CN101649978A - 风光互补路灯 - Google Patents

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Abstract

风光互补路灯涉及一种利用风能供电的路灯。包括一具有照明功能的路灯主体、光源、路灯控制系统，还包括供电系统，供电系统包括一发电系统和一蓄电池，发电系统为蓄电池充电，蓄电池连接路灯控制系统，为路灯主体供电；发电系统包括一风力发电系统，风力发电系统包括风力叶轮、发电机、支架，风力叶轮位于所述支架上方，风力叶轮与发电机传动连接；风力叶轮包括一竖直设置的转轴，围绕转轴设有至少两片用于推动所述转轴转动的风力叶片；风力叶片包括一叶片框架，叶片框架上装有对逆向通过的气流进行阻碍的单向风力阀。对电能可以自给自足，可以不外接电源，有效减轻路灯安装难度，从实质上减轻电网供电压力。

Description

风光互补路灯
技术领域
本发明涉及一种路灯，尤其涉及一种利用风能供电的路灯。
背景技术
随着常规能源的减少，和人们环保意识的增强，人们逐渐加强了对新能源开发力度。风能作为一种储能量大、存在广泛、易于获取的可再生新能源，日益受到人们的重视。
现在的风力发电系统，一般是利用风力发电机从风中获得电能。风力发电机的发电效率、体积、成本、使用寿命等参数，是影响风力发电系统发展的重要因素。到目前为止，风力发电机发电效率低、体积大、成本高、使用寿命短等问题，仍然是困扰着风力发电机研发人员，严重阻碍了风力发电系统的发展。
现有的风力发电机，一般包括风力叶轮、发电机、支架。风力叶轮安装在发电机的转轴上，风力发电机后方还装有一尾翼，发电机通过一转轴连接到所述支架上方。风力发电机在有风的环境下，尾翼在风力作用下，推动发电机围绕转轴转动，使风力叶轮朝向风吹来的方向，进而使风吹动风力叶轮转动，进而带动发电机发电。
这种结构中，风力叶轮与空气的接触面很小，气流在风力叶轮上产生的推力很小，捕获的风能很少，造成了风力发电机发电效率较低。为了获得更多的电能，一般会将风力叶轮和发电机制造的很大。但是这样大大增加了成本，另外由于风力叶轮和发电机很大，风力叶轮和发电机制造往往都会承受较大的杂乱的扭力，造成风力叶轮和发电机故障率增加，寿命缩短。
为了能够提高风能的利用率，推广风力发电系统，需要一种发电效率高、体积小、成本低、使用寿命长的风力发电机。
现在路灯一般直接通过电网供电，安装过程中布线难度较大。由于路灯功率较高、数目庞大、点亮时间长，对电网具有较大压力。虽然现在有太阳能供电路灯，但是太阳能电池发出的电能只能略微缓解电网的供电压力，并不能消除布线给路灯安装带来的困扰，也不能在实质上减轻电网的供电压力。因此需要一种能够对电能自给自足的路灯，能够有效的解决路灯安装过程中的布线问题，同时有效减轻电网压力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风光互补路灯，对电能可以自给自足，可以不外接电源，有效减轻路灯安装难度，从实质上减轻电网供电压力。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
风光互补路灯，包括一具有照明功能的路灯主体，所述路灯主体包括一光源、还包括一控制光源点亮情况的路灯控制系统，其特征在于，还包括一与所述路灯控制系统连接的供电系统，所述供电系统包括一发电系统和一蓄电池，所述发电系统为所述蓄电池充电，所述蓄电池连接所述路灯控制系统，为所述路灯主体供电；
所述发电系统包括一风力发电系统，所述风力发电系统包括风力叶轮、发电机、支架，所述风力叶轮位于所述支架上方，风力叶轮与所述发电机传动连接；
所述风力叶轮包括一竖直设置的转轴，围绕所述转轴设有至少两片用于推动所述转轴转动的风力叶片；
所述风力叶片包括一叶片框架，所述叶片框架上装有对逆向通过的气流进行阻碍的单向风力阀。
所述的逆向，是以时针方向为参考。根据具体设计需要，可以将顺时针方向定义为所述的逆向，也可以将逆时针方向定义为所述的逆向。
所述光源采用LED光源。进一步节省能源。
所述路灯控制系统为一根据时间控制光源点亮情况的路灯控制系统，所述路灯控制系统，包括一为光源的点亮情况进行定时的的定时模块。便于对风光互补路灯进行统一控制，不受外界条件影响。
所述路灯控制系统还可以是一根据外界光强控制光源点亮情况的路灯控制系统，所述路灯控制系统，包括一将外界光强信息转化为相关电信号的光敏元件，还包括一对相关电信号进行分析的光强分析模块，所述光强分析模块产生点亮光源信号和熄灭光源信号，通过所述路灯控制系统控制光源点亮和熄灭。
风力发电系统设计中，可以围绕所述转轴设有两片用于推动所述转轴转动的风力叶片，两片风力叶片间的夹角170-190度，优选夹角为180度。依据上述设计，当风吹过风力发电系统时，两片风力叶片分别受到风力作用。一片风力叶片上的单向风力阀处于阻碍气流通过的状态，一片风力叶片上的单向风力阀处于不阻碍气流通过的状态。造成风在两个风力叶片上产生的作用力不相等，进而推动风力叶轮转动，带动所述发电机发电。
在风向改变时，原有的风力发电机需要通过转向机构调整风力叶轮的朝向，以使用风向的改变，结构复杂、故障率高、调整速度慢。本发明可以在不改变所述风力叶轮朝向的前提下，适用于各个方向吹来的风，不需要转向机构，结构简单、故障率低，另外可以及时适应风向变化。通过单向风力阀适时控制各个风力叶片对气流的阻碍情况，可以产生巨大的推力。
所述单向风力阀，包括一挡片，所述挡片通过一挡片转轴连接到所述叶片框架上，所述叶片框架上设有限制所述挡片向风力叶轮的逆向方向过度转动的挡头。这样当有风逆向吹过时，挡片首先会在风力的作用下向逆向方向旋转，当转到一定角度时受到所述挡头的阻挡，停止转动，进而阻碍气流通过，使风对风力叶片产生推力，进而使风力叶轮转动。
具体设计中，所述叶片框架为一矩形框架，所述挡片为矩形挡片，所述矩形挡片通过竖直的转轴与所述叶片框架可转动连接，所述矩形框架上设有所述挡头。这种结构美观、易于生产。
应当注意在采用两个风力叶片的情况下，往往会存在两个风力叶片受力相等的平衡位置，在两个风力叶片间的夹角为180度时，这一平衡位置可以较为轻松的跨越。在其他度数时，往往需要依靠惯性才能跨越平衡位置，有可能因为风力叶轮不能跨越平衡位置而停转。
所述转轴上设有至少三片均匀排布的推动所述转轴转动的风力叶片。这一结构可以有效消除平衡位置，不会因为风力叶片处于平衡位置停止转动。并且可以有效提高风能利用率。优选所述转轴上设有三片均匀排布的推动所述转轴转动的风力叶片的结构。
所述发电机位于所述支架下方，通过传动机构与风力叶轮的转轴连接。可以直接采用所述转轴作为传动机构，与发电机连接，这种情况下转轴会较长。将所述发电机放置到所述支架下方，这样可以将风光互补路灯的重心下移，提高结构的稳定性，提高抗风、抗震能力。
另外，这种结构可以降低所述支架的制作成本，允许采用重量更大的，发电容量更大的发电机，从而进一步提高发电效率，并且更有利于发电机的维修作业。
所述发电系统还包括一太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述蓄电池连接。
所述太阳能电池板，同时作为将外界光强信息转化为相关电信号的光敏元件，连接所述光强分析模块，所述光强分析模块产生点亮光源信号和熄灭光源信号，通过所述路灯控制系统控制光源点亮和熄灭。这样可以省掉一个光面元件，既可以降低成本，又可以减少故障率，另外由于太阳能电池板本身感光面积较大，相对于一般的光敏元件而言，具有极强的抗干扰能力。
实验表明，本发明发电量充足，对电能可以自给自足，可以不外接电源，有效减轻路灯安装难度，从实质上减轻电网供电压力。
本发明不但可以在白天产生电能，在晚上有风的情况下同样可以产生电能，利用适时提供的电能和蓄电池内储备的电能，可以有效的应对长期的阴雨天气。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的单向风力阀结构示意图；
图4为本发明的电路结构原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1和图4，风光互补路灯，包括一具有照明功能的路灯主体4。路灯主体4包括一光源41、还包括一控制光源41点亮情况的路灯控制系统42。光源41优选LED光源。还包括一与路灯控制系统42连接的供电系统5，供电系统5包括一发电系统51和一蓄电池52，发电系统51为蓄电池52充电，蓄电池52连接路灯控制系统42，为路灯主体4供电。发电系统51包括一风力发电系统，风力发电系统，包括风力叶轮1、发电机2、支架3。风力叶轮1位于支架3上方，风力叶轮1与发电机2传动连接。风力叶轮1包括一竖直设置的转轴11，围绕转轴11设有至少两片用于推动转轴11转动的风力叶片12。
路灯控制系统42可以采用根据时间控制光源41点亮情况的路灯控制系统42，路灯控制系统42，包括一为光源41的点亮情况进行定时的的定时模块。便于对多个风光互补路灯进行统一控制，不受外界条件影响。
路灯控制系统42还可以采用根据外界光强控制光源41点亮情况的路灯控制系统42，路灯控制系统42，包括一将外界光强信息转化为相关电信号的光敏元件，还包括一对相关电信号进行分析的光强分析模块，光强分析模块产生点亮光源信号和熄灭光源信号，通过路灯控制系统42控制光源41点亮和熄灭。
参照图3，风力叶片12包括一叶片框架121。叶片框架121上装有对逆向通过的气流进行阻碍的单向风力阀。所述的逆向，是以时针方向为参考。根据具体设计需要，可以将顺时针方向定义为所述的逆向，也可以将逆时针方向定义为所述的逆向。
单向风力阀，包括一挡片122，挡片122通过一挡片转轴连接到叶片框架121上。叶片框架121上设有限制挡片122向风力叶轮1的逆向方向过度转动的挡头123。这样当有风逆向吹过时，挡片122首先会在风力的作用下向逆向方向旋转，当转到一定角度时受到挡头123的阻挡，停止转动，进而阻碍气流通过，使风对风力叶片12产生推力，进而使风力叶轮1转动。挡头123可以设置弹性材料，以便对挡片122进行缓冲，保护挡片122和增加气密性。
具体设计中，可以使叶片框架121为一矩形框架，挡片122为矩形挡片，矩形挡片通过竖直的转轴与叶片框架121可转动连接，矩形框架121上设有挡头123。这种结构美观、易于生产。挡头123包括一与叶片框架121位于同一平面的部分，用于阻挡挡片122向逆向方向过度转动，还包括一凸起部分，用于阻挡挡片122向正向方向过度转动。
可以，围绕转轴11设有两片用于推动转轴11转动的风力叶片12，两片风力叶片12间的夹角170-190度，优选夹角为180度。依据上述设计，当风吹过风力发电系统时，两片风力叶片12分别受到风力作用。一片风力叶片12上的单向风力阀处于阻碍气流通过的状态，一片风力叶片12上的单向风力阀处于不阻碍气流通过的状态。造成风在两个风力叶片12上产生的作用力不相等，进而推动风力叶轮1转动，带动发电机2发电。
应当注意在采用两个风力叶片12的情况下，往往会存在两个风力叶片12受力相等的平衡位置，在两个风力叶片12间的夹角为180度时，这一平衡位置可以较为轻松的跨越。在其他度数时，往往需要依靠惯性才能跨越平衡位置，有可能因为风力叶轮12不能跨越平衡位置而停转。
参照图1和图2，采用转轴11上设置三片均匀排布的用于推动转轴11转动的风力叶片12。这一结构可以有效消除平衡位置，不会因为风力叶片12处于平衡位置停止转动。并且可以有效提高风能利用率。
在风向改变时，原有的风力发电机需要通过转向机构调整风力叶轮的朝向，以使用风向的改变，结构复杂、故障率高、调整速度慢。本发明可以在不改变所述风力叶轮1朝向的前提下，适用于各个方向吹来的风，不需要转向机构，结构简单、故障率低，另外可以及时适应风向变化。
参照图2本发明的发电机2可以位于支架3下方，通过传动机构与风力叶轮1的转轴11连接。也可以直接采用转轴11作为传动机构，与发电机2连接，这种情况下转轴11会较长。将发电机2放置到支架3下方，这样可以将风光互补路灯的重心下移，提高结构的稳定性，提高抗风、抗震能力。另外，这种结构可以降低支架3的制作成本，允许采用重量更大的，发电容量更大的发电机2，并且更有利于发电机2的维修作业。
参照图1和图2，在装有光源41的灯罩上方，装有一太阳能电池板。太阳能电池板与所述蓄电池连接，与风力发电系统同时提供电能。
可以将太阳能电池板，同时作为将外界光强信息转化为相关电信号的光敏元件，连接光强分析模块，光强分析模块产生点亮光源信号和熄灭光源信号，通过路灯控制系统42控制光源41点亮和熄灭。这样可以省掉一个光面元件，既可以降低成本，又可以减少故障率，另外由于太阳能电池板本身感光面积较大，相对于一般的光敏元件而言，具有极强的抗干扰能力。
实验表明，本发明发电量充足，对电能可以自给自足，可以不外接电源，有效减轻路灯安装难度，从实质上减轻电网供电压力。
本发明不但可以在白天产生电能，在晚上有风的情况下同样可以产生电能，利用适时提供的电能和蓄电池内储备的电能，可以有效的应对长期的阴雨天气。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.风光互补路灯，包括一具有照明功能的路灯主体，所述路灯主体包括一光源、还包括一控制光源点亮情况的路灯控制系统，其特征在于，还包括一与所述路灯控制系统连接的供电系统，所述供电系统包括一发电系统和一蓄电池，所述发电系统为所述蓄电池充电，所述蓄电池连接所述路灯控制系统，为所述路灯主体供电；
所述发电系统包括一风力发电系统，所述风力发电系统包括风力叶轮、发电机、支架，所述风力叶轮位于所述支架上方，风力叶轮与所述发电机传动连接；
所述风力叶轮包括一竖直设置的转轴，围绕所述转轴设有至少两片用于推动所述转轴转动的风力叶片；
所述风力叶片包括一叶片框架，所述叶片框架上装有对逆向通过的气流进行阻碍的单向风力阀。
2.根据权利要求1所述的风光互补路灯，其特征在于，所述光源采用LED光源，所述发电系统还包括一太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述蓄电池连接。
3.根据权利要求1所述的风光互补路灯，其特征在于，所述转轴上设有至少三片均匀排布的推动所述转轴转动的风力叶片。
4.根据权利要求3所述的风光互补路灯，其特征在于，所述转轴上设有三片均匀排布的推动所述转轴转动的风力叶片。
5.根据权利要求3所述的风光互补路灯，其特征在于，所述单向风力阀，包括一挡片，所述挡片通过一挡片转轴连接到所述叶片框架上，所述叶片框架上设有限制所述挡片向风力叶轮的逆向方向过度转动的挡头。
6.根据权利要求5所述的风光互补路灯，其特征在于，所述叶片框架为一矩形框架，所述挡片为矩形挡片，所述矩形挡片通过竖直的转轴与所述叶片框架可转动连接，所述矩形框架上设有所述挡头。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的风光互补路灯，其特征在于，所述发电机位于所述支架下方，通过传动机构与所述风力叶轮连接。
8.根据权利要求7所述的风光互补路灯，其特征在于，所述路灯控制系统为一根据时间控制光源点亮情况的路灯控制系统，所述路灯控制系统，包括一为光源的点亮情况进行定时的的定时模块。
9.根据权利要求7所述的风光互补路灯，其特征在于，所述路灯控制系统还可以是一根据外界光强控制光源点亮情况的路灯控制系统，所述路灯控制系统，包括一将外界光强信息转化为相关电信号的光敏元件，还包括一对相关电信号进行分析的光强分析模块，所述光强分析模块产生点亮光源信号和熄灭光源信号，通过所述路灯控制系统控制光源点亮和熄灭。
10.根据权利要求9所述的风光互补路灯，其特征在于，所述发电系统还包括一太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述蓄电池连接；
所述太阳能电池板，同时作为将外界光强信息转化为相关电信号的光敏元件，连接所述光强分析模块，所述光强分析模块产生点亮光源信号和熄灭光源信号，通过所述路灯控制系统控制光源点亮和熄灭。
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