CN101614358B - 实时回报电力数据的太阳能led路灯 - Google Patents

Abstract

本发明有关于一种实时回报电力数据的太阳能LED路灯，该太阳能LED路灯包含有：一LED灯，其固定于一灯柱上，于一LED路灯上设有一太阳能电池、一交换式电源单元及一电力线数据通信单元；其中该LED路灯的市电交流电力线与交换式电源单元连接，以提供LED路灯直流电源，又该太阳能电池设有太阳能板、蓄电池及充电控制器，故该充电控制器也可提供LED路灯直流电源；其中该充电控制器包含有电力数据数字输出接口，故可与电力线数据通信单元连接，以将太阳能电池的电力数据输出至该电力线数据通信单元，并通过市电交流电力线向外传送，供集中管理并实时判断各LED灯的太阳能电池是否正常或损坏。

Description

实时回报电力数据的太阳能LED路灯 

技术领域

本发明有关于一种太阳能LED路灯，尤指一种实时回报电力数据的太阳能LED路灯。 

背景技术

由于全球天然资源及能源的即将耗竭，节省消耗性能源以及开发可重复利用的天然能量愈趋重要；因此，目前各国政府对于公共建设也朝向此一目的努力，以路灯为例，已可见及许多采用LED灯的路灯，由于LED灯具有低消耗功率的优点，故大量改设LED路灯确实可节能电力的耗费。 

又由于LED路灯使用直流电源并大多设置于户外，故目前部份LED路灯已装设有太阳能电池，以作为发光光源使用，由此又更可节省用电量。虽然假设太阳能电池看似理想，但对维修事务上却不免构成压力，一般来说，太阳能LED路灯除太阳能电池供电外，也同样需要市电的供电，以与太阳能电池交替供电。对于维修人员来说，因为太阳能电池同样外露在户外，损坏机会远高于家用的太阳能电池，而一般检查到太阳能电池损坏与否，通常要等到维修人员定期到达现场，以电表或检测装置量测或下载太能电池电力数据或电力数据，再由维修人员就目前电力数据或电力数据加以判断太阳能电池是否损坏；因此就整个维修过程看来确实太过缓慢，而且从损坏至维修完成之间，LED路灯即均要使用市电，相对增加用电量。 

发明内容

有鉴于上述问题，本发明主要目的是提供一种实时回报电力数据的太阳能LED路灯，以实时反应路灯的太阳能电池的电力数据予远程，缩短检修时程。 

欲达上述目的所使用的主要技术手段是令实时回报电力数据的太阳能LED路灯包含有： 

一LED灯； 

一太阳能电池，包含有一太阳能板、一充电控制器及一蓄电池；其中该充电控制器电连接于该太阳能板及蓄电池之间，并与LED灯电连接，以将蓄电池的电量予以转换后输出至LED灯；又，该充电控制器包含有一电力数据数字输出接口； 

一交换式电源单元，供连接至一市电的交流电源，其输出端连接至LED灯，该交换式电源单元将交流电转换为直流电后，输出至该LED灯； 

一电力线数据通信单元，耦合连接于市电交流电力线，并与太阳能电池的充电控制器的电力数据数字输出接口电连接，以取得太阳能电池的电力数据，并将其调变处理后耦合至电力线的交流电源中，通过市电交流电力线向外传送此一LED路灯的太阳能电池的电力数据。 

上述本发明主要令太阳能LED路灯的太阳能电池的充电控制器，进一步与电力线数据通信单元连接，通过该电力数通信单元将目前太阳能电池的电力数据加载电力线中以对外传送，供远程电力线通信主机自电力线网络撷取各太阳能LED路灯回传的电力数据，即可集中管理并实时判断各LED灯的太阳能电池是否正常或损坏。 

本发明次一目的是提供一种兼具有实时路况影像的太阳能LED路灯，即上述增设有一影像撷取器，其包含有一影像数据输出端，该影像数据输出端与上述电力线数据通信单元连接，通过电力数通信单元将目前LED路灯上的影像撷取器所撷取到的道路影像加载电力线中并对外传送，如此即可供远程电力线通信主机自电力线网络撷取各LED路灯上影像撷取器所撷取到道路影像，达到实时路况监视效果。 

附图说明

图1是本发明LED路灯的第一较佳实施例外观图。 

图2是本发明LED路灯的第二较佳实施例外观图。 

图3是图1的详细电路图。 

图4是图2的详细电路图。 

图5是本发明数字式脉宽调变器的局部电路方块图。 

图6是本发明通过一电力线网络与一远程电力线通信主机联机架构图。 

主要元件符号说明 

(10)、(10a)LED路灯          (101)支柱 

(102)电力线                 (11)LED灯 

(12)太阳能电池              (121)太阳能板 

(122)蓄电池                 (123)充电控制器 

(123a)电力数据数字输出接口 

(13)影像撷取器              (131)影像数据输出端 

(20)交换式电源单元          (21)全波整流滤波电路 

(21)功率因素校正控制器      (23)主动开关 

(24)数字式脉宽调变器        (241)数字接口 

(242)参考电压调变单元       (243)增益调整单元 

(244)驱动器                 (245)运算放大器 

(25)光耦合器                (26)直流对直流转换器 

(27)直流对直流转换器        (30)电力线数据通信单元 

(31)模拟前端收发单元        (32)数字处理单元 

(33)数字通信接口            (34)电隔离器 

(40)远程电力线通信主机 

具体实施方式

首先请参阅图1所示，是本发明实时回报电力数据的太阳能LED路灯10的第一较佳实施例的外观图，其包含有一灯柱101、一LED灯11、一太阳能电池12、一市电交流电力线102、一交换式电源单元20及一电力线数据通信单元30；再请参阅图2所示，是本发明该太阳能LED路灯10a的第二较佳实施例系进一步包含有一影像撷取器13，可设置于该LED灯11附近。 

请配合参阅图3及图6所示，是为本发明的电路方块图，其中该太阳能电池12包含有： 

一太阳能板121，其固定于该灯柱101上，以吸收太阳光能并将其转换为直流电源后输出； 

一蓄电池122，其固定于该灯柱101上；及 

一充电控制器123，其固定于该灯柱101上，并电连接于该太阳能板121、LED灯11及蓄电池122之间，以控制将太阳能输出直流电转为蓄电池122的充电电源，或将蓄电池122电量输出至LED灯11，并将蓄电池122电量予以储存；又，该充电控制器123包含有该电力数据数字输出接口123a，该电力数据数字输出接口123a为串行埠，如RS-232、USB接口。 

由于上述充电控制器123电连接于该太阳能板121及蓄电池122之间，并与LED灯11电连接，因此该充电控制器123随时检知蓄电池122电量状态，若处理低电量则以将太阳能板121输出的直流电予以调整后对蓄电池122充电，以及当LED灯11)因光线阴暗而启动时，将蓄电池122电量转换为LED灯11的点亮电源。又，该充电控制器123包含有一电力数据数字输出接口123a，故可将检知蓄电池122电量状态予以检知储存。 

上述交换式电源单元20供连接至一市电交流电力线102，以取得交流电源，又该交换式电源单元20的输出端连接至LED灯11；该交换式电源单元20将交流电转换为直流电后，输出至该LED灯11，作为LED灯11的工作电源。于本实施例中该交换式电源单元20为一顺向式电源电路(forward power circuit)，也可为返驰式电源电路(flyback power circuit)、降压电源电路(buck power circuit)等。此外，为提供该电力线数据通信单元30直流电源，故该交换式电源单元20进一步包含有至少一组直流对直流转换器26，可为一降压电源电路(buck power circuit)，该直流对直流转换器的输入端连接至交换式电源单元的直流电压输出端，以将输出电压予以降压后提供予该电力线数据通信单元30作为工作电源。 

上述电力线数据通信单元30耦合连接于市电交流电力线102，并与太阳能电池12的充电控制器123的电力数据数字输出接口123a电连接，以取得蓄电池122的电力数据，并将其调变处理后耦合至市电交流电力线102中，通过市电交流电力线102向外传送此一LED路灯11的太阳能电池12的电力数据；又该电力线数据通信单元30包含有： 

一模拟前端收发单元31，电连接至该直流对直流转换器26并耦合连接于该市电交流电力线102； 

一数字处理单元32，电连接至该直流对直流转换器26及该模拟前端收发单元31，以自模拟前端收发单元31接收来自市电交流电力线102的外部数据信号，或者数据资料加以处理并调变，再通过模拟前端收发单元31耦合至市电交流电力线102，对外传送； 

一数字通信接口33，与充电控制器123的电力数据数字输出接口123a电连接，以取得蓄电池122的电力数据，并将电力数据输出至该数字处理单元32；本实施例中，该数字通信接口为串行端口，如RS-232、USB接口。 

由上述说明可知，本发明主要令太阳能LED路灯10的太阳能电池12的充电控制器123连接该电力线数据通信单元30，以将目前太阳能电池12的电力数据通过市电交流电力线102对外传送，此时，若一远程电力线通信主机40连接至一电力线网络，即能顺利撷取各太阳能LED路灯10回传的电力数据，进而集中管理复数LED路灯的太阳能电池蓄电状态10，并实时判断各LED灯的太阳能电池122是否正常或损坏。 

请参阅图4及图6所示，为本发明第二较佳实施例的详细电路图，即上述该太阳能路灯10a进一步包含有一影像撷取器13，该影像撷取器13包含有一影像数据输出端131及电源端Vcc，其中该影像数据输出端131与上述电力线数据通信单元30的数字通信接口33电连接，而电源端(Vcc)则连接至该交换式电源的另一个直流对直流转换器27；通过电力数据通信单元30将目前LED路灯10a上的影像撷取器13所撷取到的道路影像加以处理及调整，以加载市电交流电力线102中并对外传送，如此即可供远程电力线通信主机40自电力线网络撷取各LED路灯10a上影像撷取器13所撷取到道路影像，达到实时路况监视效果。 

再者，请参阅图4及图5所示，为交换式电源电路20为顺向式电源电路较佳实施例，其包含有一全波整流滤波电路21、一功率因素校正控制器22、一变压器T1、一串联于变压器T1一次侧的主动开关23、一数字式脉宽调变器24及一光耦合器25(HCNR200)；其中该数字式脉宽调变器24至少包含有一数字接口(如I²C接口)241、一参考电压调变单元242、一运算放大器245、一增益调整单元243、、一驱动器244、一电压反馈端(V_FB)及驱动输出端(OUT)，而光耦合器25直接连接于数字式脉宽调变器24的电压反馈端(V_FB)与顺向式返驰式电源电路的电压输出端(Vout)之间，以将目前顺向式返驰式电源电路输出的直流电压(Vout)反应至该数字脉宽调变器24，又由于该数字脉宽调变器24具有数字接口241，故可通过电隔离器34取得来自数字处理单元32输出的调整参考电压命令，以调整内部参考电压，之后将反馈电压与调变后参考电压经运算放大器245加以比较，并调整其增益后输出至驱动器244，该驱动器244依照比较结果的电压误差量自驱动器输出端(OUT)输出脉宽信号，以调整驱动主动开关23导通时间，稳定输出电压。 

由于上述电力线数据通信单元30与交换式电源单元20不共地，故电力线数据通信单元30的数字处理器32输出端(I²C接口)通过一电隔离器34(可为一变压器)连接至该数字式脉宽调变器24的一数字接口，以改变其内部参考电压，进而强迫该数字式脉宽调变器24改变输出端的脉宽宽度，故若欲调高交换式电源单元的变压器T1的二次侧电压、电流，则提高该内部参考电压输入端(V_REF)的参考电压即可；是以，本发明的电力线数据通信单元30的数字处理单元32即能接受远程电力线通信主机40发出调整LED灯11的光强弱命令，并通过电隔离器34调整上述数字式脉宽调变器32的参考电压，调高或调弱LED灯11的光线；如此一来，本发明LED路灯10a上的影像撷取器13若必须拍摄较清楚路况时，则远程电力线通信主机40可发出控制命令，使LED灯11照明光线增强，达到拍摄清晰画面的目的。 

由上述说明可知，本发明太阳能LED路灯的维修能更加迅速确实，而且增加影像撷取器不仅能够拍摄路面影像，作为监视用外，更可一并通过回报太阳能电池电力数据的电力线数据通信单元控制LED灯的明暗，辅助拍摄清楚路况画面。 

Claims (14)

1.一种实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述太阳能LED路灯包含有：

一LED灯，其固定于一灯柱上；

一太阳能电池，其包含有一太阳能板、一充电控制器及一蓄电池；其中所述充电控制器电连接于所述太阳能板及蓄电池之间，并与LED灯电连接，以将蓄电池的电量予以转换后输出至LED灯；又，所述充电控制器包含有一电力数据数字输出接口；

一交换式电源单元，其供连接至一市电交流电力线，以将交流电转换为直流电后，输出至所述LED灯；

一电力线数据通信单元，其耦合连接于市电交流电力线，并与太阳能电池的充电控制器的电力数据数字输出接口电连接，以取得太阳能电池的电力数据，并将其调变处理后耦合至市电交流电力线中，通过市电交流电力线向外传送太阳能电池的电力数据。

2.如权利要求1所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述太阳能电池包含有：

一太阳能板，其固定于所述灯柱上，以吸收太阳光能并将其转换为直流电后输出；

一蓄电池，其固定于所述灯柱上；及

一充电控制器，其固定于所述灯柱上，还用以控制将直流电转为蓄电池的充电电源，并将蓄电池电量予以储存。

3.如权利要求2所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述电力线数据通信单元包含有：

一模拟前端收发单元，其耦合连接于所述市电交流电力线；

一数字处理单元，其电连接至所述模拟前端收发单元，以自模拟前端收发单元接收来自市电交流电力线的外部数据信号，或者数据资料加以处理并调变，再通过模拟前端收发单元耦合至市电交流电力线，对外传送；

一数字通信接口，其与充电控制器的电力数据数字输出接口电连接，以取得蓄电池的电力数据，并将电力数据输出至所述数字处理单元。

4.如权利要求3所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述交换式电源单元包含有一全波整流滤波电路、一功率因素校正控制器、一变压器、一串联于变压器的主动开关、一数字式脉宽调变器及一光耦合器；其中：

所述数字式脉宽调变器至少包含有：

一数字接口，其通过一电隔离器连接至所述数字处理单元的输出端；

一参考电压调变单元，其连接至所述数字接口，以取得来自数字处理单元输出的调整参考电压命令，调整内部参考电压；

一电压反馈端，通过所述光耦合器连接至所述交换式电源单元的电压输出端，以取得反馈电压；

一增益调整单元，其通过一运算放大器与用于输出参考电压的所述参考电压调变单元及所述电压反馈端连接，以将两者电压予以比较并调整其增益后输出；

一驱动器，其连接至所述增益调整单元，依照比较结果的电压误差量调整脉宽调变驱动信号；

一驱动器输出端，连接至主动开关，以控制主动开关的导通时间。

5.如权利要求4所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述路灯还包含有一直流对直流转换器，所述直流对直流转换器的输入端连接至所述交换式电源单元的直流电压输出端，并将输出电压予以降压后输出至所述电力线数据通信单元。

6.如权利要求4或5所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述交换式电源单元为返驰式电源电路、顺向式电源电路或降压电源电路。

7.如权利要求4所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述数字接口与数字处理单元输出端为I²C接口，而所述电隔离器为一变压器。

8.如权利要求1所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述太阳能LED路灯进一步包含有一影像撷取器，以拍摄路况画面，其中所述影像撷取器包含有一影像数据输出端，所述影像数据输出端与上述电力线数据通信单元连接，由所述电力线数通信单元将路况影像加载市电交流电力线中以对外传送。

9.如权利要求8所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述太阳能电池包含有：

一太阳能板，其固定于所述灯柱上，以吸收太阳光能并将其转换为直流电后输出；

一蓄电池，其固定于所述灯柱上；及

一充电控制器，其固定于所述灯柱上，还用以控制将直流电转为蓄电池的充电电源，并将蓄电池电量予以储存。

10.如权利要求9所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述电力线数据通信单元包含有：

一模拟前端收发单元，其耦合连接于所述市电交流电力线；

一数字处理单元，其电连接至所述模拟前端收发单元，以自模拟前端收发单元接收来自市电交流电力线的外部数据信号，或者数据资料加以处理并调变，再通过模拟前端收发单元耦合至市电交流电力线，对外传送；

一数字通信接口，其与充电控制器的电力数据数字输出接口及影像撷取器的影像数据输出端电连接，以取得蓄电池的电力数据及路况影像，并将电力数据及路况影像输出至所述数字处理单元。

11.如权利要求9所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述交换式电源单元包含有一全波整流滤波电路、一功率因素校正控制器、一变压器、一串联于变压器的主动开关、一数字式脉宽调变器、一光耦合器及二个分别提供直流电源予电力线通信单元及影像撷取器的直流对直流转换器；其中：

所述数字式脉宽调变器至少包含有：

一数字接口，其通过一电隔离器连接至所述数字处理单元的输出端；

一参考电压调变单元，其连接至所述数字接口，以取得来自数字处理单元输出的调整参考电压命令，调整内部参考电压；

一电压反馈端，通过所述光耦合器连接至所述交换式电源单元的电压输出端，以取得反馈电压；

一增益调整单元，其通过一运算放大器与用于输出参考电压的所述参考电压调变单元及所述电压反馈端相连，以将两者电压予以比较并调整其增益后输出；

一驱动器，其连接至所述增益调整单元，依照比较结果的电压误差量调整脉宽调变驱动信号；

一驱动器输出端，连接至主动开关，以控制主动开关的导通时间。

12.如权利要求11所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述路灯还包含有二个直流对直流转换器，此二个直流对直流转换器的输入端分别连接至所述交换式电源单元的直流电压输出端，将电压予以降压输出二组不同直流电压，分别供所述影像撷取器及所述电力线数据通信单元用。

13.如权利要求12所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述交换式电源单元为返驰式电源电路、顺向式电源电路或降压电源电路。

14.如权利要求12或13所述的实时回报电力数据的太阳能LED路灯，其特征在于，所述可调变参考电压输入端与数字处理单元输出端为I²C接口，而所述电隔离器为一变压器。

Images