(57)【要約】【課題】一般的なコントローラと組み合わせて、時間に応じて明るさを変化させる調光制御が可能な照明装置及び屋外照明装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、照明装置は、光源と、前記光源を点灯制御する点灯回路と、コントローラに接続する接続端子と、前記接続端子に接続された制御回路と、を具備している。前記コントローラは、太陽光で発電する太陽電池モジュールおよび前記太陽電池モジュールによって発電された電力を蓄える蓄電池のそれぞれに接続され、前記太陽電池モジュールの発電出力に応じて前記蓄電池からの電力供給および前記蓄電池への電力供給を制御する。前記制御回路は、前記接続端子から入力される情報に基づき、前記蓄電池からの電力供給時間に応じて照明の明るさを変化させる調光信号を前記点灯回路へ出力する制御を開始する。【選択図】図２
2013033700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源を点灯制御する点灯回路と、
太陽光で発電する太陽電池モジュールおよび前記太陽電池モジュールによって発電された電力を蓄える蓄電池のそれぞれに接続され、前記太陽電池モジュールの発電出力に応じて前記蓄電池からの電力供給および前記蓄電池への電力供給を制御するコントローラに接続する接続端子と、
前記接続端子に接続されるとともに前記接続端子から入力される情報に基づき、前記蓄電池からの電力供給時間に応じて照明の明るさを変化させる調光信号を前記点灯回路へ出力する制御を開始する制御回路と、
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記調光信号を決めるための調光パターンを有し、
前記調光パターンは、前記光源を第１の光出力で点灯させる第１の点灯制御と、前記光源の光出力を前記第１の光出力から第２の光出力に連続的に増加させる第２の点灯制御と、前記光出力を前記第２の光出力で一定とする第３の点灯制御と、前記光出力を前記第２の光出力から第３の光出力に連続的に減少させる第４の点灯制御と、前記光出力を前記第３の光出力で一定とする第５の点灯制御と、を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記調光信号を決めるための複数の調光パターンと、前記制御回路に対する電源入力のオンオフをカウントするカウント回路とを有し、
前記カウント回路のカウント値に応じて前記調光パターンが選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記調光信号を決めるための複数の調光パターンを有し、
前記接続端子から入力される、電力供給開始時の電圧値に基づき前記調光パターンが選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項５】
太陽光で発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールによって発電された電力を蓄える蓄電池と、
前記太陽電池モジュールおよび前記蓄電池のそれぞれに接続され、前記太陽電池モジュールの発電出力に応じて前記蓄電池からの電力供給および前記蓄電池への電力供給を制御するコントローラと、
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の照明装置と、
を具備することを特徴とする屋外照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、太陽電池モジュールが発電した電力を使って点灯される照明装置及び屋外照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池と、太陽電池により発電した電力を蓄える蓄電池と、蓄電池からの電力により点灯するＬＥＤ（Light Emitting Diode）と、ＬＥＤの点灯、消灯、点灯時間などを制御するコントローラとを備えた街路灯が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態によれば、一般的なコントローラと組み合わせて、時間に応じて明るさを変化させる調光制御が可能な照明装置及び屋外照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、照明装置は、光源と、前記光源を点灯制御する点灯回路と、コントローラに接続する接続端子と、前記接続端子に接続された制御回路と、を具備している。前記コントローラは、太陽光で発電する太陽電池モジュールおよび前記太陽電池モジュールによって発電された電力を蓄える蓄電池のそれぞれに接続され、前記太陽電池モジュールの発電出力に応じて前記蓄電池からの電力供給および前記蓄電池への電力供給を制御する。前記制御回路は、前記接続端子から入力される情報に基づき、前記蓄電池からの電力供給時間に応じて照明の明るさを変化させる調光信号を前記点灯回路へ出力する制御を開始する。
【発明の効果】
【０００６】
実施形態によれば、調光制御により、蓄電池の電力の効率的な利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の屋外照明装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態の照明装置の構成を示すブロック図。
【図３】調光信号データの一例を表す図。
【図４】調光信号データの他の例を表す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、実施形態の屋外照明装置５の構成を示すブロック図である。
【００１０】
屋外照明装置５は、太陽光で発電する太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュール１によって発電された電力を蓄える蓄電池３と、コントローラ２と、照明装置４とを備えている。
【００１１】
コントローラ２は、太陽電池モジュール１および蓄電池３のそれぞれに接続され、太陽電池モジュール１の発電出力に応じて蓄電池３からの電力供給および蓄電池３への電力供給を制御する。
【００１２】
具体的には、コントローラ２の制御に基づき、昼間は太陽電池モジュール１が発電した電力が蓄電池３に充電され、日没後に蓄電池３から照明装置４に電力が供給され照明装置４が点灯される。
【００１３】
図２は、照明装置４の構成を示すブロック図である。
【００１４】
照明装置４は、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３と、ＬＥＤ１３を点灯制御する点灯回路１２と、図１に示すコントローラ２に接続する接続端子６と、その接続端子６に接続される制御回路７とを有する。
【００１５】
ＬＥＤ１３は、発光部が無機材料からなるものに限らず、ＯＬＥＤ（organic light-emitting diode）を用いることもできる。
【００１６】
制御回路７は、電源ＩＣ８と、処理装置９と、記憶部１１とを有する。さらに、処理装置９は、カウント回路１０を有する。
【００１７】
制御回路７は、接続端子６から入力される情報に基づき、蓄電池３からの電力供給時間に応じて調光信号を点灯回路１２へ出力する制御を開始する。
【００１８】
調光信号は、ＬＥＤ１３による照明の明るさを時間に応じて変化させる信号である。  
図３に、調光信号を決めるための、例えば４つの調光パターンａ〜ｄを例示する。
【００１９】
図３において横軸は時間であり、時刻ｔ１は、蓄電池３からの電力供給開始時刻を表す。縦軸は、ＬＥＤ１３による照明の明るさであり、ＬＥＤ１３に供給する電流に対応する。
【００２０】
次に、屋外照明装置５および照明装置４の動作について説明する。
【００２１】
コントローラ２は、太陽電池モジュール１の発電電圧の変化をモニタし、その発電電圧の変化で日没と日の出を判断する。
【００２２】
日が沈み、太陽電池モジュール１の発電電圧が低下すると、コントローラ２は蓄電池３に蓄電された電力を接続端子６を介して電源ＩＣ８に供給する。そして、電源ＩＣ８は、処理装置９および記憶部１１に電力を供給する。
【００２３】
電源ＩＣ８から電力の供給を受け、処理装置９は調光信号を点灯回路１２に送り、点灯回路１２はＬＥＤ１３を点灯させる。
【００２４】
複数通りの調光信号が、例えば図３に示す調光パターン（もしくは調光信号設定データ）ａ〜ｄとして、記憶部１１に格納されている。処理装置９がどの調光パターンを選択するかは、あらかじめ設定され、処理装置９はその設定された調光パターンに対応する調光信号を点灯回路１２に送る。
【００２５】
これにより、ＬＥＤ１３は、調光制御されて点灯する。すなわち、ＬＥＤ１３の明るさが、時間に応じて例えば図３に示すａ〜ｄのいずれかの変化をする。
【００２６】
そして、点灯開始から一定時間経過後、もしくは太陽電池モジュール１の発電電圧から日の出が検出されると、コントローラ２は、照明装置４への電力供給を停止し、ＬＥＤ１３は消灯する。あるいは、設定された調光信号に基づいて、点灯回路１２からＬＥＤ１３への電流供給が停止されて、ＬＥＤ１３が消灯する場合もある。
【００２７】
本実施形態では、照明装置４側に処理装置９を搭載しており、その処理装置９がＬＥＤ１３の調光制御を行う。コントローラ２は、照明装置４に対して電力のオンオフをするだけで、コントローラ２にはＬＥＤ１３を調光制御する機能はない。コントローラ２がオンにされると、蓄電池３の電力が照明装置４に供給され、ＬＥＤ１３が点灯可能になる。コントローラ２がオフにされると、照明装置４への蓄電池３の電力供給が停止され、ＬＥＤ１３は点灯不可となる。
【００２８】
照明装置４への電力の供給開始後、処理装置９は、電力の供給時間、すなわちコントローラ２のオン時間を計測し、その時間に応じて、あらかじめ設定された調光パターンでＬＥＤ３の明るさを変化させる調光制御を行う。
【００２９】
本実施形態では、照明装置４側に点灯時間の計測と調光制御の機能を持たせており、コントローラ２は、照明装置４に対して電源ラインとグランドラインの２本のラインで接続され、照明装置４に対して電力を供給するか否かの単なるスイッチとして機能する。したがって、照明装置４を、汎用性の高い一般的なコントローラ２に組み合わせることで、簡単にＬＥＤ１３の調光制御を行える。
【００３０】
例えば、時間経過とともに明るさを低減させる調光制御を行うことで、蓄電池３の電力消費を抑えることができる。蓄電池３の電力消費の抑制は、より長時間の点灯を可能にし、あるいは、容量のより小さい小型の蓄電池３の使用を可能にする。
【００３１】
例えば、図３に示す調光パターンｂ〜ｄは、時間とともに連続的に徐々に明るさが低減する領域を有する。明るさの連続的な変化は、断続的な（パルス的な）変化に比べて、人が感じる違和感が少ない傾向がある。なお、照明装置４に対する電力供給のオンオフ機能だけのコントローラ２では、ＬＥＤ１３の時間に応じた断続的な調光制御は可能でも、連続的な調光制御は難しい。
【００３２】
これに対して、本実施形態では、コントローラ２ではなく、照明装置４側における制御でＬＥＤ１３に流す電流値を連続的に変化させることで、簡単にＬＥＤ１３の明るさの連続的調光制御が可能になる。なお、本実施形態において、ＬＥＤ１３の明るさの断続的な調光制御を行ってもよい。
【００３３】
次に、調光パターンの設定方法について説明する。
【００３４】
本実施形態では、制御回路７に対する電源入力（電力）のオンオフによって、調光パターンを設定することができる。
【００３５】
例えば、コントローラ２に設けられた点灯・消灯スイッチを手動で切り替えることで、接続端子６に、電源入力のオンオフに対応するパルスが入力する。そのパルスはカウント回路１０でカウントされる。このカウント回路１０のカウント値に基づいて、処理装置９は、制御回路７に対する電源入力のオンオフの回数、オン時間、オフ時間、オンとオンの間隔、オフとオフの間隔などを検出する。
【００３６】
制御回路７に対する電源入力のオンオフの回数、オン時間、オフ時間、オンとオンの間隔、オフとオフの間隔などと、調光パターンとは、あらかじめ対応関係が設定され、そのデータは記憶部１１に格納されている。したがって、処理装置９は、電源入力のオンオフの回数、オン時間、オフ時間、オンとオンの間隔、オフとオフの間隔などから、対応する調光パターンを選択し、その選択された調光パターンに対応する調光信号を点灯回路１２に送る。
【００３７】
本実施形態では、例えばコントローラ２に通常設けられている点灯・消灯スイッチの操作で、照明装置４側へ供給する電力をオンオフして調光パターンを設定する。このため、照明装置４側には、調光パターンを設定するスイッチ等の操作部を設けなくてもよい。
【００３８】
通常、照明装置４は高い位置に設置されるため、照明装置４側に調光パターンの設定操作部を設けると、設定作業が面倒であり、作業者にとって負担となりうる。これに対して、コントローラ２は照明装置４より低い位置に設けられることが多く、コントローラ２側での設定作業は容易である。しかも、一般のコントローラ２には手動での点灯・消灯スイッチが設けられていることが多く、その既存の点灯・消灯スイッチを使って調光パターンを設定できるので、新たな設定スイッチを設けなくても済み、コストアップをまねかない。
【００３９】
前述したように、制御回路７に対する電源入力をオンオフして調光パターンを設定した後、ＬＥＤ１３を実際に点灯させ、その点灯状態から、設定された調光パターンを知ることができる。具体的には、調光パターンに対して、点滅回数、点滅間隔、フェードイン調光、フェードアウト調光およびこれらの組み合わせによる点灯状態などがあらかじめ設定され、調光パターンと、設定された調光パターンを報知するための点灯状態との対応関係がデータとして記憶部１１に格納されている。
【００４０】
また、一度設定された調光パターンは、天候や蓄電池３の蓄電残量に応じて、変更可能である。具体的には、電力供給開始時の電圧値に基づき、調光パターンは選択または変更される。
【００４１】
例えば曇りや雨の日が続くと蓄電池３の蓄電残量が低下するため、設定した点灯時間を点灯することが難しくなる。そこで、処理装置９は、電力供給開始時に接続端子６から入力される電圧値から蓄電池残量を判断し、その蓄電池残量に応じて調光パターンを設定する。これにより、ＬＥＤ１３の明るさ、すなわち蓄電池３の電力消費を抑えつつ、必要な点灯時間を確保することができる。
【００４２】
なお、電力供給開始時に限らず、電力の供給中は常時、接続端子６に入力する電圧値から蓄電池残量をモニタして、その蓄電池残量に応じた調光制御を行ってもよい。
【００４３】
次に、他の実施形態について説明する。
【００４４】
図４（ａ）は、調光パターンの他の具体例を表す。横軸は時間を表し、縦軸はＬＥＤ１３の光出力または明るさ（ｌｍ）を表す。
【００４５】
調光パターンは、第１の点灯制御と、第２の点灯制御と、第３の点灯制御と、第４の点灯制御と、第５の点灯制御という、例えば５つのフェーズを含む。
【００４６】
第１の点灯制御では、点灯開始時（時刻ｔ１）に、第１の光出力（例えば３００（ｌｍ））でＬＥＤ１３を点灯させる。
【００４７】
第２の点灯制御は、図４（ａ）における時刻ｔ１〜ｔ２のフェーズに対応する。第２の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第１の光出力から第２の光出力（例えば６００（ｌｍ））に連続的に増加させる。
【００４８】
第３の点灯制御は、図４（ａ）における時刻ｔ２〜ｔ３のフェーズに対応する。第３の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第２の光出力で一定にする。
【００４９】
第４の点灯制御は、図４（ａ）における時刻ｔ３〜ｔ４のフェーズに対応する。第４の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第２の光出力から第３の光出力（例えば３００（ｌｍ））に連続的に減少させる。
【００５０】
第５の点灯制御は、図４（ａ）における時刻ｔ４〜ｔ５のフェーズに対応する。第５の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第３の光出力で一定にする。
【００５１】
また、図４（ｂ）は、調光パターンのさらに他の具体例を表す。横軸は時間を表し、縦軸はＬＥＤ１３の光出力または明るさ（ｌｍ）を表す。
【００５２】
この調光パターンも、第１の点灯制御と、第２の点灯制御と、第３の点灯制御と、第４の点灯制御と、第５の点灯制御という、例えば５つのフェーズを含む。
【００５３】
第１の点灯制御では、点灯開始時（時刻ｔ１）に、第１の光出力（例えば５００（ｌｍ））でＬＥＤ１３を点灯させる。
【００５４】
第２の点灯制御は、図４（ｂ）における時刻ｔ１〜ｔ２のフェーズに対応する。第２の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第１の光出力から第２の光出力（例えば１０００（ｌｍ））に連続的に増加させる。
【００５５】
第３の点灯制御は、図４（ｂ）における時刻ｔ２〜ｔ３のフェーズに対応する。第３の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第２の光出力で一定にする。
【００５６】
第４の点灯制御は、図４（ｂ）における時刻ｔ３〜ｔ４のフェーズに対応する。第４の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第２の光出力から第３の光出力（例えば３００（ｌｍ））に連続的に減少させる。
【００５７】
第５の点灯制御は、図４（ｂ）における時刻ｔ４〜ｔ５のフェーズに対応する。第５の点灯制御では、ＬＥＤ１３の光出力を、前記第３の光出力で一定にする。
【００５８】
図４（ａ）に示す調光パターンによれば、点灯開始時（時刻ｔ１）に最高光出力の５０％（例えば３００（ｌｍ））で点灯させ、その点灯開始から最高光出力（例えば６００（ｌｍ））に到達するまで連続調光により制御し、その最高光出力から再び３００（ｌｍ）に下げるまで連続調光により制御する。なお、第１の光出力と第３の光出力は同一の値であっても良い。
【００５９】
また、図４（ｂ）に示す調光パターンによれば、点灯開始時（時刻ｔ１）に最高光出力の５０％（例えば５００（ｌｍ））で点灯させ、その点灯開始から最高光出力（例えば１０００（ｌｍ））に到達するまで連続調光により制御し、その最高光出力から例えば３００（ｌｍ）に下げるまで連続調光により制御する。なお、第１の光出力と第３の光出力は同一の値であっても良い。
【００６０】
図４（ａ）及び（ｂ）の調光パターンによれば、いずれも連続調光で明るさを切り替えている。連続調光での明るさの切り替えは、段階調光での明るさの切り替えに比べて、人が明るさの変化を知覚しにくく、違和感を感じにくい。
【００６１】
連続的に明るさを上げるｔ１〜ｔ２の時間帯は、日没後のまだ人通りの比較的多い時間帯に対応する。連続的に明るさを下げるｔ３〜ｔ４の時間帯は、深夜の人通りが少なくなった時間帯に対応する。したがって、ｔ３からｔ４へと短時間で明るさを減少させても影響は小さい。そこで、連続的に明るさを下げるｔ３〜ｔ４の時間を、連続的に明るさを上げるｔ１〜ｔ２の時間よりも短くして、連続的に明るさを下げるフェーズでの蓄電池３の消費量を抑えている。
【００６２】
処理装置９はその動作を制御するクロック信号を利用して時間を計測している。複数の屋外照明装置５が相互に近い距離で配列された場合に、複数の屋外照明装置５間で処理装置９の時間計測のずれがあると、複数の屋外照明装置５間で明るさがばらつく原因になりうる。
【００６３】
実施形態によれば、連続的に明るさを上げるｔ１〜ｔ２の時間は、処理装置９のクロック信号のばらつきによる計測時間のずれよりも長い。したがって、複数の屋外照明装置５が相互に近い距離で配列された場合に、点灯開始後の複数の屋外照明装置５間での明るさのばらつきを、人がより感じにくくできる。
【００６４】
また、連続的に明るさを下げるｔ３〜ｔ４の時間も、処理装置９のクロック信号のばらつきによる計測時間のずれよりも長い。したがって、複数の屋外照明装置５が相互に近い距離で配列された場合に、複数の屋外照明装置５間での、第２の光出力（最高光出力）から第３の光出力への明るさ変化のばらつきを、人がより感じにくくできる。
【００６５】
コントローラ２は、太陽電池モジュール１の発電電圧の変化をモニタし、その発電電圧の変化から日没を判断して照明装置４に蓄電池３の電力を与え、また、前記発電電圧の変化から日の出を判断して照明装置４への蓄電池３の電力供給を停止する。
【００６６】
あるいは、コントローラ２は時間を計測する機能を有し、その時間に応じて、照明装置４に蓄電池３の電力を与え、また照明装置４への蓄電池３の電力供給を停止する。
【００６７】
照明装置４への蓄電池３の電力供給開始および電力供給停止は、コントローラ２の制御によってなされる。
【００６８】
すなわち、コントローラ２は、上記発電電力から日没を判断すると、あるいは計測時間に基づいて、図４（ａ）及び（ｂ）における時刻ｔ１で、照明装置４への蓄電池３の電力供給を開始して、ＬＥＤ１３の点灯が開始される。
【００６９】
その後、照明装置４の処理装置９の制御に基づき、図４（ａ）及び（ｂ）に示すパターンで調光制御が行われる。
【００７０】
そして、コントローラ２は、上記発電電力から日の出を判断すると、あるいは計測時間に基づいて、時刻ｔ５で照明装置４への蓄電池３の電力供給を停止して、ＬＥＤ１３が消灯される。
【００７１】
点灯回路１２は、ＬＥＤ１３をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。すなわち、ＬＥＤ１３の点灯時、ＬＥＤ１３にはパルス電流が流れ、ＬＥＤ１３は人が目に感じない速さで点滅する。
【００７２】
したがって、ＬＥＤ１３に電流が流れるとき（パルス信号におけるハイレベル期間）だけ蓄電池３の電力は照明装置４に放電され、ＬＥＤ１３に電流が流れないとき（パルス信号におけるローレベル期間）は蓄電池３の電力は照明装置４に放電されない。
【００７３】
したがって、ＬＥＤ１３の点灯時、蓄電池３の電力は照明装置４にパルス状に入力する。すなわち、蓄電池３の放電出力がパルス状となり、蓄電池３の極板の再活性化（リフレッシュ）による長寿命化が期待できる。
【００７４】
屋外照明装置５は地上に立設されたポールに支持されている。そのポールにはさらに携帯電話などの携帯端末の充電端子が設けられている。このため、例えば震災発生時、帰宅難民者のために蓄電池３の電力を携帯端末の充電に提供することができる。
【００７５】
また、屋外照明装置５には人感センサが具備されている。これにより、時間帯による照度制御ではなく、確実に人がいるときのみ照度を上げるなどの制御が可能になり、電力消費の無駄を省くことができる。この結果、太陽電池モジュール１や蓄電池３の小容量化、小型化を図るなど、システム全体のコストダウンを図ることが可能になる。
【００７６】
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】
【００７７】
１…太陽電池モジュール、２…コントローラ、３…蓄電池、４…照明装置、５…屋外照明装置、６…接続端子、７…制御回路、８…電源ＩＣ、９…処理装置、１０…カウント回路、１１…記憶部、１２…点灯回路、１３…ＬＥＤ
【図１】
2013033700.tif 000003
【図２】
2013033700.tif 000004
【図３】
2013033700.tif 000005
【図４】
2013033700.tif 000006