JP2009200372A - Solar power generation led lighting device - Google Patents

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康雄 後藤
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar power generation LED lighting device for lighting by utilizing power generated by a solar battery with high efficiency, even when the output voltage of the solar battery is equal to or less than the rated voltage, or even when the output voltage of the battery is too high than the LED threshold. <P>SOLUTION: This solar power generation LED lighting device is provided with: a solar battery 11; a battery 12; LED 13; a first DC voltage converter 14 for boosting a first DC voltage V1 generated by the solar battery 11 to a second DC voltage V2 which is equal to or more than the rated voltage of the battery 12, and for outputting it to the battery 12; and a second DC voltage converter 15 for converting a third DC voltage V3 output from the battery 12 into a fourth DC voltage V4 so that the light emitting efficiency of the LED 13 can be turned into a highly efficient state, based on a current voltage running through the LED 13 and for outputting it to the LED 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽電池、蓄電池、及び、LED(発光ダイオード)を備えてなるソーラ発電LED照明装置に関し、より詳細には、太陽電池の発電した電力を高効率に利用して照明するソーラ発電LED照明装置に関する。   The present invention relates to a solar power generation LED lighting device including a solar cell, a storage battery, and an LED (light emitting diode), and more specifically, a solar power generation LED that illuminates using power generated by a solar cell with high efficiency. The present invention relates to a lighting device.

日中に太陽電池が発電した電力を蓄電池に蓄えておき、その電力を利用し夜間に点灯する照明装置、特に照明部に低消費電力および長寿命であるLEDを用いた照明装置が、省エネルギーの観点から注目されている。   An energy saving device is an energy saving device that stores power generated by solar cells during the day in a storage battery, and that uses the power to light up at night, and in particular, an illumination device that uses LEDs with low power consumption and long life in the lighting section. It is attracting attention from a viewpoint.

例えば、下記特許文献1では、太陽電池、その電力を充電する蓄電池、蓄電池から電力を供給される照明装置を提案している。また、下記特許文献2では、蓄電池の大容量化や長寿命化のためのコスト高を防ぐために、コンデンサを利用する太陽光発電装置の提案がなされている。   For example, Patent Document 1 below proposes a solar battery, a storage battery that charges the power, and a lighting device that is supplied with power from the storage battery. In Patent Document 2 below, a solar power generation device using a capacitor is proposed in order to prevent an increase in the capacity of a storage battery and an increase in the life of the battery.

図13に、従来例に係るソーラ発電LED照明システムの概略構成を示す。蓄電池12を充電するときは、スイッチSW11をオン、スイッチSW12をオフし、太陽電池11が発電した電力を蓄電池12に供給する。太陽電池11の出力電圧が蓄電池12の定格電圧より高い場合に蓄電池12をフル充電できる。   FIG. 13 shows a schematic configuration of a solar power generation LED illumination system according to a conventional example. When charging the storage battery 12, the switch SW11 is turned on, the switch SW12 is turned off, and the power generated by the solar battery 11 is supplied to the storage battery 12. When the output voltage of the solar battery 11 is higher than the rated voltage of the storage battery 12, the storage battery 12 can be fully charged.

LED13を点灯するときは、スイッチSW12をオンしてLED13に電力を供給する。蓄電池12の出力電圧がLED13の閾値より高い間は、LED13に電流が流れ点灯できる。夜間等の太陽電池11が発電できず、太陽電池11の出力電圧が蓄電池12の電圧より低い場合は、蓄電池12から太陽電池11に電力が逆流しないようスイッチSW11をオフする。尚、下記特許文献1では、スイッチSW11はダイオードで構成されている。   When the LED 13 is lit, the switch SW12 is turned on to supply power to the LED 13. While the output voltage of the storage battery 12 is higher than the threshold value of the LED 13, a current flows through the LED 13 and can be lit. When the solar cell 11 cannot generate power at night and the output voltage of the solar cell 11 is lower than the voltage of the storage battery 12, the switch SW11 is turned off so that power does not flow backward from the storage battery 12 to the solar cell 11. In Patent Document 1 below, the switch SW11 is formed of a diode.

実開平3−004607号公報Japanese Utility Model Publication No. 3-004607 特開平7−177683号公報JP-A-7-177683

しかしながら、太陽電池は日光の照射量が減少すると出力電圧が低下するという特性を有しており、日中でも雨天時など太陽光が弱い場合には蓄電池を充分に充電できず夜間にLEDを点灯できないという欠点がある。   However, solar cells have the characteristic that the output voltage decreases when the amount of sunlight is reduced. When sunlight is weak, such as when it is raining during the day, the storage battery cannot be fully charged and the LEDs cannot be lit at night. There is a drawback.

また、LEDは定格電流を流すと最も高効率、長寿命で動作できるが、蓄電池の充電電圧がLEDの閾値よりも高過ぎる場合は定格電流以上の電流が流れてしまい、LEDの発光効率や寿命が低減してしまう。また、LEDの閾値よりも蓄電池の充電電圧が低い場合はLEDに電流が流れず照明が点灯しない。   In addition, the LED can operate at the highest efficiency and long life when a rated current is passed. However, if the charging voltage of the storage battery is too higher than the threshold value of the LED, a current exceeding the rated current flows, and the luminous efficiency and life of the LED. Will be reduced. Moreover, when the charging voltage of the storage battery is lower than the threshold value of the LED, no current flows through the LED and the illumination does not light up.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、太陽電池の出力電圧が蓄電池の定格電圧以下の場合や、蓄電池の出力電圧がLEDの閾値よりも高過ぎる場合等においても、太陽電池の発電した電力を高効率に利用して照明できるソーラ発電LED照明装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and the purpose thereof is also when the output voltage of the solar battery is lower than the rated voltage of the storage battery or when the output voltage of the storage battery is too higher than the threshold value of the LED. Another object of the present invention is to provide a solar power generation LED illuminating device that can illuminate by using power generated by a solar cell with high efficiency.

上記目的を達成するための本発明に係るソーラ発電LED照明装置は、太陽電池、蓄電池、及び、LEDを備えてなり、前記太陽電池が発電した第1直流電圧を、前記蓄電池の定格電圧以上の第2直流電圧に昇圧して、前記蓄電池に出力する第1直流電圧コンバータと、前記蓄電池から出力される第3直流電圧を、前記LEDを流れる電流値に基づいて、前記LEDの発光効率が高効率状態となる第4直流電圧に変換して、前記LEDに出力する第2直流電圧コンバータと、を更に備えてなることを第1の特徴とする。   The solar power generation LED lighting device according to the present invention for achieving the above object comprises a solar battery, a storage battery, and an LED, and the first DC voltage generated by the solar battery is equal to or higher than the rated voltage of the storage battery. Based on the value of the current flowing through the LED, the first DC voltage converter that boosts the second DC voltage and outputs the first DC voltage converter to the storage battery and the third DC voltage output from the storage battery have high luminous efficiency. A first feature is that the apparatus further includes a second DC voltage converter that converts the voltage into an efficiency state of a fourth DC voltage and outputs the converted voltage to the LED.

上記第1の特徴のソーラ発電LED照明装置によれば、先ず、第1直流電圧コンバータを備えていることで、太陽電池の出力電圧である第1直流電圧が蓄電池の定格電圧以下の場合においても、太陽電池の出力電圧を定格電圧以上に昇圧されて蓄電池に充電されるので、太陽電池の発電した電力を高効率に充電できる。更に、第2直流電圧コンバータを備えていることで、蓄電池の出力電圧がLEDの閾値より高過ぎる場合であっても、単に電流制限素子等を介在させてLEDを流れる電流を制限するのではなく、LEDに印加する電圧をLEDの発光効率が高効率状態となる電圧に降圧するため、当該電流制限素子、或いは、LEDでの不要な電力損失を回避でき、蓄電池に充電された電力を有効に利用することができる。また、蓄電池の出力電圧がLEDの閾値より低い場合では、LEDに印加する電圧をLEDの発光効率が高効率状態となる電圧に昇圧することで、蓄電池に充電された電力を有効に利用してLEDを点灯することができる。この結果、太陽電池の与えられた発電能力下での、ソーラ発電LED照明装置の照明時間が長くなり、同じ照明時間を確保するための太陽電池の規模を小型化できる。尚、蓄電池の出力電圧を降圧するか、昇圧するかは、蓄電池の出力電圧とLEDの閾値の大小関係によって何れか一方を選択すれば良い。   According to the solar power generation LED lighting device of the first feature, first, by including the first DC voltage converter, even when the first DC voltage that is the output voltage of the solar battery is equal to or lower than the rated voltage of the storage battery. Since the output voltage of the solar cell is boosted above the rated voltage and charged to the storage battery, the power generated by the solar cell can be charged with high efficiency. Furthermore, by providing the second DC voltage converter, even if the output voltage of the storage battery is too higher than the threshold value of the LED, the current flowing through the LED is not limited simply by interposing a current limiting element or the like. Since the voltage applied to the LED is stepped down to a voltage at which the luminous efficiency of the LED becomes a high efficiency state, unnecessary power loss in the current limiting element or LED can be avoided, and the power charged in the storage battery is effectively used Can be used. Moreover, when the output voltage of the storage battery is lower than the threshold value of the LED, the voltage applied to the LED is boosted to a voltage at which the light emission efficiency of the LED becomes a high efficiency state, thereby effectively using the power charged in the storage battery. The LED can be turned on. As a result, the illumination time of the solar power generation LED illuminating device under the power generation capability of the solar cell becomes longer, and the scale of the solar cell for securing the same illumination time can be reduced. Whether the output voltage of the storage battery is stepped down or boosted may be selected according to the relationship between the output voltage of the storage battery and the threshold value of the LED.

上記第1の特徴のソーラ発電LED照明装置は、更に、前記第1直流電圧コンバータは、昇圧型DC−DCコンバータ回路からなる第1コンバータ回路部と、前記第1コンバータ回路部を構成する第1スイッチング素子のオンオフを、前記第1コンバータ回路部の出力電圧が前記第2直流電圧になるように制御する第1制御回路部を備えてなり、前記第2直流電圧コンバータは、降圧型または昇圧型DC−DCコンバータ回路からなる第2コンバータ回路部と、前記第2コンバータ回路部を構成する第2スイッチング素子のオンオフを、前記LEDを流れる電流値が前記LEDの発光効率が高効率状態となる一定電流を超えないように制御する第2制御回路部を備えてなることを第2の特徴とする。   In the solar power generation LED lighting device according to the first feature, the first DC voltage converter further includes a first converter circuit unit including a step-up DC-DC converter circuit, and a first converter circuit unit constituting the first converter circuit unit. A switching circuit including a first control circuit section that controls the output voltage of the first converter circuit section to be the second DC voltage, wherein the second DC voltage converter is a step-down type or a step-up type; ON / OFF of a second converter circuit unit comprising a DC-DC converter circuit and a second switching element constituting the second converter circuit unit, the current value flowing through the LED is constant so that the luminous efficiency of the LED is in a high efficiency state A second feature is that a second control circuit unit that controls the current not to be exceeded is provided.

上記第2の特徴のソーラ発電LED照明装置によれば、第1及び第2直流電圧コンバータの夫々が、高変換効率のDC−DCコンバータ回路を使用するため、電圧変換に伴う僅かな電力損失よりも、太陽電池の出力電圧が定格電圧以下における発電電力の充電量、及び、蓄電池の出力電圧がLEDの閾値より高い場合の不要な消費電力の抑制量が上回ることにより、ソーラ発電LED照明装置の高効率化が実現できる。特に、第2直流電圧コンバータの第2制御回路部が、LEDを流れる電流値がLEDの発光効率が高効率状態となる一定電流を超えないように制御するので、当該一定電流をLEDの定格電流またはその近傍値に設定することで、確実にLEDを最も高効率、長寿命で動作させることができる。   According to the solar power generation LED lighting device of the second feature, since each of the first and second DC voltage converters uses a DC-DC converter circuit having a high conversion efficiency, a slight power loss due to voltage conversion is less than that. However, the amount of charge of generated power when the output voltage of the solar cell is lower than the rated voltage and the amount of suppression of unnecessary power consumption when the output voltage of the storage battery is higher than the threshold value of the LED exceed, High efficiency can be realized. In particular, the second control circuit unit of the second DC voltage converter controls the value of the current flowing through the LED so that it does not exceed a constant current at which the light emission efficiency of the LED is in a high efficiency state. Alternatively, by setting the value in the vicinity thereof, the LED can be surely operated with the highest efficiency and long life.

また、上記第2の特徴のソーラ発電LED照明装置は、更に、前記第1コンバータ回路部が、前記第1スイッチング素子、コイル、ダイオード、及び、コンデンサを備えてなるチョッパ型のDC−DCコンバータ回路であり、前記第2コンバータ回路部が、前記第2スイッチング素子、コイル、ダイオード、及び、コンデンサを備えてなるチョッパ型のDC−DCコンバータ回路であり、前記第1コンバータ回路部を構成する前記コイル、前記ダイオード、及び、前記コンデンサと、前記第2コンバータ回路部を構成する前記コイル、前記ダイオード、及び、前記コンデンサの内の少なくとも1種類の素子を、前記第1コンバータ回路部と前記第2コンバータ回路部間で切り替えて共用するためのスイッチ回路を備えていることを第3の特徴とする。   The solar power generation LED lighting device according to the second feature further includes a chopper type DC-DC converter circuit in which the first converter circuit unit includes the first switching element, a coil, a diode, and a capacitor. The second converter circuit unit is a chopper type DC-DC converter circuit including the second switching element, a coil, a diode, and a capacitor, and the coil constituting the first converter circuit unit , The diode, the capacitor, and at least one of the coil, the diode, and the capacitor constituting the second converter circuit unit, and the first converter circuit unit and the second converter. A third feature is that a switch circuit for switching and sharing between circuit units is provided. To.

上記第3の特徴のソーラ発電LED照明装置によれば、第1及び第2直流電圧コンバータは相互に異なる時間帯に使用されるため、第1コンバータ回路部と第2コンバータ回路部間で夫々使用する回路部品を共用することで、部品点数の削減による小型化及び低コスト化を図ることができる。   According to the solar power generation LED lighting device of the third feature, since the first and second DC voltage converters are used in different time zones, each is used between the first converter circuit unit and the second converter circuit unit. By sharing the circuit components to be used, the size and cost can be reduced by reducing the number of components.

また、上記第3の特徴のソーラ発電LED照明装置は、更に、少なくとも前記第1制御回路部と前記第2制御回路部と前記スイッチ回路が、同一半導体基板上に集積化されているか、または、同一パッケージ内に封止されていることを第4の特徴とする。   In the solar power generation LED lighting device of the third feature, at least the first control circuit unit, the second control circuit unit, and the switch circuit are integrated on the same semiconductor substrate, or A fourth feature is that the package is sealed in the same package.

上記第4の特徴のソーラ発電LED照明装置によれば、スイッチ回路を第1制御回路部と第2制御回路部内に取り込むことで、更なる装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。特に、スイッチ回路は、第1制御回路部と第2制御回路部の両者と接続するため、スイッチ回路と第1制御回路部と第2制御回路部を一体化(1チップ化、1パッケージ化)することで、外部での結線を省略でき、また、スイッチ回路と第1制御回路部と第2制御回路部に対する外部からの切り替え制御も簡素化できる。   According to the solar power generation LED lighting device of the fourth feature, the switch circuit is incorporated into the first control circuit unit and the second control circuit unit, thereby further reducing the size and cost of the device. In particular, since the switch circuit is connected to both the first control circuit unit and the second control circuit unit, the switch circuit, the first control circuit unit, and the second control circuit unit are integrated (single chip, one package). Thus, external connection can be omitted, and switching control from the outside for the switch circuit, the first control circuit unit, and the second control circuit unit can be simplified.

また、上記第2乃至第4の何れかの特徴のソーラ発電LED照明装置は、更に、前記第1制御回路部と前記第2制御回路部が、基準電圧発生回路及び基準パルス発生回路を使用する回路構成を有し、前記基準電圧発生回路及び前記基準パルス発生回路の内の少なくとも何れか一方の回路が、前記第1制御回路部と前記第2制御回路部間で共用可能に構成されていることを第5の特徴とする。   In the solar power generation LED lighting device according to any one of the second to fourth features, the first control circuit unit and the second control circuit unit further use a reference voltage generation circuit and a reference pulse generation circuit. A circuit configuration is provided, and at least one of the reference voltage generation circuit and the reference pulse generation circuit is configured to be shared between the first control circuit unit and the second control circuit unit. This is the fifth feature.

上記第5の特徴のソーラ発電LED照明装置によれば、第1制御回路部と第2制御回路部の回路構成を簡略化でき、回路の小型化及び低コスト化を図ることでき、結果として装置全体の低コスト化を図ることできる。   According to the solar power generation LED lighting device of the fifth feature, the circuit configuration of the first control circuit unit and the second control circuit unit can be simplified, the circuit can be reduced in size and cost, and as a result, the device The overall cost can be reduced.

また、上記第1乃至第5の何れかの特徴のソーラ発電LED照明装置は、更に、日中に前記太陽電池が前記蓄電池を充電する充電モードと、夜間に前記蓄電池に蓄えられた電力で前記LEDを点灯させる点灯モードを、日中と夜間の別を判断して切り替えるモード切替回路部を備え、前記モード切替回路部から出力される制御信号に基づいて、前記第1直流電圧コンバータが、前記充電モードにおいて活性化し、前記点灯モードにおいて非活性化し、前記第2直流電圧コンバータが、前記充電モードにおいて非活性化し、前記点灯モードにおいて活性化することを第6の特徴とする。   The solar power generation LED lighting device according to any one of the first to fifth features further includes a charging mode in which the solar battery charges the storage battery during the day and power stored in the storage battery at night. A mode switching circuit unit that switches the lighting mode for lighting the LED by determining whether it is daytime or nighttime, and based on a control signal output from the mode switching circuit unit, the first DC voltage converter includes: A sixth feature is that the second DC voltage converter is activated in the charging mode and deactivated in the lighting mode, and the second DC voltage converter is deactivated in the charging mode and activated in the lighting mode.

また、上記第6の特徴のソーラ発電LED照明装置は、更に、前記モード切替回路部が、前記太陽電池の出力電圧を計測する電圧計と太陽光の光量を計測する照度センサの少なくとも何れか一方を備え、前記電圧計の測定値と所定の基準電圧値に基づいて日中か夜間の別を判断するか、前記照度センサの測定値と所定の基準照度に基づいて日中か夜間の別を判断するか、或いは、前記電圧計と前記照度センサの各測定値と前記基準電圧値と前記基準照度に基づいて日中か夜間の別を判断することを第7の特徴とする。   In the solar power generation LED lighting device according to the sixth feature, the mode switching circuit unit further includes at least one of a voltmeter that measures the output voltage of the solar cell and an illuminance sensor that measures the amount of sunlight. Whether the daytime or nighttime is determined based on the measured value of the voltmeter and a predetermined reference voltage value, or whether the daytime or nighttime is determined based on the measured value of the illuminance sensor and the predetermined reference illuminance. It is a seventh feature that the determination is made or whether the daytime or nighttime is determined based on the measured values of the voltmeter and the illuminance sensor, the reference voltage value, and the reference illuminance.

上記第6または第7の特徴のソーラ発電LED照明装置によれば、充電モード時における第2直流電圧コンバータの不要な動作を停止でき、点灯モード時における第1直流電圧コンバータの不要な動作を停止できるため、蓄電池に充電された電力が、第1及び第2直流電圧コンバータで不必要に消費されるのを防止でき、結果として、太陽電池の与えられた発電能力下での、ソーラ発電LED照明装置の照明時間が長くなり、同じ照明時間を確保するための太陽電池の規模を小型化できる。   According to the solar power generation LED lighting device of the sixth or seventh feature, unnecessary operation of the second DC voltage converter in the charging mode can be stopped, and unnecessary operation of the first DC voltage converter in the lighting mode is stopped. Therefore, it is possible to prevent the power charged in the storage battery from being unnecessarily consumed by the first and second DC voltage converters. As a result, the solar power generation LED lighting under the power generation capability of the solar battery The lighting time of the apparatus becomes long, and the scale of the solar cell for securing the same lighting time can be reduced.

更に、上記第3乃至第5の特徴の構成と併用することで、第1及び第2直流電圧コンバータ間で共用する素子或いは回路の切り替えを、モード切替回路部から出力される制御信号に基づいて行うことができ、当該切り替え用に別途マイコン等の制御装置を設ける必要がない。   Further, by using together with the configurations of the third to fifth features, switching of the elements or circuits shared between the first and second DC voltage converters can be performed based on the control signal output from the mode switching circuit unit. There is no need to provide a separate control device such as a microcomputer for the switching.

次に、本発明に係るソーラ発電LED照明装置の実施形態(以下、適宜「本発明装置」と略称する)について、図面を参照して説明する。   Next, an embodiment of a solar power generation LED lighting device according to the present invention (hereinafter, abbreviated as “the present device” as appropriate) will be described with reference to the drawings.

〈第1実施形態〉
図1に、第1実施形態に係る本発明装置1の概略のシステム構成を示す。本発明装置1は、太陽電池11、蓄電池12、LED13、第1直流電圧コンバータ14、第2直流電圧コンバータ15、及び、LED13を流れる電流ILEDを電圧値V7に変換する抵抗R3を備えて構成される。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a schematic system configuration of the inventive device 1 according to the first embodiment. The device 1 of the present invention includes a solar cell 11, a storage battery 12, an LED 13, a first DC voltage converter 14, a second DC voltage converter 15, and a resistor R3 that converts a current I LED flowing through the LED 13 into a voltage value V7. Is done.

本実施形態では、一例として、太陽電池11の日中の最大電力出力時の出力電圧が蓄電池12の定格電圧(例えば、30V)以上の場合を想定し、LED13は、単体LED素子を直列または直並列に接続したLED回路で構成され、LED回路全体が通電可能な閾値電圧が蓄電池12の定格電圧(例えば、30V)より低電圧(例えば、15V)の場合を想定する。   In the present embodiment, as an example, assuming that the output voltage of the solar battery 11 at the time of maximum power output during the day is equal to or higher than the rated voltage (for example, 30 V) of the storage battery 12, the LED 13 has a single LED element connected in series or directly. A case is assumed in which the threshold voltage, which is composed of LED circuits connected in parallel and is capable of energizing the entire LED circuit, is lower than the rated voltage (for example, 30 V) of the storage battery 12 (for example, 15 V).

第1直流電圧コンバータ14は、太陽電池11の出力電圧V1(第1直流電圧)を、蓄電池12の定格電圧以上の第2直流電圧V2(例えば、30V)に昇圧する回路であって、第1コンバータ回路部20と第1制御回路部30を備えて構成される。   The first DC voltage converter 14 is a circuit that boosts the output voltage V1 (first DC voltage) of the solar battery 11 to a second DC voltage V2 (for example, 30 V) that is equal to or higher than the rated voltage of the storage battery 12, and A converter circuit unit 20 and a first control circuit unit 30 are provided.

より詳細には、第1コンバータ回路部20は、第1スイッチング素子21、コイル22、ダイオード23、コンデンサ24を備えてなる昇圧チョッパ型のDC−DCコンバータ回路として構成され、本実施形態では、第1スイッチング素子21は、太陽電池11の最大出力電圧以上の耐圧を有するN型MOSFETで構成される。   More specifically, the first converter circuit unit 20 is configured as a step-up chopper type DC-DC converter circuit including a first switching element 21, a coil 22, a diode 23, and a capacitor 24. The 1 switching element 21 is configured by an N-type MOSFET having a breakdown voltage equal to or higher than the maximum output voltage of the solar cell 11.

第1制御回路部30は、第1スイッチング素子21のN型MOSFETのゲートに入力する制御パルスのデューティ比をPWM制御することで、第1スイッチング素子21のオンオフ期間を調整して、第1コンバータ回路部20の出力電圧を第2直流電圧V2に制御する回路である。本実施形態では、第1制御回路部30は、第1コンバータ回路部20の出力電圧を分圧する分圧抵抗R1、R2と、分圧抵抗R1、R2で分圧された電圧V5に対する第1基準電圧Vref1を発生する第1基準電圧発生回路31と、電圧V5と第1基準電圧Vref1の差電圧を増幅する第1の差動増幅器32と、一定周期の鋸波パルスを発生する第1の基準パルス発生回路33と、第1の差動増幅器32の出力電圧V6と第1の基準パルス発生回路33の出力パルスの電圧値を比較して大小判定して2値の論理値を出力する第1のコンパレータ34と、太陽電池11の出力電圧V1が所定の下限電圧VLより低下した否かを判定して2値の論理値を出力するコンパレータからなる判定回路35と、第1のコンパレータ34と判定回路35の出力を夫々入力とするAND回路36を備えて構成され、AND回路36の出力が第1スイッチング素子21のN型MOSFETのゲートに入力する。   The first control circuit unit 30 adjusts the ON / OFF period of the first switching element 21 by performing PWM control on the duty ratio of the control pulse input to the gate of the N-type MOSFET of the first switching element 21, so that the first converter This is a circuit for controlling the output voltage of the circuit unit 20 to the second DC voltage V2. In the present embodiment, the first control circuit unit 30 is a first reference for the voltage dividing resistors R1 and R2 that divide the output voltage of the first converter circuit unit 20 and the voltage V5 divided by the voltage dividing resistors R1 and R2. A first reference voltage generating circuit 31 for generating a voltage Vref1, a first differential amplifier 32 for amplifying a difference voltage between the voltage V5 and the first reference voltage Vref1, and a first reference for generating a sawtooth pulse having a constant period. The pulse generator circuit 33 compares the output voltage V6 of the first differential amplifier 32 with the voltage value of the output pulse of the first reference pulse generator circuit 33, determines the magnitude, and outputs a binary logic value. A determination circuit 35 including a comparator 34 that outputs a binary logical value by determining whether or not the output voltage V1 of the solar cell 11 is lower than a predetermined lower limit voltage VL, and a first comparator 34. Circuit 35 It is configured to include an AND circuit 36 which outputs the respective input, the output of the AND circuit 36 is input to the gate of the N-type MOSFET of the first switching element 21.

太陽電池11の出力電圧V1が蓄電池12の定格電圧とダイオード23の閾値電圧の合計電圧より低く、下限電圧VL以上の場合には、判定回路35は論理値1(高電圧レベル)を出力して、AND回路36が活性化される。一方、太陽電池11の出力電圧V1が蓄電池12の定格電圧とダイオード23の閾値電圧の合計電圧より低いと、分圧抵抗R1、R2で分圧された電圧V5が第1基準電圧Vref1より低下するので、電圧V5と第1基準電圧Vref1の差電圧に応じたPWM制御パルスが第1のコンパレータ34から出力され、AND回路36を介して、N型MOSFETのゲートに入力され、第1スイッチング素子21はPWM制御されたデューティ比でオンオフ動作を繰り返す。この結果、太陽電池11の出力電圧V1が第2直流電圧V2にまで昇圧されて、蓄電池12に充電される。   When the output voltage V1 of the solar battery 11 is lower than the total voltage of the rated voltage of the storage battery 12 and the threshold voltage of the diode 23 and is equal to or higher than the lower limit voltage VL, the determination circuit 35 outputs a logical value 1 (high voltage level). The AND circuit 36 is activated. On the other hand, when the output voltage V1 of the solar battery 11 is lower than the total voltage of the rated voltage of the storage battery 12 and the threshold voltage of the diode 23, the voltage V5 divided by the voltage dividing resistors R1 and R2 is lower than the first reference voltage Vref1. Therefore, a PWM control pulse corresponding to the difference voltage between the voltage V5 and the first reference voltage Vref1 is output from the first comparator 34, input to the gate of the N-type MOSFET via the AND circuit 36, and the first switching element 21. Repeats the on / off operation with a duty ratio controlled by PWM. As a result, the output voltage V1 of the solar battery 11 is boosted to the second DC voltage V2, and the storage battery 12 is charged.

太陽電池11の出力電圧V1が更に低下して、下限電圧VLより低下すると、第1コンバータ回路部20による昇圧動作によって、第2直流電圧V2にまで昇圧不可能と判定して、判定回路35は論理値0を出力し、AND回路36が非活性化されて論理値0(低電圧レベル)を出力し、第1スイッチング素子21は常時オフ状態となる。尚、第1基準電圧発生回路31と第1の基準パルス発生回路33は、判定回路35の出力が論理値0(低電圧レベル)となると非活性化して、スタンバイ状態となるように構成されている。   When the output voltage V1 of the solar battery 11 further decreases and falls below the lower limit voltage VL, the determination circuit 35 determines that the boosting operation by the first converter circuit unit 20 cannot boost the voltage to the second DC voltage V2. The logic value 0 is output, the AND circuit 36 is deactivated and the logic value 0 (low voltage level) is output, and the first switching element 21 is always in the OFF state. The first reference voltage generation circuit 31 and the first reference pulse generation circuit 33 are configured to be deactivated when the output of the determination circuit 35 becomes a logical value 0 (low voltage level) and to enter a standby state. Yes.

太陽電池11の出力電圧V1が蓄電池12の定格電圧とダイオード23の閾値電圧の合計電圧以上の場合は、判定回路35は論理値1を出力する。しかし、一方において、太陽電池11の出力電圧V1が蓄電池12の定格電圧とダイオード23の閾値電圧の合計電圧以上であるので、分圧抵抗R1、R2で分圧された電圧V5が第1基準電圧Vref1以上となるので、電圧V5と第1基準電圧Vref1の差分電圧に応じた第1の差動増幅器32の出力レベルが、第1の基準パルス発生回路33の出力パルスの電圧値より常時低下するため、第1のコンパレータ34はパルス出力せず、常時論理値0(低電圧レベル)を出力するため、AND回路36は論理値0(低電圧レベル)を出力し、第1スイッチング素子21は常時オフ状態となる。この場合は、第1コンバータ回路部20は昇圧チョッパ型のDC−DCコンバータ回路として動作せず、太陽電池11の出力電圧V1は、コイル22、ダイオード23を介して、ダイオード23の閾値電圧分だけ電圧降下して、蓄電池12に充電される。   When the output voltage V1 of the solar battery 11 is equal to or higher than the total voltage of the rated voltage of the storage battery 12 and the threshold voltage of the diode 23, the determination circuit 35 outputs a logical value 1. However, on the other hand, since the output voltage V1 of the solar cell 11 is equal to or higher than the total voltage of the rated voltage of the storage battery 12 and the threshold voltage of the diode 23, the voltage V5 divided by the voltage dividing resistors R1 and R2 is the first reference voltage. Since it is equal to or higher than Vref1, the output level of the first differential amplifier 32 corresponding to the differential voltage between the voltage V5 and the first reference voltage Vref1 is always lower than the voltage value of the output pulse of the first reference pulse generation circuit 33. Therefore, the first comparator 34 does not output a pulse, but always outputs a logical value 0 (low voltage level). Therefore, the AND circuit 36 outputs a logical value 0 (low voltage level), and the first switching element 21 always operates. Turns off. In this case, the first converter circuit unit 20 does not operate as a step-up chopper type DC-DC converter circuit, and the output voltage V1 of the solar cell 11 is equal to the threshold voltage of the diode 23 via the coil 22 and the diode 23. The voltage drops and the storage battery 12 is charged.

第2直流電圧コンバータ15は、蓄電池12から出力される電圧V3(第3直流電圧)を、LED13の閾値電圧以上で、LED13の発光効率が高効率状態となる電圧V4(第4直流電圧)に降圧する回路であって、第2コンバータ回路部40と第2制御回路部40を備えて構成される。   The second DC voltage converter 15 converts the voltage V3 (third DC voltage) output from the storage battery 12 to a voltage V4 (fourth DC voltage) that is equal to or higher than the threshold voltage of the LED 13 and the luminous efficiency of the LED 13 is in a high efficiency state. The step-down circuit includes a second converter circuit unit 40 and a second control circuit unit 40.

より詳細には、第2コンバータ回路部40は、第2スイッチング素子41、コイル42、ダイオード43、コンデンサ44を備えてなる降圧チョッパ型のDC−DCコンバータ回路として構成され、本実施形態では、第2スイッチング素子41は、蓄電池12の定格電圧及び太陽電池11の最大出力電圧以上の耐圧を有するP型MOSFETで構成される。   More specifically, the second converter circuit unit 40 is configured as a step-down chopper type DC-DC converter circuit including a second switching element 41, a coil 42, a diode 43, and a capacitor 44. The two switching elements 41 are configured by a P-type MOSFET having a withstand voltage equal to or higher than the rated voltage of the storage battery 12 and the maximum output voltage of the solar battery 11.

第2制御回路部50は、第2スイッチング素子41のP型MOSFETのゲートに入力する制御パルスのデューティ比をPWM制御することで、第2スイッチング素子41のオンオフ期間を調整して、第2コンバータ回路部40の出力電圧を第4直流電圧V4に制御する回路である。本実施形態では、第2制御回路部50は、抵抗R3でLED13を流れる電流ILEDを電圧変換した電圧V7に対する第2基準電圧Vref2を発生する第2基準電圧発生回路51と、電圧V7と第2基準電圧Vref2の差電圧を増幅する第2の差動増幅器52と、一定周期の鋸波パルスを発生する第2の基準パルス発生回路53と、第2の差動増幅器52の出力電圧V8と第2の基準パルス発生回路53の出力パルスの電圧値を比較して大小判定して2値の論理値を出力する第2のコンパレータ54と、第2のコンパレータ54の出力と、外部から入力されるLED13の点灯を制御する点灯制御信号SLEDを夫々入力するNAND回路55を備えて構成され、NAND回路55の出力が第2スイッチング素子41のP型MOSFETのゲートに入力する。 The second control circuit unit 50 adjusts the on / off period of the second switching element 41 by performing PWM control on the duty ratio of the control pulse input to the gate of the P-type MOSFET of the second switching element 41, so that the second converter This is a circuit for controlling the output voltage of the circuit unit 40 to the fourth DC voltage V4. In the present embodiment, the second control circuit unit 50 includes a second reference voltage generation circuit 51 that generates a second reference voltage Vref2 for the voltage V7 obtained by converting the current I LED flowing through the LED 13 with the resistor R3, and the voltage V7 and the second voltage V7. A second differential amplifier 52 that amplifies the differential voltage of the two reference voltages Vref2, a second reference pulse generation circuit 53 that generates a sawtooth pulse having a constant period, and an output voltage V8 of the second differential amplifier 52; A voltage value of an output pulse of the second reference pulse generation circuit 53 is compared to determine a magnitude, and a second comparator 54 that outputs a binary logic value, an output of the second comparator 54, and an external input that a lighting control signal S LED for controlling the lighting of LED13 is configured to include a NAND circuit 55 to each input, the output of NAND circuit 55 is P-type second switching element 41 MOSF Input to the gate of T.

本実施形態では、LED13の閾値電圧が蓄電池12の定格電圧(例えば、30V)より低電圧(例えば、15V)の場合を想定しており、LED13の発光効率が高効率状態となる第4直流電圧V4も、蓄電池12の定格電圧以下となるので、LED13を点灯させる場合には、点灯制御信号SLEDを論理値1(高電圧レベル)に設定して、第2コンバータ回路部40を降圧チョッパ型のDC−DCコンバータ回路として動作させる。具体的には、抵抗R3でLED13を流れる電流ILEDを電圧変換した電圧V7と第2基準電圧Vref2の差電圧に応じたPWM制御パルスが第2のコンパレータ54から出力され、NAND回路55を介して、P型MOSFETのゲートに入力され、第2スイッチング素子41がPWM制御されたデューティ比でオンオフ動作を繰り返す。この結果、蓄電池12の出力電圧V3が第4直流電圧V4にまで降圧されて、LED13に印加される。このとき、第4直流電圧V4は、電流ILEDを電圧変換した電圧V7が第2基準電圧Vref2に等しくなるように制御されるため、第2基準電圧Vref2及び抵抗R3の抵抗値を適正に設定することで、LED13に流れる電流をLED13の発光効率が高効率状態となる電流値に維持することができる。 In the present embodiment, it is assumed that the threshold voltage of the LED 13 is lower than the rated voltage (for example, 30 V) of the storage battery 12 (for example, 15 V), and the fourth DC voltage at which the luminous efficiency of the LED 13 is in a high efficiency state. Since V4 is also equal to or lower than the rated voltage of the storage battery 12, when the LED 13 is lit, the lighting control signal S LED is set to a logical value 1 (high voltage level), and the second converter circuit unit 40 is a step-down chopper type. As a DC-DC converter circuit. Specifically, a PWM control pulse corresponding to the voltage difference between the voltage V7 obtained by converting the current I LED flowing through the LED 13 by the resistor R3 and the second reference voltage Vref2 is output from the second comparator 54, and is output via the NAND circuit 55. Thus, the second switching element 41 is input to the gate of the P-type MOSFET, and the ON / OFF operation is repeated with the duty ratio controlled by PWM. As a result, the output voltage V3 of the storage battery 12 is stepped down to the fourth DC voltage V4 and applied to the LED 13. At this time, the fourth DC voltage V4 is controlled so that the voltage V7 obtained by converting the voltage of the current I LED becomes equal to the second reference voltage Vref2, and accordingly, the resistance values of the second reference voltage Vref2 and the resistor R3 are set appropriately. Thus, the current flowing through the LED 13 can be maintained at a current value at which the light emission efficiency of the LED 13 is in a high efficiency state.

LED13の点灯状態が持続すると、蓄電池12に蓄電された電力がLED13で消費され、出力電圧V3がLED13の閾値電圧以下に低下すると、LED13は自動的に消灯する。尚、LED13の点灯状態において、消灯する場合には、点灯制御信号SLEDを論理値0(低電圧レベル)に設定すると、NAND回路55が常時論理値1(高電圧レベル)を出力し、第2スイッチング素子41のP型MOSFETをオフにするので、蓄電池12からLED13への電流経路が遮断される。また、第2基準電圧発生回路51と第2の基準パルス発生回路53は、点灯制御信号SLEDが論理値0(低電圧レベル)となると非活性化して、スタンバイ状態となるように構成されている。 When the lighting state of the LED 13 continues, the power stored in the storage battery 12 is consumed by the LED 13, and when the output voltage V <b> 3 drops below the threshold voltage of the LED 13, the LED 13 is automatically turned off. In the case where the LED 13 is lit off, when the lighting control signal S LED is set to a logical value 0 (low voltage level), the NAND circuit 55 always outputs a logical value 1 (high voltage level). Since the P-type MOSFET of the two switching elements 41 is turned off, the current path from the storage battery 12 to the LED 13 is interrupted. Further, the second reference voltage generation circuit 51 and the second reference pulse generation circuit 53 are configured to be inactivated when the lighting control signal S LED becomes a logical value 0 (low voltage level) and to enter a standby state. Yes.

本実施形態では、太陽電池11と蓄電池12の間に第1直流電圧コンバータ14を介在させることで、太陽の照度(放射照度)が低下して太陽電池11の出力電圧V1が蓄電池12の定格電圧以下になっても、太陽電池11の発電電力を有効に蓄電池12に充電できる。更に、蓄電池12とLED13の間に第2直流電圧コンバータ15を介在させることで、蓄電池12の出力電圧V3を、第4直流電圧V4に降圧して、LED13にLED13の発光効率が高効率状態となる一定電流を流すように制御できるため、蓄電池12に充電された電力を最大限に利用できる。この結果、太陽電池11が発電した電力を高効率に利用して、LED13の長時間照明が可能となるとともに、LED13の高寿命化に寄与する。   In the present embodiment, by interposing the first DC voltage converter 14 between the solar battery 11 and the storage battery 12, the illuminance (irradiance) of the sun is reduced and the output voltage V 1 of the solar battery 11 is the rated voltage of the storage battery 12. Even if it becomes below, the storage battery 12 can be effectively charged with the electric power generated by the solar battery 11. Further, by interposing the second DC voltage converter 15 between the storage battery 12 and the LED 13, the output voltage V 3 of the storage battery 12 is stepped down to the fourth DC voltage V 4, so that the light emission efficiency of the LED 13 in the LED 13 is in a high efficiency state. Therefore, the electric power charged in the storage battery 12 can be utilized to the maximum. As a result, the power generated by the solar cell 11 can be used with high efficiency, enabling the LED 13 to be illuminated for a long time and contributing to a longer life of the LED 13.

〈第2実施形態〉
次に、第2実施形態に係る本発明装置2について説明する。図2に、第2実施形態に係る本発明装置2の概略のシステム構成を示す。本発明装置2は、太陽電池11、蓄電池12、LED13、第1直流電圧コンバータ16、第2直流電圧コンバータ15、モード切替回路部17、及び、LED13を流れる電流ILEDを電圧値V7に変換する抵抗R3を備えて構成される。
Second Embodiment
Next, the device 2 of the present invention according to the second embodiment will be described. FIG. 2 shows a schematic system configuration of the inventive device 2 according to the second embodiment. The device 2 of the present invention converts the solar cell 11, the storage battery 12, the LED 13, the first DC voltage converter 16, the second DC voltage converter 15, the mode switching circuit unit 17, and the current I LED flowing through the LED 13 into a voltage value V7. A resistor R3 is provided.

第1実施形態との相違点は、第1直流電圧コンバータ16を構成する第1制御回路部37が、第1実施形態の第1制御回路部30に設けてあった判定回路35を備えていない点で、判定回路35の代わりに、第1直流電圧コンバータ16の外部に、モード切替回路部17を別途独立して設けている。第1制御回路部37は、判定回路35を備えていない点以外は、第1実施形態の第1制御回路部30と全く同じ回路構成であるので、第1制御回路部37の行うPWM制御は、第1実施形態と全く同じである。第1直流電圧コンバータ16を構成する第1コンバータ回路部20は、第1実施形態と全く同じである。第1実施形態との他の相違点は、第2直流電圧コンバータ15に入力する点灯制御信号SLEDが、モード切替回路部17から出力されるモード切替信号SMODEの反転信号として、モード切替回路部17から第2直流電圧コンバータ15に供給される点である。その他の回路構成及び基本的な第1直流電圧コンバータ16及び第2直流電圧コンバータ15の回路動作は、第1実施形態の場合と同じであるので、重複する説明は省略し、モード切替回路部17の回路構成及び動作について説明する。 The difference from the first embodiment is that the first control circuit unit 37 constituting the first DC voltage converter 16 does not include the determination circuit 35 provided in the first control circuit unit 30 of the first embodiment. In this respect, the mode switching circuit unit 17 is separately provided independently from the first DC voltage converter 16 instead of the determination circuit 35. Since the first control circuit unit 37 has the same circuit configuration as the first control circuit unit 30 of the first embodiment except that the determination circuit 35 is not provided, the PWM control performed by the first control circuit unit 37 is performed. This is exactly the same as in the first embodiment. The first converter circuit unit 20 constituting the first DC voltage converter 16 is exactly the same as in the first embodiment. Another difference from the first embodiment is that the lighting control signal S LED input to the second DC voltage converter 15 is used as an inverted signal of the mode switching signal S MODE output from the mode switching circuit unit 17. This is a point supplied from the unit 17 to the second DC voltage converter 15. The other circuit configurations and the basic circuit operations of the first DC voltage converter 16 and the second DC voltage converter 15 are the same as those in the first embodiment, and therefore, redundant description is omitted and the mode switching circuit unit 17 is omitted. The circuit configuration and operation will be described.

モード切替回路部17は、日中に太陽電池11が蓄電池12を充電する充電モードと、夜間に蓄電池12に蓄えられた電力でLED13を点灯させる点灯モードを、日中と夜間の別を判断して切り替えるモード切替信号SMODE、及び、その反転信号である点灯制御信号SLEDを出力する。モード切替回路部17は、図2に示すように、太陽電池11の出力電圧V1が所定の下限電圧VL’より低下した否かを判定して2値の論理値を出力するコンパレータからなる判定回路60と、下限電圧VL’を発生する下限電圧発生回路61と、温度センサ62と、モード切替信号SMODEを反転して点灯制御信号SLEDを出力するインバータ63を備えて構成される。 The mode switching circuit unit 17 determines whether the charging mode in which the solar battery 11 charges the storage battery 12 during the day and the lighting mode in which the LED 13 is turned on with the power stored in the storage battery 12 at night is different between daytime and nighttime. The mode switching signal S MODE to be switched and the lighting control signal S LED which is an inverted signal thereof are output. As shown in FIG. 2, the mode switching circuit unit 17 determines whether or not the output voltage V1 of the solar cell 11 is lower than a predetermined lower limit voltage VL ′ and outputs a binary logic value. 60, a lower limit voltage generation circuit 61 that generates a lower limit voltage VL ′, a temperature sensor 62, and an inverter 63 that inverts a mode switching signal S MODE and outputs a lighting control signal S LED .

第2実施形態では、第1直流電圧コンバータ16は、モード切替信号SMODEによって、日中の充電モード時に活性化され、夜間の点灯モード時には非活性化され、逆に、第2直流電圧コンバータ15は、点灯制御信号SLEDによって、夜間の点灯モード時に活性化され、日中の充電モード時には非活性化される。従って、第1実施形態では、下限電圧VLは、第1直流電圧コンバータ16が、太陽電池11の出力電圧V1を第2直流電圧V2にまで昇圧できる下限電圧として設定していたが、第2実施形態では、下限電圧VL’は、太陽の照度(放射照度)がLED13を点灯すべきレベルまで低下したか否かを判断基準として設定するが、第1実施形態の下限電圧VLの方が高電圧の場合には、第1実施形態の下限電圧VLと同電圧となる。太陽電池11の出力電圧V1は温度依存性があり、同じ放射照度でも温度が高いと出力電圧が低下する特性を有しているため、下限電圧VL’は、温度センサ62の出力電圧によって、高温時には低めに、低温時には高めに補正されるように構成されている。 In the second embodiment, the first DC voltage converter 16 is activated in the daytime charging mode and deactivated in the night lighting mode by the mode switching signal SMODE , and conversely, the second DC voltage converter 15 is activated. Is activated by the lighting control signal S LED during the nighttime lighting mode and deactivated during the daytime charging mode. Therefore, in the first embodiment, the lower limit voltage VL is set as the lower limit voltage at which the first DC voltage converter 16 can boost the output voltage V1 of the solar cell 11 to the second DC voltage V2. In the embodiment, the lower limit voltage VL ′ is set based on whether or not the illuminance (irradiance) of the sun has decreased to a level at which the LED 13 should be turned on, but the lower limit voltage VL of the first embodiment is higher. In this case, the voltage is the same as the lower limit voltage VL of the first embodiment. Since the output voltage V1 of the solar cell 11 is temperature-dependent and has a characteristic that the output voltage decreases when the temperature is high even with the same irradiance, the lower limit voltage VL ′ is high due to the output voltage of the temperature sensor 62. It is configured to be corrected to be lower at times and higher at low temperatures.

〈第3実施形態〉
次に、第3実施形態に係る本発明装置3について説明する。図3に、第3実施形態に係る本発明装置3の概略のシステム構成を示す。本発明装置3は、太陽電池11、蓄電池12、LED13、第1直流電圧コンバータ16a、第2直流電圧コンバータ15a、モード切替回路部17、及び、LED13を流れる電流ILEDを電圧値V7に変換する抵抗R3を備えて構成される。
<Third Embodiment>
Next, the inventive device 3 according to the third embodiment will be described. FIG. 3 shows a schematic system configuration of the inventive device 3 according to the third embodiment. The device 3 of the present invention converts the solar cell 11, the storage battery 12, the LED 13, the first DC voltage converter 16a, the second DC voltage converter 15a, the mode switching circuit unit 17, and the current I LED flowing through the LED 13 into a voltage value V7. A resistor R3 is provided.

第2実施形態との相違点は、第1直流電圧コンバータ16aを構成する第1コンバータ回路部20aのコイルと、第2直流電圧コンバータ15aを構成する第2コンバータ回路部40aのコイルが、共通のコイル22aで構成され、コイル22aが、第1コンバータ回路部20aで使用される場合と、第2コンバータ回路部40aで使用される場合の結線を切り替える2つのスイッチ回路SW1、SW2を備えている点である。その他の回路構成及び基本的な第1直流電圧コンバータ16、第2直流電圧コンバータ15、及び、モード切替回路部17の回路動作は、第2実施形態の場合と同じであるので、重複する説明は省略する。   The difference from the second embodiment is that the coil of the first converter circuit unit 20a configuring the first DC voltage converter 16a and the coil of the second converter circuit unit 40a configuring the second DC voltage converter 15a are common. The coil 22a includes two switch circuits SW1 and SW2 for switching the connection between the case where the coil 22a is used in the first converter circuit unit 20a and the case where the coil 22a is used in the second converter circuit unit 40a. It is. Other circuit configurations and basic circuit operations of the first DC voltage converter 16, the second DC voltage converter 15, and the mode switching circuit unit 17 are the same as those in the second embodiment. Omitted.

本実施形態では、スイッチ回路SW1、SW2の切り替え制御は、図示していないが、モード切替回路部17から出力されるモード切替信号SMODE、点灯制御信号SLED、または、その両方を用いて行われる。従って、モード切替信号SMODEによって、日中の充電モード時に第1直流電圧コンバータ16が活性化されると、スイッチ回路SW1、SW2の切り替え制御によって、コイル22aが、第1コンバータ回路部20a側に接続する。一方、点灯制御信号SLEDによって、夜間の点灯モード時に第2直流電圧コンバータ15が活性化されると、スイッチ回路SW1、SW2の切り替え制御によって、コイル22aが、第2コンバータ回路部40a側に接続する。尚、第2コンバータ回路部40aでは、スイッチ回路SW1、SW2の切り替え制御によって、コイル22aとの結線が遮断或いは形成されるため、第2スイッチング素子41のP型MOSFETのオンオフに関係なく、蓄電池12とLED13との間の電流経路の開閉が制御されるので、第2制御回路部50のNAND回路55は、第2のコンパレータ54の出力を反転して第2スイッチング素子41のP型MOSFETのゲートに入力するインバータに置き換えても構わない。 In this embodiment, the switching control of the switch circuits SW1 and SW2 is not shown, but is performed using the mode switching signal S MODE output from the mode switching circuit unit 17, the lighting control signal S LED , or both. Is called. Therefore, when the first DC voltage converter 16 is activated in the daytime charging mode by the mode switching signal S MODE , the coil 22a is moved to the first converter circuit unit 20a side by switching control of the switch circuits SW1 and SW2. Connecting. On the other hand, when the second DC voltage converter 15 is activated by the lighting control signal S LED in the night lighting mode, the coil 22a is connected to the second converter circuit unit 40a side by switching control of the switch circuits SW1 and SW2. To do. In the second converter circuit section 40a, the connection with the coil 22a is cut off or formed by switching control of the switch circuits SW1 and SW2, and therefore, the storage battery 12 regardless of whether the P-type MOSFET of the second switching element 41 is on or off. Since the opening and closing of the current path between the LED 13 and the LED 13 is controlled, the NAND circuit 55 of the second control circuit unit 50 inverts the output of the second comparator 54 and the gate of the P-type MOSFET of the second switching element 41. It may be replaced with an inverter that is input to.

〈第4実施形態〉
次に、第4実施形態に係る本発明装置4について説明する。図4に、第4実施形態に係る本発明装置4の概略のシステム構成を示す。本発明装置4は、太陽電池11、蓄電池12、LED13、第1直流電圧コンバータ16b、第2直流電圧コンバータ15b、モード切替回路部17、及び、LED13を流れる電流ILEDを電圧値V7に変換する抵抗R3を備えて構成される。
<Fourth embodiment>
Next, the device 4 of the present invention according to the fourth embodiment will be described. FIG. 4 shows a schematic system configuration of the device 4 of the present invention according to the fourth embodiment. The device 4 of the present invention converts the solar cell 11, the storage battery 12, the LED 13, the first DC voltage converter 16b, the second DC voltage converter 15b, the mode switching circuit unit 17, and the current I LED flowing through the LED 13 into a voltage value V7. A resistor R3 is provided.

第2実施形態との相違点は、第1直流電圧コンバータ16bを構成する第1コンバータ回路部20bのダイオードと、第2直流電圧コンバータ15bを構成する第2コンバータ回路部40bのダイオードが、共通のダイオード23bで構成され、ダイオード23bが、第1コンバータ回路部20bで使用される場合と、第2コンバータ回路部40bで使用される場合の結線を切り替える2つのスイッチ回路SW3、SW4を備えている点である。その他の回路構成及び基本的な第1直流電圧コンバータ16、第2直流電圧コンバータ15、及び、モード切替回路部17の回路動作は、第2実施形態の場合と同じであるので、重複する説明は省略する。   The difference from the second embodiment is that the diode of the first converter circuit unit 20b constituting the first DC voltage converter 16b and the diode of the second converter circuit unit 40b constituting the second DC voltage converter 15b are common. It is composed of a diode 23b, and includes two switch circuits SW3 and SW4 for switching connection between the case where the diode 23b is used in the first converter circuit unit 20b and the case where it is used in the second converter circuit unit 40b. It is. Other circuit configurations and basic circuit operations of the first DC voltage converter 16, the second DC voltage converter 15, and the mode switching circuit unit 17 are the same as those in the second embodiment. Omitted.

本実施形態では、スイッチ回路SW3、SW4の切り替え制御は、図示していないが、モード切替回路部17から出力されるモード切替信号SMODE、点灯制御信号SLED、または、その両方を用いて行われる。従って、モード切替信号SMODEによって、日中の充電モード時に第1直流電圧コンバータ16が活性化されると、スイッチ回路SW3、SW4の切り替え制御によって、ダイオード23bが、第1コンバータ回路部20a側に接続する。一方、点灯制御信号SLEDによって、夜間の点灯モード時に第2直流電圧コンバータ15が活性化されると、スイッチ回路SW3、SW4の切り替え制御によって、ダイオード23bが、第2コンバータ回路部40b側に接続する。 In the present embodiment, the switching control of the switch circuits SW3 and SW4 is not shown, but is performed using the mode switching signal S MODE output from the mode switching circuit unit 17, the lighting control signal S LED , or both. Is called. Therefore, when the first DC voltage converter 16 is activated in the daytime charging mode by the mode switching signal S MODE , the diode 23b is moved to the first converter circuit unit 20a side by switching control of the switch circuits SW3 and SW4. Connecting. On the other hand, the lighting control signal S LED, the second DC voltage converter 15 is activated at night the lighting mode, the switching control of the switch circuit SW3, SW4, the diode 23b is connected to the second converter circuit portion 40b side To do.

〈第5実施形態〉
次に、第5実施形態に係る本発明装置5について説明する。図5に、第5実施形態に係る本発明装置5の概略のシステム構成を示す。本発明装置5は、太陽電池11、蓄電池12、LED13、第1直流電圧コンバータ16c、第2直流電圧コンバータ15c、モード切替回路部17、及び、LED13を流れる電流ILEDを電圧値V7に変換する抵抗R3を備えて構成される。
<Fifth Embodiment>
Next, the device 5 of the present invention according to the fifth embodiment will be described. FIG. 5 shows a schematic system configuration of the inventive device 5 according to the fifth embodiment. The device 5 of the present invention converts the solar cell 11, the storage battery 12, the LED 13, the first DC voltage converter 16c, the second DC voltage converter 15c, the mode switching circuit unit 17, and the current I LED flowing through the LED 13 into a voltage value V7. A resistor R3 is provided.

第2実施形態との相違点は、第1直流電圧コンバータ16cを構成する第1コンバータ回路部20cのコンデンサと、第2直流電圧コンバータ15cを構成する第2コンバータ回路部40cのコンデンサが、共通のコンデンサ24cで構成され、コンデンサ24cが、第1コンバータ回路部20cで使用される場合と、第2コンバータ回路部40cで使用される場合の結線を切り替えるスイッチ回路SW5を備えている点である。その他の回路構成及び基本的な第1直流電圧コンバータ16、第2直流電圧コンバータ15、及び、モード切替回路部17の回路動作は、第2実施形態の場合と同じであるので、重複する説明は省略する。   The difference from the second embodiment is that the capacitor of the first converter circuit unit 20c constituting the first DC voltage converter 16c and the capacitor of the second converter circuit unit 40c constituting the second DC voltage converter 15c are common. The capacitor 24c includes a switch circuit SW5 that switches connection between the case where the capacitor 24c is used in the first converter circuit unit 20c and the case where the capacitor 24c is used in the second converter circuit unit 40c. Other circuit configurations and basic circuit operations of the first DC voltage converter 16, the second DC voltage converter 15, and the mode switching circuit unit 17 are the same as those in the second embodiment. Omitted.

本実施形態では、スイッチ回路SW5の切り替え制御は、図示していないが、モード切替回路部17から出力されるモード切替信号SMODE、点灯制御信号SLED、または、その両方を用いて行われる。従って、モード切替信号SMODEによって、日中の充電モード時に第1直流電圧コンバータ16が活性化されると、スイッチ回路SW5の切り替え制御によって、コンデンサ24cが、第1コンバータ回路部20c側に接続する。一方、点灯制御信号SLEDによって、夜間の点灯モード時に第2直流電圧コンバータ15が活性化されると、スイッチ回路SW5の切り替え制御によって、コンデンサ24cが、第2コンバータ回路部40c側に接続する。 In the present embodiment, the switching control of the switch circuit SW5 is performed using the mode switching signal S MODE output from the mode switching circuit unit 17, the lighting control signal S LED , or both, although not shown. Therefore, when the first DC voltage converter 16 is activated in the daytime charging mode by the mode switching signal S MODE , the capacitor 24c is connected to the first converter circuit unit 20c side by switching control of the switch circuit SW5. . On the other hand, the lighting control signal S LED, the second DC voltage converter 15 is activated at night the lighting mode, the switching control of the switch circuit SW5, the capacitor 24c is connected to the second converter circuit portion 40c side.

〈第6実施形態〉
次に、第6実施形態に係る本発明装置6について説明する。図6に、第6実施形態に係る本発明装置6の概略のシステム構成を示す。本発明装置6は、太陽電池11、蓄電池12、LED13、第1直流電圧コンバータ16d、第2直流電圧コンバータ15d、モード切替回路部17、及び、LED13を流れる電流ILEDを電圧値V7に変換する抵抗R3を備えて構成される。
<Sixth Embodiment>
Next, the device 6 of the present invention according to the sixth embodiment will be described. FIG. 6 shows a schematic system configuration of the inventive device 6 according to the sixth embodiment. The device 6 of the present invention converts the solar cell 11, the storage battery 12, the LED 13, the first DC voltage converter 16d, the second DC voltage converter 15d, the mode switching circuit unit 17, and the current I LED flowing through the LED 13 into a voltage value V7. A resistor R3 is provided.

第2実施形態との相違点は、第1直流電圧コンバータ16dを構成する第1制御回路部37の第1基準電圧Vref1を発生する第1基準電圧発生回路と一定周期の鋸波パルスを発生する第1の基準パルス発生回路、第2直流電圧コンバータ15dを構成する第2制御回路部50の第2基準電圧Vref2を発生する第2基準電圧発生回路と一定周期の鋸波パルスを発生する第2の基準パルス発生回路が、夫々、共通の基準電圧発生回路31dと共通の基準パルス発生回路33dで構成され、共用される点である。その他の回路構成及び基本的な第1直流電圧コンバータ16、第2直流電圧コンバータ15、及び、モード切替回路部17の回路動作は、第2実施形態の場合と同じであるので、重複する説明は省略する。   The difference from the second embodiment is that a first reference voltage generating circuit for generating the first reference voltage Vref1 of the first control circuit unit 37 constituting the first DC voltage converter 16d and a sawtooth pulse having a constant period are generated. The second reference voltage generating circuit for generating the second reference voltage Vref2 of the second control circuit unit 50 constituting the first reference pulse generating circuit and the second DC voltage converter 15d and the second reference voltage generating circuit for generating a sawtooth pulse having a constant period. These reference pulse generation circuits are configured by a common reference voltage generation circuit 31d and a common reference pulse generation circuit 33d, and are shared. Other circuit configurations and basic circuit operations of the first DC voltage converter 16, the second DC voltage converter 15, and the mode switching circuit unit 17 are the same as those in the second embodiment. Omitted.

尚、本実施形態では、基準電圧発生回路31dと基準パルス発生回路33dが、第1制御回路部37と第2制御回路部50の何れか一方で常時使用されるので、第2実施形態のように、基準電圧発生回路31dと基準パルス発生回路33dをモード切替信号SMODEまたは点灯制御信号SLEDによってスタンバイ状態に制御する必要はない。 In the present embodiment, the reference voltage generation circuit 31d and the reference pulse generation circuit 33d are always used in one of the first control circuit unit 37 and the second control circuit unit 50. In addition, it is not necessary to control the reference voltage generation circuit 31d and the reference pulse generation circuit 33d to the standby state by the mode switching signal S MODE or the lighting control signal S LED .

また、本実施形態では、基準電圧発生回路31dが発生する基準電圧Vrefdは、第1制御回路部37では、第1基準電圧Vref1として使用され、第2制御回路部50では、第2基準電圧Vref2として使用されるため、第1基準電圧Vref1と第2基準電圧Vref2が同じ電圧レベルとなるため、基準電圧Vrefdに適合するように、第1制御回路部37の分圧抵抗R1、R2の抵抗比、及び、抵抗R3の抵抗値を設定すれば良い。   In the present embodiment, the reference voltage Vrefd generated by the reference voltage generation circuit 31d is used as the first reference voltage Vref1 in the first control circuit unit 37, and the second reference voltage Vref2 in the second control circuit unit 50. Since the first reference voltage Vref1 and the second reference voltage Vref2 are at the same voltage level, the resistance ratio of the voltage dividing resistors R1 and R2 of the first control circuit unit 37 so as to match the reference voltage Vrefd. And the resistance value of the resistor R3 may be set.

次に、本発明装置の別実施形態について説明する。   Next, another embodiment of the device of the present invention will be described.

〈1〉上記各実施形態において、第2直流電圧コンバータ15は、蓄電池12から出力される電圧V3を、LED13の発光効率が高効率状態となる第4直流電圧V4に降圧する降圧チョッパ型のDC−DCコンバータで構成される場合を説明したが、蓄電池12から出力される電圧V3が、第4直流電圧V4より低電圧である場合には、第2直流電圧コンバータ15の第2コンバータ回路部40を、第1直流電圧コンバータ14、16の第1コンバータ回路部20と同様に、昇圧チョッパ型のDC−DCコンバータで構成し、第2制御回路部50を、昇圧チョッパ型のDC−DCコンバータをPWM制御する回路構成としても構わない。   <1> In each of the embodiments described above, the second DC voltage converter 15 is a step-down chopper type DC that steps down the voltage V3 output from the storage battery 12 to the fourth DC voltage V4 where the light emission efficiency of the LED 13 is in a high efficiency state. -Although the case where it comprised with DC converter was demonstrated, when the voltage V3 output from the storage battery 12 is lower than the 4th DC voltage V4, the 2nd converter circuit part 40 of the 2nd DC voltage converter 15 In the same manner as the first converter circuit unit 20 of the first DC voltage converters 14 and 16, and a step-up chopper type DC-DC converter, and the second control circuit unit 50 is formed of a step-up chopper type DC-DC converter. A circuit configuration for PWM control may be used.

〈2〉上記第2乃至第6実施形態において、モード切替回路部17は、判定回路60と、下限電圧発生回路61と、温度センサ62と、インバータ63を備え、太陽電池11の出力電圧V1に基づいて、日中と夜間の別を判断する回路構成であったが、図7に示すように、太陽電池11の出力電圧V1に基づくのではなく、別途、太陽電池11とは別に照度センサ64を設け、照度センサ64の出力電圧と、別途設けた基準電圧発生回路65から出力される基準照度電圧を比較するコンパレータからなる判定回路66を設けて、照度センサ64によって検出した太陽の照度(放射照度)に基づいて、日中と夜間の別を判断する回路構成としても構わない。この場合、基準電圧発生回路65に、温度センサ62の検出温度によって、基準照度電圧を補正するようにし、照度センサ64の有する温度依存性を補正するようにするのがより好ましい。   <2> In the second to sixth embodiments, the mode switching circuit unit 17 includes the determination circuit 60, the lower limit voltage generation circuit 61, the temperature sensor 62, and the inverter 63, and sets the output voltage V <b> 1 of the solar cell 11. Based on the circuit configuration for determining whether it is daytime or nighttime, it is not based on the output voltage V1 of the solar cell 11, but separately from the solar cell 11, as shown in FIG. And a determination circuit 66 comprising a comparator for comparing the output voltage of the illuminance sensor 64 with a reference illuminance voltage output from a separately provided reference voltage generation circuit 65, and the illuminance (radiation) of the sun detected by the illuminance sensor 64. Based on the (illuminance), a circuit configuration for determining whether it is daytime or nighttime may be used. In this case, it is more preferable that the reference voltage generation circuit 65 corrects the reference illuminance voltage based on the temperature detected by the temperature sensor 62 and corrects the temperature dependence of the illuminance sensor 64.

更に、モード切替回路部17を、上記2つの回路構成を組み合わせて、太陽電池11の出力電圧V1と太陽の照度(放射照度)に基づいて、何れか一方が夜間と判定すると、モード切替信号SMODEと点灯制御信号SLEDを夫々点灯モードに切り替えるようにしても良い。 Further, when the mode switching circuit unit 17 combines the above two circuit configurations and determines that one of them is night based on the output voltage V1 of the solar cell 11 and the illuminance (irradiance) of the sun, the mode switching signal S The MODE and the lighting control signal S LED may be switched to the lighting mode, respectively.

〈3〉上記第3実施形態において、図8に一点鎖線で囲んで示すように、第1直流電圧コンバータ16aからコイル22aを除いた部分、第2直流電圧コンバータ15aからコイル22aを除いた部分、及び、2つのスイッチ回路SW1、SW2を、同一半導体基板上に集積化するか、或いは、同一パッケージ内に封止して一体化するようにするのも好ましい実施の形態である。更には、上記各回路にモード切替回路部17も含めて、同一半導体基板上に集積化するか、或いは、同一パッケージ内に封止して一体化しても良い。この場合、スイッチ回路SW1、SW2の出力側が、外部端子となり、コイル22aが外付け部品として、当該外部端子と接続される。尚、同一パッケージ内に封止して一体化する場合において、少なくとも、第1直流電圧コンバータ16aの第1制御回路部37、第2直流電圧コンバータ15aの第2制御回路部50、及び、2つのスイッチ回路SW1、SW2は、モード切替回路部17からの制御信号で共通に制御されることから、同一半導体基板上に集積化するのが好ましい。   <3> In the third embodiment, as shown in FIG. 8 surrounded by a one-dot chain line, a portion obtained by removing the coil 22a from the first DC voltage converter 16a, a portion obtained by removing the coil 22a from the second DC voltage converter 15a, It is also a preferred embodiment that the two switch circuits SW1 and SW2 are integrated on the same semiconductor substrate or sealed and integrated in the same package. Furthermore, each of the circuits including the mode switching circuit unit 17 may be integrated on the same semiconductor substrate, or may be sealed and integrated in the same package. In this case, the output side of the switch circuits SW1 and SW2 is an external terminal, and the coil 22a is connected to the external terminal as an external component. When sealing and integrating in the same package, at least the first control circuit unit 37 of the first DC voltage converter 16a, the second control circuit unit 50 of the second DC voltage converter 15a, and two Since the switch circuits SW1 and SW2 are controlled in common by a control signal from the mode switching circuit unit 17, they are preferably integrated on the same semiconductor substrate.

〈4〉更に、上記第4実施形態において、図9に一点鎖線で囲んで示すように、第1直流電圧コンバータ16bからダイオード23bを除いた部分、第2直流電圧コンバータ15bからダイオード23bを除いた部分、及び、2つのスイッチ回路SW3、SW4を、同一パッケージ内に封止して一体化するようにするのも好ましい実施の形態である。更には、上記各回路にモード切替回路部17も含めて、同一パッケージ内に封止して一体化しても良い。この場合、スイッチ回路SW3、SW4の出力側が、外部端子となり、ダイオード23bが外付け部品として、当該外部端子と接続される。また、少なくとも、第1直流電圧コンバータ16bの第1制御回路部37、第2直流電圧コンバータ15bの第2制御回路部50、及び、2つのスイッチ回路SW3、SW4は、モード切替回路部17からの制御信号で共通に制御されることから、同一半導体基板上に集積化するのが好ましい。   <4> Further, in the fourth embodiment, as shown by being surrounded by a one-dot chain line in FIG. 9, a portion excluding the diode 23 b from the first DC voltage converter 16 b and a diode 23 b from the second DC voltage converter 15 b are excluded. It is also a preferred embodiment that the part and the two switch circuits SW3 and SW4 are sealed and integrated in the same package. Further, the mode switching circuit unit 17 may be included in each of the above circuits and may be sealed and integrated in the same package. In this case, the output side of the switch circuits SW3 and SW4 is an external terminal, and the diode 23b is connected to the external terminal as an external component. At least the first control circuit unit 37 of the first DC voltage converter 16b, the second control circuit unit 50 of the second DC voltage converter 15b, and the two switch circuits SW3 and SW4 are supplied from the mode switching circuit unit 17. Since they are commonly controlled by a control signal, it is preferable to integrate them on the same semiconductor substrate.

〈5〉更に、上記第5実施形態において、図10に一点鎖線で囲んで示すように、第1直流電圧コンバータ16cからコンデンサ24cを除いた部分、第2直流電圧コンバータ15cからコンデンサ24cを除いた部分、及び、スイッチ回路SW5を、同一パッケージ内に封止して一体化するようにするのも好ましい実施の形態である。更には、上記各回路にモード切替回路部17も含めて、同一パッケージ内に封止して一体化しても良い。この場合、スイッチ回路SW5の出力側が、外部端子となり、コンデンサ24cが外付け部品として、当該外部端子と接続される。また、少なくとも、第1直流電圧コンバータ16cの第1制御回路部37、第2直流電圧コンバータ15cの第2制御回路部50、及び、スイッチ回路SW5は、モード切替回路部17からの制御信号で共通に制御されることから、同一半導体基板上に集積化するのが好ましい。   <5> Further, in the fifth embodiment, as shown by being surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 10, a portion excluding the capacitor 24 c from the first DC voltage converter 16 c and a capacitor 24 c from the second DC voltage converter 15 c are excluded. It is also a preferred embodiment that the part and the switch circuit SW5 are sealed and integrated in the same package. Further, the mode switching circuit unit 17 may be included in each of the above circuits and may be sealed and integrated in the same package. In this case, the output side of the switch circuit SW5 serves as an external terminal, and the capacitor 24c is connected to the external terminal as an external component. Further, at least the first control circuit unit 37 of the first DC voltage converter 16c, the second control circuit unit 50 of the second DC voltage converter 15c, and the switch circuit SW5 are common to the control signals from the mode switching circuit unit 17. Therefore, integration on the same semiconductor substrate is preferable.

〈6〉上記第3乃至第5実施形態では、第1直流電圧コンバータ16a、16b、16cを構成する第1コンバータ回路部20a、20b、20c、及び、第2直流電圧コンバータ15a、15b、15cを構成する第2コンバータ回路部40a、40b、40cのコイル、ダイオード、及び、コンデンサの何れか1種類の回路素子を、共通化する場合を説明したが、上記第3乃至第5実施形態を組み合わせて、コイル、ダイオード、及び、コンデンサの内の任意の2種類、或いは、3種類全ての回路素子を、共通化するようにしても構わない。例えば、上記第3実施形態と第5実施形態を組み合わせた場合の本発明装置7は、図11に示すような回路構成となる。   <6> In the third to fifth embodiments, the first converter circuit units 20a, 20b, and 20c and the second DC voltage converters 15a, 15b, and 15c constituting the first DC voltage converters 16a, 16b, and 16c are provided. Although the case where the circuit elements of any one of the coils, diodes, and capacitors of the second converter circuit units 40a, 40b, and 40c to be configured are shared has been described, the above third to fifth embodiments are combined. Any two of the coils, diodes, and capacitors, or all three types of circuit elements may be shared. For example, the device 7 of the present invention when the third embodiment and the fifth embodiment are combined has a circuit configuration as shown in FIG.

〈7〉上記第6実施形態では、第1直流電圧コンバータ16dの第1コンバータ回路部20と、第2直流電圧コンバータ15dの第2コンバータ回路部40は、第1及び第2実施形態と同様に、2つのコンバータ回路部20、40間で、コイル、ダイオード、及び、コンデンサの何れの回路素子も共用化しない回路構成であるが、上記第3乃至第5実施形態のように、コイル、ダイオード、及び、コンデンサの少なくとも何れか1種類の回路素子を共通化するのも好ましい実施の形態である。例えば、上記第3実施形態と第6実施形態を組み合わせた場合の本発明装置8は、図12に示すような回路構成となる。   <7> In the sixth embodiment, the first converter circuit unit 20 of the first DC voltage converter 16d and the second converter circuit unit 40 of the second DC voltage converter 15d are the same as in the first and second embodiments. The circuit configuration is such that none of the coil, diode, and capacitor circuit elements are shared between the two converter circuit units 20 and 40. However, as in the third to fifth embodiments, the coil, diode, It is also a preferred embodiment to share at least one of the circuit elements of the capacitor. For example, the device 8 of the present invention when the third embodiment and the sixth embodiment are combined has a circuit configuration as shown in FIG.

本発明は、太陽電池、蓄電池、及び、LEDを備えてなるソーラ発電LED照明装置に利用可能であり、太陽電池の発電した電力を高効率に利用して長時間照明するソーラ発電LED照明装置に有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a solar power generation LED lighting device that can be used for a solar power generation LED lighting device including a solar cell, a storage battery, and an LED, and that illuminates for a long time by using the power generated by the solar cell with high efficiency. Useful.

本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第1実施形態における概略のシステム構成と回路構成を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a schematic system configuration and circuit configuration in the first embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第2実施形態における概略のシステム構成と回路構成を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a schematic system configuration and circuit configuration in the second embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第3実施形態における概略のシステム構成と回路構成を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a schematic system configuration and circuit configuration in a third embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第4実施形態における概略のシステム構成と回路構成を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a schematic system configuration and circuit configuration in a fourth embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第5実施形態における概略のシステム構成と回路構成を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a schematic system configuration and circuit configuration in the fifth embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第6実施形態における概略のシステム構成と回路構成を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a schematic system configuration and circuit configuration in the sixth embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第2乃至第6実施形態におけるモード切替回路部の他の回路構成例を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing another circuit configuration example of the mode switching circuit unit in the second to sixth embodiments of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第3実施形態における概略のシステム構成と回路構成の別実施形態を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing another embodiment of the schematic system configuration and circuit configuration in the third embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第4実施形態における概略のシステム構成と回路構成の別実施形態を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing another embodiment of the schematic system configuration and circuit configuration in the fourth embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第5実施形態における概略のシステム構成と回路構成の別実施形態を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing another embodiment of the schematic system configuration and circuit configuration in the fifth embodiment of the solar power generation LED lighting device according to the present invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第3及び第5実施形態における概略のシステム構成と回路構成を組み合わせた別実施形態を模式的に示す概略回路構成図The schematic circuit block diagram which shows typically another embodiment which combined the schematic system configuration and circuit configuration in the 3rd and 5th embodiment of the solar power generation LED illuminating device which concerns on this invention. 本発明に係るソーラ発電LED照明装置の第3及び第6実施形態における概略のシステム構成と回路構成を組み合わせた別実施形態を模式的に示す概略回路構成図The schematic circuit block diagram which shows typically another embodiment which combined the schematic system configuration and circuit configuration in the 3rd and 6th embodiment of the solar power generation LED illuminating device which concerns on this invention. 従来のソーラ発電LED照明装置の基本的な回路構成例を模式的に示す概略回路構成図Schematic circuit configuration diagram schematically showing a basic circuit configuration example of a conventional solar power LED lighting device

符号の説明Explanation of symbols

1〜8: ソーラ発電LED照明装置
11: 太陽電池
12: 蓄電池
13: LED
14、16、16a〜16d: 第1直流電圧コンバータ
15、15a〜15d: 第2直流電圧コンバータ
17: モード切替回路部
20、20a〜20c: 第1コンバータ回路部
21: 第1スイッチング素子(N型MOSFET)
22、22a、42: コイル
23、23b、43: ダイオード
24、23c、44: コンデンサ
30、37: 第1制御回路部
31: 第1基準電圧発生回路
31d: 基準電圧発生回路
32: 第1の差動増幅器
33: 第1の基準パルス発生回路
33d: 基準パルス発生回路
34: 第1のコンパレータ
35: 判定回路
36: AND回路
40、40a〜40c: 第2コンバータ回路部
41: 第2スイッチング素子(P型MOSFET)
50: 第2制御回路部
51: 第2基準電圧発生回路
52: 第2の差動増幅器
53: 第2の基準パルス発生回路
54: 第2のコンパレータ
55: NAND回路
60: 判定回路
61: 下限電圧発生回路
62: 温度センサ
63: インバータ
64: 照度センサ
65: 基準電圧発生回路
66: 判定回路
R1、R2、R3: 抵抗
LED: 点灯制御信号
MODE: モード切替信号
SW1〜SW5: スイッチ回路
V1: 太陽電池の出力電圧(第1直流電圧)
V2: 蓄電池の定格電圧以上の第2直流電圧
V3: 蓄電池の出力電圧(第3直流電圧)
V4: LEDの発光効率が高効率状態となる電圧(第4直流電圧)
V5: 第1コンバータ回路部の出力電圧を分圧した電圧
V6: 第1の差動増幅器の出力電圧
V7: LEDを流れる電流を変換した電圧
V8: 第2の差動増幅器の出力電圧
VL: 下限電圧
VL’: 下限電圧
Vref1: 第1基準電圧
Vref2: 第2基準電圧
Vrefd: 基準電圧
1-8: Solar power generation LED lighting device 11: Solar battery 12: Storage battery 13: LED
14, 16, 16a to 16d: first DC voltage converter 15, 15a to 15d: second DC voltage converter 17: mode switching circuit unit 20, 20a to 20c: first converter circuit unit 21: first switching element (N-type) MOSFET)
22, 22a, 42: Coils 23, 23b, 43: Diodes 24, 23c, 44: Capacitors 30, 37: First control circuit unit 31: First reference voltage generation circuit 31d: Reference voltage generation circuit 32: First difference Dynamic amplifier 33: first reference pulse generation circuit 33d: reference pulse generation circuit 34: first comparator 35: determination circuit 36: AND circuit 40, 40a to 40c: second converter circuit unit 41: second switching element (P Type MOSFET)
50: Second control circuit section 51: Second reference voltage generation circuit 52: Second differential amplifier 53: Second reference pulse generation circuit 54: Second comparator 55: NAND circuit 60: Determination circuit 61: Lower limit voltage Generation circuit 62: Temperature sensor 63: Inverter 64: Illuminance sensor 65: Reference voltage generation circuit 66: Determination circuit R1, R2, R3: Resistance S LED : Lighting control signal S MODE : Mode switching signal SW1 to SW5: Switch circuit V1: Output voltage of solar cell (first DC voltage)
V2: Second DC voltage not less than the rated voltage of the storage battery V3: Output voltage of the storage battery (third DC voltage)
V4: Voltage at which the luminous efficiency of the LED becomes a high efficiency state (fourth DC voltage)
V5: Voltage obtained by dividing the output voltage of the first converter circuit section V6: Output voltage of the first differential amplifier V7: Voltage obtained by converting the current flowing through the LED V8: Output voltage of the second differential amplifier VL: Lower limit Voltage VL ′: Lower limit voltage Vref1: First reference voltage Vref2: Second reference voltage Vrefd: Reference voltage

Claims (7)

太陽電池、蓄電池、及び、LEDを備えてなるソーラ発電LED照明装置であって、
前記太陽電池が発電した第1直流電圧を、前記蓄電池の定格電圧以上の第2直流電圧に昇圧して、前記蓄電池に出力する第1直流電圧コンバータと、
前記蓄電池から出力される第3直流電圧を、前記LEDを流れる電流値に基づいて、前記LEDの発光効率が高効率状態となる第4直流電圧に変換して、前記LEDに出力する第2直流電圧コンバータと、
を更に備えてなることを特徴とするソーラ発電LED照明装置。
A solar power generation LED lighting device including a solar battery, a storage battery, and an LED,
A first DC voltage converter that boosts the first DC voltage generated by the solar cell to a second DC voltage equal to or higher than the rated voltage of the storage battery and outputs the boosted voltage to the storage battery;
Based on the value of the current flowing through the LED, the third DC voltage output from the storage battery is converted to a fourth DC voltage at which the light emission efficiency of the LED is in a high efficiency state, and is output to the LED. A voltage converter;
A solar power generation LED lighting device further comprising:
前記第1直流電圧コンバータは、
昇圧型DC−DCコンバータ回路からなる第1コンバータ回路部と、
前記第1コンバータ回路部を構成する第1スイッチング素子のオンオフを、前記第1コンバータ回路部の出力電圧が前記第2直流電圧になるように制御する第1制御回路部を備えてなり、
前記第2直流電圧コンバータは、
降圧型または昇圧型DC−DCコンバータ回路からなる第2コンバータ回路部と、
前記第2コンバータ回路部を構成する第2スイッチング素子のオンオフを、前記LEDを流れる電流値が前記LEDの発光効率が高効率状態となる一定電流を超えないように制御する第2制御回路部を備えてなることを特徴とする請求項1に記載のソーラ発電LED照明装置。
The first DC voltage converter includes:
A first converter circuit unit comprising a step-up DC-DC converter circuit;
A first control circuit unit for controlling on / off of the first switching element constituting the first converter circuit unit so that an output voltage of the first converter circuit unit becomes the second DC voltage;
The second DC voltage converter is
A second converter circuit unit comprising a step-down or step-up DC-DC converter circuit;
A second control circuit unit for controlling on / off of the second switching element constituting the second converter circuit unit so that a current value flowing through the LED does not exceed a constant current at which the light emission efficiency of the LED is in a high efficiency state; The solar power generation LED illumination device according to claim 1, wherein the solar power generation LED illumination device is provided.
前記第1コンバータ回路部が、前記第1スイッチング素子、コイル、ダイオード、及び、コンデンサを備えてなるチョッパ型のDC−DCコンバータ回路であり、
前記第2コンバータ回路部が、前記第2スイッチング素子、コイル、ダイオード、及び、コンデンサを備えてなるチョッパ型のDC−DCコンバータ回路であり、
前記第1コンバータ回路部を構成する前記コイル、前記ダイオード、及び、前記コンデンサと、前記第2コンバータ回路部を構成する前記コイル、前記ダイオード、及び、前記コンデンサの内の少なくとも1種類の素子を、前記第1コンバータ回路部と前記第2コンバータ回路部間で切り替えて共用するためのスイッチ回路を備えていることを特徴とする請求項2に記載のソーラ発電LED照明装置。
The first converter circuit unit is a chopper type DC-DC converter circuit including the first switching element, a coil, a diode, and a capacitor;
The second converter circuit unit is a chopper type DC-DC converter circuit including the second switching element, a coil, a diode, and a capacitor;
The coil, the diode, and the capacitor constituting the first converter circuit unit, and at least one type of the coil, the diode, and the capacitor constituting the second converter circuit unit, The solar power generation LED lighting device according to claim 2, further comprising a switch circuit for switching and sharing between the first converter circuit unit and the second converter circuit unit.
少なくとも前記第1制御回路部と前記第2制御回路部と前記スイッチ回路が、同一半導体基板上に集積化されているか、または、同一パッケージ内に封止されていることを特徴とする請求項3に記載のソーラ発電LED照明装置。   The at least first control circuit unit, the second control circuit unit, and the switch circuit are integrated on the same semiconductor substrate or sealed in the same package. The solar power generation LED lighting device according to claim 1. 前記第1制御回路部と前記第2制御回路部が、基準電圧発生回路及び基準パルス発生回路を使用する回路構成を有し、
前記基準電圧発生回路及び前記基準パルス発生回路の内の少なくとも何れか一方の回路が、前記第1制御回路部と前記第2制御回路部間で共用可能に構成されていることを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載のソーラ発電LED照明装置。
The first control circuit unit and the second control circuit unit have a circuit configuration using a reference voltage generation circuit and a reference pulse generation circuit,
At least one of the reference voltage generation circuit and the reference pulse generation circuit is configured to be shared between the first control circuit unit and the second control circuit unit. Item 5. The solar power generation LED lighting device according to any one of Items 2 to 4.
日中に前記太陽電池が前記蓄電池を充電する充電モードと、夜間に前記蓄電池に蓄えられた電力で前記LEDを点灯させる点灯モードを、日中と夜間の別を判断して切り替えるモード切替回路部を備え、
前記モード切替回路部から出力される制御信号に基づいて、前記第1直流電圧コンバータが、前記充電モードにおいて活性化し、前記点灯モードにおいて非活性化し、前記第2直流電圧コンバータが、前記充電モードにおいて非活性化し、前記点灯モードにおいて活性化することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のソーラ発電LED照明装置。
A mode switching circuit unit that switches between a charging mode in which the solar battery charges the storage battery during the day and a lighting mode in which the LED is turned on with power stored in the storage battery at night by determining whether it is daytime or nighttime. With
Based on the control signal output from the mode switching circuit unit, the first DC voltage converter is activated in the charging mode, deactivated in the lighting mode, and the second DC voltage converter is activated in the charging mode. The solar power generation LED lighting device according to claim 1, wherein the solar power generation LED lighting device is deactivated and activated in the lighting mode.
前記モード切替回路部が、前記太陽電池の出力電圧を計測する電圧計と太陽光の光量を計測する照度センサの少なくとも何れか一方を備え、前記電圧計の測定値と所定の基準電圧値に基づいて日中か夜間の別を判断するか、前記照度センサの測定値と所定の基準照度に基づいて日中か夜間の別を判断するか、或いは、前記電圧計と前記照度センサの各測定値と前記基準電圧値と前記基準照度に基づいて日中か夜間の別を判断することを特徴とする請求項6に記載のソーラ発電LED照明装置。
The mode switching circuit unit includes at least one of a voltmeter that measures the output voltage of the solar cell and an illuminance sensor that measures the amount of sunlight, and is based on a measured value of the voltmeter and a predetermined reference voltage value Whether to distinguish between daytime and nighttime, whether to distinguish between daytime or nighttime based on the measured value of the illuminance sensor and a predetermined reference illuminance, or each measured value of the voltmeter and the illuminance sensor The solar power generation LED lighting device according to claim 6, wherein the solar power generation LED lighting device is determined based on the reference voltage value and the reference illuminance.
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