CN202085340U - 一种基于超级电容器充电的旋转可调光led太阳能路灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种使用超级电容为蓄电池充电并使太阳能电池板能自动跟踪太阳方位的可调光LED太阳能路灯。太阳能LED路灯由太阳能电池板1、超级电容模组2、超级电容模组3、蓄电池4、云台5、LED灯头6和控制器7组成。在控制器7的控制下，太阳能电池板1给超级电容模组2充电的同时，超级电容模组3给蓄电池4充电；当太阳能电池板1转为超级电容模组3充电的同时，超级电容模组2为蓄电池4充电，充电交替往复。云台5每间隔1小时自东向西旋转15度，自动步进跟踪太阳。LED灯头夜间输出功率可调。在单个超级电容模组内部，由6只单体超级电容组成，当为超级电容模组充电时，采取每2只串联、3组并联方式，当超级电容模组为蓄电池充电时，采取6只串联方式。本实用新型的优点是：大幅度减小太阳能电池板面积及功率，实现太阳能的高效利用。

Description

一种基于超级电容器充电的旋转可调光LED太阳能路灯

技术领域

本实用新型属于路灯照明领域，特别涉及一种使用超级电容为蓄电池充电并使太阳能电池板能自动跟踪太阳方位的可调光LED太阳能路灯。

背景技术

现有的太阳能LED路灯一般由太阳能电池板、铅酸蓄电池、LED灯头、控制器等部分组成。尽管LED节能明显，但要保证主干道高杆路灯照明，必须加大输出功率。要保证照明时间和连续阴天的夜间照明，只能加大太阳能电池板的功率和蓄电池容量。过大面积的电池板会影响美观和降低抗风性能。除此目前的太阳能路灯还存在以下不足，其一，当太阳光线不足或阴雨天时，由于电池板输出电压不足而不能有效为蓄电池充电。其二，由于太阳能电池板的方位固定，不能跟踪太阳，全天获得的能量有限。其三，由于LED灯头功率固定，在整个夜间输出功率不可调，不利于蓄电池电量的合理利用。

超级电容器是一种新型储能元件，具有功率密度大、充电时间短、循环寿命长、充放电效率高、无污染等优异特性。一般超级电容器都与蓄电池并联使用，可以大大改善电源对大功率脉动负载适应能力，降低蓄电池内部的损耗，延长放电时间和使用寿命。蓄电池的优势是能量密度大，它与超级电容器混合使用，被认为是电动汽车的最优电源。而路灯照明的负载电流不需要大幅度波动，故这种简单的并联使用并不适合太阳能路灯的储能。

发明内容

针对现有太阳能路灯存在的不足和超级电容器的特点，本实用新型提供一种使用超级电容器为蓄电池充电的旋转可调光LED太阳能路灯。将超级电容器作为电池板和蓄电池之间的换能单元，电池板为超级电容器充电，充满后的超级电容器再给蓄电池充电。将太阳能电池板固定在可旋转的自动控制云台上，实时跟踪太阳的方位。通过调节LED的输入电流，使负载功率可调，前半夜采取全功率输出，在后半夜采取半功率输出。基于以上发明，可大幅度降低太阳能电池板面积，充分提高太阳能的有效利用率和夜间蓄电池电量的合理利用。

为达到上述发明目的而采取的技术方案是：太阳能LED路灯由太阳能电池板、2个超级电容模组、蓄电池、云台、LED灯头、控制器七部分组成。在太阳能电池板为一个超级电容模组充电的同时，另一个超级电容模组给蓄电池充电，控制器通过检测被充电的超级电容电压达到预定值后完成2个超级电容模组的交替充放电。在单个超级电容模组内部，由6只单体超级电容组成，当为超级电容模组充电时，单体采取每2只串联、3组并联方式。而超级电容模组为蓄电池充电时，采取6只串联方式，控制器在超级电容模组充放电交替转换时自动完成内部的串并连接的切换。这样的串并联切换可实现在太阳能电池输出低压时仍可对超级电容充电，而超级电容模组对蓄电池充电时保证有足够高的电压。

由控制器自动控制云台的转动角度，始终使太阳能电池板面向太阳。每日早晨开始间隔1小时承载电池板的云台自东向西旋转15度，旋至正西1小时后自动归位正东初始位置。

LED灯头供电采取脉冲宽度可调(PWM)方式，通过控制器调节电源的输出电流，使负载功率可调。

本实用新型的优点是：

1、利用超级电容的低压快充、两组交替充电特点，实现太阳能的高效利用。减小太阳能电池板的面积、降低输出功率。

2、通过超级电容模组内部串并联自动切换，保证充放电的电压值，可省去DC-DC(直流-直流)电压变换电路。

3、通过全天自动旋转太阳能电池板方位，使之跟踪太阳，进一步提高太阳能的利用率。

4、通过改变LED灯头工作电流，使输出功率可调。更加合理地使用蓄电池电量。

附图说明

图1本实用新型组成框图

图2超级电容模组连接电路图

附图标号说明：1-太阳能电池板；2、3-超级电容模组；4-蓄电池；5-云台；6-LED灯头；7-控制器；C1、C2、C3、C4、C5、C6-超级电容单体。

具体实施方式

如图1所示，太阳能LED路灯由太阳能电池板1、超级电容模组2、超级电容模组3、蓄电池4、云台5、LED灯头6和控制器7组成。在控制器7的控制下，开关S1转向a侧，开关S2转向b侧，此时太阳能电池板1给超级电容模组2充电，同时超级电容模组3给蓄电池4充电；当控制器7的电压检测电路检测到超级电容模组2电压达到预定值时，开关S1转向b侧，开关S2转向a侧。太阳能电池板1为超级电容模组3充电，同时超级电容模组2为蓄电池4充电。充放电交替往复。早晨6:00正东位置开始，蓄电池4通过控制器7为云台电机5供电并实施每间隔1小时云台自东向西旋转15度，旋至正西1小时后自动归位正东初始位置。夜间，前半夜LED灯头采取全功率输出，后半夜采取半功率输出。

下面结合图2对超级电容模组2、3内部串并联切换做说明。

所述超级电容模组2或3内部由参数为1000F/2.7V的6只超级电容单体C1、C2、C3、C4、C5、C6、5个单刀双掷开关K1、K2、K3、K4、K5组成。V0+～V0-为超级电容模组2或3充电电压检测端，V1+～V1-为超级电容模组2或3充电、放电端。当5个开关在控制器7的控制下均转向a侧时，超级电容模组2或3进入充电状态。在该状态下，C1与C2串联；C3与C4串联；C5与C6串联，3组再并联。太阳能电池板1从V1+～V1-端为超级电容模组2或3提供充电电压。当控制器7检测到V0+～V0-端电压达到预定值时，将5个开关均转向b侧。此时，超级电容模组2或3进入放电状态，6只单体电容全部串联，从V1+～V1-端为蓄电池4提供充电电压。

所述太阳能电池板1的参数为：工作电压17伏，额定输出功率30W。所述蓄电池4为40Ah/12V铅酸蓄电池。所述云台5装有直流电机，能承载太阳能电池板在水平面180°旋转。所述LED灯头6由20只大功率LED组装的20W功率的面光源。所述控制器7是由单片机编程完成的多功能太阳能路灯控制器。

Claims (4)

1.一种使用超级电容为蓄电池充电并使太阳能电池板能自动跟踪太阳方位的可调光LED太阳能路灯，包括：太阳能电池板(1)、2个超级电容模组(2)、(3)、蓄电池(4)、云台(5)、LED灯头(6)、控制器(7)，其特征在于：太阳能电池板(1)与超级电容模组(2)连接为其充电的同时，超级电容模组(3)与蓄电池(4)连接并为其充电，当太阳能电池板(1)转与超级电容模组(3)连接为其充电的同时，超级电容模组(2)再与蓄电池(4)连接为其充电，充电交替往复。

2.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述超级电容模组(2)或(3)内部，由6只单体超级电容组成，当太阳能电池板(1)为超级电容模组(2)或(3)充电时，单体采取每2只串联、3组并联方式，而超级电容模组(2)或(3)为蓄电池(4)充电时，单体采取6只串联方式。

3.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述云台(5)从早6点正东位置始，每间隔1小时承载太阳能电池板(1)自东向西旋转15度，旋至正西1小时后自动归位正东初始位置。

4.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述LED灯头(6)功率可调，前半夜采取全功率输出，后半夜采取半功率输出。

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