JP6064036B2 - 膨張式ソーラー発電ライト - Google Patents

Description

この出願は、２０１２年５月１日に出願された米国仮出願第６１／６４０，７６９号の権利を主張するものであり、その全体を参照により、ここに開示されたかの如く組み込むものとする。

自然災害又は戦争の被災地で通常の生活を取り戻すことは、復興努力において極めて重要な役割を果たす。そのような場合、配電網インフラストラクチャの再構築には、数週間から数か月かかることがある。ここでは、容易かつ迅速に、また最小限のメンテナンスで展開することのできるソリューションが必要である。持続的な照明ソリューションは、再充電可能バッテリーに連結された太陽電池を含むものであるが、これは、オペレーションコストなしのオンデマンド照明をもたらす理想的なアプローチである。しかしながら、現在のソーラー発電ライト・ソリューションは高価であり、また製造及び輸送が困難である。このことは、大規模な展開にはそれを魅力的ではないものとする。

世界の６人に１人は、電気への安定したアクセスが欠如している。多くの人々は、光の一次電源として、危険で有毒な石油ランプに頼らざるを得ず、彼らの収入の３０％を上回る額をこの石油に費やしている。小規模なソーラーテクノロジーの開発が進むとともに、人々や家族は、より安全かつ安価で、より信頼性のある光源を持つべきでない理由はない。

バッテリー又は燃料で作動する照明ソリューションは、継続的なコスト及び限定的な資源の明白な欠点がある。一方、最も再生可能な照明ソリューションは、高価なコンポーネントを必要とし、また大きく輸送が困難である。

開示される主題のいくつかの実施形態はライトを含み、これは、ソーラー再充電可能で、膨張式、パックフラット（packs flat）であり、また膨張し、軽量で防水のランタンを創出する。いくつかの実施形態では、ソーラーライトは、少なくとも正面及び裏面を含む膨張式のブラダーと、前記ブラダーの正面に連結されたソーラー発電ライトアセンブリであって、光起電性パネル、光起電性パネルに電気接続されたバッテリー・チャージャー、バッテリー・チャージャーに電気接続された再充電可能バッテリー、再充電可能バッテリーに電気接続された発光ダイオードを含むアセンブリと、アセンブリを覆うべく配置されて、ブラダーの正面に連結されるカバー部分とを含む。ブラダーは、実質的に透明で柔軟性を有し、膨張式であって、折り畳むことができる。

開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトの正面等角図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトの正面分解等角図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトの正面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトの側面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトのブラダーの正面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトのソーラー発電ライトアセンブリの正面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトのソーラー発電ライトアセンブリの背面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトのソーラー発電ライトアセンブリの側面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従うソーラー発電ライトのカバー部分の正面図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従う扁平状態のソーラー発電ライトの正面等角図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従う膨張状態のソーラー発電ライトの正面等角図である。 開示される主題のいくつかの実施形態に従う複数の扁平状態で積層されたソーラー発電ライトの正面等角図である。

図面に、この発明を示す目的で、開示される主題の実施形態を示す。しかしながら、本出願は、図面に示す正確な構成及び手段に限定されるものではないと理解されるべきである。

図１〜９を参照すると、開示される主題の側面は、膨張可能なブラダー１０２と、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４と、カバー部分１０６とを含む膨張式のソーラー発電ライト１００を含む。当該ライトは、ブラダー１０２を気体、液体又は固体で満たすことにより膨張可能なものである。

図２〜５によく示されているように、いくつかの実施形態では、ブラダー１０２は、少なくとも内側表面及び外側表面１１０及び１１２をそれぞれ含む複数の表面１０８を有する。いくつかの実施形態では、ブラダー１０２はバルブ１１４を含み、それを介して、それぞれ、膨張させ、充填し、また、しぼませ、又は排出することによって、該ブラダーを膨張させるとともに、潰すことができる。ブラダー１０２は一般に、気体、たとえば空気、液体及び固体の一以上で満たされる。たとえば、図１０に示すように、第一状態では、ブラダー１０２は、気体、液体及び固体が実質的に自由に出入りでき、そして、ライト１００は実質的に潰れている。逆に、図１１に示すように、第二状態では、ブラダー１０２は、気体、液体及び固体の一以上を含み、そして、ライト１００は実質的に膨張している。

いくつかの実施形態では、膨張式のブラダー１０２は、主として、薄く、防水で折り畳むことができるプラスチック系材料からなり、単純なヒート・シール工程で製造することができる。いくつかの実施形態では、ブラダー１０２を形成するため、半透明のＰＶＣ材料の二層をともに、四辺上で密閉する。いくつかの実施形態では、膨張式のブラダー１０２は、一以上のシリコーン、マイラー又は、膨張及び収縮する他の材料で構成される。ブラダー１０２は一般に密閉可能であり、それにより、ライト１００は浮かぶ。

図２〜４によく示されているように、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４は、ブラダー１０２の内側１１０及び外側１１２の表面の一方に、又は、それに隣接して、又は、それに接続されて配置される。たとえば、この実施形態では、外側表面上に配置される。次に、図６〜８を参照すると、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４は、一以上の柔軟な、又は硬いソーラーパネル１１６、たとえば、光起電性パネル１１８、ソーラーパネルに電気接続されたバッテリー・チャージャー１２０、バッテリー・チャージャーに電気接続された一以上の再充電可能バッテリー１２２、及び、再充電可能バッテリーに電気接続された一以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２４を含む。バッテリー・チャージャー１２０は一般に、プリント配線板（ＰＣＢ）１２６上のアセンブリ１０４の他のコンポーネントの一以上とともに配置されるものであり、これは通常、たとえば、一以上の抵抗器及びコンデンサ（図示せず）を備える過充電コントロールを含み、それにより、再充電可能バッテリー１２２の過充電を防止するとともに、ＬＥＤ１２４への電流の流れを制御する。いくつかの実施形態では、再充電可能バッテリー１２２は、２個の３．７ボルトコイン電池バッテリー、たとえば、３．７Ｖ６８０ｍＡｈリチウムイオンポリマーを含む。特定の適用に応じて、他のサイズのバッテリーが検討されることは勿論である。

いくつかの実施形態では、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４は、ブラダー１０２の同一又は異なる表面上に配置されたマルチプル接触又は非接触部分を含み、たとえば、ソーラーパネル１１６及びＰＣＢ１２６は、ブラダーの二以上の表面上に分割又は分離されている。たとえば、いくつかの実施形態では、ライト１００は立方体状をなすものであり、そして、ソーラーパネル１１６は、その立方体形状の一の面上にあり、押しボタンを有するＰＣＢ１２６は、立方体形状の他の面上に配置される。

上述したように、いくつかの実施形態では、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４は、ＰＣＢ１２６を有する。以下にさらに説明するように、いくつかの実施形態では、ＰＣＢ１２６は、発光ダイオード１２４、充電を示すための小さな赤いＬＥＤ１２８、メインＬＥＤをオフ／オンにするためのスイッチ１３０、及び、バッテリーの過充電を防止するとともにＬＥＤへの電流の流れを制御するためのいくつかの抵抗器及びコンデンサ（図示せず）を含む。

いくつかの実施形態では、アセンブリ１０４は、再充電可能バッテリーに電気接続される一より多くのＬＥＤ１２４、たとえば四個のＬＥＤを含む。一より多くのＬＥＤを含む実施形態は一般に、増加した視野角を有し、たとえば、四個のＬＥＤは、およそ１００〜１２０度の視野角をもたらし、これは、光の約３０〜４０ルーメンをもたらす。いくつかの実施形態では、アセンブリ１０４は、電源スイッチ（power switch）１３０を含み、これは、再充電可能バッテリー１２２及びＬＥＤ１２４に電気接続される。スイッチ１３０は、バッテリー１２２からＬＥＤ１２４への電気の流れを、選択的に導入するとともに阻止するべく構成される。スイッチ１３０は、ユーザが、たとえば、オフ、低及び高設定を介して、ライト１００によってライト出力量を制御できるように構成される。このことは、少なくとも二つの方法で達成することができる。第一に、一より多くのＬＥＤ１２４がある場合、スイッチ１３０は、バッテリー１２２から、望ましい数のＬＥＤ１２４への電気の流れを選択的に導入するとともに阻止するように構成することができる。あるいは、ＬＥＤ１２４の数に関わらず、スイッチ１３０は、バッテリー１２２からＬＥＤ１２４への電気の流れを選択的に調整するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、スイッチ１３０は、偶発的にオンになることを防止するよう構成されるものであり、たとえば、切り換えられるのに十分な抵抗を有し、窪んでいるものである。上述したように、いくつかの実施形態は、バッテリー１２２が充電されているかを示すための充電ライトを含み、これは、たとえば、バッテリーが充電されているとき又は、バッテリーが完全に充電されたときに赤く輝くＬＥＤ１２８である。充電ライト、すなわちＬＥＤ１２８は、バッテリー・チャージャー１２０に接続される。いくつかの実施形態では、ソーラーパネル１１６のサイズ、バッテリー１２２の強度、ＬＥＤ１２４の数に応じて、バッテリーは十分な電力を供給して、ＬＥＤを低設定で８時間、高設定で４〜６時間にわたって加圧し、そしてバッテリーは、太陽下で５〜８時間後に再充電するだろう。

次に図２〜４及び９を参照すると、いくつかの実施形態では、一以上のカバー部分１０６は、透明なＰＶＣ材料で構成されており、裏面に印刷を含む。カバー部分１０６は、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４を保護するとともに固定する。カバー部分１０６は、ソーラーパネル１１６上に透明な窓１３２を有し、それにより、充電を可能にする。カバー部分１０６はまた、ＬＥＤ１２４上に透明な窓１３４を有し、それにより、ライトが、カバー部分を通して光ることを可能にし、また、赤い円形部１３６が、ＰＣＢ１２６上におけるスイッチ１３０の配置箇所を示すことを可能にする。カバー部分１０６は、アセンブリ１０４上に位置し、ブラダー１０２の複数の表面１０８の少なくとも一つに、その縁部１３８の周囲で連結される。カバー部分１０６は、ブラダー１０２の複数の表面１０８の少なくとも一つとともに、実質的に防水エンベロープ１４０を形成し、そのなかに、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４が含まれる。いくつかの実施形態では、カバー部分１０６の少なくとも一部は、実質的に透明である。

いくつかの実施形態では、複数層のカバー部分１０６を用いることができ、あるいは、ブラダー１０２の同一の、又は異なる表面１０８上に配置された複数のカバー部分とし、たとえば、各カバー部分は、ソーラー発電ライトアセンブリ１０４の複数の部分の異なる部分を覆う。いくつかの実施形態（図示せず）では、カバー部分１０６は、ライトアセンブリ１０４を取り囲む薄いプラスチックの箱によって規定される。この箱は、ブラダー１０２の内側表面１１０又は外側表面１１２に溶接／融解される。いくつかの実施形態では、ライトアセンブリ１０４は、ブラダー１０２の内側表面１１０上に形成される内側ポケット（図示せず）内に保持される。いくつかの実施形態では、カバー部分１０６は、カバー内に開放窓（図示せず）を含み、すなわち、カバー部分は、完全な面ではない。いくつかの実施形態では、カバー部分１０６は実質的に不透明で、ＰＣＢ１２６を覆うが、ソーラーパネル１１６は、ＰＣＢよりむしろ、ブラダー１０２の異なる一の表面１０８上に配置されて連結される。

上述したように、膨張式のブラダー１０２は通常、光を拡散させて、グレアを減少させるとともに、環境光源（an ambient light source）を創出するよう構成される。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１２４は、それらが膨張式のブラダー１０２内に直接的に光るように配置される。図１、１０及び１１によく示されているように、いくつかの実施形態では、ブラダー１０２は、艶消しプラスチック材料（a frosted plastic material）１４２のような半透明の材料又は、ＬＥＤ１２４からの光の拡散を促進させる同様のものから作られる。いくつかの実施形態では、ブラダー１０２は、ＬＥＤ１２４からの光の拡散を促進させるべく構成された特定のパターン（図示せず）を有する一以上の表面を含む。いくつかの実施形態では、かかる特定のパターンは、透明な部分のグリッドを有する白い背景部分を含み、その透明な部分は、透明な白いパターンの３０パーセント程度を覆う。

いくつかの実施形態では、ブラダー１０２は、実質的に枕（a pillow）のような形状を有する。いくつかの実施形態では、ブラダー１０２は、平坦な底面とハンドルを画定する上部とを有する底部を含む。平坦な底面は一般に、ライトが、直立位置に起立するように配置されることを可能にする。ブラダー１０２及びカバー部分１０６の両方は一般に、実質的に透明で柔軟性があって膨張式で、かつ折り畳むことが可能な材料から作られる。

開示される主題に従うライトは、既知のテクノロジー上の利点を提供する。自然災害が起こった後、それらは折り畳むことができるので、他の災害救援物資とともに発送することができる。テントの設営地の家族や人々は、夜間の安全性を向上させるため、光を心底必要としている。子供達は、学習を継続するために夜間に光を必要としている。開示される主題に従うライトは、懐中電灯や石油ランタン上のコスト効率の改善である。開示される主題に従うライトはまた、機能する配電網へ全く又はほとんどアクセスすることなしに、人々へ光を供給するべく設計される。発展途上国では、家族は、彼らの可処分所得の平均３０％を、石油ランプ又は非再生可能な照明の他の形態に費やしていると世界銀行は推定する。開示される主題に従うライトは、３〜５年にわたって持続するよう設計される。家族の金は節約することができ、彼らが食糧や他の生活必需品を購入することを可能にする。

図１２に示すように、しぼんだ際は、開示される主題のいくつかの実施形態は、（特に、従来の懐中電灯と比較した場合に）最小の体積に折り畳むように設計され、それにより、容易に保管ないし輸送することができる。さらに図１２を参照すると、開示される主題のいくつかの実施形態は、大量のコスト効率で保管及び輸送されるように設計される。開示される主題のいくつかの実施形態は、財布のサイズに折り畳むように設計されて、救急箱やバックパック内に容易にフィットすることができる。いくつかの実施形態は、ライトを折り畳んだ状態で維持又は保持するための閉鎖機構、たとえば、スナップ、ホック及びループ又は、その他のものを含む。いくつかの実施形態は、ライトを人及び構造物により容易に取り付けるため、ブラダーの外側に形成されたカラビナループ（a karabiner loop）を含む。

開示される主題に従うライトは、再充電可能で容易に持ち運ぶことのできる光源として、アウトドア使用で、キャンパーやハイカーによって使用されることができる。それらは防水であり、ウォータースポーツ・アクティビティで使用することができ、たとえば、いくつかの実施形態では膨張式のボールを含み、内側又は外側表面に取り付けられたソーラーＬＥＤライトを有する。それらはまた、家庭用プールの光としても使用することができる。

いくつかの実施形態では、膨張式のブラダーは、運ぶための大きな穴と二個の小さな穴を含むハンドルを有する。このことは、ライトが、紐またはフックによって容易に取り付けられて、バックパック、テントの中、天井等から吊り下げられることを可能にする。開示される主題に従うライトはまた、互いに結ばれて、一続きのライトを形成することができる。

既存のソーラー製品は、流通が深刻な課題である災害救援物資又は緊急援助のために設計されていない。開示される主題に従うライトは、軽量で、コスト効率よく出荷、輸送及び流通されることから、ソリューションを提供する。開示される主題に従うライトは、太陽光発電で再充電可能なライトを、緊急の場合に備えて家の中で、又は救急箱内に保管することを望む人々にもまた有用である。開示される主題に従うライトは、ボーティングやキャンピング、フィッシングのアウトドア用途がある。開示される主題に従うライトは、軽量、防水、パックフラット（pack flat）で、極めてポータブルであり、パターンやロゴを印刷することができる。

開示された主題を、その実施形態について説明するとともに示したが、当業者によれば、開示された実施形態の構成は、この発明の範囲内において、追加的な実施形態を創作するために組合せ、再構成等されることができ、また、本発明の趣旨及び範囲から分離されることなく、その中に及びそれに様々な他の変更、省略及び追加がなされ得ると理解されるべきである。

Claims (21)

1. 縁部で密閉された第一プラスチック表面及び、縁部で密閉されて前記第一プラスチック表面の反対側の第二プラスチック表面を含む複数の表面を含み、潰れた状態及び膨張状態を有する膨張可能なブラダーと、
   前記第一プラスチック表面上に配置されたソーラー発電ライトアセンブリと
   を備える膨張式ソーラー発電ライトであって、
   ソーラー発電ライトアセンブリが、
   回路基板と、
   前記回路基板に電気的に接続された再充電可能バッテリーと、
   前記回路基板の第一側部上で、前記回路基板に電気的に接続され、前記潰れた状態及び膨張状態で前記ブラダーの外側に向けて配置されたソーラーパネルと、
   前記ソーラーパネルの反対側で、前記ブラダーが潰れた状態及び膨張状態にあるときに前記第二プラスチック表面を向くように前記回路基板の第二側部に取り付けられた少なくとも一の発光ダイオードと
   を備え、
   実質的に透明なカバー部分が、前記ソーラーパネル及び回路基板を覆うとともに、実質的に防水であり、前記ブラダーが潰れたとき、当該第一表面及び第二表面が互いに隣接して扁平である、膨張式ソーラー発電ライト。
2. 前記アセンブリがさらに、前記ソーラーパネル及び再充電可能バッテリーに電気接続されるバッテリー・チャージャーを備え、前記発光ダイオードが、前記再充電可能バッテリーに電気接続される、請求項１に記載のライト。
3. 前記ソーラーパネルが光起電性パネルである、請求項２に記載のライト。
4. 少なくとも二個の前記バッテリー・チャージャー、前記再充電可能バッテリー及び、前記発光ダイオードが、前記回路基板上に配置される、請求項２に記載のライト。
5. 一以上の抵抗器、コンデンサ及び、集積回路チップをさらに備え、前記再充電可能バッテリーの過充電を防止するとともに、前記発光ダイオードの電流の流れを制御するものとした、請求項４に記載のライト。
6. 前記ブラダーがバルブをさらに備え、それを介して、前記ブラダーが、膨張もしくは充填されるとともに、収縮もしくは排出される、請求項１に記載のライト。
7. 前記ブラダーが、気体、液体及び固体のうちの一以上により充填される、請求項６に記載のライト。
8. 前記ブラダーが、半透明のプラスチック材料で構成されて、前記発光ダイオードからの光の拡散を促進させるものとした、請求項１に記載のライト。
9. 前記ブラダーが、艶消しのプラスチック材料で構成されて、前記発光ダイオードからの光の拡散を促進させるものとした、請求項１に記載のライト。
10. 前記ブラダーが、前記発光ダイオードからの光の拡散を促進させるべく構成された特定のパターンを有する一以上の表面を含む、請求項１に記載のライト。
11. 前記パターンが、透明な部分のグリッドを有する白い背景部分を含み、それにより、透明な白いパターンの約３０パーセントを規定するものとした、請求項１０に記載のライト。
12. 前記ブラダーが密閉可能である、請求項１に記載のライト。
13. 前記再充電可能バッテリー及び前記発光ダイオードに電気接続された電源スイッチをさらに備え、該スイッチが、前記バッテリーから前記発光ダイオードへの電気の流れの導入及び阻止の両方を選択的に制御可能なものとした、請求項２に記載のライト。
14. 第一状態で、前記ブラダーに対する気体、液体及び固体の出入りが、実質的に自由であって、当該ライトが実質的に潰れ、第二状態で、前記ブラダーが、気体、液体及び固体のうちの一以上を含み、当該ライトが実質的に膨張する、請求項１に記載のライト。
15. 前記アセンブリが、前記再充電可能バッテリーに電気接続された一個より多い発光ダイオードを含む、請求項２に記載のライト。
16. 前記再充電可能バッテリー及び前記発光ダイオードに電気接続された電源スイッチをさらに備え、該スイッチが、当該ライトにより供給される光量を制御するべく構成されることができるものとした、請求項１５に記載のライト。
17. 少なくとも内側表面及び外側表面を有する膨張可能かつ収縮可能なブラダーと、
    前記ブラダーの前記内側表面及び外側表面の一つに連結されたソーラー発電ライトアセンブリであって、当該アセンブリが、薄膜太陽電池、前記薄膜太陽電池に電気接続されたバッテリー・チャージャー、前記バッテリー・チャージャーに電気接続された再充電可能バッテリー、及び、前記再充電可能バッテリーに電気接続された少なくとも一の発光ダイオードを含むソーラー発電ライトアセンブリとを備え、
    前記ブラダーが、実質的に透明で、柔軟性を有し、膨張式であって折り畳めるものであり、前記ソーラー発電ライトアセンブリが、実質的に防水のエンベロープであり、
    前記ブラダーが膨張状態にあるとき、及び、前記ブラダーが収縮状態にあるとき、前記薄膜太陽電池が、膨張可能なブラダーの外側で集光するよう配向されており、
    前記ブラダーが膨張状態にあるとき、及び、前記ブラダーが収縮状態にあるとき、前記少なくとも一の発光ダイオードが、前記ブラダーの内側表面に光を与えるよう配向されている、膨張式ソーラー発電ライト。
18. 少なくとも内側表面及び外側表面を含む膨張可能なブラダーと、
    前記ブラダーの前記内側表面及び外側表面のうちの一つに連結された膨張式のソーラー発電ライトアセンブリであって、当該アセンブリが、薄膜太陽電池、前記薄膜太陽電池に電気接続されたバッテリー・チャージャー、前記バッテリー・チャージャーに電気接続された再充電可能バッテリー、及び、前記再充電可能バッテリーに電気接続された少なくとも一の発光ダイオードを含む膨張式のソーラー発電ライトアセンブリと、
    前記アセンブリを覆うカバー部分であって、前記ブラダーの前記外側表面に連結された場合に、前記カバー部分が、前記ブラダーの前記外側表面に、該カバー部分の縁部の周りで連結され、それにより、当該ソーラー発電ライトアセンブリが含まれる実質的に防水のエンベロープを形成するカバー部分と
    を備える、膨張式ソーラー発電ライト。
19. 第一状態で、前記ブラダーに対する気体、液体及び固体の出入りが実質的に自由であって、当該ライトが実質的に潰れ、第二状態で、前記ブラダーが、気体、液体及び固体のうちの一以上を含み、当該ライトが実質的に膨張する、請求項１７に記載のライト。
20. 前記再充電可能バッテリー及び前記少なくとも一の発光ダイオードに電気接続された電源スイッチをさらに備え、該スイッチが、前記少なくとも一の発光ダイオードにより供給される光量を制御するべく構成されることができるものとした、請求項１７に記載のライト。
21. 前記ブラダーが、前記膨張状態にあるときにライトが起立することを許容する平坦な底面と、ハンドルを備える上部とを有する、請求項１に記載のライト。

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