(57)【要約】【課題】低コストで災害に強い蓄電池付きの屋外照明を実現する。【解決手段】屋外照明用の電源装置１において、入力端子１１は系統電圧を受ける。出力端子１９は、交流駆動のＬＥＤ灯３などの屋外照明に電流を供給するための配線に接続される。ＡＣ−ＤＣコンバータ１４は、入力端子１１から入力される系統電圧を直流電圧に変換して蓄電池１５に出力する。ＤＣ−ＡＣコンバータ１６は、蓄電池１５から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。スイッチング回路１７は、入力端子１１から入力される系統電圧を出力する第１端子Ａ１、Ａ２およびＤＣ−ＡＣコンバータ１６により交流電圧に変換された蓄電池１５の電圧を出力する第２端子Ｂ１、Ｂ２と、出力端子１９との間に設けられ、系統電圧に応じて出力端子１９に第１端子Ａ１、Ａ２を接続するか第２端子Ｂ１、Ｂ２を接続するかを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と、
系統電圧を受ける入力端子と、
交流駆動の屋外照明に電流を供給する配線に接続するための出力端子と、
前記入力端子から入力される系統電圧を直流電圧に変換して前記蓄電池に出力するＡＣ−ＤＣ変換部と、
前記蓄電池から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するＤＣ−ＡＣ変換部と、
前記入力端子から入力される系統電圧を出力する第１端子および前記ＤＣ−ＡＣ変換部により交流電圧に変換された前記蓄電池の電圧を出力する第２端子と、前記出力端子との間に設けられ、前記系統電圧に応じて前記出力端子に前記第１端子を接続するか前記第２端子を接続するかを切り替えるスイッチング回路と、
を備えることを特徴とする屋外照明用電源装置。
【請求項２】
前記スイッチング回路は、前記第１端子に接続されたノーマリオープン端子と、前記第２端子に接続されたノーマリクローズ端子と、前記出力端子に接続された配線の端子に接続されたコモン端子を有するリレーであることを特徴とする請求項１に記載の屋外照明用電源装置。
【請求項３】
前記スイッチング回路と前記出力端子との間の配線から分岐される分岐線に接続されるＡＣコンセントをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の屋外照明用電源装置。
【請求項４】
当該屋外照明用電源装置は支柱の、地面から所定の距離以上高い位置に設置され、
前記分岐線は、当該屋外照明用電源装置の前記支柱における設置位置から地面までの距離に対応する長さを有することを特徴とする請求項３に記載の屋外照明用電源装置。
【請求項５】
光センサと、
前記スイッチング回路と前記屋外照明との間に設けられ、前記光センサの検出値に応じて制御されるスイッチング素子と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の屋外照明用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防犯灯などの屋外照明に電源を供給する屋外照明用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネや電気料金の節約などを目的として、防犯灯を白熱電球、蛍光灯、水銀灯からＬＥＤ照明に置き換える動きが広がっている。また災害時の停電対策として、蓄電池をバックアップ電源として備えた防犯灯が普及してきている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１５８３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバックアップ電源を備えた防犯灯は、マイクロコントローラにより系統電源とバッテリ電源の切り替えを制御するものでありコスト高になっていた。防犯灯の主な需要者である地方自治体の財政は多くの地域で逼迫しており、低コストで災害に強い防犯灯が求められている。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで災害に強い蓄電池付きの屋外照明を実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の屋外照明用電源装置は、蓄電池と、系統電圧を受ける入力端子と、交流駆動の屋外照明に電流を供給する配線に接続するための出力端子と、前記入力端子から入力される系統電圧を直流電圧に変換して前記蓄電池に出力するＡＣ−ＤＣ変換部と、前記蓄電池から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するＤＣ−ＡＣ変換部と、前記入力端子から入力される系統電圧を出力する第１端子および前記ＤＣ−ＡＣ変換部により交流電圧に変換された前記蓄電池の電圧を出力する第２端子と、前記出力端子との間に設けられ、系統電圧に応じて前記出力端子に前記第１端子を接続するか前記第２端子を接続するかを切り替えるスイッチング回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低コストで災害に強い蓄電池付きの屋外照明を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る屋外照明用の電源装置の回路構成を示す図である。
【図２】スイッチング回路の構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電源装置の設置例を示す図である。
【図４】図１のＡＣコンセントを説明するための図である。
【図５】変形例に係る屋外照明用の電源装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る屋外照明用の電源装置１の回路構成を示す図である。以下本実施の形態では、屋外照明として街路灯、防犯灯などの街灯を想定する。また発光源として交流駆動のＬＥＤ灯３を想定する。ＬＥＤ照明は、蛍光灯や発熱電球と比較して低消費電力、長寿命であり、照明器具の主流になりつつある。
【００１０】
電源装置１は、入力端子１１、ブレーカ１２、サージ防護デバイス１３、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４、蓄電池１５、ＤＣ−ＡＣコンバータ１６、スイッチング回路１７、ＡＣコンセント１８、及び出力端子１９を備える。
【００１１】
入力端子１１は系統電源２に接続されており、系統電圧を受ける。ブレーカ１２は、入力端子１１に接続された配線に挿入されており、過電流発生などの異常時に当該配線を遮断する。サージ防護デバイス１３は、ブレーカ１２の後段の配線に接続されており、入力端子１１に印加された雷サージを接地に逃がす。
【００１２】
ＡＣ−ＤＣコンバータ１４は、入力端子１１から入力される交流の系統電圧を直流電圧に変換して蓄電池１５に出力する。本実施の形態では蓄電池１５として、リチウムイオン電池を用いることを想定する。リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、鉛電池と異なり環境にも優しいため蓄電池として普及してきている。
【００１３】
ＤＣ−ＡＣコンバータ１６は、蓄電池１５から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する。なおＡＣ−ＤＣコンバータ１４とＤＣ−ＡＣコンバータ１６を一体化させて、双方向ＡＣ−ＤＣコンバータとしてもよい。
【００１４】
スイッチング回路１７は、入力端子１１から入力される系統電圧を出力する第１端子Ａ１、Ａ２およびＤＣ−ＡＣコンバータ１６により交流電圧に変換された蓄電池１５の電圧を出力する第２端子Ｂ１、Ｂ２と、電源装置１の出力端子１９との間に設けられる。以下、出力端子１９に配線で接続されている端子を第３端子Ｃ１、Ｃ２とする。
【００１５】
スイッチング回路１７は、系統電圧に応じて第３端子Ｃ１、Ｃ２に第１端子Ａ１、Ａ２を接続するか第２端子Ｂ１、Ｂ２を接続するかを切り替える。即ち、電源装置１からＬＥＤ灯３に系統電力を供給するか、蓄電池１５に蓄えられた電力を供給するかを切り替える。本実施の形態では、電源装置１が系統電圧を取得できる間はＬＥＤ灯３に系統電力を供給する。停電や系統線の切断などにより系統電圧を取得できなくなった場合、蓄電池１５から電力を供給する。
【００１６】
図２は、スイッチング回路１７の構成例を示す図である。図２ではスイッチング回路１７をＣ接点リレーで構成する例を示している。当該Ｃ接点リレーは、コイル１７ａ、第１接点１７ｂ、第２接点１７ｃ、ノーマリオープン端子、ノーマリクローズ端子、コモン端子を有する。ノーマリオンオープン端子は第１端子Ａ１、Ａ２に接続され、ノーマリクローズ端子は第２端子Ｂ１、Ｂ２に接続され、コモン端子は第３端子Ｃ１、Ｃ２に接続される。
【００１７】
コイル１７ａの両端には、入力端子１１から入力された系統電圧が印加される。系統電圧が入力されている間は、コイル１７ａに電流が流れてコイル１７ａが励磁する。コイル１７ａが励磁すると、第１接点１７ｂ及び第２接点１７ｃがノーマリオープン端子の側に倒れ、系統電圧を出力する第１端子Ａ１、Ａ２と、出力端子１９に接続された第３端子Ｃ１、Ｃ２とが導通する。一方、停電などにより系統電圧が遮断された場合、コイル１７ａに電流が流れなくなりコイル１７ａが消磁する。コイル１７ａが消磁すると、第１接点１７ｂ及び第２接点１７ｃがノーマリクローズ端子の側に倒れ、電池電圧を出力する第２端子Ｂ１、Ｂ２と、出力端子１９に接続された第３端子Ｃ１、Ｃ２とが導通する。
【００１８】
なお図２の構成は一例であり、リレーの代わりに、ノーマリオフ型の半導体スイッチとノーマリオン型の半導体スイッチの組み合わせを用いてもよい。この場合、ノーマリオフ型の半導体スイッチを第１端子Ａ１、Ａ２と第３端子Ｃ１、Ｃ２の間に接続し、当該半導体スイッチのゲート端子に系統電圧を印加する。そしてノーマリオン型の半導体スイッチを第２端子Ｂ１、Ｂ２と第３端子Ｃ１、Ｃ２の間に接続し、当該半導体スイッチのゲート端子に系統電圧を印加する。
【００１９】
図１に戻る。電源装置１の出力端子１９から延び出した配線にスイッチング素子４２が挿入される。スイッチング素子４２は半導体スイッチであっても、リレーであってもよい。光センサ４１は明るさを検出し、光量に応じてスイッチング素子４２のオン／オフを制御する。光センサ４１には例えば、ＣＤＳセルを用いることができる。
【００２０】
光センサ４１は、検出した光量が設定値以上の場合はスイッチング素子４２をオフに制御し、当該設定値未満の場合はスイッチング素子４２をオンに制御する。即ち原則的に、昼間はスイッチング素子４２をオフに制御してＬＥＤ灯３を消灯させ、夜間にスイッチング素子４２をオンに制御してＬＥＤ灯３を点灯させる。
【００２１】
スイッチング回路１７と出力端子１９との間の配線から、先端にＡＣコンセント１８が接続された分岐線ＬＢを分岐させる。ＡＣコンセント１８には電子機器のＡＣプラグを挿入することができ、当該電子機器は電源装置１から電源供給を受けることができる。ＡＣコンセント１８は例えば災害時の非常用電源として使用できる。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態に係る電源装置１の設置例を示す図である。電源装置１は支柱５の上のほうに設置される。電源装置１は支柱５の、地面から所定の距離以上高い位置に設置される。所定の距離とは例えば、人間の平均身長＋５０ｃｍの距離である。即ち、人間の手が届かない距離である。
【００２３】
電源装置１は例えばＵ字型の筐体に収納され、当該筐体を支柱５に嵌め込むように設置する。電源装置１を支柱５の上のほうに設置するのは、洪水の際の浸水を避けるためである。また電源装置１とＬＥＤ灯３の距離が近いほど、その間の配線ロスを低減できる効果や、いたずらを防ぐ効果もある。
【００２４】
本実施の形態に係る電源装置１はアドオン型の電源装置であり、既存の街灯に事後的に設置できる。その場合、系統線に接続された既存の照明器具の配線を切断し、電源装置１の出力端子１９に接続すればよい。なお既存の照明器具が蛍光灯の場合、蛍光灯からＬＥＤ灯への交換を同時に行ってもよい。交流駆動のＬＥＤ灯に置き換える場合、既存の照明器具の駆動配線をそのまま転用できる。また既存の照明器具に光センサが付属している場合、その光センサも転用できる。
【００２５】
図４は、図１のＡＣコンセント１８を説明するための図である。分岐配線ＢＬは、電源装置１が支柱５の設置位置から地面までの距離ｈに対応する長さを有する。平時は分岐配線ＢＬは巻かれて筐体内に収納されている。災害などの非常時に、ＡＣコンセント１８は筐体内から取り出される。ＡＣコンセント１８は、避難者が保持する電子機器（例えば、携帯電話機、スマートフォン、携帯型ラジオなど）の充電に使用できる。
【００２６】
分岐配線ＢＬの長さは地上の人間が、充電する機器のプラグをＡＣコンセント１８に挿入可能にするための長さが必要である。この条件を満たしていれば、分岐配線ＢＬの長さは、「設置位置から地面までの距離」ｈより短くてもよい。例えば、距離ｈより約１ｍ短くてもよい。異常時に筐体の底が開き、ＡＣコンセント１８が落下する設計の場合、ＡＣコンセント１８が地面に叩きつけられないように、「設置位置から地面までの距離」ｈより短いほうがよい。
【００２７】
また支柱５から離れた場所でもＡＣコンセント１８を使用できるように、分岐配線ＢＬの長さを、「設置位置から地面までの距離」ｈより長くしてもよい。この場合、分岐配線ＢＬの一部を、落下時にも巻き状態を維持するように留め具で固定しておけばよい。またクッションとなるカバーでＡＣコンセント１８を覆っておいてもよい。また筐体からＡＣコンセント１８がゆっくり落下するような機構を用いてもよい。
【００２８】
図１では、分岐線ＬＢの分岐位置をスイッチング回路１７の後段に設けている。これにより停電時であっても、避難者が蓄電池１５に蓄えられた電力を充電できる。この点、分岐線ＬＢの分岐位置を、蓄電池１５より前段の位置に設けると停電時に充電できなくなる。また分岐線ＬＢの分岐位置を、ＤＣ−ＡＣコンバータ１６とスイッチング回路１７の間に設けることも考えられる。ただし本実施の形態では、コスト削減のため蓄電池１５への充電を停止させるためのスイッチを設けていない。従って回路構成的にＡＣコンセント１８から電子機器への放電量を、蓄電池１５の蓄電量に制限することができない。蓄電池１５の蓄電量が低下すると系統電源２から蓄電池１５に充電されるが、ＡＣ−ＤＣコンバータ１４及びＤＣ−ＡＣコンバータ１６での電力損失を考慮すると、系統電源２から蓄電池１５を介さずに直接充電できたほうがよく、スイッチング回路１７より後段に設けるほうが好ましい。
【００２９】
図５は、変形例に係る屋外照明用の電源装置１の回路構成を示す図である。図１では光センサ４１及びスイッチング素子４２を電源装置１に搭載しない例を示したが、図５では光センサ４１及びスイッチング素子４２を電源装置１に搭載する例を示している。電源装置１の筐体に外光の取込口を設けて、取り込んだ光を光センサ４１に誘導する。または光センサ４１を外部に露出させる。既存の光センサを転用できない場合、変形例に係る電源装置１を用いるとよい。
【００３０】
以上説明したように本実施の形態によれば、マイコンを使用しないため低コストで信頼性の高い電源装置１を構築できる。またスイッチの数を最小限に抑えており、コストを削減している。また支柱５の上のほうに設置し、非常時にはＡＣコンセント１８を取り出すことができるため、災害に強い街灯を構築できる。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。これら実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３２】
例えば支柱５に太陽光パネルを設置して、太陽光パネルで発電した電力を蓄電池１５に蓄えてもよい。
【００３３】
また本実施の形態に係る電源装置１は、街灯だけでなくトンネル灯など他の屋外照明にも利用できる。トンネル灯など常時点灯している屋外照明の場合、光センサ４１及びスイッチング素子４２は省略できる。
【００３４】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００３５】
［項目１］
蓄電池１５と、
系統電圧を受ける入力端子１１と、
交流駆動の屋外照明に電流を供給する配線に接続するための出力端子１９と、
前記入力端子１１から入力される系統電圧を直流電圧に変換して前記蓄電池１５に出力するＡＣ−ＤＣ変換部１４と、
前記蓄電池１５から出力される直流電圧を交流電圧に変換して出力するＤＣ−ＡＣ変換部１６と、
前記入力端子１１から入力される系統電圧を出力する第１端子Ａ１、Ａ２および前記ＤＣ−ＡＣ変換部１６により交流電圧に変換された前記蓄電池１５の電圧を出力する第２端子Ｂ１、Ｂ２と、前記出力端子１９との間に設けられ、前記系統電圧に応じて前記出力端子１９に前記第１端子Ａ１、Ａ２を接続するか前記第２端子Ｂ１、Ｂ２を接続するかを切り替えるスイッチング回路１７と、
を備えることを特徴とする屋外照明用電源装置１。
これにより低コストで災害に強い屋外照明用電源装置を実現できる。
［項目２］
前記スイッチング回路１７は、前記第１端子Ａ１、Ａ２に接続されたノーマリオープン端子と、前記第２端子Ｂ１、Ｂ２に接続されたノーマリクローズ端子と、前記出力端子１９に接続された配線の端子Ｃ１、Ｃ２に接続されたコモン端子を有するリレーであることを特徴とする項目１に記載の屋外照明用電源装置１。
これにより系統電源とバッテリ電源をハードウェア制御で切り替えることができ、低コストで信頼性の高い屋外照明用電源装置を実現できる。
［項目３］
前記スイッチング回路１７と前記出力端子１９との間の配線から分岐される分岐線ＬＢに接続されるＡＣコンセント１８をさらに備えることを特徴とする項目１に記載の屋外照明用電源装置１。
これにより非常用の電源を確保できる。
［項目４］
当該屋外照明用電源装置１は支柱５の、地面から所定の距離以上高い位置に設置され、
前記分岐線ＬＢは、当該屋外照明用電源装置１の前記支柱５における設置位置から地面までの距離に対応する長さを有することを特徴とする項目３に記載の屋外照明用電源装置１。
これにより非常時に電源を確保しつつ、洪水に強い屋外照明を実現できる。
［項目５］
光センサ４１と、
前記スイッチング回路１７と前記屋外照明との間に設けられ、前記光センサ４１の検出値に応じて制御されるスイッチング素子４２と、をさらに備えることを特徴とする項目１から４のいずれか１つに記載の屋外照明用電源装置１。
これにより明るいときは消灯でき、電気代を節約できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源装置、  ２  系統電源、  ３  ＬＥＤ灯（屋外照明）、  ４  ４８Ｖ系負荷、  ５  支柱、  １１  入力端子、  １２  ブレーカ、  １３  サージ防護デバイス、  １４  ＡＣ−ＤＣコンバータ（ＡＣ−ＤＣ変換部）、  １５  蓄電池、  １６  ＤＣ−ＡＣコンバータ（ＤＣ−ＡＣ変換部）、  １７  スイッチング回路、  １７ａ  コイル、  １７ｂ  第１接点、  １７ｃ  第２接点、  １８  ＡＣコンセント、  １９  出力端子、  ４１  光センサ、  ４２  スイッチング素子、  ＬＢ  分岐線。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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