CN101526190A - 一种太阳能路灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能路灯，解决根据实际情况选择工作模式以节约能量的技术问题。包括具有光伏系统和蓄电池的太阳能供电系统以及路灯本身，所述的太阳能供电系统与所述的路灯电连接，所述的路灯具有正常工作模式和节能工作模式两种工作模式，还包括控制电路与所述的路灯连接，所述的控制电路包括一定时器，当定时器计时到来时，控制电路控制所述的路灯按节能工作模式工作。本发明技术方案中由于使用的路灯具有正常工作模式和节能工作模式两种工作模式，在控制电路的控制下，根据上半夜和下半夜路上行人实际情况选择工作模式以节约能量。

Description

一种太阳能路灯

技术领域

本发明涉及道路公共照明系统，特别涉及一种利用太阳能发电供给路灯用电的太阳能路灯。

背景技术

城市道路公共照明系统的电源主要由市电供应，随着清洁能源的大量使用，现在越来越多的路灯系统使用太阳能、风能等清洁能源。现有的太阳能路灯系统白天采用太阳能电池发电给蓄电池充电，到黑夜后，利用蓄电池给路灯提供电能使路灯照亮路面，但是由于夜晚经常是前半夜人多，需要亮度高，而后半夜人少，需要的度亮低，如果路灯还象前半夜一样照明将会消耗更多的能量不利于节约能量，有时甚至会由于消耗更多的电能而导致路灯配置高，成本大，蓄电池供电不足，影响蓄电池的寿命。

发明内容

本发明提供一种太阳能路灯，可以通过控制路灯系统的功率变化而克服现有技术中的不足。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种太阳能路灯，包括具有光伏系统和蓄电池的太阳能供电系统以及路灯本身，所述的太阳能供电系统与所述的路灯电连接，所述的路灯具有正常工作模式和节能工作模式两种工作模式，还包括控制电路与所述的路灯连接，所述的控制电路包括一定时器，当定时器计时到来时，控制电路控制所述的路灯按节能工作模式工作。

进一步的，上述太阳能路灯中，所述的路灯为LED灯。

更进一步的，上述太阳能路灯中，所述的控制电路中还包括光强检测电路，所述的光强检测电路包括太阳能电池板与所述的控制电路连接，当光传感器，处于晚上时，控制电路控制所述的路灯按正常工作模式工作，同时控制所述的定时器开始计时。

更进一步的，上述的太阳能路灯中，所述的控制电路中还包括蓄电池过放电保护检测电路，所述的蓄电池过放电保护检测电路包括基准电压和第一比较器，所述的第一比较器的输入端分别接所述的基准电压和所述的蓄电池的输出电压，当蓄电池的输出电压低于11.3v电压时，所述的控制电路控制断开所述的蓄电池与路灯的连接。

更进一步的，上述的太阳能路灯中，所述的控制电路中还包括蓄电池过充电保护电路，所述的蓄电池过充电保护电路包括基准电压、蓄电池电压和第三比较器，所述的第三比较器的输入端分别接所述的基准电压和所述的蓄电池的输出电压，当蓄电池的输出电压高于14.5v电压时，所述的控制电路控制断开所述的蓄电池与光伏系统的连接，当蓄电池的输出电压低于13.7v电压时，所述的控制电路控制接通所述的蓄电池与光伏系统的连接。

本发明技术方案中由于使用的路灯具有正常工作模式和节能工作模式两种工作模式，在控制电路的控制下，根据上半夜和下半夜路上行人实际情况选择工作模式和输出功率的高低以节约能量。本方案的优先方式使用LED灯具做路灯可以直接与蓄电池连接，使用蓄电池的12V直流输出，控制LED的电流大小就可以完成对LED灯的工作模式的控制，电路简单使用方便。同时本方案进一步的改进可对蓄电池进行保护，使蓄电池具有过充和过放电保护，能延长蓄电池的使用寿命。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明太阳能路灯的系统框图。

图2是本发明实施例1结构框图。

图3是本发明实施例1的控制电路原理图。

具体实施方式

如图1所示为本发明的系统框图：一种太阳能路灯，包括具有光伏系统和蓄电池的太阳能供电系统以及路灯本身，所述的太阳能供电系统与所述的路灯电连接，所述的路灯为LED灯，具有正常工作模式和节能工作模式两种工作模式，当流过LED灯的电流为其标称电流时，LED灯的亮度高，LED灯消耗的能量是其标称能量，此时被认为是正常工作模式。当通过控制流过LED灯的电流较小时，LED灯的亮度较暗，LED灯消耗的电能将较少，此时被认为是在节能工作模式。在整个系统中，为了控制LED灯在什么时候处于正常工作模式，什么时候处于节能工作模式，在本系统中，还包括控制电路与所述的路灯连接，所述的控制电路包括一定时器，当定时器计时到来时，控制电路控制所述的路灯按节能工作模式工作，一直工作到天亮.

如图2所示为本发明实施例1的结构框图。本实施例中，具有上面图1所示的所有模式以外，在所述的控制电路中还包括：

光强检测电路，所述的光强检测电路包括太阳能电池板与所述的控制电路连接，当处于晚上时，控制电路控制所述的路灯按正常工作模式工作，同时控制所述的定时器开始计时。

蓄电池过放电保护检测电路，所述的蓄电池过放电保护检测电路包括基准电压和第一比较器，所述的第一比较器的输入端分别接所述的基准电压和所述的蓄电池的输出电压，当蓄电池的输出电压低于所述11.3v电压时，所述的控制电路控制断开所述的蓄电池与路灯的连接。其中：。

蓄电池过充电保护电路，所述的蓄电池过充电保护电路包括基准电压、蓄电池电压和第三比较器，所述的第三比较器的输入端分别接所述的基准电压、蓄电池的输出电压，当蓄电池的输出电压高于14.5v电压时，所述的控制电路控制断开所述的蓄电池与光伏系统的连接，当蓄电池的输出电压低于13.7v电压时，所述的控制电路控制接通所述的蓄电池与光伏系统的连接。

图3为实施例1的控制电路板的原理图，图中，IC1为电压比较器，本实施例中采用的型号为LN324，第4脚是电源，第11脚为地，第1、2、3组成第一个比较器，第3脚是“+”输入端，接基准电压，第2脚是“-”输入端，接蓄电池电压，第1脚是“T”端。同样第5、6、7脚组成第二个比较器，其中第5脚是“+”输入端，第6脚是“-”输入端，接基准电压，第7脚是“T”端。第8、9、10脚组成第三个比较器，其中第10脚是“+”输入端，第9脚是“-”输入端，接基准电压，第8脚是“T”端。第12、13、14脚组成第四个比较器，其中第12脚是“+”输入端，接基准电压，第13脚是“-”输入端，第14脚是“T”端。在比较器中，当“-”端作为基准时，“+”端检测到的电压较高时，“T”端输出高电平，“+”端检测到的电压较低时，“T”端输出底电平，当“+”端作为基准时，“-”端检测到的电压较低时，T”端输出高电平，“-”端检测到的电压较高时，T”端输出低电平。IC2是定时器电路。本实施例中选用CD4541，其第1脚和第3脚分别通过一个电阻与第4脚相连，第2脚通过电容与第4脚相连，第5、6、7脚和第9、10、11脚接地，第12、13、14脚接电池，第8脚为输出，当天黑时分时，ic1的14脚开始输出高电平，计时开始，计时到时第8脚输出高电平，否则输出低电平。IC3为非门芯片，IC3的14脚是电源，7脚是地。2脚是1脚的非门输出，同样地3脚和4脚、5脚和6脚、8脚和9脚、10脚和11脚、12脚和13脚各是一对非门。

图中，LM7809通过蓄电池的输出电压12V左右，稳压后输出9V稳压电压，9V电压通过R3＝12欧姆、R4＝18欧姆分压输出3.6V的基准电压。

IC1的第1、2、3脚组成蓄电池过放电保护检测电路，蓄电池的输出通过R11的R12分压接2脚，当蓄电池的输出电压低于11.3V时，2脚的输入电压低于3.6V，则作为“T”端输出的IC1的1脚输出高电平，控制IC3的13脚，使输出脚8脚为低电平，Q2的G极被控制在低电平，Q2不导通，灯不亮，禁止蓄电池放电，对蓄电池进行放电保护。当蓄电池电压高于11.7v时，IC1的1脚输出低电平，则Q2导通，灯亮。

IC1的第5、6、7组成光强检测电路，作为“-”极的6脚接基准电压，本实施例中接由R3和R4分压后的3.6V基准电压，作为“+”极的第5脚接光伏系统“+极”(SOL+)通过R14和R13分压后的电压，白天强光时，第5脚接入的电压高于第6脚，则作为“T”极的第7脚输出高电平，控制IC3的1脚，IC3的2脚输出低电平，把8脚钳制在低电平，则Q2的G极为低电平，Q2不导通，灯不亮，反之，晚上弱光时，IC1第5脚接入的电压低于第6脚，则作为“T”极的第7脚输出低电平，IC3的1脚输入低电平，2脚高电平，把6脚钳制在高电平，Q2导通，灯亮。

IC1的8、9、10组成蓄电池的过充电保护检测电路，利用CMOS管Q1作形状，Q1的D极接蓄电池的充电端，Q1的S极接光伏系统中太阳能电池的“-”极“SQL-”，当蓄电池的电压高于14。5V时就通过设置G极为低电压使Q1截断，截断光伏系统为蓄电池充电。作为“-”极的9脚接基准电压，本实施例中接由R3和R4分压后的3.6V基准电压，作为“+”极的第10脚接蓄电池的输出电压通过R5和R6分压后的输出。当蓄电池电压高于14.5V时，作为“T”极的8脚输出高电平，通过R8进入PC光耦，PC光耦得电把Q1的G极钳制在低电平，Q1不导通，太阳能充电被告断开，当蓄电池电压由于放电等原因降到13.7V时，8脚输出低电平，Q1导通太阳能充电继续。

IC1的12、13、14脚组成另一个光强检测电路，作为“+”极的12脚接基准电压，本实施例中接由R3和R4分压后的3.6V基准电压，作为“-”极的第13脚光伏系统“+极”(SOL+)的输出电压通过R1和R2分压后的输出。晚上弱光时，第13脚的输入小于第12脚的基准电压，则作为“T”极的第14脚输出高电平，此时，定时器IC2得电，开始计时，当设定时间未到时，IC2的8脚低电平，控制IC 3的8脚输出高电平，Q2导通，灯亮。当设定时间到后，比如，下午6点开始计时，设定8个小时，到凌晨2点时人较少了，IC2的8脚输出高电平，控制IC3的13脚，使IC3的8脚低电平，通过D9钳制IC3的第5脚为低电平，则第6脚为高电平，通过R19和W2稳压后，此时Q2的G极电压只有全功率时的几分之一，根据Q2(MOS管)的特点，Q2的D、S极之间可通过的电流变小，也就是通过LED灯的电流变小，灯的功率就变小了，从而实现了下半夜小功率(节能模式)。白天强光则相反，IC2不得电不计时，IC2的8脚输出低电平，靠IC1的7脚输出高电平去控制IC3，使灯熄灭。

从以上分析可知，当IC3的13脚高电平时，8脚输出低电平，Q2不导通，灯灭。IC3的13脚高电平的情况有：

蓄电池低于11.3V时，

白天强光时，

晚上定时器到时时。

以上三种情况Q2不导通，灯不亮，在以上三种情况下，IC3的8脚都输出低电平，这个低电平一路去控制Q2的G极，使全功率输出截断，另一路通过D9去控制IC3的5脚，5脚为低电平，则6脚为高电平，通过R19和W2稳压后，此时Q2的G极电压只有全功率时的几分之一，根据Q2(MOS管)的特点，Q2的D、S极之间可通过的电流变小，也就是通过LED灯的电流变小，灯的功率就变小了，从而实现了上半夜正常工作模式(全功率)输出，下半夜小功率(节能模式)。天亮时或蓄电池电压在11.3V以下时，IC1的7脚和1脚输出高电平输入到IC3的1脚，使IC3的2脚处于低电平，通过D10使IC3的6脚处于低电平，将Q2截断，灯灭。

同时在以下三种情况，灯被全功率点亮(工作在正常模式)：

电池电压高于11.7V，IC1的一脚输出低电平。

天黑时，IC1的14脚输出高电平，IC2得电计时。

在设定的时间未到时，IC2的8脚输出低电平。

天黑时，IC1的7脚输出低电平。以上三种情况下低电平输入IC3的13脚，使IC3的8脚输出高电平，Q2全功率导通，工作在全功率工作模式上。

Claims (8)

1、一种太阳能路灯，包括具有光伏系统和蓄电池的太阳能供电系统以及路灯本身，所述的太阳能供电系统与所述的路灯电连接，其特征在于：所述的路灯具有正常工作模式和节能工作模式两种工作模式，还包括控制电路与所述的路灯连接，所述的控制电路包括一定时器，当定时计时所定时间到达时，控制电路控制所述的路灯按节能工作模式工作。

2、根据权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的路灯为LED灯。

3、根据权利要求2所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的控制电路中还包括光强检测电路，所述的光强检测电路包括太阳能电池板与所述的控制电路连接，一到晚上时，控制电路控制所述的路灯按正常工作模式工作，同时控制所述的定时器开始计时。

4、根据权利要求2所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的控制电路中还包括蓄电池过放电保护检测电路，所述的蓄电池过放电保护检测电路包括第一基准电压和第一比较器，所述的第一比较器的输入端分别接所述的基准电压和所述的蓄电池的输出电压，当蓄电池的输出电压低于11.3v时，所述的控制电路控制断开所述的蓄电池与路灯的连接。

5、根据权利要求4所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的基准电压为3.6v。

6、根据权利要求2所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的控制电路中还包括蓄电池过充电保护电路，所述的蓄电池过充电保护电路，包括基准电压、过充电压和恢复电压和第二比较器，蓄电池输出电压和基准电压分别接比较器的两个输入端，当蓄电池的输出电压高于14.5v时，所述的所述的第二比较器的输出端通过控制电路控制断开所述的蓄电池与光伏系统的连接，当蓄电池的输出电压低于13.7v时，所述的第二比较器的输出端通过控制电路控制接通所述的蓄电池与光伏系统的连接。

7、根据权利要求6所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的光伏系统为蓄电池充电是通过一个第一CMOS管(Q1)实现的，光伏系统和蓄电池分别接所述的第一CMOS管的“D”和“S”极，其“G”极通过一个光耦器件接所述的第二比较器的输出端，当所述的第二比较器输出高电平时，通过所述的第一CMOS管截断所述的光伏系统和蓄电池的联接。

8、根据权利要求1至7任一所述的太阳能路灯，其特征在于：所述的蓄电池输出与所述的路灯的电源输入端是通过一个第二CMOS(Q2)实现的，所述的蓄电池和路灯的电源输入端分别接所述的第二CMOS管的“D”和“S”极，其“G”极接所述的控制电路，当需要路灯工作于正常工作模式时，所述的“G”极为高电平，第二CMOS管导通，当需要路灯熄灭时，所述的“G”极为低电平，第二CMOS管截止，当需要路灯工作于节能工作模式时，所述的“G”极为钳制电平，第二CMOS小电流导通。

Images