JP5073559B2

JP5073559B2 - 太陽電池照明装置

Info

Publication number: JP5073559B2
Application number: JP2008095780A
Authority: JP
Inventors: 義治林
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2028-04-02
Also published as: JP2009252394A

Description

本発明は、昼間に太陽電池により発電された電力によって蓄電池を充電し、夜間に蓄電池の電力を使って照明を行う太陽電池照明装置に関する。

近年、地球温暖化の原因となるＣＯ₂を出さないクリーンな発電装置として太陽電池が脚光を浴びており、住宅の屋根に設置する太陽光発電システム以外にも、街路灯や常夜灯などの照明装置の電源として導入が進んでいる。

照明装置の中には商用交流電源で点灯するものもあるが、太陽電池を搭載した照明装置は、昼間太陽電池によって蓄電池を充電しておき、夜間は照明を点灯するための電源を蓄電池から供給する独立電源システムであることから、外部からの電源配線が不要であり、地中配線が難しい所にも設置できるという利点がある。

しかしながら、太陽電池を搭載した照明装置では、蓄電池の残量が減少すると照明部の点灯状態を維持できなくなるため、照明部の消費電力を抑えて蓄電池の放電量を低減する必要がある。

このため、照明部の光源として、白熱灯や蛍光灯に代わって、消費電力の少ないＬＥＤが採用されるようになった。さらに、ＬＥＤは水銀を含んでおらず、熱線や紫外線もほとんど発生しないため、地球環境に配慮した光源としても注目されている。

例えば、特許文献１には、日没直後は照明部を低照度で点灯させ、日没から一定時間経過後に通常照度に切り替え、さらに、一定時間経過後の夜更けに照明部を再び低照度に切り換えることで消費電力を低減する照明装置が提案されている。
特開２００６−２４４７１１号公報

特許文献１の照明装置では、日没からの経過時間に応じて照明部の照度を調節するようにしているが、季節やその日の天候によって、日没直後でも真っ暗になる場合がある。そして、人通りの多い日没直後に照明部を低照度で点灯させると、足元が暗くて周囲の様子が視認し難くなる。

逆に、日没から一定時間が経過した後でも、満月の夜は月の明かりがあるため、照明部を通常照度に切り換えなくても、十分な明るさが得られる場合があり、この場合、余分な電力を消費することになる。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、照明装置周辺の明るさに応じて照明部の明るさを制御することによって、照明装置周辺の視認性を確保するとともに、消費電力の低減が可能な太陽電池照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、太陽電池と、該太陽電池により発電された電力によって充電される蓄電池と、該蓄電池から供給される電力で点灯する照明部とを有する太陽電池照明装置において、本太陽電池照明装置周辺の画像を撮影する撮像部と、該撮像部で撮影した画像から本太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさを検出する輝度検出部と、該輝度検出部の出力が所定の範囲内に入るように前記照明部の照度を制御する照明制御部とを備えたことを特徴とする。

この構成によると、撮像部で撮影した画像から、輝度検出部で太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさを検出し、その検出値が予め決められた所定の範囲内に入るように、照明制御部は照明部の照度を制御する。

上記の太陽電池照明装置において、異常を報知するための報知部を備え、夜間に、前記照明部を最大照度状態で点灯したときの画像と前記照明部を消灯したときの画像とを前記撮像部で撮影し、両画像から測定した相対的な明るさの差が所定の閾値以下になった場合、本太陽電池照明装置に異常があると判定し、前記報知部で異常を報知するという異常検出報知動作を行うことが望ましい。

この構成によると、撮像部で撮影した画像から太陽電池照明装置の異常を判定し、異常を報知する報知部を備えることにより、照明に異常があった場合、速やかに適切な措置、例えば、照明部の清掃による照度の回復等の処置が実施可能となるので、照明装置周辺で必要となる明るさを確保することができる。また、照度の回復によって、照明部での余分な電力消費を防止することができる。

また上記の太陽電池照明装置において、本太陽電池照明装置周辺に人がいるかどうかを判別する人検出部を備え、夜間に本太陽電池照明装置周辺に人がいない場合に前記異常検出報知動作を行うことが望ましい。

この構成によると、人検出部で太陽電池照明装置周辺に人がいるかどうかを検知し、人がいない場合にのみ、異常検出報知動作を実施することによって、歩行者に不快な思いをさせずに、太陽電池照明装置の異常を検知することができる。

また上記の太陽電池照明装置において、夜間に、前記照明部を消灯したときの画像と、前記照明部を最小照度状態で点灯したときの画像と、前記照明部を最大照度状態で点灯したときの画像とを前記撮像部で撮影し、前記輝度検出部で検出される太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさから、前記照明制御部で実施する前記照明部の明るさの制御範囲を決定するという照度範囲決定動作を行うことが望ましい。

この構成によると、夜間に、照明部を消灯した場合、最小照度状態で点灯した場合および最大照度状態で点灯した場合の輝度検出値から、照明部の照度を制御する際に基準となる上限設定値および下限設定値を補正するので、照明部の経年変化に対応することができる。

また上記の太陽電池照明装置において、本太陽電池照明装置周辺に人がいるかどうかを判別する人検出部を備え、夜間に本太陽電池照明装置周辺に人がいない場合に前記照度範囲決定動作を行うことが望ましい。

この構成によると、人検出部で太陽電池照明装置周辺に人がいるかどうかを検知し、人がいない場合にのみ、照度範囲決定動作を実施することによって、歩行者に不快な思いをさせずに、照度を制御する際に基準となる設定値を補正することができる。

また上記の太陽電池照明装置において、前記撮像部で撮像した画像から輪郭信号を検出して記録する機能と、既に記録されている輪郭信号と新たに検出した輪郭信号を比較して輪郭の増減を検出する機能とを有する輪郭処理部を備え、前記照明制御部は前記輪郭処理部の出力によって前記撮像部の光学系の汚れを判断することが望ましい。

この構成によると、輪郭信号の減少を検知することによって、撮像部の光学系の汚れを検出することができる。

本発明によれば、撮像部で撮影した画像から、輝度検出部で太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさを検出し、その検出値が予め決められた所定の範囲内に入るように、照明制御部は照明部の照度を制御するようにしているので、太陽電池照明装置周辺の視認性を確保できるとともに、余分な電力の消費を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細を説明する。なお、以下の説明では、同一のまたは相当する部品には同一の符号を付しており、それらの名称および機能は同様であるので、それらの詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における太陽電池照明装置１０の概略構成を示すブロック図である。太陽電池照明装置１０は、太陽電池１０１と、太陽電池１０１に接続された充電制御部１０２と、充電制御部１０２に接続された蓄電池１０３と、充電制御部１０２に接続された照明電源部１０４と、照明電源部１０４に接続された照明部１０５と、充電制御部１０２に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１０６と、充電制御部１０２及び照明電源部１０４に接続された照明制御部１０７と、照明制御部１０７に接続された撮像部１０８と、照明制御部１０７及び撮像部１０８に接続された輝度検出部１０９とを備えている。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６は、照明制御部１０７、撮像部１０８及び輝度検出部１０９に接続されている。

昼間、太陽電池１０１で発電される電力は、充電制御部１０２を経由して、蓄電池１０３を充電する。また、蓄電池１０３に蓄積された電力は、夜間、充電制御部１０２を経由して、照明電源部１０４に供給される。照明電源部１０４は、デューティ制御された駆動電流を照明部１０５に供給する。なお、本実施の形態では、照明部１０５としてＬＥＤ照明が使用される場合について説明するが、これに限定されず、蛍光灯など他の照明を用いてもよい。

充電制御部１０２は、照明電源部１０４以外に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６にも電力を供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０６は、充電制御部１０２の出力電圧を、太陽電池照明装置１０の制御を行う照明制御部１０７、撮像部１０８、輝度検出部１０９で必要な電圧に変換する。

日没によって太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より低くなると、充電制御部１０２は、その出力電圧の低下検知信号を照明制御部１０７に送信する。照明制御部１０７は、充電制御部１０２に対して、蓄電池１０３に蓄積された電力を照明電源部１０４に供給するように指示する制御信号を送信する。また、照明制御部１０７は、照明電源部１０４に対して、照明部１０５のＬＥＤ照明に供給する駆動電流のデューティ幅を指示する制御信号を送信する。この結果、照明部１０５の明るさが照明制御部１０７によって制御される。

なお、照明点灯の判断は、太陽電池１０１の出力電圧の低下だけでなく、例えば照明制御部１０７に時計機能を内蔵させ、時間が昼間であるか、夜間であるかを判定条件に追加することで行ってもよい。また、照度センサ（図示せず）で検知した明るさ、又は撮像部１０８で撮影した太陽電池照明装置１０周辺の相対的な明るさを判定条件に加えてもよい。

撮像部１０８は太陽電池照明装置１０周辺の画像を撮影するものである。撮像部１０８の撮像素子には低消費電力化や小型化の容易なＣＭＯＳセンサが好適に使用される。撮影時のフレームレート、電子シャッター速度、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプのゲイン等の撮影条件は、照明制御部１０７で制御される。

輝度検出部１０９は、太陽電池照明装置１０周辺の相対的な明るさを検出するために、撮像部１０８で撮影した画像から輝度信号の平均値を算出する。この値は、太陽電池照明装置１０周辺の明るさに比例し、明るさが明るいほど大きな値となる。なお、この平均値を求める範囲は、撮像部で撮像される全画面に対して均一な重みで求めてもよいし、太陽電池照明装置１０に近い中心付近と遠い周辺部分で重み付けを変える方法を採用してもよい。

照明制御部１０７は、輝度検出部１０９から出力される輝度信号の平均値が、予め決められた所定の範囲内に入るように、照明電源部１０４から照明部１０５に供給される駆動電流のデューティ幅を制御する。例えば、輝度信号の平均値が予め決められた所定範囲より大きい場合は、デューティ幅を狭くして、照明部１０５の照度を下げることで、余分な電力の消費を抑えることができる。また、輝度信号の平均値が予め決められた所定範囲より小さい場合は、デューティ幅を広くして、照明部１０５の照度を上げることで、太陽電池照明装置１０周辺の視認性を高めることができる。この結果、蓄電池１０３に蓄積された電力を有効に使用しながら、太陽電池照明装置１０周辺の明るさを適切な範囲内に調整することができる。

図２は、本実施の形態における照明制御部１０７の動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１（「Ｓ１０１」と略す。以下同様。）にて、照明制御部１０７は、太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より低下しているかどうかを検知する信号を充電制御部１０２から受信する。そして、太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より低下している場合、照明を点灯するために、Ｓ１０２に移行する。一方、太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より大きい場合、照明を点灯する必要がないため、Ｓ１０１の動作を繰り返す。

本実施の形態において、照明部１０５の照度設定ＳはＮ段階（Ｎは自然数）に設定できる仕様とし、Ｓ１０２にて、照明部１０５の照度設定を一番暗い状態（Ｓ＝１）に設定する。そして、Ｓ１０３にて、照明制御部１０７は、充電制御部１０２に対して、蓄電池１０３に蓄積された電力を照明電源部１０４に供給するように指示する制御信号を送信する。また、照明制御部１０７は、照明電源部１０４に対して、照明部１０５のＬＥＤ照明に供給する駆動電流のデューティ幅を一番狭くして、最小の照度で点灯するように指示する制御信号を送信する。この結果、照明部１０５は最小の照度で点灯する。

続いてＳ１０４にて、照明制御部１０７は、撮像部１０８に対して、撮影時のフレームレート、電子シャッター速度、ＡＧＣアンプのゲイン等の撮影条件を送信する。撮像部１０８は、指定された撮影条件で太陽電池照明装置１０周辺の画像を撮影する。さらに、照明制御部１０７は、輝度検出部１０９に対して、輝度信号の平均値を算出する条件を送信する。輝度検出部１０９は、指定された算出条件で、撮像部１０８で撮影した画像から輝度信号の検出値Ｌを求め、照明制御部１０７に送信する。

続いてＳ１０５にて、照明制御部１０７は、輝度信号の検出値Ｌが予め決められた所定の下限設定値よりも小さいかどうかを比較する。輝度信号の検出値Ｌが下限設定値よりも小さい場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、太陽電池照明装置１０周辺の明るさが予め決められた下限よりも暗いので、照明部１０５の照度を上げる必要があり、Ｓ１０６に移行する。

一方、輝度信号の検出値Ｌが下限設定値以上の場合（Ｓ１０５でＮＯ）、太陽電池照明装置１０周辺の明るさが予め決められた下限よりも明るいので、Ｓ１０９に移行する。

輝度信号の検出値Ｌが下限設定値よりも小さい場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、照明の照度設定Ｓが一番明るい状態Ｎより小さいかどうかを比較する。照明の照度設定ＳがＮより小さい場合、照明の照度設定をさらに増加することが可能であるから、照明の照度設定Ｓを１段階増加して（Ｓ１０７）、Ｓ１０８にて、照明制御部１０７は、照明電源部１０４に対して、照明部１０５のＬＥＤ照明に供給する駆動電流のデューティ幅を広くし、照度を１段階明るくするように指示する制御信号を送信する。この結果、照明部１０５の照度は１段階明るくなる。その後、Ｓ１１３に移行する。

一方、照明の照度設定Ｓが一番明るい状態Ｎの場合（Ｓ１０６でＮＯ）、照明の照度設定Ｓはこれ以上明るくできないので、Ｓ１１３に移行する。

輝度信号の検出値Ｌが下限設定値より大きい場合（Ｓ１０５でＮＯ）、Ｓ１０９にて、照明制御部１０７は、輝度信号の検出値Ｌが予め決められた上限設定値よりも大きいかどうかを比較する。輝度信号の検出値Ｌが上限設定値よりも大きい場合（Ｓ１０９でＹＥＳ）、太陽電池照明装置１０周辺の明るさが予め決められた上限よりも明るいので、消費電力を低減するために照明部１０５の照度を下げることができるので、Ｓ１１０に移行する。

一方、輝度信号の検出値Ｌが上限設定値以下の場合（Ｓ１０９でＮＯ）、太陽電池照明装置１０周辺の明るさが予め決められた照度の設定範囲内に入っているので、Ｓ１１３に移行する。

輝度信号の検出値Ｌが上限設定値よりも大きい場合（Ｓ１０９でＹＥＳ）、Ｓ１１０にて、照明の照度設定Ｓが一番暗い状態１より大きいかどうかを比較する。照明の照度設定Ｓが１より大きい場合、照明の照度設定をさらに小さくすることが可能であるから、照明の照度設定Ｓを１段階減少して（Ｓ１１１）、Ｓ１１２にて、照明制御部１０７は、照明電源部１０４に対して、照明部１０５に供給する駆動電流のデューティ幅を狭くし、照度を１段階暗くするように指示する制御信号を送信する。この結果、照明部１０５の照度は１段階暗くなる。その後、Ｓ１１３に移行する。

一方、Ｓ１１０でＮＯになるのは、照明部１０５の照度が一番暗い時でも、太陽電池照明装置１０周辺の明るさが予め決められた上限よりも明るい場合である。この場合、照明の照度設定Ｓはこれ以上暗くできないので、消費電力削減のために照明を消灯する方法も考えられるが、太陽電池照明装置周辺の視認性確保の観点から、本実施の形態では、照明の点灯状態を継続したままで、Ｓ１１３に移行する。

そしてＳ１１３にて、照明制御部１０７は、太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より低下しているかどうかを検知する信号を充電制御部１０２から受信する。そして、夜間で太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より低下している場合（Ｓ１１３でＮＯ）、照明の点灯を継続するので、Ｓ１０４に戻る。

一方、夜が明けて太陽電池１０１の出力電圧が基準電圧より大きくなった場合（Ｓ１１３でＹＥＳ）、照明を点灯している必要がないため、Ｓ１１４へ進んで、照明制御部１０７は、充電制御部１０２に対して、照明電源部１０４に電力を供給しないように指示する制御信号を送信する。この結果、照明電源部１０４に対して、電力が供給されなくなるので、照明部１０５は消灯する。

以上のように、第１の実施の形態における太陽電池照明装置１０によると、撮像部１０８で撮影した画像から、輝度検出部１０９で太陽電池照明装置１０周辺の相対的な明るさを検出し、その検出値が予め決められた所定の範囲内に入るように、照明制御部１０７は照明部１０５の照度を制御するようにしているので、太陽電池照明装置１０周辺の視認性を確保できるとともに、余分な電力の消費を防止することができる。

なお、上記説明では、輝度信号の検出値Ｌが下限設定値以上、かつ、上限設定値以下の場合（Ｓ１０９のＮＯ）、照明の照度設定Ｓを変更しないようにした。しかし、さらに消費電力を低減するため、照明の照度設定Ｓが、下限設定値≦検出値Ｌ≦上限設定値を満たす最小の値になるように、照度設定Ｓの値を変更する処理を追加してもよい。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態における太陽電池照明装置２０は、撮像部で撮影した画像から太陽電池照明装置２０の異常を判定し、異常を報知する機能を有する点で、前述の第１の実施の形態と異なる。

図３は、本発明の第２の実施の形態における太陽電池照明装置２０の概略構成を示すブロック図である。太陽電池照明装置２０は、図１に示される太陽電池照明装置１０の構成に加えて、更に、報知部１１０を備える。

報知部１１０は、太陽電池照明装置２０に故障等の異常が発生したことを外部に通知する手段であり、例えば、太陽電池照明装置２０の支柱（図示せず）等の容易に人目につく箇所に設けられ、異常時に点灯するＬＥＤ警告灯を用いることができる。また、照明装置の保守管理を担当している運営センターと有線あるいは無線で通信するための通信モジュールであってもよい。

照明部１０５に使用されるＬＥＤは長寿命ではあるが、時間の経過とともに輝度が少しずつ低下していく。また、屋外に設置されるため、照明部１０５に汚れが付着して照度が低下する場合がある。さらに、照明電源部１０４が故障すると、照明部１０５に駆動電流が供給されないために、ＬＥＤ自体が点灯しない場合もある。

これらを考慮すると、照明の照度設定Ｓが一番明るい状態Ｎに設定されているにも係わらず、太陽電池照明装置周辺の明るさは予め決められた下限値よりも暗い場合（図２のＳ１０６でＮＯの場合）、照明電源部１０４あるいは照明部１０５に前述のような劣化、汚れ、故障等が発生している可能性がある。そこで、第２の実施の形態では、図２のＳ１０６でＮＯになった場合、Ｓ１１３に移行する前に、太陽電池照明装置に異常が発生していないか判定する処理を追加する。

図４は、太陽電池照明装置２０の異常を判定するために、本実施の形態において照明制御部１０７が実施する動作を示すフローチャートである。

まずＳ２０１にて、照明制御部１０７は、充電制御部１０２に対して、照明電源部１０４に電力を供給しないように指示する制御信号を送信する。この結果、照明電源部１０４に対して、電力が供給されなくなるので、照明部１０５は消灯する。

次にＳ２０２にて、照明制御部１０７は、撮像部１０８に対して、撮影時のフレームレート、電子シャッター速度、ＡＧＣアンプのゲイン等の撮影条件を送信する。撮像部１０８は、指定された撮影条件で太陽電池照明装置２０周辺の画像を撮影する。さらに、照明制御部１０７は、輝度検出部１０９に対して、輝度信号の平均値を算出する条件を送信する。輝度検出部１０９は、指定された算出条件で、撮像部１０８で撮影した画像から輝度信号の検出値Ｘを求め、照明制御部１０７に送信する。

続いてＳ２０３にて、照明制御部１０７は、照明の照度設定を一番明るい状態（Ｓ＝Ｎ）に設定する。そして、Ｓ２０４にて、照明制御部１０７は、充電制御部１０２に対して、蓄電池１０３に蓄積された電力を照明電源部１０４に供給するように指示する制御信号を送信する。また、照明制御部１０７は、照明電源部１０４に対して、照明部１０５のＬＥＤ照明に供給する駆動電流のデューティ幅を一番広くし、最大の照度で点灯するように指示する制御信号を送信する。この結果、照明部１０５は最大の照度で点灯する。

次にＳ２０５にて、照明制御部１０７は、撮像部１０８に対して、Ｓ２０２にて指示した撮像条件と同一の撮影条件を送信する。撮像部１０８は、指定された撮影条件で太陽電池照明装置２０周辺の画像を撮影する。さらに、照明制御部１０７は、輝度検出部１０９に対して、輝度信号の平均値を算出するために、Ｓ２０２にて指示した条件と同一の算出条件を送信する。輝度検出部１０９は、指定された算出条件で、撮像部１０８で撮影した画像から輝度信号の検出値Ｙを求め、照明制御部１０７に送信する。

続いてＳ２０６にて、照明制御部１０７は、輝度信号の検出値の差Ｙ−Ｘが予め決められた判定基準値（所定の閾値）よりも大きいかどうかを比較する。輝度信号の検出値の差Ｙ−Ｘは、照明部１０５が最大の照度で点灯している場合と消灯している場合の明るさの差であり、この差が判定基準値以下の場合（Ｓ２０６でＮＯ）、照明部１０５が最大の照度で点灯しても太陽電池照明装置２０周辺で必要とされる明るさを確保できないことになる。

このとき、Ｓ２０７にて、照明制御部１０７は照明機能に異常が発生したと判断し、Ｓ２０８にて、報知部１１０に対して、太陽電池照明装置２０に故障、劣化、汚れ等の異常が発生したことを外部に通知するための制御信号を送信する。

一方、輝度信号の検出値の差Ｙ−Ｘが予め決められた判定基準値よりも大きい場合（Ｓ２０６でＹＥＳ）、照明制御部１０７は、太陽電池照明装置２０周辺の明るさは予め決められた下限よりも暗いけれども、照明部１０５の照度は故障、劣化、汚れ等の異常が発生したと判定するには至らないと判断し、判定処理を終了する。

以上のように、第２の実施の形態に係る太陽電池照明装置２０は、撮像部１０８で撮影した画像から太陽電池照明装置２０の異常を判定し、異常を報知する報知部１１０を備えることにより、照明に異常があった場合、速やかに適切な措置、例えば、照明部１０５の清掃による照度の回復等の処置が実施可能となるので、照明装置周辺で必要となる明るさを確保することができる。また、照度の回復によって、照明部１０５での余分な電力消費を防止することができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態における太陽電池照明装置３０は、照明制御部１０７で照明部１０５の照度を制御する際に基準となる上限設定値および下限設定値を、照明部１０５の経年変化に応じて補正する機能を有する点で、前述の実施の形態と異なる。

照明部１０５においては、初期点灯時に比べて、累積点灯時間が増加するほど照度は低下していく。また、照明部１０５の汚れも照度の低下に影響する。定期的なメンテナンスを実施しても照明部１０５の照度は初期状態には戻らず、その回復率は経年的に低下していく傾向がある。このため、照明部１０５の照度を制御する際に基準となる上限設定値および下限設定値も、照明部１０５の経年変化に応じて変更していく必要がある。

図５は、照明部１０５の経年変化に応じて上限設定値および下限設定値を補正するために、本実施の形態において照明制御部１０７が実施する動作を示すフローチャートである。本処理は、夜間に照明部１０５が点灯している状態で実施される。

まずＳ３０１にて、照明制御部１０７は、現在の照明の照度設定ＳをメモリＭに保存する。次にＳ３０２にて、照明制御部１０７は、照明電源部１０４への電力供給を停止する制御信号を、充電制御部１０２に送信する。この結果、照明部１０５は消灯する。

続いてＳ３０３にて、照明制御部１０７は、撮像部１０８に対して撮影条件を、また、輝度検出部１０９に対して輝度信号の平均値の算出条件を送信する。これに応答して、輝度検出部１０９は、消灯時の輝度信号の検出値Ｘを、照明制御部１０７に送信する。

次にＳ３０４にて、照明制御部１０７は、照明の照度設定を一番明るい状態（Ｓ＝Ｎ）に設定する。そして、Ｓ３０５にて、照明制御部１０７は、蓄電池１０３に蓄積された電力を照明電源部１０４に供給する制御信号を、充電制御部１０２に対して送信する。また、照明制御部１０７は、照明部１０５に供給する駆動電流のデューティ幅を一番広くする制御信号を、照明電源部１０４に対して送信する。この結果、照明部１０５は最大の照度で点灯する。

次にＳ３０６にて、照明制御部１０７は、撮像部１０８に対して、Ｓ３０３にて指示した撮像条件と同一の撮影条件を、また、輝度検出部１０９に対して、Ｓ３０３にて指示した条件と同一の算出条件を送信する。この結果、輝度検出部１０９は、照明部１０５が最大照度で点灯している時の輝度信号の検出値Ｙを、照明制御部１０７に送信する。

続いてＳ３０７にて、照明制御部１０７は、照明の照度設定を一番暗い状態（Ｓ＝１）に設定する。そして、Ｓ３０８にて、照明制御部１０７は、照明部１０５に供給する駆動電流のデューティ幅を一番狭くする制御信号を、照明電源部１０４に対して送信する。この結果、照明部１０５は最小の照度で点灯する。

次にＳ３０９にて、照明制御部１０７は、撮像部１０８に対して、Ｓ３０３にて指示した撮像条件と同一の撮影条件を、また、輝度検出部１０９に対して、Ｓ３０３にて指示した条件と同一の算出条件を送信する。この結果、輝度検出部１０９は、照明部１０５が最小照度で点灯している時の輝度信号の検出値Ｚを、照明制御部１０７に送信する。

次にＳ３１０にて、照明制御部１０７は、輝度信号の検出値Ｘ、Ｙ、Ｚの値に応じて、上限設定値と下限設定値の補正を実施する。補正方法に関しては、種々の手法が適用可能であるが、ここでは、一例として簡単な補正方法について説明する。

まず、照明部１０５が消灯している時の検出値Ｘの値がほとんど零でなければ、補正を実施しないようにする。これは、太陽電池照明装置３０周辺の外来光の影響を避けるためである。

また、検出値Ｙ、Ｚの値が、０≪Ｚ＜Ｙの関係になければ、補正を実施しないようにする。これは、太陽電池照明装置３０に故障がある場合や測定値に異常がある場合に、誤って補正を実施しないためである。

次に、検出値Ｙの値が、下限設定値≦Ｙ≦上限設定値の場合、上限設定値の設定を１ステップ下げる。さらに、Ｙ＜下限設定値の場合、下限設定値の設定も１ステップ下げる。

また、検出値Ｚの値が、下限設定値≦Ｚ≦上限設定値の場合、下限設定値の設定を１ステップ上げる。さらに、上限設定値＜Ｚの場合、上限設定値の設定も１ステップ上げる。

ここで、設定値が過補正されるのを防止するために、設定値の変更は予め決められたステップ単位で実施する。これにより、１回の補正動作で補正が完了しなくても、補正動作を複数回繰り返すことで最適値に収束させることができる。

Ｓ３１０にて、上限設定値と下限設定値の補正を実施した後、Ｓ３１１にて、照明制御部１０７は、照明の照度設定ＳをメモリＭに保存しておいた設定値に戻す。そして、Ｓ３１２にて、照明制御部１０７は、照明電源部１０４に対して制御信号を送信することによって、照明部１０５の照度設定はＳに戻る。

以上のように、第３の実施の形態に係る太陽電池照明装置３０は、夜間に、照明部１０５を消灯した場合、最小照度状態で点灯した場合および最大照度状態で点灯した場合の輝度検出値から、照明部１０５の照度を制御する際に基準となる上限設定値および下限設定値を補正するので、照明部１０５の経年変化に対応することができる。

＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態における太陽電池照明装置４０は、太陽電池照明装置４０周辺に人がいない場合に、照明部１０５の異常を診断したり、照明制御部１０７で照度を制御する際に基準となる上限設定値および下限設定値の補正を実施したりする点で、前述の第２および第３の実施の形態と異なる。

図６は、本発明の第４の実施の形態における太陽電池照明装置４０の概略構成を示すブロック図である。太陽電池照明装置４０は、図１に示される太陽電池照明装置１０の構成に加えて、更に、人検出部１１１を備える。

人検出部１１１は、太陽電池照明装置４０周辺に人がいるかどうかを検知する手段であり、例えば、焦電型センサを使用することができる。また、撮像部１０８で撮影した画像を画像処理して人物を判別する方法を採用してもよい。

本発明の第２および第３の実施の形態では、太陽電池照明装置の異常を検知したり、照度を制御する際に基準となる設定値を補正したりするために、夜間に照明部１０５を一度消灯する必要がある。

太陽電池照明装置４０周辺に人がいる場合に前述の操作をすると、何の前触れもなく照明が消えるので、その人を驚かせることになってしまう。人通りが少なくなる深夜に前述の操作を実施するようにしても、たまたま人が通り合わせる可能性もある。

そこで、本発明の第４の実施の形態では、人検出部１１１で、太陽電池照明装置４０周辺に人がいるかどうかを検知し、人がいない場合にのみ、図４や図５に示した処理を実施することによって、歩行者に不快な思いをさせずに、太陽電池照明装置の異常を検知したり、照度を制御する際に基準となる設定値を補正したりすることができる。

＜第５の実施の形態＞
以下、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態における太陽電池照明装置５０は、撮像部１０８の光学系の汚れを検出する機能を有する点で、前述の実施の形態と異なる。

図７は、本発明の第５の実施の形態における太陽電池照明装置５０の概略構成を示すブロック図である。太陽電池照明装置５０は、図１に示される太陽電池照明装置１０の構成に加えて、更に、輪郭処理部１１２を備える。

輪郭処理部１１２は、撮像部１０８で撮影した画像から輪郭信号を検出して記録する機能と、既に記録されている輪郭信号と新たに検出した輪郭信号を比較して輪郭の増減を検出する機能を有している。

撮像部１０８は屋外環境下で用いられるために、照明部１０５と同様に汚れ等の付着を避けることはできない。特に、レンズ等の光学系に汚れが付着すると、輝度検出部１０９で算出される輝度信号の平均値が低下してしまう。照明制御部１０７では、輝度検出部１０９から出力される検出値が小さくなった場合、照明部１０５の照度が低下したのか、撮像部１０８の光学系が汚れたためか、判別することができない。

しかしながら、撮像部１０８の光学系に汚れが付着して、輝度検出部１０９で算出される輝度信号の平均値が低下した場合は、撮像部１０８で撮影した画像から検出される輪郭信号の量が大幅に減少した画像、すなわち、ピントがぼけた画像になる。このため、輪郭信号の減少を検知することによって、撮像部１０８の光学系の汚れを検出することができる。

そこで、本発明の第５の実施の形態における太陽電池照明装置５０では、設置時に太陽電池照明装置５０周辺の画像を撮影し、輪郭処理部１１２で、基準となる輪郭信号を記録しておく。

そして、定期的に、撮像部１０８で太陽電池照明装置５０周辺の画像を撮影し、既に記録されている輪郭信号と新たに検出した輪郭信号を比較して、輪郭信号の大幅な減少を検出した場合、撮像光学系に汚れがあると判別することができる。

なお、この検出動作は照明部１０５の点灯状態に依存しないので、日中でも夜間でも実施することができる。特に、日中に実施すれば、蓄電池１０３の余分な電力消費を避けることが可能となる。

なお、上述した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、昼間に太陽電池により発電された電力によって蓄電池を充電し、夜間に蓄電池の電力を使って照明を行う太陽電池照明装置に適用でき、例えば、街路灯や常夜灯に利用することができる。

第１の実施の形態における太陽電池照明装置の概略構成を示すブロック図である。第１の実施の形態における照明制御部の動作を示すフローチャートである。第２の実施の形態における太陽電池照明装置の概略構成を示すブロック図である。太陽電池照明装置の異常を判定するために、第２の実施の形態において照明制御部が実施する動作を示すフローチャートである。照明部の経年変化に応じて上限設定値および下限設定値を補正するために、第３の実施の形態において照明制御部が実施する動作を示すフローチャートである。第４の実施の形態における太陽電池照明装置の概略構成を示すブロック図である。第５の実施の形態における太陽電池照明装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０、５０太陽電池照明装置
１０１太陽電池
１０２充電制御部
１０３蓄電池
１０４照明電源部
１０５照明部
１０６ＤＣ−ＤＣコンバータ
１０７照明制御部
１０８撮像部
１０９輝度検出部
１１０報知部
１１１人検出部
１１２輪郭処理部

Claims

太陽電池と、該太陽電池により発電された電力によって充電される蓄電池と、該蓄電池から供給される電力で点灯する照明部とを有する太陽電池照明装置において、
本太陽電池照明装置周辺の画像を撮影する撮像部と、
該撮像部で撮影した画像から本太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさを検出する輝度検出部と、
該輝度検出部の出力が所定の範囲内に入るように前記照明部の照度を制御する照明制御部と、
異常を報知するための報知部とを備え、
夜間に、前記照明部を最大照度状態で点灯したときの画像と前記照明部を消灯したときの画像とを前記撮像部で撮影し、両画像から測定した相対的な明るさの差が所定の閾値以下になった場合、本太陽電池照明装置に異常があると判定し、前記報知部で異常を報知するという異常検出報知動作を行うことを特徴とする太陽電池照明装置。
本太陽電池照明装置周辺に人がいるかどうかを判別する人検出部を備え、
夜間に本太陽電池照明装置周辺に人がいない場合に前記異常検出報知動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池照明装置。
太陽電池と、該太陽電池により発電された電力によって充電される蓄電池と、該蓄電池から供給される電力で点灯する照明部とを有する太陽電池照明装置において、
本太陽電池照明装置周辺の画像を撮影する撮像部と、
該撮像部で撮影した画像から本太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさを検出する輝度検出部と、
該輝度検出部の出力が所定の範囲内に入るように前記照明部の照度を制御する照明制御部とを備え、
夜間に、前記照明部を消灯したときの画像と、前記照明部を最小照度状態で点灯したときの画像と、前記照明部を最大照度状態で点灯したときの画像とを前記撮像部で撮影し、前記輝度検出部で検出される太陽電池照明装置周辺の相対的な明るさから、前記照明制御部で実施する前記照明部の明るさの制御範囲を決定するという照度範囲決定動作を行うことを特徴とする太陽電池照明装置。
本太陽電池照明装置周辺に人がいるかどうかを判別する人検出部を備え、
夜間に本太陽電池照明装置周辺に人がいない場合に前記照度範囲決定動作を行うことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池照明装置。
前記撮像部で撮像した画像から輪郭信号を検出して記録する機能と、既に記録されている輪郭信号と新たに検出した輪郭信号を比較して輪郭の増減を検出する機能とを有する輪郭処理部を備え、
前記照明制御部は前記輪郭処理部の出力によって前記撮像部の光学系の汚れを判断することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の太陽電池照明装置。