JP2020536345A - Ｌｅｄ点灯システムおよびその方法 - Google Patents

Abstract

点灯システムは、ソーラパネルおよびバッテリアセンブリにより形成される電源と、複数の点灯グループに配置された複数の点灯装置を有する点灯アセンブリであって、所定の最大電力を有する点灯アセンブリと、電源および点灯アセンブリに電気的に結合され、電源を使用して点灯アセンブリに給電し、ソーラパネルを使用してバッテリアセンブリを充電する多重入力電力コンバータと、を有する。多重入力電力コンバータは、バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルと、夜間の長さと、に基づいて、電力上限を計算するように、かつ点灯グループの少なくともサブセットを選択し、バッテリアセンブリがソーラパネルによって充電される前に、バッテリアセンブリの貯蔵エネルギーの消耗を防止するために、バッテリアセンブリを使用して、照明用に選択された点灯グループに給電するように、構成される。【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年９月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／５６０，７８０号の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、点灯システムに関し、具体的には、電力コンバータを使用する発光ダイオード（ＬＥＤ）街路灯システム、およびそのＬＥＤを制御し、それに給電する方法に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は周知であり、主に低電力の光インジケータとして産業界で広範に使用されてきた。近年、増大した電力出力または増大した光度を有するＬＥＤが開発され、照明に使用されている。例えば、ＬＥＤライトは、改善されたエネルギー効率、安全性、および信頼性を提供し、市場の他のタイプのライト、例えば白熱灯、コンパクト蛍光灯（ＣＦＬ）などに取って代わりつつある。日常の点灯は、電力グリッドへの著しい負担の一因となり、全体的な発電の要件を大幅に増大させるため、ＬＥＤのエネルギー効率は、将来のエネルギー削減に重要な役割を果たすことになる。優れたエネルギー効率のため、ＬＥＤが点灯市場の主流になる可能性が高い。

高効率ＬＥＤは、従来の街路灯のための点灯ソリューションに取って代わりつつある。ＬＥＤ街路灯は、ＬＥＤによって提供される様々な利点、例えば、高光強度、高エネルギー効率、高信頼性に起因して、急速に成長している産業である。ＬＥＤ街路灯は、長期間にわたり過酷な気象条件の中、屋外で動作可能である必要があるため、その信頼性および堅牢性は、非常に重要である。

再生可能エネルギーシステムおよびエネルギー貯蔵システムは、街路灯システムで使用されてきた。例えば、先行技術の街路灯システムは通常、太陽エネルギーを取り入れるための光発電（ＰＶ）パネルと、取り入れられたエネルギーを貯蔵するためのバッテリと、を備える。バッテリは、日中にＰＶパネルによって太陽エネルギーから変換された電力を受け取って貯蔵し、夜間にＬＥＤライトに給電する。

図１は、ＰＶパネル１２およびバッテリ１４を有する先行技術のＬＥＤ街路灯システム１０を示す概略図である。示されるように、ＬＥＤ街路灯システム１０は、ポスト１８に設置されたＬＥＤライト１６を備える。ＬＥＤライト１６は、通常は電力コンバータ（図示せず）を介して、バッテリ１４に接続されている。ＰＶパネル１２はまた、日中にバッテリ１４を充電するためにバッテリ１４に接続されている。また、ＬＥＤ街路灯システム１０は、ＬＥＤライト１６に給電するためのＡＣ商用電力グリッド（図示せず）などの交流（ＡＣ）電力入力も備え得る。

バッテリ１４は、低い温度変動を必要とする。さらに、その重い重量のために、バッテリ１４は通常、地上または地下に置かれる。しかしながら、そのような配置は、バッテリ１４とＬＥＤライト１６との間、およびバッテリ１４とＰＶパネル１２の間に長い配線を必要とする。長い配線は、長い配線による電気抵抗の増大および無駄な電力消費の増大を引き起こす場合がある。このような問題は、高速道路用ライトなどの高出力ＬＥＤライトの場合、バッテリ電圧が低く、電流が高いため、特に重要である。

図２は、図１に示す先行技術のＬＥＤ街路灯システム１０のブロック図である。示されるように、ＬＥＤ街路灯システム１０は、複数の多重電力コンバータを備える。特に、第１の直流（ＤＣ）／直流コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）２４は、ＰＶパネル１２の出力を、バッテリ１４の充電に好適なＤＣ電力に変換する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、適用可能な条件下でＰＶパネル１２から最大利用可能電力を取り入れるための最大電力点追跡（ＭＰＰＴ）を使用し得る。

バッテリ１４は、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して、ＬＥＤ街路灯１６に接続されている。第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、バッテリ２６のＤＣ出力を、ＬＥＤ１６に好適な電圧／電流に変換する。

ＬＥＤ街路灯１６はまた、バッテリ１４に十分なエネルギーが貯蔵されていない場合に、ＡＣ電源２２によりＡＣ／ＤＣコンバータ２８を介して給電される。

先行技術のＬＥＤ街路灯システムに関連する様々な課題および困難がある。例えば、
●バッテリ１４と、ＬＥＤライト１６およびＰＶパネル１２などの他の構成要素との間の長い配線は、著しい電力損失を引き起こす。よって、通常は、街路灯システムの全体的なエネルギー効率が悪い。
●システムは、図２に示される電力コンバータ２４、２６および２８などの複数の電力コンバータを必要とし、それにより、システムの複雑さの増大、コストの増大、および信頼性の低下を引き起こす。
●バッテリ１４に十分なエネルギーが貯蔵されていない場合、システムに給電するために商用電力グリッド２２が必要とされ、これにより、商用電力グリッド２２にエネルギー需要の負担が生じる。

本開示の一態様によれば、点灯システムが開示されている。点灯システムは、ソーラパネルと、バッテリアセンブリと、複数の点灯グループに配置された複数の点灯装置を有する点灯アセンブリと、ソーラパネル、バッテリアセンブリ、および点灯アセンブリに電気的に結合され、バッテリアセンブリおよび／またはソーラパネルを使用して点灯アセンブリに給電し、ソーラパネルを使用してバッテリアセンブリを充電する多重入力電力変換器と、を備える。バッテリアセンブリを使用して点灯アセンブリに給電する場合、多重入力電力コンバータは、点灯アセンブリに給電するために必要な期間を判定し、バッテリアセンブリの電力レベルを判定し、バッテリアセンブリの電力レベルおよび必要とされる期間に基づいて必要な電力消費量を計算し、複数の点灯グループのうちの前記１つ以上の電力消費量が、必要とされる電力消費量であるかまたはその付近になるように複数の点灯グループのうちの１つ以上をバッテリアセンブリに電気的に接続する。

いくつかの実施形態では、点灯装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。

いくつかの実施形態では、ソーラパネル、バッテリアセンブリ、点灯アセンブリ、および多重入力電力コンバータは、空間的に互いに近接している。

本開示の一態様によれば、点灯システムが開示されている。点灯システムは、ソーラパネルと、バッテリアセンブリと、を有する電源と、複数の点灯グループに配置された複数の点灯装置を有する点灯アセンブリであって、所定の最大電力を有する、点灯アセンブリと、電源および点灯アセンブリに電気的に結合され、電源を使用して点灯アセンブリに給電し、ソーラパネルを使用してバッテリアセンブリを充電する多重入力電力コンバータと、を備える。多重入力電力コンバータは、予測可能な時間長を有し、点灯アセンブリがバッテリアセンブリによって給電され、ソーラパネルがバッテリアセンブリの充電に適用可能ではない期間の開始を判定することと、期間の長さを判定することと、バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルを判定することと、バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルと期間の長さとに基づいて、電力上限を計算することと、電力上限を点灯アセンブリの最大電力と比較し、計算された電力上限以下の総電力を有する点灯グループの少なくともサブセットを選択することと、バッテリアセンブリを使用して、選択された点灯グループに給電することと、を行うように構成される。

いくつかの実施形態では、前記比較および選択するステップは、電力上限を点灯アセンブリの最大電力と比較し、点灯グループのすべての組み合わせの中で最も大きく、計算された電力上限以下の総電力を有する点灯グループの少なくともサブセットを選択することを含む。

いくつかの実施形態では、前記比較および選択するステップは、電力上限が点灯グループの最小電力より小さい場合、最小電力を有する点灯グループを選択することを含む。

いくつかの実施形態では、点灯システムは、クロックをさらに備え、期間の開始を前記判定することは、少なくともクロックを使用して、期間の開始を判定することを含む。

いくつかの実施形態では、期間の長さを前記判定することは、少なくともクロックを使用して、期間の長さを判定することを含む。

いくつかの実施形態では、点灯システムは、光センサをさらに備え、期間の開始を前記判定することは、少なくとも光センサを使用して、期間の開始を判定することを含む。

いくつかの実施形態では、期間の長さを前記判定することは、少なくとも光センサを使用して、期間の長さを判定することを含む。

いくつかの実施形態では、点灯装置は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える。

いくつかの実施形態では、ソーラパネル、バッテリアセンブリ、点灯アセンブリ、および多重入力電力コンバータは、空間的に互いに隣接して位置付けられる。

いくつかの実施形態では、点灯システムは、ＡＣ電源に結合し、点灯アセンブリに選択的に給電するための交流（ＡＣ）電力入力をさらに備える。

本開示の一態様によれば、バッテリアセンブリを使用して点灯アセンブリに給電するための方法が開示される。点灯アセンブリは、複数の点灯グループに配置された複数の点灯装置を備える。バッテリアセンブリは、ソーラパネルによって充電可能である。本方法は、予測可能な時間長を有し、点灯アセンブリがバッテリアセンブリによって給電され、ソーラパネルがバッテリアセンブリの充電に適用可能ではない期間の開始を判定することと、期間の長さを判定することと、バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルを判定することと、バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルと期間の長さとに基づいて、電力上限を計算することと、電力上限を点灯アセンブリの最大電力と比較し、計算された電力上限以下の総電力を有する点灯グループの少なくともサブセットを選択することと、バッテリアセンブリを使用して、選択された点灯グループに給電することと、を含む。

いくつかの実施形態では、前記比較および選択するステップは、電力上限を点灯アセンブリの最大電力と比較し、点灯グループのすべての組み合わせの中で最も大きく、計算された電力上限以下の総電力を有する点灯グループの少なくともサブセットを選択することを含む。

いくつかの実施形態では、前記比較および選択するステップは、電力上限が点灯グループの最小電力よりも小さい場合、最小電力を有する点灯グループを選択することを含む。

いくつかの実施形態では、期間の開始を前記判定することは、少なくともクロックを使用して、期間の開始を判定することを含む。

いくつかの実施形態では、期間の長さを前記判定することは、少なくともクロックを使用して、期間の長さを判定することを含む。

いくつかの実施形態では、期間の開始を前記判定することは、少なくとも光センサを使用して期間の開始を判定することを含む。

いくつかの実施形態では、期間の長さを前記判定することは、少なくとも光センサを使用して期間の長さを判定することを含む。

ここで、本開示の実施形態は、以下の図を参照して説明され、異なる図における同一の参照番号は同一の要素を示す。

ソーラパネルおよびバッテリアセンブリを備える先行技術の街路灯システムの概略図である。 図１に示す先行技術のＬＥＤ街路灯システムのブロック図である。 本開示のいくつかの実施形態による、ＬＥＤ点灯システムの概略図である。 図３に示すＬＥＤ点灯システムの給電および点灯アセンブリの概略斜視図である。 図４Ａに示す給電および点灯アセンブリの概略断面図であり、給電および点灯アセンブリは、ソーラパネルと、バッテリアセンブリと、複数のＬＥＤ点灯グループに配置された複数のＬＥＤと、他の構成要素と、を備える。 図４Ａに示される給電および点灯アセンブリのブロック図である。 図４Ａに示す電源および点灯アセンブリの電気回路図である。 夜間にバッテリアセンブリを使用して１つ以上のＬＥＤ点灯グループに選択的に給電する照明プロセスのステップを示すフローチャートである。 本開示のいくつかの代替的な実施形態による、交流（ＡＣ）入力を有する、図４Ａに示される給電および点灯アセンブリのブロック図である。 図８に示す電源および点灯アセンブリの電気回路図である。 図９の電気回路図を示し、電気回路は、ＬＥＤアセンブリに給電するためにＡＣ入力を使用するように設定されている。

本明細書の実施形態は、いくつかの実施形態においてＬＥＤ街路灯であり得るＬＥＤ点灯システムを開示する。本明細書で開示されるＬＥＤ点灯システムは、複数の電源（エネルギー源とも交換可能に示される）と、多重入力電力コンバータと、複数のＬＥＤと、を備える。本明細書で開示されるＬＥＤ点灯システムは、効率的な方法でＬＥＤに給電する。

いくつかの実施形態では、本明細書で開示されるＬＥＤ点灯システムは、複数のエネルギー源から効率的に電力を伝達するための多重入力電力コンバータを有する統合型ＬＥＤ点灯システムである。

多重入力電力コンバータは、バッテリアセンブリが低い電力を有する場合であっても、長時間の点灯動作を実現するためのニーズ（後述）に基づいて、ＬＥＤへの電力出力を適応して調整し、これにより、ＬＥＤ点灯システムの信頼性および柔軟性を向上させる。いくつかの実施形態では、本明細書で開示されるＬＥＤ点灯システムは、例えば光センサ、カメラ、動きセンサなどの様々な補助センサをさらに備える。

ここで図３を参照すると、本開示のいくつかの実施形態による、ＬＥＤ点灯システムが示されており、概して参照番号１００を使用して識別されている。これらの実施形態のＬＥＤ点灯システム１００は、ＬＥＤ街路灯システムであり、ポスト１０４に結合された給電および点灯アセンブリ１０２を備える。

図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、給電および点灯アセンブリ１０２は、光発電（ＰＶ）パネル１０４と、１つ以上のバッテリセルを有するバッテリアセンブリなどのエネルギー貯蔵装置１０６と、多重入力電力コンバータ１０８と、複数のＬＥＤ１１２を有するＬＥＤアセンブリ１１０と、を備える。これらの構成要素１０４〜１１０のすべてはともに、バッテリアセンブリ１０６および多重入力電力コンバータ１０８がＰＶパネル１０４とＬＥＤアセンブリ１１０との間に挟まれた状態で一体化されているため、バッテリアセンブリ１０６からの配線が長くなることが回避される。これらの実施形態では、統合型給電および点灯アセンブリ１０２は、１つ以上のセンサ（図示せず）をさらに備える。

当業者には理解されるように、統合型給電および点灯アセンブリ１０２は、ハウジングの透明部分に面し、そこから太陽光を受け取るＰＶパネル１０４と、ハウジングの別の透明部分に面し、照明源を提供するＬＥＤアセンブリ１１０と、を備える、ハウジング（図示せず）に封入されてもよい。

図５は、給電および点灯アセンブリ１０２のブロック図である。示されているように、多重入力電力コンバータ１０８は、ソーラパネル１０４および／またはバッテリアセンブリ１０６からのエネルギーを使用して、選択された期間でＬＥＤアセンブリ１１０に給電し、ソーラパネル１０４からのエネルギーを使用して、バッテリアセンブリ１０６を充電する。多重入力電力コンバータ１０８はまた、１つ以上の光センサ、カメラ、および動きセンサなどのセンサ１２２からセンサデータを受信し、受信したセンサデータを使用して、バッテリアセンブリ１０６の充電およびＬＥＤアセンブリ１１０の給電を管理する。

図６は、給電および点灯アセンブリ１０２の電気回路図である。示されるように、アセンブリ１１０のＬＥＤ１１２は、複数のＬＥＤ点灯グループまたは列１１４に配置される。各ＬＥＤ点灯グループ１１４は、多重入力電力コンバータ１０８（後述）のグループスイッチ１３２によって制御される。ＬＥＤ１１２のグループ化は、任意の好適な基準に基づいてもよく、または所望もしくは必要に応じてもよい。例えば、これらの実施形態では、ＬＥＤ１１２のグループ化は、各ＬＥＤ点灯グループ１１４の照明が最小照明レベルよりも高いという要件に基づく。

この実施形態では、多重入力電力コンバータ１０８は、切換式ＤＣ／ＤＣ電力コンバータである。多重入力電力コンバータ１０８は、ソーラパネル１０４から得られた電力およびバッテリアセンブリ１０６を介した電力を処理するための銅芯インダクタなどのインダクタ１３４を備える。また、多重入力電力コンバータ１０８は、制御部１５２によって制御される一組の制御スイッチ１４２〜１４８を備え、バッテリアセンブリ１０６を充電し、ＬＥＤ１１２に給電するために所定の高周波で動作する（すなわち、スイッチをオン／オフする）。

特に、制御部１５２は、光センサ１２２から上述のセンサデータを受信し、受信したセンサデータに基づいて、バッテリアセンブリ１０６を充電し、ＬＥＤアセンブリ１１０の点灯を調整するために、グループスイッチ１３２および制御スイッチ１４２〜１４８を構成する。制御部１５２は、制御スイッチ１４２および１４６を制御して、所定の周波数でオン／オフ（または閉／開）を切り替え、スイッチ１４２および１４６のゲートパルスは、ソーラパネル１０４から出力される電流を相補的に制御する。制御部１５２はまた、スイッチ１４４および１４８を制御して、所定の周波数でオン／オフを切り替え、スイッチ１４４および１４８のゲートパルスは、バッテリアセンブリ１０６を通る電流を相補的に制御する。

これらの実施形態では、多重入力電力コンバータ１０８は、太陽放射、周囲温度、太陽電池温度などの様々な条件下でソーラパネル１０４の最大利用可能電力出力を得るために最大電力点追跡を使用する。前記のように、多重入力電力コンバータ１０８は、周囲の照明が十分なとき、例えば、太陽光が十分にある日中のほとんどまたは日中のすべての時間中、常にバッテリアセンブリ１０６を充電するようにソーラパネル１０４を管理し、夜間には、および／または必要に応じて（例えば、日中時間中にＬＥＤ１１２の周りの領域が暗くなる）、ＬＥＤ１１２に給電するようにバッテリアセンブリ１０６を管理する。

夜間には、多重入力電力コンバータ１０８（および、より具体的にはその制御回路、より詳細に後述）は、バッテリアセンブリ１０６に貯蔵されたエネルギーのレベルを監視し、グループスイッチ１３２の開閉を制御することによって、ＬＥＤアセンブリ１１０の電力消費を動的に調整する。特に、多重入力電力コンバータ１０８は、繰り返し（例えば、周期的に、または代替的にはランダムに）照明プロセスを実行して、ＬＥＤアセンブリ１１０を所定の最大電力と所定の最小電力との間で動作させる。本明細書では、最大電力および最小電力は、エネルギー消費量を指し、簡便に、ワット単位で説明され得る。最大電力は、実質的に、すべてのグループスイッチ１３２が閉じているときのＬＥＤアセンブリ１１０のすべてのＬＥＤ１１２の総電力である。最小電力は、ＬＥＤ列１１４の最小ＬＥＤ列電力である。すべてのＬＥＤ列が同じ電力を有する（例えば、同じ数のＬＥＤを有するすべてのＬＥＤ列およびすべてのＬＥＤが同じ電力レベルである）実施形態では、最小電力は、１つのＬＥＤ列１１４のＬＥＤ１１２の総電力であり、ＬＥＤアセンブリ１１０は、グループスイッチ１３２のうちのいずれか１つを閉じ、他のすべてのグループスイッチを開くことによって、最小電力に構成され得る。ＬＥＤ列が異なる電力レベルを有する実施形態では、最小電力は、最小電力レベルを有するＬＥＤ列１１４のＬＥＤ１１２の総電力であり、ＬＥＤアセンブリ１１０は、最小電力のＬＥＤ列に対応するグループスイッチ１３２を閉じ、他のすべてのグループスイッチを開くことにより、最小電力に構成され得る。

図７は、照明プロセス１６０を示すフローチャートである。

照明プロセス１６０は、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路が、ＬＥＤアセンブリ１１０が、例えば、夜間の予測可能な時間長にわたって、バッテリアセンブリ１０６によって給電されるべきであると判定したときに開始し、その間、ソーラパネル１０４は、バッテリアセンブリ１０６の充電には適用可能ではない。いくつかの実施形態では、そのような期間の開始は、クロックまたはタイマーを使用することにより判定され得る（例えば、クロックを使用して夜間の開始を判定する）。いくつかの実施形態では、クロックは現在の日付および時刻を判定するように構成される。したがって、制御回路は、現在の日付と時刻を使用して夜間の開始を判定する。いくつかの実施形態では、夜間の開始は、現在の日付および時刻に基づいて、および該当する場合は夏時間を考慮して事前に判定されてもよい。

いくつかの他の実施形態では、夜間の開始を判定するために、光センサが使用される。いくつかの実施形態では、夜間をより正確に判定するために、クロックおよび光センサを使用してもよい。

照明プロセス１６０が開始した後、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路は、前述の期間（以下、「必要なＬＥＤ給電期間」を指す）の長さ、例えば、現在時刻から、ソーラパネル１０４がバッテリアセンブリ１０６の充電を開始することができる日の出時刻までの、ＬＥＤアセンブリ１１０に給電する期間を判定する（ステップ１６２）。

いくつかの実施形態では、日の出時刻は、現在の日付に基づいて判定されてもよく、該当する場合は夏時間を考慮してもよい。いくつかの代替的な実施形態では、制御回路は、前日の日の出時間を使用して日の出時間を判定する。照明プロセス１６０の実行中、制御回路は、光センサを使用するか、またはソーラパネル１０４の出力を監視して、ソーラパネル１０４がバッテリアセンブリ１０６を充電するために十分な太陽光を受け始める時間（以下、「更新された日の出時間」を指す）を決定する。次に、制御回路は、照明プロセス１６０を停止し、照明プロセス１６０の次の実行中にステップ１６２で更新された日の出時間を使用する。

図７を参照すると、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路は、バッテリアセンブリ１０６に貯蔵されたエネルギーの現在のレベルを判定し（ステップ１６４）、バッテリアセンブリ１０６に貯蔵されたエネルギーのレベルおよび必要なＬＥＤ給電期間の長さに基づいて、電力上限を計算する（ステップ１６６）。計算された電力上限は、バッテリアセンブリ１０６が少なくとも必要なＬＥＤ給電期間にわたってＬＥＤアセンブリ１１０に給電することを可能にするＬＥＤアセンブリ１１０の最高エネルギー消費量であり、バッテリアセンブリ１０６がソーラパネル１０４によって充電され得る前に、バッテリアセンブリ１０６の貯蔵エネルギーを使い果たすことなく最大の照明を提供し得る好ましいＬＥＤエネルギー消費量でもある。

次に、多重入力電力コンバータ１０８は、計算された電力の上限と最大電力とを比較し、ＬＥＤアセンブリ１１０のエネルギー消費量が好ましいＬＥＤ電力消費量以下になるように、どのＬＥＤ列１１４に給電するかを判定する。

特に、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路は、計算された電力上限が所定の最大電力よりも大きいかどうかをチェックする（ステップ１６８）。

計算された電力上限が最大電力以上である場合、バッテリアセンブリ１０６は、すべてのＬＥＤに日の出時刻まで給電するために十分に貯蔵されたエネルギーを有する。したがって、すべてのグループスイッチ１３２が閉じられ、バッテリアセンブリ１０６がすべてのＬＥＤ１１２に給電し、これにより最大照明を得ることが可能になる（ステップ１７０）。

計算された電力上限が最大電力よりも小さい場合、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路は、総電力が、計算された電力上限以下である１つ以上のＬＥＤ列１１４を選択する（ステップ１７２）。すべてのＬＥＤ列１１４が同じ電力を有する実施形態では、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路は、総電力が、計算された電力上限以下であるＮ個のＬＥＤ列１１４を判定し、Ｎ個のＬＥＤ列を選択し得る。Ｎ個のＬＥＤ列の選択は、各ＬＥＤ列１１４が同等の照明時間を有し得るように、ランダムまたは交互であってもよい。いくつかの実施形態では、ステップ１７２において、多重入力電力コンバータ１０８の制御回路は、ＬＥＤ列のすべての組み合わせの中で最大であり、計算された電力上限以下の総電力を有する１つ以上のＬＥＤ列１１４を選択する。このように、ＬＥＤアセンブリ１１０のエネルギー消費量は、好ましいＬＥＤ電力消費量以下の最大量である。

計算された電力上限が最小電力よりも小さい場合、最小電力を有するＬＥＤ列が選択される。

ステップ１７４において、選択された１つ以上のＬＥＤ列１１４に対応するグループスイッチ１３２が閉じられ、他のグループスイッチが開かれ、照明のために選択されたＬＥＤ列１１４のみをオンにする。

その場合、プロセス１６０を使用することにより、システム１００は、ソーラパネル１０４によってバッテリアセンブリ１０６が充電され得る前に、バッテリアセンブリ１０６の貯蔵エネルギーを消耗することなく最大照明を提供するか、またはバッテリアセンブリ１０６の貯蔵エネルギーが日の出時間まですべてのＬＥＤ列１１４に給電するには不十分である場合、最長照明時間を提供する。

いくつかの実施形態では、システムが、バッテリアセンブリ１０６の貯蔵エネルギーがすべてのＬＥＤ列１１４に日の出時間まで給電するには不十分であると判断した場合、多重入力電力コンバータ１０８はさらに、警告またはアラート信号を出力し得る。

上述の設計により、給電および点灯アセンブリ１０２の回復力が増大し、ＬＥＤアセンブリ１１０に給電するために商用電力グリッドが必要とされない場合がある。

いくつかの実施形態では、給電および点灯アセンブリ１０２は、ＬＥＤアセンブリ１１０に給電するためのＡＣ商用電力グリッドに接続するためのＡＣ入力を備えてもよい。これらの実施形態の給電および点灯アセンブリ１０２は、既存のＡＣ電力街路灯をアップグレードするために、および商用グリッドおよび必要な接続が、街路灯システム用にすでに適所にある場所での使用に特に好適である。

図８は、これらの実施形態における給電および点灯アセンブリ１０２のブロック図である。図９は、図８に示される給電および点灯アセンブリ１０２の電気回路図である。

これらの実施形態の給電および点灯アセンブリ１０２は、これらの実施形態の給電および点灯アセンブリ１０２が、ＡＣ電源２０４、例えば、ＬＥＤアセンブリ１１０の追加の電源としてのＡＣ商用電力グリッドに接続するためのＡＣ入力２０２をさらに備えることを除き、図５および図６に示されるものと同様である。

図９に示されるように、ＡＣ入力２０２は、ソーラパネル１０４およびバッテリアセンブリ１０６を切り替えるように構成され得る三方向スイッチ２０６を介してＬＥＤアセンブリ１１０に電気的に結合され、ソーラパネル１０４およびバッテリアセンブリ１０６を、ＬＥＤアセンブリ１１０の電源として使用し、ＡＣ商用電力グリッド２０４を、ＬＥＤアセンブリ１１０の電源として使用する。ＡＣ回路部は、ＡＣ電力２０４をＤＣに変換するための全波整流器２１２と、所定の高周波で動作可能な（すなわち、オン／オフの切り替え）一組のスイッチ２０８および２１０と、インダクタ２１４と、を備える。

図９に示される例では、三方向スイッチ２０６は、ＬＥＤアセンブリ１１０に給電するためにソーラパネル１０４およびバッテリアセンブリ１０６を選択するように構成されている。

図１０に示すように、三方向スイッチ２０６は、ＬＥＤアセンブリ１１０に給電するためにＡＣ入力２０２を選択するように構成されている。この構成において、制御部１５２は、所定の高周波でオン／オフを切り替えるようスイッチ２０８および２１０を制御し、スイッチ２０８および２１０のゲートパルスは、インダクタ２１４を通って流れる電流を相補的に制御し、インダクタ２１４を通り、ひいてはＬＥＤ１１２を通って流れる電流量を制御するよ。上述のように、制御部１５２は、グループスイッチ１３２を制御して、負荷および照明を調整し得る。また、当業者においては、ＡＣ入力２０２は、ＬＥＤアセンブリ１１０に給電するために使用されるが、ソーラパネル１０４は依然として、スイッチ１４２および１４４を閉じるように設定し、スイッチ１４６および１４８を開くように設定することにより、バッテリアセンブリ１０６を充電するために使用することができることが理解されよう。

上記の実施形態では、給電および点灯アセンブリ１０２は統合型装置であるが、いくつかの代替的な実施形態では、ソーラパネル１０４、多重入力電力コンバータ１０８および／またはバッテリアセンブリ１０６などのその構成要素は、互いに分離していてもよいが、機能的には結合されたままである。

上記の実施形態では、バッテリアセンブリ１０６は、長い配線を回避するために、ソーラパネル１０４およびＬＥＤアセンブリ１１０に空間的に近接して位置付けられているが、いくつかの代替的な実施形態では、ソーラパネル１０４は、バッテリアセンブリ１０６から、選択された距離に位置付けられてもよく、ＬＥＤアセンブリ１１０は、最大の太陽光照明を受け得る場所に位置付けられてもよい。

前述の実施形態では、照明のためにＬＥＤが使用されているが、他のいくつかの実施形態では、他のタイプの点灯装置、例えば、白熱灯、コンパクト蛍光灯（ＣＦＬ）なども同様に照明のために使用され得る。

当業者には、前述のスイッチが、任意の好適なスイッチング装置、例えば、電気機械式オンオフスイッチ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などであってもよいことが理解されよう。

添付の図面を参照して実施形態を上述してきたが、当業者には、添付の特許請求の範囲によって定義されるようなその範囲から逸脱することなく、変形および修正がなされ得ることが理解されよう。

Claims (17)

1. 点灯システムであって、
   ソーラパネルと、バッテリアセンブリと、を有する、電源と、
   複数の点灯グループに配置された複数の点灯装置を有する点灯アセンブリであって、所定の最大電力を有する、点灯アセンブリと、
   前記電源および前記点灯アセンブリに電気的に結合され、前記電源を使用して前記点灯アセンブリに給電するための、かつ前記ソーラパネルを使用して前記バッテリアセンブリを充電するための多重入力電力コンバータと、を備え、
   前記多重入力電力コンバータが、
   予測可能な時間長を有し、前記点灯アセンブリが前記バッテリアセンブリによって給電され、前記ソーラパネルが前記バッテリアセンブリの充電に適用可能ではない期間の開始を判定することと、
   前記期間の長さを判定することと、
   前記バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルを判定することと、
   前記バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルと、前記期間の前記長さと、に基づいて、電力上限を計算することと、
   前記電力上限を前記点灯アセンブリの最大電力と比較し、前記計算された電力上限以下の総電力を有する前記点灯グループの少なくともサブセットを選択することと、
   前記バッテリアセンブリを使用して、前記選択された点灯グループに給電することと、を行うように構成される、点灯システム。
2. 前記比較および選択するステップが、
   前記電力上限を前記点灯アセンブリの最大電力と比較し、前記点灯グループのすべての組み合わせの中で最も大きく、前記計算された電力上限以下の総電力を有する前記点灯グループの少なくともサブセットを選択することを含む、請求項１に記載の点灯システム。
3. 前記比較およびする選択するステップが、
   前記電力上限が前期点灯グループの最小電力よりも小さい場合、前記最小電力を有する前記点灯グループを選択することを含む、請求項１または２に記載の点灯システム。
4. クロックをさらに備え、前記期間の前記開始を前記判定することが、
   少なくとも前記クロックを使用して、前記期間の前記開始を判定することを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の点灯システム。
5. 前期期間の前記長さを前記判定することが、
   少なくとも前記クロックを使用して、前記期間の前記長さを判定することを含む、請求項４に記載の点灯システム。
6. 光センサをさらに備え、前記期間の前記開始を前記判定することが、
   少なくとも前記光センサを使用して、前記期間の前記開始を判定することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の点灯システム。
7. 前記期間の前記長さを前記判定することが、
   少なくとも前記光センサを使用して、前記期間の前記長さを判定することを含む、請求項６に記載の点灯システム。
8. 前記点灯装置が、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の点灯システム。
9. 前記ソーラパネル、前記バッテリアセンブリ、前記点灯アセンブリ、および前記多重入力電力コンバータが、空間的に互いに隣接して位置付けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の点灯システム。
10. 交流（ＡＣ）電源に結合し、前記点灯アセンブリに選択的に給電するためのＡＣ電力入力をさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の点灯システム。
11. バッテリアセンブリを使用して、点灯アセンブリに給電するための方法であって、前記点灯アセンブリが、複数の点灯グループに配置された複数の点灯装置を備え、前記バッテリアセンブリが、ソーラパネルによって充電可能であり、前記方法が、
    予測可能な時間長を有し、前記点灯アセンブリが前記バッテリアセンブリによって給電され、前記ソーラパネルが前記バッテリアセンブリの充電に適用可能ではない期間の開始を判定することと、
    前記期間の長さを判定することと、
    前記バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルを判定することと、
    前記バッテリアセンブリに貯蔵されたエネルギーのレベルと、前記期間の前記長さと、に基づいて、電力上限を計算することと、
    前記電力上限を前記点灯アセンブリの最大電力と比較し、前記計算された電力上限以下の総電力を有する前記点灯グループの少なくともサブセットを選択することと、
    前記バッテリアセンブリを使用して、前記選択された点灯グループに給電することと、を含む、方法。
12. 前記比較および選択するステップが、
    前記電力上限を前記点灯アセンブリの最大電力と比較し、前記点灯グループのすべての組み合わせの中で最も大きく、前記計算された電力上限以下の総電力を有する前記点灯グループの少なくともサブセットを選択することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記比較および選択するステップが、
    前記電力上限が前記点灯グループの最小電力よりも小さい場合、前記最小電力を有する前記点灯グループを選択することを含む、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記期間の前記開始を前記判定することが、
    少なくともクロックを使用して、前記期間の前記開始を判定することを含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記期間の前記長さを前記判定することが、
    少なくとも前記クロックを使用して、前記期間の前記長さを判定することを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記期間の前記開始を前記判定することが、
    少なくとも光センサを使用して、前記期間の前記開始を判定することを含む、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記期間の前記長さを前記判定することが、
    少なくとも前記光センサを使用して、前記期間の前記長さを判定することを含む、請求項１６に記載の方法。