル4と太陽電池パネル6との間に挟持される蓄電デバイス5としては、例えば、シート型の電気二重層コンデンサやリチウムイオン系蓄電デバイスが用いられる。リチウムイオン系の蓄電デバイスは、その電圧から残存容量を容易に推定することができ、残存容量に応じて発光パネル4の輝度を制御することにより、可能な限りの少ない蓄電量で長時間の点灯を可能とすることができる。   Moreover, as the electrical storage device 5 clamped between the light emission panel 4 and the solar cell panel 6, a sheet-type electric double layer capacitor and a lithium ion system electrical storage device are used, for example. Lithium ion power storage devices can easily estimate the remaining capacity from the voltage, and control the brightness of the light-emitting panel 4 in accordance with the remaining capacity, so that they can be lit for a long time with as little charge as possible. Can be made possible.

以上の構成を有する照明ユニット3は、発光パネル4として発熱の少ない電界放出型発光デバイスを用いていることから、蓄電デバイス5及び太陽電池6を積層して一体化しても温度特性が悪化することがない。しかも、広い発光面積を確保しつつ小型化が可能であり、電力消費を抑制して長時間の発光を可能とすることができ、電力損失が少ないエネルギー効率に優れた発光システムを実現することができる。   Since the illumination unit 3 having the above configuration uses a field emission light emitting device that generates less heat as the light emitting panel 4, the temperature characteristics deteriorate even if the power storage device 5 and the solar cell 6 are stacked and integrated. There is no. In addition, it is possible to reduce the size while ensuring a wide light emitting area, to enable long-time light emission by suppressing power consumption, and to realize a light-emitting system with low energy loss and excellent energy efficiency. it can.

次に、照明ユニット3を制御するコントローラ50について説明する。コントローラ50は、マイクロコンピュータ等から構成され、光検知センサ7からの出力に応じて発光パネル4の点灯開始を判定し、蓄電デバイス5の残存容量の算出、発光パネル4に供給する電圧の調整、目標輝度の算出等の処理を行い、駆動回路30を介して発光パネル4の輝度を制御する。   Next, the controller 50 that controls the lighting unit 3 will be described. The controller 50 is composed of a microcomputer or the like, determines the start of lighting of the light-emitting panel 4 according to the output from the light detection sensor 7, calculates the remaining capacity of the power storage device 5, adjusts the voltage supplied to the light-emitting panel 4, Processing such as calculation of target luminance is performed, and the luminance of the light-emitting panel 4 is controlled via the drive circuit 30.

尚、図2においては、コントローラ50と駆動回路30とを分離して示しているが、これらは、一体のユニットとして構成することが好ましく、照明ユニット3内や照明ユニット3の近傍、或いは支柱2内部に設置される。   In FIG. 2, the controller 50 and the drive circuit 30 are shown separately. However, these are preferably configured as an integral unit, and in the lighting unit 3, in the vicinity of the lighting unit 3, or in the column 2. Installed inside.

コントローラ50の輝度制御に係わる機能は、図3の機能ブロック図に示され、点灯時間算出部51、残存容量算出部52、平均電力算出部53、目標輝度算出部54、パルス周期算出部55、駆動パルス算出部56によって代表することができる。そして、駆動パルス算出部56からの駆動パルスによって駆動回路30が制御され、発光パネル4の輝度が制御される。駆動回路30は、本形態においては、発光パネル4のカソード電極15をパルス駆動して輝度を制御するようにしており、詳細は後述する。   Functions related to the luminance control of the controller 50 are shown in the functional block diagram of FIG. 3, and include a lighting time calculation unit 51, a remaining capacity calculation unit 52, an average power calculation unit 53, a target luminance calculation unit 54, a pulse period calculation unit 55, This can be represented by the drive pulse calculation unit 56. Then, the drive circuit 30 is controlled by the drive pulse from the drive pulse calculation unit 56, and the luminance of the light emitting panel 4 is controlled. In the present embodiment, the drive circuit 30 controls the luminance by driving the cathode electrode 15 of the light-emitting panel 4 in a pulsed manner, which will be described in detail later.

点灯時間算出部51は、光検知センサ7からの出力VPにより、昼間から夜間への推移に伴う発光パネル4の点灯開始を判断し、点灯開始から点灯終了までの点灯時間TMLGTを算出する。点灯時間TMLGTは、例えば、以下の(a)〜(d)に示す各種の方法によって決定することができる。   Based on the output VP from the light detection sensor 7, the lighting time calculation unit 51 determines the lighting start of the light-emitting panel 4 accompanying the transition from daytime to nighttime, and calculates the lighting time TMLGT from the lighting start to the lighting end. The lighting time TMLGT can be determined by various methods shown in the following (a) to (d), for example.

(a)予めタイマに設定してある規定時間(例えば、12時間)を点灯時間TMLGTとする。 (A) A specified time (for example, 12 hours) preset in the timer is set as the lighting time TMLGT.

(b)カレンダー機能を内蔵し、点灯を開始した時刻と予めカレンダーに応じて設定しておいた点灯終了時刻との差を、点灯時間TMLGTとして算出する。 (B) A calendar function is incorporated, and the difference between the lighting start time and the lighting end time set in advance according to the calendar is calculated as the lighting time TMLGT.

(c)光検知センサ7の出力VPに基づいて点灯終了を判定し、点灯開始を判定した時刻と、記憶しておいた前回の点灯終了判定時刻との差から、今回の点灯時間TMLGTを算出する。 (C) The lighting end is determined based on the output VP of the light detection sensor 7, and the current lighting time TMLGT is calculated from the difference between the time when the lighting start is determined and the previous lighting end determination time stored. To do.

(d)光検知センサ7の出力VPに基づいて点灯終了を判定し、点灯終了時刻の一定期間の移動平均値(例えば、5回分)を記憶しておく。そして、点灯開始を判定した時刻と点灯終了時刻の移動平均値とにより、点灯時間TMLGTを算出する。 (D) The lighting end is determined based on the output VP of the light detection sensor 7, and a moving average value (for example, five times) for a certain period of the lighting end time is stored. Then, the lighting time TMLGT is calculated from the time when the lighting start is determined and the moving average value of the lighting end time.

(a)による点灯時間TMLGTは、制御上の簡素化を図ることができる一方、(b)のカレンダー機能による点灯時間TMLGTでは、日照時間の変化に応じた適正な点灯状態とすることができる。また、(c),(d)による点灯時間TMLGTでは、実際の状態に応じた点灯時間を確保することができる。   While the lighting time TMLGT according to (a) can be simplified in terms of control, the lighting time TMLGT according to the calendar function of (b) can be set to an appropriate lighting state according to the change in the sunshine time. Moreover, in the lighting time TMLGT by (c) and (d), the lighting time according to an actual state can be ensured.

残存容量算出部52は、蓄電デバイス5の電圧VBを読み取り、残存容量SOCを算出する。蓄電デバイス5の残存容量SOCは、図4に示すように、予め蓄電デバイス5の電圧と残存容量との関係を記憶したマップ等を用意しておき、電圧VBをパラメータとしたマップ参照等により、残存容量SOCを算出する。   The remaining capacity calculation unit 52 reads the voltage VB of the power storage device 5 and calculates the remaining capacity SOC. As shown in FIG. 4, the remaining capacity SOC of the electricity storage device 5 is prepared in advance by storing a map or the like in which the relationship between the voltage of the electricity storage device 5 and the remaining capacity is stored, and referring to the map using the voltage VB as a parameter. The remaining capacity SOC is calculated.

平均電力算出部53は、以下の(1)式に示すように、蓄電デバイス5の現在の残存容量SOCと使用可能残存容量の最低値SOCLとの差に蓄電デバイス5のエネルギー容量EBFLを乗算して使用可能エネルギー量EBPSを求め、以下の(2)式に示すように、この使用可能エネルギー量EBPSを、点灯時間TMLGTで除算して平均電力WTLGTを算出する。
EBPS=(SOC−SOCL)×EBFL…(1)
WTLGT=EBPS/TMLGT…(2)
The average power calculation unit 53 multiplies the difference between the current remaining capacity SOC of the power storage device 5 and the minimum available remaining capacity SOCL by the energy capacity EBFL of the power storage device 5 as shown in the following equation (1). Then, the usable energy amount EBPS is obtained, and as shown in the following expression (2), the usable energy amount EBPS is divided by the lighting time TMLGT to calculate the average power WTLGT.
EBPS = (SOC−SOCL) × EBFL (1)
WTLGT = EBPS / TMLGT (2)

尚、図5にしめすように、蓄電デバイス5の電圧VB(又は残存容量SOC)と電力との関係を予め設定しておき、蓄電デバイスの電圧VB(又は残存容量SOC)から平均電力WTLGTを算出するようにしても良い。   As shown in FIG. 5, the relationship between the voltage VB (or remaining capacity SOC) of the power storage device 5 and the power is set in advance, and the average power WTLGT is calculated from the voltage VB (or remaining capacity SOC) of the power storage device. You may make it do.

目標輝度算出部54は、平均電力WTLGTを設定範囲に規制して目標電力WTTGTを算出し、この目標電力WTTGTに基づいて目標輝度CDTGTを算出する。目標電力WTTGTは、以下の(3)〜(5)式に示すように、平均電力WTLGTが最小値WTMINと最大値WTMAXとの間になるように算出される。最小値WTMINと最大値WTMAXは、発光パネル4を駆動する駆動パルスの周波数範囲(例えば、60〜200Hz)に応じて設定される。
WTLGT<WTMINのとき :WTTGT=WTMIN…(3)
WTMIN≦WTLGT≦WTMAXのとき:WTTGT=WTLGT…(4)
WTLGT>WTMAXのとき :WTTGT=WTMAX…(5)
The target luminance calculation unit 54 calculates the target power WTTGT by restricting the average power WTLGT to the set range, and calculates the target luminance CDTGT based on the target power WTTGT. The target power WTTGT is calculated so that the average power WTLGT is between the minimum value WTMIN and the maximum value WTMAX, as shown in the following equations (3) to (5). The minimum value WTMIN and the maximum value WTMAX are set according to the frequency range (for example, 60 to 200 Hz) of the drive pulse that drives the light emitting panel 4.
When WTLGT <WTMIN: WTTGT = WTMIN (3)
When WTMIN ≦ WTLGT ≦ WTMAX: WTTGT = WTLGT (4)
When WTLGT> WTMAX: WTTGT = WTMAX (5)

目標輝度CDTGTは、図6に示すように、予め発光パネル4で消費する電力と発光輝度との関係をマップ等に設定しておき、目標電力WTTGTをパラメータとするマップ参照等により、目標輝度CDTGTを算出する。   As shown in FIG. 6, the target luminance CDTGT is set in advance in a map or the like with the relationship between the power consumed by the light-emitting panel 4 and the light emission luminance, and the target luminance CDTGT is obtained by referring to the map using the target power WTTGT as a parameter. Is calculated.

この場合、発光パネル4の点灯時の違和感防止と消費電力の低減のため、点灯開始からの経過時間に応じて目標輝度CDTGTを徐々に上げるようにしても良い。すなわち、図7に示すように、点灯開始から設定時間TCCEに達するまでの間、時間経過とともに大きくなる輝度係数KSTを導入し、以下の(6)式に示すように、目標輝度CDTGTに輝度係数KSTを乗算することにより、目標輝度CDTGTを徐々に上げる。
CDTGT=KST×CDTGT…(6)
In this case, the target luminance CDTGT may be gradually increased according to the elapsed time from the start of lighting in order to prevent a sense of incongruity when the light emitting panel 4 is turned on and to reduce power consumption. That is, as shown in FIG. 7, a luminance coefficient KST that increases with the passage of time from the start of lighting until the set time TCCE is reached is introduced, and the luminance coefficient is added to the target luminance CDTGT as shown in the following equation (6). By multiplying by KST, the target luminance CDTGT is gradually increased.
CDTGT = KST × CDTGT (6)

但し、輝度係数KSTを用いて目標輝度CDTGTを徐々に上昇させる場合には、点灯開始から設定時間TCCEに達するまで、平均電力WTLGTは予め設定した初期値WTLHT1として固定する。そして、設定時間TCCEを経過した後に上述の使用可能エネルギー量EBPS及び点灯時間TMLGTを算出し、(2)式に従って平均電力WTLGTを算出する。   However, when the target luminance CDTGT is gradually increased using the luminance coefficient KST, the average power WTLGT is fixed as a preset initial value WTLHT1 from the start of lighting until the set time TCCE is reached. Then, after the set time TCCE has elapsed, the above-described usable energy amount EBPS and the lighting time TMLGT are calculated, and the average power WTLGT is calculated according to the equation (2).

以上の目標輝度CDTGTは、パルス周期算出部55及び駆動パルス算出部56を介して、駆動回路30に出力されるパルス信号に変換される。コントローラ50による発光パネル4の輝度制御は、本形態においては、パルス幅一定で周波数を可変する周波数変調方式によって行われ、ゲート電極20からカソード電極15へパルス状にゲート電圧を印加する際のパルス信号のパルス幅を一定として周期を可変することにより、発光輝度を制御する。   The above target luminance CDTGT is converted into a pulse signal output to the drive circuit 30 via the pulse period calculation unit 55 and the drive pulse calculation unit 56. In the present embodiment, the luminance control of the light emitting panel 4 by the controller 50 is performed by a frequency modulation method in which the frequency is varied with a constant pulse width, and a pulse when a gate voltage is applied in a pulse form from the gate electrode 20 to the cathode electrode 15. The light emission luminance is controlled by varying the period while keeping the pulse width of the signal constant.

発光デバイス4の輝度とパルス駆動周期との関係は、予め設定されてコントローラ50内に記憶されており、パルス駆動周期が長くなるにつれて発光輝度が減少関数的に低くなる。この輝度とパルス駆動周期との関係は、予め実験或いはシミュレーション等によって求められてマップ化され、パルス周期算出部55において、目標輝度CDTGTに対するパルス周期T1として算出される。   The relationship between the luminance of the light emitting device 4 and the pulse driving cycle is set in advance and stored in the controller 50, and as the pulse driving cycle becomes longer, the light emitting luminance decreases in a functional manner. The relationship between the luminance and the pulse driving cycle is obtained in advance through experiments or simulations and mapped, and is calculated as a pulse cycle T1 with respect to the target luminance CDTGT by the pulse cycle calculation unit 55.

駆動パルス算出部56は、パルス周期算出部55で算出したパルス周期T1でパルス幅が一定のパルス信号を生成し、駆動回路30に出力する。その結果、パルス幅が一定で周期T1が目標輝度CDTGTに応じて変化するパルス信号により駆動回路30が駆動され、周波数変調による輝度制御が行われる。   The drive pulse calculation unit 56 generates a pulse signal having a constant pulse width in the pulse cycle T 1 calculated by the pulse cycle calculation unit 55 and outputs the pulse signal to the drive circuit 30. As a result, the drive circuit 30 is driven by a pulse signal whose pulse width is constant and the period T1 changes according to the target brightness CDTGT, and brightness control by frequency modulation is performed.

この場合、発光パネル4の点灯中、目標輝度CDTGTの更新を、一定周期毎(例えば、1時間毎)とすることが望ましく、発光パネル4の消費電力の外乱に対応して制御性を向上することができる。   In this case, it is desirable that the target luminance CDTGT is updated at regular intervals (for example, every hour) while the light emitting panel 4 is turned on, and the controllability is improved in response to disturbance of the power consumption of the light emitting panel 4. be able to.

また、周波数変調方式による発光パネル4の輝度制御では、ゲート電極20へ印加する電圧を周期T1で可変して発光輝度を制御しても良いが、本形態においては、ゲート電極20に印加する電圧を一定として、駆動回路30でカソード電極15側のインピーダンスを低インピーダンス状態と高インピーダンス状態とに切り換えるようにしている。これにより、電源系の簡素化を図りつつ、実質的にゲート電極20からカソード電極15に印加される電圧をパルス状に変化させることができ、発光パネル4の発光輝度を制御することができる。   Further, in the luminance control of the light emitting panel 4 by the frequency modulation method, the voltage applied to the gate electrode 20 may be varied by the period T1 to control the light emission luminance, but in this embodiment, the voltage applied to the gate electrode 20 is controlled. Is constant, and the drive circuit 30 switches the impedance on the cathode electrode 15 side between a low impedance state and a high impedance state. As a result, the voltage applied from the gate electrode 20 to the cathode electrode 15 can be changed in a pulsed manner while simplifying the power supply system, and the light emission luminance of the light emitting panel 4 can be controlled.

カソードインピーダンスを変換する駆動回路30は、図2に示すように、主として、コントローラ50からのパルス信号によって駆動されるスイッチング素子としてのトランジスタTR1,TR2と、カソード電極15に接続された直列抵抗R1,R2とにより構成されており、カソード電極15に接続された直列抵抗R1,R2を切換えることにより、カソードインピーダンスを低インピーダンス状態と高インピーダンス状態とに周期的に変換する。   As shown in FIG. 2, the drive circuit 30 for converting the cathode impedance mainly includes transistors TR1 and TR2 as switching elements driven by pulse signals from the controller 50, and series resistors R1 and R1 connected to the cathode electrode 15. The cathode impedance is periodically converted between a low impedance state and a high impedance state by switching the series resistors R1 and R2 connected to the cathode electrode 15.

コントローラ50からのパルス信号は、ON(ハイレベル),OFF(ローレベル)の周期がT1で、OFF時間がT2の信号であり、このパルス信号は、目標輝度CDTGTに対応するパルス信号として1段目のトランジスタTR1のベースにバイアス抵抗RBを介して入力される。   The pulse signal from the controller 50 is a signal having a cycle of ON (high level) and OFF (low level) of T1 and an OFF time of T2, and this pulse signal is one stage as a pulse signal corresponding to the target luminance CDTGT. It is input to the base of the transistor TR1 of the eye via a bias resistor RB.

1段目のトランジスタTR1は、エミッタが接地され、コレクタがコレクタ抵抗RCを介して電源Vccに接続されると共に、2段目のトランジスタTR2のベースに接続されている。2段目のトランジスタTR2は、同様にエミッタが接地され、コレクタがカソード電極15に直列接続される抵抗R1と抵抗R2との中間に接続されている。カソード電極15は抵抗R1から抵抗R2を経て接地されている。   The first-stage transistor TR1 has an emitter grounded, a collector connected to the power supply Vcc via a collector resistor RC, and is connected to the base of the second-stage transistor TR2. Similarly, the second-stage transistor TR2 has an emitter grounded and a collector connected between the resistors R1 and R2 connected in series to the cathode electrode 15. The cathode electrode 15 is grounded through the resistor R1 and the resistor R2.

一方の抵抗R1は、低インピーダンス用の抵抗であり、蛍光体26の発光に必要な電流密度を発生させる電圧をカソード電極15に印加可能とする抵抗値に設定されている。他方の抵抗R2は、高インピーダンス用の高抵抗値に設定され、カソード電流を略零とする抵抗値に設定されている。   One resistor R <b> 1 is a resistor for low impedance, and is set to a resistance value that allows a voltage that generates a current density necessary for light emission of the phosphor 26 to be applied to the cathode electrode 15. The other resistor R2 is set to a high resistance value for high impedance, and is set to a resistance value that makes the cathode current substantially zero.

従って、コントローラ50からのパルス信号がOFFの時間T2では、1段目のトランジスタTR1がOFFのとき、2段目のトランジスタTR2がONとなり、抵抗R2が短絡されてカソードインピーダンスが抵抗R1による低インピーダンス状態となる。その結果、ピーク値一定のゲート電圧がゲート電極20からカソード電極15に印加され、蛍光体26が発光する。   Therefore, at time T2 when the pulse signal from the controller 50 is OFF, when the first-stage transistor TR1 is OFF, the second-stage transistor TR2 is ON, the resistor R2 is short-circuited, and the cathode impedance is low impedance due to the resistor R1. It becomes a state. As a result, a gate voltage having a constant peak value is applied from the gate electrode 20 to the cathode electrode 15, and the phosphor 26 emits light.

一方、コントローラ50からのパルス信号がONの時間(T1−T2)では、1段目のトランジスタTR1がONされて2段目のトランジスタTR2がOFFされ、カソードインピーダンスが抵抗R1,R2の合成抵抗による高インピーダンス状態となる。その結果、ゲート電極20とカソード電極15とが同電位となって冷陰極電子放出源16からの電子の放出が停止し、蛍光体26が非発光状態となる。   On the other hand, when the pulse signal from the controller 50 is ON (T1-T2), the first-stage transistor TR1 is turned on and the second-stage transistor TR2 is turned off, and the cathode impedance is determined by the combined resistance of the resistors R1 and R2. It becomes a high impedance state. As a result, the gate electrode 20 and the cathode electrode 15 become the same potential, the emission of electrons from the cold cathode electron emission source 16 is stopped, and the phosphor 26 is brought into a non-light emitting state.

以上の過程が繰り返されて蛍光体26が間欠的に発光することになるが、パルス信号の周波数を60Hz以上の周波数とすることにより、人間の視覚にはトランジスタTR2がONの期間での高輝度発光が残像として残り、連続発光として認識される。   The above process is repeated and the phosphor 26 emits light intermittently. However, by setting the frequency of the pulse signal to 60 Hz or higher, human luminance is high in luminance when the transistor TR2 is ON. Light emission remains as an afterimage and is recognized as continuous light emission.

以上のコントローラ50による照明ユニット3の制御は、具体的には、図8〜図13のフローチャートに示す各制御ルーチンによって実行される。次に、各制御ルーチンについて説明する。   Specifically, the control of the lighting unit 3 by the controller 50 is executed by each control routine shown in the flowcharts of FIGS. Next, each control routine will be described.

図8は、照明ユニット3の点灯/消灯を制御するメイン制御ルーチンであり、最初のステップS1において、光検知センサ7の出力VPを読み込み、ステップS2で夜間判定を行う。この夜間判定は、光検知センサ7の出力VPが予め設定した閾値以下になったとき、照明ユニット3の発光パネル4を点灯させて照明する夜間になったと判定する。   FIG. 8 is a main control routine for controlling the lighting unit 3 to be turned on / off. In the first step S1, the output VP of the light detection sensor 7 is read, and nighttime determination is performed in step S2. In this nighttime determination, when the output VP of the light detection sensor 7 is equal to or lower than a preset threshold value, it is determined that it is nighttime when the lighting panel 4 of the lighting unit 3 is turned on to illuminate.

ステップS2における判定の結果、夜間判定が成立しない場合には、ステップS2からステップS3へ進んで発光パネル4を消灯状態とし、ルーチンを抜ける。一方、夜間判定がなされたときには、ステップS2からステップS4へ進んで図9の目標輝度算出ルーチンを呼び出し、目標輝度CDTGTを算出する。そして、ステップS5で発光パネル4を点灯させて目標輝度への制御を行い、ルーチンを抜ける。   If the result of determination in step S2 is that night determination is not established, the routine proceeds from step S2 to step S3, the light emitting panel 4 is turned off, and the routine is exited. On the other hand, when the nighttime determination is made, the process proceeds from step S2 to step S4, and the target luminance calculation routine of FIG. 9 is called to calculate the target luminance CDTGT. In step S5, the light emitting panel 4 is turned on to control the target brightness, and the routine is exited.

図9の目標輝度算出ルーチンが呼び出されると、先ず、ステップS11で蓄電デバイス5の電圧VBを読み込んで残存容量SOCを算出し、ステップS12で残存容量SOCに基づいて使用可能エネルギー量EBPSを算出する(前述の(1)式参照)。   When the target brightness calculation routine of FIG. 9 is called, first, in step S11, the voltage VB of the power storage device 5 is read to calculate the remaining capacity SOC, and in step S12, the usable energy amount EBPS is calculated based on the remaining capacity SOC. (See equation (1) above).

次に、ステップS13へ進み、発光パネル4の点灯時間TMLGTを算出し、ステップS14へ進む、尚、点灯時間TMLGTは、前述したように、タイマ設定の規定時間、カレンダーによる点灯終了時刻、光検知センサ7による前回の点灯終了時刻等に基づいて算出される。   Next, the process proceeds to step S13, the lighting time TMLGT of the light emitting panel 4 is calculated, and the process proceeds to step S14. Note that the lighting time TMLGT is the specified time set by the timer, the lighting end time by the calendar, and the light detection as described above. It is calculated based on the last lighting end time or the like by the sensor 7.

ステップS14では、使用可能エネルギー量EBPSと点灯時間TMLGTとから平均電力WTLGTを算出し((2)式参照)、ステップS15以降で、平均電力WTLGTを発光パネル4を駆動する駆動パルスの周波数範囲に応じて設定される最小値WTMINと最大値WTMAXとの間に上下限規制して目標電力WTTGTを算出する。   In step S14, the average power WTLGT is calculated from the usable energy amount EBPS and the lighting time TMLGT (see equation (2)), and after step S15, the average power WTLGT is set to the frequency range of the drive pulse for driving the light emitting panel 4. The target power WTTGT is calculated by restricting the upper and lower limits between the minimum value WTMIN and the maximum value WTMAX set accordingly.

。尚、平均電力WTLGTは、蓄電デバイス5の電圧VB(又は残存容量SOC)から算出しても良い。 . The average power WTLGT may be calculated from the voltage VB (or remaining capacity SOC) of the power storage device 5.

ステップS14に続くステップS15では、平均電力WTLGTと最小値WTMINとを比較し、WTLGT<WTMINの場合、ステップS16で最小値WTMINを目標電力WTTGTとして算出し(WTTGT=WTMIN)、WTLGT≧WTMINの場合、ステップS17へ進んで平均電力WTLGTと最大値WTMAXとを比較する。   In step S15 subsequent to step S14, the average power WTLGT is compared with the minimum value WTMIN, and if WTLGT <WTMIN, the minimum value WTMIN is calculated as the target power WTTGT in step S16 (WTTTGT = WTMIN), and WTLGT ≧ WTMIN. In step S17, the average power WTLGT is compared with the maximum value WTMAX.

ステップS17において、WTLGT≦WTMAXの場合には、ステップS18で平均電力WTLGTを目標電力WTTGTとして算出し(WTTGT=WTLGT)、WTLGT>WTMAXの場合、ステップS19で最大値WTMAXを目標電力WTTGTとして算出する(WTTGT=WTMAX)。   In step S17, if WTLGT ≦ WTMAX, the average power WTLGT is calculated as the target power WTTGT in step S18 (WTGTGT = WTLGGT), and if WLTGT> WTMAX, the maximum value WTMAX is calculated as the target power WTTGT in step S19. (WTTGT = WTMAX).

そして、目標電力WTTGTを算出した後、ステップS20へ進み、発光パネル4の電力と発光輝度との関係(図6参照)に基づいて目標電力WTTGTに対応する目標輝度CDTGTを算出し、ルーチンを抜ける。   Then, after calculating the target power WTTGT, the process proceeds to step S20, where the target brightness CDTGT corresponding to the target power WTTGT is calculated based on the relationship between the power of the light emitting panel 4 and the light emission brightness (see FIG. 6), and the routine is exited. .

これにより、発光パネル4を駆動する駆動パルス信号の駆動周期T1の目標輝度CDTGTに応じて可変され、蓄電デバイス5の残存容量に応じた輝度制御を行うことができ、エネルギー使用効率を向上して長時間の照明を確保することができる。   Thereby, it is variable according to the target luminance CDTGT of the driving cycle T1 of the driving pulse signal for driving the light emitting panel 4, and the luminance control according to the remaining capacity of the power storage device 5 can be performed, improving the energy use efficiency. Long-time lighting can be secured.

以上の処理による発光パネル4の点灯中は、図10に示す点灯終了判定ルーチンを並行に実行し、蓄電デバイス5の電圧状態を監視する。また、発光パネル4の消灯中は、図11に示す充電終了判定ルーチン、或いは図12に示す放電判定ルーチンを実行し、蓄電デバイス5の電圧状態を監視する。   During the lighting of the light emitting panel 4 by the above processing, the lighting end determination routine shown in FIG. 10 is executed in parallel to monitor the voltage state of the power storage device 5. Further, while the light emitting panel 4 is turned off, the charge end determination routine shown in FIG. 11 or the discharge determination routine shown in FIG. 12 is executed to monitor the voltage state of the power storage device 5.

すなわち、図10に示す点灯終了判定ルーチンにおいては、最初のステップS21で蓄電デバイス5の電圧VBを読み込み、ステップS22で蓄電デバイス5の電圧VBが予め設定してある最低値VBMINを下回っているか否かを調べる。そして、ステップS22において、VB≧VBMINである場合には、そのままルーチンを抜け、VB<VBMINの場合、ステップS23で発光パネル4の点灯を終了させ、ルーチンを抜ける。   That is, in the lighting end determination routine shown in FIG. 10, the voltage VB of the power storage device 5 is read in the first step S21, and whether or not the voltage VB of the power storage device 5 is lower than the preset minimum value VBMIN in step S22. Find out. In step S22, if VB ≧ VBMIN, the routine is directly exited. If VB <VBMIN, the lighting panel 4 is turned on in step S23, and the routine is exited.

すなわち、日照度不足等により蓄電デバイス5の蓄電量が少ない場合においても、発光パネル4の点灯中に蓄電デバイス5の電圧が最低値を下回らないように監視することで、蓄電デバイス5が過放電となることがなく、蓄電デバイス5を保護することができる。   That is, even when the amount of electricity stored in the electricity storage device 5 is small due to insufficient illuminance or the like, the electricity storage device 5 is overdischarged by monitoring so that the voltage of the electricity storage device 5 does not fall below the minimum value while the light emitting panel 4 is lit. Therefore, the electricity storage device 5 can be protected.

また、図11に示す充電終了判定ルーチンにおいては、最初のステップS31で蓄電デバイス5の電圧VBを読み込み、ステップS32で蓄電デバイス5の電圧VBが予め設定してある最高値VBMAXを上回っているか否かを調べる。そして、ステップS32において、VB≦VBMAXである場合には、そのままルーチンを抜け、VB>VBMAXの場合、ステップS33で太陽電池パネル6から蓄電デバイス5への充電を終了させ、ルーチンを抜ける。   In the charging end determination routine shown in FIG. 11, the voltage VB of the electricity storage device 5 is read in the first step S31, and whether or not the voltage VB of the electricity storage device 5 exceeds the preset maximum value VBMAX in step S32. Find out. In step S32, if VB ≦ VBMAX, the routine is directly exited. If VB> VBMAX, charging from the solar cell panel 6 to the power storage device 5 is terminated in step S33, and the routine is exited.

一方、図12に示す放電判定ルーチンにおいては、最初のステップS41で蓄電デバイス5の電圧VBを読み込み、ステップS42で、予め設定してある最高値VBMAXと読み込んだ電圧VBとの偏差EVBを算出する(EVB=VBMAX−VB)。次に、ステップS43へ進み、偏差EVBが0を下回っているか否か、すなわち蓄電デバイス5の電圧VBが最高値VBMAXを上回っているか否かを調べる。   On the other hand, in the discharge determination routine shown in FIG. 12, the voltage VB of the electricity storage device 5 is read in the first step S41, and the deviation EVB between the preset maximum value VBMAX and the read voltage VB is calculated in step S42. (EVB = VBMAX−VB). Next, it progresses to step S43 and it is investigated whether deviation EVB is less than 0, ie, whether the voltage VB of the electrical storage device 5 is over the maximum value VBMAX.

そして、ステップS43において、EVB≧0であり、蓄電デバイス5の電圧VBが最高値VBMAX以下の場合には、そのままルーチンを抜け、EVB<0で蓄電デバイス5の電圧VBが最高値VBMAXを上回っている合には、ステップS45以降へ進んで、蓄電デバイス5の電圧が最高値VBMAX以下になるように、発光パネル4の点灯による蓄電デバイス5の強制放電を行う。   In step S43, if EVB ≧ 0 and the voltage VB of the electricity storage device 5 is equal to or lower than the maximum value VBMAX, the routine is exited, and the voltage VB of the electricity storage device 5 exceeds the maximum value VBMAX when EVB <0. If yes, the process proceeds to step S45 and subsequent steps, and the electric storage device 5 is forcibly discharged by turning on the light-emitting panel 4 so that the voltage of the electric storage device 5 becomes equal to or lower than the maximum value VBMAX.

この強制放電の処理は、ステップS45で発光パネル4を点灯させ、ステップS46で偏差EVBによる比例積分制御を行って目標電力を算出する。そして、ステップS47で目標電力に基づいて目標輝度を算出し、発光パネル4の輝度が目標輝度となるようにフィードバック制御を行ってルーチンを抜ける。   In this forced discharge process, the light emitting panel 4 is turned on in step S45, and the proportional power is controlled by the deviation EVB in step S46 to calculate the target power. In step S47, the target luminance is calculated based on the target power, feedback control is performed so that the luminance of the light emitting panel 4 becomes the target luminance, and the routine is exited.

この充電終了或いは発光パネルの点灯による強制放電では、十分すぎる日照度により太陽電池パネル6の発電量が増大した場合においても、蓄電デバイス5の過充電を未然に防止することができ、同様に、蓄電デバイス5を保護することができる。   In this forced discharge by the end of charging or lighting of the light emitting panel, even when the amount of power generation of the solar cell panel 6 is increased due to sufficient daily illuminance, overcharging of the electricity storage device 5 can be prevented in advance, The electricity storage device 5 can be protected.

以上の実施形態においては、街灯1を例に取って説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、道路案内板照明、標識、工事場の発光ポール、路面誘導灯、家庭用の門灯等に適用することができる。   In the above embodiment, the street lamp 1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, but road guide board illumination, signs, light-emitting poles of construction sites, road surface guide lights, home use It can be applied to the gate lights of

図13は、屋内の照明システムとして適用した例を示し、窓枠一体型の照明システムである。この照明システムは、壁60に設けられたガラス窓70の上部に、照明ユニット80を配設して構成され、照明ユニット80を、室内側に発光面を向けた平面状の発光パネル81と、この発光パネル81の背面側に配置される蓄電デバイス82と、屋外に露呈されて太陽光を受光する太陽電池パネル83とを順に積層した積層体として構成している。発光パネル81は、上述の発光パネル4と同様、低発熱且つ低消費電力の電界放出型発光デバイスである。   FIG. 13 shows an example of application as an indoor lighting system, which is a window frame integrated lighting system. This illumination system is configured by disposing an illumination unit 80 on an upper part of a glass window 70 provided on a wall 60, and the illumination unit 80 includes a planar light-emitting panel 81 having a light-emitting surface facing the indoor side, The power storage device 82 disposed on the back side of the light-emitting panel 81 and the solar cell panel 83 that is exposed to the outdoors and receives sunlight are sequentially stacked. The light-emitting panel 81 is a field emission light-emitting device with low heat generation and low power consumption, similar to the light-emitting panel 4 described above.

窓枠一体型照明システムでは、日中の太陽電池パネル83の発電電力を蓄電デバイス82に充電し、夜間の太陽電池パネル83での発電がないときは、蓄電デバイス82の電力で発光パネル81を点灯する。発光パネル81の発光輝度は、上述と同様にして制御することができる。   In the window frame integrated lighting system, the power generated by the solar cell panel 83 during the day is charged in the power storage device 82. When there is no power generation by the solar cell panel 83 at night, the light emitting panel 81 is driven by the power from the power storage device 82. Light. The light emission luminance of the light emitting panel 81 can be controlled in the same manner as described above.

以上のように、本実施の形態においては、発光デバイスとして発熱の少ない電界放出型発光デバイスを用いていることから、広い発光面積を確保しつつ小型化を可能とすることができ、また、光検知センサによる昼夜判定で発光輝度を適正に制御し、省エネルギー効果を促進することができる。また、日照度の不足や過多に対しても蓄電デバイスの過放電や過充電を防止し、蓄電デバイスを保護して耐久性を向上することができる。   As described above, in this embodiment, since a field emission light-emitting device that generates less heat is used as a light-emitting device, it is possible to reduce the size while securing a wide light-emitting area. The light emission luminance can be appropriately controlled by day / night determination by the detection sensor, and the energy saving effect can be promoted. In addition, it is possible to prevent overdischarge and overcharge of the power storage device even when the illuminance is insufficient or excessive, protect the power storage device, and improve durability.

街灯の構成図Streetlight configuration diagram 輝度制御システムの構成図Configuration diagram of brightness control system 輝度制御の機能ブロック図Functional block diagram of brightness control 蓄電デバイスの電圧と残存容量との関係を示す説明図Explanatory diagram showing the relationship between the voltage of the electricity storage device and the remaining capacity 蓄電デバイスの電圧と電力との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between the voltage of an electrical storage device, and electric power 発光パネルの電力と発光輝度との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between the electric power of a light emission panel, and light emission brightness | luminance. 点灯開始後の経過時間と輝度係数との関係を示す説明図Explanatory drawing which shows the relationship between the elapsed time after lighting start and a luminance coefficient メイン制御ルーチンのフローチャートMain control routine flowchart 目標輝度算出ルーチンのフローチャートFlow chart of target brightness calculation routine 点灯終了判定ルーチンのフローチャートLighting end determination routine flowchart 充電終了判定ルーチンのフローチャートFlowchart of charging end determination routine 放電判定ルーチンのフローチャートFlow chart of discharge determination routine 窓枠一体型照明システムへの適用例を示す構成図Configuration diagram showing an example of application to a window frame integrated lighting system

符号の説明Explanation of symbols

4 発光パネル(電界放出型発光デバイス)
5 蓄電デバイス
6 太陽電池パネル
7 光検知センサ
16 冷陰極電子放出源
26 蛍光体
50 コントローラ
CDTGT 目標輝度
EBPS 使用可能エネルギー量
SOC 残存容量
TMLGT 点灯時間
WTLGT 平均電力
WTTGT 目標電力
4 Light-emitting panel (field emission light-emitting device)
5 Storage Device 6 Solar Panel 7 Photodetection Sensor 16 Cold Cathode Electron Emission Source 26 Phosphor 50 Controller CDTGT Target Brightness EBPS Usable Energy Amount SOC Remaining Capacity TMLGT Lighting Time WTLGT Average Power WTTGT Target Power

Claims (7)

太陽電池からの発電電力を発光デバイスに供給して発光させる太陽光発電を用いた発光システムであって、
上記発光デバイスを、冷陰極電子放出源からの放出電子で蛍光体を励起発光させる電界放出型発光デバイスで構成し、
上記太陽電池と、上記太陽電池で発電した電力を蓄電すると共に蓄電した電力を上記電界放出型発光デバイスに供給するための蓄電デバイスと、上記電界放出型発光デバイスとを順に積層したことを特徴とする太陽光発電を用いた発光システム。
A light-emitting system using solar power generation that emits light by supplying generated power from a solar cell to a light-emitting device,
The light-emitting device comprises a field emission type light-emitting device that excites a phosphor with emitted electrons from a cold cathode electron emission source,
The solar cell, the electric storage device for storing the electric power generated by the solar cell and supplying the stored electric power to the field emission light emitting device, and the field emission light emitting device are sequentially stacked. A light-emitting system using solar power generation.
上記蓄電デバイスを、リチウムイオン系蓄電デバイスとすることを特徴とする請求項1記載の太陽光発電を用いた発光システム。   2. The light emitting system using solar power generation according to claim 1, wherein the power storage device is a lithium ion power storage device. 上記太陽電池の受光面側に光検知センサを備え、
上記光検知センサの出力に応じて上記発光デバイスの点灯開始を判別し、点灯開始時の上記蓄電デバイスの残存容量に応じて上記発光デバイスの発光輝度を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の太陽光発電を用いた発光システム。
A light detection sensor is provided on the light receiving surface side of the solar cell,
It is characterized by comprising control means for determining the lighting start of the light emitting device according to the output of the light detection sensor and controlling the light emission luminance of the light emitting device according to the remaining capacity of the power storage device at the time of starting lighting. A light emitting system using solar power generation according to claim 1 or 2.
上記制御手段は、
上記残存容量に基づいて上記発光デバイスの点灯時の平均電力を算出し、この平均電力に基づいて上記発光デバイスの発光輝度を制御する際の目標輝度を算出することを特徴とする請求項3記載の太陽光発電を用いた発光システム。
The control means includes
4. The average power when the light emitting device is turned on is calculated based on the remaining capacity, and a target brightness for controlling the light emission brightness of the light emitting device is calculated based on the average power. Luminous system using solar power generation.
上記制御手段は、
上記残存容量に基づいて使用可能エネルギー量を算出し、この使用可能エネルギー量を上記発光デバイスの点灯開始から点灯終了までの点灯時間で除算して上記平均電力を算出することを特徴とする請求項4記載の太陽光発電を用いた発光システム。
The control means includes
The amount of usable energy is calculated based on the remaining capacity, and the average power is calculated by dividing the amount of usable energy by a lighting time from the lighting start to the lighting end of the light emitting device. 4. A light emitting system using photovoltaic power generation according to 4.
上記制御手段は、
上記平均電力を予め設定した上下限範囲内に規制して目標電力を算出し、この目標電力に基づいて上記目標輝度を算出することを特徴とする請求項4又は5記載の太陽光発電を用いた発光システム。
The control means includes
6. The solar power generation according to claim 4 or 5, wherein the target power is calculated by regulating the average power within a preset upper and lower limit range, and the target luminance is calculated based on the target power. The light emitting system.
上記制御手段は、
予め設定した規定時間、カレンダーに応じて設定した点灯終了時刻と上記光検知センサの出力に基づいて判定した点灯開始時刻との差による時間、上記光検知センサの出力に基づいて判定した今回の点灯開始時刻と上記光検知センサの出力に基づく前回の点灯終了時刻との差による時間、上記光検知センサの出力に基づいて判定した今回の点灯開始時刻と一定期間での上記光検知センサの出力に基づく点灯終了時刻の移動平均値との差による時間の何れか一の時間を、上記発光デバイスの点灯時間とすることを特徴とする請求項5又は6記載の太陽光発電を用いた発光システム。
The control means includes
Predetermined time set in advance, lighting end time set according to the calendar and lighting start time determined based on the output of the light detection sensor, current lighting determined based on the output of the light detection sensor The difference between the start time and the previous lighting end time based on the output of the light detection sensor, the current lighting start time determined based on the output of the light detection sensor, and the output of the light detection sensor over a certain period The light emitting system using photovoltaic power generation according to claim 5 or 6, wherein any one of the times based on a difference from the moving average value of the lighting end time based on the lighting end time is set as the lighting time of the light emitting device.
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