JP2010218808A - Solar battery lighting system - Google Patents

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Keita Kiyose
慶太 清瀬
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株式会社エル光源
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce capacity in a storage battery existing in the antinomic relationship and secure lighting at night, and to accurately obtain a charge quantity of the storage battery by a little arithmetic operation quantity. <P>SOLUTION: The solar battery lighting system has a solar battery 120 generating electric power by the sunlight, a capacitor 140 charging the electric power generated by the solar battery 120, a light-emitting diode 160 lighted by the electric power charged by the capacitor 140, a voltage sensor 150 detecting voltage of the solar battery 120 and the capacitor 140, and a control part 170 for lighting the light-emitting diode 160 by set lighting output and turning off the light-emitting diode 160 when the voltage of the solar battery 120 becomes reference voltage or more, by setting the lighting output of the light-emitting diode 160 in response to the voltage of the capacitor 140 when the voltage of the solar battery 120 becomes less than the reference voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は太陽電池照明装置に係り、特に、太陽電池を用いてキャパシタに充電しキャパシタに充電された電力によって発光ダイオード(LED)を点灯させる太陽電池照明装置に関する。   The present invention relates to a solar cell illumination device, and more particularly to a solar cell illumination device that charges a capacitor using a solar cell and turns on a light emitting diode (LED) with electric power charged in the capacitor.
近年、地球温暖化などの環境問題に対する意識が高まるにつれて、エネルギーの需要が化石エネルギーの利用から太陽エネルギーの利用にシフトしている。室外で使用される照明器具の電源も環境問題に対する意識の高まりを受けて太陽電池を利用するものが増加しつつある。   In recent years, with increasing awareness of environmental issues such as global warming, energy demand has shifted from the use of fossil energy to the use of solar energy. As for the power supply of the luminaires used outdoors, those using solar cells are increasing due to the growing awareness of environmental issues.
室外で使用される照明器具の電源に太陽電池を用いる場合、太陽電池の発電量が太陽の日照状態(天候や日照時間)の影響を大きく受けるため、太陽の日照状態にかかわらず夜間の点灯を確保するためには、照明器具の消費電力の数倍以上の充電容量を持つ蓄電池が必要だと言われている。   When using solar cells as the power source for lighting equipment used outdoors, the amount of power generated by solar cells is greatly affected by the sun's sunshine conditions (weather and sunshine hours). In order to secure it, it is said that a storage battery with a charge capacity more than several times the power consumption of the lighting fixture is necessary.
下記特許文献1に記載されている発明は、蓄電池の充電量を把握し、充電量が多いときには光源の点灯数を増やし、充電量が少ないときには光源の点灯数を減らし、蓄電池の限られた電力を有効に利用するようにしている。   The invention described in the following Patent Document 1 grasps the amount of charge of the storage battery, increases the number of lighting of the light source when the amount of charging is large, decreases the number of lighting of the light source when the amount of charging is small, limited power of the storage battery Is used effectively.
下記特許文献2に記載されている発明は、地震発生時に蓄電池の充電率を算出し、充電率が所定値以下であれば、あらかじめ定めた日数だけ夜間の点灯が確保できるように、特許文献1に記載されている発明と同様、蓄電池の限られた電力を有効に利用するようにしている。   The invention described in the following Patent Document 2 calculates the charging rate of the storage battery at the time of the occurrence of an earthquake, and if the charging rate is equal to or less than a predetermined value, Patent Document 1 can ensure lighting at night for a predetermined number of days. As in the invention described in the above, the limited electric power of the storage battery is used effectively.
特開2007−80699号公報JP 2007-80699 A 特開2008−311178号公報JP 2008-31178 A
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示されている従来の技術は、蓄電池に蓄えた電力を有効に利用するという観点から照明装置を構成しているが、蓄電池の容量をできるだけ抑えつつ夜間の点灯を確保するという観点からは照明装置を構成していない。蓄電池の容量は照明装置の大きさや重量そして価格に大きな影響を与えるため、蓄電池の容量は小さければ小さいほど照明装置の小型軽量化および低価格化を図ることができる。その反面、蓄電池の容量が小さくなると夜間の点灯が確保し難くなる。蓄電池の容量の縮小化と夜間の点灯の確保は二律背反の関係にある。   However, the conventional techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 constitute a lighting device from the viewpoint of effectively using the power stored in the storage battery, but at night while suppressing the capacity of the storage battery as much as possible. The lighting device is not configured from the viewpoint of ensuring lighting. Since the capacity of the storage battery greatly affects the size, weight and price of the lighting device, the smaller the capacity of the storage battery, the smaller and lighter the lighting device can be and the lower the price. On the other hand, when the capacity of the storage battery becomes small, it becomes difficult to ensure lighting at night. There is a trade-off between reducing the capacity of storage batteries and ensuring lighting at night.
また、特許文献1および特許文献2に開示されている従来の技術は、蓄電池に化学電池を用いているので、充電量を正確に把握するためには充電量と放電量を常に演算し続けなければならない。したがって、充電量を把握するだけでも複雑な演算ができる演算装置が必要になり、その演算には大きな電力消費を伴う。   In addition, the conventional techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 use a chemical battery as a storage battery. Therefore, in order to accurately grasp the charge amount, the charge amount and the discharge amount must be continuously calculated. I must. Therefore, an arithmetic device capable of performing a complicated calculation only by grasping the amount of charge is required, and the calculation involves a large amount of power consumption.
本発明は、上記のような従来の技術の問題点を解消するためになされたものであり、太陽電池を用いてキャパシタに充電しキャパシタに充電された電力によってLEDを点灯させることによって、二律背反の関係にある蓄電池の容量の縮小化と夜間の点灯の確保が両立できるようにし、また、充電量の把握を少ない演算量で正確に行なえるようにした太陽電池照明装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and by using a solar cell to charge a capacitor and lighting the LED with the electric power charged in the capacitor, It is an object of the present invention to provide a solar battery lighting device that can simultaneously reduce the capacity of a storage battery and ensure lighting at night, and can accurately determine the amount of charge with a small amount of calculation.
本発明に係る太陽電池照明装置は、太陽光によって発電する太陽電池と、太陽電池が発電した電力を充電するキャパシタと、キャパシタが充電した電力によって点灯する発光ダイオードと、太陽電池およびキャパシタの電圧を検出する電圧センサと、太陽電池の電圧が基準電圧未満になった時にキャパシタの電圧に応じて発光ダイオードの点灯出力を設定し、設定した点灯出力で発光ダイオードを点灯させる一方、太陽電池の電圧が基準電圧以上になった時に発光ダイオードを消灯させる制御部と、を備えたことを特徴とする。   A solar battery lighting device according to the present invention includes a solar battery that generates power using sunlight, a capacitor that charges power generated by the solar battery, a light-emitting diode that is turned on by the power charged by the capacitor, and the voltage of the solar battery and the capacitor. When the voltage sensor to detect and the voltage of the solar battery is less than the reference voltage, the lighting output of the light emitting diode is set according to the voltage of the capacitor, and the light emitting diode is turned on with the set lighting output, while the voltage of the solar battery is And a control unit that turns off the light emitting diode when the voltage exceeds the reference voltage.
また、本発明に係る太陽電池照明装置は、太陽光によって発電する太陽電池と、太陽電池が発電した電力を充電するキャパシタと、キャパシタが充電した電力によって点灯する発光ダイオードと、太陽電池およびキャパシタの電圧を検出する電圧センサと、人間の接近を検出する人感センサと、太陽電池の電圧が基準電圧未満になった時にキャパシタの電圧に応じて発光ダイオードの点灯出力を設定し、かつ、人感センサで人間の接近が検出されている時にのみ、設定した点灯出力で発光ダイオードを点灯させる一方、太陽電池の電圧が基準電圧以上になった時に発光ダイオードを消灯させる制御部と、を備えたことを特徴とする。   Further, a solar cell lighting device according to the present invention includes a solar cell that generates power by sunlight, a capacitor that charges power generated by the solar cell, a light-emitting diode that is lit by the power charged by the capacitor, a solar cell and a capacitor. A voltage sensor that detects voltage, a human sensor that detects human approach, and when the solar cell voltage falls below the reference voltage, the lighting output of the light-emitting diode is set according to the voltage of the capacitor. A control unit that turns on the light emitting diode with the set lighting output only when the approach of the human being is detected by the sensor, and turns off the light emitting diode when the voltage of the solar cell exceeds the reference voltage. It is characterized by.
本発明に係る太陽電池照明装置によれば、太陽電池が発電した電力をキャパシタに充電させ、キャパシタに充電された電力量に応じて発光ダイオードの点灯出力を設定しているので、二律背反の関係にある蓄電池の容量の縮小化と夜間の点灯の確保が両立できるようになる。   According to the solar cell lighting device of the present invention, the power generated by the solar cell is charged in the capacitor, and the lighting output of the light emitting diode is set according to the amount of power charged in the capacitor. It becomes possible to simultaneously reduce the capacity of a certain storage battery and ensure lighting at night.
また、キャパシタの充電量は電圧を検出するだけで把握することができるので、充電量の把握を少ない演算量で正確に行なうことができる。   Further, since the charge amount of the capacitor can be grasped only by detecting the voltage, the charge amount can be grasped accurately with a small amount of calculation.
実施形態1に係る太陽電池照明装置の外観図である。1 is an external view of a solar cell lighting device according to Embodiment 1. FIG. 図1に示した照明器具の外観図である。It is an external view of the lighting fixture shown in FIG. 実施形態1に係る太陽電池照明装置の制御系のブロック図である。2 is a block diagram of a control system of the solar battery illumination device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る太陽電池照明装置の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing the operation of the solar battery illumination device according to the first embodiment. 図4のS104のステップのサブルーチンフローチャートである。It is a subroutine flowchart of the step of S104 of FIG. 実施形態2に係る太陽電池照明装置の外観図である。6 is an external view of a solar battery illumination device according to Embodiment 2. FIG. 図6に示した照明器具の外観図である。It is an external view of the lighting fixture shown in FIG. 実施形態2に係る太陽電池照明装置の制御系のブロック図である。6 is a block diagram of a control system of a solar battery lighting device according to Embodiment 2. FIG. 実施形態2に係る太陽電池照明装置の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing the operation of the solar battery illumination device according to the second embodiment.
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る太陽電池照明装置の実施形態を説明する。なお、図面において同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Hereinafter, embodiments of a solar cell lighting device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.
太陽電池照明装置の実施形態としては、人感センサを備えていない太陽電池照明装置(実施形態1)と人感センサを備えている太陽電池照明装置(実施形態2)の2つの実施形態がある。以下にそれぞれの実施形態を説明する。
(実施形態1)
図1は実施形態1に係る太陽電池照明装置の外観図である。図に示すように、実施形態1に係る太陽電池照明装置は、室外灯、特に照明灯として機能するものである。
As embodiments of the solar cell illumination device, there are two embodiments: a solar cell illumination device that does not include a human sensor (Embodiment 1) and a solar cell illumination device that includes a human sensor (Embodiment 2). . Each embodiment will be described below.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external view of a solar battery illumination device according to Embodiment 1. FIG. As shown in the figure, the solar cell illumination device according to Embodiment 1 functions as an outdoor lamp, particularly as an illumination lamp.
太陽電池照明装置100は、室外に設置されるポール110、ポール110の一端に設置される太陽電池120、ポール110の胴体部分に取り付けられる照明器具130とで構成される。   The solar cell lighting device 100 includes a pole 110 installed outdoors, a solar cell 120 installed at one end of the pole 110, and a lighting fixture 130 attached to a body portion of the pole 110.
ポール110の他端は基礎に埋め込んでポール110を地面からしっかりと固定するためのアンカーボルト枠115が設けてある。本実施形態では直径90mmのポールを用いている。   The other end of the pole 110 is embedded in the foundation, and an anchor bolt frame 115 is provided for firmly fixing the pole 110 from the ground. In this embodiment, a pole having a diameter of 90 mm is used.
太陽電池120は架台上に載置される。太陽電池120の一端に長い針状の鳥よけ125を設けている。太陽電池120の集光面を鳥の糞から守るためである。   Solar cell 120 is placed on a gantry. A long needle-shaped bird guard 125 is provided at one end of the solar cell 120. This is to protect the condensing surface of the solar cell 120 from bird droppings.
太陽電池120は太陽光によって発電する発電要素として機能する一方屋外の明るさを検出する照度センサとしても機能する。太陽電池120の電圧は集光面の照度に応じて変化する。したがって、太陽電池120の電圧を検出することによって日没になったか日の出になったかが容易に判断できる。なお、本実施形態では10Wの容量の太陽電池120を用いている。   The solar battery 120 functions as a power generation element that generates power by sunlight, while also functioning as an illuminance sensor that detects outdoor brightness. The voltage of the solar cell 120 changes according to the illuminance on the condensing surface. Therefore, by detecting the voltage of the solar cell 120, it can be easily determined whether it is sunset or sunrise. In the present embodiment, a solar battery 120 having a capacity of 10 W is used.
照明器具130は、太陽電池120が発電した電力を充電するキャパシタ、太陽電池120とキャパシタの電圧を検出する電圧センサ、光を放射する発光ダイオードおよび発光ダイオードの明るさを制御する制御部を内蔵している。   The luminaire 130 includes a capacitor that charges the power generated by the solar cell 120, a voltage sensor that detects the voltage of the solar cell 120 and the capacitor, a light emitting diode that emits light, and a controller that controls the brightness of the light emitting diode. ing.
本実施形態では1個8.3Whの容量のセルを2個並列に接続した16.6Whの容量のリチウムイオンキャパシタを用いている。キャパシタは物理的な作用で電力を充電する蓄電池であるため、化学的な作用で電力を充電するリチウムイオン二次電池などの化学電池とは異なり、電圧Vの大きさが充電容量Qに比例するという特性を有している。   In the present embodiment, a lithium ion capacitor having a capacity of 16.6 Wh in which two cells each having a capacity of 8.3 Wh are connected in parallel is used. Since a capacitor is a storage battery that charges power by a physical action, unlike a chemical battery such as a lithium ion secondary battery that charges power by a chemical action, the magnitude of the voltage V is proportional to the charge capacity Q. It has the characteristic.
したがって、キャパシタの電圧Vを検出し、Q=CV/2(Cはキャパシタの静電容量)という演算をするだけで、キャパシタの現在の充電容量Qが瞬時に把握できる。つまり、キャパシタの電圧Vと充電容量Qは対応関係にあるため、キャパシタの電圧を検出すれば発光ダイオードの明るさの制御が可能である。 Therefore, to detect the voltage V of the capacitor, Q = CV 2/2 ( C is the capacitor capacitance) of only the calculation of the current charge capacity Q of the capacitor can be grasped instantaneously. That is, since the voltage V of the capacitor and the charging capacity Q are in a corresponding relationship, the brightness of the light emitting diode can be controlled by detecting the voltage of the capacitor.
また、キャパシタは、化学電池に比較して内部抵抗が非常に小さいため、日照状態の悪い曇りや雨の天気であっても充電ができるという特徴を有している。   In addition, since the internal resistance of the capacitor is much smaller than that of a chemical battery, the capacitor has a feature that it can be charged even in cloudy or rainy weather with poor sunshine conditions.
化学電池の場合、キャパシタに比較して内部抵抗が大きいため、日照状態が悪いと太陽電池が発電した電力を充電できない。したがって、発光ダイオードがまったく点灯しない日をなくすためには蓄電容量を大きくしなければならない。   In the case of a chemical battery, since the internal resistance is larger than that of a capacitor, the power generated by the solar battery cannot be charged if the sunshine condition is bad. Therefore, in order to eliminate the days when the light emitting diodes are not lit at all, the storage capacity must be increased.
しかし、キャパシタの場合、化学電池に比較して内部抵抗が小さいため、日照状態が悪くても太陽電池が発電した電力を充電できる。また、発光ダイオードの明るさの制御はキャパシタの電圧に基づいてできる。したがって、発光ダイオードがまったく点灯しない日をなくすために、化学電池ほどの大きな蓄電容量は不要である。   However, in the case of a capacitor, since the internal resistance is smaller than that of a chemical battery, the power generated by the solar battery can be charged even if the sunshine condition is bad. The brightness of the light emitting diode can be controlled based on the voltage of the capacitor. Therefore, in order to eliminate the day when the light emitting diode does not light at all, a storage capacity as large as that of a chemical battery is not necessary.
以上の理由から、キャパシタは照明灯の電源として大きな利点を有している。   For the above reasons, the capacitor has a great advantage as a power source for an illumination lamp.
実施形態1では2Wの出力の発光ダイオードを1個用いている。2Wの発光ダイオードというと照度不足のため照明灯には適さないのではないかと考えられがちである。しかし、夜になると真っ暗闇になる郊外では、2Wの発光ダイオードから出力される光でも人間の目には十分に明るく感じられる。人間の目の感じる明るさと照度との関係は対数関係にあることは良く知られている。このため、20Wの蛍光灯と2Wの発光ダイオードの明るさは、人間の目には2倍程度の明るさの差としか感じない。   In the first embodiment, one light emitting diode with 2 W output is used. There is a tendency to think that a 2 W light emitting diode is not suitable for an illuminating lamp due to insufficient illuminance. However, in the suburbs where the darkness becomes dark at night, even the light output from the 2 W light-emitting diode is felt sufficiently bright to human eyes. It is well known that the relationship between brightness and illuminance perceived by human eyes is logarithmic. For this reason, the brightness of the 20 W fluorescent lamp and the 2 W light emitting diode can be felt only by the human eye as a difference in brightness of about twice.
また、蛍光灯と発光ダイオードの光の指向性を比較してみると、蛍光灯(直管型の場合)の場合は360度にわたって光束が放射されてしまうが、発光ダイオードの場合は広くても130度程度の範囲でしか光束が放射されない。このため発光ダイオードの方が効率的な光の利用ができる。   Further, comparing the directivity of light between the fluorescent lamp and the light-emitting diode, a light beam is emitted over 360 degrees in the case of a fluorescent lamp (in the case of a straight tube type), but in the case of a light-emitting diode, it is wide. The luminous flux is emitted only in the range of about 130 degrees. For this reason, the light-emitting diode can use light more efficiently.
さらに、人間の目は周囲が暗い場所では瞳孔が開いて明かりをできるだけ取り入れようとする特性を持っている。   Furthermore, the human eye has the characteristic that the pupil opens in a dark place and tries to capture as much light as possible.
したがって、郊外に用いる照明灯としては2Wの発光ダイオード1個でも十分なのである。   Therefore, a single 2 W light emitting diode is sufficient as an illumination lamp used in the suburbs.
図2は実施形態1に係る照明器具130の外観図である。図に示すように、照明器具130は取り付けステー135によってポール110に取り付ける。照明器具130は取り付けステー135にネジ留めして取り付ける。照明器具130はステー135に取り付ける角度をある程度の範囲で調整できるようにしている。したがって、照明器具130の取り付け角度を現場の状況に合わせて設定できる。   FIG. 2 is an external view of the lighting fixture 130 according to the first embodiment. As shown in the figure, the luminaire 130 is attached to the pole 110 by an attachment stay 135. The luminaire 130 is attached to the attachment stay 135 by screwing. The luminaire 130 is configured so that the angle attached to the stay 135 can be adjusted within a certain range. Therefore, the mounting angle of the lighting fixture 130 can be set according to the situation at the site.
照明器具130はアルミニウムで形成されたケース132とポリカーボネートで形成された透明カバー134とで構成される。ケース132内にはキャパシタ、電圧センサ、発光ダイオードおよび制御部が収納される。発光ダイオードは放射角130度の指向性を持つ広角タイプ、60度の指向性を持つ狭角タイプ、30度の指向性を持つスポットタイプのいずれかを選択する。照明灯の設置環境に適合させるためである。発光ダイオードから放射された光は透明カバー134を介して地面に照射される。   The lighting fixture 130 includes a case 132 made of aluminum and a transparent cover 134 made of polycarbonate. The case 132 houses a capacitor, a voltage sensor, a light emitting diode, and a control unit. The light-emitting diode is selected from a wide-angle type having a radiation angle of 130 degrees, a narrow-angle type having a directivity of 60 degrees, and a spot type having a directivity of 30 degrees. This is to adapt to the installation environment of the lighting. The light emitted from the light emitting diode is applied to the ground through the transparent cover 134.
図3は実施形態1に係る太陽電池照明装置の制御系のブロック図である。   FIG. 3 is a block diagram of a control system of the solar battery illumination device according to the first embodiment.
太陽電池照明装置の制御系は、太陽電池120、キャパシタ140、電圧センサ150、発光ダイオード160および制御部170を備えている。   The control system of the solar battery illumination device includes a solar battery 120, a capacitor 140, a voltage sensor 150, a light emitting diode 160, and a control unit 170.
太陽電池120は、太陽光によって発電する発電要素としての機能と屋外の明るさを検出する照度センサとしての機能とを兼ね備えている。   The solar cell 120 has both a function as a power generation element that generates power by sunlight and a function as an illuminance sensor that detects outdoor brightness.
キャパシタ140は太陽電池120が発電した電力を充電する蓄電池である。キャパシタ140の種類としては従来から種々のものが知られている。実施形態1では電気二重層キャパシタを用いている。   The capacitor 140 is a storage battery that charges the power generated by the solar battery 120. Various types of capacitors 140 are conventionally known. In the first embodiment, an electric double layer capacitor is used.
電圧センサ150は太陽電池120とキャパシタ140の端子間電圧(+端子と−端子間の電圧)を個別に検出するセンサである。電圧セン150は制御部170を構成するマイコンに内蔵されている。   The voltage sensor 150 is a sensor that individually detects the voltage between the terminals of the solar cell 120 and the capacitor 140 (voltage between the + terminal and the − terminal). The voltage sensor 150 is built in a microcomputer constituting the control unit 170.
発光ダイオード160はキャパシタ140が蓄えている電力で点灯し屋外を照らす光源である。   The light emitting diode 160 is a light source that is turned on with the electric power stored in the capacitor 140 and illuminates the outdoors.
制御部170は太陽電池120の電圧が基準電圧未満になった時にキャパシタ140の電圧に応じて発光ダイオード160の点灯出力を設定し、設定した点灯出力で発光ダイオード160を点灯させる一方、太陽電池120の電圧が基準電圧以上になった時に発光ダイオード160を消灯させるという制御を行なう。この制御は、具体的には制御部170を構成するマイコンで行なう。   The controller 170 sets the lighting output of the light emitting diode 160 according to the voltage of the capacitor 140 when the voltage of the solar cell 120 becomes lower than the reference voltage, and turns on the light emitting diode 160 with the set lighting output. Control is performed to turn off the light-emitting diode 160 when the voltage becomes higher than the reference voltage. Specifically, this control is performed by a microcomputer constituting the control unit 170.
図4は実施形態1に係る太陽電池照明装置の動作を示すフローチャートである。また、図5は図4のS104のステップのサブルーチンフローチャートである。
ステップS101
まず、日中は太陽電池120でキャパシタ140を充電する。太陽電池120は日照状態が良好であれば最大10W/hの発電量を持っている。太陽電池120で発電された電力は16.6W/hの容量を持つキャパシタ140を充電する。キャパシタ140は化学電池に比較すると内部抵抗が非常に小さい。したがって、日照状態が悪い曇りや雨の天候であっても、太陽電池120がわずかでも発電してさえいればキャパシタ140はその電力を充電する。
ステップS102
電圧センサ150は太陽電池120の端子間電圧を検出して制御部170に送る。制御部170は太陽電池120の端子間電圧が基準電圧未満であるか否かを判断する。制御部170に設定してある基準電圧は、太陽電池120の端子間電圧によって日没と日の出を正確に判断するための電圧である。基準電圧は日没と日の出の検出とで同一の電圧値であっても良いし、日没の検出と日の出の検出とで異なる電圧値を用いても良い。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the solar battery illumination device according to the first embodiment. FIG. 5 is a subroutine flowchart of step S104 of FIG.
Step S101
First, the capacitor 140 is charged by the solar battery 120 during the daytime. The solar battery 120 has a maximum power generation amount of 10 W / h if the sunshine condition is good. The electric power generated by the solar cell 120 charges the capacitor 140 having a capacity of 16.6 W / h. The capacitor 140 has a very small internal resistance compared to the chemical battery. Therefore, even in cloudy or rainy weather where the sunshine condition is bad, the capacitor 140 charges the power as long as the solar cell 120 generates even a small amount.
Step S102
The voltage sensor 150 detects the voltage between the terminals of the solar battery 120 and sends it to the controller 170. The controller 170 determines whether or not the terminal voltage of the solar cell 120 is less than the reference voltage. The reference voltage set in the controller 170 is a voltage for accurately determining sunset and sunrise based on the voltage between the terminals of the solar cell 120. The reference voltage may be the same voltage value for sunset and sunrise detection, or different voltage values may be used for sunset detection and sunrise detection.
太陽電池120の端子間電圧が基準電圧未満でなければ(ステップS102:NO)、現在は日没前および日の出後(換言すれば日中)であると判断できるので、太陽電池120が発電する電力をキャパシタ140に充電する。   If the voltage between the terminals of the solar cell 120 is not less than the reference voltage (step S102: NO), it can be determined that the current is before sunset and after sunrise (in other words, daytime), so the power generated by the solar cell 120 is The capacitor 140 is charged.
一方、太陽電池120の端子間電圧が基準電圧未満であれば(ステップS102:YES)、現在は日没後日の出前(換言すれば夜)であると判断できるので、適切な点灯パターンで発光ダイオード160を点灯させるために次の処理に進む。
ステップS103
電圧センサ150でキャパシタ140の電圧を検出する。電圧センサ150はキャパシタ140の端子間電圧Vを検出して制御部170に送る。
ステップS104
制御部170は検出されたキャパシタ140の端子間電圧Vに基づいて発光ダイオード160の点灯出力を設定する。点灯出力の設定は図5のサブルーチンフローチャートに基づいて次のように行なう。
On the other hand, if the voltage between the terminals of the solar cell 120 is less than the reference voltage (step S102: YES), it can be determined that the current is before sunset after sunset (in other words, at night). Proceed to the next process to light up.
Step S103
The voltage sensor 150 detects the voltage of the capacitor 140. The voltage sensor 150 detects the voltage V between the terminals of the capacitor 140 and sends it to the controller 170.
Step S104
The controller 170 sets the lighting output of the light emitting diode 160 based on the detected inter-terminal voltage V of the capacitor 140. The setting of the lighting output is performed as follows based on the subroutine flowchart of FIG.
制御部170は、電圧センサ150で検出されたキャパシタ140の端子間電圧Vが、キャパシタ140の定格電圧の100%から92.5%の間にあるか否かを判断する。実施形態1の場合、4.0Vの定格電圧のキャパシタ140を用いている。したがって、制御部170はキャパシタ140の端子間電圧Vが4.0V−3.7Vの間にあるか否かを判断する(S301)。   Control unit 170 determines whether or not terminal voltage V of capacitor 140 detected by voltage sensor 150 is between 100% and 92.5% of the rated voltage of capacitor 140. In the case of the first embodiment, a capacitor 140 having a rated voltage of 4.0 V is used. Therefore, the controller 170 determines whether or not the terminal voltage V of the capacitor 140 is between 4.0V and 3.7V (S301).
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の100%から92.5%の間にある場合には(S301:YES)、制御部170は発光ダイオード160の定格電力の100%の電力を3時間出力した後定格電力の20%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定する(S302)。実施形態1の場合、発光ダイオード160に供給する電流値を3時間の間は定格電流である250mAとし、以降は日の出まで定格電流の20%の50mAとする。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 100% and 92.5% of the rated voltage of the capacitor 140 (S301: YES), the control unit 170 uses 100% of the rated power of the light emitting diode 160. A lighting pattern that outputs 20% of the rated power after output for 3 hours is set as a lighting output (S302). In the case of the first embodiment, the current value supplied to the light emitting diode 160 is set to 250 mA, which is the rated current for 3 hours, and thereafter 50 mA, which is 20% of the rated current until sunrise.
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の100%から92.5%の間にない場合には(S301:NO)、制御部170は、キャパシタ140の端子間電圧Vが、キャパシタ140の定格電圧の92.5%から85%の間にあるか否かを判断する。実施形態1の場合、キャパシタ140の端子間電圧Vが3.7V−3.4Vの間にあるか否かを判断することになる(S303)。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is not between 100% and 92.5% of the rated voltage of the capacitor 140 (S301: NO), the controller 170 determines that the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is equal to the capacitor 140. It is determined whether the voltage is between 92.5% and 85% of the rated voltage. In the case of the first embodiment, it is determined whether or not the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 3.7V and 3.4V (S303).
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の92.5%から85%の間にある場合には(S303:YES)、制御部170は発光ダイオード160の定格電力の70%の電力を3時間出力した後定格電力の14%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定する(S304)。実施形態1の場合、発光ダイオード160に供給する電流値を3時間の間は定格電流の70%の175mAとし、以降は日の出まで定格電流の14%の35mAとする。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 92.5% and 85% of the rated voltage of the capacitor 140 (S303: YES), the control unit 170 uses 70% of the rated power of the light emitting diode 160. A lighting pattern for outputting 14% of the rated power after output for 3 hours is set as a lighting output (S304). In the case of Embodiment 1, the current value supplied to the light emitting diode 160 is set to 175 mA, which is 70% of the rated current, for 3 hours, and thereafter, it is set to 35 mA, which is 14% of the rated current until sunrise.
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の92.5%から85%の間にない場合には(S303:NO)、制御部170は、キャパシタ140の端子間電圧Vが、キャパシタ140の定格電圧の85%から75%の間にあるか否かを判断する。実施形態1の場合、キャパシタ140の端子間電圧Vが3.4V−3.0Vの間にあるか否かを判断することになる(S305)。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is not between 92.5% and 85% of the rated voltage of the capacitor 140 (S303: NO), the controller 170 determines that the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is equal to the capacitor 140. It is determined whether the rated voltage is between 85% and 75%. In the case of the first embodiment, it is determined whether or not the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 3.4 V and 3.0 V (S305).
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の85%から75%の間にある場合には(S305:YES)、制御部170は発光ダイオード160の定格電力の50%の電力を3時間出力した後定格電力の10%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定する(S306)。実施形態1の場合、発光ダイオード160に供給する電流値を3時間の間は定格電流の50%の125mAとし、以降は日の出まで定格電流の10%の35mAとする。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 85% and 75% of the rated voltage of the capacitor 140 (S305: YES), the control unit 170 supplies 50% of the rated power of the light emitting diode 160 for 3 hours. A lighting pattern for outputting 10% of the rated power after the output is set to the lighting output (S306). In the case of Embodiment 1, the current value supplied to the light-emitting diode 160 is set to 125 mA, which is 50% of the rated current, for 3 hours, and thereafter, is set to 35 mA, which is 10% of the rated current until sunrise.
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の85%から75%の間にない場合には(S305:NO)、制御部170は、キャパシタ140の端子間電圧Vが、キャパシタ140の定格電圧の75%から50%の間にあるか否かを判断する。実施形態1の場合、キャパシタ140の端子間電圧Vが3.0V−2.0Vの間にあるか否かを判断することになる(S307)。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is not between 85% and 75% of the rated voltage of the capacitor 140 (S305: NO), the controller 170 determines that the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is the rated voltage of the capacitor 140. It is determined whether the voltage is between 75% and 50%. In the case of the first embodiment, it is determined whether or not the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 3.0V-2.0V (S307).
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の75%から50%の間にある場合には(S307:YES)、制御部170は発光ダイオード160の定格電力の30%の電力を3時間出力した後定格電力の6%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定する(S308)。実施形態1の場合、発光ダイオード160に供給する電流値を3時間の間は定格電流の30%の75mAとし、以降は日の出まで定格電流の6%の25mAとする。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is between 75% and 50% of the rated voltage of the capacitor 140 (S307: YES), the control unit 170 supplies 30% of the rated power of the light emitting diode 160 for 3 hours. A lighting pattern for outputting 6% of the rated power after the output is set to the lighting output (S308). In the case of the first embodiment, the current value supplied to the light emitting diode 160 is set to 75 mA, which is 30% of the rated current, for 3 hours, and thereafter, is set to 25 mA, which is 6% of the rated current until sunrise.
キャパシタ140の端子間電圧Vがキャパシタ140の定格電圧の75%から50%の間にない場合には(S307:NO)、制御部170は異常回避処理を実行する(S309)。たとえば、太陽電池120の損傷による発電不能、キャパシタ140と制御部を結ぶ配線の断線、キャパシタ140の損傷による電力供給不能などの通常では考えられない重大な故障が生じたとして、制御部170、は発光ダイオード160を消灯し、異常発生ランプ(図示していないが図2に示したケース132に取り付ける)を点灯する。   When the inter-terminal voltage V of the capacitor 140 is not between 75% and 50% of the rated voltage of the capacitor 140 (S307: NO), the controller 170 executes an abnormality avoidance process (S309). For example, assuming that a serious failure that cannot normally be considered occurs, such as inability to generate power due to damage to the solar cell 120, disconnection of the wiring connecting the capacitor 140 and the control unit, or inability to supply power due to damage to the capacitor 140, the control unit 170, The light emitting diode 160 is turned off, and an abnormality occurrence lamp (not shown but attached to the case 132 shown in FIG. 2) is turned on.
なお、以上の点灯パターンを点灯出力に設定した場合、キャパシタ140の電圧が2.0V以下になることは計算上あり得ない。しかし、制御部170は万が一のことを考慮して、キャパシタ140の電圧が2.0V以下にならないように2.1Vの電圧を検出した時点で発光ダイオード160への供給電力を抑制するようにしてある。   In addition, when the above lighting pattern is set to lighting output, it is impossible for calculation that the voltage of the capacitor 140 becomes 2.0V or less. However, in consideration of an emergency, the controller 170 suppresses the power supplied to the light-emitting diode 160 when the voltage of 2.1 V is detected so that the voltage of the capacitor 140 does not become 2.0 V or less. is there.
以上のように、キャパシタ140の電圧によって点灯出力を設定することによって、キャパシタ140に充電されている電力を最大限有効に使用できるようになり、キャパシタ140の容量の縮小化、軽量化、低コスト化が実現できる。
ステップS105
制御部170はステップS104で設定した点灯出力で発光ダイオード160を点灯する。
ステップS106
制御部170は太陽電池120の端子間電圧が基準電圧以上であるか否かを判断する。
As described above, by setting the lighting output according to the voltage of the capacitor 140, the electric power charged in the capacitor 140 can be used to the maximum extent, and the capacity of the capacitor 140 can be reduced, reduced in weight, and reduced in cost. Can be realized.
Step S105
The controller 170 turns on the light emitting diode 160 with the lighting output set in step S104.
Step S106
The controller 170 determines whether or not the terminal voltage of the solar cell 120 is equal to or higher than the reference voltage.
太陽電池120の端子間電圧が基準電圧以上でなければ(ステップS106:NO)、現在は日没後日の出前(換言すれば夜)であると判断できるので、ステップS105に戻り、制御部170は設定した点灯出力で発光ダイオード160を点灯する。   If the inter-terminal voltage of the solar cell 120 is not equal to or higher than the reference voltage (step S106: NO), it can be determined that the current time is after sunset and before sunrise (in other words, at night). The light emitting diode 160 is turned on with the turned on output.
一方、太陽電池120の端子間電圧が基準電圧以上であれば(ステップS106:YES)、現在は日没前および日の出後(換言すれば日中)であると判断できるので、次の処理に進む。
ステップS107
制御部170は発光ダイオード160を消灯する。
On the other hand, if the inter-terminal voltage of solar cell 120 is equal to or higher than the reference voltage (step S106: YES), it can be determined that the current time is before sunset and after sunrise (in other words, during the day), so the process proceeds to the next process. .
Step S107
The controller 170 turns off the light emitting diode 160.
以上のように、実施形態1では、キャパシタ140の電圧がキャパシタ140の満充電時の電圧の100%〜92.5%の間にあるときには、発光ダイオード160を100%の電力で3時間点灯した後日の出まで定格電力の20%の電力で点灯する。また、92.5%〜85%の間にあるときには発光ダイオード160を定格電力の70%の電力で3時間点灯した後日の出まで定格電力の14%の電力で点灯する。そして、85%〜75%の間にあるときには発光ダイオード160を定格電力の50%の電力で3時間点灯した後日の出まで定格電力の10%の電力で点灯する。さらに、75%〜50%の間にあるときには発光ダイオード160を定格電力の30%の電力で3時間点灯した後日の出まで定格電力の6%の電力で点灯する。   As described above, in the first embodiment, when the voltage of the capacitor 140 is between 100% and 92.5% of the voltage when the capacitor 140 is fully charged, the light emitting diode 160 is turned on with 100% power for 3 hours. It will be lit at 20% of the rated power until sunrise. Further, when it is between 92.5% and 85%, the light-emitting diode 160 is lit at 70% of the rated power for 3 hours and then lit at 14% of the rated power until sunrise. When it is between 85% and 75%, the light emitting diode 160 is lit at 50% of the rated power for 3 hours and then lit at 10% of the rated power until sunrise. Further, when it is between 75% and 50%, the light emitting diode 160 is lit at 30% of the rated power for 3 hours and then lit at 6% of the rated power until sunrise.
以上のような点灯パターンで発光ダイオード160を点灯させることによって、天候にかかわらずに、人通りの多い日没から3時間の間は周囲を明るく照らすことができ、その後は最低限の明るさを確保しつつ周囲を照らすことができる。   By illuminating the light emitting diode 160 with the above lighting pattern, the surroundings can be illuminated brightly for 3 hours from the busy sunset regardless of the weather, and then the minimum brightness is achieved. The surroundings can be illuminated while ensuring.
また、発光ダイオード160の点灯方法として連続点灯とパルス点灯の2つの点灯方法がある。連続点灯は直流電源で電球を点灯するのと同様に時間的に連続して一定の輝度で発光ダイオード160を点灯する方法である。パルス点灯は1/100秒程度の一定の周期で点灯と消灯を繰り返して発光ダイオード160を点灯する方法である。   There are two lighting methods for the light emitting diode 160: continuous lighting and pulse lighting. Continuous lighting is a method of lighting the light-emitting diode 160 with a constant luminance continuously in time similar to lighting a light bulb with a DC power supply. Pulse lighting is a method of lighting the light emitting diode 160 by repeatedly turning on and off at a constant cycle of about 1/100 second.
実施形態1ではパルス点灯を採用しているが、太陽光に倣って連続点灯を採用しても良いのはもちろんである。   Although the pulse lighting is adopted in the first embodiment, it goes without saying that continuous lighting may be adopted following the sunlight.
また、実施形態1では高出力での点灯時間を3時間に設定したが、設置場所の要求に応じてもっと長くまたはもっと短く設定しても良い。   In the first embodiment, the lighting time at high output is set to 3 hours. However, the lighting time may be set longer or shorter depending on the requirement of the installation location.
さらに、実施形態1では点灯パターンをキャパシタ140の電圧に応じて段階的に設定するようにしたが、キャパシタ140の電圧に応じて無段階に設定するようにしても良い。たとえば、4.0Vから2.0Vの間で検出されるキャパシタ140の電圧に応じて、3時間点灯する発光ダイオード160の供給電力を100%から30%の間で連続的に変化させ、さらにそれ以降に点灯する発光ダイオード160の供給電力を20%から6%の間で連続的に変化させるようにしても良い。
(実施形態2)
図6は実施形態2に係る太陽電池照明装置の外観図である。図に示すように、実施形態2に係る太陽電池照明装置は、実施形態1と同様に照明灯として機能するものである。
Further, in the first embodiment, the lighting pattern is set stepwise according to the voltage of the capacitor 140, but may be set steplessly according to the voltage of the capacitor 140. For example, according to the voltage of the capacitor 140 detected between 4.0V and 2.0V, the supply power of the light emitting diode 160 that is lit for 3 hours is continuously changed between 100% and 30%, and Thereafter, the power supplied to the light-emitting diode 160 that is subsequently turned on may be continuously changed between 20% and 6%.
(Embodiment 2)
FIG. 6 is an external view of the solar battery illumination device according to the second embodiment. As shown in the drawing, the solar cell illumination device according to the second embodiment functions as an illumination lamp as in the first embodiment.
太陽電池照明装置100は、室外に設置されるポール110、ポール110の一端に設置される太陽電池120、ポール110の胴体部分に取り付けられる照明器具130とで構成される。   The solar cell lighting device 100 includes a pole 110 installed outdoors, a solar cell 120 installed at one end of the pole 110, and a lighting fixture 130 attached to a body portion of the pole 110.
ポール110および太陽電池120は実施形態1と同一であるのでそれらの説明は省略する。   Since the pole 110 and the solar cell 120 are the same as those in the first embodiment, their descriptions are omitted.
照明器具130は、太陽電池120が発電した電力を充電するキャパシタ、太陽電池120とキャパシタの電圧を検出する電圧センサ、光を放射する発光ダイオードおよび発光ダイオードの明るさを制御する制御部を内蔵している。照明器具130は人間の接近を検出する人感センサ180を備えている。   The luminaire 130 includes a capacitor that charges the power generated by the solar cell 120, a voltage sensor that detects the voltage of the solar cell 120 and the capacitor, a light emitting diode that emits light, and a controller that controls the brightness of the light emitting diode. ing. The luminaire 130 includes a human sensor 180 that detects human approach.
キャパシタ、電圧センサおよび発光ダイオードは実施形態1と同一であるのでそれらの説明は省略する。   Since the capacitor, the voltage sensor, and the light emitting diode are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
人感センサ180は太陽電池照明装置100が照明灯として有効に機能するように、太陽電池照明装置100から離れたところ(5m−10m程度)でも人間の存在を検出できる特性を持っている。   The human sensor 180 has a characteristic capable of detecting the presence of a human even at a distance from the solar cell illumination device 100 (about 5 m to 10 m) so that the solar cell illumination device 100 functions effectively as an illumination lamp.
図7は実施形態2に係る照明器具130の外観図である。図に示すように、照明器具130は取り付けステー135によってポール110に取り付ける。照明器具130は取り付けステー135にネジ留めして取り付ける。照明器具130はステー135に取り付ける角度をある程度の範囲で調整できるようにしている。したがって、照明器具130の取り付け角度を現場の状況に合わせて設定できる。人感センサ180は照明器具130に専用のステー182によって取り付ける。   FIG. 7 is an external view of a lighting fixture 130 according to the second embodiment. As shown in the figure, the luminaire 130 is attached to the pole 110 by an attachment stay 135. The luminaire 130 is attached to the attachment stay 135 by screwing. The luminaire 130 is configured so that the angle attached to the stay 135 can be adjusted within a certain range. Therefore, the mounting angle of the lighting fixture 130 can be set according to the situation at the site. The human sensor 180 is attached to the lighting fixture 130 by a dedicated stay 182.
照明器具130の構成や照明器具130に収納されるものは実施形態1と同一であるのでそれらの説明は省略する。   Since the structure of the lighting fixture 130 and the thing accommodated in the lighting fixture 130 are the same as Embodiment 1, those description is abbreviate | omitted.
図8は実施形態1に係る太陽電池照明装置の制御系のブロック図である。   FIG. 8 is a block diagram of a control system of the solar battery illumination device according to the first embodiment.
太陽電池照明装置の制御系は、太陽電池120、キャパシタ140、電圧センサ150、発光ダイオード160、制御部170および人感センサ180を備えている。   The control system of the solar battery illumination device includes a solar battery 120, a capacitor 140, a voltage sensor 150, a light emitting diode 160, a control unit 170, and a human sensor 180.
太陽電池120は、太陽光によって発電する発電要素としての機能と屋外の明るさを検出する照度センサとしての機能とを兼ね備えている。   The solar cell 120 has both a function as a power generation element that generates power by sunlight and a function as an illuminance sensor that detects outdoor brightness.
キャパシタ140は太陽電池120が発電した電力を充電する蓄電池である。キャパシタ140の種類としては従来から種々のものが知られている。実施形態2では電気二重層キャパシタを用いている。   The capacitor 140 is a storage battery that charges the power generated by the solar battery 120. Various types of capacitors 140 are conventionally known. In the second embodiment, an electric double layer capacitor is used.
電圧センサ150は太陽電池120とキャパシタ140の端子間電圧(+端子と−端子間の電圧)を個別に検出するセンサである。電圧セン150は制御部170を構成するマイコンに内蔵されている。   The voltage sensor 150 is a sensor that individually detects the voltage between the terminals of the solar cell 120 and the capacitor 140 (voltage between the + terminal and the − terminal). The voltage sensor 150 is built in a microcomputer constituting the control unit 170.
発光ダイオード160はキャパシタ140が蓄えている電力で点灯し屋外を照らす光源である。   The light emitting diode 160 is a light source that is turned on with the electric power stored in the capacitor 140 and illuminates the outdoors.
人感センサ180は人間の接近を検出するセンサである。   The human sensor 180 is a sensor that detects human approach.
制御部170は太陽電池120の電圧が基準電圧未満になった時にキャパシタ140の電圧に応じて発光ダイオード160の点灯出力を設定し、かつ、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ、設定した点灯出力で発光ダイオード160を点灯させる一方、太陽電池120の電圧が基準電圧以上になった時に発光ダイオード160を消灯させるという制御を行なう。この制御は、具体的には制御部170を構成するマイコンで行なう。   The controller 170 sets the lighting output of the light emitting diode 160 according to the voltage of the capacitor 140 when the voltage of the solar battery 120 becomes lower than the reference voltage, and when the human sensor 180 detects the approach of a human being. Only, the light emitting diode 160 is turned on with the set lighting output, while the light emitting diode 160 is turned off when the voltage of the solar cell 120 becomes equal to or higher than the reference voltage. Specifically, this control is performed by a microcomputer constituting the control unit 170.
図9は実施形態1に係る太陽電池照明装置の動作を示すフローチャートである。
ステップS201
まず、日中は太陽電池120でキャパシタ140を充電する。太陽電池120およびキャパシタ140は実施形態1と同一であるのでそれらの説明は省略する。
ステップS202
電圧センサ150は太陽電池120の端子間電圧を検出して制御部170に送る。制御部170は太陽電池120の端子間電圧が基準電圧未満であるか否かを判断する。制御部170に設定してある基準電圧は、太陽電池120の端子間電圧によって日没と日の出を正確に判断するための電圧である。基準電圧は日没と日の出の検出とで同一の電圧値であっても良いし、日没の検出と日の出の検出とで異なる電圧値を用いても良い。
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the solar battery illumination device according to the first embodiment.
Step S201
First, the capacitor 140 is charged by the solar battery 120 during the daytime. Since the solar cell 120 and the capacitor 140 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
Step S202
The voltage sensor 150 detects the voltage between the terminals of the solar battery 120 and sends it to the controller 170. The controller 170 determines whether or not the terminal voltage of the solar cell 120 is less than the reference voltage. The reference voltage set in the controller 170 is a voltage for accurately determining sunset and sunrise based on the voltage between the terminals of the solar cell 120. The reference voltage may be the same voltage value for sunset and sunrise detection, or different voltage values may be used for sunset detection and sunrise detection.
太陽電池120の端子間電圧が基準電圧未満でなければ(ステップS202:NO)、現在は日没前および日の出後(換言すれば日中)であると判断できるので、太陽電池120が発電する電力をキャパシタ140に充電する。   If the inter-terminal voltage of solar cell 120 is not less than the reference voltage (step S202: NO), it can be determined that the current is before sunset and after sunrise (in other words, daytime). The capacitor 140 is charged.
一方、太陽電池120の端子間電圧が基準電圧未満であれば(ステップS202:YES)、現在は日没後日の出前(換言すれば夜)であると判断できるので、適切な点灯パターンで発光ダイオード160を点灯させるために次の処理に進む。
ステップS203
電圧センサ150でキャパシタ140の電圧を検出する。電圧センサ150はキャパシタ140の端子間電圧Vを検出して制御部170に送る。
ステップS204
制御部170は検出されたキャパシタ140の端子間電圧Vに基づいて発光ダイオード160の点灯出力を設定する。点灯出力の設定は図5のサブルーチンフローチャートに示した通りであり、実施形態1と同一であるので、その説明は省略する。
ステップS205
制御部170は人感センサ180が人間の接近を検出したか否かを判断する。
On the other hand, if the voltage between the terminals of the solar cell 120 is less than the reference voltage (step S202: YES), it can be determined that the current time is after sunrise and before sunrise (in other words, at night), so the light emitting diode 160 has an appropriate lighting pattern. Proceed to the next process to light up.
Step S203
The voltage sensor 150 detects the voltage of the capacitor 140. The voltage sensor 150 detects the voltage V between the terminals of the capacitor 140 and sends it to the controller 170.
Step S204
The controller 170 sets the lighting output of the light emitting diode 160 based on the detected inter-terminal voltage V of the capacitor 140. The setting of the lighting output is as shown in the subroutine flowchart of FIG. 5 and is the same as that of the first embodiment, so that the description thereof is omitted.
Step S205
The controller 170 determines whether or not the human sensor 180 has detected human approach.
人間の接近を検出していれなければ(ステップS205:NO)、人間の接近が検出されるまで待つ。一方、人間の接近を検出していれば(ステップS205:YES)、適切な点灯パターンで発光ダイオード160を点灯させるために次の処理に進む。
ステップS206
制御部170はステップS204で設定した点灯出力で発光ダイオード160を点灯する。
ステップS207
制御部170は太陽電池120の端子間電圧が基準電圧以上であるか否かを判断する。
If no human approach is detected (step S205: NO), the process waits until a human approach is detected. On the other hand, if a human approach is detected (step S205: YES), the process proceeds to the next process in order to light the light emitting diode 160 with an appropriate lighting pattern.
Step S206
The controller 170 lights the light emitting diode 160 with the lighting output set in step S204.
Step S207
The controller 170 determines whether or not the terminal voltage of the solar cell 120 is equal to or higher than the reference voltage.
太陽電池120の端子間電圧が基準電圧以上でなければ(ステップS207:NO)、現在は日没後日の出前(換言すれば夜)であると判断できるので、ステップS205に戻る。   If the voltage between the terminals of the solar cell 120 is not equal to or higher than the reference voltage (step S207: NO), it can be determined that the current time is after sunset and before sunrise (in other words, at night), so the process returns to step S205.
一方、太陽電池120の端子間電圧が基準電圧以上であれば(ステップS207:YES)、現在は日没前および日の出後(換言すれば日中)であると判断できるので、次の処理に進む。
ステップS208
制御部170は発光ダイオード160を消灯する。
On the other hand, if the inter-terminal voltage of solar cell 120 is equal to or higher than the reference voltage (step S207: YES), it can be determined that the current time is before sunset and after sunrise (in other words, during the day), so the process proceeds to the next process. .
Step S208
The controller 170 turns off the light emitting diode 160.
以上のように、実施形態2では、キャパシタ140の電圧がキャパシタ140の満充電時の電圧の100%〜92.5%の間にあるときには、3時間の間、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を100%の電力で点灯できるようにし、その後日の出までは、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の20%の電力で点灯できるようにする。また、92.5%〜85%の間にあるときには、3時間の間、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の70%の電力で点灯できるようにし、その後日の出までは、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の14%の電力で点灯できるようにする。   As described above, in the second embodiment, when the voltage of the capacitor 140 is between 100% and 92.5% of the fully charged voltage of the capacitor 140, the human sensor 180 approaches the human sensor 180 for 3 hours. The light-emitting diode 160 can be turned on with 100% power only when a human being is detected, and until then, the light-emitting diode 160 is only 20% of the rated power until the human sensor 180 is detected. It can be lit with the power of. Further, when it is between 92.5% and 85%, the light emitting diode 160 can be turned on with 70% of the rated power only when the human sensor 180 detects the human approach for 3 hours. After that, until the sunrise, the light emitting diode 160 can be turned on with 14% of the rated power only when the human sensor 180 detects the approach of a human.
そして、85%〜75%の間にあるときには、3時間の間、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の50%の電力で点灯できるようにし、その後日の出までは、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の10%の電力で点灯できるようにする。さらに、75%〜50%の間にあるときには、3時間の間、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の30%の電力できるようにし、その後日の出までは、人感センサ180で人間の接近が検出されている時にのみ発光ダイオード160を定格電力の6%の電力で点灯できるようにする。   And when it is between 85% and 75%, the light emitting diode 160 can be lit at 50% of the rated power only when the human sensor 180 detects human approach for 3 hours. After that, until the sunrise, the light emitting diode 160 can be turned on with 10% of the rated power only when the human sensor 180 detects the human approach. Furthermore, when it is between 75% and 50%, the light emitting diode 160 is allowed to be powered at 30% of the rated power only when the human sensor 180 is detected by the human sensor 180 for 3 hours, and then the sunrise. Until then, the light emitting diode 160 can be turned on with 6% of the rated power only when the human sensor 180 detects the approach of a human.
以上のような点灯パターンで発光ダイオード160を点灯させることによって、天候にかかわらずに、人通りの多い日没から3時間の間は人間が近づくと周囲を明るく照らすことができ、その後は人間が近づくと最低限の明るさを確保しつつ周囲を照らすことができる。   By turning on the light-emitting diode 160 with the lighting pattern as described above, regardless of the weather, it is possible to illuminate the surroundings brightly when a human approaches for 3 hours from a busy sunset, and then the human When approaching, it can illuminate the surroundings while ensuring minimum brightness.
実施形態2ではパルス点灯を採用しているが、太陽光に倣って連続点灯を採用しても良いのはもちろんである。   Although the pulse lighting is adopted in the second embodiment, it goes without saying that the continuous lighting may be adopted following the sunlight.
また、実施形態2では高出力での点灯時間を3時間に設定したが、設置場所の要求に応じてもっと長くまたはもっと短く設定しても良い。   In the second embodiment, the lighting time at high output is set to 3 hours. However, the lighting time may be set longer or shorter depending on the requirements of the installation location.
さらに、実施形態1では点灯パターンをキャパシタ140の電圧に応じて段階的に設定するようにしたが、キャパシタ140の電圧に応じて無段階に設定するようにしても良い。   Further, in the first embodiment, the lighting pattern is set stepwise according to the voltage of the capacitor 140, but may be set steplessly according to the voltage of the capacitor 140.
以上の実施形態1および2では、キャパシタ140の充電源として太陽電池120を例示して説明したが、太陽電池120以外にも風力発電機、小型水力発電機など自然エネルギーを電気に変換する機器を充電源として使用しても良い。自然エネルギーを電気に変換する機器は、発電量が自然任せであるという点で太陽電池120と同じだからである。   In the first and second embodiments described above, the solar cell 120 is exemplified and described as a charging source for the capacitor 140. However, in addition to the solar cell 120, a device that converts natural energy into electricity, such as a wind power generator or a small hydroelectric generator, is used. It may be used as a charging source. This is because the device that converts natural energy into electricity is the same as the solar cell 120 in that the amount of power generation is left to nature.
以上のように、本発明では、内部抵抗が小さく日照の弱い日でも充電ができるキャパシタを使用し、かつ、キャパシタのエネルギー(蓄電量)は電圧の二乗に比例するという物理特性を利用した簡単な演算方法で得られる毎日の充電量を毎日の発光ダイオードの出力に反映させる制御を行なっている。その結果、天候という自然現象に連動した発光ダイオードの出力制御が可能になり、天候の悪い日が続けば照明は暗くなるがまったく点灯しない日(照明灯として機能がゼロになる最悪の事態)を限りなくなくすことが小さな容量のキャパシタで可能にすることができる。   As described above, the present invention uses a capacitor that has a low internal resistance and can be charged even on a day with weak sunlight, and uses a simple physical property that uses the physical characteristic that the energy (charged amount) of the capacitor is proportional to the square of the voltage. Control is performed to reflect the daily charge amount obtained by the calculation method on the daily output of the light emitting diode. As a result, it is possible to control the output of the light-emitting diode in conjunction with the natural phenomenon of weather, and if the day continues to be bad, the lighting will be dark but will not turn on at all (the worst situation when the function as a lighting light will be zero) It can be eliminated with a capacitor having a small capacity.
100 太陽電池照明装置、
110 ポール、
115 アンカーボルト枠、
120 太陽電池、
130 照明器具、
132 ケース、
134 透明カバー、
135 ステー、
140 キャパシタ、
150 電圧センサ、
160 発光ダイオード、
170 制御部、
180 人感センサ、
182 ステー。
100 solar cell lighting device,
110 Paul,
115 anchor bolt frame,
120 solar cells,
130 lighting fixtures,
132 cases,
134 Transparent cover,
135 stays,
140 capacitors,
150 voltage sensor,
160 light emitting diode,
170 control unit,
180 human sensor,
182 Stay.

Claims (4)

  1. 太陽光によって発電する太陽電池と、
    前記太陽電池が発電した電力を充電するキャパシタと、
    前記キャパシタが充電した電力によって点灯する発光ダイオードと、
    前記太陽電池および前記キャパシタの電圧を検出する電圧センサと、
    前記太陽電池の電圧が基準電圧未満になった時に前記キャパシタの電圧に応じて前記発光ダイオードの点灯出力を設定し、設定した点灯出力で前記発光ダイオードを点灯させる一方、前記太陽電池の電圧が基準電圧以上になった時に前記発光ダイオードを消灯させる制御部と、
    を備えたことを特徴とする太陽電池照明装置。
    Solar cells that generate electricity by sunlight,
    A capacitor for charging the power generated by the solar cell;
    A light emitting diode that is lit by the power charged by the capacitor;
    A voltage sensor for detecting voltages of the solar cell and the capacitor;
    When the voltage of the solar cell becomes less than a reference voltage, the lighting output of the light emitting diode is set according to the voltage of the capacitor, and the light emitting diode is turned on with the set lighting output, while the voltage of the solar cell is the reference A control unit that turns off the light emitting diode when the voltage exceeds a voltage;
    A solar battery lighting device comprising:
  2. 太陽光によって発電する太陽電池と、
    前記太陽電池が発電した電力を充電するキャパシタと、
    前記キャパシタが充電した電力によって点灯する発光ダイオードと、
    前記太陽電池および前記キャパシタの電圧を検出する電圧センサと、
    人間の接近を検出する人感センサと、
    前記太陽電池の電圧が基準電圧未満になった時に前記キャパシタの電圧に応じて前記発光ダイオードの点灯出力を設定し、かつ、前記人感センサで人間の接近が検出されている時にのみ、設定した点灯出力で前記発光ダイオードを点灯させる一方、前記太陽電池の電圧が基準電圧以上になった時に前記発光ダイオードを消灯させる制御部と、
    を備えたことを特徴とする太陽電池照明装置。
    Solar cells that generate electricity by sunlight,
    A capacitor for charging the power generated by the solar cell;
    A light emitting diode that is lit by the power charged by the capacitor;
    A voltage sensor for detecting voltages of the solar cell and the capacitor;
    A human sensor that detects human approach;
    The lighting output of the light emitting diode is set according to the voltage of the capacitor when the voltage of the solar cell becomes lower than a reference voltage, and is set only when the human sensor detects the approach of a human being. A control unit that turns on the light emitting diode with a lighting output, and turns off the light emitting diode when the voltage of the solar cell becomes equal to or higher than a reference voltage;
    A solar battery lighting device comprising:
  3. 前記制御部は、
    前記キャパシタの電圧が前記キャパシタの満充電時の電圧の100%〜92.5%の間にあるときには前記発光ダイオードの定格電力の100%の電力を一定時間出力した後前記定格電力の20%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定し、92.5%〜85%の間にあるときには前記発光ダイオードの定格電力の70%の電力を一定時間出力した後前記定格電力の14%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定し、85%〜75%の間にあるときには前記発光ダイオードの定格電力の50%の電力を一定時間出力した後前記定格電力の10%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定し、75%〜50%の間にあるときには前記発光ダイオードの定格電力の30%の電力を一定時間出力した後前記定格電力の6%の電力を出力する点灯パターンを点灯出力に設定することを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池照明装置。
    The controller is
    When the voltage of the capacitor is between 100% and 92.5% of the voltage when the capacitor is fully charged, the power of 100% of the rated power of the light emitting diode is output for a certain time and then 20% of the rated power. A lighting pattern for outputting power is set to lighting output, and when it is between 92.5% and 85%, 70% of the rated power of the light emitting diode is output for a certain period of time and then 14% of the rated power Is set to a lighting output, and when it is between 85% and 75%, 50% of the rated power of the light emitting diode is output for a certain time, and then 10% of the rated power is output. The lighting pattern is set to lighting output, and when it is between 75% and 50%, 30% of the rated power of the light emitting diode is output for a certain time and then 6% of the rated power. Solar lighting apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to set the lighting pattern to output a force to the lighting output.
  4. 前記制御部は、
    前記点灯出力で前記発光ダイオードを連続点灯またはパルス点灯させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の太陽電池照明装置。
    The controller is
    4. The solar cell illumination device according to claim 1, wherein the light emitting diode is continuously lit or pulsed with the lighting output. 5.
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