JP2012084485A

JP2012084485A - 照明装置

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Publication number: JP2012084485A
Application number: JP2010231827A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Nagasoe; 和史長添; Tetsuya Tanigawa; 哲也谷川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: JP5548091B2

Abstract

【課題】光出力をより長時間維持できる照明装置を提供する。
【解決手段】電池電圧が所定の切替閾値Ｖｂ１以上である期間には光源への電力供給のオンデューティを８０％とし、電池の両端電圧が切替閾値Ｖｂ１未満であって所定の下限閾値Ｖｂ２以上である期間には、電池電圧が低いほど上記のオンデューティを高くする。上記のオンデューティが最初から１００％とされる場合に比べ、光源の光出力をより長時間維持できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

従来から、昼間は太陽電池によって二次電池を充電し、夜間は二次電池を電源として光源を点灯させる照明装置が提供されている。

さらに、この種の照明装置として、二次電池を電源として所定電圧の直流電力を生成する直流電源回路を備え、この直流電源回路が出力する直流電力により光源としての発光ダイオードを点灯させるものもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−９２８１２号公報

しかしながら、上記のような直流電源回路は、二次電池の両端電圧がある程度低下すると出力電圧を一定に維持することができない。そして、直流電源回路の出力電圧が低下すると、発光ダイオードの光出力が低下してしまう。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光出力をより長時間維持できる照明装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、電池と、前記電池を電源として所定の電力を生成するように動作するとともに前記電力により電気的な光源を点灯させる電源回路と、前記電源回路から電気的な光源への電力供給をデューティ制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記電池の両端電圧を監視するとともに、前記電池の両端電圧が所定の切替閾値以上である期間には前記デューティ制御のオンデューティを１００％より低い所定の初期値とし、前記電池の両端電圧が切替閾値未満であって所定の下限閾値以上である期間には、前記電池の両端電圧が低いほど前記オンデューティを高くすることを特徴とする。

この照明装置において、前記制御回路は、前記光源の累積点灯時間を計時するとともに、前記累積点灯時間が長いほど前記初期値を高くすることが望ましい。

また、この照明装置において、所定の検出範囲内における人体を検出する人感センサを備え、前記制御回路は、前記人感センサによって人体が検出されてから前記人感センサによって人体が検出されていない状態の継続時間が前記点灯維持時間に達するまでの期間よりも、その他の期間には、前記オンデューティを低くすることが望ましい。

さらに、この照明装置において、前記制御回路は、前記電池の両端電圧が低いほど、前記点灯維持時間を短くすることが望ましい。

また、この照明装置において、太陽電池と、前記太陽電池によって充電される前記電池としての二次電池とを備え、前記制御回路は、前記太陽電池の発電量が所定の夜間判定閾値以上である期間には前記オンデューティを０％とし前記太陽電池の発電量が前記夜間判定閾値未満である期間には前記オンデューティを０％以外とするものであって、前記制御回路は、前記太陽電池の発電量が前記夜間判定閾値以上である期間中であっても、前記二次電池の両端電圧が所定の過充電閾値よりも高い期間には、前記オンデューティを０％以外として前記光源を点灯させることが望ましい。

本発明によれば、電源回路から光源への電力供給のオンデューティが最初から１００％とされる場合に比べ、光源の光出力をより長時間維持できる。

本発明の実施形態１の動作を示す説明図である。同上を示すブロック図である。同上を示す斜視図である。本発明の実施形態２を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように、太陽電池１と、二次電池２と、太陽電池１を電源として二次電池２を充電する充電回路３と、二次電池２を電源として所定の直流電力を出力する直流電源回路４と、この直流電力で点灯される光源５と、直流電源回路４を制御する制御回路６とを備える。

太陽電池１は太陽光を受光して電流を発生させるものであって、このような太陽電池１としてはシリコンを用いたものや有機薄膜を用いたものなど種々のものが周知である。

二次電池２としては例えばリチウムイオン電池や鉛蓄電池など種々のものが周知である。

充電回路３は、逆流防止用のダイオードのみで構成してもよいし、太陽電池１が発生させた電力を二次電池２の充電に適した適宜の電力に変換して二次電池２に供給する電子回路で構成してもよい。いずれの場合にも充電回路３は周知技術で実現可能であるので詳細な図示並びに説明は省略する。

直流電源回路４は、出力電圧を所定の目標電圧とするように、二次電池２の両端電圧の検出値に基いたフィードフォワード動作、又は、出力電圧の検出値に基いたフィードバック動作を行う。このような直流電源回路４としては、例えばブーストコンバータ（昇圧チョッパ回路）のような周知のスイッチング電源を用いることができる。

光源５としては、例えば発光ダイオードや白熱灯など、後述する間欠点灯が可能な周知の電気的光源を用いることができる。

制御回路６は例えばマイコンを用いて周知技術で実現することができる。

制御回路６は、二次電池２の両端電圧を監視しており、二次電池２の両端電圧に応じて直流電源回路４を制御する。

また、本実施形態は、図３に示すように下端を地面に固定されるポール７１を備える。太陽電池１はポール７１の上端に取り付けられ、直流電源回路４と光源５とスイッチング素子６とはそれぞれポール７１において太陽電池１の下側に取り付けられた灯体７２に収納及び保持され、二次電池２及び制御回路６はそれぞれポール７１の下端に取り付けられたケース７３に収納及び保持される。

以下、本実施形態の動作を説明する。

制御回路６は、太陽電池１の発電量を監視するとともに、太陽電池１の発電量に基いて昼間か夜間かを判定する。すなわち、制御回路６は、太陽電池１の発電量が所定の夜間判定閾値以上であれば昼間であると判定し、太陽電池１の発電量が所定の夜間判定閾値未満であれば夜間であると判定する。

そして、制御回路６は、昼間であると判定されている期間には、直流電源回路４から光源５への電力供給をオフさせる。この期間中には、充電回路３により二次電池２が充電される。

また、制御回路６は、夜間であると判定されている期間には、二次電池２の両端電圧（以下、「電池電圧」と呼ぶ。）に応じたデューティ制御を行う。

具体的には、図１に示すように、電池電圧が所定の切替閾値Ｖｂ１以上である期間Ｐ１には、制御回路６は、直流電源回路４から光源５への電力供給を、１００％より小さい所定のオンデューティ（例えば８０％）で周期的にオンオフすることで、光源５を間欠点灯させる。上記のオンオフは、例えば、直流電源回路４から光源５への給電路にＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング素子（図示せず）を挿入するとともに、このスイッチング素子をオンオフ駆動することで実現することができる。または、直流電源回路４がブーストコンバータからなる場合には、直流電源回路４がもともと有するスイッチング素子の制御により上記の間欠点灯を実現することも可能である。上記のオンオフの周波数（つまり間欠点灯の周波数）は、人の目で光源５の点滅が認識できない程度に十分に高い周波数とされる。

また、電池電圧が切替閾値Ｖｂ１未満且つ後述する下限閾値Ｖｂ２以上である期間Ｐ２には、制御回路６は、電池電圧の低下とともに上記のオンデューティを連続的に徐々に上昇させる。ここで、切替閾値Ｖｂ１は、直流電源回路４がフィードバック動作で出力電圧を一定に保つことができるような電池電圧の下限値とされる。また、電池電圧とオンデューティとの関係は、電池電圧の低下に伴う光源５の輝度の低下をオンデューティの上昇によって補って光源５の光出力（単位時間当りの光量であって光束の時間平均値）を一定に保つようなものとする。さらに、オンデューティが１００％に達するような所定の下限閾値Ｖｂ２に対し、電池電圧が同じかより低い期間Ｐ３には、電池電圧に関わらずオンデューティが１００％に維持され、すなわち光源５は連続点灯される。

上記構成によれば、上記のオンデューティが最初から１００％とされる場合に比べ、光源５の光出力が維持される期間が長くなる。具体的には、上記のオンデューティが最初から１００％とされる場合には電池電圧が切替閾値Ｖｂ１まで低下した時点から光源５の光出力の低下が開始されてしまうのに対し、本実施形態では電池電圧が切換閾値Ｖｂ１よりも低い下限閾値Ｖｂ２に達するまでは光源５の光出力が維持される。

また、制御回路６が、光源５の累積点灯時間を計時するとともに、累積点灯時間の経過に伴う光源５の光束の低下を補うように、累積点灯時間の経過とともに上記のオンデューティの初期値（つまり電池電圧が切替閾値Ｖｂ１以上であるときの値であり最低値）を高くしてもよい。具体的には、制御回路６は、累積点灯時間に応じた１以下の係数（以下、「点灯時間係数」と呼ぶ。）を、所定の基本値（例えば８０％）に乗じた値をオンデューティの初期値とする。点灯時間係数は、累積点灯時間が０であるときには１より小さい値（例えば０．７）とされ、累積点灯時間の経過とともに徐々に上昇され、最終的には１とされる。上記の場合、オンデューティの初期値は、累積点灯時間が０であるときは５６％とされ、累積点灯時間の経過とともに徐々に８０％まで引き上げられる。つまり、厳密にいえば、累積点灯時間の経過とともにオンデューティの初期値が高くされるのは、点灯時間係数が１に達するまでの期間となる。また、点灯時間係数が低いほど、下限閾値Ｖｂ２が低くなる。この構成を採用すれば、累積点灯時間の経過による光源５の光出力の低下が抑えられる。

（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、所定の検出範囲内の人体を検出する人感センサ８を備え、制御回路６が、光源５を点灯させている期間中、人感センサ８の出力に応じた動作を行う点が実施形態１と異なる。

具体的には、制御回路６は、人感センサ８によって人体が検出されてから、人感センサ８によって人体が検出されない状態の継続時間が所定の点灯維持時間に達するまでの期間（以下、「検出期間」と呼ぶ。）よりも、その他の期間（以下、「非検出期間」と呼ぶ。）では上記のオンデューティを低くする。すなわち、制御回路６の動作が開始されてから最初に人感センサ８によって人体が検出されるまでの期間と、人感センサ８によって人体が検出されない状態の継続時間が所定の点灯維持時間に達してから次に人感センサ８によって人体が検出されるまでの期間とが、それぞれ非検出期間である。

例えば、検出期間中のオンデューティは実施形態１と共通とされ、非検出期間中のオンデューティは実施形態１のオンデューティに１より小さい所定の係数を乗じたものとされる。または、非検出期間中には、オンデューティを０として光源５を消灯状態に維持してもよい。人感センサとしては、検出範囲から入射する熱線（赤外光）の変化に基いて人体を検出する熱線式や、送信波（超音波又は電波）を検出範囲に照射するとともに検出範囲からの反射波を受信しそのドップラシフトに基いて人体を検出するドップラー式など、周知の人感センサを用いることができる。人感センサ８は、例えば灯体７２に保持される。上記の検出範囲は、例えば、光源５によって照明される範囲に対して少なくとも一部が重なるような範囲とされる。

さらに、本実施形態において、電池電圧が低いほど、点灯維持時間が短くされるものとしてもよい。この構成を採用すれば、電池電圧が低いほど検出期間が短くされて消費電力が抑えられやすくなる。

また、実施形態１や本実施形態において、昼間と判定されている期間であっても、電池電圧が所定の過充電閾値以上である期間には、制御回路６がオンデューティを０以外として光源５を点灯させるようにしてもよい。上記の過充電閾値は、例えば二次電池２の定格電圧であり、少なくとも切替閾値Ｖｂ１よりも高い電圧とされる。この構成を採用すれば、二次電池２に過剰な電気的ストレスが加わることを避けることができる。

２二次電池（電池）
４直流電源回路（電源回路）
５光源
６制御回路
Ｖｂ１切替閾値
Ｖｂ２下限閾値

Claims

電池と、
前記電池を電源として所定の電力を生成するように動作するとともに前記電力により電気的な光源を点灯させる電源回路と、
前記電源回路から電気的な光源への電力供給をデューティ制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記電池の両端電圧を監視するとともに、前記電池の両端電圧が所定の切替閾値以上である期間には前記デューティ制御のオンデューティを１００％より低い所定の初期値とし、前記電池の両端電圧が切替閾値未満であって所定の下限閾値以上である期間には、前記電池の両端電圧が低いほど前記オンデューティを高くすることを特徴とする照明装置。
前記制御回路は、前記光源の累積点灯時間を計時するとともに、前記累積点灯時間が長いほど前記初期値を高くすることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
所定の検出範囲内における人体を検出する人感センサを備え、
前記制御回路は、前記人感センサによって人体が検出されてから前記人感センサによって人体が検出されていない状態の継続時間が前記点灯維持時間に達するまでの期間よりも、その他の期間には、前記オンデューティを低くすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明装置。
前記制御回路は、前記電池の両端電圧が低いほど、前記点灯維持時間を短くすることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
太陽電池と、
前記太陽電池によって充電される前記電池としての二次電池とを備え、
前記制御回路は、前記太陽電池の発電量が所定の夜間判定閾値以上である期間には前記オンデューティを０％とし前記太陽電池の発電量が前記夜間判定閾値未満である期間には前記オンデューティを０％以外とするものであって、
前記制御回路は、前記太陽電池の発電量が前記夜間判定閾値以上である期間中であっても、前記二次電池の両端電圧が所定の過充電閾値よりも高い期間には、前記オンデューティを０％以外として前記光源を点灯させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。