JPH0686479A - 太陽発電ランプ - Google Patents

太陽発電ランプ

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JPH0686479A
JPH0686479A JP4212296A JP21229692A JPH0686479A JP H0686479 A JPH0686479 A JP H0686479A JP 4212296 A JP4212296 A JP 4212296A JP 21229692 A JP21229692 A JP 21229692A JP H0686479 A JPH0686479 A JP H0686479A
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JP
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transistor
solar power
lamp
collector
base
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JP4212296A
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English (en)
Inventor
Fred A Moore
エー モーア フレツド
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Siemens Solar Industries LP
Original Assignee
Siemens Solar Industries LP
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    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
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    • H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S136/291—Applications
    • Y10S136/293—Circuits

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 あらかじめ設定した低レベルにおける正のタ
ーンオンを行わせ、蓄電池の不必要な消耗を防止する。 【構成】 太陽光を受け電気エネルギーを発生する光電
池１４と、光電池の発生電気エネルギーを蓄積するデバ
イス１２と、周囲光に感応し制御信号を発生する光セン
サ１８と、光センサ１８の制御信号を増幅して電気エネ
ルギーを光源１６に与えるフィードバック抵抗Ｒ６を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽発電ランプ、さら
に具体的には、低光レベルにおいて正のターンオンを行
うための回路を有する太陽発電ランプに関する。
【０００２】
【従来の技術】電力式屋外照明システムは、保安のため
歩道、キャンバス、公園その他の屋外地域の照明に用い
られる。一般にこの種の照明装置は、公衆系統または類
似の電源に接続され、日暮れには所定の地域を照明し、
あらかじめ定めた時間例えば夜明け前に自動的に消灯す
るように事前設定した時限装置により制御される。
【０００３】従来の多くの照明器具は、広範囲にわたる
ケーブル設置、適切な時限機構等を必要とし、したがっ
てその設備および保守にはかなり費用がかかる。さら
に、この種の照明器具は、通常行われているように燃料
を燃やして発生させた電力を利用するものである。燃料
を燃やすことは環境汚染につながり、また現存する燃料
資源の減少につながる。
【０００４】さらに最近の照明器具は、蓄電池を充電す
る光電池を利用した自給式の太陽発電装置を含み、蓄電
池は太陽光の存在しないとき順次内蔵の光源を付勢す
る。このような自給式の装置は、比較的費用がかからず
保守が不要のため望ましい。
【０００５】この種の多くの太陽発電ランプは、任意の
あらかじめ定めた配列で屋外に置き、所望の領域の照明
をしたり、境界を表示したりすることができる。例え
ば、歩道のような特殊の領域の境界を容易に表示し、完
全な暗闇であっても頭上照明をする必要なく人は歩道を
たどることができる。
【０００６】これまでの太陽発電照明器具はそれらの目
的にかなうことが知られているが、完全に満足なもので
はなかった。日没が近いという特定の期間中で、周囲光
のレベルが照明を必要としないようなレベルであると
き、例えば周囲の明るさが６００〜１５００ルクスのレ
ベルに低下しているとき、太陽発電ランプは部分的にゆ
っくりとターンオンすることが知られている。このこと
は、照明を必要としないかなりの期間にわたって蓄電池
から電流が引き出され、それによってランプの動作時間
を著しく短縮させるという理由で好ましくない。
【０００７】さらに、太陽発電ランプの制御回路部分
は、太陽発電ランプが動作中で照明が必要である期間で
さえ、蓄電池から例えば８〜３０ｍＡのかなりの電流を
引き出す。このこともランプの動作時間を著しく縮め
る。
【０００８】また、多くのこのような太陽発電ランプが
用いられる場所においては一定しない照明がしばしば生
ずる。ランプはさまざまな時間に、例えば時々３０分程
度離れた間隔で点灯する。それはこれらの従来の器具の
個々の要素固有の製造公差が動作に影響を及ぼすからで
ある。このような不規則な照明は、能率的でなく、魅力
的でなく、したがって望ましくない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、あら
かじめ設定した低レベルにおいて正のターンオンを行う
ための回路を有し、その低レベルが光源をしてオン条件
への別個の転移を行わせ、蓄電池における不必要な電流
引き出しを防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明においては、太陽光を受け電気エネルギーを
発生するための光電池と、光電池に接続され電気エネル
ギーを受け蓄積するための電気蓄積デバイスと、周囲光
に感応し制御信号を発生するための光検出手段と、制御
信号を増幅して電気エネルギーを光源に与えるフィード
バッグループを有しあらかじめ設定された低光レベルに
おいて正のターンオンを行うための手段を有する。
【００１１】また本発明においては、周囲光がほぼ５ル
クスのレベルに低下したとき、太陽発電ランプがターン
オンするように制御回路部分を構成してよい。
【００１２】本発明においては、その制御回路部分が僅
か０．１ｍＡの電流をとるようにすることができる。
【００１３】
【実施例】次に本発明の実施例を図面について説明す
る。
【００１４】図１は白熱電球を使用した本発明の実施例
で、太陽発電ランプ１０は、従来の太陽発電ランプに比
し予想可能でかつ制御される低光レベルで正のターンオ
ンを行うための回路１１を有する。図１に示される回路
１１は、白熱電源１６に使用されるように構成されてい
る。回路１１は、太陽発電ランプ１０をして、周囲光の
あらかじめ設定したレベルにおいて「オン」条件への分
離した転移を有利に行わせるもので、それにより蓄電池
１２の不必要な消費を防止する。回路１１はまた、高い
ゲインを作ることによって、このあらかじめ設定された
光レベルの個々の要素の製造公差への依存性を有利に低
下させる。多くの太陽発電ランプが使用される状態で
は、このことはそれぞれにおいてほぼ同じ時間にターン
オンする結果を導く。
【００１５】太陽発電ランプは、通常の構造（ニッケル
・カドミウム等が好ましい）による１つ又は複数の蓄電
池１２を含み、この蓄電池１２は光電池１４によって充
電状態に保持されており、光電池１４は光源１６への電
力の印加を制御する。光源１６は、太陽発電ランプに通
常使用される構造の白熱電球である。よく知られている
ように、光電池１４は、それに太陽光が入射した結果電
力が発生したとき蓄電池１２を充電するのに用いられ
る。そのような期間においては、光源１６が光を発生す
る必要は存在しない。したがって、光源１６はそのよう
な期間中は光電池１４であれ蓄電池１２であれ電源から
切り離されている。しかし光電池１４によって発生する
電圧があらかじめ設定したレベル（それは周囲光のレベ
ルを表す）より下に落ちたときは、蓄電池１２からなる
電源が自動的に接続され光源１６を動作させる。
【００１６】光電池１４は蓄電池１２と相互接続されて
いる。光電池１４の正端子と蓄電池１２の正端子との間
に電流を一定方向に導くダイオードＣＲ１（例えばパー
ツ番号ＩＮ５８１７）が接続され、このダイオードは、
夜間のように光電池１４が十分な電気量を生成していな
いとき、光電池１４を通して蓄電池１２が放電するのを
阻止する。
【００１７】通常の構造のスイッチＳ１は、光センサ１
８が光を検出しないとき、蓄電池１２を光源１６に接続
しそれに電力を与える。光センサ１８は硫化カドミウム
光電素子が好ましい。光を検知すると、光センサ１８は
低抵抗となり、抵抗Ｒ１（例えば３９ｋΩの抵抗値を有
する）を大地に対し分路する。その結果抵抗Ｒ１を通し
て電流が流れ、トランジスタＱ１のベースへ電流が流れ
るのを阻止する。トランジスタＱ１は好ましくはＮＰＮ
型トランジスタで、例えばパーツ番号２Ｎ３９０４のも
のが用いられる。その結果トランジスタＱ１はターンオ
フし、回路１１の残りの要素を介して電流が流れるのを
阻止し、それによって光源１６がターンオンするのを阻
止する。
【００１８】光が存在しないときには、光センサ１８は
高抵抗となり、抵抗Ｒ１を流れる電流の一部がトランジ
スタＱ１のベースに流れ込む。それによってトランジス
タＱ１はターンオンし、その結果抵抗Ｒ２およびＲ３に
電流が流れる。これらの抵抗は例えばそれぞれ１０ｋΩ
および１ｋΩの抵抗値を持っている。抵抗Ｒ２およびＲ
３に生ずる電圧降下はトランジスタＱ２（ＰＮＰ型トラ
ンジスタが好ましく、例えばパーツ番号２Ｎ３９０６が
用いられる）のベースにバイアスを加え、トランジスタ
Ｑ２をターンオンさせる。トランジスタＱ２がターンオ
ンすると、抵抗Ｒ４およびＲ５（例えば抵抗値１０ｋΩ
および２ｋΩを有する）を通して電流が流れ、それによ
りトランジスタＱ３（ＰＮＰ型トランジスタが好まし
く、例えばパーツ番号２Ｎ３９０６が用いられる）がタ
ーンオンする。
【００１９】トランジスタＱ３がターンオンすると、抵
抗Ｒ７（例えば抵抗値２ｋΩを有する）を通して電流が
流れそこに電圧降下を生じる。この抵抗Ｒ７の電圧降下
は、抵抗Ｒ８（例えば抵抗値１００Ωを有する）により
トランジスタＱ４のベースにバイアスを加え、トランジ
スタＱ４をターンオンさせる。トランジスタＱ４はＮＰ
Ｎ型トランジスタが好ましく、例えばパーツ番号２Ｎ４
４０１が用いられる。トランジスタＱ４がターンオンす
ると、蓄電池１２から光源１６を通して電流が流れるよ
うになり、それにより照明が行われる。トランジスタＱ
１、Ｑ２，Ｑ３および抵抗Ｒ３、Ｒ５、Ｒ６はシュミッ
トトリガ回路に構成されている。
【００２０】フィードバック抵抗Ｒ６（例えば抵抗値２
２０ｋΩを有する）が抵抗Ｒ７とトランジスタＱ１のベ
ースとの間に接続されている。トランジスタＱ３がター
ッオンし始めると、抵抗Ｒ７の電圧降下が生じ始める。
この電圧降下が生じるため、フィードバック抵抗Ｒ６は
トランジスタＱ１のベースへの電流量を増加させる。そ
れによってトランジスタＱ１がターンオンする速度が増
加し、さらにトランジスタＱ３がターンオンする速度お
よび抵抗Ｒ７の電圧降下が生じる速度を増加させる。抵
抗Ｒ７の電圧降下がさらに速く生じるので（蓄電池電圧
であるほぼ２．５ボルトの定常状態値に向けて）、フィ
ードバック抵抗Ｒ６を通って流れる電流の大きさも、回
路１１が「完全オン」の定常状態に達するまで増大す
る。このようにしてフィードバック抵抗Ｒ６は回路１１
を急速にターンオンさせ、太陽発電ランプが遅くターン
オンするという問題を解決する。
【００２１】光センサ１８が周囲光を検出すると、光セ
ンサ１８は低抵抗となる。この低抵抗が抵抗Ｒ１および
フィードバック抵抗Ｒ６からの電流を大地へ分路し、そ
れにより回路１１はターンオフする。その結果光源１６
はターンオフされる。
【００２２】トランジスタＱ３は、ある器具から他の器
具への種々の要素の値の変化が比較的僅かな回路１１の
電流駆動性能を高めるのに役立つ。したがって、回路素
子の値の製造公差は、回路１１の動作および特に太陽発
電ランプ１０がターンオンすべき周囲光のレベルに極め
て小さい影響を持つだけである。その結果太陽発電ラン
プ１０は予測可能でかつ制御された方法でターンオンさ
せることができ、そのような多くの太陽発電ランプ１０
をほぼまとめてターンオンさせる類似の照明条件に置く
ことができる。好ましい構成においては、これは周囲光
のレベルがほぼ５ルクスに低下したとき生じる。
【００２３】図２は蛍光ランプを使用した本発明の実施
例で、冷陰極放電ランプ５２を有する太陽発電ランプに
電力を与える回路５０が示されている。回路５０は、図
１の正ターンオン回路１１が組み込まれている。太陽発
電ランプ１０の上に影が落ち周囲光のレベルを低下させ
ランプ１０をターンオンさせるような状態においては、
影が去るや否や抵抗Ｒ８が回路１１の電気エネルギーを
引き出しランプ１０を急速にターンオフさせる。回路５
０は、蓄電池１２により得られるほぼ２．５ボルトの直
流低電圧を、冷陰極放電ランプ５２を動作させるための
１７０〜１８０ボルト範囲のほぼ交流電流に変換するた
めの回路部分５３を含んでいる。
【００２４】一次巻線６０、二次巻線６２及び三次巻線
（またはフィードバック巻線）６４を有する受圧器Ｔ１
は、トランジスタＱ３およびＱ４（ＮＰＮ型トランジス
タが好ましく、例えばパーツ番号２Ｎ４４０１が用いら
れる）と電気的に接続されている。抵抗Ｒ８およびＲ９
（例えば６８０Ωの抵抗値を有する）は、トランジスタ
Ｑ３のコレクタとトランジスタＱ４およびＱ５のベース
とそれぞれ接続されている。フィードバック巻線６４は
トランジスタＱ４およびＱ５のベース間に接続されてい
る。トランジスタＱ４およびＱ５は、ほぼ２．５ボルト
の直流低電圧を一次巻線６０に交互に加えるスイッチと
して作用する。
【００２５】フィードバック巻線６４は、非導通トラン
ジスタのベースが負、導通トランジスタのベースが正で
あるように配置されている。フィードバック巻線６４は
トランジスタＱ４およびＱ５のベース間に電気的に接続
されている結果、トランジスタＱ４およびＱ５の一方は
他方よりより多く導通する。もしトランジスタＱ４が導
通状態にあると、それに電気的に接続されているフィー
ドバック巻線６４はトランジスタＱ４をトランジスタＱ
５に対してより正にバイアスし、その結果トランジスタ
Ｑ４は完全にターンオンしトランジスタＱ５はターンオ
フする。トランジスタＱ４が導通状態にあるとき、電流
が蓄電池１２からインダクタＬ１（例えば１３０μＨの
インダクタンス値を有する）を通って一次巻線６０のセ
ンタタップ６６に、そして一次巻線６０の上側半部６８
を通って流れる。その電流はトランジスタＱ４のコレク
タからエミッタへ流れ、蓄電池１２の負端子５６へ戻
る。
【００２６】この経路に沿う電流の流れは、変圧器Ｔ１
が飽和し始めトランジスタＱ４およびＱ５のベース間の
フィードバック巻線６４の極性が反転するまで続く。次
いでトランジスタＱ４はターンオフし、トランジスタＱ
５が導通し始め、トランジスタＱ５を通して逆方向の電
流が生じる。
【００２７】トランジスタＱ５が導通状態にあると、電
流が蓄電池１２からインダクタＬ１、一次巻線６０のセ
ンタタップ６６および一次巻線６０の下側半部７０を通
って流れる。この電流はトランジスタＱ５のコレクタか
らエミッタへ流れ、蓄電池１２の負端子５６へ戻る。
【００２８】このスイッチングは上述のようにして継続
し、蓄電池によって得られるほぼ２．５ボルトの直流低
電圧をほぼ１７０〜１８０ボルトの交流電圧に変換す
る。キャパシタＣ１（例えば０．０４７μＦの容量値を
有する）が変圧器Ｔ１の一次巻線６０と並列に接続さ
れ、並列共振ＬＣ回路を形成し、ほぼ３００００Ｈｚの
振動周波数を制御するのに与る。
【００２９】熱陰極放電ランプで通常用いられる方形波
は、冷陰極放電ランプの特性を殺しその寿命をかなり低
下させるおそれがある。それゆえ、インダクタＬ１は変
圧器Ｔ１と共に、正弦波出力電圧を生成する共振インバ
ータ回路を形成する。インダクタＬ１は、それを電流が
与えられた方向に流れるとき充電が生じ、逆方向に電流
が流れるとき受圧器Ｔ１を通して放電し正弦波の生成を
促進する。通常の構造のインダクタＬ１は８４ターンを
有するのが好ましい。変圧器Ｔ１（同様に当業者に周知
の型を有する）は、一次巻線６０が１２ターン、フィー
ドバック巻線６４が６ターン、二次巻線６２が６３８タ
ーンを有する。変圧器Ｔ１の飽和特性がスイッチングを
生じさせる。
【００３０】変圧器Ｔ１の二次巻線６２と冷陰極放電ラ
ンプ５２の両端に接続されたスイッチＳ１Ｂとの間に電
気的に接続されているキャパシタＣ２は、直列出力キャ
パシタであり、例えば６８ｐＦの容量値を持っている。
スイッチＳ１Ｂは、「高」、「低」および「オフ」の位
置を示す任意の三路スイッチである。キャパシタＣ２は
回路の出力インピーダンスを制御し、冷陰極放電ランプ
５２を流れる電流の量を制限する。
【００３１】キャパシタＣ２と電気的に並列に接続され
たキャパシタＣ３（例えば６８ｐＦの容量値を有する）
は、スイッチＳ１Ｂが「高」位置にあるときランプ電流
を増大させ、出力インピーダンスを低下させる。スイッ
チＳ１Ｂが「低」位置にあるときは、出力巻線が短絡さ
れ出力が回路に戻されることによってランプ電流は低下
する。
【００３２】発生した１７０〜１８０ボルトの交流電流
は、冷陰極放電ランプ５２の電極を加熱し冷陰極放電ラ
ンプ５２内に放電を生じさせるための電力を供給する。
この正弦波は、冷陰極放電ランプ５２の特性を低下させ
るおそれのある低電圧方形波と対比して、冷陰極放電ラ
ンプ５２の寿命を高め延ばすものである。
【００３３】以上本発明を好ましい実施例について説明
したが、当業者に明らかな他の実施例も本発明の範囲に
含まれるものである。それ故本発明の範囲は特許請求の
範囲に基づいて定められるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の接続図である。
【図２】本発明の別の実施例の接続図である。
【符号の説明】
１０ 太陽発電ランプ １１ ターンオンを行うための回路 １２ 蓄電池 １４ 光電池 １６ 光源 １８ 光センサ ５０ 回路 ５２ 冷陰極放電ランプ ５３ 電流変換回路部分 Ｔ１ 変圧器 ６０ 一次巻線 ６２ 二次巻線 ６４ 三次巻線（フィードバック巻線） Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５ トランジスタ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９ 抵
抗 Ｒ６ フィードバック抵抗

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 太陽光を受け電気エネルギーを発生する
    ための光電池と、前記光電池に接続され電気エネルギー
    を受け蓄積するための電気蓄積デバイスと、周囲光に感
    応し制御信号を発生するための光検出手段と、前記制御
    信号を増幅して前記電気エネルギーを光源に与えるフィ
    ードバックループを有しあらかじめ設定された低い光レ
    ベルにおいて正のターンオンを行うための手段とを有す
    ることを特徴とする太陽発電ランプ。
  2. 【請求項２】 正のターンオンを行うための手段が、コ
    レクタ、ベース及びエミッタを有する第１のトランジス
    タと、コレクタ、ベース及びエミッタを有し、ベースが
    前記第１のトランジスタのコレクタと電気的に接続され
    ている第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタ
    のエミッタと電気的に接続されたベースを有する第３の
    トランジスタとを備えたことを特徴とする請求項１記載
    の太陽発電ランプ。
  3. 【請求項３】 フィードバックループが、前記第１のト
    ランジスタのベースと第３のトランジスタのコレクタと
    の間に電気的に接続された第１の抵抗性手段を備えたこ
    とを特徴とする請求項１記載の太陽発電ランプ。
  4. 【請求項４】 前記第１のトランジスタのコレクタと第
    ２のトランジスタのベースとの間に電気的に接続された
    第２の抵抗性手段と、前記第２のトランジスタのコレク
    タと電気的に接続された第３の抵抗性手段とを備え、前
    記第１、第２および第３のトランジスタ並びに前記第
    １、第２および第３の抵抗性手段がシュミットトリガを
    構成するように接続されていることを特徴とする請求項
    ３記載の太陽発電ランプ。
  5. 【請求項５】 前記光源が白熱電球であることを特徴と
    する請求項１記載の太陽発電ランプ。
  6. 【請求項６】 前記光源が冷陰極放電ランプてあること
    を特徴とする請求項１記載の太陽発電ランプ。
  7. 【請求項７】 前記あらかじめ設定された低光レベルが
    ほぼ５ルクスであることを特徴とする請求項１記載の太
    陽発電ランプ。
JP4212296A 1991-07-17 1992-07-17 太陽発電ランプ Pending JPH0686479A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/731672 1991-07-17
US07/731,672 US5204586A (en) 1991-07-17 1991-07-17 Solar powered lamp having a circuit for providing positive turn-on at low light levels

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0686479A true JPH0686479A (ja) 1994-03-25

Family

ID=24940506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4212296A Pending JPH0686479A (ja) 1991-07-17 1992-07-17 太陽発電ランプ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5204586A (ja)
EP (1) EP0527347B1 (ja)
JP (1) JPH0686479A (ja)
BR (1) BR9202733A (ja)
DE (1) DE69218321T2 (ja)
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