照明電力の制御方法、照明装置
【課題】太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能な照明電力の制御方法及び照明装置を提供する。
【解決手段】ソーラーパネルの発電電圧が所定の電圧閾値より高くなる時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間と、二次電池の充電電流が所定の電流閾値より多くなる時刻ｔ３から時刻ｔ６までの間とに共通する期間である時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間について、ＬＥＤが「強」又は「弱」で点灯している場合は、ＬＥＤの駆動電流を制限して、その分の電流を二次電池の充電に振り向ける。
【解決手段】ソーラーパネルの発電電圧が所定の電圧閾値より高くなる時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間と、二次電池の充電電流が所定の電流閾値より多くなる時刻ｔ３から時刻ｔ６までの間とに共通する期間である時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間について、ＬＥＤが「強」又は「弱」で点灯している場合は、ＬＥＤの駆動電流を制限して、その分の電流を二次電池の充電に振り向ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーパネルが発電した電力及び／又は該電力で充電される二次電池が放電した電力によって駆動する光源に供給する電力を制御する照明電力の制御方法、並びにこの制御方法を実行する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池のエネルギー密度及び充放電可能なサイクル数が増大し、各種特性の改善が進んだことと相まって、二次電池が活用される場が広まっている。二次電池は、放電が終了しても廃棄せずに充電して繰り返し使用できるため、特に省資源化及びランニングコストの低減が重視される場合に、自然エネルギーを利用する太陽電池（ソーラーパネル）と併用することによる相乗効果が期待される。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２では、内蔵する二次電池を充電する太陽電池と、充電された二次電池で点灯されるＬＥＤとを備える照明装置が開示されている。この種の照明装置は、日中は太陽電池からの電力によって専ら二次電池に充電し、夜間（又は周囲の照度が低下した場合）は二次電池からの電力によって照明するものであり、太陽電池からの電力にて二次電池を充電しつつＬＥＤにも電力を供給できるものではない。特許文献１及び２に開示された照明装置では、ニッケルカドミウム電池のような耐過充電特性に優れた二次電池を用いる場合を除いて、二次電池が満充電となった場合は、過充電を防止するために充電が停止される。
【０００４】
一方、例えば日中の補助光としても使用される照明装置では、日中は太陽電池からの電力で二次電池に充電すると共に照明も行い、夜間は専ら二次電池からの電力で照明することとなる。このように、太陽電池からの電力によって二次電池への充電と、周囲を照明する光源への電力の供給とを同時に行い得る装置では、太陽電池、二次電池及び光源が、スイッチを介して並列的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５９５２１号公報
【特許文献２】特開２０１０−５５７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二次電池への充電中に照明を行う場合、太陽電池が発電した電力のうちの少なからぬ割合が光源に供給されることとなり、日中に十分な光量があるにも関わらず、二次電池への充電が効率的に行えないという問題があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能な照明電力の制御方法及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る照明電力の制御方法は、ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置で前記光源に供給する電力を制御する方法において、前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流と、前記二次電池の充電電流とを検出し、検出した発電電圧又は出力電流と、充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る照明電力の制御方法は、検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る照明電力の制御方法は、前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部を備え、前記二次電池の電池電圧を検出し、検出した発電電圧及び電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る照明電力の制御方法は、前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出し、満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフすることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る照明装置は、ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置において、前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流を検出する発電検出部と、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部とを備え、前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流と、前記電流検出部が検出した充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る照明装置は、前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、前記電流検出部が充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る照明装置は、前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部と、前記二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記ＰＷＭ制御部は、前記発電検出部が検出した発電電圧及び前記電圧検出部が検出した電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る照明装置は、前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、前記電流検出部が検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出する検出手段を備え、該検出手段が満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフするようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、ソーラーパネル（太陽電池）の発電電圧又は出力電流と、二次電池の充電電流との何れか一方又は両方に基づいて光源に供給する電力を制限する。
ここで、ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流が適当に検出される場合は、太陽光によって周囲が適当に照らされていることが想定され、二次電池の充放電電流が充電側に振れている場合は、ソーラーパネルが発電した電力の余剰分が充電に振り向けられるほどの照度で太陽光が入射していることが想定される。上記何れかの場合又はこれらを組み合わせた場合は、太陽光が入射する室内において光源の照度を落としたとしても、ユーザーの利便性が損なわれる可能性は小さいため、光源に供給する電力を制限することにより、二次電池の充電に振り向けられる電力が増大し、しかも、照明不足による周囲の光量の低下の影響が小さく抑えられる。そして、夜間における長時間の照明が可能となる。
尚、照明装置の実装形態によっては、太陽電池の発電中に光源を点灯しないようにすると、スイッチをオンしても点灯しないので、ユーザーが故障と考える虞がある。これを防止するには、昼間の太陽電池の発電中に、光源の点灯が必要ないほど周囲が明るい場合であっても、光源を点灯させる必要がある。
【００１７】
本発明にあっては、ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、二次電池の充電電流を検出した場合、光源に供給する電力を制限する。
これにより、ソーラーパネルの発電電圧が一定の電圧より高い状態又はソーラーパネルからの出力電流が一定の電流より大きい状態にある場合、且つ、ソーラーパネルからの出力電流のうち、少なくとも一部の電流が二次電池の充電に振り向けられている場合は、太陽光によって周囲が明るく照らされていることが想定されるため、光源に供給する電力を制限して二次電池の充電に振り向ける。
【００１８】
本発明にあっては、ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して二次電池及び光源に供給する際に、ソーラーパネルが発電した発電電圧及び二次電池の電池電圧の差分に基づいてＰＷＭ制御のデューティ比を決定する。
これにより、発電電圧及び電池電圧の差分の大／小に応じてデューティ比が小／大となるように制御する場合は、二次電池が過充電状態となることが防止される。また、二次電池及び光源への電力供給経路において、例えば、定電流回路又はドロッパ回路での発熱が抑えられる。
【００１９】
本発明にあっては、ソーラーパネルが発電した電力によって充電される二次電池が満充電状態になった場合、二次電池が過充電となるのを防止するために、ソーラーパネルから二次電池及び光源に供給する電力を遮断する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ソーラーパネル（太陽電池）の発電電圧が高いか若しくは出力電流が大きい場合、又は二次電池の充放電電流が充電側に振れている場合の何れか一方又は両方に該当する場合に、光源に供給する電力を制限することにより、二次電池の充電に振り向けられる電力が増大し、しかも、照明不足による周囲の光量の低下の影響が小さく抑えられる。
従って、太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る照明装置の外観を略示する斜視図である。
【図２】照明装置の接続構成を略示する回路図である。
【図３】Ａはソーラーパネルの発電電圧の時間変化を示す説明図、Ｂは二次電池の充放電電流の時間変化を示す説明図、Ｃはソーラーパネルによる発電中の期間を示す説明図、ＤはＬＥＤの駆動電流を制限する期間を示す説明図である。
【図４】定電流回路から出力される電流をＰＷＭ制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】二次電池の残量を算出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】二次電池の放電終止状態を監視するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ＬＥＤの駆動電流を制限するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係る照明装置の外観を略示する斜視図である。図中１は合成樹脂からなるケースであり、ケース１は、正面視が略矩形状をなし、側面視がＬ字形状をなしている。ケース１の正面には、８個のソーラーセル２１，２２，・・２８からなるソーラーパネル２が、碁盤の目状の格子模様をなすように配されている。ケース１の背面には、周囲を照明するＬＥＤ８２，８６（図２参照）が高さ方向の中央部に横並びに設けられており、該ＬＥＤ８２，８６の点灯及び消灯を切り替えるためのプッシュスイッチ９６１（図２参照）が一側方の上部に設けられている。
【００２３】
ソーラーパネル２が発電した電力は、後述する二次電池６に充電され、該二次電池６が放電した電力及び／又はソーラーパネル２が発電した電力によってＬＥＤ８２，８６が発光し、それにより周囲が照明される。ＬＥＤ８２，８６の発光強度は、プッシュスイッチ９６１による切り替えが可能であり、プッシュスイッチ９６１が押下される都度、ＬＥＤ８２，８６が点灯「弱」、点灯「強」及び消灯へと巡回的に切り替わるようになっている。
【００２４】
図２は、照明装置の接続構成を略示する回路図である。図２では、回路の要部におけるノイズを適宜低減するための抵抗及びコンデンサを図示せずに省略してある。適宜用いられるプルアップ抵抗についても、その図示及び説明を省略する。図に示すＭＯＳＦＥＴは全てＰチャネル型であり、ベース接地のトランジスタは全てＮＰＮ型である。また、ＮＰＮ型の各トランジスタのベース及び接地電位間に接続された抵抗器は、夫々のトランジスタのオン及びオフを確実に行うためのものであり、その説明を省略する。
【００２５】
照明装置は、ソーラーセル２１，２２，・・２８を直列に接続してなるソーラーパネル２を備える。ソーラーパネル２が発電した電圧は、抵抗器３１を介してベース接地のトランジスタ３２のベースに与えられると共に、逆流防止用のダイオード３３を介して定電流回路４の入力端子と、一端が接地電位に接続された抵抗器３４，３５の直列回路の他端とに与えられる。
尚、図２に示す回路では、ソーラーパネル２による発電電流を検出する回路が含まれていないが、ソーラーパネル２が発電する電力の指標とするために、例えばダイオード３３を順方向に流れる電流を検出するようにしてもよい。
【００２６】
定電流回路４は、入力端子に一端が接続された抵抗器４１と、出力端子にコレクタが接続されたＰＮＰ型のトランジスタ４２とを有し、制御端子４０がトランジスタ４２のベースに接続されている。トランジスタ４２のエミッタは、抵抗器４１の他端に接続されている。抵抗器４１の両端には、抵抗器４１に生じる電圧降下が順方向となるように、ＰＮＰ型のトランジスタ４３のエミッタ及びベースが接続されている。トランジスタ４３のコレクタは、順方向のダイオード４４を介してトランジスタ４２のベースに接続されている。
【００２７】
定電流回路４の制御端子４０は、抵抗器４５を介してベース接地のトランジスタ４６のコレクタに接続されている。定電流回路４の出力端子は、抵抗器４８を介して充電用のＭＯＳＦＥＴ５０のソース及び抵抗器５１の一端に接続されている。抵抗器５１の他端は、ＭＯＳＦＥＴ５０のゲートと、一端がベース接地のトランジスタ５３のコレクタに接続された抵抗器５２の他端とに接続されている。
【００２８】
充電用のＭＯＳＦＥＴ５０のドレインは、ニッケル水素電池からなる単電池６１，６２を直列に接続してなる二次電池６のプラス端子と、一端が接地電位に接続された抵抗器６４，６５の直列回路の他端とに接続されている。二次電池６のマイナス端子は、抵抗器６３を介して接地電位に接続されている。単電池６１，６２の接続点は、一端が接地電位に接続された抵抗器６６，６７の直列回路の他端に接続されている。
【００２９】
充電用のＭＯＳＦＥＴ５０のドレイン及び二次電池６のプラス端子は、放電用のＭＯＳＦＥＴ５５のソース及び抵抗器５５の一端に接続されている。抵抗器５５の他端は、ＭＯＳＦＥＴ５５のゲートと、一端がベース接地のトランジスタ５８のコレクタに接続された抵抗器５７の他端とに接続されている。放電用のＭＯＳＦＥＴ５５のドレインは、スイッチング電源部７の入力端子に接続されている。
【００３０】
スイッチング電源部７は、Ｖｃｃ（＋５Ｖ）を出力するものであり、出力端子が、抵抗器８１，８５の夫々を介してＬＥＤ８２，８６のアノードに接続されている。ＬＥＤ８２，８６夫々のカソードは、ベース接地のトランジスタ８３，８７のコレクタに接続されている。
【００３１】
照明装置は、また、マイクロコンピュータからなる制御部９を備える。制御部９はＣＰＵ９１を有し、ＣＰＵ９１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ９２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ９３、各種時間を並列的に計時するタイマ９４、及び照明装置内の各部に対して入出力を行うＩ／Ｏポート９６と互いにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート９６の入力端子には、トランジスタ３２のコレクタと、一端が接地電位に接続されたプッシュスイッチ９６１の他端とが接続されている。Ｉ／Ｏポート９６の出力端子は、抵抗器５４，５９の夫々を介してトランジスタ５３，５８のベースに接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ９１には、また、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換回路９７と、出力する制御信号のデューティ比が任意に制御されるＰＷＭ制御回路９５，９８とがバス接続されている。Ａ／Ｄ変換回路９７には、抵抗器３４，３５の接続点、抵抗器６４，６５の接続点及び抵抗器６６，６７の接続点と、抵抗器６３の両端とが接続されている。ＰＷＭ制御回路９５は、抵抗器４７を介してトランジスタ４６のベースに接続されている。ＰＷＭ制御回路９８は、抵抗器８４，８８の夫々を介してトランジスタ８３，８７のベースに接続されている。
【００３３】
ＲＯＭ９２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM ）又はフラッシュメモリからなる不揮発性メモリである。ＲＯＭ９２には、プログラムの他に、二次電池６の残量の初期値等の固定データが記憶される。ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９２に予め格納されている制御プログラムに従って、本発明に係る照明装置としての機能を実現するための各種処理を実行する。以下では、図２の回路の動作及びＣＰＵ９１の処理内容の概要について説明する。
【００３４】
太陽光が照射されてソーラーパネル２が発電を開始した場合、抵抗器３１を介してトランジスタ３２にベース電流が流れ、トランジスタ３２がオンしてコレクタがＬ（ロウ）レベルとなる。ＣＰＵ９１は、Ｉ／Ｏポート９６を介してトランジスタ３２のコレクタのＬレベルを取り込むことにより、ソーラーパネル２が発電中であることを検出する。
【００３５】
ソーラーパネル２が発電した電圧は、抵抗器３４，３５の直列回路で分圧されており、分圧された電圧がＡ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電圧値に変換される。ＣＰＵ９１は、変換されたデジタルの電圧値を取り込み、抵抗器３４，３５による分圧比を逆算してソーラーパネル２の発電電圧を検出する。
【００３６】
定電流回路４は、入力端子及び出力端子間に流れるトランジスタ４２のコレクタ電流が一定となるようにする回路である。抵抗器４１を流れるトランジスタ４２のコレクタ電流によって抵抗器４１に生じる電圧降下が、トランジスタ４３のエミッタ・ベース間のオン電圧まで上昇した場合、トランジスタ４３が導通し始める。その後、トランジスタ４３のエミッタ・コレクタ間電圧及びダイオード４４のオン電圧を加算した電圧と、トランジスタ４３のエミッタ・ベース間電圧及びトランジスタ４２のエミッタ・ベース間電圧を加算した電圧とが等しくなる状態で、トランジスタ４２，４３夫々のコレクタ電流がバランスする。この状態において抵抗器４１に生じる電圧降下は、トランジスタ４３のエミッタ・ベース間のオン電圧とほぼ等しいから、トランジスタ４２のコレクタ電流が一定（本実施の形態では２５０ｍＡ）に保たれる。
【００３７】
ところで、トランジスタ４２にコレクタ電流を流すには、制御端子４０、抵抗器４５及びトランジスタ４６を介してトランジスタ４２のベース電流が接地電位に流れるようにする必要がある。ここで、トランジスタ４６がオンするのは、ＰＷＭ制御回路９５から抵抗器４７を介してトランジスタ４６のベースに与えられる制御信号がオンする場合である。従って、ＣＰＵ９１がＰＷＭ制御回路９５に出力させる制御信号に応じたデューティ比で、定電流回路４の入力端子及び出力端子間に定電流が流れる。つまり、上記制御信号に応じたデューティ比で、定電流回路４に流れる定電流が低減される。ＣＰＵ９１は、ソーラーパネル２による発電電圧と二次電池６の電池電圧との差分の大／小に応じて、上記制御信号のデューティ比が小／大となるように制御する。これにより、二次電池６の過充電が防止される。また、二次電池及び光源への電力供給経路において、例えば、定電流回路又はドロッパ回路での発熱が抑えられる。
【００３８】
充電用のＭＯＳＦＥＴ５０は、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５４を介してベースにオン信号が与えられるトランジスタ５３がオンすることによってゲートがＬレベルとなり、ソース・ドレイン間が導通する。このようにしてＭＯＳＦＥＴ５０は通常オンしており、ソーラーパネル２が発電中である間に定電流回路４から抵抗器４８を介して供給される電流のうち、ＬＥＤ８２，８６の点灯に消費される電流を除いた余剰電流によって二次電池６が充電される。
【００３９】
二次電池６の両端電圧は、抵抗器６４，６５の直列回路によって分圧されており、分圧された電圧がＡ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電圧値に変換される。同様に、二次電池６のうち、接地電位側の単電池６２の両端電圧は、抵抗器６６，６７の直列回路によって分圧されており、分圧された電圧がＡ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電圧値に変換される。ＣＰＵ９１は、変換されたこれらの電圧値を取り込み、抵抗器６４，６５及び抵抗器６６，６７による分圧比を夫々逆算して二次電池６及び単電池６２の電池電圧を検出する。単電池６１の電池電圧は、二次電池６の電池電圧から単電池６２の電池電圧を減算して算出される。
【００４０】
二次電池６の充放電電流(充電電流を正の電流とし、放電電流を負の電流とするもの)によって抵抗器６３に生じた電圧降下は、Ａ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電流値に変換される。ＣＰＵ９１は、変換されたデジタルの電流値を取り込んで二次電池６の充放電電流を検出する。ＣＰＵ９１は、二次電池６の充放電電流を２５０ｍｓ周期で検出して１分間の平均値を算出し、算出した充放電電流を積算して二次電池６の残量を算出する。
【００４１】
算出した残量が２０００ｍＡｈ以上となった場合、ＣＰＵ９１は、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５４を介してトランジスタ５３のベースに与えているオン信号をオフすることにより、充電用のＭＯＳＦＥＴ５０をオフして二次電池６の充電を停止させる。残量を算出中に単電池６１又は６２の電池電圧が１．４５Ｖ以上となった場合、ＣＰＵ９１は、二次電池６の残量を強制的に１５００ｍＡｈ（＝７５％）に補正する。また、残量を算出中に単電池６１又は６２の電池電圧が１．１５Ｖ未満となった場合、ＣＰＵ９１は、二次電池６の残量を強制的に１００ｍＡｈ（＝５％）に補正する。
【００４２】
放電用のＭＯＳＦＥＴ５５は、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５９を介してベースにオン信号が与えられるトランジスタ５８がオンすることによってゲートがＬレベルとなり、ソース・ドレイン間が導通する。このようにしてオン状態にあるＭＯＳＦＥＴ５５は、ソーラーパネル２が発電中である間に定電流回路４から充電用のＭＯＳＦＥＴ５０を介して供給される電流、及び／又は二次電池６から放電された電流をスイッチング電源部７の入力端子に導通させる。
【００４３】
二次電池６の放電中に、２５０ｍｓ周期で検出している二次電池６の電池電圧が、（例えば８回）連続して２Ｖ未満（＝１Ｖ未満／単電池６１，６２）となった場合、ＣＰＵ９１は、二次電池６の過放電を防止するために、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５９を介してトランジスタ５８のベースに与えているオン信号をオフすることによって放電用のＭＯＳＦＥＴ５５をオフする。この場合、ＣＰＵ９１は、更に、二次電池６の残量を強制的に０ｍＡｈに補正すると共に、ＬＥＤ８２，８６を強制的に消灯させる。
【００４４】
ＬＥＤ８２，８６は、トランジスタ８３，８７がオンしたときに、Ｖｃｃ（＋５Ｖ）から抵抗器８１，８５を介して流れる電流によって駆動されて発光する。トランジスタ８３，８７がオンするのは、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７のベースに与えられる制御信号がオンする場合である。従って、ＣＰＵ９１がＰＷＭ制御回路９８に出力させる制御信号に応じたデューティ比で、ＬＥＤ８２，８６がＰＷＭ調光される。トランジスタ８３，８７がオンしている間にＬＥＤ８２，８６に供給される電流及び電力は一定であるから、ＬＥＤ８２，８６を駆動する電流をＰＷＭ制御することは、ＬＥＤ８２，８６に供給する電力をＰＷＭ制御することと同意である。
【００４５】
以上のように構成された照明装置で、ソーラーパネル２の発電電圧及び二次電池６の充放電電流に基づいてＬＥＤ８２，８６に供給する電力を制限する具体例について説明する。
図３のＡはソーラーパネル２の発電電圧の時間変化を示す説明図、Ｂは二次電池６の充放電電流の時間変化を示す説明図、Ｃはソーラーパネル２による発電中の期間を示す説明図、ＤはＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限する期間を示す説明図である。図中横軸は時間を表し、ＡからＤ夫々の縦軸は、発電電圧、充放電電流、発電中検出信号及びＬＥＤ駆動電流を表す。
【００４６】
図３Ａから図３Ｄでは、時刻ｔ１より前から時刻ｔ４を過ぎる頃までソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が増加し、時刻ｔ４から時刻ｔ５に至る間に光量が増加から減少に転じ、その後、時刻ｔ８より後まで光量が減少し続ける。
時刻ｔ１から時刻ｔ８までの間、トランジスタ３２がオンし続けることにより、ソーラーパネル２が発電中であることが検出される。時刻ｔ１では、ソーラーパネル２が発電した電力は二次電池６の充電に寄与しておらず、二次電池６はＬＥＤ８２，８６を駆動するために放電している。
【００４７】
時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る間に、ソーラーパネル２が発電した電力が二次電池６の充電に寄与し始め、時刻ｔ２から時刻ｔ７までの間、ソーラーパネル２が発電した電力によってＬＥＤ８２，８６を駆動する電力が賄われると共に、余剰電力によって二次電池６が充電される。
【００４８】
時刻ｔ３から時刻ｔ６までの間は、二次電池６の充放電電流が所定の電流閾値を超えている。太陽光の光量が更に増加する時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間は、ソーラーパネル２の発電電圧が所定の電圧閾値を超えている。本実施の形態では、二次電池６の充放電電流が所定の電流閾値を超えており、且つ、ソーラーパネル２の発電電圧が所定の電圧閾値を超えている期間、即ち時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、太陽光によって周囲が明るく照らされていることを想定してＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限する。
【００４９】
以下では、上述した照明装置の制御部９の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ９２に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ９１により実行される。
図４は、定電流回路４から出力される電流をＰＷＭ制御するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートであり、図５は、二次電池６の残量を算出するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートであり、図６は、二次電池６の放電終止状態を監視するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートである。また、図７は、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートである。
【００５０】
図４の処理は、ソーラーパネル２が発電した電圧によってトランジスタ３２がオンすることにより発電中検出信号（図３Ｃ参照）がオンとなっている間、２５０ｍｓ周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
図４の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、抵抗器３４，３５の直列回路及びＡ／Ｄ変換回路９７を介してソーラーパネル２の発電電圧を検出し（Ｓ１１）、更に、抵抗器６４，６５の直列回路及びＡ／Ｄ変換回路９７を介して、単電池６１，６２を直列に接続した二次電池６の電池電圧を検出する（Ｓ１２）。
【００５１】
次いで、ＣＰＵ９１は、検出した発電電圧及び電池電圧の差分を算出し（Ｓ１３）、算出した差分が６Ｖより大きいか否かを判定する（Ｓ１４）。６Ｖより大きい場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＰＷＭ制御回路９５に設定するデューティ比を０％にして（Ｓ１５）図４の処理を終了する。
【００５２】
算出した差分が６Ｖより大きくない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、差分が３Ｖより小さいか否かを判定し（Ｓ１６）、３Ｖより小さい場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＰＷＭ制御回路９５に設定するデューティ比を１００％にして（Ｓ１７）図４の処理を終了する。一方、差分が３Ｖから６Ｖまでの場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ＰＷＭ制御回路９５に設定するデューティ比を、［（６Ｖ−差分）／０．３Ｖ］×１０によって算出（[ｘ]はガウス記号）される百分率にして（Ｓ１８）図４の処理を終了する。このように、差分が６Ｖから３Ｖまで低下する間に、デューティ比が０．３Ｖ毎に１０％ずつ増加するように制御される。
【００５３】
次に、図５の処理は、二次電池６の充放電電流の平均値が算出される都度起動される。二次電池６の充放電電流は、図５の処理とは異なる別処理にて２５０ｍｓ周期で検出されており、２４０回分の検出値の平均値が１分毎に算出される。図５の処理で用いられる残量はＲＡＭ９３に記憶されており、電源投入に伴う初期化時、及び二次電池６の脱着検出時に、二次電池６又は単電池６１若しくは単電池６２の電池電圧を検出して適当な値に設定される。
【００５４】
図５の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２を直列に接続した二次電池６の電池電圧を検出し、検出した電池電圧が、放電終止電圧とされる２Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ２１）。２Ｖ以下ではない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量に、上述した充放電電流の平均値を加算して残量を更新する（Ｓ２２）。電池電圧が２Ｖ以下の場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、残量を更新することなくステップＳ２３に処理を進める。
【００５５】
次いで、ＣＰＵ９１は、残量が２０００ｍＡｈ以上であるか否かを判定し（Ｓ２３）、２０００ｍＡｈ以上の場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｉ／Ｏポート９６及び抵抗器５４を介してトランジスタ５３のベースにオフ信号を与えることにより、充電用のＭＯＳＦＥＴ５０をオフして（Ｓ２４）図５の処理を終了する。その後の処理は図示を省略するが、二次電池６の残量が１８００ｍＡｈ（９０％に相当）まで低下したときに、ＭＯＳＦＥＴ５０をオンして二次電池６の充電を可能とする。
【００５６】
残量が２０００ｍＡｈ以上ではない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、二次電池６が充電中であるか否かを判定する（Ｓ２５）。ここで、充電中であることの判定は、上述した充放電電流の平均値が正の電流であることを判定してもよいし、トランジスタ３２及びＩ／Ｏポート９６を介して検出される発電中信号がオンであることを判定するようにしてもよい。
【００５７】
二次電池６が充電中の場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２の電池電圧を検出し、高い方の電池電圧が１．４５Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ２６）。１．４５以上ではない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、残量を補正することなく図５の処理を終了する。
【００５８】
高い方の電池電圧が１．４５Ｖ以上の場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量が１５００ｍＡｈ未満であるか否かを判定し（Ｓ２７）、１５００ｍＡｈ未満ではない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、残量を補正することなく図５の処理を終了する。一方、残量が１５００ｍＡｈ未満の場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、残量を強制的に１５００ｍＡｈに補正して（Ｓ２８）図５の処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２５で二次電池６が充電中ではない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、即ち二次電池６が放電中の場合、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２の電池電圧を検出し、低い方の電池電圧が１．１５Ｖ未満であるか否かを判定する（Ｓ２９）。１．１５未満ではない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、残量を補正することなく図５の処理を終了する。
【００６０】
低い方の電池電圧が１．１５Ｖ未満の場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量が１００ｍＡｈより多いか否かを判定し（Ｓ３０）、１００ｍＡｈより多くない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、残量を補正することなく図５の処理を終了する。一方、残量が１００ｍＡｈより多い場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、残量を強制的に１００ｍＡｈに補正して（Ｓ３１）図５の処理を終了する。
【００６１】
次に、図６の処理は２５０ｍｓ周期で起動されるが、これに限定されるものではない。この処理で用いられるＣＮＴは、回数をカウントするための変数であり、ＲＡＭ９３に記憶される。
図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２を直列に接続した二次電池６の電池電圧を検出し（Ｓ４１）、検出した電池電圧が、２Ｖ未満であるか否かを判定する（Ｓ４２）。
【００６２】
電池電圧が２Ｖ未満ではない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ＣＮＴをゼロクリアして（Ｓ４３）図６の処理を終了する。電池電圧が２Ｖ未満の場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＣＮＴを１だけインクリメントし（Ｓ４４）、ＣＮＴが８になったか否かを判定する（Ｓ４５）、８になっていない場合（Ｓ４５：ＮＯ）、即ち、電池電圧が２Ｖ未満と連続して判定した回数が８回未満の場合、ＣＰＵ９１は、そのまま図６の処理を終了する。
【００６３】
ＣＮＴが８になった場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、即ち、二次電池６が放電終止状態にあると判定される場合、ＣＰＵ９１は、Ｉ／Ｏポート９６及び抵抗器５９を介してトランジスタ５８のベースにオフ信号を与えることによって放電用のＭＯＳＦＥＴ５５をオフする（Ｓ４６）。その後の処理は図示を省略するが、ソーラーパネル２が発電した電力によって二次電池６が充電され、プッシュスイッチ９６１が押下されてＬＥＤ８２，８６の点灯が指示されたときに、ＭＯＳＦＥＴ５５をオンして二次電池６の放電を可能とする。
【００６４】
次いで、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量を強制的に０ｍＡｈに補正し（Ｓ４７）、更に、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７に与える制御信号のデューティ比を０％に設定することにより、ＬＥＤ８２，８６を消灯させて（Ｓ４８）図６の処理を終了する。
【００６５】
最後に、図７の処理は、例えば１秒周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
図７の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６が点灯しているか否かを判定し（Ｓ５１）、点灯していない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＬＥＤ８２，８６が駆動されていないため、そのまま図７の処理を終了する。ＬＥＤ８２，８６が点灯しているか否かは、プッシュスイッチ９６１の押下を受け付けてＬＥＤ８２，８６を点灯させたときに記憶した状態情報に基づいて判定してもよいし、ＰＷＭ制御回路９８に設定するデューティ比に基づいて判定してもよい。
【００６６】
ＬＥＤ８２，８６が点灯している場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、二次電池６が満充電状態にあるか否かを判定し（Ｓ５２）、満充電状態にある場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限して二次電池６の充電に振り向ける必要がないため、そのまま図７の処理を終了する。二次電池６が満充電状態にあるか否かは、充電用のＭＯＳＦＥＴ５０をオフしたときに記憶した状態情報に基づいて判定してもよいし、ＲＡＭ９３に記憶した残量が、例えば１８００ｍＡｈ（９０％に相当）より多いか否かに基づいて判定してもよい。
【００６７】
二次電池６が満充電状態にない場合（Ｓ５２：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、二次電池６が放電終止状態にあるか否かを判定し、放電終止状態にある場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、ＬＥＤ８２，８６が駆動されていないため、そのまま図７の処理を終了する。二次電池６が放電終止電状態にあるか否かは、放電用のＭＯＳＦＥＴ５５をオフしたときに記憶した状態情報に基づいて判定してもよいし、その他の情報によって適宜判定するようにしてもよい。
【００６８】
二次電池６が放電終止電状態にない場合（Ｓ５３：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、抵抗器３４，３５の直列回路及びＡ／Ｄ変換回路９７を介して検出したソーラーパネル２の発電電圧が、閾値電圧としての５Ｖより高いか否かを判定する（Ｓ５４）。閾値電圧は５Ｖに限定されない。発電電圧が５Ｖより高くない場合（Ｓ５４：ＮＯ）、ソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が十分とはいえないため、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限することなく図７の処理を終了する。
尚、ステップＳ５４では、発電電圧に基づく判定に替えて、ソーラーパネル２の出力電流が所定の電流より大きい否かを判定し、大きくない場合は、ソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が十分とはいえないものとして、図７の処理を終了するようにしてもよい。
【００６９】
発電電圧が、５Ｖより高い場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、抵抗器６３及びＡ／Ｄ変換回路９７を介して検出した二次電池６の充放電電流（ここでは充電電流）が、閾値電流としての５０ｍＡより多いか否かを判定する（Ｓ５５）。閾値電流は５０ｍＡに限定されず、充電電流が検出できるどうかを判定してもよい。充電電流が５０ｍＡより多くない場合（Ｓ５５：ＮＯ）、ソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が十分とはいえないため、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限することなく図７の処理を終了する。
【００７０】
充電電流が５０ｍＡより多い場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６が「強」で点灯しているか否かを判定し（Ｓ５６）、「強」で点灯している場合（Ｓ５６：ＹＥＳ）、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７に与える制御信号のデューティ比を制限することにより、例えばＬＥＤ８２，８６を「弱」での点灯に切り替え（Ｓ５７）た後、図７の処理を終了する。このようにデューティ比を制限することにより、ＬＥＤ８２，８６に供給すべき電力が削減されて二次電池６の充電に振り向けられる。
【００７１】
一方、ＬＥＤ８２，８６が「強」では点灯していない場合（Ｓ５６：ＮＯ）、即ち「弱」で点灯している場合、ＣＰＵ９１は、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７に与える制御信号のデューティ比を０％にすることにより、例えばＬＥＤ８２，８６を消灯に切り替え（Ｓ５８）た後、図７の処理を終了する。ここで制御信号のデューティ比は、ＬＥＤ８２，８６の「弱」での点灯時より小さい値にすればよく、０％には限定されない。このようにデューティ比を制限してＬＥＤ８２，８６の発光強度を下げた場合であっても、ソーラーパネル２には十分な光量の太陽光が照射していると想定されるため、周囲の照度が低下する割合が小さく抑えられる。
【００７２】
尚、本実施の形態にあっては、図７に示す処理において、ソーラーパネル２の発電電圧が閾値電圧より高いか又は出力電流が所定の電流より大きく、且つ充電電流が閾値電流より多い場合に、ＬＥＤ８２，８６の点灯強度（「強」又は「弱」）に応じてＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限したが、発電電圧が閾値電圧より高いか若しくは出力電流が所定の電流より大きい場合、又は充電電流が閾値電流より多い場合の何れかに該当する場合に、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限するようにしてもよい。
【００７３】
以上のように本実施の形態によれば、ソーラーパネル（太陽電池）の発電電圧又は出力電流と、二次電池の充電電流との何れか一方又は両方に基づいてＬＥＤを駆動する電流を制限する。これにより、二次電池の充電に振り向けられる電流が増大し、しかも、照明不足による周囲の光量の低下の影響が小さく抑えられる。
従って、太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能となる。
例えば、太陽電池を屋外に設置し、光源を屋内に設置する場合、昼間に太陽光が入射する室内において光源の照度を落としたとしても、ユーザーの利便性が損なわれる可能性は小さいため、昼間に光源の照度を落とした分だけ充電を十分に行うことにより、夜間における長時間の照明が可能となる。
また、図１に示す照明装置では、背面に光源が設置されているので、昼間に光源を点灯する必要性に乏しいが、仮に、誤って点灯のスイッチをオンしたままの状態であっても、光源への電力を制限して充電を行うことが可能となる。また、図１に示すような一体型の照明装置では、太陽電池の発電中に光源を点灯しないようにすると、スイッチをオンしても点灯しないので、ユーザーが故障と考える虞がある。これを防止するには、昼間の太陽電池の発電中に、光源の点灯が必要ないほど周囲が明るい場合であっても、光源を点灯させる必要がある。
【００７４】
また、ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流の大きさが所定の閾値より大きく、且つ、二次電池の充電電流を検出した場合、ＬＥＤを駆動する電流を制限する。
従って、ソーラーパネルの発電電圧が一定の電圧より高い状態又はソーラーパネルからの出力電流が一定の電流より大きい状態であり、且つ、ソーラーパネルからの出力電流のうち、少なくとも一部の電流が二次電池の充電に振り向けられているにも場合は、太陽光によって周囲が明るく照らされていることが想定されるため、ＬＥＤに供給する電力を制限して二次電池の充電に振り向けることが可能となる。
【００７５】
更に、ソーラーパネルが発電した電力に基づく電流をＰＷＭ制御して二次電池及びＬＥＤに供給する際に、ソーラーパネルが発電した発電電圧及び二次電池の電池電圧の差分の大／小に応じてデューティ比が小／大となるように制御する。従って、二次電池が過充電状態となるのを防止することが可能となる。
【００７６】
更にまた、ソーラーパネルが発電した電力によって充電される二次電池が満充電状態になった場合、ソーラーパネルから二次電池及びＬＥＤに供給する電流を遮断して、二次電池が過充電となるのを防止することが可能となる。
【００７７】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
２ ソーラーパネル
６ 二次電池
６１，６２ 単電池
８２，８６ ＬＥＤ（光源）
３４，３５ 抵抗器（発電検出部の一部）
５０ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ）
６３ 抵抗器（電流検出部の一部）
６４，６５ 抵抗器（電圧検出部の一部）
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９５ ＰＷＭ制御回路（ＰＷＭ制御部）
９６ Ｉ／Ｏポート
９７ Ａ／Ｄ変換回路（発電検出部、電流検出部及び電圧検出部の一部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラーパネルが発電した電力及び／又は該電力で充電される二次電池が放電した電力によって駆動する光源に供給する電力を制御する照明電力の制御方法、並びにこの制御方法を実行する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池のエネルギー密度及び充放電可能なサイクル数が増大し、各種特性の改善が進んだことと相まって、二次電池が活用される場が広まっている。二次電池は、放電が終了しても廃棄せずに充電して繰り返し使用できるため、特に省資源化及びランニングコストの低減が重視される場合に、自然エネルギーを利用する太陽電池（ソーラーパネル）と併用することによる相乗効果が期待される。
【０００３】
例えば、特許文献１及び２では、内蔵する二次電池を充電する太陽電池と、充電された二次電池で点灯されるＬＥＤとを備える照明装置が開示されている。この種の照明装置は、日中は太陽電池からの電力によって専ら二次電池に充電し、夜間（又は周囲の照度が低下した場合）は二次電池からの電力によって照明するものであり、太陽電池からの電力にて二次電池を充電しつつＬＥＤにも電力を供給できるものではない。特許文献１及び２に開示された照明装置では、ニッケルカドミウム電池のような耐過充電特性に優れた二次電池を用いる場合を除いて、二次電池が満充電となった場合は、過充電を防止するために充電が停止される。
【０００４】
一方、例えば日中の補助光としても使用される照明装置では、日中は太陽電池からの電力で二次電池に充電すると共に照明も行い、夜間は専ら二次電池からの電力で照明することとなる。このように、太陽電池からの電力によって二次電池への充電と、周囲を照明する光源への電力の供給とを同時に行い得る装置では、太陽電池、二次電池及び光源が、スイッチを介して並列的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５９５２１号公報
【特許文献２】特開２０１０−５５７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、二次電池への充電中に照明を行う場合、太陽電池が発電した電力のうちの少なからぬ割合が光源に供給されることとなり、日中に十分な光量があるにも関わらず、二次電池への充電が効率的に行えないという問題があった。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能な照明電力の制御方法及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る照明電力の制御方法は、ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置で前記光源に供給する電力を制御する方法において、前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流と、前記二次電池の充電電流とを検出し、検出した発電電圧又は出力電流と、充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る照明電力の制御方法は、検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る照明電力の制御方法は、前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部を備え、前記二次電池の電池電圧を検出し、検出した発電電圧及び電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る照明電力の制御方法は、前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出し、満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフすることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る照明装置は、ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置において、前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流を検出する発電検出部と、前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部とを備え、前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流と、前記電流検出部が検出した充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る照明装置は、前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、前記電流検出部が充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る照明装置は、前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部と、前記二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部とを備え、前記ＰＷＭ制御部は、前記発電検出部が検出した発電電圧及び前記電圧検出部が検出した電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る照明装置は、前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、前記電流検出部が検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出する検出手段を備え、該検出手段が満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフするようにしてあることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、ソーラーパネル（太陽電池）の発電電圧又は出力電流と、二次電池の充電電流との何れか一方又は両方に基づいて光源に供給する電力を制限する。
ここで、ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流が適当に検出される場合は、太陽光によって周囲が適当に照らされていることが想定され、二次電池の充放電電流が充電側に振れている場合は、ソーラーパネルが発電した電力の余剰分が充電に振り向けられるほどの照度で太陽光が入射していることが想定される。上記何れかの場合又はこれらを組み合わせた場合は、太陽光が入射する室内において光源の照度を落としたとしても、ユーザーの利便性が損なわれる可能性は小さいため、光源に供給する電力を制限することにより、二次電池の充電に振り向けられる電力が増大し、しかも、照明不足による周囲の光量の低下の影響が小さく抑えられる。そして、夜間における長時間の照明が可能となる。
尚、照明装置の実装形態によっては、太陽電池の発電中に光源を点灯しないようにすると、スイッチをオンしても点灯しないので、ユーザーが故障と考える虞がある。これを防止するには、昼間の太陽電池の発電中に、光源の点灯が必要ないほど周囲が明るい場合であっても、光源を点灯させる必要がある。
【００１７】
本発明にあっては、ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、二次電池の充電電流を検出した場合、光源に供給する電力を制限する。
これにより、ソーラーパネルの発電電圧が一定の電圧より高い状態又はソーラーパネルからの出力電流が一定の電流より大きい状態にある場合、且つ、ソーラーパネルからの出力電流のうち、少なくとも一部の電流が二次電池の充電に振り向けられている場合は、太陽光によって周囲が明るく照らされていることが想定されるため、光源に供給する電力を制限して二次電池の充電に振り向ける。
【００１８】
本発明にあっては、ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して二次電池及び光源に供給する際に、ソーラーパネルが発電した発電電圧及び二次電池の電池電圧の差分に基づいてＰＷＭ制御のデューティ比を決定する。
これにより、発電電圧及び電池電圧の差分の大／小に応じてデューティ比が小／大となるように制御する場合は、二次電池が過充電状態となることが防止される。また、二次電池及び光源への電力供給経路において、例えば、定電流回路又はドロッパ回路での発熱が抑えられる。
【００１９】
本発明にあっては、ソーラーパネルが発電した電力によって充電される二次電池が満充電状態になった場合、二次電池が過充電となるのを防止するために、ソーラーパネルから二次電池及び光源に供給する電力を遮断する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ソーラーパネル（太陽電池）の発電電圧が高いか若しくは出力電流が大きい場合、又は二次電池の充放電電流が充電側に振れている場合の何れか一方又は両方に該当する場合に、光源に供給する電力を制限することにより、二次電池の充電に振り向けられる電力が増大し、しかも、照明不足による周囲の光量の低下の影響が小さく抑えられる。
従って、太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る照明装置の外観を略示する斜視図である。
【図２】照明装置の接続構成を略示する回路図である。
【図３】Ａはソーラーパネルの発電電圧の時間変化を示す説明図、Ｂは二次電池の充放電電流の時間変化を示す説明図、Ｃはソーラーパネルによる発電中の期間を示す説明図、ＤはＬＥＤの駆動電流を制限する期間を示す説明図である。
【図４】定電流回路から出力される電流をＰＷＭ制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】二次電池の残量を算出するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】二次電池の放電終止状態を監視するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ＬＥＤの駆動電流を制限するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係る照明装置の外観を略示する斜視図である。図中１は合成樹脂からなるケースであり、ケース１は、正面視が略矩形状をなし、側面視がＬ字形状をなしている。ケース１の正面には、８個のソーラーセル２１，２２，・・２８からなるソーラーパネル２が、碁盤の目状の格子模様をなすように配されている。ケース１の背面には、周囲を照明するＬＥＤ８２，８６（図２参照）が高さ方向の中央部に横並びに設けられており、該ＬＥＤ８２，８６の点灯及び消灯を切り替えるためのプッシュスイッチ９６１（図２参照）が一側方の上部に設けられている。
【００２３】
ソーラーパネル２が発電した電力は、後述する二次電池６に充電され、該二次電池６が放電した電力及び／又はソーラーパネル２が発電した電力によってＬＥＤ８２，８６が発光し、それにより周囲が照明される。ＬＥＤ８２，８６の発光強度は、プッシュスイッチ９６１による切り替えが可能であり、プッシュスイッチ９６１が押下される都度、ＬＥＤ８２，８６が点灯「弱」、点灯「強」及び消灯へと巡回的に切り替わるようになっている。
【００２４】
図２は、照明装置の接続構成を略示する回路図である。図２では、回路の要部におけるノイズを適宜低減するための抵抗及びコンデンサを図示せずに省略してある。適宜用いられるプルアップ抵抗についても、その図示及び説明を省略する。図に示すＭＯＳＦＥＴは全てＰチャネル型であり、ベース接地のトランジスタは全てＮＰＮ型である。また、ＮＰＮ型の各トランジスタのベース及び接地電位間に接続された抵抗器は、夫々のトランジスタのオン及びオフを確実に行うためのものであり、その説明を省略する。
【００２５】
照明装置は、ソーラーセル２１，２２，・・２８を直列に接続してなるソーラーパネル２を備える。ソーラーパネル２が発電した電圧は、抵抗器３１を介してベース接地のトランジスタ３２のベースに与えられると共に、逆流防止用のダイオード３３を介して定電流回路４の入力端子と、一端が接地電位に接続された抵抗器３４，３５の直列回路の他端とに与えられる。
尚、図２に示す回路では、ソーラーパネル２による発電電流を検出する回路が含まれていないが、ソーラーパネル２が発電する電力の指標とするために、例えばダイオード３３を順方向に流れる電流を検出するようにしてもよい。
【００２６】
定電流回路４は、入力端子に一端が接続された抵抗器４１と、出力端子にコレクタが接続されたＰＮＰ型のトランジスタ４２とを有し、制御端子４０がトランジスタ４２のベースに接続されている。トランジスタ４２のエミッタは、抵抗器４１の他端に接続されている。抵抗器４１の両端には、抵抗器４１に生じる電圧降下が順方向となるように、ＰＮＰ型のトランジスタ４３のエミッタ及びベースが接続されている。トランジスタ４３のコレクタは、順方向のダイオード４４を介してトランジスタ４２のベースに接続されている。
【００２７】
定電流回路４の制御端子４０は、抵抗器４５を介してベース接地のトランジスタ４６のコレクタに接続されている。定電流回路４の出力端子は、抵抗器４８を介して充電用のＭＯＳＦＥＴ５０のソース及び抵抗器５１の一端に接続されている。抵抗器５１の他端は、ＭＯＳＦＥＴ５０のゲートと、一端がベース接地のトランジスタ５３のコレクタに接続された抵抗器５２の他端とに接続されている。
【００２８】
充電用のＭＯＳＦＥＴ５０のドレインは、ニッケル水素電池からなる単電池６１，６２を直列に接続してなる二次電池６のプラス端子と、一端が接地電位に接続された抵抗器６４，６５の直列回路の他端とに接続されている。二次電池６のマイナス端子は、抵抗器６３を介して接地電位に接続されている。単電池６１，６２の接続点は、一端が接地電位に接続された抵抗器６６，６７の直列回路の他端に接続されている。
【００２９】
充電用のＭＯＳＦＥＴ５０のドレイン及び二次電池６のプラス端子は、放電用のＭＯＳＦＥＴ５５のソース及び抵抗器５５の一端に接続されている。抵抗器５５の他端は、ＭＯＳＦＥＴ５５のゲートと、一端がベース接地のトランジスタ５８のコレクタに接続された抵抗器５７の他端とに接続されている。放電用のＭＯＳＦＥＴ５５のドレインは、スイッチング電源部７の入力端子に接続されている。
【００３０】
スイッチング電源部７は、Ｖｃｃ（＋５Ｖ）を出力するものであり、出力端子が、抵抗器８１，８５の夫々を介してＬＥＤ８２，８６のアノードに接続されている。ＬＥＤ８２，８６夫々のカソードは、ベース接地のトランジスタ８３，８７のコレクタに接続されている。
【００３１】
照明装置は、また、マイクロコンピュータからなる制御部９を備える。制御部９はＣＰＵ９１を有し、ＣＰＵ９１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ９２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ９３、各種時間を並列的に計時するタイマ９４、及び照明装置内の各部に対して入出力を行うＩ／Ｏポート９６と互いにバス接続されている。Ｉ／Ｏポート９６の入力端子には、トランジスタ３２のコレクタと、一端が接地電位に接続されたプッシュスイッチ９６１の他端とが接続されている。Ｉ／Ｏポート９６の出力端子は、抵抗器５４，５９の夫々を介してトランジスタ５３，５８のベースに接続されている。
【００３２】
ＣＰＵ９１には、また、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換回路９７と、出力する制御信号のデューティ比が任意に制御されるＰＷＭ制御回路９５，９８とがバス接続されている。Ａ／Ｄ変換回路９７には、抵抗器３４，３５の接続点、抵抗器６４，６５の接続点及び抵抗器６６，６７の接続点と、抵抗器６３の両端とが接続されている。ＰＷＭ制御回路９５は、抵抗器４７を介してトランジスタ４６のベースに接続されている。ＰＷＭ制御回路９８は、抵抗器８４，８８の夫々を介してトランジスタ８３，８７のベースに接続されている。
【００３３】
ＲＯＭ９２は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM ）又はフラッシュメモリからなる不揮発性メモリである。ＲＯＭ９２には、プログラムの他に、二次電池６の残量の初期値等の固定データが記憶される。ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９２に予め格納されている制御プログラムに従って、本発明に係る照明装置としての機能を実現するための各種処理を実行する。以下では、図２の回路の動作及びＣＰＵ９１の処理内容の概要について説明する。
【００３４】
太陽光が照射されてソーラーパネル２が発電を開始した場合、抵抗器３１を介してトランジスタ３２にベース電流が流れ、トランジスタ３２がオンしてコレクタがＬ（ロウ）レベルとなる。ＣＰＵ９１は、Ｉ／Ｏポート９６を介してトランジスタ３２のコレクタのＬレベルを取り込むことにより、ソーラーパネル２が発電中であることを検出する。
【００３５】
ソーラーパネル２が発電した電圧は、抵抗器３４，３５の直列回路で分圧されており、分圧された電圧がＡ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電圧値に変換される。ＣＰＵ９１は、変換されたデジタルの電圧値を取り込み、抵抗器３４，３５による分圧比を逆算してソーラーパネル２の発電電圧を検出する。
【００３６】
定電流回路４は、入力端子及び出力端子間に流れるトランジスタ４２のコレクタ電流が一定となるようにする回路である。抵抗器４１を流れるトランジスタ４２のコレクタ電流によって抵抗器４１に生じる電圧降下が、トランジスタ４３のエミッタ・ベース間のオン電圧まで上昇した場合、トランジスタ４３が導通し始める。その後、トランジスタ４３のエミッタ・コレクタ間電圧及びダイオード４４のオン電圧を加算した電圧と、トランジスタ４３のエミッタ・ベース間電圧及びトランジスタ４２のエミッタ・ベース間電圧を加算した電圧とが等しくなる状態で、トランジスタ４２，４３夫々のコレクタ電流がバランスする。この状態において抵抗器４１に生じる電圧降下は、トランジスタ４３のエミッタ・ベース間のオン電圧とほぼ等しいから、トランジスタ４２のコレクタ電流が一定（本実施の形態では２５０ｍＡ）に保たれる。
【００３７】
ところで、トランジスタ４２にコレクタ電流を流すには、制御端子４０、抵抗器４５及びトランジスタ４６を介してトランジスタ４２のベース電流が接地電位に流れるようにする必要がある。ここで、トランジスタ４６がオンするのは、ＰＷＭ制御回路９５から抵抗器４７を介してトランジスタ４６のベースに与えられる制御信号がオンする場合である。従って、ＣＰＵ９１がＰＷＭ制御回路９５に出力させる制御信号に応じたデューティ比で、定電流回路４の入力端子及び出力端子間に定電流が流れる。つまり、上記制御信号に応じたデューティ比で、定電流回路４に流れる定電流が低減される。ＣＰＵ９１は、ソーラーパネル２による発電電圧と二次電池６の電池電圧との差分の大／小に応じて、上記制御信号のデューティ比が小／大となるように制御する。これにより、二次電池６の過充電が防止される。また、二次電池及び光源への電力供給経路において、例えば、定電流回路又はドロッパ回路での発熱が抑えられる。
【００３８】
充電用のＭＯＳＦＥＴ５０は、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５４を介してベースにオン信号が与えられるトランジスタ５３がオンすることによってゲートがＬレベルとなり、ソース・ドレイン間が導通する。このようにしてＭＯＳＦＥＴ５０は通常オンしており、ソーラーパネル２が発電中である間に定電流回路４から抵抗器４８を介して供給される電流のうち、ＬＥＤ８２，８６の点灯に消費される電流を除いた余剰電流によって二次電池６が充電される。
【００３９】
二次電池６の両端電圧は、抵抗器６４，６５の直列回路によって分圧されており、分圧された電圧がＡ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電圧値に変換される。同様に、二次電池６のうち、接地電位側の単電池６２の両端電圧は、抵抗器６６，６７の直列回路によって分圧されており、分圧された電圧がＡ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電圧値に変換される。ＣＰＵ９１は、変換されたこれらの電圧値を取り込み、抵抗器６４，６５及び抵抗器６６，６７による分圧比を夫々逆算して二次電池６及び単電池６２の電池電圧を検出する。単電池６１の電池電圧は、二次電池６の電池電圧から単電池６２の電池電圧を減算して算出される。
【００４０】
二次電池６の充放電電流(充電電流を正の電流とし、放電電流を負の電流とするもの)によって抵抗器６３に生じた電圧降下は、Ａ／Ｄ変換回路９７に取り込まれてデジタルの電流値に変換される。ＣＰＵ９１は、変換されたデジタルの電流値を取り込んで二次電池６の充放電電流を検出する。ＣＰＵ９１は、二次電池６の充放電電流を２５０ｍｓ周期で検出して１分間の平均値を算出し、算出した充放電電流を積算して二次電池６の残量を算出する。
【００４１】
算出した残量が２０００ｍＡｈ以上となった場合、ＣＰＵ９１は、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５４を介してトランジスタ５３のベースに与えているオン信号をオフすることにより、充電用のＭＯＳＦＥＴ５０をオフして二次電池６の充電を停止させる。残量を算出中に単電池６１又は６２の電池電圧が１．４５Ｖ以上となった場合、ＣＰＵ９１は、二次電池６の残量を強制的に１５００ｍＡｈ（＝７５％）に補正する。また、残量を算出中に単電池６１又は６２の電池電圧が１．１５Ｖ未満となった場合、ＣＰＵ９１は、二次電池６の残量を強制的に１００ｍＡｈ（＝５％）に補正する。
【００４２】
放電用のＭＯＳＦＥＴ５５は、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５９を介してベースにオン信号が与えられるトランジスタ５８がオンすることによってゲートがＬレベルとなり、ソース・ドレイン間が導通する。このようにしてオン状態にあるＭＯＳＦＥＴ５５は、ソーラーパネル２が発電中である間に定電流回路４から充電用のＭＯＳＦＥＴ５０を介して供給される電流、及び／又は二次電池６から放電された電流をスイッチング電源部７の入力端子に導通させる。
【００４３】
二次電池６の放電中に、２５０ｍｓ周期で検出している二次電池６の電池電圧が、（例えば８回）連続して２Ｖ未満（＝１Ｖ未満／単電池６１，６２）となった場合、ＣＰＵ９１は、二次電池６の過放電を防止するために、Ｉ／Ｏポート９６の出力端子から抵抗器５９を介してトランジスタ５８のベースに与えているオン信号をオフすることによって放電用のＭＯＳＦＥＴ５５をオフする。この場合、ＣＰＵ９１は、更に、二次電池６の残量を強制的に０ｍＡｈに補正すると共に、ＬＥＤ８２，８６を強制的に消灯させる。
【００４４】
ＬＥＤ８２，８６は、トランジスタ８３，８７がオンしたときに、Ｖｃｃ（＋５Ｖ）から抵抗器８１，８５を介して流れる電流によって駆動されて発光する。トランジスタ８３，８７がオンするのは、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７のベースに与えられる制御信号がオンする場合である。従って、ＣＰＵ９１がＰＷＭ制御回路９８に出力させる制御信号に応じたデューティ比で、ＬＥＤ８２，８６がＰＷＭ調光される。トランジスタ８３，８７がオンしている間にＬＥＤ８２，８６に供給される電流及び電力は一定であるから、ＬＥＤ８２，８６を駆動する電流をＰＷＭ制御することは、ＬＥＤ８２，８６に供給する電力をＰＷＭ制御することと同意である。
【００４５】
以上のように構成された照明装置で、ソーラーパネル２の発電電圧及び二次電池６の充放電電流に基づいてＬＥＤ８２，８６に供給する電力を制限する具体例について説明する。
図３のＡはソーラーパネル２の発電電圧の時間変化を示す説明図、Ｂは二次電池６の充放電電流の時間変化を示す説明図、Ｃはソーラーパネル２による発電中の期間を示す説明図、ＤはＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限する期間を示す説明図である。図中横軸は時間を表し、ＡからＤ夫々の縦軸は、発電電圧、充放電電流、発電中検出信号及びＬＥＤ駆動電流を表す。
【００４６】
図３Ａから図３Ｄでは、時刻ｔ１より前から時刻ｔ４を過ぎる頃までソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が増加し、時刻ｔ４から時刻ｔ５に至る間に光量が増加から減少に転じ、その後、時刻ｔ８より後まで光量が減少し続ける。
時刻ｔ１から時刻ｔ８までの間、トランジスタ３２がオンし続けることにより、ソーラーパネル２が発電中であることが検出される。時刻ｔ１では、ソーラーパネル２が発電した電力は二次電池６の充電に寄与しておらず、二次電池６はＬＥＤ８２，８６を駆動するために放電している。
【００４７】
時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る間に、ソーラーパネル２が発電した電力が二次電池６の充電に寄与し始め、時刻ｔ２から時刻ｔ７までの間、ソーラーパネル２が発電した電力によってＬＥＤ８２，８６を駆動する電力が賄われると共に、余剰電力によって二次電池６が充電される。
【００４８】
時刻ｔ３から時刻ｔ６までの間は、二次電池６の充放電電流が所定の電流閾値を超えている。太陽光の光量が更に増加する時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間は、ソーラーパネル２の発電電圧が所定の電圧閾値を超えている。本実施の形態では、二次電池６の充放電電流が所定の電流閾値を超えており、且つ、ソーラーパネル２の発電電圧が所定の電圧閾値を超えている期間、即ち時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間、太陽光によって周囲が明るく照らされていることを想定してＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限する。
【００４９】
以下では、上述した照明装置の制御部９の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ９２に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵ９１により実行される。
図４は、定電流回路４から出力される電流をＰＷＭ制御するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートであり、図５は、二次電池６の残量を算出するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートであり、図６は、二次電池６の放電終止状態を監視するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートである。また、図７は、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限するＣＰＵ９１の処理手順を示すフローチャートである。
【００５０】
図４の処理は、ソーラーパネル２が発電した電圧によってトランジスタ３２がオンすることにより発電中検出信号（図３Ｃ参照）がオンとなっている間、２５０ｍｓ周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
図４の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、抵抗器３４，３５の直列回路及びＡ／Ｄ変換回路９７を介してソーラーパネル２の発電電圧を検出し（Ｓ１１）、更に、抵抗器６４，６５の直列回路及びＡ／Ｄ変換回路９７を介して、単電池６１，６２を直列に接続した二次電池６の電池電圧を検出する（Ｓ１２）。
【００５１】
次いで、ＣＰＵ９１は、検出した発電電圧及び電池電圧の差分を算出し（Ｓ１３）、算出した差分が６Ｖより大きいか否かを判定する（Ｓ１４）。６Ｖより大きい場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＰＷＭ制御回路９５に設定するデューティ比を０％にして（Ｓ１５）図４の処理を終了する。
【００５２】
算出した差分が６Ｖより大きくない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、差分が３Ｖより小さいか否かを判定し（Ｓ１６）、３Ｖより小さい場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＰＷＭ制御回路９５に設定するデューティ比を１００％にして（Ｓ１７）図４の処理を終了する。一方、差分が３Ｖから６Ｖまでの場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ＰＷＭ制御回路９５に設定するデューティ比を、［（６Ｖ−差分）／０．３Ｖ］×１０によって算出（[ｘ]はガウス記号）される百分率にして（Ｓ１８）図４の処理を終了する。このように、差分が６Ｖから３Ｖまで低下する間に、デューティ比が０．３Ｖ毎に１０％ずつ増加するように制御される。
【００５３】
次に、図５の処理は、二次電池６の充放電電流の平均値が算出される都度起動される。二次電池６の充放電電流は、図５の処理とは異なる別処理にて２５０ｍｓ周期で検出されており、２４０回分の検出値の平均値が１分毎に算出される。図５の処理で用いられる残量はＲＡＭ９３に記憶されており、電源投入に伴う初期化時、及び二次電池６の脱着検出時に、二次電池６又は単電池６１若しくは単電池６２の電池電圧を検出して適当な値に設定される。
【００５４】
図５の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２を直列に接続した二次電池６の電池電圧を検出し、検出した電池電圧が、放電終止電圧とされる２Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ２１）。２Ｖ以下ではない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量に、上述した充放電電流の平均値を加算して残量を更新する（Ｓ２２）。電池電圧が２Ｖ以下の場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、残量を更新することなくステップＳ２３に処理を進める。
【００５５】
次いで、ＣＰＵ９１は、残量が２０００ｍＡｈ以上であるか否かを判定し（Ｓ２３）、２０００ｍＡｈ以上の場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｉ／Ｏポート９６及び抵抗器５４を介してトランジスタ５３のベースにオフ信号を与えることにより、充電用のＭＯＳＦＥＴ５０をオフして（Ｓ２４）図５の処理を終了する。その後の処理は図示を省略するが、二次電池６の残量が１８００ｍＡｈ（９０％に相当）まで低下したときに、ＭＯＳＦＥＴ５０をオンして二次電池６の充電を可能とする。
【００５６】
残量が２０００ｍＡｈ以上ではない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、二次電池６が充電中であるか否かを判定する（Ｓ２５）。ここで、充電中であることの判定は、上述した充放電電流の平均値が正の電流であることを判定してもよいし、トランジスタ３２及びＩ／Ｏポート９６を介して検出される発電中信号がオンであることを判定するようにしてもよい。
【００５７】
二次電池６が充電中の場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２の電池電圧を検出し、高い方の電池電圧が１．４５Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ２６）。１．４５以上ではない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、残量を補正することなく図５の処理を終了する。
【００５８】
高い方の電池電圧が１．４５Ｖ以上の場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量が１５００ｍＡｈ未満であるか否かを判定し（Ｓ２７）、１５００ｍＡｈ未満ではない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、残量を補正することなく図５の処理を終了する。一方、残量が１５００ｍＡｈ未満の場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、残量を強制的に１５００ｍＡｈに補正して（Ｓ２８）図５の処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２５で二次電池６が充電中ではない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、即ち二次電池６が放電中の場合、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２の電池電圧を検出し、低い方の電池電圧が１．１５Ｖ未満であるか否かを判定する（Ｓ２９）。１．１５未満ではない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、残量を補正することなく図５の処理を終了する。
【００６０】
低い方の電池電圧が１．１５Ｖ未満の場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量が１００ｍＡｈより多いか否かを判定し（Ｓ３０）、１００ｍＡｈより多くない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、残量を補正することなく図５の処理を終了する。一方、残量が１００ｍＡｈより多い場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、残量を強制的に１００ｍＡｈに補正して（Ｓ３１）図５の処理を終了する。
【００６１】
次に、図６の処理は２５０ｍｓ周期で起動されるが、これに限定されるものではない。この処理で用いられるＣＮＴは、回数をカウントするための変数であり、ＲＡＭ９３に記憶される。
図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、単電池６１，６２を直列に接続した二次電池６の電池電圧を検出し（Ｓ４１）、検出した電池電圧が、２Ｖ未満であるか否かを判定する（Ｓ４２）。
【００６２】
電池電圧が２Ｖ未満ではない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、ＣＮＴをゼロクリアして（Ｓ４３）図６の処理を終了する。電池電圧が２Ｖ未満の場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＣＮＴを１だけインクリメントし（Ｓ４４）、ＣＮＴが８になったか否かを判定する（Ｓ４５）、８になっていない場合（Ｓ４５：ＮＯ）、即ち、電池電圧が２Ｖ未満と連続して判定した回数が８回未満の場合、ＣＰＵ９１は、そのまま図６の処理を終了する。
【００６３】
ＣＮＴが８になった場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、即ち、二次電池６が放電終止状態にあると判定される場合、ＣＰＵ９１は、Ｉ／Ｏポート９６及び抵抗器５９を介してトランジスタ５８のベースにオフ信号を与えることによって放電用のＭＯＳＦＥＴ５５をオフする（Ｓ４６）。その後の処理は図示を省略するが、ソーラーパネル２が発電した電力によって二次電池６が充電され、プッシュスイッチ９６１が押下されてＬＥＤ８２，８６の点灯が指示されたときに、ＭＯＳＦＥＴ５５をオンして二次電池６の放電を可能とする。
【００６４】
次いで、ＣＰＵ９１は、ＲＡＭ９３に記憶した残量を強制的に０ｍＡｈに補正し（Ｓ４７）、更に、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７に与える制御信号のデューティ比を０％に設定することにより、ＬＥＤ８２，８６を消灯させて（Ｓ４８）図６の処理を終了する。
【００６５】
最後に、図７の処理は、例えば１秒周期で起動されるが、これに限定されるものではない。
図７の処理が起動された場合、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６が点灯しているか否かを判定し（Ｓ５１）、点灯していない場合（Ｓ５１：ＮＯ）、ＬＥＤ８２，８６が駆動されていないため、そのまま図７の処理を終了する。ＬＥＤ８２，８６が点灯しているか否かは、プッシュスイッチ９６１の押下を受け付けてＬＥＤ８２，８６を点灯させたときに記憶した状態情報に基づいて判定してもよいし、ＰＷＭ制御回路９８に設定するデューティ比に基づいて判定してもよい。
【００６６】
ＬＥＤ８２，８６が点灯している場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、二次電池６が満充電状態にあるか否かを判定し（Ｓ５２）、満充電状態にある場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限して二次電池６の充電に振り向ける必要がないため、そのまま図７の処理を終了する。二次電池６が満充電状態にあるか否かは、充電用のＭＯＳＦＥＴ５０をオフしたときに記憶した状態情報に基づいて判定してもよいし、ＲＡＭ９３に記憶した残量が、例えば１８００ｍＡｈ（９０％に相当）より多いか否かに基づいて判定してもよい。
【００６７】
二次電池６が満充電状態にない場合（Ｓ５２：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、二次電池６が放電終止状態にあるか否かを判定し、放電終止状態にある場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、ＬＥＤ８２，８６が駆動されていないため、そのまま図７の処理を終了する。二次電池６が放電終止電状態にあるか否かは、放電用のＭＯＳＦＥＴ５５をオフしたときに記憶した状態情報に基づいて判定してもよいし、その他の情報によって適宜判定するようにしてもよい。
【００６８】
二次電池６が放電終止電状態にない場合（Ｓ５３：ＮＯ）、ＣＰＵ９１は、抵抗器３４，３５の直列回路及びＡ／Ｄ変換回路９７を介して検出したソーラーパネル２の発電電圧が、閾値電圧としての５Ｖより高いか否かを判定する（Ｓ５４）。閾値電圧は５Ｖに限定されない。発電電圧が５Ｖより高くない場合（Ｓ５４：ＮＯ）、ソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が十分とはいえないため、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限することなく図７の処理を終了する。
尚、ステップＳ５４では、発電電圧に基づく判定に替えて、ソーラーパネル２の出力電流が所定の電流より大きい否かを判定し、大きくない場合は、ソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が十分とはいえないものとして、図７の処理を終了するようにしてもよい。
【００６９】
発電電圧が、５Ｖより高い場合（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、抵抗器６３及びＡ／Ｄ変換回路９７を介して検出した二次電池６の充放電電流（ここでは充電電流）が、閾値電流としての５０ｍＡより多いか否かを判定する（Ｓ５５）。閾値電流は５０ｍＡに限定されず、充電電流が検出できるどうかを判定してもよい。充電電流が５０ｍＡより多くない場合（Ｓ５５：ＮＯ）、ソーラーパネル２に照射される太陽光の光量が十分とはいえないため、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限することなく図７の処理を終了する。
【００７０】
充電電流が５０ｍＡより多い場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ９１は、ＬＥＤ８２，８６が「強」で点灯しているか否かを判定し（Ｓ５６）、「強」で点灯している場合（Ｓ５６：ＹＥＳ）、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７に与える制御信号のデューティ比を制限することにより、例えばＬＥＤ８２，８６を「弱」での点灯に切り替え（Ｓ５７）た後、図７の処理を終了する。このようにデューティ比を制限することにより、ＬＥＤ８２，８６に供給すべき電力が削減されて二次電池６の充電に振り向けられる。
【００７１】
一方、ＬＥＤ８２，８６が「強」では点灯していない場合（Ｓ５６：ＮＯ）、即ち「弱」で点灯している場合、ＣＰＵ９１は、ＰＷＭ制御回路９８から抵抗器８４，８８を介してトランジスタ８３，８７に与える制御信号のデューティ比を０％にすることにより、例えばＬＥＤ８２，８６を消灯に切り替え（Ｓ５８）た後、図７の処理を終了する。ここで制御信号のデューティ比は、ＬＥＤ８２，８６の「弱」での点灯時より小さい値にすればよく、０％には限定されない。このようにデューティ比を制限してＬＥＤ８２，８６の発光強度を下げた場合であっても、ソーラーパネル２には十分な光量の太陽光が照射していると想定されるため、周囲の照度が低下する割合が小さく抑えられる。
【００７２】
尚、本実施の形態にあっては、図７に示す処理において、ソーラーパネル２の発電電圧が閾値電圧より高いか又は出力電流が所定の電流より大きく、且つ充電電流が閾値電流より多い場合に、ＬＥＤ８２，８６の点灯強度（「強」又は「弱」）に応じてＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限したが、発電電圧が閾値電圧より高いか若しくは出力電流が所定の電流より大きい場合、又は充電電流が閾値電流より多い場合の何れかに該当する場合に、ＬＥＤ８２，８６の駆動電流を制限するようにしてもよい。
【００７３】
以上のように本実施の形態によれば、ソーラーパネル（太陽電池）の発電電圧又は出力電流と、二次電池の充電電流との何れか一方又は両方に基づいてＬＥＤを駆動する電流を制限する。これにより、二次電池の充電に振り向けられる電流が増大し、しかも、照明不足による周囲の光量の低下の影響が小さく抑えられる。
従って、太陽電池が発電した電力によって二次電池の充電及び周囲の照明を行う場合に、周囲の照度の低下を回避して二次電池の充電を効率的に行うことが可能となる。
例えば、太陽電池を屋外に設置し、光源を屋内に設置する場合、昼間に太陽光が入射する室内において光源の照度を落としたとしても、ユーザーの利便性が損なわれる可能性は小さいため、昼間に光源の照度を落とした分だけ充電を十分に行うことにより、夜間における長時間の照明が可能となる。
また、図１に示す照明装置では、背面に光源が設置されているので、昼間に光源を点灯する必要性に乏しいが、仮に、誤って点灯のスイッチをオンしたままの状態であっても、光源への電力を制限して充電を行うことが可能となる。また、図１に示すような一体型の照明装置では、太陽電池の発電中に光源を点灯しないようにすると、スイッチをオンしても点灯しないので、ユーザーが故障と考える虞がある。これを防止するには、昼間の太陽電池の発電中に、光源の点灯が必要ないほど周囲が明るい場合であっても、光源を点灯させる必要がある。
【００７４】
また、ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流の大きさが所定の閾値より大きく、且つ、二次電池の充電電流を検出した場合、ＬＥＤを駆動する電流を制限する。
従って、ソーラーパネルの発電電圧が一定の電圧より高い状態又はソーラーパネルからの出力電流が一定の電流より大きい状態であり、且つ、ソーラーパネルからの出力電流のうち、少なくとも一部の電流が二次電池の充電に振り向けられているにも場合は、太陽光によって周囲が明るく照らされていることが想定されるため、ＬＥＤに供給する電力を制限して二次電池の充電に振り向けることが可能となる。
【００７５】
更に、ソーラーパネルが発電した電力に基づく電流をＰＷＭ制御して二次電池及びＬＥＤに供給する際に、ソーラーパネルが発電した発電電圧及び二次電池の電池電圧の差分の大／小に応じてデューティ比が小／大となるように制御する。従って、二次電池が過充電状態となるのを防止することが可能となる。
【００７６】
更にまた、ソーラーパネルが発電した電力によって充電される二次電池が満充電状態になった場合、ソーラーパネルから二次電池及びＬＥＤに供給する電流を遮断して、二次電池が過充電となるのを防止することが可能となる。
【００７７】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
２ ソーラーパネル
６ 二次電池
６１，６２ 単電池
８２，８６ ＬＥＤ（光源）
３４，３５ 抵抗器（発電検出部の一部）
５０ ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ）
６３ 抵抗器（電流検出部の一部）
６４，６５ 抵抗器（電圧検出部の一部）
９１ ＣＰＵ
９２ ＲＯＭ
９３ ＲＡＭ
９５ ＰＷＭ制御回路（ＰＷＭ制御部）
９６ Ｉ／Ｏポート
９７ Ａ／Ｄ変換回路（発電検出部、電流検出部及び電圧検出部の一部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置で前記光源に供給する電力を制御する方法において、
前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流と、前記二次電池の充電電流とを検出し、
検出した発電電圧又は出力電流と、充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限すること
を特徴とする照明電力の制御方法。
【請求項２】
検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限すること
を特徴とする請求項１に記載の照明電力の制御方法。
【請求項３】
前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部を備え、
前記二次電池の電池電圧を検出し、
検出した発電電圧及び電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の照明電力の制御方法。
【請求項４】
前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、
検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出し、
満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフすること
を特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の照明電力の制御方法。
【請求項５】
ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置において、
前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流を検出する発電検出部と、
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部とを備え、
前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流と、前記電流検出部が検出した充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあること
を特徴とする照明装置。
【請求項６】
前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、前記電流検出部が充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあること
を特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部と、
前記二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記ＰＷＭ制御部は、前記発電検出部が検出した発電電圧及び前記電圧検出部が検出した電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御するようにしてあること
を特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、
前記電流検出部が検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出する検出手段を備え、
該検出手段が満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフするようにしてあること
を特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項１】
ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置で前記光源に供給する電力を制御する方法において、
前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流と、前記二次電池の充電電流とを検出し、
検出した発電電圧又は出力電流と、充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限すること
を特徴とする照明電力の制御方法。
【請求項２】
検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限すること
を特徴とする請求項１に記載の照明電力の制御方法。
【請求項３】
前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部を備え、
前記二次電池の電池電圧を検出し、
検出した発電電圧及び電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の照明電力の制御方法。
【請求項４】
前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、
検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出し、
満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフすること
を特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の照明電力の制御方法。
【請求項５】
ソーラーパネルが発電した電力で充電される二次電池と、該二次電池が放電した電力及び／又は前記ソーラーパネルが発電した電力の供給によって駆動される光源とを備える照明装置において、
前記ソーラーパネルの発電電圧又は出力電流を検出する発電検出部と、
前記二次電池の充電電流を検出する電流検出部とを備え、
前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流と、前記電流検出部が検出した充電電流との何れか一方又は両方に基づいて、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあること
を特徴とする照明装置。
【請求項６】
前記発電検出部が検出した発電電圧又は出力電流の大きさが所定の大きさより大きく、且つ、前記電流検出部が充電電流を検出した場合、前記光源に供給する電力を制限するようにしてあること
を特徴とする請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記ソーラーパネルが発電した電力をＰＷＭ制御して前記二次電池及び前記光源に供給するＰＷＭ制御部と、
前記二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部とを備え、
前記ＰＷＭ制御部は、前記発電検出部が検出した発電電圧及び前記電圧検出部が検出した電池電圧の差分に基づいてデューティ比を決定してＰＷＭ制御するようにしてあること
を特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記ソーラーパネルから前記二次電池及び光源への電力の供給路にスイッチを介装してあり、
前記電流検出部が検出した充電電流に基づいて前記二次電池が満充電状態にあるか否かを検出する検出手段を備え、
該検出手段が満充電状態にあることを検出した場合、前記スイッチをオフするようにしてあること
を特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４８５２８（Ｐ２０１３−４８５２８Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６３４４（Ｐ２０１１−１８６３４４）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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