JP2013214463A - 防犯街路灯 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池部を軽量化することができ、高所取付けが容易で、組立て作業性、施工性に優れるだけでなく、リチウムイオン電池の急激な電圧降下を防ぐことができ、長寿命性、メンテナンス性に優れ、リチウムイオンキャパシタによって低電圧まで電力を供給して確実に照明することができ、動作の確実性、照度の安定性に優れる防犯街路灯の提供。
【解決手段】太陽電池パネル４ａを有する発電部４と、発電部の太陽電池パネルで発電した電気の充放電を制御する充放電コントローラ７と、充放電コントローラの制御により充放電を行う蓄電池部８と、蓄電池部から供給される電気により点灯するＬＥＤを有する照明部１０と、照明部の明るさを調整するＬＥＤ点灯回路９と、を備え、蓄電池部にリチウムイオン電池８ａとリチウムイオンキャパシタ８ｂが並列に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光を有効利用することにより、商用電源を必要とせず、省エネルギー性、環境保護性に優れ、街頭や駐車駐輪場、公園等に設置するのに適する防犯街路灯に関するものである。

従来、防犯灯や街路灯には各種形状、構造のものがあるが、支柱の上部に照明灯を備え、支柱の近くの電源から電気供給を受けて照明灯を点灯させるタイプのものが一般に普及している。
そして、近年では太陽光発電パネルで発電された電気を電源として使用しているものもある。
例えば（特許文献１）には、支柱と、この支柱の上部に取り付けられた照明灯と、この照明灯の近傍に取り付けられた照明用のバッテリと、このバッテリを太陽光線から遮るように支柱上部に方向可変に取り付けられたソーラーパネルとを備え、照明灯は、複数の発光ダイオードと、これらの発光ダイオードが全面に実装され且つこれらの発光ダイオードの照明範囲を拡張する曲面形状の取付ホルダーと、この取付ホルダーを囲み且つ各発光ダイオードの照射光の到達距離をそれぞれ延長するレンズカバーとを有する街路灯が開示されている。
また、（特許文献２）には、支柱下部に基盤を取り付けた上端部にソーラーパネルを取り付け、該ソーラーパネルの背面に、ＣＰＵコントローラとリチウムイオンポリマーバッテリーを収めた制御ボックスをソーラーパネルと一体状にするとともに、支柱の中ほど上部に高輝度ＬＥＤを有する照明灯を取り付けた街路灯が開示されている。

特開２００３−１５１３２０号公報 実用新案登録第３１６８０５２号公報

しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）では、電力を蓄えるバッテリとして一般的に多用されている鉛電池を採用しているが、形状が大きく、重量も重いので、高所取付けに労力を要し、施工性、取扱い性に欠けるという課題を有していた。また、寿命が３年程度で年１回のメンテナンスも必要であるため、長寿命性、メンテナンス性に欠けるという課題を有していた。
（２）（特許文献２）では、バッテリとしてリチウムイオンポリマーバッテリーを使用している。リチウムイオンポリマーバッテリーは、電解質として有機物の代わりに高分子ポリマー材料を用いている点でリチウムイオンバッテリー（リチウムイオン電池）と異なるが、リチウムイオンバッテリーの一種であり、原理は全く同じであるため、本質的な性能や特性などもリチウムイオンバッテリーと変わりなく、軽量で、高所取付けが容易であり、電圧ロスも少ないが、放電時に電圧が一定値以下に下がると、急激な電圧低下が発生して照明が突然消えてしまい、動作の安定性に欠けるという課題を有していた。また、電圧低下により照明が消えてシステムダウンすると、自己復帰することができず、リセットスイッチを押して再起動するまで、発電しても充電されないため、メンテナンス性、取扱い性、操作性に欠けるという課題を有していた。
また、リチウムイオンバッテリーは充放電に化学反応が必要で、電解液中でリチウムイオンの移動を伴うため、充放電の速度（出力速度）が十分ではなく、満充放電を繰り返すと劣化しやすいという課題を有していた。
（３）その他の蓄電部品として、充放電の繰り返し可能回数やエネルギー密度を改善したリチウムイオンキャパシタを使用することも検討されているが、所定の電圧と容量を得るためには、複数のリチウムイオンキャパシタを直列接続したものを並列接続する必要があり、コストが高くなり、量産性、取扱い性に欠けるという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、蓄電池部を軽量化することができ、高所取付けが容易で、組立て作業性、施工性に優れるだけでなく、リチウムイオン電池の急激な電圧降下を防ぐことができ、長寿命性、メンテナンス性に優れ、リチウムイオンキャパシタによって低電圧まで電力を供給して確実に照明することができ、動作の確実性、照度の安定性に優れる防犯街路灯の提供を目的とする。

本発明の請求項１に記載の防犯街路灯は、太陽電池パネルを有する発電部と、前記発電部の前記太陽電池パネルで発電した電気の充放電を制御する充放電コントローラと、前記充放電コントローラの制御により充放電を行う蓄電池部と、前記蓄電池部から供給される電気により点灯するＬＥＤを有する照明部と、前記照明部の明るさを調整するＬＥＤ点灯回路と、を備え、前記蓄電池部にリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタが並列に接続されている構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）太陽電池パネルを有する発電部と、発電部の太陽電池パネルで発電した電気の充放電を制御する充放電コントローラと、充放電コントローラの制御により充放電を行う蓄電池部と、蓄電池部から供給される電気により点灯するＬＥＤを有する照明部を有することにより、日中に太陽電池パネルで発電した電気を蓄電池部に充電しておき、日没から日の出までの間、蓄電池部から照明部に電気を供給して街頭などを確実に照明することができるので、商用電源が不要で、省エネルギー性、環境保護性に優れる。
（２）太陽電池パネルで発電した電気を蓄電池部に蓄電して照明部に供給することにより、商用電源を使用しないので、電気料金がかからず、災害発生や電力供給不足などによる送電停止時にも、確実に照明を確保することができ、安全性、信頼性に優れる。
（３）照明部の明るさを調整するＬＥＤ点灯回路を有することにより、電気を無駄に使用することがなく、必要な照度を得ることができ、省エネルギー性、照明の確実性に優れる。
（４）照明部にＬＥＤを用いることにより、消費電力を抑えることができるので、悪天候などにより太陽電池パネルで発電できない日があっても、蓄電池部に蓄電された電力で確実に照明することができ、省エネルギー性、動作の安定性に優れる。
（５）照明部に長寿命のＬＥＤを用いているので、長期間にわたって安定した照明を行うことができ、交換頻度が少なく、メンナンス性に優れる。
（６）蓄電池部にリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタが並列に接続されていることにより、小型軽量でも十分な容量を確保することができるので、高所への取付けが容易で、組立て作業性、施工性に優れると共に、冬場や梅雨時でも照明部に電力を供給して確実に照明を行うことができ、照明の信頼性に優れる。
（７）蓄電池部にリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタが並列に接続されていることにより、リチウムイオンキャパシタで低電圧まで確実に電力を供給し続けることができ、照度の安定性、メンテナンス性に優れると共に、リチウムイオン電池の急激な電圧降下によるシステムのダウンを防ぐことができ、またリチウムイオン電池で高電圧帯における電力を安定供給することができ、長寿命性、照明の確実性に優れる。

ここで、太陽電池パネルに使用する太陽電池の種類は、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、薄膜シリコン型、色素増感型、有機薄膜型、量子ドット型などの中から、適宜、選択することができる。多結晶シリコン型太陽電池を用い、表面ガラスに透過性のよい熱処理ガラスを使用することにより、発電効率を向上させることができる。また、耐候性に優れたアルミニウム合金フレームを外枠に使用して軽量化することにより、設置作業性に優れる。有機薄膜型太陽電池を用いた場合、プラスチックフィルムや金属などの薄い基板などに有機半導体材料を塗布して製造することができ、軽量で柔軟性、形状自在性、設置作業性に優れる。また、既存の建造物などの壁面や電柱などの表面を有効に利用して太陽電池パネルを設置することができ、設置スペースが不要で、設置自在性、省スペース性に優れると共に、強風などによって落下するおそれが少なく、また、軽量であるため、落下しても事故などにつながり難く、安全性に優れる。また、太陽電池パネルの数や配置も、適宜、選択することができ、可動式にして、太陽の位置に合わせて、向きを変えるようにしてもよい。

充放電コントローラはマイコンチップを搭載しており、日没と共に自動点灯し、所定の時間（１〜１４時間の範囲で設定可能）で自動消灯するものが好適に用いられる。尚、日没の判定は周囲の明るさを検出する光センサやタイマーなどを備えた日照検知判定部により行うことができる。特に光センサを用いた場合、周囲の明るさに応じて、無駄なく確実に照明することができ、省エネルギー性、照明の確実性に優れる。充放電コントローラでリチウムイオン電池及びリチウムイオンキャパシタに効率良く充電し、過充電、過放電制御することにより蓄電池部の寿命を延ばすことができる。また、充放電コントローラはＰＷＭマイコン制御によりＬＥＤ負荷の消費電力を抑えることができ、省エネルギー性に優れる。
ＬＥＤ点灯回路は、入力電圧の範囲が広く、リチウムイオン系の蓄電池電圧を全てカバーでき、汎用性に優れる。また、ＬＥＤ点灯回路は調光機能を有しており、出荷時やＬＥＤ交換時などに照度調整することができるので、設置場所の明るさなどに応じて最適な照度で照明を行うことができ、省エネルギー性に優れる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の防犯街路灯であって、前記照明部の前記ＬＥＤが面発光ＬＥＤである構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）照明部のＬＥＤが面発光ＬＥＤであることにより、光の広がりが大きく、広範囲を明るく照明することができ、照明の効率性、防犯の信頼性に優れる。
ここで、面発光ＬＥＤは、ベアチップを放熱基板上に直接搭載し、透明樹脂でコーティングしているため、極めて薄く、広範囲に散光することができ、防水性にも優れる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の防犯街路灯であって、前記発電部の複数枚の前記太陽電池パネルが、支柱の上端部に異なる角度で配設されている構成を有している。
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）発電部の複数枚の太陽電池パネルが、支柱の上端部に異なる角度で配設されていることにより、太陽光を効率的に受光することができ、発電の効率性に優れる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の防犯街路灯であって、前記充放電コントローラと前記蓄電池部と前記ＬＥＤ点灯回路を収容する制御ボックスを備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）充放電コントローラと蓄電池部とＬＥＤ点灯回路を収容する制御ボックスを備えることにより、充放電コントローラ、蓄電池部、ＬＥＤ点灯回路を風雨や外力などから保護することができると共に、組立時や施工時などにこれらを一体的に取り扱うことができ、安全性、量産性、取扱い性に優れる。
ここで、制御ボックスは、軽量で、耐久性、密閉性、堅牢性、防錆性、防水性を有するものが好ましく、ステンレスなどの金属や強化プラスチック等が好適に用いられる。

本発明の防犯街路灯によれば、以下のような効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）蓄電池部の放電により電圧が低下しても急激な電圧降下が発生することがなく、照度の安定性、長寿命性、照明の確実性に優れた防犯街路灯を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）広範囲を明るく照明することができる照明の効率性、防犯の信頼性に優れた防犯街路灯を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）太陽光を効率的に受光することができる発電の効率性に優れた防犯街路灯を提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）風雨や外部からの衝撃などによる故障や破損などの発生を防止することができる安全性、量産性、取扱い性に優れた防犯街路灯を提供することができる。

実施の形態１の防犯街路灯の模式斜視図 実施の形態１の防犯街路灯の構成を示すブロック図

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における防犯街路灯について、以下、図面を用いて説明する。
図１は実施の形態１の防犯街路灯の模式斜視図である。
図１中、１は実施の形態１における防犯街路灯、２は防犯街路灯１の支柱、３は支柱２の下端部を路面などに固定するための固定部、４は支柱２の上端部に異なる角度で配設された２枚の太陽電池パネル４ａを有する防犯街路灯１の発電部、５は太陽電池パネル４ａの上端部に立設され太陽電池パネル４ａに鳥などが止まるのを防ぐ複数の鳥除けピン、１０は太陽電池パネル４ａの下方に配設され面発光ＬＥＤが内蔵された防犯街路灯１の照明部である。
発電部４の太陽電池パネル４ａの数や配置は、適宜、選択することができ、可動式にして、太陽の位置に合わせて、向きを変えるようにしてもよい。
また、太陽電池パネル４ａに使用する太陽電池の種類は、単結晶シリコン型、多結晶シリコン型、薄膜シリコン型、色素増感型、有機薄膜型、量子ドット型などの中から、適宜、選択することができる。太陽電池として有機薄膜型太陽電池を用いた場合、プラスチックフィルムや金属などの薄い基板などに有機半導体材料を塗布して太陽電池パネル４ａを製造することができ、軽量で柔軟性、形状自在性、設置作業性に優れる。また、既存の建造物などの壁面や電柱などの表面を有効に利用して太陽電池パネル４ａを設置することができ、設置スペースが不要で、設置自在性、省スペース性に優れると共に、強風などによって落下するおそれが少なく、また、軽量であるため、落下しても事故などにつながり難く、安全性に優れる。
発電部４は、鳥除けピン５により、太陽電池パネル４ａの表面が鳥の糞などで汚れて発電量が低下することを防止でき、掃除などの手間を省くことができ、メンテナンス性に優れる。

次に、実施の形態１の防犯街路灯の構成の詳細を説明する。
図２は実施の形態１の防犯街路灯の構成を示すブロック図である。
図２中、６は太陽電池パネル４ａの背面に配設される防犯街路灯１の制御ボックス、７は制御ボックス６に収容され発電部４の太陽電池パネル４ａで発電した電気の充放電を制御する防犯街路灯１の充放電コントローラ、８はリチウムイオン電池８ａとリチウムイオンキャパシタ８ｂが並列に接続され充放電コントローラ７の制御により充放電を行う防犯街路灯１の蓄電池部、９は照明部１０の明るさを調整する防犯街路灯１のＬＥＤ点灯回路、１０ａは蓄電池部８から供給される電気により点灯する照明部１０の面発光ＬＥＤである。

制御ボックス６は、充放電コントローラ７、蓄電池部８、ＬＥＤ点灯回路９を風雨や外力などから保護するために、軽量で、耐久性、密閉性、堅牢性、防錆性、防水性を有する強化プラスチックで形成した。
尚、本実施の形態では、制御ボックス６を太陽電池パネル４ａの背面に配設したが、制御ボックス６の取付位置はこれに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。
充放電コントローラ７は、周囲の明るさを検出する光センサやタイマーなどにより日照の有無を検知、判定する日照検知判定部を有している。これにより、周囲の明るさに応じて、無駄なく確実に照明することができ、省エネルギー性、照明の確実性に優れる。
ＬＥＤ点灯回路９は、蓄電池部８の電圧変化に対応できる広範囲入力に対応しており、負荷側の照明部１０には調光により安定した照度の電圧が供給可能で照明の確実性に優れる。
また、本実施の形態では、照明部１０に面発光ＬＥＤ１０ａを用いたが、これに限定されるものではない。

以上のように構成された実施の形態１の防犯街路灯の動作について説明する。
図２において、発電部４の太陽電池パネル４ａで発電された電気は、充放電コントローラ７により蓄電池部８のリチウムイオン電池８ａ及びリチウムイオンキャパシタ８ｂに同時に同じ電圧で充電される。
充放電コントローラ７が日照検知判定部により照明が必要と判断すると、マイコン制御により蓄電池部８から放電を開始し、ＬＥＤ点灯回路９で調光された電力が照明部１０に供給されて面発光ＬＥＤ１０ａが点灯する。
このとき、リチウムイオン電池８ａ及びリチウムイオンキャパシタ８ｂはＬＥＤ点灯回路９の制御により定電流を放電供給する。
日が昇り、充放電コントローラ７の日照検知判定部により照明が不要になったと判断したとき、若しくはタイマーの設定により所定時間が経過したとき、充放電コントローラ７のマイコン制御により蓄電池部８からの放電を停止し、発電部４の太陽電池パネル４ａで発電された電気を蓄電池部８に充電する。

本発明の実施の形態１における防犯街路灯によれば、以下の作用を有する。
（１）太陽電池パネルを有する発電部と、発電部の太陽電池パネルで発電した電気の充放電を制御する充放電コントローラと、充放電コントローラの制御により充放電を行う蓄電池部と、蓄電池部から供給される電気により点灯するＬＥＤを有する照明部を有することにより、日中に太陽電池パネルで発電した電気を蓄電池部に充電しておき、日没から日の出までの間、蓄電池部から照明部に電気を供給して街頭などを確実に照明することができるので、商用電源が不要で、省エネルギー性、環境保護性に優れる。
（２）太陽電池パネルで発電した電気を蓄電池部に蓄電して照明部に供給することにより、商用電源を使用しないので、電気料金がかからず、災害発生や電力供給不足などによる送電停止時にも、確実に照明を確保することができ、安全性、信頼性に優れる。
（３）照明部の明るさを調整するＬＥＤ点灯回路を有することにより、電気を無駄に使用することがなく、必要な照度を得ることができ、省エネルギー性、照明の確実性に優れる。
（４）照明部にＬＥＤを用いることにより、消費電力を抑えることができるので、悪天候などにより太陽電池パネルで発電できない日があっても、蓄電池部に蓄電された電力で確実に照明することができ、省エネルギー性、動作の安定性に優れる。
（５）照明部に長寿命のＬＥＤを用いているので、長期間にわたって安定した照明を行うことができ、交換頻度が少なく、メンナンス性に優れる。
（６）蓄電池部にリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタが並列に接続されていることにより、小型軽量でも十分な容量を確保することができるので、高所への取付けが容易で、組立て作業性、施工性に優れると共に、冬場や梅雨時でも照明部に電力を供給して確実に照明を行うことができ、照明の信頼性に優れる。
（７）蓄電池部にリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタが並列に接続されていることにより、リチウムイオンキャパシタで低電圧まで確実に電力を供給し続けることができ、照度の安定性、メンテナンス性に優れると共に、リチウムイオン電池の急激な電圧降下によるシステムのダウンを防ぐことができ、またリチウムイオン電池で高電圧帯における電力を安定供給することができ、長寿命性、照明の確実性に優れる。
（８）照明部のＬＥＤが面発光ＬＥＤであることにより、光の広がりが大きく、広範囲を明るく照明することができ、照明の効率性、防犯の信頼性に優れる。
（９）発電部の複数枚の太陽電池パネルが、支柱の上端部に異なる角度で配設されていることにより、太陽光を効率的に受光することができ、発電の効率性に優れる。
（１０）充放電コントローラと蓄電池部とＬＥＤ点灯回路を収容する制御ボックスを備えることにより、充放電コントローラ、蓄電池部、ＬＥＤ点灯回路を風雨や外力などから保護することができると共に、組立時や施工時などにこれらを一体的に取り扱うことができ、安全性、量産性、取扱い性に優れる。

本発明は、蓄電池部を軽量化することができ、高所取付けが容易で、組立て作業性、施工性に優れるだけでなく、リチウムイオン電池の急激な電圧降下を防ぐことができ、長寿命性、メンテナンス性に優れ、リチウムイオンキャパシタによって低電圧まで電力を供給して確実に照明することができ、動作の確実性、照度の安定性に優れる防犯街路灯の提供を行うことができ、地球環境保護、商用電力の供給不足の解消、治安維持に大きく貢献することができる。

１ 防犯街路灯
２ 支柱
３ 固定部
４ 発電部
４ａ 太陽電池パネル
５ 鳥除けピン
６ 制御ボックス
７ 充放電コントローラ
８ 蓄電池部
８ａ リチウムイオン電池
８ｂ リチウムイオンキャパシタ
９ ＬＥＤ点灯回路
１０ 照明部
１０ａ 面発光ＬＥＤ

Claims (4)

1. 太陽電池パネルを有する発電部と、前記発電部の前記太陽電池パネルで発電した電気の充放電を制御する充放電コントローラと、前記充放電コントローラの制御により充放電を行う蓄電池部と、前記蓄電池部から供給される電気により点灯するＬＥＤを有する照明部と、前記照明部の明るさを調整するＬＥＤ点灯回路と、を備え、
   前記蓄電池部にリチウムイオン電池とリチウムイオンキャパシタが並列に接続されていることを特徴とする防犯街路灯。
2. 前記照明部の前記ＬＥＤが面発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の防犯街路灯。
3. 前記発電部の複数枚の前記太陽電池パネルが、支柱の上端部に異なる角度で配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の防犯街路灯。
4. 前記充放電コントローラと前記蓄電池部と前記ＬＥＤ点灯回路を収容する制御ボックスを備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の防犯街路灯。

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