(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池、当該太陽電池によって生成された直流電流によって充電される二次電池、並びに前記太陽電池によって生成された直流電流によって充電されるとともに、その蓄積エネルギーが前記二次電池に供給されるコンデンサを有する電源部と、戸外の明暗を検出する明暗検出回路と、複数の発光ダイオードを配列して形成された発光面を有するダイオードユニットと、前記二次電池と前記ダイオードユニットとの間に接続されたスイッチング素子と、当該スイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御回路とを備えており、
前記電源部には、充電制御回路が備えられ、当該充電制御回路は、前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧に対して所定電圧を超えたときに当該コンデンサの蓄積エネルギーを供給して当該二次電池を充電させ、
前記スイッチング制御回路は、前記明暗検出回路によって前記戸外の暗状態が検出されたときに前記スイッチング素子をスイッチングオン状態に制御して前記電源部から前記ダイオードユニットに電力を供給させることを特徴とする街路灯。
【請求項２】
前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチングオン期間を伸縮制御して前記二次電池から前記ダイオードユニットに供給する電力を増減制御することを特徴とする請求項１記載の街路灯。
【請求項３】
前記ダイオードユニットは、複数の前記発光ダイオードと一つの電流制限抵抗とを直列接続して形成される単位ブロックを複数並列接続して構成されていることを特徴とする請求項１または２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】
本発明は、街路灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の街路灯は、一般的に、白熱球、蛍光灯または水銀灯を光源とし、ＡＣ１００ボルトを電源としてこの光源を点灯させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の街路灯には、以下の問題点がある。すなわち、第１に、光源に白熱球等を使用しているため、消費電力が大きいという問題点がある。第２に、電球切れによる非点灯状態を回避するために定期的な交換作業が必要となる結果、ランニングコストが高くなるという問題点がある。第３に、ＡＣ１００ボルトを電源として使用するため、街路灯まで電線を敷設する工事が必要となり、設置コストが高騰しているという問題点がある。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、消費電力が少なく、ランニングコストおよび敷設コストを低減し得る街路灯を提供することを主目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、以下に示す特徴を有する。
【０００６】
請求項１記載の街路灯は、太陽電池、当該太陽電池によって生成された直流電流によって充電される二次電池、並びに前記太陽電池によって生成された直流電流によって充電されるとともに、その蓄積エネルギーが前記二次電池に供給されるコンデンサを有する電源部と、戸外の明暗を検出する明暗検出回路と、複数の発光ダイオードを配列して形成された発光面を有するダイオードユニットと、前記二次電池と前記ダイオードユニットとの間に接続されたスイッチング素子と、当該スイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング制御回路とを備えており、前記電源部には、充電制御回路が備えられ、当該充電制御回路は、前記コンデンサの電圧が前記二次電池の電圧に対して所定電圧を超えたときに当該コンデンサの蓄積エネルギーを供給して当該二次電池を充電させ、前記スイッチング制御回路は、前記明暗検出回路によって前記戸外の暗状態が検出されたときに前記スイッチング素子をスイッチングオン状態に制御して前記電源部から前記ダイオードユニットに電力を供給させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の街路灯は、請求項１記載の街路灯において、前記スイッチング制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチングオン期間を伸縮制御して前記二次電池から前記ダイオードユニットに供給する電力を増減制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の街路灯は、請求項１または２記載の街路灯において、前記ダイオードユニットは、複数の前記発光ダイオードと一つの電流制限抵抗とを直列接続して形成される単位ブロックを複数並列接続して構成されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る街路灯の好適な実施の形態について説明する。
【００１０】
最初に、街路灯１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１１】
街路灯１は、図１に示すように、電源部２、明暗検出回路３、ダイオードユニット４および制御部５を備えている。また、街路灯１は、図２に示すように、照明ヘッド部６および支持柱７を備え、地面８に起立した状態で設置されている。
【００１２】
電源部２は、図１に示すように、太陽電池２１、充電回路２２および二次電池２３を備えて構成されている。太陽電池２１は、図２に示すように、照明ヘッド部６の上面に配置され、日中において太陽光を受光可能に構成されている。この場合、太陽電池２１として、例えば約３５ｃｍ平方の外形の単結晶タイプが使用されている。なお、このタイプの太陽電池は、約１７Ｖの直流電圧を約０．８Ａ供給する能力を備えている。このため、太陽電池２１は、このタイプの太陽電池を２枚程度並列接続して構成されている。充電回路２２は、本願出願人が既に特願２０００−２１２５４７号に開示している充電装置を用いて構成する。具体的には、充電回路２２は、蓄電手段としてのコンデンサと、充電制御回路とを備えて構成されている。この場合、コンデンサは、太陽電池２１によって生成された直流電流によって充電される。また、充電制御回路は、そのコンデンサの電圧が二次電池２３の電圧に対して所定電圧を超えたときにコンデンサの蓄積エネルギーを供給させて二次電池２３を充電させる。二次電池２３は、リチウムイオン電池などで構成される。この場合、二次電池２３は、温度条件、充電条件に合致する必要な数の電池が直列・並列に接続されて、必要とされる電圧値で十分な電流を出力可能に構成されている。
【００１３】
明暗検出回路３は、フォトダイオード等の光検出素子を用いて構成され、支持柱７の外周面に設置されている。また、明暗検出回路３は、戸外（街路灯１の周囲）が闇状態（暗状態）になったとき（言い換えれば、戸外が予め設定された明るさよりも暗くなったとき）に検出信号ＳDKを出力する。
【００１４】
ダイオードユニット４は、超高輝度型の発光ダイオード（例えば、直径１０ｍｍ、約２０ｍＡ、３００００ｍｃｄ（ミリカンデラ））を１００〜２００個程度、面状に配列して構成され、光源として機能する。この場合、ダイオードユニット４は、図２に示すように、照明ヘッド部６の下面に配置され、照明ヘッド部６の下方の地面８（路面）を照明する。また、ダイオードユニット４は、複数の発光ダイオードと一つの電流制限抵抗とを直列接続して形成される単位ブロックを複数並列接続して構成されている。この構成により、ダイオードユニット４において使用される電流制限抵抗の数を削減することができるため、ダイオードユニット４を小型化することができる結果、従来の街路灯における照明ヘッド部と同じ大きさの照明ヘッド部６にダイオードユニット４を配置することができる。
【００１５】
制御部５は、明暗検出回路３によって戸外の暗状態が検出されたときに電源部２からダイオードユニット４に電力を供給する制御機能を有している。具体的には、制御部５は、例えば、図１に示すように、二次電池２３およびダイオードユニット４の間に接続されたスイッチング素子（トランジスタやＦＥＴ等）５ａと、明暗検出回路３から検出信号ＳDKが出力されているときに図３に示すパルス状の駆動信号ＳDRを出力してスイッチング素子５ａをオン状態に移行させるスイッチング（Ｓ／Ｗ）制御回路５ｂとで構成されている。この場合、スイッチング制御回路５ｂは、一定の周期Ｔで駆動信号ＳDRを出力し、駆動信号ＳDRのスイッチングオン期間に相当するパルス幅Ｔｗを図外の操作スイッチの操作量に応じて伸縮制御する。したがって、ダイオードユニット４の輝度および消費電力は、周期Ｔに対するパルス幅Ｔｗの比率、すなわち駆動信号ＳDRのデューティ比でパルス幅制御される。なお、通常、駆動信号ＳDRのディーティ比は、街路灯１の設置場所における使用条件（ダイオードユニット４の輝度、照明時刻等）に合わせて設置場所毎に操作スイッチによって予め設定される。
【００１６】
照明ヘッド部６は、支持柱７の上部に取り付けられている。また、支持柱７は、その内部に、二次電池２３、充電回路２２および制御部５等を収納する。なお、二次電池２３、充電回路２２および制御部５等を専用の容器に収納する構成を採用し、この容器を支持柱７に固定したり、地面８に埋設したりする構成を採用することもできる。また、二次電池２３、充電回路２２および制御部５等を照明ヘッド部６に収納させる構成も採用することができるし、太陽電池２１、ダイオードユニット４、二次電池２３、充電回路２２および制御部５を１つの照明ユニットとして構成し、この照明ユニットを支持柱７に着脱可能に構成することもできる。この場合には、その照明ユニット単位で交換することもできるし、先に支持柱７を設置した後に照明ユニットの取付け工事を別個に行うこともできる。
【００１７】
次に、街路灯１の全体的な動作について説明する。
【００１８】
日中においては、太陽電池２１が太陽光を受光して発電を行い、充電回路２２が太陽電池２１によって生成された直流電流を出力することによって二次電池２３を充電する。一方、明暗検出回路３は、戸外が明るいため、検出信号ＳDKの出力を停止した状態を維持する。したがって、二次電池２３は、放電を行うことなく、充電回路２２によって充電される。このため、二次電池２３は、効率よく充電される。また、朝方や夕方、および日中時であっても曇天のときには、太陽電池２１によって生成されるエネルギーが少ないものの、充電回路２２が、少ないエネルギーで効率よく二次電池２３を充電する。つまり、充電回路２２では、コンデンサが太陽電池２１によって生成された直流電流で徐々に充電され、コンデンサの電圧が二次電池２３の電圧に対して所定電圧を超えたときに、充電制御回路が、コンデンサの蓄積エネルギーを一時に供給させて二次電池２３を充電する。この結果、二次電池２３は、太陽電池２１によって生成された直流電流で直接的に徐々に充電されるときと比較して、一層効率よく充電される。
【００１９】
一方、夕方になった際には、明暗検出回路３が、戸外の暗状態を検出して検出信号ＳDKを制御部５に出力する。この際に、制御部５では、スイッチング制御回路５ｂが、駆動信号ＳDRを出力してスイッチング素子５ａを駆動する。このため、図３に示す駆動信号ＳDRに同期して、二次電池２３の蓄電エネルギーに基づく直流電流がダイオードユニット４に供給される。したがって、ダイオードユニット４は、パルス駆動されて断続的に点灯する。この場合、発光ダイオードを高速に点滅させたときに、一般的には、人は残像効果によって連続発光時と同じ程度の明るさと認識する。したがって、ダイオードユニット４の消費電力を抑制しつつ効率よく照明することができる。この後、夜が明けた際には、明暗検出回路３が検出信号ＳDKの出力を停止する。この際には、制御部５が駆動信号ＳDRの出力を停止することにより、ダイオードユニット４は自動的に消灯状態に移行する。
【００２０】
なお、本発明は、上記した各発明の実施の形態に限定されない。例えば、制御部５内に時計回路を設け、時刻に応じて駆動信号ＳDRのデューティ比を変化させる構成を採用することもできる。この場合、人通りの多い夕方の時間帯には、デューティ比を大きくしてダイオードユニット４の輝度を上げ、逆に、人通りの少ない深夜には、デューティ比を小さくしてダイオードユニット４の輝度を下げることができ、同時に、二次電池２３の消費電力を低減しつつ、効率良く照明することができる。また、明暗検出回路３として、戸外の明るさに応じた電圧値の明暗アナログ信号を出力する構成を採用することで、戸外の明るさに応じて、駆動信号ＳDRのデューティ比を変えることもできる。さらに、スイッチング素子としては、半導体素子に限らず、リレーなどの機械式スイッチ素子を用いることができる。ただし、街路灯の小型化、低消費電力化および低価格化の観点からは、半導体素子を用いるのが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の街路灯によれば、光源に発光ダイオードを使用したことにより、白熱球等とは異なり、電球切れすることなく長期間に亘ってメンテナンスを不要にすることができる。したがって、ランニングコストを低減することができる。また、光源に発光ダイオードを使用したことにより、消費電力を低減しつつ効率よく照明することができる。さらに、ＡＣ１００ボルトを電源として使用しないため、電線の敷設工事が不要になる結果、敷設コストを低減することができる。
【００２２】
また、請求項２記載の街路灯によれば、太陽電池によって生成された直流電流によって充電されるコンデンサと、コンデンサの電圧が二次電池の電圧に対して所定電圧を超えたときにコンデンサの蓄積エネルギーを供給させて二次電池を充電する充電制御回路とで電源部を構成し、コンデンサに一旦蓄積した蓄電エネルギーで二次電池を充電することにより、曇天時などのように太陽光が弱いときであっても二次電池を効率よく充電することができる。
【００２３】
さらに、請求項３記載の街路灯によれば、スイッチング制御回路がスイッチング素子のスイッチングオン期間を伸縮制御して二次電池からダイオードユニットに供給する電力を増減制御することにより、設置場所、照明時刻および輝度に応じて、二次電池からダイオードユニットに供給する電力を制御することができるため、二次電池の蓄電エネルギーを効率よく使用することができる。
【００２４】
また、請求項４記載の街路灯によれば、複数の発光ダイオードと一つの電流制限抵抗とを直列接続して形成される単位ブロックを複数並列接続してダイオードユニットを構成したことにより、電流制限抵抗の数を削減することができる結果、ダイオードユニットの小型化・軽量化を図ることができる。また、例えば、街路灯の照明ヘッド部を軽量化できるため、支持柱に加わる加重を軽減できる結果、街路灯の耐久性を向上させることができる。同時に、電流制限抵抗の数を削減できるため、街路灯の製造コストを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る街路灯１の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】街路灯１の構成を示す外観図である。
【図３】駆動信号ＳDRと検出信号ＳDKとの関係を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  街路灯
２  電源部
３  明暗検出回路
４  ダイオードユニット
５  制御部
５ａ  スイッチング素子
５ｂ  スイッチング制御回路
２１  太陽電池
２２  充電回路
２３  二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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