JPS6372003A - 照明灯 - 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】 主ユ上支肌朋丘■ 本発明は照明灯、特に太陽電池を電源として使用する照
明灯に関する。

Ｌ＠我退歪 太陽光線の熱エネルギの有効利用を穿口して種々の型式
の太陽電池が販売されている。太陽電池は日照条件によ
って発生エネルギ口が変化するため、う犬侍や日の出直
を多あるいは日没直前は日中に比較して発生電圧が小さ
くなる。従って、発電量の大きい正午直後の時間帯の発
生電圧に合わせて充電回路を設計した場合、発生電圧が
低い、日の出直後または日没直前の時間帯に於いては太
陽電池から前電池に充電電流を流すことが不可能になり
、この時間帯に於ける発生エネルギは利用することがで
きない。

このような太陽電池の実用上の制約を解消する目的で、
本発明の出願人は特願昭６１−２３６２２号に、太陽電
池の出力電圧が￥′ｉ電池を直接充電できる所定レベル
に達しているか否かをヤ１定して出力する監視部と、該
監視部の出力に基づき蓄電池への回路接続を切換える切
換回路とを具借した太陽電池回路の保用を提唱している
。

−＜η　しょ”と　句園皿点 上記の如き太陽電池回路を使用することによって、日照
条件の変化による発生電圧の変動が効果的に↑制御され
るが、該太陽電池回路の付設にも拘わらず太陽電池を電
源として使用する照明灯、特に街路灯や庭園灯等の屋外
設置型の照明灯には幾つかの実用上の制約が付随する。

第５図は在来の屋外設置型照明灯の斜視図であり、上記
Ｎ電池、監視部、切換回路を内蔵した制御ｍ　（１７）
から直立する支柱（２１）上に、略水平な太陽電池（１
）（１）・・・の整列配置面を有する基板（２２）を固
着することによって照明灯（２３）用の電源装置を構成
している。このような屋外設置型照明灯は、太陽電池（
１）（１）・・・の整列配置面が略水平方向を指向して
いるため、太陽電池（１）（１）・・・の上面に雪が債
ちり易かったり風雨に対する抵抗が大きい等の強度上な
らびに耐久性上の不都合が付随している。

本発明の主要な目的は、太陽電池を電源として使用する
在来の屋外設置型照明灯に認められた上記間口点の解決
手段を提供することにある。

Ｈ側盃３１七募ヨυ２←λ１没 斯かる目的に浩みて本発明は、太陽電池と、昇圧用のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータと、太陽電池の出力電圧が蓄電池を
直接充電できる所定レベルに達しているか否かを判定し
て出力する監視部と、該監視部の出力に基づき蓄電池へ
の回路接続を切換える切換回路とを具備したものに於い
て、前記太陽電池を、水平面に対して傾斜した太陽電池
の整列配置面を有する基板上に固定した照明灯を提供す
るものである。

詐皿 太陽電池の整列配置面を、水平面に対して所定の仰角ま
たは俯角を形成するように傾斜せしめることによって、
風雪や降雨に対する耐久性の大きな照明灯を形成する。

１隻皿 第１図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明に係る照明灯の要部構造を例
示する斜視図であり、第２図Ａは照明灯に接続される太
陽電池回路の回路図である、また第２図Ｂは、上記太陽
電池回路に使用するＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す
回路図である。これらの図面に見られるように太陽電池
（１）（１）・・・の整列配置面（２４ａ）（２４ｂ）
（２４Ｃ）・・・が水平面に対して所定の仰角または俯
角を形成するように、支柱（２１）上に太陽電池（１）
（１）・・・の取付基板（２２）　　（２２）・・・が
ボルト締め、爆接あるいは接若等の適当なｒＭ着手段に
よって固定されている。更に詳しく説明すると、第１図
Ａ、Ｂ、Ｃに例示するようにＤＣ−ＤＣコンバータ（２
）、蓄電池（３）、監視部（５）および切換回路（６）
からなる太陽電池回路（１６）を内蔵した制御盤（１７
）から上方に向かって直立する支柱（２１）の上端に、
円筒形、方形あるいは戴頭円錐形をなす太陽電池（１）
（１）・・・の取付基Ｆｉ（２２）を固定し、水平面に
対して仰角もしくは俯角を形成する上記取付基板（２２
）の表面（２４ａ　）　　（２４ｂ　）　　（２４ｃ　
）・・・に所定個数の太陽電池セルを整列状態で固着す
ることによって照明灯（２３）の本体を構成する。太陽
電池（１）の配設個数は、照明灯（２３）の電力消費景
や照明域の面精に応じて適当に選定する。本実路側にお
いては、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２）、蓄電池（３）、
監視部（５）および切換回路（６）を制御Ｕ　（１７）
内に収納しているが、別法として、円筒Ｄ、方形もしく
は戴頭円錐形をなす前記取付基板（２２ン内に上記構成
部材の一部分もしくは全部を収納してもよい。また取付
基板（２２）の水平面に対する傾斜角（θ）は仰角に形
成すイ）ことが望ましＧ・が、直射光と共に反射光を利
用するコンパクトな照明灯を構成する場合には俯角に形
成してもよい、第２図Ａに示すように太陽電池（１）（
１）・・・は、充電しようとする蓄電池（３）の電圧に
合わせて所定個数の太陽１池セルを直列接続することに
よって構成される。（２）はＤＣ−ＤＣコンバータで、
入力電圧が変動しても出力電圧が略一定になるような特
性を持つものが使用される。（３）は蓄電池で、ニッケ
ルーカドミウム電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池を、
負荷に対応する電圧・容量を持つように直列または並列
接続することによって構成される。（４）は逆流防止用
ダイオードで、Ｎ電池（３）の−方の電極の入力線に直
列に挿入接続される。

（５）は監視部で、太陽電池の出力電圧をｍ電池（３）
に充電可能な電圧、例えば２４Ｖと比較し、それ以上に
なったか否かを判定し、例えば２４Ｖ以上のときＯＮ出
力を発生する。（６）は監視部（５）の出力に基づき、
太陽電池（３）、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２）および蓄
電池（１）間の接続を切換える切換回路で、例えば監視
部（５）のＯＮ出力によって太陽電池（１）の一方の電
極を蓄電池（３）に接続する常開接点（６ａ）と、ＯＮ
出力がないとき太陽電池（１）の一方の電極をＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ（２）に接続する常閉接点（６ｂ）とを持
つリレーが使用される。

この切換回路（６）の構成は、太陽電池の出力電圧が所
定レベル以上のとき、これを蓄電池に直接入力し、この
レベルに達しないときＤＣ−ＤＣコンバータを通して蓄
電池に入力するものであれば任意に構成することができ
る。またこの切換回路（６）はリレーの代りに半導体素
子を用いて構成することも可能である。

なお、上記ＤＣ−ＤＣコンバータ（２）の回路例を第２
図Ｂに示す。同図において、（８）は非安定マルチバイ
ブレーク、（９）は非安定マルチバイブレータ駆動用の
定電圧回路、（１０）は昇圧トランス、（１１）　　（
１１）はパワートランジスタ、（１２）は抵抗、（１３
）は充放電コンデンサ、（１４）は全波整流器、（１５
）はダイオードである。

なお、このＤＣ−ＤＣコンバータ（２）の入力電圧に対
する電力変換効率の特性を、第３図に示す。

上記構成において、第４図に示すような日照条件のとき
の動作について説明する。

日の出直後の照射光量が小さく太陽電池（１）の出力電
圧が２４Ｖの基準電圧に達しないときは、監視部（５）
はＯＮ出力を発生せず、切換回路（６）の常閉接点（６
ｂ）を閑の状態に保つ。これによってＤＣ−ＤＣコンバ
ータ（２）はこの電圧を２４Ｖ以上に昇圧して蓄電池（
３）に供給する。また照射光量が大きくなって太陽電池
（１〉の出力電圧が２４Ｖを越える正午前後には、監視
部（５）はＯＮ出力を発生するので、切換回路（６）の
常開接点（６ａ）が閉の状態に切換ねり、太陽電池（１
）の出力電圧が、直接、蓄電池（３）に供給される。ま
た夕暮に近づき、照射光量が減少すると、監視部（５）
は切換回路（６）の常開接点（６ｂ）を再び閉の状態に
切換え、ＤＣ−ＤＣコンバータ（２）で昇圧された電圧
によって蓄電池（３）を充電する。

上記動作により日照時間のほとんど全てに於いて、太陽
電池（１）に発生する電気エネルギが有効に蓄電池（３
）に充電される。従って、照明灯（２３）には、夜間の
点灯に十分な電力が供給される。

下記第１表は照明灯（２３）の構成に際し、第１図Ａ、
Ｂ、Ｃに示す太陽電池（１）（１）・・・の取付基板（
２２）の水平面に対する傾斜角（θ）を、直射光線使用
時に３０’、４５°、９０°に、また、反射光線使用時
に４５°、６０°に設定し、それぞれ負荷電圧１にΩに
対応する発生電圧（Ｖ）と出力（ｍＷ）を測定したもの
である。

上記測定結果から理解されるように、取付基板（２２）
の水平面に対する傾斜角（θ）が３０゛以下の場合に、
太陽光線の照射方向の如何に拘らず高い発生電圧と出力
が得られる。尚、本実施例に於いては、８ｍＸ１５１１
１の照射面積を持つ３２個のシリコン製太陽電池セルを
直列接続することによって太陽電池（１）を構成してい
る。

第１表 ］Ｊ餞と近来 以上の説明から理解されるように、大腸電池の整列配置
面を、水平面に対して所定の仰角または俯角を形成する
ように傾斜せしめることによって、発電効率の高い、且
つ、風雪や降雨に対して耐久性の大きな照明灯が形成さ
れる。従って、比較的少額の設備投資で省エネルギ効果
の高い照明装置を製作することができる。

本発明によれば、太陽電池の出力電圧が低いときには、
ＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧してＭ？４池に供給す
ることにより、日照時間の略全域に亘って、太陽電池の
エネルギを有効に苺電池に充電できるようになり、太陽
電池を用いた照明灯の利用度が顕著に向上した。特に従
来と同一容量の電源装置を構成する場合で考えると、太
陽電池の取付は面積が狭くて済み、また、最も高価な構
成部品である太陽電池を従来より小容量化できるので、
低コスト化と同時にその設置面精の減少ならびに照明装
置のコンパクト化に於いても在来装置の水準を大幅に上
廻る効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂ、Ｃは本発明に係る照明灯の要部構造を例
示する斜視図であり、第２図Ａは太陽電池回路の回路図
、第２図Ｂは第２図への回路に用いるＤＣ−ＤＣコンバ
ータの一例を示す回路図、第３図は第２図Ｂに示すＤＣ
−ＤＣコンバータの入力電圧に対する効率の特性図、第
４図は日照条件の変化による太陽電池の出力電圧変動の
一例を示す説明図である。また第５図は在来の屋外設置
型照明灯を例示する斜視図である。 （１）・・−太陽電池、 （２）・−＝ＤＣ−ＤＣコンバータ、 （３”）　−蓄電池、　　　　　　　（５）　−監視部
、（６）　−切換回路、 （２１）　−太陽電池の整列配置面、 （２２）　−太陽電池の取付基板、（２３）　−・照明
灯。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池と、昇圧用のＤＣ−ＤＣコンバータと、
   太陽電池の出力電圧が蓄電池を直接充電できる所定レベ
   ルに達しているか否かを判定して出力する監視部と、該
   監視部の出力に基づき太陽電池への回路接続を切換える
   切換回路とを具備したものに於いて、前記太陽電池を、
   水平面に対して傾斜した太陽電池の整列配置面を有する
   基板上に固定したことを特徴とする照明灯。