JP6734753B2 - ソーラー外灯及びソーラー外灯の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池により発電された電力を二次電池に充電し、二次電池に充電された電力で照明手段を点灯させるソーラー外灯及びソーラー外灯の制御方法に関する。

従来より、屋外の外灯として、太陽電池により発電された電力を二次電池に充電し、二次電池に充電された電力で照明手段を点灯させるソーラー外灯が用いられている。例えば、特許文献１の外灯装置も、その一例である。

特許文献１の外灯装置は、石材等で作られた本体に凹部を設け、この凹部に、太陽電池と太陽電池の電力を充電する二次電池として機能する電気二重層コンデンサと電気二重層コンデンサの出力により発光するＬＥＤとを一体に組み付けた照明装置を嵌め込んで設けたものである。特許文献１の外灯装置は、周囲が明るい間は発光せず、周囲が暗くなってから発光するものである。

特開２００４−９５４８３号公報

しかしながら、従来のソーラー外灯では、点灯時に照明装置の発光のための電流の制御を行っていないか、十分ではないため、充電電力が無くなってしまうと、当然に消灯してしまい、また、消灯する程に充電した電力を消耗して二次電池の放電深度が深いところで動作させると点灯動作が不安定になってしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定的に点灯が行われるソーラー外灯及びソーラー外灯の制御方法を提供することにある。

請求項１記載のソーラー外灯は、前日までの従前充電量に応じて、照明手段を点灯させるための点灯電流値を決定する制御手段を備え、従前充電量が、所定日数前からの一日あたりの充電量のうち、最大量だった日の一日あたりの充電量である従前最大充電量であり、制御手段が一旦定めた点灯電流値で、一晩中、照明手段を点灯させ続けることを特徴とする。

請求項２記載のソーラー外灯は、制御手段が、従前最大充電量と前日放電量とを比較して、点灯電流値を決定することを特徴とする。

請求項３記載のソーラー外灯は、制御手段が、照明手段の定格電流値を点灯電流基準値として、点灯電流基準値から差し引くべき電流値であって最大値が０の電流値を減算電流値とし、さらに、前日の減算電流値を前日減算電流値とし、（従前最大充電量×上方閾値掛け率）＜（前日放電量）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）＋（加算値）、（前日放電量）＜（従前最大充電量×下方閾値掛け率）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）−（減算値）、（従前最大充電量×下方閾値掛け率）＜（前日放電量）＜（従前最大充電量×上方閾値掛け率）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）としたうえで、（点灯電流値）＝（点灯電流基準値）−（減算電流値）により、点灯電流値を決定することを特徴とする。

請求項４記載のソーラー外灯は、上方閾値掛け率が、下方閾値掛け率より大きいと共に、上方閾値掛け率が３６％以上、下方閾値掛け率が３９％以下であることを特徴とする。

請求項５記載のソーラー外灯は、照明手段が、ＬＥＤ照明であることを特徴とする。

請求項６記載のソーラー外灯の制御方法は、前日までの従前充電量に応じて、照明手段を点灯させるための点灯電流値を決定し、従前充電量が、所定日数前からの一日あたりの充電量のうち、最大量だった日の一日あたりの充電量である従前最大充電量であり、一旦定めた点灯電流値で、一晩中、照明手段を点灯させ続けることを特徴とする。

請求項７記載のソーラー外灯の制御方法は、従前最大充電量と前日放電量とを比較して、点灯電流値を決定することを特徴とする。

請求項８記載のソーラー外灯の制御方法は、照明手段の定格電流値を点灯電流基準値として、点灯電流基準値から差し引くべき電流値であって最大値が０の電流値を減算電流値とし、さらに、前日の減算電流値を前日減算電流値とし、（従前最大充電量×上方閾値掛け率）＜（前日放電量）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）＋（加算値）、（前日放電量）＜（従前最大充電量×下方閾値掛け率）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）−（減算値）、（従前最大充電量×下方閾値掛け率）＜（前日放電量）＜（従前最大充電量×上方閾値掛け率）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）としたうえで、（点灯電流値）＝（点灯電流基準値）−（減算電流値）により、点灯電流値を決定することを特徴とする。

請求項９記載のソーラー外灯の制御方法は、上方閾値掛け率が、下方閾値掛け率より大きいと共に、上方閾値掛け率が３６％以上、下方閾値掛け率が３９％以下であることを特徴とする。

請求項１０記載のソーラー外灯の制御方法は、照明手段が、ＬＥＤ照明であることを特徴とする。

本願の発明によれば、前日までの従前充電量に応じて、照明手段を点灯させるための点灯電流値を決定する制御手段を備え、制御手段が一旦定めた点灯電流値で、一晩中、照明手段を点灯させ続けることにより、安定的に点灯が行われる。

本発明に係るソーラー外灯の構成の一例を示す構成図である。 同ソーラー外灯の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係るソーラー外灯の構成の一例を示す構成図である。図２は、同ソーラー外灯の動作の一例を示すフローチャートである。

本発明に係るソーラー外灯１は、太陽電池３０により発電された電力を二次電池２２に充電し、二次電池２２に充電された電力で照明手段であるＬＥＤ２０を点灯させる外灯である。照明手段は、ＬＥＤ２０に限るものではないが、定格電流値ではない点灯電流であっても、所定の照度を得やすい点や、寿命が長い等の点で、ＬＥＤ２０を用いることが望ましい。また、二次電池２２は、各種の種類があるが、照明手段を一晩中点灯させておけるだけの容量をもつものであれば、特に種類等で限定されるものではない。

ソーラー外灯１の基本的な構造及び基本的な動作としては、前日までの従前充電量に応じて、ＬＥＤ２０を点灯させるための点灯電流値を決定する制御手段である制御部１０を備え、制御部１０が一旦定めた点灯電流値で、一晩中、ＬＥＤ２０を点灯させ続けるものである。すなわち、ソーラー外灯１は、日によって、点灯電流値が異なる場合があり、それに伴い、ＬＥＤ２０の照度が日によって異なる可能性がある。

ソーラー外灯１の制御部１０は、ソーラー外灯１の動作をつかさどる制御手段であり、例えば、中央演算手段（ＣＰＵ）と記憶手段（メモリ）等で構成される電子計算機であり、実際の動作は、ソフトウェアによって、動作されるものである。但し、制御部１０は、電子計算機だけで構成される場合ばかりではなく、電子計算機と他の電気・電子回路で構成されてもよいし、ソフトウェアを伴わない電気・電子回路で構成されるものであってもよい。また、制御部１０にＡ−Ｄ変換やＤ−Ａ変換の機能を持たせて、後述する回路を制御部１０で直接担うような構成にしてもよい。

本実施の形態に示すソーラー外灯１は、制御部１０、ＬＥＤ２０、二次電池２２及び太陽電池３０の他に、図１に示すような機能（回路）を備えている。具体的には、電流制御回路１２、定電流制御回路１４、放電電流測定回路１６、電圧測定回路１８、充電制御回路３２、充電電流測定回路３４、電圧測定回路３６等を備えている。電流制御回路１２は、ＬＥＤ２０の点灯電流を制御するもので、定電流制御回路１４は、二次電池２２からの電力により、電流制御回路１２の制御に基づき、ＬＥＤ２０への点灯電流値が一定に保たれるように制御するものである。また、放電電流測定回路１６は、実際に二次電池２２から放電される電流値を測定して、制御部１０にその情報を送るもので、電圧測定回路１８は、二次電池２２の電圧値を測定して、制御部１０にその情報を送るものである。

充電制御回路３２は、太陽電池３０で発電された電力により二次電池２２を適正に充電させるための制御を行うもので、充電電流値については、充電電流測定回路３４で測定して、制御部１０にその情報を送り、また、電圧測定回路３６は、太陽電池３０の電圧値を測定して、制御部１０にその情報を送るものである。

次に、以上のような構成のソーラー外灯１の動作について説明する。尚、以後の本実施例の説明において、括弧内の符号は図２のフローチャートの符号に対応している。まず、昼間、太陽電池３０に太陽光があたることで発電が行われ、二次電池２２が充電されていく（Ｓ１０１）。そして、充電電流測定回路３４で、二次電池２２に対する充電電流を計測し、制御部１０で充電電流積算値に加算していく（Ｓ１０２）。これにより、一日あたりの充電量が、計測されることになる。この段階で、太陽電池３０の電圧を、電圧測定回路３６で計測し、太陽電池３０の電圧が閾値２より小さいと制御部１０が判断した場合には（Ｓ１０３−ＹＥＳ）、制御部１０は、日没と判断して、次の制御に移る。すなわち、閾値２は、日没か否かの判断を行うための太陽電池３０の電圧の閾値である。尚、制御部１０が、太陽電池３０の電圧が閾値２を下回っていないと判断した場合には（Ｓ１０３−ＮＯ）、引き続き、太陽電池３０が発電を行って二次電池２２に充電が行われているとして（Ｓ１０１）、充電電流の計測等（Ｓ１０２）を繰り返すことになる。

そして、制御部１０が日没になったと判断した場合には（Ｓ１０３−ＹＥＳ）、制御部１０は、充電電流積算値を、その一日あたりの充電量として従前充電量を保存し、また、後述する放電電流積算値を、前日放電量として保存する（Ｓ１０４）。次に、制御部１０は、過去７日間の従前充電量から最大値を選択し、この最大値を従前最大充電量として、保存する（Ｓ１０５）。そして、制御部１０は、従前最大充電量と前日放電量とを比較し（Ｓ１０６）、点灯電流値を決定する（Ｓ１０７）。尚、制御部１０が従前最大充電量を選択する期間を、本実施の形態では過去７日間としているが、７日間に限られるものではなく、所定日数であればよいが、天候の変化等を考慮すると７日間が好ましい。尚、制御部１０による点灯電流の決定（Ｓ１０７）の詳細は、後述する。

次に、制御部１０は、充電電流積算値と放電電流積算値をクリアする（Ｓ１０８）。そして、制御部１０は、決定した点灯電流値に基づき、電流制御回路１２及び定電流制御回路１４を制御して、ＬＥＤ２０を点灯させる（Ｓ１０９）。制御部１０は、ＬＥＤ２０の点灯後、二次電池２２の放電電流を放電電流測定回路１６で計測し、放電電流積算値を加算する（Ｓ１１０）。これにより、一日あたりの放電量（すなわち、その次の日にとっては、前日放電量）が、計測されることになる。この段階で、太陽電池３０の電圧を、電圧測定回路３６で計測し、太陽電池３０の電圧が閾値１より大きいと制御部１０が判断した場合には（Ｓ１１１−ＹＥＳ）、制御部１０は、日の出と判断して、一日の制御を終える（ＬＥＤ２０を消灯させる）。すなわち、閾値１は、日の出か否かの判断を行うための太陽電池３０の電圧の閾値である。尚、制御部１０が、太陽電池３０の電圧が閾値１を上回っていないと判断した場合には（Ｓ１１１−ＮＯ）、引き続き、ＬＥＤ２０の点灯を続け（Ｓ１０９）、放電電流の計測等（Ｓ１１０）を繰り返すことになる。

次に、制御部１０による充電電流値の決定の詳細を説明する。まず、制御部１０は、照明手段であるＬＥＤ２０の定格電流値を点灯電流基準値として、点灯電流基準値から差し引くべき電流値であって最大値が０の電流値を減算電流値とし、さらに、前日の減算電流値を前日減算電流値として取り扱うようにする。

そして、制御部１０は、まず、次の３つの判断により、減算電流値を決定するようにする。
（従前最大充電量×上方閾値掛け率）＜（前日放電量）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）＋（加算値）
（前日放電量）＜（従前最大充電量×下方閾値掛け率）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）−（減算値）
（従前最大充電量×下方閾値掛け率）＜（前日放電量）＜（従前最大充電量×上方閾値掛け率）の場合、（減算電流値）＝（前日減算電流値）
尚、上方閾値掛け率は、下方閾値掛け率より大きいと共に、上方閾値掛け率が３６％以上、下方閾値掛け率が３９％以下であることが望ましい。

そして、決定された減算電流値により、下記の計算で、点灯電流値を決定する。
（点灯電流値）＝（点灯電流基準値）−（減算電流値）

以上のような制御部１０による充電電流値の決定を、具体的な数値で説明したものが表１に示すものである。表１の例では、上方閾値掛け率を４０％、下方閾値掛け率を３５％としている。

まず、表１の実施例におけるＬＥＤ２０の定格電流値すなわち点灯電流基準値は、０．３５Ａとする。また、加算値と減算値は、それぞれ０．０１Ａとする。

まず、日数８日目に着目すると、従前最大充電量は７Ａｈであり、前日放電量が３．９２Ａｈである。その結果、（従前最大充電量）×（上方閾値掛け率）すなわち（従前最大充電量）×０．４は、７Ａｈ×０．４＝２．８Ａｈであり、（従前最大充電量）×（下方閾値掛け率）すなわち（従前最大充電量）×０．３５は、７Ａｈ×０．３５＝２．４５Ａｈになり、また、前日放電量は、３．９２Ａｈである。この前日放電量は、（従前最大充電量）×（上方閾値掛け率）よりも大きいため、（減算電流値）＝（前日減算電流値）＋（加算値）が適用され、すなわち、（減算電流値）＝０．０７Ａ＋０．０１Ａで、減算電流値は、０．０８Ａとなる。そして、（点灯電流値）＝（点灯電流基準値）−（減算電流値）であることから、（点灯電流値）＝０．３５Ａ−０．０８Ａで、点灯電流値は、０．２７Ａとなる。

次に、日数１７日目に着目すると、従前最大充電量は７．５Ａｈであり、前日放電量が２．６６Ａｈである。その結果、（従前最大充電量）×（上方閾値掛け率）すなわち（従前最大充電量）×０．４は、７．５Ａｈ×０．４＝３Ａｈであり、（従前最大充電量）×（下方閾値掛け率）すなわち（従前最大充電量）×０．３５は、７．５Ａｈ×０．３５＝２．６２５Ａｈになり、また、前日放電量は、２．６６Ａｈである。この前日放電量は、（従前最大充電量）×（上方閾値掛け率）と（従前最大充電量）×（下方閾値掛け率）との間にあり、（減算電流値）＝（前日減算電流値）が適用され、すなわち、減算電流値は、０．１６Ａとなる。そして、（点灯電流値）＝（点灯電流基準値）−（減算電流値）であることから、（点灯電流値）＝０．３５Ａ−０．１６Ａで、点灯電流値は、０．１９Ａとなる。

また、日数３１日目に着目すると、従前最大充電量は７．５Ａｈであり、前日放電量が２．１Ａｈである。その結果、（従前最大充電量）×（上方閾値掛け率）すなわち（従前最大充電量）×０．４は、７．５Ａｈ×０．４＝３Ａｈであり、（従前最大充電量）×（下方閾値掛け率）すなわち（従前最大充電量）×０．３５は、７．５Ａｈ×０．３５＝２．６２５Ａｈになり、また、前日放電量は、２．１Ａｈである。この前日放電量は、（従前最大充電量）×（下方閾値掛け率）よりも小さいため、（減算電流値）＝（前日減算電流値）−（減算値）が適用され、すなわち、（減算電流値）＝０．２Ａ−０．０１Ａで、減算電流値は、０．１９Ａとなる。そして、（点灯電流値）＝（点灯電流基準値）−（減算電流値）であることから、（点灯電流値）＝０．３５Ａ−０．１９Ａで、点灯電流値は、０．１６Ａとなる。

以上のようなソーラー外灯１によれば、照明手段であるＬＥＤ２０を点灯させるための点灯電流値を決定する制御手段である制御部１０を備え、制御部１０が一旦定めた点灯電流値で、一晩中、ＬＥＤ２０を点灯させ続けることにより、安定的に点灯が行われる。

以上のように、本発明によれば、安定的に点灯が行われるソーラー外灯及びソーラー外灯の制御方法を提供することができる。

１・・・・ソーラー外灯
１０・・・制御部
１２・・・電流制御回路
１４・・・定電流制御回路
１６・・・放電電流測定回路
１８・・・電圧測定回路
２０・・・ＬＥＤ
２２・・・二次電池
３０・・・太陽電池
３２・・・充電制御回路
３４・・・充電電流測定回路
３６・・・電圧測定回路

Claims (10)

1. 太陽電池により発電された電力を二次電池に充電し、該二次電池に充電された電力で照明手段を点灯させるソーラー外灯において、
   前日までの従前充電量に応じて、該照明手段を点灯させるための点灯電流値を決定する制御手段を備え、
   該従前充電量が、所定日数前からの一日あたりの充電量のうち、最大量だった日の該一日あたりの充電量である従前最大充電量であり、
   該制御手段が一旦定めた該点灯電流値で、一晩中、該照明手段を点灯させ続けることを特徴とするソーラー外灯。
2. 制御手段が、前記従前最大充電量と前日放電量とを比較して、前記点灯電流値を決定することを特徴とする請求項１記載のソーラー外灯。
3. 制御手段が、
   前記照明手段の定格電流値を点灯電流基準値として、
   該点灯電流基準値から差し引くべき電流値であって最大値が０の電流値を減算電流値とし、さらに、前日の該減算電流値を前日減算電流値とし、
   （前記従前最大充電量×上方閾値掛け率）＜（前記前日放電量）の場合、（該減算電流値）＝（該前日減算電流値）＋（加算値）、
   （該前日放電量）＜（該従前最大充電量×下方閾値掛け率）の場合、（該減算電流値）＝（該前日減算電流値）−（減算値）、
   （該従前最大充電量×該下方閾値掛け率）＜（該前日放電量）＜（該従前最大充電量×該上方閾値掛け率）の場合、（該減算電流値）＝（該前日減算電流値）
   としたうえで、
   （前記点灯電流値）＝（該点灯電流基準値）−（該減算電流値）により、該点灯電流値を決定することを特徴とする請求項２記載のソーラー外灯。
4. 前記上方閾値掛け率が、前記下方閾値掛け率より大きいと共に、
   該上方閾値掛け率が３６％以上、該下方閾値掛け率が３９％以下であることを特徴とする請求項３記載のソーラー外灯。
5. 前記照明手段が、ＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のソーラー外灯。
6. 太陽電池により発電された電力を二次電池に充電し、該二次電池に充電された電力で照明手段を点灯させるソーラー外灯の制御方法において、
   前日までの従前充電量に応じて、該照明手段を点灯させるための点灯電流値を決定し、
   該従前充電量が、所定日数前からの一日あたりの充電量のうち、最大量だった日の該一日あたりの充電量である従前最大充電量であり、
   一旦定めた該点灯電流値で、一晩中、該照明手段を点灯させ続けることを特徴とするソーラー外灯の制御方法。
7. 前記従前最大充電量と前日放電量とを比較して、前記点灯電流値を決定することを特徴とする請求項６記載のソーラー外灯の制御方法。
8. 前記照明手段の定格電流値を点灯電流基準値として、
   該点灯電流基準値から差し引くべき電流値であって最大値が０の電流値を減算電流値とし、さらに、前日の該減算電流値を前日減算電流値とし、
   （前記従前最大充電量×上方閾値掛け率）＜（前記前日放電量）の場合、（該減算電流値）＝（該前日減算電流値）＋（加算値）、
   （該前日放電量）＜（該従前最大充電量×下方閾値掛け率）の場合、（該減算電流値）＝（該前日減算電流値）−（減算値）、
   （該従前最大充電量×該下方閾値掛け率）＜（該前日放電量）＜（該従前最大充電量×該上方閾値掛け率）の場合、（該減算電流値）＝（該前日減算電流値）
   としたうえで、
   （前記点灯電流値）＝（該点灯電流基準値）−（該減算電流値）により、該点灯電流値を決定することを特徴とする請求項７記載のソーラー外灯の制御方法。
9. 前記上方閾値掛け率が、前記下方閾値掛け率より大きいと共に、
   該上方閾値掛け率が３６％以上、該下方閾値掛け率が３９％以下であることを特徴とする請求項８記載のソーラー外灯の制御方法。
10. 前記照明手段が、ＬＥＤ照明であることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載のソーラー外灯の制御方法。

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