CN102980124A - 基于风光互补一体化供电模式的led航标灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，包括LED航标灯主体和LED灯具，其特征在于：在所述LED航标灯的供电电路上，设置有一基于风光互补的供电系统，所述LED航标灯基于该风光互补的供电模式进行供电。届时，风力发电机、太阳能电池板通过支架，设置在该LED航标灯主体的顶部或其周围。该LED航标灯充分利用了太阳能和风能，将二者以互补方式结合发电，为LED航标灯提供稳定可靠的电力，满足了不同地区LED航标灯的供电要求，并降低了运行费用。另外，本发明设置有避雷装置和光控开关，可根据环境光线的强弱，自动控制LED航标灯的开启和关闭，具有低碳环保、运行平稳、噪声低、易于推广的优点。

Description

基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯

技术领域

本发明涉及风能及太阳能组合利用的技术领域，具体是指一种具有基于风光互补的供电系统的新型LED航标灯。

背景技术

航标灯是一种为保证船舶在夜间或大雾天气里安全航行而安装在某些航标上的交通灯，它在夜间或大雾天气里，能发出规定的灯光颜色和闪光频率，达到规定的照射角度和能见距离。根据不同需要，设置不同颜色的灯光及不同类型的定光、闪光和明暗光等，光色有红、白或绿、白，通常以红、绿光表示光弧内有障碍物。

一般航标灯可分为固定灯标、灯浮标、灯船和灯塔4种。固定灯标及灯浮标的结构较为简单，将灯系于立标及浮标上即成，比如灯浮标就是利用锚和锚链固定在水中。灯船是锚泊在水上无法建筑灯塔的地方，作导航和警告用的信标。现代的灯船是一艘小型的钢船，装有雾号、无线电信号台以及在恶劣天气中使导航灯光的光束保持水平的装置。

灯塔是一种建于海岸、港口、河道、航道关键部位附近固定位置的塔状发光航标，其灯光射程一般为15—30海里。灯塔的作用是在海上昼夜发出可识别的信号，供船舶测定位置和向船舶提供危险警告。灯塔信号包括固定信号和闪光信号两种，固定信号是在一定范围内用红色或绿色灯发出定向灯光，供船舶辨别方向；闪光信号用作识别信号。灯塔一般由塔身和灯具构成，透过塔顶的灯塔透镜系统，将光芒射向海面照明，其灯具是由发光器和光辐射器两个基本部分构成。现代灯塔的发光能源主要采用电力，发光器的发光体中心位于聚光透镜的焦点，光源辐射出呈球面的光通过聚光透镜成为有一定扩散角的平行光束。

如今随着LED照明技术的发展，更具节能效果的LED航标灯逐步得到应用，但由于航标灯所处位置一般远离供电电网，如果通过铺设电线来为其供电的话，其电力供应的成本将会非常高，目前航标灯上使用的供电电源主要是蓄电池或干电池组或，另外也出现了利用风力、太阳能为LED航标灯供电的新型航标灯，能提供相对低廉的电力，太阳能电池也已成功地在许多交通不便的小型灯塔上使用，在大型灯塔上则采用柴油发电机组作为主电源。但单独使用风力或太阳能供电，往往由于阴雨天气、气候原因，造成供电的不稳定，影响了航标灯的正常工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能同时利用可再生的太阳能和风能为航标灯进行供电的新型LED航标灯，不但可满足一些电网不到位地区的LED航标灯供电，还可因此节省大量的设备运营费用。

本发明的技术方案如下。

一种基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，涉及固定灯标、灯浮标、灯船和灯塔，包括LED航标灯主体和LED灯具，其特征在于：在所述LED航标灯的供电电路上，设置有一基于风光互补的供电系统，所述LED航标灯基于该风光互补的供电模式进行供电。所述基于风光互补的供电系统包括：风力发电机、风力发电机控制器、太阳能电池板、太阳能电池板控制器、风光电互补控制器、交直流转换器、逆变器、直流变换器和储能装置。

本发明中的基于风光互补的供电系统是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池板、风力发电机将产生的电能存储在储能装置中。在需要为LED航标灯进行供电时，再由逆变器将储能装置中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到LED航标灯的供电电路中。所述逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置，可将上述储能装置中储存的电能逆变成220V交流电输出，同时在控制器中也直接预留了12V直流输出接口。

上述风力发电机通过风力发电机控制器，与风光电互补控制器连接；太阳能电池板通过太阳能电池板控制器，与风光电互补控制器连接，该风光电互补控制器连接至储能装置，上述风力发电机和太阳能电池板转换获取的电能均存储在该LED航标灯的储能装置中。

本发明所述的太阳能电池板、风力发电机通过支架，设置在该LED航标灯主体的顶部或其周围，如：太阳能电池板经太阳能支架连接在该LED航标灯主体的顶部。

届时，所述太阳能电池板、风力发电机设置在该LED航标灯的顶部或周围，太阳能电池板通过白天接受光照，将太阳能转化为电能；所述风力发电机通过风的吹动，产生电能，再经控制器后，存储在该LED航标灯的储能装置中。在晴天时，由太阳能电池板、风力发电机同时提供电能，在阴雨大风的天气里主要由风力发电机来提供能源，既节省能源又能降低LED航标灯的运行成本。

由于光能与风能在地域、时间上有较强的互补性，一般白天太阳光较强时风反而小，晚上光很弱但由于地表温差变化大使风能变强。夏季太阳光强度大而风小，冬季太阳光弱而风大。这种互补性使风光互补发电系统在资源利用上可互相匹配、互为补充，成为LED航标灯很好的独立供电电源，尤其适用于电网送电不方便地区的LED航标灯，可依赖当地的风、光能源，有效克服电网供电的困难。

本发明中所述的太阳能电池板、风力发电机与所述LED航标灯主体为固定结构或活动结构。

当二者之间为固定结构时，该太阳能电池板、风力发电机与所述LED航标灯之间成固定状态、不可移动、不能变换角度；当二者之间为活动结构时，该太阳能电池板、风力发电机可根据使用需要，调节其在该LED航标灯中所处的位置和角度，其位置、角度的调节方式，可通过手动控制、电动控制或自动控制的方式进行。

用户也可在上述太阳能电池板、风力发电机与LED航标灯之间设一可调式支架，通过调节该可调式支架，来调节上述太阳能电池机、风力发电机的受光、受风角度，使之能适应不同季节、不同地区的光照、风力情况。比如：所述太阳能电池板通过该可调式支架安装在该LED航标灯的安装平台上，所述可调式支架与所述安装平台旋转连接，并设有定向驱动电机，所述定向驱动电机的控制电路根据预设的程序间歇地控制所述驱动电机转动，使太阳能电池板的朝向对着光照方向，以提高太阳能电池板的发电量，更好的满足LED航标灯的用电需要。

本发明所述的储能装置为充电电池、电容或超级电容，所述充电电池如：储能装置、镍氢电池、锂电池或锂离子电池，所述超级电容器如：双电层电容器、电化学电容器或混合电容器。

所述逆变器连接于储能装置上，用于将储能装置的直流电转换成可供LED航标灯供电的三相或单相交流电。

优选的，所述LED航标灯上设置有避雷装置，以防止航标灯及供电系统遭受雷击，其太阳能组件防直击雷的措施，主要是采用在支架上方设置避雷针，并通过导线接地消化，防感应雷的主要措施，是采用并网端配电柜内防雷模块来实现；而风力发电机，防直击雷的措施主要是采用风机叶片内部铺设金属网来替代避雷针，通过导线接地消化，防感应雷的措施主要是采用并网端配电柜内防雷模块来实现。

优选的，所述LED航标灯上设置有光控开关，通常设置在航标灯照射不到的位置，该光控开关可根据周围环境光线的强弱，自动控制LED航标灯的开启和关闭。

优选的，由于该LED航标灯长时间在户外环境中使用，为避免钟体长时间遭受日晒雨淋，可将太阳能电池或将太阳能与其他遮蔽物一体做成遮蔽状，以减少太阳光、雨水对LED航标灯中重要部件的侵蚀。

上述风力发电装置、太阳能电池供电装置至少为一组，也可根据需要，在数量上进行增加，从而提供更大的输出电流。

由于LED航标灯位于高处、且长时间在户外环境中使用，具有良好的受光、受风条件，完全可利用太阳能、风能来为其进行供电。工作时，风力发电机以及太阳能电池板共同组成供电系统，为LED航标灯的储能装置充电，再由储能装置为LED航标灯进行供电。该LED航标灯通过用电控制电路连接上述储能装置的输出接口，所述太阳能电池的输出接口通过太阳能电池板控制器连接上述储能装置的充电输入接口，同样，所述风力发电机的输出接口，也通过一风力发电机控制器连接上述储能装置的充电输入接口。

通过上述改进后，使新的LED航标灯，具有了如下优点。

一种基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其风光互补系统充分利用了可再生的太阳能和风能资源，并将二者以互补方式结合发电，能有效地分配、控制LED航标灯的能源，能最高效率地将风能、光能转换为平稳的LED航标灯所需的电源的同时，又能实现风力发电机交流电和太阳能电池交流电的平稳融合及无缝隙切换，为LED航标灯提供稳定可靠的电力，满足了不同地区LED航标灯的供电要求，由于不需要铺设电线更不需要消耗市电，有效降低了运行费用。且太阳能电池板也可为LED航标灯重要部件提供防雨遮阳的作用，延长了其使用寿命。

另外，本发明还可根据周围环境光线的强弱，自动控制LED航标灯的开启和关闭，并针对不同地区，选择性的使用太阳能或风能，具有低碳环保、运行平稳、节能高效、噪声低的优点，易于推广应用。 

附图说明

通过下面结合附图，进行的详细描述，将更加充分地理解并认识本发明。

图1为本发明中LED灯塔的一种外观结构示意图。

图2为本发明中LED灯塔系统的一种供电结构图。

图3为本发明的太阳能电池板为平滑移动式时的一种状态。

图中各部件标记如下：

1、灯塔基座；  2、A太阳能电池板；

3、灯塔塔身；  4、LED灯具；

5、支架；         6、风力发电机；

7、感光控制器；8、B太阳能电池板；

9、箭头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下以LED灯塔为例，结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

图1为本发明中LED灯塔的一种外观结构示意图。

如图1所示，一种基于风光互补一体化供电模式的LED灯塔，包括灯塔基座1、灯塔塔身3和LED灯具4，其特征在于：在所述LED灯塔塔身3上，还设置了A太阳能电池板2和风力发电机6，由太阳能电池板和风力发电机构成了一具有风光互补的供电系统，该LED灯塔基于该风光互补的供电模式进行供电。届时，太阳能电池板通过白天接受光照，将太阳能转化为电能；所述风力发电机通过风的吹动，产生电能，通过控制器存储在LED灯塔的储能装置中（图中未标注）。

另外，在该LED灯具4的上方还设置了一感光控制器7，所述感光控制器可根据环境光线的强弱，自动控制LED灯具4的开启和关闭，进一步节省了电力。

由于光能与风能在地域和时间上有较强的互补性，一般白天太阳光较强时风反而小，晚上光很弱但由于地表温差变化大使风能变强。夏季太阳光强度大而风小，冬季太阳光弱而风大。这种互补性使风光互补发电系统在资源利用上可互相匹配、互为补充，成为LED灯塔很好的独立供电电源，尤其适合电网送电不方便地区的LED灯塔，可依赖当地的风、光能源，有效克服电网供电的困难，既节省了能源，同时也减少了铺设电线的投入，降低了灯塔的运行费用。

图2为本发明中LED灯塔系统的一种供电结构图。

参照图2，图中，该LED灯塔利用风力发电机和太阳能电池板为其LED灯具等交流负载或直流负载设备进行供电。其中，太阳能电池板通过功率跟踪器与其直流/直流转换器进行连接，风力发电机通过功率跟踪器与交流/直流转换器进行连接。

工作时，风力发电机和太阳能电池板产生的电力经风光电互补控制器与LED灯塔的储能装置连接或直接为LED灯具等进行供电。所述的储能装置为充电电池、电容或超级电容。届时，该风光电互补控制器与直流负载连接；风光点互补控制器通过直流/交流转换器与交流负载连接。

如图3所示，图3为本发明的太阳能电池板为平滑移动式时的一种状态，当该灯塔需要进一步提高太阳能电池的输出功率时，所用太阳能电池板可由两块及两块以上构成，所述太阳能电池板：A太阳能电池板2和B太阳能电池板8可按图示箭头9所指示的方向进行平行移动。太阳能电池在使用时可充分展开，以增加受光面积，提高太阳能电池输出功率，不用时，太阳能电池可沿滑轨平滑收起。

本实施例中基于风光互补一体化供电模式的LED灯塔具有很好的节能效果，同时，该装置的寿命长、无污染、结构合理，可实现广泛应用。

上面所述的实施例，仅仅是对本发明一种基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯的较佳实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经记载在权利要求书中。

Claims (9)

1.一种基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，包括LED航标灯主体和LED灯具，其特征在于：在所述LED航标灯的供电电路上，设置有一基于风光互补的供电系统，所述LED航标灯基于该风光互补的供电模式进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述基于风光互补的供电系统包括：风力发电机、风力发电机控制器、太阳能电池板、太阳能电池板控制器、风光电互补控制器、交直流转换器、逆变器、直流变换器和储能装置。

3.根据权利要求2所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述风力发电机通过风力发电机控制器，与风光电互补控制器连接；太阳能电池板通过太阳能电池板控制器，与风光电互补控制器连接，该风光电互补控制器连接至储能装置，上述风力发电机和太阳能电池板转换获取的电能均存储在该LED航标灯的储能装置中。

4.根据权利要求2所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述太阳能电池板、风力发电机通过支架，设置在该LED航标灯主体的顶部或其周围。

5.根据权利要求4所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述太阳能电池板、风力发电机与所述LED航标灯主体为固定结构或活动结构。

6.根据权利要求2所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述储能装置为充电电池、电容或超级电容。

7.根据权利要求2所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述逆变器连接于储能装置上。

8.根据权利要求1所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述LED航标灯上设置有避雷装置。

9.根据权利要求1所述的基于风光互补一体化供电模式的LED航标灯，其特征在于：所述LED航标灯上设置有光控开关。

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