CN112856313A - 一种路灯 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种路灯，包括：太阳能板、光热吸收板、蓄电池、光源组件和电控系统；所述太阳能板和所述光热吸收板分别与所述蓄电池电性连接，以对所述蓄电池充电；所述光源组件与所述蓄电池电性连接，以将所述蓄电池提供的电能转换为光能进行照明；所述电控系统用于控制所述蓄电池的充放电和所述光源组件的照明。通过太阳能板吸收太阳能，同时通过光热吸收板吸收地热和环境光能，使得蓄电池能够从太阳能板和光热吸收板两处得到充电；同时，通过电控系统对光源组件的照明进行控制，使得光源组件能够在保证照明的基础上消耗较少的电能。如此，解决了现有太阳能路灯节能效果有限的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电学技术领域，特别涉及一种路灯。
背景技术
路灯在城市照明中有着重要的地位，路灯不仅能够为人们的出行提供照明，还在一定程度上为城市的美化做出了装点。随着城市化进程的加快、道路的翻修和新建，使得路灯的数量越来越多，进而导致城市用电中路灯的耗电量逐年递增。
目前，为了节能环保，各城市都陆续采用节能路灯，例如将高压钠灯替换为LED灯，甚至利用太阳能对路灯供电，从而减少路灯的用电量。如专利申请号为201710987474.3，名称为“太阳能路灯”的发明公开了一种太阳能路灯，包括路灯本体和太阳能电池板，太阳能电池板铰接在路灯本体顶端，路灯本体上部设有中空的密封板，密封板上方设有活塞缸，活塞缸内设有活塞，活塞上表面设有膨胀块，活塞下表面设有活塞杆，太阳能电池板一端设有滑槽，滑槽内滑动连接有滑块，滑块上连接有支杆，支杆与活塞杆固定连接，密封板连通有用于稳定太阳能电池板的吸盘，太阳能电池板上开有通风孔，太阳能电池板下表面设有用于稳定太阳能电池板的导风机构、涡轮和负压叶片。
然而，众所周知的，现有技术下，太阳能的利用率最高为75％，然而这种太阳能板的成本太高，不利于大规模使用，目前通常使用的太阳能板的利用率仅有40％；再考虑到天气状况，阴雨天太阳能板几乎无法对蓄电池进行充电。因此，现有的太阳能路灯通常除了太阳能蓄电池供电外，还需连接电网，以便在蓄电池电量不足时通过电路进行供电，节能效果有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路灯，以至少解决现有太阳能路灯节能效果有限的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种路灯，所述路灯包括：太阳能板、光热吸收板、蓄电池、光源组件和电控系统；所述太阳能板和所述光热吸收板分别与所述蓄电池电性连接，以对所述蓄电池充电；所述光源组件与所述蓄电池电性连接，以将所述蓄电池提供的电能转换为光能进行照明；所述电控系统用于控制所述蓄电池的充放电和所述光源组件的照明。
可选的，在所述的路灯中，所述光源组件包括多个LED灯组，每个所述LED灯组包括亮度和色度可调的LED灯泡和反光罩。
可选的，在所述的路灯中，多个所述LED灯组中的所述反射罩相对于所述LED灯泡的角度不尽相同，以使所述光源组件中的多个所述LED灯组的照明范围不尽相同。
可选的，在所述的路灯中，多个所述LED灯组呈阵列排布，同一行的所述LED灯组相互串联，且同一列的所述LED灯组相互并联。
可选的，在所述的路灯中，所述电控系统包括照明控制开关、稳压电路、放大电路和滤波电路；所述照明控制开关用于控制光源组件的照明开启或关闭；所述稳压电路用于稳定所述蓄电池提供的电能；所述放大电路用于调节所述蓄电池提供的电能的功率，以改变所述光源组件的照明亮度；所述滤波电路用于调节所述蓄电池提供的电能的频率，以改变所述光源组件的照明色度。
可选的，在所述的路灯中，所述照明控制开关包括时间控制器、光控传感器和声控传感器，所述时间控制器和所述光控传感器相并联，再与所述声控传感器串联；所述时间控制器用于使所述光源组件按预设时间开启和关闭照明；所述光控传感器用于使所述光源组件在环境亮度低于第一亮度阈值时开启照明，并在环境亮度高于第二亮度阈值时关闭照明；所述声控传感器用于使所述光源组件在环境分贝低于低于第一分贝阈值时关闭照明，并在环境分贝高于第二分贝阈值时开启照明。
可选的，在所述的路灯中，所述时间控制器为实时时钟芯片；所述光控传感器为亮度传感器芯片；所述声控传感器为声控开关。
可选的，在所述的路灯中，所述太阳能板为石墨烯太阳能板。
可选的，在所述的路灯中，所述光热吸收板设置于路面，用于吸收地表热能和环境光能，并转换为电能。
可选的，在所述的路灯中，所述光热吸收板包括自下而上依次设置的第一铝板、石墨烯涂层、第二铝板、硅胶涂层和光伏层，所述第一铝板和第二铝板的厚度为0.2～0.5mm，所述石墨烯涂层的厚度为40～100μm，所述硅胶涂层的厚度为0.3～0.6mm，所述光伏层的厚度为150～220μm。
本发明提供的路灯，包括：太阳能板、光热吸收板、蓄电池、光源组件和电控系统；所述太阳能板和所述光热吸收板分别与所述蓄电池电性连接，以对所述蓄电池充电；所述光源组件与所述蓄电池电性连接，以将所述蓄电池提供的电能转换为光能进行照明；所述电控系统用于控制所述蓄电池的充放电和所述光源组件的照明。通过太阳能板吸收太阳能，同时通过光热吸收板吸收地热和环境光能，使得蓄电池能够从太阳能板和光热吸收板两处得到充电；同时，通过电控系统对光源组件的照明进行控制，使得光源组件能够在保证照明的基础上消耗较少的电能。如此，解决了现有太阳能路灯节能效果有限的问题。
附图说明
图1为本实施例提供的路灯的结构示意图；
图2为本实施例提供的LED灯组的结构示意图；
图3为本实施例提供的LED灯组的连接示意图；
图4为本实施例提供的电控系统的结构示意图；
图5为本实施例提供的光热吸收板的结构示意图；
其中，各附图标记说明如下：
10-灯座；20-灯杆；30-太阳能板；40-光源组件；41-LED灯泡；42-反光罩；51-第一铝板；52-石墨烯涂层；53-第二铝板；54-硅胶涂层；55-光伏层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的路灯作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本发明的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实施例提供一种路灯，如图1所示，除了与现有路灯结构类似的具有灯座10和灯杆20外，还具有太阳能板30、光热吸收板(图中未示出)、蓄电池(图中未示出)、光源组件40和电控系统(图中未示出)；所述太阳能板30和所述光热吸收板分别与所述蓄电池电性连接，以对所述蓄电池充电；所述光源组件40与所述蓄电池电性连接，以将所述蓄电池提供的电能转换为光能进行照明；所述电控系统用于控制所述蓄电池的充放电和所述光源组件的照明。
本实施例提供的路灯，通过太阳能板吸收太阳能，同时通过光热吸收板吸收地热和环境光能，使得蓄电池能够从太阳能板和光热吸收板两处得到充电；同时，通过电控系统对光源组件的照明进行控制，使得光源组件能够在保证照明的基础上消耗较少的电能。如此，解决了现有太阳能路灯节能效果有限的问题。
在本实施例中，如图2所示，所述光源组件40包括多个LED灯组，每个所述LED灯组包括亮度和色度可调的LED灯泡41和反光罩42。反光罩42用于使LED灯泡41所发散出来的光线能够被反射至特定的角度范围内，从而能够避免路灯灯罩温度过高的问题，同时还能够提高光源组件40对路面的照明效果，从而节约能源。
较佳的，在本实施例中，多个所述LED灯组中的所述反射罩42相对于所述LED灯泡41的角度不尽相同，以使所述光源组件40中的多个所述LED灯组的照明范围不尽相同。如图2所示，可以将靠近外边缘的反射罩42的开口朝向外侧，以使LED灯泡41的照明范围能够更大。通过调整反射罩42的不同角度，能够实现路灯对不同区域的照明。在本实施例中，当路灯安装好之后，反射罩42相对于LED灯泡41的角度是固定不变的，即在路灯投入使用后，其照明范围是固定不变的。而在其他实施例中，还可以利用电控系统控制反射罩42相对于LED灯泡41的角度可变，从而使得在路灯正常使用时，可以依据特定条件对其照明范围发生调整。
在本实施例中，反射罩42呈半球形，材质为铜铝合金。当然，在其他实施例中，还可以根据LED灯泡41的实际发光情形对反射罩42的结构进行调整。在路灯的光源组件40的设计阶段，可以利用lighttools等光学设计软件来对LED灯组整体进行设计，从而满足路灯的照明需求。设计内容包括但不限于照明的范围和LED灯组的结构(包括LED灯泡41的选型、反射罩42的结构)等。
进一步的，在本实施例中，如图3所示，多个所述LED灯组呈阵列排布，同一行的所述LED灯组相互串联，且同一列的所述LED灯组相互并联。将LED灯组阵列排布，不仅制造工艺简单，而且在使用调试时较为方便。本实施例将LED灯组实现串并联，不仅能够保证每一串联支路上的电流不会过大，从而保证了LED灯泡41的使用寿命，而且通过并联的方式能够保证在某一串联支路发生故障时，其他支路仍旧可以正常工作，从而保证路灯的持续照明。
在本实施例中，如图4所示，所述电控系统包括照明控制开关、稳压电路、放大电路和滤波电路；所述照明控制开关用于控制光源组件的照明开启或关闭；所述稳压电路用于稳定所述蓄电池提供的电能；所述放大电路用于调节所述蓄电池提供的电能的功率，以改变所述光源组件的照明亮度；所述滤波电路用于调节所述蓄电池提供的电能的频率，以改变所述光源组件的照明色度。
在具体实施过程中，电控系统可以位于路灯的灯座10下或灯杆20内，较佳的，放置于灯杆20靠近灯座10中，并在灯杆20处开设有窗口，以便人员对电控系统进行维修和保养。当然，蓄电池可以和电控系统一同放置，避免由于蓄电池和电控系统之间走线过长而导致的电能损耗。
进一步的，在本实施例中，所述照明控制开关包括时间控制器、光控传感器和声控传感器，所述时间控制器和所述光控传感器相并联，再与所述声控传感器串联；所述时间控制器用于使所述光源组件按预设时间开启和关闭照明；所述光控传感器用于使所述光源组件在环境亮度低于第一亮度阈值时开启照明，并在环境亮度高于第二亮度阈值时关闭照明；所述声控传感器用于使所述光源组件在环境分贝低于低于第一分贝阈值时关闭照明，并在环境分贝高于第二分贝阈值时开启照明。
将时间控制器和光控传感器并联，能够保证在预定时间段内使电路通路，从而使得路灯开启照明；同时在非预定时间段内，假若环境亮度较差，也使电路通路，从而是路灯开启照明。将声控传感器与时间控制器和光控传感器串联，能够在时间控制器和光控传感器的支路为通路时，若环境声音较为安静，即没有人流和车流时，关闭路灯；而在有人流和车流时，开启路灯。从而不仅能够保证照明需求，还能够节约能源。
在具体实施过程中，开启路灯的时间段设置、第一亮度阈值、第二亮度阈值、第一分贝阈值和第二分贝阈值可以根据实际情况进行设定。例如，开启路灯的时间段可以为18:00～次日6:00；第一亮度阈值可以为50lux，第二亮度阈值可以为100lux；第一分贝阈值可以为40dB，第二分贝阈值可以为55dB。在实际设计阈值时，需要预先调查路灯所在区域不同时间段、不同车流情况下的亮度和声音分贝数的规律，从而根据该规律合理的设定阈值。
在本实施例中，具体的，所述时间控制器为实时时钟芯片；所述光控传感器为亮度传感器芯片；所述声控传感器为声控开关。更具体的，实时时钟芯片的型号为PCF8563T，亮度传感器芯片的型号为LX1970，声控开关的型号为YU1257。
电控系统中的稳压电路、放大电路和滤波电路等具体的电路设计为本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述，例如，中央处理器可以选择型号为MEGA16的8位微处理芯片，稳压电路可以包括型号为LM317的稳压芯片，滤波电路可以包括型号为PC817的光电耦合器等。
此外，在本实施例中，优选所述太阳能板为石墨烯太阳能板。石墨烯太阳能板具有薄膜状、轻量化、可卷曲、可折叠、颜色可变化等特点，能够贴合于路灯的造型，同时减轻路灯的自重。采用石墨烯太阳能板能够在保证路灯美观的基础上保证太阳能效率的转换。同时，石墨烯太阳能板是较为成熟的技术，其成本较为低廉，适合大规模使用。
在本实施例中，所述光热吸收板设置于路面，用于吸收地表热能和环境光能，并转换为电能。较佳的，可以设置于路灯照射正下方的区域，如此，在白天温度较高、光照充足时，光热吸收板可以吸收地表热能和太阳光；在夜晚，温度下降，但由于有路灯的照射，光热吸收板还可以吸收由路灯照明提供的光能。如此，提高了光热吸收板吸收光能和热能的效率，同时还使得路灯照明所消耗的光能一部分可以再利用。
当然，在铺设光热吸收板时，同样要考虑光热吸收板的承重，保证路面车辆经过时光热吸收板不会遭受损坏，因此，在具体实施过程中，可以将光热吸收板设置于非机动车道、人行道，以及车道靠近路边缘的区域，从而减少因瞬时承载负荷过重而导致的光热吸收板开裂等情况。
此外，还可以从光热吸收板的材质出发，对光热吸收板的材质进行改良，以保证吸收光热能效率的前提下，提高光热吸收板的承载能力。具体的，如图5所示，在本实施例中，所述光热吸收板包括自下而上依次设置的第一铝板51、石墨烯涂层52、第二铝板53、硅胶涂层54和光伏层55。
在铺设光热吸收板时，将第一铝板51与路面相接触贴附，如此，利用铝的良好导热性能，能够保证地热以较高的效率传递至光热吸收板的能量转换单元中；同时，光伏层55朝向顶部，能够吸收太阳光能和路灯照明的光能。石墨烯涂层52能够进一步吸收地表和环境中的热量，同时以较高的传导效率将第一铝板51吸收的热能传递至光热吸收板的能量转换单元中。第二铝板53能够提高光热吸收板的强度，从而保证光热吸收板能够承载较重的负荷。硅胶涂层54具有一定的弹性，能够对瞬间负荷进行缓冲，进而保证光热吸收板的瞬间承载能力。
具体的，在本实施例中，所述第一铝板51和第二铝板53的厚度为0.2～0.5mm，所述石墨烯涂层52的厚度为40～100μm，所述硅胶涂层54的厚度为0.3～0.6mm，所述光伏层55的厚度为150～220μm。光热吸收板的整体厚度保持在1～2mm，不会对路面造成较大的段差，保证了人员、车辆行驶的舒适度和安全性；此外，由于厚度较薄，便于安装，无需对路面进行挖坑等施工，能够在不影响道路正常通行的情况下快速完成安装和更换。
当然，为了保证路灯的正常供电使用，还可以在路灯的蓄电池处并联电网供电电路，从而实现光源组件不仅能够从蓄电池处获取电能，还能够从电网供电电路获取电能。但是需要说明的是，由于本实施例提供的路灯对蓄电池的充电除了太阳能外还有光热吸收板，因此较现有单纯太阳能供电的路灯而言，其从电网供电电路获取的电能较少，如此，降低了对电能的消耗。
综上所述，本实施例提供的路灯，包括：太阳能板、光热吸收板、蓄电池、光源组件和电控系统；所述太阳能板和所述光热吸收板分别与所述蓄电池电性连接，以对所述蓄电池充电；所述光源组件与所述蓄电池电性连接，以将所述蓄电池提供的电能转换为光能进行照明；所述电控系统用于控制所述蓄电池的充放电和所述光源组件的照明。通过太阳能板吸收太阳能，同时通过光热吸收板吸收地热和环境光能，使得蓄电池能够从太阳能板和光热吸收板两处得到充电；同时，通过电控系统对光源组件的照明进行控制，使得光源组件能够在保证照明的基础上消耗较少的电能。如此，解决了现有太阳能路灯节能效果有限的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种路灯，其特征在于，所述路灯包括：太阳能板、光热吸收板、蓄电池、光源组件和电控系统；所述太阳能板和所述光热吸收板分别与所述蓄电池电性连接，以对所述蓄电池充电；所述光源组件与所述蓄电池电性连接，以将所述蓄电池提供的电能转换为光能进行照明；所述电控系统用于控制所述蓄电池的充放电和所述光源组件的照明。
2.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，所述光源组件包括多个LED灯组，每个所述LED灯组包括亮度和色度可调的LED灯泡和反光罩。
3.根据权利要求2所述的路灯，其特征在于，多个所述LED灯组中的所述反射罩相对于所述LED灯泡的角度不尽相同，以使所述光源组件中的多个所述LED灯组的照明范围不尽相同。
4.根据权利要求2所述的路灯，其特征在于，多个所述LED灯组呈阵列排布，同一行的所述LED灯组相互串联，且同一列的所述LED灯组相互并联。
5.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，所述电控系统包括照明控制开关、稳压电路、放大电路和滤波电路；所述照明控制开关用于控制光源组件的照明开启或关闭；所述稳压电路用于稳定所述蓄电池提供的电能；所述放大电路用于调节所述蓄电池提供的电能的功率，以改变所述光源组件的照明亮度；所述滤波电路用于调节所述蓄电池提供的电能的频率，以改变所述光源组件的照明色度。
6.根据权利要求5所述的路灯，其特征在于，所述照明控制开关包括时间控制器、光控传感器和声控传感器，所述时间控制器和所述光控传感器相并联，再与所述声控传感器串联；所述时间控制器用于使所述光源组件按预设时间开启和关闭照明；所述光控传感器用于使所述光源组件在环境亮度低于第一亮度阈值时开启照明，并在环境亮度高于第二亮度阈值时关闭照明；所述声控传感器用于使所述光源组件在环境分贝低于低于第一分贝阈值时关闭照明，并在环境分贝高于第二分贝阈值时开启照明。
7.根据权利要求6所述的路灯，其特征在于，所述时间控制器为实时时钟芯片；所述光控传感器为亮度传感器芯片；所述声控传感器为声控开关。
8.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，所述太阳能板为石墨烯太阳能板。
9.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，所述光热吸收板设置于路面，用于吸收地表热能和环境光能，并转换为电能。
10.根据权利要求1所述的路灯，其特征在于，所述光热吸收板包括自下而上依次设置的第一铝板、石墨烯涂层、第二铝板、硅胶涂层和光伏层，所述第一铝板和第二铝板的厚度为0.2～0.5mm，所述石墨烯涂层的厚度为40～100μm，所述硅胶涂层的厚度为0.3～0.6mm，所述光伏层的厚度为150～220μm。
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