CN101561106A - 一种太阳能照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能照明装置，包括顶部设有透光区域的外壳、设置在外壳内部腔室内的太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括聚光板、环形侧反射盘、太阳能电池串列组、发光体、电子控制电路以及储能装置。环形侧反射盘的顶部被聚光板所覆盖和密封，并贴近外壳的透光区域，还包括设置在环形侧反射盘底部内侧中心位置处的太阳能电池串列组、设置在侧反射盘内的发光体以及设置在腔室内控制发光体和太阳能电池串列组工作的电路板，电路板上设有在白天存储太阳能电池串列组产生电量而夜间向发光体提供能量的蓄能装置。通过设置侧反射盘，太阳能电池串列组的聚能效率提高，延长了发光体在夜间工作的时间。该太阳能照明装置防水、防震、免维护。

Description

一种太阳能照明装置

【技术领域】

本发明涉及一种照明装置，更具体地说，涉及一种用于室外地面或墙壁中的太阳能照明装置。

【背景技术】

近年来，太阳能照明装置被用于室外地面或建筑表面，如路面、人行道、楼梯、户外墙壁等地方，用于给予行人导向指引或者产生各种光照装饰建筑物。这种太阳能照明装置中白天利用太阳能电池板对储能装置充电而在夜间利用储存的电量给照明装置供电，从而在夜间产生光照。

现有的太阳能照明装置通常包括设有透光区域的外壳和设置在外壳内LED、将光能转变为电能的太阳能电池板、存储太阳能电池板产生电量的储能装置如超级电容、控制太阳能电池板和LED工作的电路板。电路板控制太阳能电池板在白天将光能转换为电能并储存在储能装置内，控制LED在夜间利用储能装置内的电量发光，光线穿过外壳的透光区域对环境进行照明，从而实现了这种照明装置的自动工作。

但是，在这种结构的太阳能照明装置中，由于LED必须设置在太阳能电池板和外壳之间才能让LED发出的光线才能穿过外壳的透光区域透射到外部，当白天太阳能电池板吸收入射光时，LED等发光组件遮挡了部分射入的入射光，在太阳能板上形成阴影，使太阳能板的输出严重减少；另外，由于太阳能电池板和外壳的透光区域之间存在容置LED的空间，使得太阳能电池板不能紧贴在外壳的透光区域和非透光区域的边界，部分入射光被非透光区域遮挡住，在太阳能电池板上亦形成阴影，尤其是在早上或傍晚时入射光的入射角度较小，使得太阳能电池板上的阴影区域更大，更加严重地减少太阳能电池板的电能输出。虽然现有个别太阳能照明装置其太阳能电池板紧贴在外壳的透光区域，但在不减少外壳透光区域面积的前提下该照明装置的有效发光面积因其透光区域被太阳能电池板占用而大大缩小。此外，现有的太阳能照明装置中，壳体多数由很容易被划花或变色的树脂所制成，赃物藏在划痕内而不容易去掉，从而降低了壳体透光区域的透明度，随着划痕或赃物的增加，或壳体颜色的变深，使经过壳体到达太阳能电池板的光将变得越来越少。因此，这种结构的太阳能照明装置在吸收入射光时会受到自身结构、壳体材料及外在因素的影响，导致太阳能电池板的聚能效率降低，从而缩短了太阳能照明装置在夜间的工作时间。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中太阳能照明装置存在的夜间工作时间短、或有效发光面小的缺陷，提供一种太阳能电池板聚能效率高、夜间工作时间长及有效发光面大的太阳能照明装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种太阳能照明装置，包括顶部设有透光区域的外壳、设置在外壳内部腔室内的太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括聚光板、环形侧反射盘、太阳能电池串列组、发光体、电子控制电路以及储能装置。所述环形侧反射盘的顶部被聚光板所覆盖和密封，并贴近外壳的透光区域，还包括设置在环形侧反射盘底部内侧中心位置处的太阳能电池串列组、设置在侧反射盘内的发光体以及设置在腔室内控制发光体和太阳能电池串列组工作的电路板，电路板上设有在白天存储太阳能电池串列组产生电能而夜间向发光体提供能量的蓄能装置。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述聚光板靠近外壳透光区域的一侧设置为平面而靠近太阳能电池串列组的一侧均布设置有聚光凸点。使得更多的入射光线能够通过聚光板进入外壳腔室内照射到太阳能电池串列组上而在夜间发光体发出的光线能够经聚光凸点漫射后均匀地射出，避免外壳的透光区域中出现高亮区域或明暗的界限。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述侧反射盘设置为多面棱台或圆台的表面形状。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述环形侧反射盘具有银质镜面的内表面；协同其形状，环形侧反射盘能为太阳能电池串列组提供更多日光，特别是当阳光在早晨和下午以低倾斜角度射入所述照明装置时；由于日间反射光线收集的增强，该照明装置的夜间工作时间显着延长。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述环形侧反射盘具有经严格设计及计算的角度与壁高的斜壁，以将日光恰当地反射向太阳能电池串列组，或把发光体所发出的光线直接反射到聚光板上。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述发光体处于一个适当设计的角度并位于环形侧反射盘内侧的棱线上，这样来自发光体的光线可有效地被该环形侧反射盘反射到聚光板上。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述内置的微型顶盖用于将发光体的顶点进行掩盖，以减少在照射装置的顶面可看见的发光体的光线的亮点。

在本发明所述的太阳能照明装置中，为了在聚光板具有良好入射和出射光线分散效果，在太阳能电池串列组与聚光板之间的环形侧反射盘的间隔空间中必须仅包含空气且通过将聚光板环绕密封在环形侧反射盘上而构建出气密和液密空间。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述外壳底部设有尺寸大于外壳底部尺寸的锚杆，所述锚杆固定设置在外壳的底部。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述外壳腔室内的间隙处填充设有透明或半透明的填充物。

在本发明所述的太阳能照明装置中，所述外壳设置为与地砖可互换的尺寸和形状。

更进一步地，还可在侧反射盘靠近外壳透光区域一端设置透明的聚光板，该聚光板上面向太阳能电池串列组一侧的侧面均布设置有聚光凸点而另一侧设置为平面，当光线从外壳的透光区域透射进来时，先从聚光板的平面一侧入射再从设有聚光凸点的一侧射出，再经聚光凸点折射后投射到侧反射盘上反射到太阳能电池串列组上或经聚光凸点折射后直接投射太阳能电池串列组上。当入射光线的入射角较小时，入射光仍能通过聚光凸点折射后到达太阳能电池串列组上，使得更多的光线能够直接投射到太阳能电池串列组上，从而进一步提高了太阳能电池串列组的聚光效率、延长了发光体夜间工作的时间。同时，在夜间时，发光体发出的光线通过侧反射盘的反射或直接投射到聚光板的内侧，到达聚光板内侧的一部分光线被聚光凸点的表面反射从而分散在聚光凸点之间，另一部分光线进入聚光凸点内并被折射，从而在聚光凸点之间发生漫射，从而使得发光体发出的光线均匀地从聚光板的平面一侧射出，再通过外壳的透光区域投射至外部，形成均匀的发光面，而不会出现发光体处的光线强而其他地方光线弱的现象，使之具有很好的装饰效果。

实施本发明的太阳能照明装置，具有以下有益效果：在白天，可通过设置定时器或感应器等触发装置，使得太阳能照明装置的发光体停止工作而太阳能电池串列组开始接受光线，将光能转换为电能并存储中蓄能装置中；当入射光照射在外壳的透光区域时，部分光线穿过外壳并投射到太阳能电池串列组上，通过设置环形侧反射盘，其顶部被聚光板所覆盖和密封，并贴近外壳的透光区域，使得照射在太阳能电池串列组和外壳透光区域之间的光线正好可以照射在侧反射盘上，通过将侧反射盘设置成合理的倾斜角度和壁高，使得这部分的光线能够被侧反射盘反射到太阳能电池串列组上，使得太阳能电池串列组能够接收到更多的光线；同时，由于发光体设置在侧反射盘内侧的棱线上，不会挡住入射光线，或在太阳能电池串列组上形成阴影，从而使得太阳能电池串列组获得更多的光能，进而使得太阳能电池串列组的聚能效率提高，存储的电能也更多，从而使得发光体在夜间的工作时间可以更长。另外，在夜间工作时，电路板控制蓄能装置向发光体提供能量，使得发光体工作。由于发光体设置在侧反射盘的反光面上，在发光体发出的光线中，一部分直接透过透光区域投射出去，另一部分光线经侧反射盘上的环形反光面反射后再从透光区域投射出去，从而将发光体发出的光线分散射出，不会集中在发光体上方，使得从照明装置射出的光线较均匀，达到照明或灯光装饰的效果。最好能将侧反射盘的反射面设置成银色镜面，这样其反射光线的效果更好，发生散射或漫射的光线较少，使得太阳能电池串列组的聚能效率进一步提高，从而进一步延长发光体在夜间的工作时间。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

【附图说明】

图1是本发明所述太阳能照明装置的优选实施例的整体结构示意图；

图2是本发明所述太阳能照明装置的优选实施例的爆炸图；

图3是本发明所述太阳能照明装置的安装示意图。

【具体实施方式】

如图1、2所示，在本发明所述太阳能照明装置的优选实施例中，包括外壳1和太阳能电池模组30。其中，太阳能电池模组30包括聚光板2、环形侧反射盘3、太阳能电池串列组4、发光体5、电路板6和蓄能装置7。外壳1内部设有腔室25，用于收容太阳能电池模组30，从而避免环境中的雨水或其他杂质对太阳能电池模组30造成影响；而外壳1的局部设有透光区域21，供光线穿透。可将该透光区域21设置在外壳1上的外壳顶部22，太阳能电池模组30从外壳底部23的开口24处放入外壳腔室25内后用填充物密封或用其他方式密封该开口24。发光体5在夜间发出的光线可透过外壳的透光区域21照亮四周环境；而太阳能电池串列组4又能吸收透过外壳透光区域21的入射光并转为电能存储起来，也可以将整个外壳1设置为全透明。外壳1最好能使用抗冲击性且耐磨的材料，如钢化玻璃、亚克力塑胶等，以防止外界冲击对外壳腔室25内的其他组件，尤其是太阳能电池串列组4、发光体5和电路板6等的影响，保护腔室25内的组件不会被外界冲击损坏；同时，耐磨材料能够保证外壳1的表面不容易被刮花及于刮痕内藏污，从而使得光线能够顺利穿透外壳的透光区域21，不会因外壳1表面被刮花及藏污后降低了透明度而使得太阳能电池串列组4吸收到的光线减少，而且夜间照明装置的亮度也会受到影响。另外，这种太阳能照明装置通常被嵌设在街道或人行道或楼梯的地面上或者墙面上，最好将外壳1设置成与地砖或墙砖相匹配的形状和尺寸，使得整个太阳能照明装置在安装时能与地砖或墙砖进行互换，方便施工安装。

本发明以该太阳能照明装置安装在矩形地砖的地面上为例进行阐述，但不限定该太阳能照明装置只能用于矩形地砖的地面上，如外壳1还可设置方形、菱形、三角形、圆形、正多边形等其他成与地砖或墙砖相匹配的形状。

在太阳能电池模组30中，太阳能电池串列组4可被封装在侧反射盘3底部27内侧表面29的中心位置处，使得太阳能电池串列组4朝向外壳的透光区域21，发光体5可设置在侧反射盘3内的棱线上，而侧反射盘3的顶部开口26则被聚光板2所覆盖和密封；同时亦可设置侧反射盘3的顶部开口26及聚光板2与腔室25的形状相匹配，使得太阳能电池模组30正好能够放入外壳腔室25内并且有最大的光照面积。具体地，可将电路板6固定在密封的侧反射盘3底部27外侧，使得二者固定在一起；再将二者同时放入外壳腔室25内，使得腔室25能够将两者完全收容。在白天时，电路板6控制太阳能电池串列组4工作，太阳能电池串列组4吸收入射光并将其转变为电能储存在电路板6上的蓄能装置7中，该蓄能装置7可以是超级电容或充电电池等；在晚上时，电路板6控制发光体5从蓄能装置7中获得电能，进行发光工作。两种状态的切换可以通过手动控制，也可在该太阳能照明装置中设置触发器，触发器根据光照强度发出触发信号给电路板3，进而实现两种状态的切换。

在本发明所述太阳能照明装置中，太阳能电池模组30中的侧反射盘3设置成环形表面，这样，该侧反射盘3上端形成一个顶部开口8；该环形表面的形状可以设置成棱台表面的形状，也可设置成圆台表面的形状，只要该环形表面相对太阳能电池串列组4倾斜预设角度和高度即可；可通过电镀等方式在侧反射盘3的内侧表面形成环形反光面28。该侧反射盘3的顶部开口26则被聚光板2所覆盖和密封，并设置在外壳腔室25内贴近外壳的透光区域21。具体地，可将太阳能电池串列组4封装在侧反射盘3底部内侧表面29的中心位置处，使得太阳能电池串列组4朝向外壳的透光区域21，而侧反射盘3的顶部开口26则被聚光板2所覆盖和密封。将其组合后的整体放入外壳腔室25内时，侧反射盘3的顶部开口26正好对着外壳的透光区域21，这样，从外壳的透光区域21射入的部分入射光能被该环形反光面28反射，通过设定侧反射盘3的倾斜角度及高度合适，能够使得照射在侧反射盘3上的入射光全部被反射之太阳能电池串列组4上，使得太阳能电池串列组4获得更多的入射光，从而提高了太阳能电池串列组4的聚能效率，使得发光体5在夜间的工作时间更长。

发光体5与电路板6电连接，并可由电路板6控制在夜晚工作发光。由于LED灯能耗低，体积小，优选所述发光体5为LED灯，这样，一方面使得发光时间能够更长，另一方面LED灯所需的安装空间更小；并可根据需要选择不同颜色的LED灯。发光体5设置在侧反射盘3内，在夜间，发光体5发出的光线能够被侧反射盘3反射，这样光线就能被分散。当侧反射盘3设置为棱台形状时，发光体5优选设置在侧反射盘3的棱线上，这样发光体5发出的光线更为分散，使得从外壳1透光区域21射出的光线更为均匀；同时不会在太阳能电池串列组4上形成太大的阴影，影响太阳能电池串列组4的受光面积及输出电能。

在本优选实施例中，将聚光板2设置在侧反射盘3的顶部开口26处。具体的，设置该聚光板2的轮廓与侧反射盘3的顶部开口26的形状相匹配，使得该聚光板2能够覆盖该顶部开口26。最好设置该聚光板2通过胶粘等方式密封在该顶部开口26，使得发光体5位于侧反射盘3内侧的棱线上和太阳能电池串列组4、聚光板2形成的密闭空间，达到防水、防尘的功效。聚光板2的外侧朝向外壳1的透光区域21设置为平面、内侧设有多个聚光凸点11，该聚光凸点11均匀分布在聚光板2的内侧表面上，即分布在聚光板2朝向太阳能电池串列组4的侧面。在白天时，入射光线能够透过聚光板2，在聚光凸点11内发生折射。当入射光线的入射角较小时，入射光线仍能通过聚光凸点11折射后到达太阳能电池串列组4，从而提高了太阳能电池串列组4的聚能效率，使得发光体5在夜间所需的电能增加，延长了发光体5夜间工作的时间。另一方面，在夜间工作时，发光体5发出的光线能够先经过聚光凸点11折射后或者在各个聚光凸点11之间发生漫射后，使得发光体5发出的光线能够均匀地从外壳的透光区域21射出，获得均匀、柔和的光线，而不会在外壳的透光区域21上产生局部高亮的情况，装饰效果更佳、更为美观。

聚光凸点11可以设置为锥体或锥台形状，如多面棱锥、多面棱台、圆锥、圆台等形状，也可设置为圆柱体、长方体等形状，方便制作相应的聚光板2的模具。同理，最好能够将各个聚光凸点11的规格设置为一致，即外形、尺寸一致。

在发光体5和聚光板2之间还可设有一个盖片12，该盖片12可固定或内置在侧反射盘3上，用来阻止发光体5的光线直接投射到聚光板2上，避免在外壳的透光区域21形成高亮区域。

在上述实施例中，聚光板2、侧反射盘3、太阳能电池串列组4和电路板6可以通过封装及胶粘或固定连接结构固定连接在一起形成一个整体的内部太阳能电池模组30组件，再将整个整体放置在外壳的腔室25内。优选在内部组件和外壳1之间填充透明或半透明的填充物，并以固定内部组件使得外壳1因环境产生震动时，其震动的能量大部分被填充物吸收、消耗，不会直接传递到内部组件，从而有效地保护了内部组件不受震动的破坏，使得该太阳能照明装置具有防震的功效。填充物可以选用回收的光亮碎料，如碎玻璃、回收的透明塑料或亚克力等聚合物，或者他们的混合物；可避免使用更多的塑胶材料，减少碳消耗。

还可在外壳1的底部23设置一根或多根锚杆14，该锚杆14的长度大于外壳底部23尺寸。锚杆14可通过螺钉等紧固件固定在外壳底部23，或者与外壳内部的侧反射盘3固定连接。具体地，可在侧反射盘3上设置至少两个定位柱13，螺钉15穿过锚杆14上设置的通孔与定位柱13配合，由于锚杆14长度大于外壳底部23尺寸，使得锚杆14被固定在外壳底部23。如图3所示，安装时，该锚杆14超出外壳1的部分被相邻的地砖或墙砖压紧，使得该太阳能照明装置需要拆除相邻的地砖或墙砖才能被取出，具有防盗的功效。也可以直接在外壳底部23设置向四周突出的凸缘，同样可以达到防盗的效果，使用起来安全可靠。

在上述本发明所述的太阳能照明装置中，侧反射盘3的环形反光面28最好采用电镀方法将其表面电镀成银色镜面，这种银色镜面的反射效率更高，相对于其他颜色而言，能够减少入射光线在反射过程中的漫射。具体地对比效果可参照下表1：

表1

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种太阳能照明装置，其特征在于，包括顶部设有透光区域的外壳、设置在外壳内部腔室内的太阳能电池模组，所述太阳能电池模组包括聚光板、环形侧反射盘、太阳能电池串列组、发光体、电子控制电路以及储能装置；所述环形侧反射盘的顶部被聚光板所覆盖和密封，并贴近外壳的透光区域，还包括设置在环形侧反射盘底部内侧中心位置处的太阳能电池串列组、设置在侧反射盘内的发光体以及设置在腔室内控制发光体和太阳能电池串列组工作的电路板，电路板上设有在白天存储太阳能电池串列组产生电能而中夜间向发光体提供能量的蓄能装置。

2.根据权利要求1所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述聚光板靠近外壳透光区域的一侧设置为平面而靠近太阳能电池串列组的一侧均布设置有聚光凸点。

3.根据权利要求1所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述侧反射盘设置为多面棱台或圆台的表面形状。

4.根据权利要求3所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述侧反射板内侧的环形反射面电镀设置成银色镜面。

5.根据权利要求3所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述侧反射盘为多面棱台的表面形状，所述发光体设置在侧反射盘的多面棱台的棱线上。

6.根据权利要求1所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述发光体设置在反射盘的环形反射面上。

7.根据权利要求6所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述发光体和聚光板之间设有阻止发光体的光线直接投射至聚光板上的盖片。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述外壳底部设有尺寸大于外壳底部尺寸的锚杆，所述锚杆固定设置在外壳的底部。

9.根据权利要求8所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述外壳腔室内设有延伸至外壳底部的定位柱，所述锚杆通过紧固件固定在定位柱上。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述外壳内的间隙处填充设有透明或半透明的填充物。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的太阳能照明装置，其特征在于，所述外壳设置为与地砖可互换的尺寸和形状。

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