(57)【要約】【課題】電源用の太陽電池Ｐ、バッテリＢの容量を必要最小にする。【解決手段】太陽電池Ｐによって充電するバッテリＢと、スイッチング素子ＳＷを介してバッテリＢに接続する発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…と、制御回路１０とを設ける。制御回路１０は、駆動電流Ｉｄ１をパルス電流として発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…を日没とともに点灯させ、駆動電流Ｉｄ１のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池によって充電するバッテリを電源とし、発光ダイオードを光源とする街路灯を点灯するに際し、日没とともに点灯する発光ダイオードの駆動電流をパルス電流とし、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることを特徴とする街路灯の点灯制御方法。
【請求項２】
設定時間を１時間とし、点灯開始時の照度を半減させて設定時間後の照度とすることを特徴とする請求項１記載の街路灯の点灯制御方法。
【請求項３】
太陽電池によって充電するバッテリと、スイッチング素子を介して前記バッテリに接続する発光ダイオードと、前記スイッチング素子を開閉制御する制御回路とを備えてなり、該制御回路は、駆動電流をパルス電流として前記発光ダイオードを日没とともに点灯させ、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることを特徴とする街路灯。
【請求項４】
前記制御回路は、駆動電流のパルス頻度４０パルス／秒以上に設定することを特徴とする請求項３記載の街路灯。
【請求項５】
前記発光ダイオードは、白色光を発光することを特徴とする請求項３または請求項４記載の街路灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源用の太陽電池やバッテリの容量を必要最小に抑えることができる街路灯の点灯制御方法と、それを使用する街路灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池を電源とする小形の街路灯が知られている。
【０００３】
このものは、昼間の間に太陽電池の発電電力をバッテリに充電し、バッテリの充電電力を使用して夜間に点灯する。なお、光源は、白熱電球や蛍光管が普通であるが、最近では、寿命や効率の観点から、発光ダイオードを採用することも少なくない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、街路灯の光源は、日没とともに点灯され、夜明けの消灯まで一定照度を維持するので、夜間の消費電力が大きく、電源用の太陽電池やバッテリの容量が過大となりがちであるという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、日没から所定の設定時間内に照度を漸減させることによって、通行人の安全を損うことなく、太陽電池やバッテリの容量を必要最小に抑えることができる街路灯の点灯制御方法と、それを使用する街路灯を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明の構成は、太陽電池によって充電するバッテリを電源とし、発光ダイオードを光源とする街路灯を点灯するに際し、日没とともに点灯する発光ダイオードの駆動電流をパルス電流とし、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることをその要旨とする。
【０００７】
なお、設定時間を１時間とし、点灯開始時の照度を半減させて設定時間後の照度とすることができる。
【０００８】
第２発明の構成は、太陽電池によって充電するバッテリと、スイッチング素子を介してバッテリに接続する発光ダイオードと、スイッチング素子を開閉制御する制御回路とを備えてなり、制御回路は、駆動電流をパルス電流として発光ダイオードを日没とともに点灯させ、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることをその要旨とする。
【０００９】
なお、制御回路は、駆動電流のパルス頻度４０パルス／秒以上に設定することができ、発光ダイオードは、白色光を発光することができる。
【００１０】
【作用】
かかる第１発明の構成によるときは、発光ダイオードは、日没とともに、その駆動電流をパルス電流として点灯され、駆動電流のデューティ比を制御することにより、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させる。そこで、発光ダイオードの実質的な消費電力は、日没の点灯時から次第に減少し、設定時間経過後、夜明けの消灯時まで、低減された照度相当の小さな値に抑えることができ、したがって、電源用のバッテリや、それを充電する太陽電池の容量も、点灯時の照度を一定に維持する場合に比して、大幅に小さくすることが可能である。なお、通行人の眼は、残像現象がある上、日没後の時間の経過とともに暗さに慣れて来るから、発光ダイオードの駆動電流をパルス電流としても、発光ダイオードのちらつきを感じることがなく、照度を指数的に漸減させても、格別な支障が殆ど発生しないことが確かめられている。
【００１１】
ただし、駆動電流のパルス頻度４０パルス／秒以上とし、日没後の設定時間を１時間として、設定時間経過後の照度は、点灯開始時の照度の約５０％前後に半減させることが好ましい。
【００１２】
第２発明によるときは、制御回路は、バッテリと発光ダイオードとの間に介装するスイッチング素子を開閉制御することにより、駆動電流をパルス電流として発光ダイオードを日没とともに点灯させ、日没から所定の設定時間内に照度を指数的に漸減させることができ、第１発明をそのまま実施することができる。
【００１３】
発光ダイオードは、白色光を発光する白色ダイオードとすることにより、照明用の光源として極めて好適である。なお、白色ダイオードは、青色ダイオードにＹＡＧ系蛍光体を組み合わせ、青色ダイオードからの青色光により蛍光体が白色光を発光するタイプが知られている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
街路灯は、太陽電池Ｐによって充電するバッテリＢと、スイッチング素子ＳＷを介してバッテリＢに接続する発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…と、スイッチング素子ＳＷを開閉制御する制御回路１０とを備えてなる（図１）。
【００１６】
太陽電池Ｐは、いわゆるソーラパネルであって、太陽光を受光することにより、直流電力を発電する。なお、太陽電池Ｐは、太陽光を最もよく受光するように、固定して設置してもよいが、太陽を自動追尾するように、図示しない駆動機構と組み合わせる自動追尾形式としてもよい。太陽電池Ｐの出力は、逆流防止用のダイオードＤを介してバッテリＢに接続されている。そこで、バッテリＢは、太陽電池Ｐによって充電することができる。
【００１７】
バッテリＢの出力は、定電流回路２０、スイッチング素子ＳＷを介し、発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…に接続されている。定電流回路２０は、たとえばカレントミラー回路であり、付属の設定器２０ａを介し、出力電流Ｉｄ  の大きさを任意に設定することができる。一方、スイッチング素子ＳＷは、トランジスタ、双方向サイリスタなどの半導体スイッチング素子であり、制御回路１０からの制御信号Ｓ１  に従って、定電流回路２０の出力電流Ｉｄ  を断続してパルス電流の駆動電流Ｉｄ１とし、発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…に供給する。なお、制御回路１０には、外光を検出する光センサ１０ａが付設されている。
【００１８】
多数の発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…は、各分枝ごとに電流制限用の抵抗Ｒ、Ｒ…を挿入して直並列に接続され、全体として発光ダイオードアレイＭを形成している。なお、発光ダイオードアレイＭは、図示しないレンズ付きの防水ケースに収納し、図示しないポール上に設置されている。ただし、各発光ダイオードＬＤは、白色光を発光することが好ましい。
【００１９】
光センサ１０ａの出力は、制御回路１０内において、発振器１１、指数関数発生器１２に分岐接続されている（図２）。発振器１１、指数関数発生器１２の出力は、それぞれ変調器１３に接続されており、変調器１３の出力は、制御信号Ｓ１  として外部に引き出されている。また、指数関数発生器１２には、指数関数発生器１２の時定数Ｔａ  を設定する設定器ＶＲが付設されており、変調器１３には、制御信号Ｓ１  の最大デューティ比ＤＲ１  、最小デューティ比ＤＲ２  を設定する設定器ＶＲ１  、ＶＲ２  が付設されている。
【００２０】
日没となって周囲が暗くなると、光センサ１０ａが作動して発振器１１、指数関数発生器１２が作動する。すなわち、発振器１１は、デューティ比５０％、パルス頻度４０パルス／秒以上の方形波信号Ｓｐ  を変調器１３に連続的に送出する。なお、発振器１１は、夜明けとなって周囲が明るくなり、光センサ１０ａが復帰するまで作動を継続するものとする。一方、指数関数発生器１２は、光センサ１０ａの作動とともに作動を開始し、設定器ＶＲに設定される時定数Ｔａ  に従って指数的に減少する指示信号Ｓｔ  を変調器１３に送出する。
【００２１】
そこで、変調器１３は、指数関数発生器１２からの指示信号Ｓｔ  相当のデューティ比ＤＲとなるように、発振器１１からの方形波信号Ｓｐ  をパルス幅変調し、制御信号Ｓ１  として出力することができる。ただし、制御信号Ｓ１  の最大デューティ比ＤＲ１  は、日没時における指示信号Ｓｔ  の最大値に対応しており、設定器ＶＲ１  を介して設定することができる。また、制御信号Ｓ１  の最小デューティ比ＤＲ２  は、日没から十分な時間経過後における指示信号Ｓｔ  の最小値に対応しており、設定器ＶＲ２  を介して設定することができる。すなわち、変調器１３は、指数関数発生器１２からの指示信号Ｓｔ  の時間変化に従って、制御信号Ｓ１  のデューティ比ＤＲ＝ＤＲ１  〜ＤＲ２  （ただし、ＤＲ１  ＞ＤＲ２  ）を指数的に変化させることができる。また、制御信号Ｓ１  のパルス頻度は、発振器１１からの方形波信号Ｓｐ  のそれに一致している。
【００２２】
一方、図１において、制御回路１０からの制御信号Ｓ１  は、スイッチング素子ＳＷを開閉制御するゲート信号となっている。そこで、スイッチング素子ＳＷは、制御信号Ｓ１  に従って定電流回路２０の出力電流Ｉｄ  を断続し、パルス電流の駆動電流Ｉｄ１として発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…に供給して、発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…を点灯させることができる（図３）。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ最大デューティ比ＤＲ１  ＝Ｔ１  ／Ｔ、最小デューティ比ＤＲ２  ＝Ｔ２  ／Ｔの駆動電流Ｉｄ１を示しており、いずれの場合も、駆動電流Ｉｄ１の波高値は、出力電流Ｉｄ  に一致している。ただし、Ｔ≦１／４０（秒）は、方形波信号Ｓｐ  、制御信号Ｓ１  のパルス周期であり、Ｔ１  、Ｔ２  は、それぞれ最大デューティ比ＤＲ１  、最小デューティ比ＤＲ２  に対応する駆動電流Ｉｄ１の持続時間である。
【００２３】
発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…の点灯による照度Ｘの時間変化曲線の一例を図４に示す。ただし、図４の横軸は、時刻ｔである。発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…は、日没時に照度Ｘ＝１００（％）で点灯開始すると（図４の時刻ｔ＝ｔ１  ）、設定時間Ｔｓ  ＝ｔ２  −ｔ１  ≒１（時間）内に照度Ｘ≒５０（％）まで指数的に漸減させ、その後、照度Ｘ≒５０（％）を維持したまま夜明けの消灯時（時刻ｔ＝ｔ３  ）まで点灯を継続する。ただし、設定時間Ｔｓ  ＝ｔ２  −ｔ１  は、設定器ＶＲに設定する時定数Ｔａ  により、Ｔｓ  ≒５Ｔａ  によって与えられ、照度Ｘ＝１００（％）、Ｘ≒５０（％）は、設定器ＶＲ１  、ＶＲ２  に設定する最大デューティ比ＤＲ１  、最小デューティ比ＤＲ２  によって決まる。また、照度Ｘの絶対値は、設定器２０ａによって設定する定電流回路２０の出力電流Ｉｄ  によって決まる。すなわち、図４の設定時間Ｔｓ  ＝ｔ２  −ｔ１  、時刻ｔ＝ｔ１  、ｔ２  における照度Ｘは、それぞれ設定器ＶＲ、設定器ＶＲ１  、ＶＲ２  を介して任意に設定することができる。
【００２４】
以上の説明において、図１の定電流回路２０は、これを省略してもよい。発光ダイオードＬＤ、ＬＤ…の駆動電流Ｉｄ１の波高値は、たとえばバッテリＢの出力電圧、電流制限用の抵抗Ｒ、Ｒ…を選定することによっても適切に設定することができるからである。また、光センサ１０ａは、これを省略し、太陽電池Ｐの出力電圧を制御回路１０に導入して代替することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第１発明によれば、日没から所定の設定時間内に発光ダイオードの照度を指数的に漸減させることによって、夜間における消費電力を削減することができるから、電源用の太陽電池やバッテリの容量を必要最小に抑えることができる上、照度の急変がないから、通行人の眼の慣れにも適合し、通行人の安全を損うこともないという優れた効果がある。
【００２６】
第２発明によれば、スイッチング素子を適切に開閉制御する制御回路を設けることによって、第１発明を容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成ブロック系統図
【図２】要部構成ブロック系統図
【図３】動作特性説明線図（１）
【図４】動作特性説明線図（２）
【符号の説明】
Ｐ…太陽電池
Ｂ…バッテリ
ＬＤ…発光ダイオード
ＳＷ…スイッチング素子
Ｔｓ  …設定時間
Ｘ…照度
Ｉｄ１…駆動電流
１０…制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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