JP2013045654A - 太陽光発電機能付照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不点灯を軽減できる太陽光発電機能付照明装置を提供する。
【解決手段】太陽光発電機能付照明装置１０は、太陽電池１２と、太陽電池１２により発電した電力を蓄える蓄電池１３と、蓄電池１３の電力により点灯する照明部１５と、太陽電池１２の発電電圧および蓄電池１３から照明部１５へ供給される供給電力の平均値の低下を監視するとともに、照明部１５を制御する制御部１４と、を備え、発電電圧が基準電圧以下を一定時間継続したときに、制御部１４が供給電力の平均値を低下させる照度制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光を取り込んで電力を発生する太陽電池を装備して街路灯や天井灯等に適用される太陽光発電機能付照明装置に関する。

従来より、太陽電池と、太陽電池で昼間に充電される蓄電池と、蓄電池の昼間の充電容量を検出する充電容量検出回路と、昼間に充電された蓄電池で夜間に点灯される発光体とを備えた太陽光発電機能付照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、昼間に充電される蓄電池の充電容量が小さくなると、充電容量検出回路がこのことを検出して、発光体へ供給する電流値を減少させる。

特開２００１−９２３９１号公報（図２、請求項１）

特許文献１は、ＬＥＤである発光体を毎日決められた時間確実に点灯するのが難しい欠点を、極めて簡単な回路で解決できる。
ところが、特許文献１は、昼間に充電される蓄電池の充電容量を検知しているものの、太陽電池に破損や接続外れや太陽電池の表面への積雪等が生じていて、太陽電池が発電不能となっていることを検知できない。
従って、特許文献１は、太陽電池が発電不能となったまま放置された場合、蓄電池が一定以上消費された状態から制御するため早期に不点灯になる。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、不点灯を軽減できる太陽光発電機能付照明装置を提供することにある。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置は、太陽電池と、前記太陽電池により発電した電力を蓄える蓄電池と、前記蓄電池の前記電力により点灯する照明部と、前記太陽電池の発電電圧および前記蓄電池から前記照明部へ供給される供給電力の平均値の低下を監視するとともに、前記照明部を制御する制御部と、を備え、前記発電電圧が基準電圧以下を一定時間継続したときに、前記制御部が前記供給電力の平均値を低下させる照度制御を行う。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置は、前記照明部が最大照度で発光できる供給電力を前記蓄電池が前記照明部に供給できる程度に前記蓄電池に蓄電されたときから２４時間経過後に、前記制御部が前記照度制御を行う。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置によれば、不点灯を軽減できるという効果を奏する。

本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置の側面図 本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置の回路構成図 本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置の太陽電池が正常のときの晴天時のタイミングチャート 本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置の太陽電池が正常のときの雨天時のタイミングチャート 本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置の太陽電池の不具合時のタイミングチャート

以下、本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置１０は、地面９０に埋設されるポール１１と、ポール１１の上端部に取り付けられた太陽電池パネル１２と、ポール１１の下部に取り付けられた蓄電池１３および制御部１４とを備える。
また、太陽光発電機能付照明装置１０は、ポール１１の上部に取り付けられた照明部１５を備える。

太陽電池パネル１２は、太陽光を取り込んで電力を発生する。蓄電池１３は、太陽電池パネル１２が発電した電力を蓄える。照明部１５は、蓄電池１３に蓄電された電力により点灯する。照明部１５は、下方に向けた配光特性を有する。
制御部１４は、太陽電池パネル１２の発電電圧および蓄電池１３から照明部１５へ供給される供給電力の平均値の低下を監視するとともに照明部１５を制御する。

図２に示すように、照明部１５は、点灯装置１６と、光源１７とを備える。光源１７には、ＬＥＤや電球が適用される。光源１７がＬＥＤである場合は点灯装置１６が電源ユニットになる。光源１７が電球である場合は点灯装置１６がパワーコンディショナになる。
制御部１４は、演算処理回路（マイコン）１８を備え、太陽電池パネル１２に電気的に接続された太陽電池発電電圧検知部１９から演算処理回路１８に太陽電池発電電圧測定値が与えられる。
制御部１４は、タイマーとしてあらかじめ２４時間が設定されていて、照明制御時間設定部２０により日没後に点灯してから日出後に消灯するまでの時間が設定される。
また、演算処理回路１８には、照明制御時間設定部２０から判定時間値が与えられる。

制御部１４は、太陽電池パネル１２にアノードが接続されたダイオードである逆流防止部２１を備え、逆流防止部２１のカソードが接続された充電制御部２２を備える。
充電制御部２２は、リレー等であり、演算処理回路１８により検出された蓄電池１３の蓄電容量値が所定値になるまで演算処理回路１８より与えられる充電許可信号によりオンすることにより、太陽電池パネル１２が発電した直流電力を蓄電池１３に与える。
これとは異なり、充電制御部２２は、演算処理回路１８により検出された蓄電池１３の蓄電容量値が所定値を超えると、演算処理回路１８より与えられる充電禁止信号によりオフすることにより、蓄電池１３への通電経路を遮断する。

制御部１４は、照明点灯制御部２３と、蓄電池電圧検知部２４とを備える。照明点灯制御部２３は、リレー等であり、演算処理回路１８より与えられる照明許可信号によりオンして蓄電池１３に蓄電された電力を点灯装置１６に与える。
これとは異なり、照明点灯制御部２３は、演算処理回路１８より与えられる照明禁止信号によりオフして蓄電池１３から点灯装置１６への通電経路を遮断する。
蓄電池電圧検知部２４は、蓄電池１３に蓄電されている電力を常時検知しており、検知した電力値信号を演算処理回路１８に与えることにより、蓄電池１３が過充電および過放電されないように制御する。

制御部１４は、演算処理回路１８により、太陽電池発電電圧検知部１９から与えられる太陽電池発電電圧測定値により太陽電池パネル１２の発電電圧値を常時監視しており、与えられた太陽電池発電電圧測定値に基づいて点灯装置１６を制御する。
具体的に、制御部１４は、演算処理回路１８が、日没を検知する発電電圧閾値Ｖ１および日出を検知する発電電圧閾値Ｖ２を格納している（図３参照）。

制御部１４は、演算処理回路１８が、太陽電池パネル１２の発電電圧が、発電電圧閾値Ｖ１を下回った時点を日没と検知して照明点灯制御部２３をオンさせることにより、照明部１５の光源１７を点灯させる。
制御部１４は、演算処理回路１８が、日没を検知してから一定時間経過後または日出を検知したときに照明点灯制御部２３をオフさせることにより、照明部１５の光源１７を消灯させる。

制御部１４は、演算処理回路１８により、太陽電池パネル１２の発電電圧が、発電電圧閾値Ｖ２および発電電圧閾値Ｖ１を下回ったことを検知したときに、クロックタイマ等により時間計測を開始する。
そして、演算処理回路１８は、太陽電池パネル１２の発電電圧が、発電電圧閾値Ｖ２を上回る時点まで時間計測を継続する。
すなわち、演算処理回路１８は、照明部１５が最大照度で発光できる供給電力を蓄電池１３が照明部１５に供給できる程度に蓄電池１３に蓄電されたときから、時間計測を開始する。
そして、演算処理回路１８は、計測された時間計測値が、照明制御時間設定部２０から与えられた２４時間の判定時間値を超えたときに、照明部１５への供給電力の平均値を低下させる照度制御を実行する。

次に、太陽光発電機能付照明装置１０の制御動作について説明する。
図３に示すように、太陽電池パネル１２が正常のときの晴天時に、時点Ｔ１０において日出があると、制御部１４は、演算処理回路１８により、太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ２を上回ったことが検知されるために、照明部１５の光源１７を消灯させる。
時点Ｔ１１において日没があると、制御部１４は、演算処理回路１８により、太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ１を下回ったことが検知されるために、照明部１５の光源１７を点灯させる。

このとき、制御部１４は、演算処理回路１８が、時点Ｔ１１において時間計測を開始しており、時点Ｔ１２において日出があり、太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ２を上回るまで時間計測が継続される。
そして、時点Ｔ１２における演算処理回路１８の時間計測値が、照明制御時間設定部２０から与えられた時点Ｔ１１から時点Ｔ１３の以後の時点Ｔ１４までに相当する２４時間の判定時間値を超えないために、制御部１４は照度制御を行わない。

図４に示すように、太陽電池パネル１２が正常のときの雨天時等に、日照が低い状態や、太陽電池パネル１２の表面に影がかかる状態であっても、日中であれば、１日に１回は発電電圧閾値Ｖ２を上回る発電電圧が太陽電池パネル１２から発生する。
晴天の日の時点Ｔ１５において日出があり、時点Ｔ１６において日没があって太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ１を下回ったことが検知される。

制御部１４は、演算処理回路１８が、時点Ｔ１６において時間計測を開始しており、雨天の日になった時点Ｔ１７の以後の時点Ｔ１８において太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ２を上回るまで時間計測が継続される。
そして、時点Ｔ１８において、演算処理回路１８の時間計測値が、照明制御時間設定部２０から与えられた２４時間の判定時間値を超えないために、制御部１４は照度制御を行わない。

図５に示すように、時点Ｔ２１において日出があり、時点Ｔ２２において日没があって太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ１を下回ったことが検知されるために、制御部１４は、演算処理回路１８が、時点Ｔ２２において時間計測を開始している。
このとき、太陽電池パネル１２に破損や接続外れや太陽電池パネル１２の表面への積雪等が生じていて、太陽電池パネル１２が発電不能となっている場合、太陽電池パネル１２は、発電電圧閾値Ｖ２および発電電圧閾値Ｖ１を下回る発電電圧しか発生しない。

そのため、時点Ｔ２３における日出の後の時点Ｔ２４における日没および時点Ｔ２４における日没の以後の時点Ｔ２５において、演算処理回路１８の時間計測値が、照明制御時間設定部２０から与えられた２４時間の判定時間値を超える。
つまり、太陽電池パネル１２の発電電圧が、発電電圧閾値Ｖ１を上回らない時間が２４時間の判定時間値を超えることになる。
これにより、制御部１４は、時点Ｔ２５から、照明部１５への供給電力の平均値を低下させる照度制御を実行する。
なお、演算処理回路１８は、発電電圧閾値Ｖ２とは異なる判定電圧を設定することも可能であり、想定される夜間の時間以上の継続であれば不具合が発生したと検知することも可能である。

以上、説明した本発明に係る一実施形態の太陽光発電機能付照明装置１０によれば、太陽電池パネル１２の発電電圧が発電電圧閾値Ｖ１を下回る状態が一定時間以上継続したときに、制御部１４が照明部１５への供給電力の平均値を低下させる照度制御を行う。
そのため、太陽光発電機能付照明装置１０によれば、太陽電池パネル１２の発電電圧の低下が一定時間を超えて継続した場合に、照明部１５の消費電力を低下させて省電力にできる。
従って、太陽光発電機能付照明装置１０によれば、太陽電池パネル１２に不具合があった場合に、照明部１５の光源１７の照度を落としながら長期的に点灯させることにより不点灯を軽減できる。

太陽光発電機能付照明装置１０によれば、太陽電池パネル１２の発電電圧の低下が２４時間を超えて継続した場合に、昼夜の確認を行った後に、照明部１５の光源１７の照度を落としながら長期的に点灯させることにより不点灯を軽減できる。

なお、本発明の太陽光発電機能付照明装置においてポール，太陽電池パネル，蓄電池，照明部等は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

１０ 太陽光発電機能付照明装置
１２ 太陽電池パネル（太陽電池）
１３ 蓄電池
１４ 制御部
１５ 照明部

Claims (2)

1. 太陽電池と、
   前記太陽電池により発電した電力を蓄える蓄電池と、
   前記蓄電池の前記電力により点灯する照明部と、
   前記太陽電池の発電電圧および前記蓄電池から前記照明部へ供給される供給電力の平均値の低下を監視するとともに、前記照明部を制御する制御部と、を備え、
   前記発電電圧が基準電圧以下を一定時間継続したときに、前記制御部が前記供給電力の平均値を低下させる照度制御を行う太陽光発電機能付照明装置。
2. 請求項１に記載の太陽光発電機能付照明装置であって、
   前記照明部が最大照度で発光できる供給電力を前記蓄電池が前記照明部に供給できる程度に前記蓄電池に蓄電されたときから２４時間経過後に、前記制御部が前記照度制御を行う太陽光発電機能付照明装置。

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