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JP2000057815A - 照明用発電装置 - Google Patents

照明用発電装置

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Publication number
JP2000057815A
JP2000057815A JP10226346A JP22634698A JP2000057815A JP 2000057815 A JP2000057815 A JP 2000057815A JP 10226346 A JP10226346 A JP 10226346A JP 22634698 A JP22634698 A JP 22634698A JP 2000057815 A JP2000057815 A JP 2000057815A
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JP
Japan
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light
light source
cover member
lighting
transmitting cover
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JP10226346A
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English (en)
Inventor
Tadahiro Okura
忠博 大倉
Kenji Oshima
賢二 大島
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Individual
Original Assignee
Individual
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    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S9/00Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply
    • F21S9/02Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator
    • F21S9/03Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator rechargeable by exposure to light
    • F21S9/035Lighting devices with a built-in power supply; Systems employing lighting devices with a built-in power supply the power supply being a battery or accumulator rechargeable by exposure to light the solar unit being integrated within the support for the lighting unit, e.g. within or on a pole
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S8/08Lighting devices intended for fixed installation with a standard
    • F21S8/085Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light
    • F21S8/086Lighting devices intended for fixed installation with a standard of high-built type, e.g. street light with lighting device attached sideways of the standard, e.g. for roads and highways
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21W2131/101Outdoor lighting of tunnels or the like, e.g. under bridges
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    • F21LIGHTING
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    • F21W2131/00Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】照明の光源からの光エネルギーを効率よく電気
エネルギーに変換して省電力化を図る。 【解決手段】高輝度放電ランプ4を覆うように設けられ
る光透過性カバー部材6と、この光透過性カバー部材6
の一部位に一体成形され高輝度放電ランプ4からの光を
集光する集光レンズ7と、集光レンズ7により集光した
光を電気エネルギーに変換する光電変換部材から成る太
陽電池8とを含んで成るものである。なお、集光レンズ
7は、光透過性カバー部材6の一部位に着脱可能に固定
させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は照明用発電装置に
係り、特に照明からの光を利用して発電する照明用発電
装置に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】現
在、照明は我々の生活になくてはならないものであり、
住宅、学校、事務所、デパート、商店、工場、道路な
ど、あらゆるところで使用されている。このような照明
の光源には、白熱電球、ハロゲン電球、蛍光ランプ、高
輝度放電ランプなどが用いられ、電力を消費しながら発
光するものである。
【0003】したがって、省電力化の観点から考える
と、照明の光源に消費される電力は見過ごせない問題で
ある。本発明は、このような従来の難点を解決するため
になされたもので、照明の光源からの光エネルギーを効
率よく電気エネルギーに変換して省電力化を図ることが
できる照明用発電装置を提供することを目的とする。
【0004】
【発明を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の照明用発電装置は、光源を覆うように設けら
れる光透過性カバー部材と、実質的に光源および/また
は光透過性カバー部材の近傍に設けられ光源からの光を
集光する光学系と、光学系により集光した光を電気エネ
ルギーに変換する光電変換部材とを含んで成るものであ
る。
【0005】このような照明用発電装置は、実質的に光
源および/または光透過性カバー部材の近傍に設けられ
た光学系によって光源からの光エネルギーを増大させる
ことができるので、光電変換部材はこの光エネルギーを
高い収集効率で電気エネルギーに変換することができ
る。これにより、省電力化に寄与することができる。ま
た、照明の光によって発電させることができるので、光
エネルギーの有効利用を図ることができる。
【0006】また、本発明の照明用発電装置において光
学系は、光源から発光された光を集光して光エネルギー
を増大させる集光レンズであることが好ましい。これに
より、光を収束し易くなる。また、本発明の照明用発電
装置において光学系は、光透過性カバー部材の一部位に
一体成形されていることが好ましい。これにより、光透
過性カバー部材を本体に取付けるだけで、光源からの光
を集光させることができる。
【0007】また、本発明の照明用発電装置において光
学系は、光透過性カバー部材の一部位に着脱可能に固定
されていることが好ましい。これにより、光源や光電変
換部材の種類に応じた光学系を容易に組合わせることが
できる。また、本発明の照明用発電装置において光源
は、高輝度放電ランプであることが好ましい。これによ
り、工場や公園の照明や、高速自動車道路やトンネルの
照明など、高照度照明に適用させることができる。
【0008】また、本発明の照明用発電装置において光
源は、低圧ナトリウムランプであることが好ましい。こ
れにより、透視性の悪いトンネルの照明に適用させるこ
とができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の照明用発電装置の
実施の一形態について、図面を参照して説明する。本発
明の照明用発電装置は、例えば図1に示すように、道路
や公園などに設置されている街路灯1に適用される。街
路灯1は照明器具2がポール3によって所定の取付高さ
に設けられ、この取付高さは光源の出力や道路幅の広さ
に応じて決定される。このような照明器具2は、光源で
ある高輝度放電ランプ4と、高輝度放電ランプ4が固定
された本体であるかさ体5と、かさ体5に高輝度放電ラ
ンプ4を覆うように取着され高輝度放電ランプ4から発
光された光を透過させる光透過性カバー部材6とから構
成されている。
【0010】高輝度放電ランプ4は、水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなど照度の高
いランプで、設置される場所に応じて選択される。ま
た、かさ体5は、高輝度放電ランプ4から発光された光
を効率よく照射するために、内方にアルミニウムなどの
全反射材料がコーティングされていたり、あるいは、反
射板が設けられている。光透過性カバー部材6は、高輝
度放電ランプ4から発光された光を透過させるために、
透明あるいは半透明の材料が使用されている。
【0011】また、光透過性カバー部材6の一部位に
は、高輝度放電ランプ4から発光された光を集光して光
エネルギーを増大させる光学系としての集光レンズ7が
一体成形されている。これにより、光透過性カバー部材
6をかさ体5に取付けるだけで、高輝度放電ランプ4か
らの光を集光させることができるので、照明器具2の組
立てが簡単になる。この集光レンズ7は、面の曲率半
径、媒質の屈折率、高輝度放電ランプ4からの距離等に
よって、高輝度放電ランプ4から発光される光の照度を
変えることができる。したがって、集光レンズ7が一体
成形される光透過性カバー部材6の材料としては、無機
ガラスや、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポ
リカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ジエ
チレングリコールビスアリルカーボネート(CR−3
9)、塩化ビニル樹脂(PVC)、AS樹脂、MS樹
脂、ポリシクロヘキシメタクリレート(PCHMA)、
ポリ4−メチルペンテン−1(TPX)等のプラスチッ
クが好適である。
【0012】さらに、ポール3には、この集光レンズ7
からの光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変
換部材から成る所謂太陽電池8が設置されている。この
太陽電池8のポール3に対する設置部位は、集光レンズ
7から照射された光を高効率で収集することができるよ
うな位置、即ち、集光レンズ7によって集光された光の
照度がもっとも高くなる位置である。これは、太陽電池
8に電圧・電流の照度依存性、最大発生電力の照度依存
性があるからである。これにより、太陽電池8は集光レ
ンズ7からの光エネルギーを高い収集効率で電気エネル
ギーに変換することができるので、省電力化に寄与する
ことができる。ここで、収集効率とは、一単位の光(光
子)が太陽電池に入った場合、何個の電子と正孔とが生
じるかを%で表したものである。
【0013】このような太陽電池8としては、単結晶シ
リコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合
物半導体太陽電池、湿式太陽電池、有機半導体太陽電池
等を使用することが考えられるが、太陽電池の分光特性
と光源とのマッチングが重要なので、光源の種類によっ
て適宜選択される。このような集光レンズ7および太陽
電池8で構成された照明用発電装置10は、インバータ
などから構成されている制御系により街路灯1の補助電
源として用いられる。
【0014】このインバータは、例えば図2に示すよう
に、主としてトランジスタ・スイッチング素子21と、
フィルタ回路22とから構成されている。トランジスタ
・スイッチング素子21は、2系統のスイッチの開閉を
交互に繰り返すことで太陽電池8の直流電力を矩形波状
の交流電力に変換するものである。また、フィルタ回路
22は、リアクトルとコンデンサとから構成され、パル
ス幅変調した電圧パルスをきれいな正弦波に変換するも
のである。
【0015】また、商用電源23と太陽電池8とを直流
的に電気的な分離を行うために、インバータ20、商用
電源23間に低周波絶縁トランス24が接続されてい
る。これにより、太陽電池8の絶縁不良などの事故が商
用電源23に及ぶことを防ぐことができる。なお、図3
に示すように、インバータ20、商用電源23間には、
インバータ20から電力が供給されている間は、インバ
ータ20および高輝度放電ランプ4を接続させ、その電
力供給が行われなくなると、商用電源23および高輝度
放電ランプ4を接続させる制御部25が接続されてい
る。
【0016】さらに、太陽電池8によって発電された電
気を蓄えるために、蓄電池26を太陽電池8、インバー
タ20間に設けるとよい。このような蓄電池26は、太
陽電池8から給電される直流電力を効率よく蓄えること
ができればよく、電気二重層コンデンサ、鉛畜電池、ニ
ッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチ
ウムイオン蓄電池、リチウム蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電
池、ニッケル・亜鉛蓄電池、ポリマ蓄電池、超伝導フラ
イホイル蓄電池等を用いることができる。
【0017】また、停電時に非常灯27を点灯させるこ
とができるように、インバータ20に自立運転機能(図
示せず)を具備させてもよい。この際、蓄電池26に蓄
電された電力で非常灯27を点灯させようにインバータ
20を設定する。このような照明用発電装置10が設け
られた街路灯1の給電動作について説明する。
【0018】夜間に、街路灯1の高輝度放電ランプ4を
商用電源23にて点灯させると、高輝度放電ランプ4か
ら発光された光が光透過性カバー部材6の集光レンズ7
で集光される。この集光レンズ7から照射された光は、
高輝度放電ランプ4自体から発光された光に比べて照度
が高くなるなので、太陽電池8によって高効率で収集さ
れる。したがって、太陽電池8は集光レンズ7からの光
エネルギーを高い収集効率で電気エネルギーに変換させ
ることができる。
【0019】太陽電池8で発電された直流電力は、イン
バータ20によって交流電力に変換され、定周波絶縁ト
ランス24を介して高輝度放電ランプ4に給電される。
なお、高輝度放電ランプ4の電力の消費量が太陽電池8
の発電量を上回ると、制御部25によって商用電源23
から交流電力が給電されることになる。このように、集
光レンズ7によって高輝度放電ランプ4からの光エネル
ギーを増大させることができるので、太陽電池8はこの
光エネルギーを高い収集効率で電気エネルギーに変換す
ることができる。
【0020】また、昼間は、太陽電池8が太陽光によっ
て発電することができるので、やはり街路灯1の補助電
源として機能する。なお、本発明の実施の一形態によれ
ば、照明用発電装置10の集光レンズ7を光透過性カバ
ー部材6と一体成形させていたが、これに限らず、光透
過性カバー部材6の一部位に着脱可能に固定させてもよ
い。これにより、光源や太陽電池の種類に応じた集光レ
ンズを容易に組合わせることができるので、メンテナン
スが簡単になる。
【0021】また、本発明の実施の一形態によれば、制
御系は太陽電池8で発電された電力を補助電源として制
御していたが、これに限らず、太陽電池8からの電力を
売電するようにしてもよい。また、本発明の実施の一形
態によれば、制御系に低周波絶縁トランスを使用してい
たが、これに限らず、小型化、低価格化させるために高
周波絶縁トランスあるいはトランスレスにしてもよい。
【0022】また、本発明の実施の一形態によれば、照
明用発電装置10を街路灯1に適用させていたが、これ
に限らず、トンネルの照明に適用させてもよい。トンネ
ルの照明器具は図4(a)、(b)に示すように、トン
ネル50内の壁に所定間隔で並列設置される光源として
の低圧ナトリウムランプ31と、低圧ナトリウムランプ
31が固定された本体32と、本体32に低圧ナトリウ
ムランプ31を覆うように取着され低圧ナトリウムラン
プ31から発光された光を透過させる光透過性カバー部
材33とから構成されている。なお、光源に低圧ナトリ
ウムランプ31を使用するのは、トンネル内では排気ガ
スで曇りやすいからで、交通過密トンネルの場合には、
先行車の識別がし易いような高輝度放電ランプが好適で
ある。
【0023】集光レンズ34は実質的に低圧ナトリウム
ランプ31の近傍、即ち、本体32の両側面32a、3
2bに設けられ、太陽電池35はこれら照明器具30間
にそれぞれ設置されている。これにより、複数の太陽電
池35で発電させることができるので、トンネル50内
の複数の照明器具30の補助電源として有効な手段とな
る。
【0024】なお、上述した実施の形態においては、光
学系としての集光レンズを光源または光透過性カバー部
材の何れ一方に設けていたが、これに限らず、両方に設
けてもよい。この場合、それら集光レンズに応じた光電
変換部材をそれぞれ設置することはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の照明用
発電装置によれば、光学系によって光源からの光エネル
ギーを増大させることができるので、光電変換部材は光
源自体からの光より高い収集効率で光エネルギーから電
気エネルギーに変換することができる。これにより、省
電力化に寄与することができる。また、照明の光によっ
て発電させることができるので、光エネルギーの有効利
用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の照明用発電装置の実施の一形態を示す
説明図。
【図2】本発明の照明用発電装置の制御系を示す回路
図。
【図3】本発明の照明用発電装置の制御系を示す全体ブ
ロック図。
【図4】本発明の照明用発電装置の他の実施の一形態を
示す説明図。
【符号の説明】
4・・・・・高輝度放電ランプ(光源) 6、33・・・・・光透過性カバー部材 7、34・・・・・集光レンズ(光学系) 8、35・・・・・太陽電池(光電変換部材) 31・・・・・低圧ナトリウムランプ(光源)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源を覆うように設けられる光透過性カバ
    ー部材と、実質的に前記光源および/または前記光透過
    性カバー部材の近傍に設けられ前記光源からの光を集光
    する光学系と、前記光学系により集光した光を電気エネ
    ルギーに変換する光電変換部材とを含んで成ることを特
    徴とする照明用発電装置。
  2. 【請求項2】前記光学系は前記光源から発光された前記
    光を集光して光エネルギーを増大させる集光レンズであ
    ることを特徴とする請求項1記載の照明用発電装置。
  3. 【請求項3】前記光学系は前記光透過性カバー部材の一
    部位に一体成形されていることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の照明用発電装置。
  4. 【請求項4】前記光学系は前記光透過性カバー部材の一
    部位に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求
    項1または2記載の照明用発電装置。
  5. 【請求項5】前記光源は高輝度放電ランプであることを
    特徴とする請求項1、2、3または4記載の照明用発電
    装置。
  6. 【請求項6】前記光源は低圧ナトリウムランプであるこ
    とを特徴とする請求項1、2、3または4記載の照明用
    発電装置。
JP10226346A 1998-08-10 1998-08-10 照明用発電装置 Pending JP2000057815A (ja)

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