JPH05506539A - ソーラーランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ソーラーランプ 本発明はソーラーランプに係る。

本発明は特に太陽電池により駆動されるランプを制御するのに用いるソーラーラ ンプ駆動回路に係る。かかるランプは照明適用の全ての形式、特に居住場所の回 りの特に外部照明用に用いられる。ランプが昼光時間中太陽電池により発生され た充ｉｔ流を主に又は単独に受けるのに依存するようソーラーパネルを設けられ た再充電可能電池により駆動されるよう配置される。

一般に、蛍光管又はランプが用いられ、電子的安定器を介して駆動される。電池 エネルギーはランプの端子間に用いられる。高周波数高電圧電源を供給するのに 用いられる。安定器は自走発振器を有する多相変圧器からなる。

現在公知であるが、これ迄提案されてきたソーラーランプは電力消費に関しては 比較的効率か悪く、ランプの寿命はランプへの電源供給の制御の乏しいことによ り制限されがちである。

本発明により、電池電源及び、発振器を含む蛍光灯の端子と、端子間に高周波数 電力を供給するよう構成された昇圧変圧器と、ランプのフィラメントの１つへの 電源を制御するよう接続されたスイッチと、スイッチを制御するタイマーとの間 を接続し、ランプのフィラメントを温めるのを可能にするよう始動でランプを点 灯するよう変圧器からの電力の印加を遅延するよう構成されたソーラーランプ駆 動回路が提供される。

タイマーは、ランプが少なくとも数秒でターンオンするまで閉成されたままであ るようスイッチを制御する構成とされてよい。

回路はランプ作動状態が所定の状態に劣化する場合スイッチがターンオンするよ う制御するよう構成されたランプの作動状態をモニターするサンプリング回路を 含んでよい。

発振器出力はランプか一度数秒間オンにされると、高始動レベルから所定の作動 レベルまで下げられるよう構成されてよい。

回路は使用中ランプの明るさを変える手動調整電流調整器を含んでよい。

サンプリング回路はランプ作動状態が所定の状態に劣化する場合発振器出力を増 加するよう構成されてよい。

本発明によるソーラーランプ駆動回路は回路図を示す添付図面を参照して説明す る。

図面を参照するに、ブロックＡ、Ｂ、Ｃ及びＤからなる回路か示される。概括的 に、ブロックＡはその充電が非常に近い状態である場合、電池を用いるのを防ぐ ような方法で電力のランプへの印加を制置するよう構成された電池状態検出回路 である。ブロックＢはそれにより電力の印加に影響するよう外部照明状態をモニ ターする回路である。ブロックＣはランプ駆動回路の主部分であり、ブロックＤ は基本的に充電回路であるが、電池、及びソーラーパネルを示す回路をより詳細 に説明するに、ブロックＡはその出力電圧を保持するようその出力に接続された 抵抗Ｒ２０を有する電圧比較器ＵＩＢを含む。ラッチはゲートＵ３Ｃ及びＵ３Ｄ により形成される。Ｕ３Ｃでのラッチの出力はブロックＢ（下記参照）からの出 力によりハイにセットされる。電池電圧サンプリング回路網は抵抗Ｒ２１及びＲ ２２、ダイオードＤＩ！及びコンデンサＣ１ｌからなる。サンプリング回路網の 入力閾値は帰還抵抗Ｒ２４によるターンオンの後低下される。マスク基準回路網 は抵抗Ｒ２３及び（負温度係数を有する）発光ダイオードＬＥＤＩからなる。ダ イオードＤｌｌはＬＥＤｌの熱ドリフトを補償し、コンデンサＣＩ＋は雑音を減 結合するよう作用する。

サンプルされた電圧かマスク基準以下である場合、比較器ＵＩＢの出力はローに なり、ラッチ出力をローにセットする。その結果、ＮＡＮＤゲートＵ３Ａの出力 かハイになり、以下に説明する如く、それによりランプは消灯する。抵抗２４は 電池サンプリング回路網の感度を増すよう作用する。

ホールド回路はダイオードＤ４及びＤ７、抵抗Ｒ３４及びコンデンサＣ３からな る。ダイオードＤ４か、順方向バイアスされ、ブロックＣ（下記参照）から供給 される時、コンデンサｃ３は完全にほとんど瞬時に充電する。ダイオードＤ７が 次に順方向バイアスされ、比較器ＵＩＢの入力を上げるよう電圧を印加する。そ の結果、比較器ＵＩＢの出力はノゾに保持される。換言すれば、比較器ＵＩＢは ディスエーブルされる。それはブロックＣからの供給かなくなるまでディスエー ブルのままでいる。コンデンサｃ３は次にダイオードＢ７かカットオフとなるま で抵抗３４を通って放電し、比較器ＵＩＢは再び通常に作動するよう解放される 。ホールド回路はランプが安定になる前にその後略０．５秒間比較器ＵＩＢをデ ィスエーブルするよう設けられる。

ブロックＢにおいて、回路は環境の光強度をモニターし、その強度があるレベル 以上である時ランプを消すよう構成される。抵抗Ｒ３０のヒステリシスループを 有する電圧比較器ＵＩＢは抵抗Ｒ２５とＲ２８との間に接続されたその入力を育 する。これらの抵抗は比較器ＵＩＡに対してより小さい基準電圧を供給するよう ダイオードＬＥＤ１の出力を分割する。太陽電池（ブロックＤ参照）に亘る電圧 は光強度に比例し、この電圧はダイオードＤ９を介して抵抗Ｒ２９間に印加され る。ダイオ−１−Ｄ９は非常に暗くなるのでなければ常に順方向にバイアスされ る。抵抗Ｒ２９間の電圧が比較器ＵＩＡでの基準電圧より高い場合、その出力は ローになる。コンデンサＣ８はラッチ回路かリセットされるまで抵抗ＲＩ９を通 して徐々に放電する。その結果、ＮＡＮＤ−ゲートＵ３Ａの出力がハイになり、 ランプを消す。

対照的に、抵抗Ｒ２９間の電圧が基１！電圧より低い時、抵抗Ｒ２５とＲ２８の 間の接続点て、比較器ＵＩＡの出力はハイになり、コンデンサＣ８は抵抗Ｒ１３ 及びダイオードＤＩ２を通って急速に充電される。その結果、ブロックＢに接続 された入力はハイになる。

ラッチ回路の出力もハイである場合、ＮＡＮＤゲートＵ３Ａの出力は低くなり、 これによりランプは点灯する。

抵抗Ｒ１９及びコンデンサＣ８により与えられた時間遅延はランプの近くの自動 車ヘットライト又はトーチランプによるように、過渡的な照明変化に応じて回路 を妨げることか注目される。回路は太陽電池に亘る電圧に応答し、別な光強度計 測装置等を必要とせず、又は使用しないことが注目される。

ブロックＣを参照するに、ゲートＵ３ＢはブロックＡからランプを屯灯するため スタート信号を受信する。始動遅延回路は抵抗Ｒ９、コンデンサＣ４及びダイオ ードＤ２からなる。典型的に１０秒始動遅延か遅延回路によりなされる。しかし 、ランプはダイオードＤ２を含むことにより瞬時に消されうる。再トリガ可能な タイマーは抵抗ＲＩ６及びコンデンサＣ５からなる。スタート信号を受信すると 、インバータＵ２Ｂの出力はローになり、インバータＵ２Ｄの出力はトランジス タＱ２をターンオンする。同時に、コンデンサＣ３はダイオードＤ４（ブロック ４参照）を介して充電を始め、コンデンサＣ５は抵抗Ｒ１６を介して充電する。

その結果、電流はトランジスタＱ２を介して流れ、素子をつオーム了ツブするよ うランプ素子の１つを通って電流をオン及びオフするスイッチとして作用する。

インバータＵ２Ｃの出力は、この時点で、電池状態検出回路（ブロックＡ）を禁 止し、ランプ駆動回路により供給されつる。電力を最大限に増加するよう作用す る。禁止はフィラメント電流かランプがオフの間トランジスタＱ２を通って印加 され、ランプが一度ターンオンされると高容量で作動するまで十分な時間続くよ うに、始動遅延を略２倍にするようタイミングをとられる。期間の終りに、トラ ンジスタＱ２は遮断され、ランプに供給される電力は始動セツティング以下の最 適セツティングに調整される。

抵抗Ｒ４及びＲ５からなるサンプリング回路網はランプに誘起された逆起電力を モニターする。低逆起電力はランプか２次破壊領域で安定していることを示す。

高逆起電力はランプが不安定に作動することを示す。インバータＵ２Ｅは抵抗Ｒ ４及びＲ５間の結合に接続される。接合での電圧か非安定ランプ作動に対応し、 即ち所定の状態に劣化するランプの作動状態に対応する所定の閾値以上に増加す る場合、インバータＵ２Ｅの出力はローになり、それで再トリガ可能タイマー及 びトランジスタＱ２はすぐにオンとされる。従ってランプへの電力を増加し、ラ ンプフィラメントの１つに電流を印加する再始動状態か繰返される。

従って、サンプリング回路網はランプを安定作動２次破壊状懸に維持するよう自 動的に試み：ランプか不安定状態下で作動することか許される場合、ランプの寿 命をかなり短かくする。

ランプは基本的に増幅器ＵＩＤ及びＵＩＣ及びインバータＵ２Ｆ、Ｍｏ５ｔ界効 果トランジスタＱｌ及び抵抗Ｒ１８からなる閉ループ発振器により、その主電力 を供給される。発振器は電池直流電源を昇圧パルス変圧器Ｔｌを通って高エネル ギー高周波数電流に変換する。発振はインバータＵ２Ａ及び抵抗Ｒ１、ＲＩＯ及 びＲ６及びコンデンサＣ２からなる。バイアス回路網を通って供給することによ り停止されうる。デユーティサイクルは抵抗Ｒ３１，Ｒ３２、Ｒ７及びＲ８及び コンデンサＣ６からなる回路網を介して供給された増幅器ＵＩＤの直流入力レベ ルにより決定される。発振器の時定数は抵抗Ｒ１７及びコンデンサＣＩＯからな るフィルタにより決定される。コンデンサＣＩＯに対する高直流入力レベル又は より大きい容量はより長いオン周期になり又はその逆になる。オフデユーティサ イクルは抵抗Ｒ２及びＲ３を含む回路網のＶ、からｔ／３Ｖｏｏへ充電するよう コンデンサＣ１にかけられる時間により決定される。

ランプの強度を変更する手動スイッチは抵抗Ｒ３１ｍに設けられる。スイッチが 閉成される時増幅器ＵＩＤの直接入力レベルは増加する。ダイオードＤ３がイン バータＵ２Ｃの出力かハイになる結果として順方向バイアスされる時、この状態 か開始中に用いられ、不安定な作動状態か検出される時、これは通常の３倍大き くなる。スイッチが抵抗Ｒ３１を短絡するような位置にある時、略２０％の増加 か生じる。

抵抗Ｒ１８間の電圧は変圧器ＴＩによりランプに送られるＭＯ３電界効果トラン ジスタソース電流に比例する。これはスイッチング電流の高周波数成分に減結合 するよう抵抗Ｒ１７、コンデンサＣ１０により形成された低域通過フィルタに送 られる。低域通過フィルタの出力はＯＮ周期を維持するよう増幅器ＵＩＤに入力 を提供する。

発振器の動作の開始は以下の如くであるニー始動遅延回路及び再トリガ可能タイ マーか一度タイムアウトすると、インバータＵ２Ａの出力はローになる。増幅器 ＵＩＤに供給される抵抗Ｒ１８間の電圧は初めはゼロである。次に増幅器ＵＩＤ の出力はｌ　／　２　Ｖ　１１ｏであり、抵抗Ｒ１及びＲ２に亘る電圧は等しく 、増幅器ＵＩＣの出力はローである。従って、インバータ０２Ｆの出力はハイで あり、それでＭｏ５ｔ界効果トランジスタＱ１をオンにする。従って、抵抗ＲＩ ８に印加された電流は変圧器ＴＩのインダクタンスにより増加する。抵抗Ｒ１８ 間の電圧か増幅器ＵＩＤの非電し、増幅器ＵＩＣの出力はハイになり、インバー タ０２Ｆの出力はローになり、ＭＯ３電界効果トランジスタＱ１はオフになる。

抵抗ＲＩ８への電流は遮断され、それで増幅器ＵＩＤの出力はハイになる。コン デンサＣＩはそれかｌ／３Ｖ０゜になるまで増幅器ＵＩＣの非反転入力レベル以 上に充電し、それで増幅器ＵＩＣの出力はローになる。従って、ＭＯ３電界効果 トランジスタは再びオンになり、周期は増幅器ＵＩＣの非反転入力レベルか２／ ３ｖＤ＋、に上がるまで繰返される。発振器は略２４乃至３３ＫＨｚで安定発振 に達するよう設けられる。

ランプに印加される電流に対して高速スイッチング時間を確実にするようＭＯ３ 電界効果トランジスタか用いられる。急速スイッチングを確実にするよう、イン バータＵ２Ｆへの供給はダイオードＤ６により電池電圧から分離される。発振の 初めに、ダイオードＤ６は順方向にバイアスされ、インバータＵ２Ｆに印加され た電圧はインバータＵ２Ｃに印加された電圧より０．６ボルト小さい。しかし、 コンデンサＣ７はダイオードＤ５及び抵抗Ｒ１１を介して変圧器Ｔ１に誘起され た逆起電力により徐々に充電する。その結果インバータＵ２Ｆに印加された電圧 は増幅器ＵＩＣに印加された電圧より略２ポルト高（なる。ＭＯＳ電界効果トラ ンジスタＱに印加されたＶＩレベルか高い程応答時間を早める傾向にあり、従っ て、高周波数パルス変圧器での作動の効率を改善する。

ランプが始動後特に早い段階中に作動する時発生され、逆起電力中に発生する高 周波数スパイクが作業効率を改善するようコンデンサＣ７を充電するのに用いら れることが分かる。

ブロックＤにおいて、ショットキーダイオードＤ８は太陽電池ＢＴ２がその順方 向電圧降下特性により電池ＢＴＩを最小損失で充電するのを可能にする。ダイオ ードＤ８はブロックＢの光検出器強度回路への電池放電を阻止する。

抵抗Ｒ１４及びＲ１５、ダイオードＤＩＯ及びツェナーダイオ−）”ＺＤＩで形 成された外部充電回路はソーラーランプが外部電源アダプタから再充電されるの を可能にする。抵抗Ｒ１４及びＲ１５は充電電流を制限し、ツェナーダイオード ＺＤＩは電池を過充電から保護する。ダイオードＤＩＯは外部アダプタを介した 電池放電を保護する。

従って、上記の装置はランプフィラメントがつオームアップするのを可能にする よう、ターンオン時遅延を提供する。ランプがランプの寿命を短かくするような 非常に低く又は非常に長く不安定な電流で動作するのを防ぐようランプ作動条件 が劣化する場合、フィラメント電流はターンオンした後動作中再び印加されてよ い。上記の回路か最近用いられている比較可能なソーラーランプ駆動回路より更 に高性能で、従って多少コスト高であるか、回路の使用はより長いランプ作動寿 命をもたらすのみならず、電力消費により大きい効率ももたらす。ランプは、ラ ンプ作動状態が連続的に自動的にモニターされるのて、２次破壊か安定的に生じ る最適電力率で使われ、それらの状態は、必要な時自動的に調整され、連続的余 分の電力は予知されない変化を考慮する必要はない。換言すれば、ランプは最も 悪い予知可能な動作状態に対処するよう単に過電力される必要はない。より粗雑 又は簡単な駆動回路は常に不変のコストで、実際に必要とされるより多くの電力 を供給し、必要以上により速く電池充電を使い切る全ての環境で供給不足を避け るよう常に調整される。

要約書 ソーラーランプ駆動回路は始動を遅延するよう構成され、一方電流はフィラメン トをつオームアップするようランプフィラメント（こ供給される。動作中、ラン プで誘起された逆起電力はサンプリングされ、動作状態がフィラメントへの電流 を劣化させる場合、自動白りに再印加され、ランプへの電力供給が増加される。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．電池電源と、発振器及び端子間に高周波数電力を供給するよう配置された昇 圧変圧器を含む蛍光ランプの端子と、ランプのフィラメントの一つへの電力供給 を制御するよう接続されたスイッチと、スイッチを制御するタイマーとの間に接 続されるソーラーランプ駆動回路であって、ランプのフィラメントがウォームア ップするのを可能にするようランプを始動時にターンオンするよう変圧器からの 電力の印加を遅延させるよう構成されたソーラーランプ駆動回路。
2. ２．タイマーは、ランプが少なくとも数秒間ターンオンされるまでスイッチが閉 成されたままでいるよう制御するよう構成される請求項１記載の回路
3. ３．ランプの動作状態をモニターし、ランプ動作状態が所定の状態に劣化する場 合スイッチがターンオンするよう制御するよう構成されたサンプリング回路を含 む請求項１又は２記載の回路。
4. ４．各発振器出力は、ランプが一度数秒間のオンであると、高始動レベルから所 定の作動レベルに減少されるよう構成された請求項１乃至３のうちいずれか一項 記載の回路。
5. ５．サンプリング回路は、ランプ動作状態が所定の状態に劣化する場合発振器出 力を増加するよう構成された請求項３記載の回路。
6. ６．使用中ランプの輝度を変化させる手動で調整可能な電流調整器を含む請求項 １乃至５のうちいずれか一項記載の回路。