(57)【要約】【課題】蓄電池の充放電の管理を容易にでき、適切な充電および必要な点灯時間の確保を容易にできる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置10は、太陽電池20、主蓄電池27、副蓄電池30、光源16およびコントローラ32を備える。太陽電池20は、光によって発電する。主蓄電池27および副蓄電池30は、太陽電池20で発電される電力の充電および充電された電力の放電を可能とする。光源16は、主蓄電池27または副蓄電池30から放電される電力で点灯する。コントローラ32は、充電時には太陽電池20で発電される電力を主蓄電池27、副蓄電池30の順に充電させ、光源16の点灯時には副蓄電池30および主蓄電池27に充電されている電力を副蓄電池30、主蓄電池27の順に放電させる。【選択図】図１
2015231281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光によって発電する太陽電池と；
前記太陽電池で発電される電力の充電および充電された電力の放電を可能とする主蓄電池および副蓄電池と；
前記主蓄電池または前記副蓄電池から放電される電力で点灯する光源と；
充電時には前記太陽電池で発電される電力を前記主蓄電池、前記副蓄電池の順に充電させ、前記光源の点灯時には前記副蓄電池および前記主蓄電池に充電されている電力を前記副蓄電池、前記主蓄電池の順に放電させるコントローラと；
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記コントローラは、互いに通信可能とする主コントローラおよび副コントローラを有し、
前記主コントローラは、前記主蓄電池の充電量を検知し、前記充電時には、前記太陽電池で発電される電力を前記主蓄電池に充電し、前記主蓄電池の充電量が満充電となることにより前記主蓄電池の充電を停止するとともに前記副コントローラに充電開始信号を出力し、かつ、前記光源の点灯時には、前記副コントローラからの放電開始信号の入力により前記主蓄電池から電力を放電させ、
前記副コントローラは、前記副蓄電池の充電量を検知し、前記充電時には、前記主コントローラからの充電開始信号の入力により前記太陽電池で発電される電力を前記副蓄電池に充電し、かつ、前記光源の点灯時には、前記副蓄電池の充電量が過放電防止レベルに低下することにより前記副蓄電池からの放電を停止するとともに前記主コントローラに放電開始信号を出力する
ことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池で発電する電力を蓄電して光源を点灯させる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば街路灯等の屋外で使用される照明装置では、電源に太陽電池を用いた照明装置がある。この照明装置は、昼間に太陽光で太陽電池が発電する電力を蓄電池に充電し、夜間に蓄電池に蓄電された電力によって光源を点灯させるようにしている。
【０００３】
既存の照明装置に光出力が大きい光源を組み合わせたい場合、光源の点灯時の消費電力が増大するため、蓄電池の容量不足となり、点灯可能時間が短くなってしまう。光出力が大きい光源に対応するには、蓄電池の容量を大きくすればよいが、単に蓄電池の容量を大きくしたのでは蓄電池の設置スペースが大きくなる等の不都合があるため、既存の蓄電池を使用し、複数の蓄電池を用いることが好ましい場合がある。
【０００４】
しかし、複数の蓄電池を用いると、これら蓄電池の充放電の管理が難しくなり、適切な充電および必要な点灯時間の確保が難しくなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２１８８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、蓄電池の充放電の管理を容易にでき、適切な充電および必要な点灯時間の確保を容易にできる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の照明装置は、太陽電池、主蓄電池、副蓄電池、光源およびコントローラを備える。太陽電池は、光によって発電する。主蓄電池および副蓄電池は、太陽電池で発電される電力の充電および充電された電力の放電を可能とする。光源は、主蓄電池または副蓄電池から放電される電力で点灯する。コントローラは、充電時には太陽電池で発電される電力を主蓄電池、副蓄電池の順に充電させ、光源の点灯時には副蓄電池および主蓄電池に充電されている電力を副蓄電池、主蓄電池の順に放電させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、主蓄電池および副蓄電池の充放電の管理を容易にできるため、適切な充電および必要な点灯時間の確保を容易にすることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態を示す照明装置の回路図である。
【図２】同上照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態を、図１および図２を参照して説明する。
【００１１】
図２に照明装置10の斜視図を示す。照明装置10は、屋外照明装置であり、例えば街路灯である。照明装置10では、地面に設置されるポール11の上端近傍に照明器具12が取り付けられ、ポール11の上端に太陽電池ユニット13が取り付けられている。
【００１２】
照明器具12は、光源16（図１参照）を備えている。光源16としては、例えば複数の白色ＬＥＤである。さらに、照明器具12は、太陽電池ユニット13から供給される電力を光源16に供給する電力に変換する点灯回路17（図１参照）を備えている。点灯回路17により、光源16を調光制御可能としている。
【００１３】
太陽電池ユニット13は、複数の太陽電池20、および各太陽電池20の裏面側に配置される電源部21を備えている。太陽電池20は、光を電力に変換して発電する太陽電池パネル（ソーラーパネル）である。本実施形態では、２つの太陽電池20が用いられ、これら２つの太陽電池20が並設されている。そして、太陽電池ユニット13は、太陽電池20のパネル面が昼中の太陽の方向に対向するように、ポール11に対して上下方向および水平方向の向きの調整可能になっている。
【００１４】
次に、図１に照明装置10の回路図を示す。照明装置10は、太陽電池20と電源部21とを対とした電源回路24を２組備え、２組の電源回路24が１つの照明器具12に並列に接続されている。
【００１５】
各電源回路24の電源部21は、主電池ボックス25および副電池ボックス26を備えている。主電池ボックス25は、主蓄電池27、主コントローラ28、および切換手段としてのスイッチ29を備えている。副電池ボックス26は、副蓄電池30、および副コントローラ31を備えている。主コントローラ28と副コントローラ31とは互いに通信可能とする。
【００１６】
主蓄電池27および副蓄電池30には、例えばリチウムイオン電池が用いられている。なお、主蓄電池27および副蓄電池30には、ニッケル水素電池等の他の蓄電池を用いてもよい。
【００１７】
主コントローラ28は、太陽電池20の出力部、主蓄電池27の入出力部および照明器具12（点灯回路17）の入力部にそれぞれ接続されている。主コントローラ28は、太陽電池20が発電する電力を入力し、電力値が所定の閾値を上回っているか下回っているかを監視し、上回っている場合には充電モード、下回っている場合には放電モードと判断する。なお、電力値が所定の閾値を上回っているかを判断する閾値と、電力値が所定の閾値を下回っているかを判断する閾値とは、同じ閾値でもよいし、それぞれに適切な異なる閾値を設定してもよい。さらに、主コントローラ28は、主蓄電池27の充電量を検知し、監視する。また、主コントローラ28は、太陽電池20または主蓄電池27から供給される電力で動作する。
【００１８】
そして、主コントローラ28は、充電時（充電モード）に、スイッチ29をオフして太陽電池20が発電する電力を主蓄電池27に充電し、主蓄電池27の充電量が過充電防止レベルである満充電となることにより、主蓄電池27の充電を停止してスイッチ29をオンするとともに副コントローラ31に充電開始信号を出力し、また、光源16の点灯時（放電モード）に、まずは副コントローラ31に放電開始信号を出力し、その後の副コントローラ31からの放電開始信号の入力により主蓄電池27の電力を放電して照明器具12に供給する。
【００１９】
スイッチ29は、主コントローラ28によってオンオフ制御される。
【００２０】
副コントローラ31は、太陽電池20の出力部にスイッチ29を介して接続されているとともに、副蓄電池30の入出力部および照明器具12（点灯回路17）の入力部にそれぞれ接続されている。副コントローラ31は、副蓄電池30の充電量を検知し、監視する。副コントローラ31は、太陽電池20または副蓄電池30から供給される電力で動作する。
【００２１】
そして、副コントローラ31は、充電時に、主コントローラ28からの充電開始信号の入力により太陽電池20が発電する電力を副蓄電池30に充電し、また、光源16の点灯時に、主コントローラ28からの放電開始信号により副蓄電池30の電力を放電して照明器具12に供給し、副蓄電池30の充電量が過放電防止レベルに低下することにより主コントローラ28に放電開始信号を出力して副蓄電池30からの放電を停止する。
【００２２】
そして、主コントローラ28および副コントローラ31により、充電時には太陽電池20で発電される電力を主蓄電池27、副蓄電池30の順に充電させ、光源16の点灯時には副蓄電池30および主蓄電池27に充電されている電力を副蓄電池30、主蓄電池27の順に放電させるコントローラ32として構成されている。
【００２３】
なお、本実施形態の照明装置10の一例としては、１つの太陽電池20の最大出力は５０Ｗ、主蓄電池27および副蓄電池30を合わせた総容量は３８４Ｗ／ｈ、照明器具12の光出力は水銀ランプ４０Ｗ相当以上であって光束が３０００ｌｍ以上である。
【００２４】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２５】
主コントローラ28は、太陽電池20から出力される電力値（例えば電圧値）を常に監視している。
【００２６】
例えば日の出により夜間から昼間に移行し、日照量の増加に対応して太陽電池20で発電する電力値が所定の閾値を上回ると、主コントローラ28は、充電可能と判断し、充電モードを開始する。なお、このとき、光源16の点灯中にあれば、主コントローラ28は主蓄電池27からの電力の放電を停止する。
【００２７】
充電モードでは、まず、主コントローラ28が主蓄電池27の充電量を検知し、満充電となっているか確認する。
【００２８】
主蓄電池27の充電量が満充電になっていない場合には、主コントローラ28は太陽電池20で発電される電力を主蓄電池27に充電する。このとき、主コントローラ28は、スイッチ29をオフし、副コントローラ31側に太陽電池20からの電力が供給されないようにしている。
【００２９】
主コントローラ28は、主蓄電池27の充電量を検知し、主蓄電池27の充電量が過充電防止レベルである満充電に達したか否かを監視する。
【００３０】
主コントローラ28は、主蓄電池27の充電量が満充電に達したと判断すると、主蓄電池27の充電を停止し、スイッチ29をオンして太陽電池20からの電力を副コントローラ31に供給するとともに副コントローラ31に充電開始信号を出力する。
【００３１】
副コントローラ31は、主コントローラ28からの充電開始信号を入力することにより、太陽電池20が発電する電力を副蓄電池30に充電する。
【００３２】
副コントローラ31は、副蓄電池30の充電量を検知し、副蓄電池30の充電量が過充電防止レベルである満充電に達したか否かを監視する。
【００３３】
副コントローラ31は、副蓄電池30の充電量が満充電に達したと判断すると、副蓄電池30の充電を停止する。さらに、副コントローラ31は、主コントローラ28に充電完了信号を出力する。
【００３４】
主コントローラ28は、副コントローラ31から充電完了信号を入力すると、スイッチ29をオフして太陽電池20から副コントローラ31への電力の供給を停止する。
【００３５】
このように、充電時には、主蓄電池27、副蓄電池30の順にそれぞれ満充電まで充電する。なお、日照量によっては、主蓄電池27および副蓄電池30を満充電まで充電できない場合もある。
【００３６】
副蓄電池30の充電中や、主蓄電池27および副蓄電池30の満充電後も、主コントローラ28は太陽電池20で発電される電力値の監視を継続している。
【００３７】
そして、このような充電動作は、２つの太陽電池20に接続された２つの電源回路24にてそれぞれ実行される。
【００３８】
また、日没によって昼間から夜間に移行し、日照量の減少に対応して太陽電池20で発電される電力値が所定の閾値を下回ると、主コントローラ28は、放電可能と判断し、放電モードを開始する。
【００３９】
放電モードでは、まず、主コントローラ28は、副コントローラ31を通じて副蓄電池30の充電量を確認し、放電可能か判断する。主コントローラ28は、副蓄電池30からの電力の放電が可能と判断すると、副コントローラ31に放電を指示する放電開始信号を出力する。なお、主コントローラ28は、副蓄電池30の充電量を確認せずに、副コントローラ31に放電を指示する放電開始信号を出力してもよい。
【００４０】
副コントローラ31は、主コントローラ28から放電開始信号を入力すると、副蓄電池30の電力を放電して照明器具12に供給する。この副蓄電池30から照明器具12に供給される電力により、照明器具12の光源16が点灯する。
【００４１】
副コントローラ31は、副蓄電池30の充電量を検知し、副蓄電池30の充電量が過放電防止レベルに低下したか否かを監視する。
【００４２】
副コントローラ31は、副蓄電池30の充電量が過放電防止レベルに低下したと判断すると、主コントローラ28に放電完了信号を出力し、副蓄電池30からの電力の放電を停止する。
【００４３】
主コントローラ28は、副コントローラ31から放電完了信号を入力すると、主蓄電池27の電力を放電して照明器具12に供給する。この主蓄電池27から照明器具12に供給される電力により、照明器具12の光源16が点灯する。
【００４４】
主コントローラ28は、主蓄電池27の充電量を検知し、主蓄電池27の充電量が過放電防止レベルに低下したか否かを監視する。仮に、主コントローラ28は、主蓄電池27の充電量が過放電防止レベルに低下したと判断すると、主蓄電池27から電力の放電を停止する。この場合には、照明器具12の光源16が消灯する。
【００４５】
そして、照明器具12の点灯回路17は、点灯開始（放電開始）からの所定時間は光源16を全光点灯し、所定時間経過後は所定の調光度で光源16を調光点灯する。
【００４６】
なお、全光点灯する時間、調光点灯する時間、および調光度等は、放電開始時点での主蓄電池27および副蓄電池30の充電量に応じて、光源16の所定の点灯時間が確保されるように設定するようにしてもよい。この場合、主蓄電池27および副蓄電池30の充電量を把握している主コントローラ28により全光点灯する時間、調光点灯する時間、および調光度等を判断し、主コントローラ28から点灯回路17に調光信号を出力し、点灯回路17は調光信号に従って光源16を点灯制御すればよい。
【００４７】
そして、このような放電動作は、２つの太陽電池20に接続された２つの電源回路24にてそれぞれ実行される。２つの電源回路24は照明器具12に並列に接続されているため、２つの電源回路24からの電力が照明器具12に供給される。
【００４８】
以上のように、本実施形態の照明装置10によれば、主蓄電池27および副蓄電池30の充放電の管理を容易にできるため、適切な充電および必要な点灯時間の確保を容易にできる。
【００４９】
さらに、主蓄電池27の充放電を制御する主コントローラ28、および副蓄電池30の充放電を制御する副コントローラ31を備え、これら主コントローラ28と副コントローラ31とが互いに通信して主蓄電池27および副蓄電池30の充放電の管理を容易にでき、適切な充電および必要な点灯時間の確保を容易にできる。
【００５０】
なお、さらに高出力の照明器具12に対応する場合に、太陽電池20および電源回路24を３つ以上接続してもよい。
【００５１】
あるいは、電源回路24の蓄電池容量を増加させたい場合には、副電池ボックス26を２つ以上用いてもよい。副電池ボックス26を２つ以上用いる場合には、これら２つ以上の副電池ボックス26を１つの主電池ボックス25に対して並列に接続すればよい。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
10    照明装置
16    光源
20    太陽電池
27    主蓄電池
28    主コントローラ
30    副蓄電池
31    副コントローラ
32    コントローラ
【図１】
2015231281.tif 000003
【図２】
2015231281.tif 000004