CN201218459Y - 自然能路灯 - Google Patents

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Abstract

自然能路灯，一种节能、环保、绿色的自然能路灯，属于电器用品，是在路灯杆的一侧装硅光太阳能电板、在路灯杆的顶端安装一个永磁风力发电机、一个磷酸铁锂蓄电池、一套LED发光体和包括光控开关、变流器、恒压恒流器和控制调节器的控制电路组成的路灯。充分利用自然能量，省去变压器等配电设备和大量的电线电缆和电能，白天自动关闭，夜晚自动开启，使路灯照明供电自给。具有安装简便、维护费用低、低压无触电危险等优点。适用于高速公路、城市道路、工业区、住宅小区、农村庄园的照明及各种公园、码头等公共场所照明。

Description

自然能路灯
技术领域
本实用新型是自然能照明路灯。属于电器照明产品。
背景技术
路灯是我们生活中常见的照明电器，它给我们夜晚生活带来光明。美观的路灯把城市的夜晚装点的多姿多彩。但是，常规路灯必须用架空电线或埋地电缆供电，随着道路的延伸，低压输电线路过长，还需要设升压系统。路灯不仅是一个耗电大户，而且其供电线路的建设成本很高，特别是远离电网的城郊公路和高速公路更是如此。所以我国很多市郊公路和高速公路还都没有安装路灯，这样会带来很多安全问题。
为了解决这问题，全世界的能源和电气工作者，都在研究节能、环保、低耗的路灯，现有技术中出现了蓄电池供电，尤其是太阳能电池和风力发电机供电，都是个好方法，也有一定的缺陷。蓄电池供电需要按时充电和更换，太阳能电池遇到连续几天的阴雨风雾天，就会造成照明灯的暗淡和熄灭，而阴雨风雾天是特别需要照明灯的。风力是不断变化的动力，有间隙性和多天的无风日和微风日，会影响均衡供电。
发明内容
本实用新型就是为此而设计产生的一种节能、环保、绿色的风光蓄互补的自然能照明灯，其方案是：把蓄电池、太阳能电池和风力供电结合在一起，在路灯杆的一侧装太阳能电板、在路灯杆的顶端安装一个风力发电机、一个蓄电池、一套发光体和包括光控开关、变流器、恒压恒流器和控制调节器的控制电路组成的路灯。
从多个地区大量的调查研究表明，在一年365天中，既没有太阳又没有风的天气是很少有的和短暂的。大量的实验表明，小面积的太阳能电池、小功率的风力发电机和蓄电池的互补组合，足够维持照明灯的正常工作。由太阳能和风能产生的电能供照明灯或转化为化学能储存于蓄电池内。装置中的蓄电池通过光控开关、控制调节电路与路灯发光体连结，当外界环境光照强度变弱又无风时，储存在蓄电池内的电能向路灯供电。所以蓄电池、太阳能与风能的组合，能确保均衡供电，保障照明路灯的正常工作。
太阳能是人类路灯上最应该使用的能源，地球上，年接收到的太阳能约有1.8×1018kW·h。我国年接收到的太阳能量在930~2333kW·h/m2之间，绝大多数地区平均日接收到的太阳能量在4kW·h/(m2·d)以上。近年来光电池制造技术材料日益完善，成本不断下降，应用越来越普及。所以太阳能电池在路灯上的应用是明智的选择。所述的太阳能电板可采用单晶硅电池、多晶硅电池、砷化镓电池、硫化镉电池、聚光电池、多结电池，安置于路灯的上方一侧位置，并根据纬度的不同调整一定的倾角。也可根据需要设置太阳跟踪装置。
风无处不在，分布广泛，是人类最熟悉的一种自然现象，太阳辐射造成地球表面大气层受热不均，引起大气压力分布不均，空气沿水平方向运动就形成风。风能是最具活力的无污染可再生能源，只要太阳存在就取之不尽，用之不竭。所述的风力发电机是将风能转换为电能的装置，路灯上宜采用功率小、重量轻、效率高的风力发电机。由风叶、提速传动机构、发电机、调速器、调向器等组成。风力机采用垂直轴式风力机，可以接受来自任何方向的风，不需要调向装置，结构小，材料省。如采用叶片式或达里厄(Darrieus)式。发电机采用小型永磁发电机，具有动平衡好、切割磁力线佳，从而达到发电效率高，对切入风速要求低等特点。
蓄电池是自然能照明灯能否广泛推广使用的重要部件，要求寿命长、耐高温、耐充放、绿色环保。可采用铅质硫酸蓄电池、碱性蓄电池和锂电池。以采用磷酸铁锂电池为佳。其特点是：1、稳定性好：充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定，高温充电的容量稳定性好，储存性能好等。2、循环次数高：标准充电使用，可达到2000次，这点是最大的优点。3、环保：所有原料都无毒、无污染、安全性能好，整个生产过程清洁无毒，不像钴是有毒的物质。4、价格便宜：磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁源为材料，这些材料都十分便宜，无战略资源及稀有资源。
所述的发光体要求能耗省、效率高、寿命长、光感好的灯具。采用变流器、镇流器加各种发光体。也可采用恒压恒流器加大功率发光二極管(LED)产品。LED系列灯光以其亮丽、新颖的色彩，能耗低，发光率高，款式多样著称。
所述的控制电路包括光控开关、变流器、镇流器、恒压恒流器和控制调节器。主要起控制、保护和调节作用。不管风力大小，阳光强弱，都能以符合发光体需要个电压供给。确保照明路灯正常稳定的工作。光控开关主要由光敏二极管和继电器(或晶体管)组成，能按面板上光敏元件监测到的光线亮暗程度，每天自动控制路灯傍晚开启、黎明关闭。
本实用新型利用无污染的太阳能和风能转化获得的电能为道路照明，充分利用自然能量，省去变压器等配电设备和大量的电线电缆和电能，白天自动关闭，夜晚自动开启，使路灯照明供电自给、节能、环保、绿色。具有安装简便、维护费用低、低压无触电危险等优点。
附图说明
图1为实施例1SL型自然能路灯示意图。
图2为实施例2TSL型自然能路灯控制电路图。
具体的实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例1：SL型自然能照明路灯如图1所示，由椭圆型叶片式风力发电机(2)、单晶硅太阳能电池板(3)、蓄电池、控制调节器(6)、发光体(9)及路灯杆(5)几部分组成。
风力发电机(2)采用流线形三叶式玻璃钢风叶(1)，风轮效率高，工作噪音低。叶片采用独特的椭圆型延长结构，既增加了风轮扫掠面积，又加强了连接强度，具有强度大，耐疲劳、效率高。发电机(2)选用60W国际先进的永磁式发电机，效率高，低速性能好，2级风就能发电。在永磁发电机的前端与风叶结合部之间，设有自动衡速保护装置，该装置在遇到超强风时利用自身的离心力，自动对风机进行衡速，有效的保护风机、电气设备不受超强风损害。机壳采用注射成形的加工方法，机壳覆盖整个机身，不仅外形流线、美观，还能保护发电机，起到防水、防沙尘的作用。由PC材料制成，重量轻，耐高温，防腐蚀，防紫外线。
太阳能电池(3)采用单晶硅电池，由可调支架(4)固定于路灯的上方一侧位置，并根据纬度的不同调整一定的倾角。
蓄电池采用铅质硫酸蓄电池，安置在电池箱(7)中。
发光体(9)包括电灯、灯罩由灯架(8)固定于路灯杆(5)的道路侧。
控制调节器(6)包括光敏开关和变流器，安置在电池箱(7)的上部。把风力发电机(2)、太阳能电池板(3)、蓄电池、电灯联成一个系统。采用先进的电路对系统进行自动控制。以保障在各种恶劣环境中使路灯正常照明，具有安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性。
实施例2：TSL型自然能照明路灯如图2所示，由达里厄(Darrieus)式风力发电机(10)、多晶硅太阳能电池(12)、磷酸铁锂电池(14)分别接入控制调节器(13)，LED发光体(17)与恒压恒流器(16)并联与光敏开关(15)、控制调节器(13)串联。
风叶选用轻质合金材料，Φ型风轮，采用弯叶片只承受张力，不承受离心力载荷，从而使弯曲应力减至最小。具有使用寿命长，动静平衡佳，转动时重心稳定，功损低和噪音小等优点。
发电机(10)采用超强钕铁硼永磁体及优化磁路设计，选用高导磁、耐高温材料，定子组件又经真空浸漆工艺处理，使绝缘性能及使用寿命大为提高。具有结构简单，维护方便，整机重量轻，性能优异的特点。
风力发电机(10)、太阳能电池(12)分别串联硅二极管(11)与控制调节器(13)联接。
蓄电池采用磷酸铁锂电池(14)，在动力电池领域磷酸基正极材料依其超长的循环寿命，极好的安全性能，较好的高温性能，极其低廉的价格，而且低温性能和倍率放电已经可以达到钴酸锂的水平，其优点在于：1、超长寿命：即使长寿命铅酸电池，其充放循环寿命在300次左右，最高也就500次，通常是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就2～3年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，磷酸铁锂电池可达到2000次以上。将达到12年。2、使用安全：钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测试，即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸，完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题。3、可大电流和快速充放电：在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，更可长时间缓慢充放电，起动电流可达2C，而铅酸电池现在无此性能。4、耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。5、还有大容量、无记忆效应、绿色环保、体积小、重量轻等特性。
发光体(17)采用大功率发光二極管(LED)产品。LED系列灯光以其亮丽、新颖的色彩，能耗低，发光率高，款式多样著称。恒压恒流器(16)与LED发光体(17)并联，以限定发光二極管的电流与电压。以保证LED发光体(17)的长期可靠工作。
光控开关(15)采用LG型光控控制器与发光体(17)串联，当环境亮度小于10Lux时自动开灯，当环境亮度大于20Lux时自动关灯。设有防闪电干扰装置：环境亮度大于20Lux、而且持续时间大于1分钟后才能关灯。安装在既能监测到室外自然光线的变化、又不会被路灯灯光照射到的位置，并注意防止雨淋。
环保和节能是社会可持续发展的保证，自然能路灯是集环保和节能于一体的产品，随着全球常规能源短缺情况的加剧，风能和太阳能这种清洁可在生的自然能源的利用将会普及，所以本实用新型是未来路灯的发展方向。必将广泛应用在高速公路、城市道路、工业区、住宅小区、农村庄园的照明及各种公园、码头等公共场所照明。

Claims (3)

1.一种自然能路灯，包括路灯杆，路灯架，路灯罩、电灯、控制电路，其特征是：在路灯杆的一侧装太阳能电板、在路灯杆的顶端安装一个风力发电机，由风力发电机、太阳能电池、磷酸铁锂电池分别连接控制调节器，发光体与恒压恒流器并联与光控开关、控制调节器串联的电路。
2.如权利要求1所述的自然能路灯其特征是：风力发电机、太阳能电池分别串联硅二极管与控制调节器联接。
3.如权利要求1所述的自然能路灯其特征是：光控开关采用LG型光控控制器与发光体串联。
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