JP2009200372A - Solar power generation led lighting device - Google Patents
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Abstract
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
〈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
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
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
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
〈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
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
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
〈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
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
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
〈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
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
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
〈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
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
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
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
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
〈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
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
〈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
〈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
〈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
〈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
〈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
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.
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
SLED: 点灯制御信号
SMODE: 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
22, 22a, 42:
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)
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:
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.
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.
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.
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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- 2008-02-25 JP JP2008042343A patent/JP2009200372A/en not_active Withdrawn
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