JPH05159885A - 太陽電池利用の照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池及び蓄電池の容量と消費電力とのバ
ランスを適正にし、できるだけ少ない費用で太陽電池の
能力を有効に活かすと共に、照明装置として最低限の能
力を確保する。 【構成】 太陽電池１で充電される蓄電池２の残存容量
に応じて、残存容量が多い時には照明器具３の消費電力
を大きくし、残存容量が少ない時には照明器具３の消費
電力を小さくする。 【効果】 蓄電池に余力がある時には明るい照明を行
い、余力がない時には照度を低下させて過放電を防止す
ることにより照明可能な状態が長時間維持されるので、
効果的な照明が可能となり、また太陽電池の能力が有効
に活かされて設置費用が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、太陽電池の出力を利
用して照明を行うように構成された照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池を利用した照明装置には太陽電
池の出力で充電される蓄電池が一般に備えられている。
この蓄電池は、太陽電池で照明器具を直接点灯する場合
の電力変動を平準化し、更に天候によって大きく左右さ
れると共に設置条件や季節によってもかなり変化する太
陽電池の起電力の変動を吸収すると共に、特に太陽電池
の出力が得られない夜間での照明に対応するために必須
なものである。この種の装置における太陽電池の容量
は、消費電力の最大値に対応できるようにある程度の余
裕のある大きさに選定されることが必要であり、実際に
は、上記のような起電力の変動や夜間使用も考慮して予
測される消費電力の最大値の数倍に設定されるのが普通
である。また併用される蓄電池も、上述の各種の条件に
対応してかなり余裕のある容量のものが使用される。

【０００３】太陽電池利用の照明装置では、その原理上
利用に比例して発生する費用は極めて少なく費用のほと
んどは最初の設置費用が占め、大きな照明能力を得るた
めに大容量の太陽電池や蓄電池を使用すると設備費用が
割高となるので、一旦設置した装置の能力をできるだけ
多く活用することが望まれる。一方、照明装置の機能の
面からは、停電がなく、必要な時にはいつでも点灯でき
ることも重要であり、この場合には大きな照明能力はそ
れほど要求されず最低限の能力があれば一般に許容され
るので、この点では大容量の太陽電池や蓄電池では能力
が余ることになって設備費用がかなり無駄になる。

【０００４】なお、蓄電池の残存容量に応じて点灯時間
を設定することにより蓄電池の過放電を防止することが
提案されているが(例えば実開昭５９−１７８８９６号
公報参照)、これは単に点灯時間を加減するだけであ
り、停電がなく、必要な時にはいつでも点灯できるとい
う機能はなく、照明装置として不十分なものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、太陽電池及び蓄電池の容量と消費電力
とのバランスを適正にし、できるだけ少ない費用で太陽
電池の能力を有効に活かすと共に、照明装置として最低
限の能力を確保することを課題としてなされたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明では、太陽電池と、この太陽電池の出力
で充電される蓄電池、及びこの蓄電池の出力で点灯する
照明器具を備えた太陽電池利用の照明装置において、蓄
電池の残存容量を検出する検出手段と、検出された蓄電
池の残存容量に応じて残存容量が多い時には上記照明器
具の消費電力を大きくし、残存容量が少ない時には上記
照明器具の消費電力を小さくするように制御する制御手
段、とを設けている。

【０００７】

【作用】蓄電池の残存容量が多い時には照明器具の消費
電力が大きくなって明るい照明が行われ、太陽電池と蓄
電池の大きな能力が活用される。また残存容量が少ない
時には照明器具の消費電力が小さくなるので、照明器具
の照度は低下するものの蓄電池の過放電が防止されて長
時間の点灯が可能となり、照明装置として必要な最低限
の能力が確保される。

【０００８】

【実施例】次に、図示の一実施例について説明する。こ
の実施例は例えばカーポートの照明用であって、車や人
の出入り等のあった時に自動的に一定時間点灯し、蓄電
池の残存容量が多い時には明るい照明が行われ、残存容
量が少ない時には照度を低下させた照明が行われるよう
に構成されている。

【０００９】図１において、１は単結晶シリコン、多結
晶シリコンあるいはアモルファス等が用いられた太陽電
池、２は蓄電池、３は照明器具、４は制御回路、５は焦
電形の赤外線センサである。蓄電池２にはニッカドバッ
テリの５直６Ｖ品が用いられており、また照明器具３
は、図２のように１個のランプハウス３１内に２個のラ
ンプ３２ａ及び３２ｂを設けた構成で、各ランプ３２
ａ，３２ｂはソケット３３ａ，３３ｂとリード線３４
ａ、３４ｂを介してそれぞれ制御回路４に接続されてい
る。３５は反射板、３６は透明カバーである。

【００１０】制御回路４は、充電制御回路４１、選択形
増幅器４２、コンパレータ４３、タイマ４４、電圧比較
器４５、２個のスイッチ素子４６ａ及び４６ｂ等を備え
たもので、スイッチ素子４６ａ，４６ｂには例えば半導
体スイッチが使用され、各ランプ３２ａ，３２ｂはこれ
らのスイッチ素子４６ａ，４６ｂを介して蓄電池２に接
続されている。なお、以上の制御回路４の各回路はそれ
ぞれ公知の技術により適宜の半導体回路及び部品を用い
て構成されており、例えば充電制御回路４１は逆流防止
用のダイオードや、過充電防止用の制限抵抗、あるいは
蓄電池の電圧を検知して太陽電池を短絡させる過充電防
止機能を備えている。赤外線センサ５は例えば遠赤外線
を感知するもので、フレネルレンズ５ａを備え、入射す
る遠赤外線の量の変化に応じて所定の信号を出力するよ
うになっている。

【００１１】この実施例は上述のように構成されてお
り、赤外線センサ５の前を検知対象物である車や人が横
切ると、この検知対象物から発せられた遠赤外線がフレ
ネルレンズ５ａで集光されて赤外線センサ５に入射さ
れ、赤外線の変化が電圧の変化として出力される。この
電圧の変化が増幅器４２で増幅され、コンパレータ４３
であらかじめ設定されている設定値と比較され、所定レ
ベル以上の信号であればコンパレータ４３から信号が出
力されてタイマ４４が動作し、照明器具３を点灯させる
信号が一定時間だけ出力される。

【００１２】蓄電池２の残存容量はその端子電圧で検出
されるようになっており、電圧比較器４５で端子電圧が
二つの基準値と比較される。この実施例では蓄電池２が
前述のような構成であって、基準値としては５．４Ｖと
６．０Ｖが設定されており、端子電圧が６．０Ｖ以上で
あれば電圧比較器４５の２個の出力端子４５ａ及び４５
ｂの両方から照明器具３を点灯させる信号が出力され
る。従って、各スイッチ素子４６ａ，４６ｂにはタイマ
４４の信号と電圧比較器４５の信号が同時に入力され、
スイッチ素子４６ａ，４６ｂが共にオンし、ランプ３２
ａ，３２ｂの両方が点灯して消費電力の大きな明るい点
灯状態となる。

【００１３】また、蓄電池２の端子電圧が５．４Ｖを超
え、６．０Ｖ未満であれば、電圧比較器４５の出力端子
４５ａのみから照明器具３を点灯させる信号が出力さ
れ、スイッチ素子４６ａがオンしてランプ３２ａのみが
点灯し、小さな消費電力の状態となる。更に蓄電池２の
端子電圧が５．４Ｖ以下であれば、電圧比較器４５の２
個の出力端子４５ａ及び４５ｂはいずれも照明器具３を
点灯させる信号を出力せず、ランプ３２ａ，３２ｂは両
方とも点灯しない。

【００１４】このように、太陽電池１の起電力が低下
し、あるいは夜間のように全く出力がなくなり、蓄電池
２の残存容量が減少して端子電圧が低下してくると、ま
ずランプ３２ｂが点灯しなくなって蓄電池２の消耗が軽
減され、更に端子電圧が低下すると、仮に赤外線センサ
５が検知対象物を検知してもランプ３２ａも点灯しなく
なって、蓄電池２は過放電から保護されるのである。な
お、天候その他の事情により夜間の点灯開始時に十分な
残存容量がない場合には、最初からランプ３２ａしか点
灯しないこともあり、また残存容量が多い場合には２灯
とも点灯可能な状態が長時間継続されることになる。ま
たタイマ４４の作用によりランプ３２ａ，３２ｂは赤外
線センサ５が検知対象物を検知すると点灯可能となり、
検知対象物の移動がある間は点灯可能状態が継続される
が、その後一定時間が経過すると自動的に消灯するの
で、無駄に点灯し続けることによる蓄電池２の放電も防
止される。

【００１５】実施例では照明器具３の消費電力の調整を
２個のランプの点灯あるいは不点灯で行っており、例え
ばランプ３２ａ，３２ｂが同定格のものであれば消費電
力が１／２になって蓄電池２の放電が抑制され、照度は
低下するものの点灯可能な状態が長時間維持されるので
あるが、これは一例であって他の手段で消費電力を調整
してもよい。すなわち、消費電力の異なる２個のフィラ
メントをもつ１個のランプを用いてフィラメントを切り
替えたり、消費電力の異なる２個のランプを選択的に点
灯したりするのであり、更に実施例のような２段切り替
えでなくランプの個数を増やして多段階的にその照度を
変化できるようにし、あるいは１個のランプの照度を連
続的に変化させる連続調光方式を採用することもでき
る。また調光はスイッチの切り替えでなく例えばインバ
ータによる出力制御で行うこともでき、また光源として
は例えば蛍光灯のような放電灯や高輝度ＬＥＤなど、白
熱灯以外の適宜のものを用いることもできる。

【００１６】

【発明の効果】上述の実施例から明らかなように、この
発明は、太陽電池の出力で充電される蓄電池の残存容量
に応じて、残存容量が多い時には照明器具の消費電力を
大きくし、少ない時には消費電力を小さくするようにし
たものであり、日照条件等が良好な場合には明るい照明
が行われると共に、日照条件等が不良で充電が不十分な
場合や照明の使用時間が長く続いた場合には、消費電力
を抑えて照度を低下させて蓄電池の過放電を防止しなが
ら最低限の照明可能な状態を長時間維持することができ
る。

【００１７】このように、蓄電池の充電状態に応じて照
明に使用する消費電力が自動的に制御されるので、太陽
電池と蓄電池の容量を予測される消費電力の最大値に比
較的近い大きさに選定することにより設置費用を低減す
ると共に、設置された太陽電池と蓄電池の能力を有効に
活用して効果的な照明を行うことが可能となり、また点
灯状態から蓄電池の充電状態の目安を得て管理が容易に
なる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック結線図である。

【図２】同実施例のランプ部の概略断面図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池 ２ 蓄電池 ３ 照明器具 ４ 制御回路 ５ 赤外線センサ ３２ａ，３２ｂ ランプ ４３ コンパレータ ４４ タイマ ４５ 電圧比較器 ４６ａ，４６ｂ スイッチ素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菅 理宏 滋賀県長浜市三ツ矢町５番８号 三菱樹脂 株式会社長浜工場内 (72)発明者 渡利 真一郎 滋賀県八日市市蛇溝町1166番地の６ 京セ ラ株式会社滋賀八日市工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、太陽電池の出力で充電され
   る蓄電池と、蓄電池の出力で点灯する照明器具と、蓄電
   池の残存容量を検出する検出手段と、検出された蓄電池
   の残存容量に応じて残存容量が多い時には上記照明器具
   の消費電力を大きくし、残存容量が少ない時には上記照
   明器具の消費電力を小さくするように制御する制御手
   段、とを備えたことを特徴とする太陽電池利用の照明装
   置。