JP3146545U - 太陽エネルギーランプの自動制御節電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽エネルギーランプの自動制御節電装置の提供。
【解決手段】上側に位置するランプと、電池セットと、少なくとも一枚の太陽エネルギーパネルと、装置のすべての電源を制御して電源管理を行い、すべてのランプのオン、オフ及び明るさの制御に用いられるメインコントローラとを含み、メインコントローラは数種違った電源制御モードを含み、電圧を応用して制御する方式をもって電源管理及び街路灯アセンブリーの明るさの制御を行う。前記モードは段階点灯モード、または不足量点灯モード、または時間管理制御モードである。前記電池セットは複数個の電池ユニットにより、縦方向直列方式をもってランプポールの中央個所に取り付けられる。ランプは高圧放電ランプ（ＨＧＤ）または高強度放電ランプ（ＨＩＤ）である。
【選択図】図２

Description

本考案は太陽エネルギーランプ（ｅｎｅｒｇｙ ｌａｍｐ）の自動制御節電装置に関するもので、それは違った制御モードを使用し、各街路灯の電気量に対して管理制御を行うことにより、違った街路灯の電圧を調整して違った明るさを発出させ、エネルギーの節約、最もよい街路灯の照明の提供、及び街路灯の寿命を延長する目的を達成することである。

エネルギーの欠乏、及び地球温暖化の結果により、ますます多くのランプが太陽エネルギーランプに変えられている。
太陽エネルギーは清潔で取得が容易であるため、太陽エネルギーランプは逐次使用される傾向になっている。

従来の太陽エネルギーランプは、電池セットをランプの下側に取り付けているので、極めて鈍重であり、かつ保全上の問題を備える。
また、各電池セットは単独のランプの明るさだけを担うので、天気が曇りである場合、昼間は日照が不足し、電池セットに貯蔵される電気量が不足する。
そのために、夜間においてはランプの発光時間が短く、またはランプが発光できないために、ランプによる充分な照明を提供することができない。

一般に街路灯は、道路に多数個のランプが設置される。特に大道路、例えば高速道路には数千数百の街路灯が設置されている。
従来の街路灯の管理に於いては、各街路灯を単独で管理制御を行うが、街路灯相互間の連結的な管理制御が欠乏している。

一方で、太陽エネルギー電池の電気量が不足した場合、電解液中の珪酸カルシューム（ｃａｌｃｉｕｍ）が電池の下側に沈積する。珪酸カルシューム（ｃａｌｃｉｕｍ）の沈積が増えると電池の寿命が短くなってしまう。これらはすべて伝統的太陽エネルギーランプの欠点である。

本考案の目的は以下に記述する太陽エネルギーランプの自動制御節電装置を提供するものである。
それは違った制御モードを使用し、各街路灯の電気量に対して管理制御を行うことにより、違った街路灯の電圧を調整して違った明るさを発出させ、エネルギーの節約を図り、最もよい街路灯の照明を提供すること、及び街路灯の寿命を延長することを考案の目的とするものである。

本願の第１考案は、太陽エネルギーランプの自動制御節電装置であって、少なくとも一つの街路灯アセンブリーと、メインコントローラとを備え、前記少なくとも一つの街路灯アセンブリーは、上側に位置するランプと、電池セットと、普通はランプの上側に取り付けられて太陽エネルギーの吸収に用いられる太陽エネルギーパネルとを含み、吸収された太陽エネルギーを先ず電気エネルギーに転換し、電気エネルギーを直接ランプに伝送してランプの発光エネルギーとするとともに、電気エネルギーを電池セットに保存し、前記メインコントローラは自動制御節電装置に必要とするすべての電源を制御して電源の管理を行い、すべてのランプのオン、オフ、及び明るさを制御し、前記メインコントローラは前記各街路灯アセンブリーの電池セットに電気的機に接続され、それには数種類の違った電源制御モードが含まれ、電圧を応用して制御する方式をもって電源管理、及び街路灯アセンブリーの明るさの制御を行うことを特徴とするものである。
本願の第２考案は、前記第１考案において、前記制御方式は前記メインコントローラがすべての電池セットの電気量を計算し、その電気量によってランプの明暗方式を決め、電気量がすべてのランプを点灯させるのに不足であれば、前記メインコントローラは設定されたモードによって点灯方式を定めるが、前記モードは段階点灯モードであり、すなわち数個のランプ中の一つだけが点灯し、他のランプは作用しないことを特徴とするものである。
本願の第３考案は、前記第１考案において、前記制御方式は前記メインコントローラがすべての電池セットの電気量を計算し、その電気量によってランプの明暗方式を決め、電気量がすべてのランプを点灯させるのに不足であれば、前記メインコントローラは設定されたモードによって点灯方式を定めるが、前記モードは不足量点灯モードであり、すなわちある一段のすべてのランプが点灯するが、完全に光っていなく、各ランプの電圧が下げられて明るさが制御されることを特徴とするものである。
本願の第４考案は、前記第１考案において、前記制御方式は時間管理制御モードであり、前記メインコントローラは電気量の需要によって、各ランプの点灯時間に対して違った時間管理制御を行うことを特徴とするものである。
本願の第５考案は、前記第２、または３、または４考案において、前記電池セットは複数個の電池ユニットにより、縦方向直列方式をもってランプポールの中央個所に取り付けられることを特徴とするものである。
本願の第６考案は、前記第２、または３、または４考案において、前記電池セットの出入力端にはそれぞれ太陽エネルギーパネルからの電気エネルギーの流れ方向を管理制御するリレーが備えられてあることを特徴とするものである。
本願の第７考案は、前記第２、または３、または４考案において、前記ランプは高圧放電ランプ（ＨＧＤ）または高強度放電ランプ（ＨＩＤ）であることを特徴とするものである。
本願の第８考案は、前記第７考案において、前記各ランプには更に電池セット及びランプの間に位置し、ランプの起動に用いられ、かつ安定した電圧を提供し、ランプに安定した電源を提供するＤＣ−ＡＣ安定器を備えることを特徴とするものである。
本願の第９考案は、前記第２、または３、または４考案において、前記ランプはＬＥＤランプ（発光ダイオードランプ）であり、発光ダイオードランプの前方には太陽エネルギーパネルまたは電池セットからの直流電気を電圧の低い直流電気に変換するＤＣ−ＤＣ変換器を備えることを特徴とするものである。
本願の第１０考案は、前記第２、または３、または４考案において、更に記録装置が含まれ、該記録装置はメインコントローラに接続され、該記録装置は前記メインコントローラを補助して関連の記憶機能を提供し、かつ記録装置は歴史資料（過去の記録データ）データバンクを含み、該歴史資料データバンクは関連する過去の記録データを記憶し、かつ前記録装置は制御基準バンクを含み、前記メインコントローラとの関連制御方式を含み、前記録装置はこれら基準によって装置のコントロールを行うことができ、かつ記録装置はコントローラからの出力データを記憶するコントローラ出力データバンクを含むことを特徴とするものである。

本考案はすべての街路灯の電気量に対して計算を行い、並びに違う操作モードによって点灯方式を決めることができる。
そのため、あるランプが点灯し、あるランプは点灯しない、またはやや暗くして点灯する方式を選択することができて、太陽エネルギー街路灯に長時間の照明を提供できるといった本考案の目的を達成できる。
本考案のつぎの効果は電池の寿命を延長することができる。
一般の電池セットは完全充電、または完全欠電する時間が長すぎると電池セットの寿命が短くなるが、本考案では電池セットの電気量を計算して適時に発電し、電池セットの電気量が低すぎる場合も発電を減少できるので、電池セットが完全充電、または完全欠電する時間が長過ぎる、といった問題を回避して、電池の寿命を延長することができる。
相対的に、太陽エネルギーによる街路灯の使用率の向上にも大きく貢献できる。

図１、図２及び図３を参照して説明する。
図１は本考案太陽エネルギーの街路灯モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）であり、図２は本考案に係る太陽エネルギーランプの自動制御節電装置の第一実施例の構造ブロックダイアグラム（ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ）であり、図３は本考案を多数個の街路灯アセンブリーに適用した構造ブロックダイアグラムである。

本考案の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置は少なくとも一つの街路灯アセンブリー２０と、メインコントローラ２と、記録装置５０と、制御基準バンク５２と、コントローラ出力データバンク５３を含む。
本例では多数個の街路灯アセンブリー２０の場合について説明するが、少なくとも一つの街路灯アセンブリー２０に適用可能である。

メインコントローラ２は装置すべての電源の制御に用いられて電源管理を行い、すべてのランプのオン、オフ及び明るさを制御する。
そのメインコントローラ２は各街路灯アセンブリーの電池セット４及び本装置の関連ユニットに接続される。
そのメインコントローラ２には違った数種類の電源制御モードが含まれ、電源管理及び街路灯アセンブリーの明るさ制御を行う。

記録装置５０は前記メインコントローラ２に接続され、前記メインコントローラ２を補助して関連の記憶機能を提供する。
図５に示すように、記録装置５０には歴史資料データバンク５１が含まれる。
それは関連歴史データを記憶して装置管理者が装置を了解したとき、または必要なときに用いられ、装置もその歴史データを装置管理の応用に用いることができる。
制御基準バンク５２は、前記メインコントローラ２との関連制御方式が含まれ、装置はこれら基準によって装置コントロールを行うことができる。
コントローラ出力データバンク５３はコントローラからの出力データの記憶に用いられる。

各街路灯アセンブリー２０は更にランプ２１と、ランプポール２２と、電池セット４と、少なくとも一枚の太陽エネルギーパネル１と、ＤＣ−ＡＣ安定器６とを含む。
上側に位置するランプ２１は、高圧放電ランプ（ＨＧＤ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｌａｍｐ）または高強度放電ランプ（ＨＩＤ，ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｌａｍｐ）であり、またはＬＥＤランプ（発光ダイオードランプ）でもよい。

ランプポール２２は前記ランプ２１をつなぎ、かつ下側に位置する。

電池セット４は複数個の電池ユニットにより構成し、縦方向で直列方式をもってランプポールの中央個所に取り付けられ、空間の節約及び隠蔽効果が達成される。

少なくとも一枚の太陽エネルギーパネル１は、普通はランプ２１の上側に取り付けられて太陽エネルギーの吸収に用いられる。
吸収された太陽エネルギーは先ず電気エネルギーに転換される。
その電気エネルギーは直接ランプ２１に伝送されてランプ２１の発光に必要とするエネルギーにすることができ、または電池セット４に保存されて必要な時に使用することができる。
電池セット４の出入力端にはそれぞれ太陽エネルギーパネル１からの電気エネルギーの流れ方向を管理制御するリレー３、３’が備えられてある。

ＤＣ−ＡＣ安定器６は前記電池セット４及びランプ２１の間に位置し、前記ランプ２１の起動に用いられ、かつ安定した電圧を提供し、ランプ２１に安定した電源を提供することができる。

本考案の主要な特徴は、すべてのランプに対するランプ管理にモード管理を行い、それは主として各ランプの電圧を制御し、電源の使用効率及び装置の安全を向上させることである。

本考案のメインコントローラの第一種制御方式は、メインコントローラ２がすべての電池セット４の電機量を計算し、その電気量によってランプ２１の明暗方式を決める。
電気量がすべてのランプ２１を点灯させるのに不足であれば、前記メインコントローラ２は設定されたモードによって点灯方式を定める。すなわち数個のランプ２１中の一つのランプ２１だけが点灯し、他のランプは点灯させない。

もう一つのモードは不足量点灯モードである。
すなわち、メインコントローラ２がすべての電池セット４の電気量を計算し、その電気量によってランプ２１の明暗方式を決め、電気量がすべてのランプ２１を点灯させるのに不足であれば、前記メインコントローラ２は設定されたモードによって点灯方式を定め、すなわちある一段のすべてのランプ２１が点灯するが、完全に光っていなく、各ランプの電圧が下げられて明るさが制御される

本考案のもう一つの制御方式は、ランプ２１の電圧を制御することができる。
それはメインコントローラからＤＣ−ＡＣ安定器７に信号を発信し、ＤＣ−ＡＣ安定器７の電圧を調整し、ＤＣ−ＡＣ安定器７の電圧の調整を通じてランプの明るさを調整することができる。
本考案はこの制御方式によって電池セット４の出力電気量を制御し、一方はすべてのランプのすべての電池セット４の電気量の総合がすべてのランプ２１が完全明るい状況を維持することに不足であれば、この方式によって各ランプ２１の明るさを適当に調整し、ある一段の路面を照明する目的を達成することができる。

本考案のもう一つの制御方式は時間管理制御モードである。
それはメインコントローラ２が電気量の需要により、各ランプ２１の点灯時間に対して違った時間管理制御を行うことである。

上記した四種の異なるモードは必要な効率を達成するため、前記した複数のモードを混合して使用することもできる。

本考案のメインコントローラに更に含まれる機能は、各太陽エネルギーパネルのパワーファクター、電流及び電圧の情報を掴み取り、リレーに対してオン及びオフの制御を行い、各電池セットの容量及び電圧の情報を掴み取り、安定器の電圧を制御してランプに対して明暗の制御を行い、及びランプの状態を了解するなどがある。

図４は本考案は発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されたランプ２３に応用したものである。
本実施例に於いては、ランプ２３以外の構成は図１の実施例と同じ部材及び同じ機能であるあるため、詳しい説明を省略する。
本実施例ではランプ２３を発光ダイオードで構成する。
前記発光ダイオードの前方とリレーの間にＤＣ−ＤＣ変換器７が加えられる。
それは太陽エネルギーパネルまたは電池セットからのＤＣ電流を電圧のやや低いＤＣ電流に変換し、発光ダイオードに提供することに用いられる。
また、前述したメインコントローラに関する運用方式も本実施例に適用される。

図面を参照しながら本考案の効能について説明する。
図６の下方に示す各ランプは調整を行っていない状況に於いて、ランプは半日の周期と全光の方式をもって発光する。
図６の上方に示すように、３４日間の周期に於いて、電池の充電電圧は時間の経過に伴って低下するので、電池の品質も低下し、寿命も短縮する。
図７は本考案の装置を応用した後の効果を表す。
図７の下方に示すランプは全日の応用に於いて、約３／４の時間はやや低い明るさで発光する。
図７の上方に表す電池の電圧はある固定値の間に維持されて震動し、電池の完全充電及び完全放電の状況が避けられているので、電池の寿命を延ばすことができる。

本考案は、かなり長い道路に対して多くのランプを設置した場合には、ランプを組み分けし、各組のランプ２１に対応するようにメインコントローラ２を夫々配置し、セントラルコントロールルーム（ｒｏｏｍ）より同時にこれらコントローラ２を制御して、セントラル制御及びエネルギー節減を実現することができる

以上の如く、本考案はすべての街路灯の電気量に対して計算を行い、並びに違う操作モードによって点灯方式を決めたり、或いは特定のランプを点灯したり消灯したり、またはやや暗くして点灯する方式を選択できて、太陽エネルギー街路灯の長時間に亘る照明を可能とする。
さらに、電池の寿命を延長することができる。
一般の電池セットは完全充電、または完全欠電する時間が長過ぎると、電池セットの寿命が短くなるが、本考案では電池セットの電気量を計算して適時に発電し、また電池セットの電気量が低過ぎる場合は電気消費量を減少させることができるので、従来のような電池寿命の問題を解消することができる。
以上のことから太陽エネルギー街路灯の使用率の向上を図ることができる。

以上の詳細な説明は本考案の実行可能な実施例に対する具体的説明であるが、前記した実施例は本考案を制限するものではなく、およそ本考案の技術精神を離脱しないで行った同等効果の実施または変更は、すべて本考案に含まれるものである。

本考案の太陽エネルギー街路灯のモジュールを示す。 本考案の太陽エネルギーランプの自動制御節電システムの第一実施例の構造ブロックダイアグラムを示す。 本考案が複数個街路灯アセンブリーに適用した構造ブロックダイアグラムを示す。 本考案にＬＥＤをランプとして使った構造ブロックダイアグラムを示す。 本考案の記憶装置の細部の構造を示す。 従来の街路灯の電圧と電池の蓄電池の変化の状況を示す。 本考案の街路灯の電圧と電池の蓄電池の変化の状況を示す。

符号の説明

１ 太陽エネルギーパネル
２ メインコントローラ
２０ 街路灯アセンブリー
２１ ランプ
２２ ランプポール
３、３’ リレー
４ 電池セット
５０ 記録装置
５１ 歴史資料データバンク
５２ 制御基準バンク
５３ コントローラ出力データバンク
６ ＤＣ−ＡＣ安定器
７ ＤＣ−ＤＣ変換器

Claims (10)

1. 太陽エネルギーランプの自動制御節電装置であって、
   少なくとも一つの街路灯アセンブリーと、メインコントローラとを備え、
   前記少なくとも一つの街路灯アセンブリーは、上側に位置するランプと、電池セットと、普通はランプの上側に取り付けられて太陽エネルギーの吸収に用いられる太陽エネルギーパネルとを含み、吸収された太陽エネルギーを先ず電気エネルギーに転換し、電気エネルギーを直接ランプに伝送してランプの発光エネルギーとするとともに、電気エネルギーを電池セットに保存し、
   前記メインコントローラは自動制御節電装置に必要とするすべての電源を制御して電源の管理を行い、すべてのランプのオン、オフ、及び明るさを制御し、
   前記メインコントローラは前記各街路灯アセンブリーの電池セットに電気的機に接続され、それには数種類の違った電源制御モードが含まれ、電圧を応用して制御する方式をもって電源管理、及び街路灯アセンブリーの明るさの制御を行うことを特徴とする、
   太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
2. 前記制御方式は前記メインコントローラがすべての電池セットの電気量を計算し、その電気量によってランプの明暗方式を決め、電気量がすべてのランプを点灯させるのに不足であれば、前記メインコントローラは設定されたモードによって点灯方式を定めるが、前記モードは段階点灯モードであり、すなわち数個のランプ中の一つだけが点灯し、他のランプは作用しないことを特徴とする、請求項１記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
3. 前記制御方式は前記メインコントローラがすべての電池セットの電気量を計算し、その電気量によってランプの明暗方式を決め、電気量がすべてのランプを点灯させるのに不足であれば、前記メインコントローラは設定されたモードによって点灯方式を定めるが、前記モードは不足量点灯モードであり、すなわちある一段のすべてのランプが点灯するが、完全に光っていなく、各ランプの電圧が下げられて明るさが制御されることを特徴とする、請求項１記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
4. 前記制御方式は時間管理制御モードであり、前記メインコントローラは電気量の需要によって、各ランプの点灯時間に対して違った時間管理制御を行うことを特徴とする、請求項１記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
5. 前記電池セットは複数個の電池ユニットにより、縦方向直列方式をもってランプポールの中央個所に取り付けられることを特徴とする、請求項２、または３、または４記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
6. 前記電池セットの出入力端にはそれぞれ太陽エネルギーパネルからの電気エネルギーの流れ方向を管理制御するリレーが備えられてあることを特徴とする、請求項２、または３、または４記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
7. 前記ランプは高圧放電ランプ（ＨＧＤ）または高強度放電ランプ（ＨＩＤ）であることを特徴とする、請求項２、または３、または４記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
8. 前記各ランプには更に電池セット及びランプの間に位置し、ランプの起動に用いられ、かつ安定した電圧を提供し、ランプに安定した電源を提供するＤＣ−ＡＣ安定器を備えることを特徴とする請求項７記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
9. 前記ランプはＬＥＤランプ（発光ダイオードランプ）であり、発光ダイオードランプの前方には太陽エネルギーパネルまたは電池セットからの直流電気を電圧の低い直流電気に変換するＤＣ−ＤＣ変換器を備えることを特徴とする、請求項２、または３、または４記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。
10. 更に記録装置が含まれ、該記録装置はメインコントローラに接続され、該記録装置は前記メインコントローラを補助して関連の記憶機能を提供し、かつ記録装置は歴史資料（過去の記録データ）データバンクを含み、該歴史資料データバンクは関連する過去の記録データを記憶し、かつ前記録装置は制御基準バンクを含み、前記メインコントローラとの関連制御方式を含み、前記録装置はこれら基準によって装置のコントロールを行うことができ、かつ記録装置はコントローラからの出力データを記憶するコントローラ出力データバンクを含むことを特徴とする、請求項２、または３、または４記載の太陽エネルギーランプの自動制御節電装置。

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