JP5849210B2

JP5849210B2 - 太陽光発電機能付照明装置

Info

Publication number: JP5849210B2
Application number: JP2011183138A
Authority: JP
Inventors: 明伸大市; 和田　晃一; 晃一和田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2031-08-24
Also published as: JP2013045655A

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、自然エネルギーにて発電する発電手段と、発電手段により発生した電力を蓄電する蓄電池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、発電手段にて発生した電力の蓄電池への充電量を調整する充電量調整手段と、蓄電池から供給された電力にて動作する外部負荷と、蓄電池から外部負荷への電力供給を導通／遮断するスイッチを備えた独立電源装置を備える。
特許文献１は、独立電源装置の状態をセンサにて計測することにより独立電源装置の異常状態を判断する異常判断手段と、異常判断手段での判断結果をともに充電量調整手段、スイッチを制御して蓄電池への充電および放電を停止する異常制御手段を備える。

特開２００６−２５４８０号公報（図１、請求項１）

特許文献１は、照度センサの計測値があらかじめ定められた値以上であるのに太陽電池電圧センサの出力があらかじめ定められた値以下の場合に、太陽電池異常として異常の有無を表示手段にて表示する太陽電池異常監視手段を備える。
通常、太陽電池の損傷や接続外れおよび太陽電池の表面に積雪があった場合、太陽電池の発電電力が下がって蓄電池へ充電することができなくなり、このような状態は、数日以上継続することが一般的である。
ところが、特許文献１は、照度センサという専用の機器が必要である。

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、照度センサが必要なく、構造が簡単な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光源を備える照明部と、前記太陽電池の発電電圧を監視し、かつ前記光源の点灯、消灯を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽電池の発電電圧が、日没検知用の電圧閾値を下回ると、前記光源を点灯させると共に、タイマによる時間計測を開始し、日没を検知してから一定時間経過すると、または前記太陽電池の発電電圧が、日出検知用の電圧閾値を上回ると、前記光源を消灯させ、前記タイマによる時間計測を開始した日の翌日になって、前記太陽電池の発電電圧が前記日出検知用の電圧閾値を上回り、前記タイマによる時間計測を開始してから前記日出検知用の電圧閾値を上回るまでの前記タイマによる時間計測値が、所定時間を越えない場合には、前記タイマによる時間計測を開始した日の翌日の夜において、前記光源を通常点灯させ、前記タイマによる時間計測を開始した後、日出を迎えても、前記太陽電池の発電電圧が前記日出検知用の電圧閾値を上回らない状態であり、前記時間計測値が前記所定時間を越えた時点でも前記状態が継続されている場合には、不具合が発生したと判定して、不具合の発生を外部に報知する報知制御を行う。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置において、前記所定時間は２４時間である。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置は、前記制御部が、前記タイマによる時間計測を開始した日の翌日の夜において、前記光源を、通常点灯状態とは異なる報知点灯状態とすることによって不具合の発生を報知する。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置は、表示装置を有し、前記制御部が、前記表示装置に、不具合の発生を表示させる。

本発明に係る太陽光発電機能付照明装置によれば、照度センサが必要なく、構造を簡略化できるという効果を奏する。

本発明に係る第１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第１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第１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第１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第１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本発明に係る第２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本発明に係る第３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第４実施形態の太陽光発電機能付照明装置の回路構成図

以下、本発明に係る複数の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。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係る第１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されることにより、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されることにより、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が、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を下回った時点を日没と検知して照明点灯制御部２３をオンさせて照明部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をオフさせて照明部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の光源１７を、通常の点灯とは異なる間欠点灯で報知点灯させることにより、外部へ報知する報知制御を実行する。

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Ｔ１２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は報知制御を行わない。

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、２４時間の判定時間値を超えないために、制御部１４は報知制御を行わない。

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の光源１７を、通常の点灯とは異なる間欠点灯で報知点灯させることにより、外部へ報知する報知制御を実行する。
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第１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が外部に報知する報知制御を行う。
従って、太陽光発電機能付照明装置１０によれば、照度センサが必要なく、従来に比較して構造を簡略化できる。

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ついて検知できることにより、早期の点検補修を促して可用性を向上できる。

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ときに、照明部１５を通常の点灯とは異なる間欠点灯で報知点灯させることにより、新たな機器を付加することなく簡単に外部へ報知できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の太陽光発電機能付照明装置について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図６に示すように、本発明に係る第２実施形態の太陽光発電機能付照明装置３０は、制御部１４による外部への報知制御が、照明部１５の光源１７を通常とは異なるものとして、連続的に調光する制御である。
演算処理回路１８は、時点Ｔ２２から時点Ｔ２５までの間に計測した時間計測値が、時点Ｔ２５において、２４時間の判定時間値を超えたことを検知する。
そのため、制御部１４は、照明部１５の光源１７を、消灯させない程度において、通常の点灯とは異なる連続的な調光により報知点灯させることにより、外部へ報知する報知制御を実行する。

第２実施形態の太陽光発電機能付照明装置３０によれば、太陽電池パネル１２に不具合が生じたときに、消灯させない程度において、通常の点灯とは異なる連続的な調光による報知点灯で外部へ報知できる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の太陽光発電機能付照明装置について説明する。
図７に示すように、本発明に係る第３実施形態の太陽光発電機能付照明装置４０は、液晶パネルやＬＥＤパネル等である表示装置４１を備えている。
表示装置４１は、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２４時間を超えて継続したときに、演算処理回路１８から与えられる電気信号により、文字情報や画像情報として外部報知を行う。

第３実施形態の太陽光発電機能付照明装置４０によれば、太陽電池パネル１２の不具合を表示装置４１により明確に表示できる。

（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態の太陽光発電機能付照明装置について説明する。
図８に示すように、本発明に係る第４実施形態の太陽光発電機能付照明装置５０は、演算処理回路１８から与えられる不具合信号を送信する送信機５１を備えている。
太陽光発電機能付照明装置５０は、アンテナ５２を通じて送信機５１から不図示の外部の受信機に対して、太陽電池パネル１２に不具合が生じていることを無線信号で伝送する。
なお、送信機５１と受信機との信号の伝送は、無線に代えて有線であってもよい。

第４実施形態の太陽光発電機能付照明装置５０によれば、複数の太陽光発電機能付照明装置５０を管理する管理棟等に受信機を設置することにより、複数の太陽電池パネル１２の不具合を一括的に管理できる。

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、前述した各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。

１０，３０，４０，５０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
４１表示装置

Claims

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光源を備える照明部と、
前記太陽電池の発電電圧を監視し、かつ前記光源の点灯、消灯を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記太陽電池の発電電圧が、日没検知用の電圧閾値を下回ると、前記光源を点灯させると共に、タイマによる時間計測を開始し、
日没を検知してから一定時間経過すると、または前記太陽電池の発電電圧が、日出検知用の電圧閾値を上回ると、前記光源を消灯させ、
前記タイマによる時間計測を開始した日の翌日になって、前記太陽電池の発電電圧が前記日出検知用の電圧閾値を上回り、前記タイマによる時間計測を開始してから前記日出検知用の電圧閾値を上回るまでの前記タイマによる時間計測値が、所定時間を越えない場合には、前記タイマによる時間計測を開始した日の翌日の夜において、前記光源を通常点灯させ、
前記タイマによる時間計測を開始した後、日出を迎えても、前記太陽電池の発電電圧が前記日出検知用の電圧閾値を上回らない状態であり、前記時間計測値が前記所定時間を越えた時点でも前記状態が継続されている場合には、不具合が発生したと判定して、不具合の発生を外部に報知する報知制御を行う太陽光発電機能付照明装置。
請求項１に記載の太陽光発電機能付照明装置であって、
前記所定時間は２４時間である太陽光発電機能付照明装置。
請求項１または２に記載の太陽光発電機能付照明装置であって、
前記制御部が、前記タイマによる時間計測を開始した日の翌日の夜において、前記光源を、通常点灯状態とは異なる報知点灯状態とすることによって不具合の発生を報知する太陽光発電機能付照明装置。
請求項１または請求項２に記載の太陽光発電機能付照明装置であって、
表示装置を有し、
前記制御部が、前記表示装置に、不具合の発生を表示させる太陽光発電機能付照明装置。