(57)【要約】【課題】パワーコンディショナーを用いることなく、太陽電池と商用電源とを直流連系して得られた直流出力によって、安定した照明動作をなし得るＬＥＤ照明システムを提供する。【課題の解決手段】太陽電池出力と直流化した商用電源出力とを直流連系する直流連系部３と、複数のＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃとを備え、各ＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、それぞれスイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃとこれに接続されたＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃを有し、直流連系部３の直流出力を各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに入力し、各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃにおいてそれが接続された各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに適応する直流出力に変換したうえ、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池出力は逆流防止ダイオードを介して、商用電源出力はブリッジダイオードで直流化して、直流連系する直流連系部と、スイッチング電源とこれに接続されたＬＥＤモジュールをそれぞれ有する複数のＬＥＤ照明器具とを備え、前記直流連系部の直流出力を各スイッチング電源に入力し、各スイッチング電源においてそれが接続された各ＬＥＤモジュールに適応する直流出力に変換して、各ＬＥＤモジュールに供給することを特徴とする太陽電池を用いたＬＥＤ照明システム。
【請求項２】
各ＬＥＤモジュールの明るさを調整する調光制御信号を出力する調光制御部を備え、この調光制御部には、各ＬＥＤ照明器具を配置した室内空間の明るさを検出する照度検出部から、検出信号が入力するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の太陽電池を用いたＬＥＤ照明システム。
【請求項３】
直流連系部は複数の直流連系出力ラインを備え、これら直流連系出力ラインの一つに、通常時には非導通状態で、停電時には導通状態となる停電時導通回路を備えたバイパス出力ラインを設け、停電時には、太陽電池出力を、前記バイパス出力ラインのみを介して、所定のＬＥＤ照明器具のスイッチング電源に出力するよう構成したことを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池を用いたＬＥＤ照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池と商用電源を直流連系する直流連系部から出力される直流連系出力を利用したＬＥＤ照明システムに関し、特にパワーコンディショナーを用いることなく、直流連系部から出力される直流連系出力を利用できるＬＥＤ照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から太陽電池と商用電源を直流連系して電源とすることは知られているが、直流連系する際には、商用電源出力を整流し、平滑化して、安定した直流出力としたうえで、太陽電池出力と直流連系するのが一般的である。このため、整流回路のほか、平滑化回路、電圧調整回路、位相制御回路、ＤＣ／ＤＣ変換回路などの、安定した直流出力を得るための各種回路を備えた直流連系部が必要であった（例えば、特許文献１）。そして、これら各種の回路を備えて直流連系を行なう装置は、一般にパワーコンディショナーと呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワーコンディショナーは、多くの各種回路を備えるために全体構成が複雑であるという不都合に加え、複数の負荷に対して、それぞれに適合する安定した直流出力を供給することが困難であり、例えば、負荷が複数のＬＥＤ照明器具の場合に、各負荷側においてさらにＤＣ／ＤＣ変換回路などの調整回路が必要になるので、経済性に劣るという不都合をも有している。
【０００５】
本発明は、このような不都合を解消するためになされたもので、商用電源と太陽電池とを直流連系する直流連系部にパワーコンディショナーを用いることなく、直流連系部から出力される直流連系出力を、負荷側でのみ調整して使用できるＬＥＤ照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に係る太陽電池を用いたＬＥＤ照明システムは、太陽電池出力は逆流防止ダイオードを介して、商用電源出力はブリッジダイオードで直流化して、直流連系する直流連系部と、スイッチング電源とこれに接続されたＬＥＤモジュールをそれぞれ有する複数のＬＥＤ照明器具とを備え、前記直流連系部の直流出力を各スイッチング電源に入力し、各スイッチング電源においてそれが接続された各ＬＥＤモジュールに適応する直流出力に変換して、各ＬＥＤモジュールに供給することを特徴とする。
【０００７】
同じく上述の目的を達成するために、本発明の請求項２に係る太陽電池を用いたＬＥＤ照明システムは、上記請求項１発明の構成を前提とし、各ＬＥＤモジュールの明るさを調整する調光制御信号を出力する調光制御部を備え、この調光制御部には、各ＬＥＤ照明器具を配置した室内空間の明るさを検出する照度検出部から、検出信号が入力するよう構成したことを特徴とする。また、好ましくは、前記照度検出部に加えて、商用電源が停電状態にあることを検出する停電状態検出部を設け、この停電状態検出部からの検出信号を前記調光制御部に入力するよう構成するとよい。
【０００８】
同じく上述の目的を達成するために、本発明の請求項3に係る太陽電池を用いたＬＥＤ照明システムは、上記請求項１または２に係る発明の構成を前提とし、直流連系部は複数の直流連系出力ラインを備え、これら直流連系出力ラインの一つに、通常時には非導通状態で、停電時には導通状態となる停電時導通回路を備えたバイパス出力ラインを設け、停電時には、太陽電池出力を、前記バイパス出力ラインのみを介して、所定のＬＥＤ照明器具のスイッチング電源に出力するよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る太陽電池を用いたＬＥＤ照明システムによれば、直流連系部の直流連系出力を、各ＬＥＤ照明器具のスイッチング電源によって各ＬＥＤモジュールに適応した直流出力に変換して供給することにより、直流連系部にパワーコンディショナーを使用することなく、簡潔な構成で、安定した照明動作を得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】太陽電池を用いたＬＥＤ照明システムの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面の図１に基づき説明する。
【００１２】
図1に示すように、太陽電池パネルＰを複数直列に接続してなる、３列のパネル列１ａ，１ｂ，１ｃを有する太陽電池１の直流出力と、商用電源２の交流出力は、直流連系部３で直流連系される。商用電源２の直流連系される出力は３ラインあり、それぞれのラインにブレーカ６ａ，６ｂ，６ｃ、電流計７ａ，７ｂ，７ｃ、ブリッジダイオード８ａ，８ｂ，８ｃが設けられ、商用電源２の交流出力は、前記各ブリッジダイオード８ａ，８ｂ，８ｃで整流されて直流となる。また、前記ブレーカ６ｃと前記電流計７ｃの間には電圧計１０が配置されている。一方、太陽電池１の各パネル列１ａ，１ｂ，１ｃの出力ラインには、それぞれ電圧計４ａ，４ｂ，４ｃ、逆流防止ダイオード５ａ，５ｂ，５ｃが設けられ、これら３ラインが一旦１ラインにまとめられ、分岐点Ｑに到ると４ラインに分岐される。
【００１３】
４つに分岐した太陽電池出力ラインにおいて、３ラインにはそれぞれ、電流計１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、マグネットコンダクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、逆流防止ダイオード１３ａ，１３ｂ，１３ｃを設けている。これら３つの太陽電池出力ラインは、ブリッジダイオード８ａ，８ｂ，８ｃをそれぞれ設けた３つの商用電源出力ラインと、互いに１ラインずつ並列接続されて直流連系され、３つの直流連系出力ライン１９ａ，１９ｂ，１９ｃが形成されている。太陽電池出力の残りの１ラインは、停電時のバイパス出力ライン２０を形成するもので、停電時導通回路１４、逆流防止ダイオード１３ｄを設けている。このバイパス出力ライン２０は、ブリッジダイオード８ａを設けた商用電源出力ラインと、逆流防止ダイオード１３ａを設けた太陽電池出力ラインとを並列接続してなる、直流連系出力ライン１９ａに接続されている。
【００１４】
上述した各電圧計４ａ，４ｂ，４ｃ，１０、各電流計７ａ，７ｂ，７ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、及び各マグネットコンダクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、及び停電時導通回路１４は、調光制御部を兼ねるＬＥＤ制御部１７に図示していない信号線を介して接続され、各出力の電圧値、電流値を検出して、検出信号をＬＥＤ制御部１７に出力するよう構成されている。前記図示していない信号線は、有線、無線のいずれでもよい。前記ＬＥＤ制御部１７によって、商用電源２が通常状態時には、前記各マグネットコンダクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは導通状態に、停電時導通回路１４は非導通状態に、それぞれ制御され、停電状態検出部たる前記各電流計７ａ，７ｂ，７ｃ及び電圧計１０から入力した検出信号によって商用電源２が停電状態にあることをＬＥＤ制御部１７が検知すると、前記ＬＥＤ制御部１７は、前記各マグネットコンダクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを非導通状態に切換え、停電時導通回路１４を導通状態に切り換えるよう、それぞれ制御する。また、前記ＬＥＤ制御部１７は、各ブレーカ６ａ，６ｂ，６ｃが落ちた場合も同様の制御を行なう。
【００１５】
太陽電池１からの３ラインの直流出力と、商用電源２の直流化された３ラインの直流出力が直流連系されてなる、３つの直流連系出力ライン１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、ライン１９ａ，１９ｂ，１９ｃ毎にそれぞれ、出力の異なる３グループに分けられた複数のＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃのＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃにそれぞれ接続したスイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに接続され、これら各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに直流電力を供給する。そして、各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、入力した直流電圧を、それぞれが接続されたＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに適応した直流電圧に変換して、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに供給する。なお、停電時には、上述したＬＥＤ制御部１７の制御により、バイパス出力ライン２０に接続されたＬＥＤ照明器具１５ａのグループのみに、前記バイパス出力ライン２０を介して太陽電池１の出力電力が供給される。
【００１６】
各ＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃが配置された室内空間には、照度検出部たる複数の照度センサー１８（但し、１つのみ図示）が配置され、この照度センサー１８による照度検出信号はＬＥＤ制御部１７に入力される。そして、ＬＥＤ制御部１７は、入力した照度検出信号に応じて、各スイッチ電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに付設された点灯モジュールに対してＰＷＭ信号からなる調光制御信号を出力し、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃの光量を調整して、室内空間を所定の明るさに調整する。また、前記ＬＥＤ制御部１７は、前記照度検出信号に加えて、１日の時間帯に応じて、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃの光量を調整する、調光制御信号を出力するよう構成してもよい。前記調光制御信号は、各ＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃのグループ毎に各別に出力されるので、各グループ毎の調光制御が可能であり、各グループのＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃを異なる照度が望まれる所定区域に配置しておくことにより、各所定区域毎に明るさの調整が可能となる。
【００１７】
上述のように、通常状態時には、各マグネットコンダクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは導通状態にあって、停電時導通回路１４は非導通状態にあり、日射量が十分にある場合は、太陽電池１の出力電圧が、商用電源２の出力電圧よりも高くなって、各逆流防止ダイオード１３ａ，１３ｂ，１３ｃを介して、太陽電池１の直流出力電力が、各直流連系出力ライン１９ａ，１９ｂ，１９ｃを介して各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに入力し、各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃで電圧調整されて各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに供給され、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃは安定した照明動作を行なう。この太陽電池１の直流出力電力は、日射量に応じた最大出力電圧の範囲内で、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃの消費電力に応じて増減する。
【００１８】
一方、日射量が十分になく、太陽電池１の出力電圧が低下すると、不足分の電力が商用電源２から供給されて、太陽電池１の出力電力とともに、各直流連系出力ライン１９ａ，１９ｂ，１９ｃを介して各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに入力し、各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃで電圧調整されて各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに供給され、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃは安定した照明動作を行なう。
【００１９】
日射量がさらに不足し、太陽電池１の出力電圧が商用電源２の出力電圧よりも低くなった場合は、各逆流防止ダイオード１３ａ，１３ｂ，１３ｃがオフとなり、各ブリッジダイオード８ａ，８ｂ，８ｃを介して、商用電源２の整流された直流出力電力が、各直流連系出力ライン１９ａ，１９ｂ，１９ｃを介して各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに入力し、各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃで電圧調整されて各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃに供給され、各ＬＥＤモジュール９ａ，９ｂ，９ｃは安定した照明動作を行なう。
【００２０】
また、商用電源２が停電状態あるいは各ブレーカ６ａ，６ｂ，６ｃが落ちた状態になると、各電流計７ａ，７ｂ，７ｃ及び電圧計１０からの検出信号を受けたＬＥＤ制御部１７が制御信号を出力することにより、各マグネットコンダクタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが非導通状態となる一方、停電時導通回路１４が導通状態となり、通常状態時の３ラインの直流連系出力による電力供給は停止状態となって、逆流防止ダイオード１３ｄを介してバイパス出力ライン２０から直流連系出力ライン１９ａを経て、太陽電池１の全出力がＬＥＤ照明器具１５ａのグループにのみ供給される。このように、前記ＬＥＤ照明器具１５ａのグループは、太陽電池１の出力電力が供給される限り、商用電源２からの直流電力供給が停止した時でも、安定した照明動作を行なうことができるので、これらのＬＥＤ照明器具１５ａは、特に、外光が射し込まないなど、日中でも常に照明が必要な区域に配置しておくと好適である。
【００２１】
さらに、直流連系部３が何らかの理由で機能しなくなり、この直流連系部３から直流連系出力が供給されなくなった場合に備え、各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃにＤＣ／ＤＣ変換機能のみならず、ＡＣ／ＤＣ変換機能をも有するものを採用し、商用電源２から直接各スイッチング電源１６ａ，１６ｂ，１６ｃに交流出力を供給する交流出力バイパスラインを設けておくと、好適である。
【００２２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、直流連系する太陽電池１と商用電源２のライン数は、３つに限らず適宜選択可能である。このライン数は通常、ＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃのグループ数に応じて設定されるものであるが、ＬＥＤ照明器具１５ａ，１５ｂ，１５ｃのグループ数は上述の３つに限らない。また、ＬＥＤ制御部１７は、パソコンで制御するように構成してもよく、この場合に、インターネット回線を介して遠隔制御できるよう構成することもできる。さらに、各電圧計４ａ，４ｂ，４ｃ，１０や電流計７ａ，７ｂ，７ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃは必ずしも設ける必要はなく、この場合には、停電状態の検出を商用電源ラインに別途設けた適宜な停電状態検出部からの検出信号で行なうよう構成すればよい。
【符号の説明】
【００２３】
１      太陽電池
２      商用電源
３      直流連系部
４ａ，４ｂ，４ｃ，１０      電圧計
７ａ，７ｂ，７ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ      電流計
８ａ，８ｂ，８ｃ      ブリッジダイオード
９ａ，９ｂ，９ｃ      ＬＥＤモジュール
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ      マグネットコンダクタ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ      逆流防止ダイオード
１４      停電時導通回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ    ＬＥＤ照明器具
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ      スイッチング電源
１７      ＬＥＤ制御部
１８      照度センサー
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ      直流連系出力ライン
２０      バイパス出力ライン
【図１】
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