CN204460056U - 一种太阳能路灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能路灯，包括路灯支架，路灯灯头，太阳能电池板，蓄电池和控制系统；所述控制系统包括连接于路灯灯头与蓄电池之间的路灯控制模块，以及依次连接的升压斩波电路、充电电路和稳压电路，其中，稳压电路与蓄电池连接，升压斩波电路与太阳能电池板连接。本实用新型针对太阳能电池板的光伏反应输出电压不稳定的问题专门设计稳压电路使太阳能转化的电能能够对蓄电池稳定输入充电，保证蓄电池的充电稳定性，同时巧妙地利用了升压斩波电路扩大了充电电路适应电压范围，使充电电路在相比以往较低的电压下也能够工作对蓄电池充电，也就相应地使太阳能电池板在光线较弱环境下产生的电能能够输出，有效地提高了太阳能的利用率。

Description

一种太阳能路灯

技术领域

本实用新型涉及光伏照明技术领域，具体地讲，是涉及一种太阳能路灯。

背景技术

随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。

全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展急需解决的问题。每年照明消耗电能约占全部电能消耗的12%～15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。据我国国家绿色照明工程促进项目办公室的专项调查显示，我国照明用电每年在3000亿度以上，道路照明用电量占1/3如用太阳能取代，这相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。

中国光伏发电产业起步于20世纪70年代，经过30多年的努力，迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”和“送电到乡”等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，2008年太阳能电池的产量达到了200万千瓦。2008下半年以来，金融风暴危及到中国，光伏企业深受影响：订单减少，多晶硅价格下降。这次金融危机的影响是深远的，但太阳能以其独特的优势，决定了它的发展趋势并没有也不可能改变。此次金融危机，对正处于行业洗牌阶段的太阳能产业来说，并不一定是件坏事，反而对促进产业的快速升级具有现实意义。另外中央实行的一些措施都着眼于拉动内需、拉动农村经济发展、拉动中小企业发展，对太阳能热利用行业发展非常有益。在金融危机形势下，2009年3月中国出台了“太阳能屋顶计划”，2009年7月21日财政部、科技部、国家能源局联合宣布在我国正式启动“金太阳”示范工程。这些政策将推动国内太阳能发电市场的发展，在我国政府强有力的政策引导下，光伏产业不仅让国内企业看到了机遇，而且已经吸引了世界的目光。中国科学院党组已正式批准启动实施太阳能行动计划，该计划以2050年前后太阳能作为重要能源为远景目标，并确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标，太阳能产业在中国市场发展前景广阔。

在如此深刻背景之下，对于各种建筑电器设施、市政电器设施采用太阳能供电为大众所需，尤其是对太阳能路灯的研究更是迫在眉睫，而且现有的市电照明路灯存在诸多问题亟需改善。第一，安装复杂，市电照明路灯工程中有复杂的作业程序，首先要铺设电缆，这里就需要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程，然后进行长时间的安装调试，如任何一条线路有问题，则要大面积返工，而且地势和线路要求复杂、人工和辅助材料成本高昂。第二，电费高昂，市电照明路灯工作中需要支付固定高昂的电费，并且需要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换，维护成本逐年递增。第三，安全隐患，市电照明路灯在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面都会带来诸多安全隐患。

现目前市面上也出现一些太阳能路灯，但由于设计问题，还存在一些问题，比如太阳能电池板的供电稳定性不足，以及在较弱的太阳光线下工作性能较差，导致太阳能利用率较低，应用范围较小。

实用新型内容

为克服现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种能够较好地保证太阳能供电稳定性和能够在较弱的太阳光线下工作的太阳能路灯。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种太阳能路灯，包括路灯支架，路灯灯头，太阳能电池板，蓄电池和控制系统，其中路灯灯头和太阳能电池板安设于路灯支架的上部，所述蓄电池埋设于路灯支架下部，控制系统内置于路灯支架内；所述控制系统包括连接于路灯灯头与蓄电池之间的路灯控制模块，以及依次连接的升压斩波电路、充电电路和稳压电路，其中，稳压电路与蓄电池连接，升压斩波电路与太阳能电池板连接。

进一步地，所述升压斩波电路包括MC34063芯片，一端与MC34063芯片的SC脚连接且另一端接入供电VCC的电感L3，其输入端与MC34063芯片的SC脚连接的二极管D5，其输入端接入供电VCC且其输出端与二极管D5的输出端连接的肖特基二极管D4，相互并联后一端接地且另一端与二极管D5的输出端连接的电容C12、电容C13和电解电容C14，一端与二极管D5的输出端连接且另一端与充电电路连接的电阻R11，连接于二极管D5的输出端和MC34063芯片的FB脚之间的电阻R12，一端与电阻R12连接且另一端接地的电阻R13，相互并联后一端接地且另一端与MC34063芯片的VCC脚连接的电容C16和电解电容C15，以及一端接地且另一端与MC34063芯片的TC脚连接的电容C17，其中，MC34063芯片的GND脚和SE脚接地，其VCC脚、IPK脚和DRI脚均接入供电VCC；所述供电VCC来自于太阳能电池板。

更进一步地，所述充电电路包括TL494封装芯片，一端与TL494芯片的9号脚和10号脚均连接且另一端与稳压电路连接的电阻R4，一端与电阻R4连接稳压电路一端连接且另一端接地的电阻R5，连接于TL494芯片的2号脚和3号脚之间的电阻R2，依次串联后与电阻R2并联的电阻R3和电容C8，连接于TL494芯片的2号脚和14号脚之间的电阻R6，连接于TL494芯片的14号脚和15号脚之间的电阻R9，以及相互并联后一端接地且另一端与TL494芯片的12号脚连接的电解电容C2和电容C3，其中，TL494芯片的1号脚还与稳压电路连接，其4号脚、7号脚、13号脚和16号脚直接接地，其5号脚通过电容C10接地，其6号脚通过电阻R10接地，其8号脚、11号脚和12号脚均接入升压斩波电路的供电。

更进一步地，所述稳压电路包括其栅极与充电电路连接的MOS管Q1，相互并联后一端与MOS管Q1的漏极连接的电解电容C4和电解电容C9，一端与MOS管Q1的漏极连接且另一端接入供电VCC的电感L1，其输入端与电解电容C4另一端连接的二极管D1，与二极管D1依次串接的二极管D2，一端与二极管D1的输入端连接的电感L2，相互并联后一端与二极管D1的输出端连接且另一端保护接地的电解电容C5、电容C6和电容C7，一端与二极管D1的输出端连接的电阻R14，与电阻R14连接的电阻R8，输入端与二极管D1的输出端连接的发光二极管D3，以及与发光二极管D3的输出端连接的电阻R7，其中，二极管D2的输出端与蓄电池连接，电感L1接入供电的一端通过电解电容C1接地，MOS管Q1的源极、电感L2、电阻R7和电阻R8均保护接地，所述TL494芯片的1号脚连接于电阻R14和电阻R8之间。

并且，所述保护接地通过电阻R1接地。

具体地，所述路灯控制模块包括运算放大器，均与运算放大器同相输入端连接的光敏电阻R15和电阻R16，均与运算放大器反相输入端连接的滑动变阻器R17和电阻R18，与运算放大器输出端连接的电阻R19，以及与电阻R19连接的发光二极管D6，其中，发光二极管D6安设于路灯灯头内，光敏电阻R15安设于路灯支架上。

作为优选，所述运算放大器采用型号为LM358的双运算放大器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型针对太阳能电池板的光伏反应输出电压不稳定的问题专门设计稳压电路使太阳能转化的电能能够对蓄电池稳定输入充电，一方面保证蓄电池的充电稳定性，另一方面也延长了蓄电池的使用寿命，同时巧妙地利用了升压斩波电路扩大了充电电路适应电压范围，使充电电路在相比以往较低的电压下也能够工作对蓄电池充电，也就相应地使太阳能电池板在光线较弱环境下产生的电能能够输出，有效地提高了太阳能的利用率，并且其结构相对简单，使用方便，易于生产制造，成本低廉，具有广泛的应用前景，适合推广应用。

（2）本实用新型的充电电路能够在7V~40V电压范围内工作，通过升压斩波电路能够使其工作电压降低至2.5V的极限值，极大地提高了太阳能电池板在弱光下的工作性能，而当太阳光较强时，升压斩波电路中的肖特基二极管D4将MC34063芯片短接，相当于使太阳能电池板直接对充电电路供电，减小了电能消耗，提高了电能利用率。

（3）本实用新型主要利用光敏电阻结合运放控制路灯的开闭，在阳光较强时光敏电阻变小，运放同相输入端电压变小低于反相输入端的电压，运放输出低电平使路灯熄灭，在阳光较弱时光敏电阻变大，运放同相输入端电压变大高于反相输入端，运放输出高电平使路灯点亮，并可通过精密的滑动变阻器来调节该门限值，可操作性强。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为本实用新型中升压斩波电路的电路原理图。

图4为本实用新型中充电电路的电路原理图。

图5为本实用新型中稳压电路的电路原理图。

图6为本实用新型中路灯控制模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图6所示，该太阳能路灯，包括路灯支架1，路灯灯头2，太阳能电池板3，蓄电池4和控制系统5，其中路灯灯头和太阳能电池板安设于路灯支架的上部，所述蓄电池埋设于路灯支架下部，控制系统内置于路灯支架内；所述控制系统包括连接于路灯灯头与蓄电池之间的路灯控制模块，以及依次连接的升压斩波电路、充电电路和稳压电路，其中，稳压电路与蓄电池连接，升压斩波电路与太阳能电池板连接。

具体地，所述升压斩波电路包括MC34063芯片，一端与MC34063芯片的SC脚连接且另一端接入供电VCC的电感L3，其输入端与MC34063芯片的SC脚连接的二极管D5，其输入端接入供电VCC且其输出端与二极管D5的输出端连接的肖特基二极管D4，相互并联后一端接地且另一端与二极管D5的输出端连接的电容C12、电容C13和电解电容C14，一端与二极管D5的输出端连接且另一端与充电电路连接的电阻R11，连接于二极管D5的输出端和MC34063芯片的FB脚之间的电阻R12，一端与电阻R12连接且另一端接地的电阻R13，相互并联后一端接地且另一端与MC34063芯片的VCC脚连接的电容C16和电解电容C15，以及一端接地且另一端与MC34063芯片的TC脚连接的电容C17，其中，MC34063芯片的GND脚和SE脚接地，其VCC脚、IPK脚和DRI脚均接入供电VCC；所述供电VCC来自于太阳能电池板。

进一步地，所述充电电路包括TL494封装芯片，一端与TL494芯片的9号脚和10号脚均连接且另一端与稳压电路连接的电阻R4，一端与电阻R4连接稳压电路一端连接且另一端接地的电阻R5，连接于TL494芯片的2号脚和3号脚之间的电阻R2，依次串联后与电阻R2并联的电阻R3和电容C8，连接于TL494芯片的2号脚和14号脚之间的电阻R6，连接于TL494芯片的14号脚和15号脚之间的电阻R9，以及相互并联后一端接地且另一端与TL494芯片的12号脚连接的电解电容C2和电容C3，其中，TL494芯片的1号脚还与稳压电路连接，其4号脚、7号脚、13号脚和16号脚直接接地，其5号脚通过电容C10接地，其6号脚通过电阻R10接地，其8号脚、11号脚和12号脚均接入升压斩波电路的供电。

更进一步地，所述稳压电路包括其栅极与充电电路连接的MOS管Q1，相互并联后一端与MOS管Q1的漏极连接的电解电容C4和电解电容C9，一端与MOS管Q1的漏极连接且另一端接入供电VCC的电感L1，其输入端与电解电容C4另一端连接的二极管D1，与二极管D1依次串接的二极管D2，一端与二极管D1的输入端连接的电感L2，相互并联后一端与二极管D1的输出端连接且另一端保护接地的电解电容C5、电容C6和电容C7，一端与二极管D1的输出端连接的电阻R14，与电阻R14连接的电阻R8，输入端与二极管D1的输出端连接的发光二极管D3，以及与发光二极管D3的输出端连接的电阻R7，其中，二极管D2的输出端与蓄电池连接，电感L1接入供电的一端通过电解电容C1接地，MOS管Q1的源极、电感L2、电阻R7和电阻R8均保护接地，所述TL494芯片的1号脚连接于电阻R14和电阻R8之间。

并且，所述保护接地通过电阻R1接地。

具体地，所述路灯控制模块包括运算放大器，均与运算放大器同相输入端连接的光敏电阻R15和电阻R16，均与运算放大器反相输入端连接的滑动变阻器R17和电阻R18，与运算放大器输出端连接的电阻R19，以及与电阻R19连接的发光二极管D6，其中，发光二极管D6安设于路灯灯头内，光敏电阻R15安设于路灯支架上。作为优选，所述运算放大器采用型号为LM358的双运算放大器。

通过上述设置，该太阳能路灯能够在较弱的太阳光线下也能够为蓄电池供电，大大提高了太阳能的利用率，并且使太阳能电池板转化的不稳定电能通过稳压电路稳定地为蓄电池充电，提高了蓄电池的使用寿命。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太阳能路灯，包括路灯支架，路灯灯头，太阳能电池板，蓄电池和控制系统，其中路灯灯头和太阳能电池板安设于路灯支架的上部，其特征在于，所述蓄电池埋设于路灯支架下部，控制系统内置于路灯支架内；所述控制系统包括连接于路灯灯头与蓄电池之间的路灯控制模块，以及依次连接的升压斩波电路、充电电路和稳压电路，其中，稳压电路与蓄电池连接，升压斩波电路与太阳能电池板连接。

2. 根据权利要求1所述的一种太阳能路灯，其特征在于，所述升压斩波电路包括MC34063芯片，一端与MC34063芯片的SC脚连接且另一端接入供电VCC的电感L3，其输入端与MC34063芯片的SC脚连接的二极管D5，其输入端接入供电VCC且其输出端与二极管D5的输出端连接的肖特基二极管D4，相互并联后一端接地且另一端与二极管D5的输出端连接的电容C12、电容C13和电解电容C14，一端与二极管D5的输出端连接且另一端与充电电路连接的电阻R11，连接于二极管D5的输出端和MC34063芯片的FB脚之间的电阻R12，一端与电阻R12连接且另一端接地的电阻R13，相互并联后一端接地且另一端与MC34063芯片的VCC脚连接的电容C16和电解电容C15，以及一端接地且另一端与MC34063芯片的TC脚连接的电容C17，其中，MC34063芯片的GND脚和SE脚接地，其VCC脚、IPK脚和DRI脚均接入供电VCC；所述供电VCC来自于太阳能电池板。

3. 根据权利要求2所述的一种太阳能路灯，其特征在于，所述充电电路包括TL494封装芯片，一端与TL494芯片的9号脚和10号脚均连接且另一端与稳压电路连接的电阻R4，一端与电阻R4连接稳压电路一端连接且另一端接地的电阻R5，连接于TL494芯片的2号脚和3号脚之间的电阻R2，依次串联后与电阻R2并联的电阻R3和电容C8，连接于TL494芯片的2号脚和14号脚之间的电阻R6，连接于TL494芯片的14号脚和15号脚之间的电阻R9，以及相互并联后一端接地且另一端与TL494芯片的12号脚连接的电解电容C2和电容C3，其中，TL494芯片的1号脚还与稳压电路连接，其4号脚、7号脚、13号脚和16号脚直接接地，其5号脚通过电容C10接地，其6号脚通过电阻R10接地，其8号脚、11号脚和12号脚均接入升压斩波电路的供电。

4. 根据权利要求3所述的一种太阳能路灯，其特征在于，所述稳压电路包括其栅极与充电电路连接的MOS管Q1，相互并联后一端与MOS管Q1的漏极连接的电解电容C4和电解电容C9，一端与MOS管Q1的漏极连接且另一端接入供电VCC的电感L1，其输入端与电解电容C4另一端连接的二极管D1，与二极管D1依次串接的二极管D2，一端与二极管D1的输入端连接的电感L2，相互并联后一端与二极管D1的输出端连接且另一端保护接地的电解电容C5、电容C6和电容C7，一端与二极管D1的输出端连接的电阻R14，与电阻R14连接的电阻R8，输入端与二极管D1的输出端连接的发光二极管D3，以及与发光二极管D3的输出端连接的电阻R7，其中，二极管D2的输出端与蓄电池连接，电感L1接入供电的一端通过电解电容C1接地，MOS管Q1的源极、电感L2、电阻R7和电阻R8均保护接地，所述TL494芯片的1号脚连接于电阻R14和电阻R8之间。

5. 根据权利要求4所述的一种太阳能路灯，其特征在于，所述保护接地通过电阻R1接地。

6. 根据权利要求1~5任一项所述的一种太阳能路灯，其特征在于，所述路灯控制模块包括运算放大器，均与运算放大器同相输入端连接的光敏电阻R15和电阻R16，均与运算放大器反相输入端连接的滑动变阻器R17和电阻R18，与运算放大器输出端连接的电阻R19，以及与电阻R19连接的发光二极管D6，其中，发光二极管D6安设于路灯灯头内，光敏电阻R15安设于路灯支架上。

7. 根据权利要求6所述的一种太阳能路灯，其特征在于，所述运算放大器采用型号为LM358的双运算放大器。