CN203223844U

CN203223844U - 一种基于太阳能的遥控led照明系统

Info

Publication number: CN203223844U
Application number: CN 201220724433
Authority: CN
Inventors: 孟灿; 邹细勇; 王国建; 卢伟康; 倪志祥; 毛建敏; 金尚忠
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2022-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于太阳能的遥控LED照明系统，由太阳能充电模块、LED灯和遥控器组成。太阳能充电模块包括可折叠太阳能光伏板、支撑架和充电底座盒，充电底座盒内封装有锂电池、充电与保护电路和插座孔；LED灯包括AC接口、DC接口、电源电路、遥控接收电路、控制电路、LED驱动电路和外壳；遥控器上有三个控制按键。本系统能够在日间将太阳能转换为电能存储在锂电池中，在夜间锂电池可向LED灯供电，提供照明，且采用遥控方式控制LED灯的开关。当锂电池电量不足时，LED灯能够通过交流供电方式工作，同时太阳能充电模块和LED灯均可实现折叠收纳。系统具有节能环保、实用性强、使用方便的优点，且占用空间小、外形整洁美观。

Description

一种基于太阳能的遥控LED照明系统

技术领域

本实用新型涉及一种LED照明系统，具体涉及一种基于太阳能的遥控LED照明系统。

背景技术

太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。因此，太阳能的利用越来越受到人们的重视，太阳能发电是对太阳能利用的一种很重要的形式，它对替代火电等高污染、高耗能的发电方式有着重要的意义。

LED(发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体发光器件，它依靠材料中的正负电荷复合来发光，具有很多优点，如光效高、不含汞、抗震动、寿命长、可控性好等。LED适合用直流电压供电，易于与太阳能电池结合起来应用，节能又环保。

目前，市场上已有太阳能LED路灯等产品，但对于个人和家庭用户而言，小型太阳能LED灯更为适用，而且LED灯需要实现操作和控制的简便性，因此小型太阳能LED灯具有十分重要的作用。

实用新型内容

本实用新型目的在于结合太阳能的绿色能源特点和LED的直流供电、高效节能优点，提供一种简单实用的采用太阳能充电蓄能并能遥控的LED照明系统。

本实用新型的技术方案是：

一种基于太阳能的遥控LED照明系统，主要由太阳能充电模块、LED灯和遥控器组成；其特征在于，所述太阳能充电模块包括可折叠太阳能光伏板、支撑架和充电底座盒，所述充电底座盒内封装有锂电池、充电与保护电路和插座孔；所述LED灯包括AC接口、DC接口、电源电路、遥控接收电路、控制电路、LED驱动电路和外壳；所述遥控器上有三个控制按键。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述太阳能光伏板的两个输出端连接到充电电路的输入电源引脚上，充电电路通过充电管理芯片控制锂电池的充电过程，保护电路对锂电池进行过充电、过放电和过电流的保护。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述太阳能光伏板由两块同样大小的光伏子板和中央转轴组成，两块光伏子板均可绕中央转轴转动而实现太阳能光伏板的折叠与伸展，支撑架的两个固定端分别通过可转动结点固定在充电底座盒的前后两个侧面上，支撑架的两个活动端与太阳能光伏板中央转轴的两端相连。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述插座孔是由两个孔组成的非标插座孔，孔开在太阳能充电模块充电底座盒的顶面，且插座孔的开档距离为普通10A交流单相两极插座规格的1.5倍。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述LED灯的外壳包括灯底座盒和光源盒，它们通过有转动阻尼的转轴相连，光源盒主体为铝材质盒，在其折叠后与灯底座盒相贴一侧的表面上有一个用透光型亚克力板封口的矩形开口。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述LED灯的AC接口、DC接口均是一对可转动金属插头，插头在不使用时均放置在平行于LED灯底座盒底壳的平行槽内，使用时将对应接口的金属插头转动90度，伸出的金属片可插入插座；两对金属插头中AC接口所对应的一对金属插头开档距离采用普通10A交流单相两极插头规格，DC接口所对应的一对金属插头开档距离是另一对金属插头开档距离的1.5倍。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述灯底座盒中的电源电路分别与AC接口和DC接口均相连，且在其内部与AC接口相连的一侧有一个AC/DC转换模块。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述遥控接收电路对遥控器发出的遥控信号进行处理后输入到控制电路，控制电路实现电源电路与LED驱动电路之间的接通和断开。

所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述遥控器上有三个按键，分别用来控制LED灯的AC供电、DC供电和断电。

本实用新型的工作原理是：

本基于太阳能的遥控LED照明系统主要由太阳能充电模块、LED灯和遥控器组成。其中太阳能充电模块以太阳能光伏板作为充电电源，对内置的锂电池进行充电，太阳能光伏板输出端用电导线穿过中央转轴和支撑架的中空管道连接到充电电路的输入电源引脚上。太阳能光伏板由两块同样大小的光伏子板和中央转轴组成，两块光伏子板均可绕中央转轴转动从而实现太阳能光伏板的折叠与伸展。充电过程通过充电管理芯片控制，为了实现对锂电池进行过充电、过放电和过电流的保护，太阳能充电模块内还设置了保护电路，且太阳能充电模块通过非标插座孔向LED灯提供直流电。太阳能光伏板可折叠和展开并可调整倾角，日间将太阳能光伏板展开接收太阳光照射并通过转动支撑架实现太阳能光伏板的倾角调节，夜间将太阳能光伏板折叠并转动支撑架可将太阳能光伏板置于太阳能充电模块充电底座盒的侧面，从而露出充电底座盒表面的非标插座孔，方便LED灯的取电。

遥控器上有三个按键，包括两个开灯按键和一个关灯按键，其被按下后将分别发出控制LED灯的AC供电、DC供电和断电指令。

LED灯又包括灯底座盒和光源盒，此两部分通过中空且有一定转动阻尼的转轴相连；灯底座盒上有一个普通10A交流单相两极插头和一个与太阳能充电模块上非标插座孔相匹配的非标插头，分别作为AC接口和DC接口。非标插头可以从太阳能充电模块的锂电池上获取直流电，普通插头可以从普通室内10A单相两极插座上获取交流电，交流供电方式可以在锂电池电量不足时使用；交流电输入端连接到一个AC/DC转换模块，将交流电转化为4.2V直流电；

灯底座盒内有一个控制电路，控制LED灯的AC接口供电或DC接口供电或断电。其中DC接口供电是锂电池供电方式，AC接口供电是交流电经AC/DC转换后的供电方式，当上述两种供电来源都被断开时，LED灯熄灭。灯底座盒内还有一个遥控接收电路，用来接收解码遥控器指令信息，当遥控器上的其中一个开灯按键被按下时，遥控接收电路上对应引脚将输出高电平，该电平信号用作控制电路的控制输入信号。

光源盒内有LED驱动电路，其原理为电源电路供给的直流电压通过电阻对LED灯珠进行限流驱动。光源盒主体为铝材质盒，在其折叠后与灯底座盒相贴一侧的表面上有一个用亚克力板封口的矩形开口，亚克力板可以透光和匀光，铝材外壳有利于LED工作时热量的散发。LED驱动电路的LED灯珠采用并联方式连接，灯珠数量根据需要选择，作为优选，可以是1-5颗；所采用LED灯珠的额定正向电流取值区间为20mA到350mA；LED灯珠采用白光灯珠，作为优选，采用正向导通电压为2.5V到3.5V的GaN基白光LED灯珠。光源盒LED驱动电路集成在一个条形电路板上，电路板固定在光源盒的铝材质盒上，并用绝缘导热胶将LED灯珠引脚与铝材质盒体相连，电路板两端接口上各有一根导线，导线穿过连接灯底座盒和光源盒的中空转轴后连接到灯底座盒内的控制电路；转轴有一定的转动阻尼，使用LED灯照明时，将光源盒绕转轴转动一定角度，外力解除后光源盒保持不动，将LED灯上的插头插入对应的插座中，然后按下遥控器按键，接通LED灯电源，使LED灯朝期望方向发光。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统能够日间将太阳能转换为锂电池的电能、夜间锂电池向LED灯供电，提供照明，系统节能而且环保。

2、本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统通过遥控器控制LED灯的开关，不需要走到LED灯旁边进行操作，使用方便。

3、本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统在锂电池电量不足时能够通过交流供电方式工作，实用性强。

4、本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统的太阳能充电模块和LED灯均可实现折叠收纳，占用空间小，且外形整洁美观。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统结构原理图。

图2为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统太阳能充电模块立体示意图。

图3为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统太阳能光伏板折叠时的太阳能充电模块立体示意图。

图4为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统LED灯外观示意图。

图5为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统LED灯展开后LED灯外观示意图。

图6为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统充电与保护电路原理图。

图7为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统交流电源电路示意图。

图8为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统直流电源电路示意图。

图9为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统控制电路示意图。

图10为本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统LED驱动电路示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实用新型基于太阳能的遥控LED照明系统由太阳能充电模块1、LED灯2和遥控器3组成。太阳能充电模块又包括可折叠太阳能光伏板11、支撑架12和充电底座盒13，其中充电底座盒内封装有充电与保护电路14、锂电池15和插座孔16。LED灯又包括灯底座盒25和光源盒22。灯底座盒内封装有AC接口27、DC接口28、电源电路26、遥控接收电路24和控制电路23。光源盒内封装有LED驱动电路21。遥控器上3有三个控制按键。

图2为太阳能光伏板展开时的太阳能充电模块立体示意图，图3为太阳能光伏板折叠时的太阳能充电模块立体示意图。太阳能光伏板由两块同样大小的光伏子板和中央转轴组成，两块光伏子板均可绕中央转轴转动从而实现太阳能光伏板的折叠与伸展，支撑架的两个固定端分别通过可转动结点固定在充电底座盒的前后两个侧面上，支撑架的两个活动端与太阳能光伏板中央转轴的两端相连。日间充电时将太阳能光伏板展开接收太阳光照射并通过转动支撑架实现太阳能光伏板的倾角调节，夜间将太阳能光伏板折叠并转动支撑架可将太阳能光伏板置于太阳能充电模块充电底座盒的侧面，从而露出充电底座盒表面的非标插座孔，方便LED灯的取电，此非标插座孔的开档距离为普通10A交流单相两极插座规格的1.5倍。

图4为LED灯底面外观示意图，图5为LED灯的光源盒通过连接其与灯底座盒的转轴转动后光源盒平面与灯底座盒平面成一个钝角时的外观示意图。LED灯的AC接口、DC接口均是一对可转动金属插头，插头在不使用时均放置在平行于LED灯底座盒底壳的平行槽内，使用时将金属插头转动90度，伸出的金属片可插入插座。两对金属插头中AC接口所对应的一对金属插头开档距离采用普通10A交流单相两极插头规格；DC接口所对应的一对金属插头开档距离是另一对金属插头开档距离的1.5倍，与太阳能充电模块充电底座盒上的插座孔相匹配。在图4的示意图中，左边大开档距离的插头平放嵌入在灯底座盒底壳的平行槽内，右边小开档距离的插头已从平放位置朝外旋转了90度而处于可插入插座取电位置。如图5所示，LED灯的光源盒主体为铝材质盒，在其折叠后与灯底座盒相贴一侧的表面上有一个用透光型亚克力板封口的矩形开口。

如图6所示，充电电路通过充电管理芯片控制锂电池的充电过程，保护电路对锂电池进行过充电、过放电和过电流的保护。太阳能光伏板的两个输出端连接到充电电路的输入电源引脚上，当输入电压大于低电压检测阈值和电池端电压时，锂电池充电管理芯片U1开始对电池充电，/CHRG管脚输出低电平，红色LED指示灯亮，表示充电正在进行；如果检测输入端FB的电压低于3V，U1用小电流对电池进行预充电；当检测输入端FB的电压超过3V时，U1采用恒流模式对电池充电，充电电流由ISET管脚和GND之间的电阻R1确定；当检测输入端FB的电压接近电池端调制电压时，充电电流逐渐减小，U1进入恒压充电模式；当输入电压大于4.45V，并且充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束，/CHRG端输出高阻态，/DONE端输出低电平，绿色LED指示灯亮，表示充电周期结束。锂电池保护回路由Q3、Q4两个MOSFET和一个控制芯片U2外加一些阻容元件构成。U2负责监测电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断。在正常状态下电路中的CO与DO引脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电。当U2检测到电池电压达到一个限定阈值如4.2V(该值由控制芯片U1决定)时，其CO脚将由高电压转变为低电压，使Q3由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。类似地，当锂电池在对负载放电过程中，若回路电流超过过流阈值或锂电池电压低于过放阈值时，U2将控制其DO脚迅速由高电压转变为低电压，使Q4由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护或过放电保护作用。太阳能光伏板、锂电池、芯片U1和U2可根据供电需要和电压参数等的匹配要求进行选型，如可选择标称电压为3.6V、最大电压为4.2V的单节锂电池，选择规格为6V/3W的太阳能光伏板，U1选用太阳能充电管理芯片CN3063，U2选用单节锂充电电池保护芯片S-8261。在图6所示的电路中，接口J1和J2均连接到充电底座盒表面的非标插座孔的金属簧片上，分别作为向LED灯供电直流电源的电源端VCC2和地端GND。

如图7和图8所示，分别与LED灯AC接口和DC接口对应的两对金属插头分别可以从普通室内10A单相两极插座上获取交流电和从太阳能充电模块的非标插座孔获取锂电池直流电，工作时只允许两种取电方式中的一种起作用。AC接口与一个AC/DC转换模块相连，从AC接口上取电经转换后获得的直流电源的电源端为VCC1，AC/DC模块输出的直流电压为4.2V。

如图9所示，灯底座盒内的遥控接收电路接收遥控器发来的无线指令，经遥控接收电路前端解调电路处理后，指令信号传送到与遥控器编码芯片匹配的解码芯片U3上。遥控器上有两个开灯键，分别对应LED灯的交流供电和锂电池供电。当遥控器上的其中一个开灯按键被按下时，U3的对应引脚将输出高电平，该电平信号经三极管放大后向直流继电器线圈供电，使得继电器的常开触点对闭合，从而使得LED驱动电路VCC与VCC1或VCC2导通，即实现了LED灯的点亮。在图9中，U3的12脚为高电平时，LED灯被VCC2点亮；U3的13脚为高电平时，LED灯被VCC1点亮。当遥控器的关灯按键被按下时，U3的11脚为高电平，同时12、13两个引脚均为低电平，从而使LED灯与两个电源都断开，LED灯熄灭。

如图10所示，LED驱动电路的LED灯珠采用并联方式连接，灯珠数量根据需要选择，作为优选，可以是1-5颗；所采用LED灯珠的额定正向电流取值区间为20mA到350mA；LED灯珠采用白光灯珠，作为优选，采用正向导通电压为2.5V到3.5V的GaN基白光LED灯珠。图10中电阻R8作为限流电阻使用，其取值根据下式计算获得：R＝4.2-V_F/nI_F，其中，V_F为LED灯珠的额定正向电压，n为LED灯珠的并联个数，I_F为LED灯珠的额定正向电流。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例。

Claims

1.一种基于太阳能的遥控LED照明系统，主要由太阳能充电模块(1)、LED灯(2)和遥控器(3)组成；其特征在于，所述太阳能充电模块包括可折叠太阳能光伏板(11)、支撑架(12)和充电底座盒(13)，所述充电底座盒内封装有锂电池(15)、充电与保护电路(14)和插座孔(16)；所述LED灯包括AC接口(27)、DC接口(28)、电源电路(26)、遥控接收电路(24)、控制电路(23)、LED驱动电路(21)和外壳；所述遥控器上有三个控制按键。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述太阳能光伏板(11)由两块同样大小的光伏子板和中央转轴组成，两块光伏子板均可绕中央转轴转动而实现太阳能光伏板的折叠与伸展，支撑架(12)的两个固定端分别通过可转动结点固定在充电底座盒(13)的前后两个侧面上，支撑架(12)的两个活动端与太阳能光伏板(11)中央转轴的两端相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述插座孔(16)是由两个孔组成的非标插座孔，孔开在太阳能充电模块充电底座盒(13)的顶面，且插座孔的开档距离为普通10A交流单相两极插座规格的1.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述遥控接收电路(24)对遥控器(3)发出的遥控信号进行处理后输入到控制电路(23)，控制电路实现电源电路(26)与LED驱动电路(21)之间的接通和断开。

5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的遥控LED照明系统，其特征在于所述遥控器(3)上有三个按键，分别用来控制LED灯的AC供电、DC供电和断电。