CN207589223U - 太阳能电池路灯照明装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池路灯照明装置，涉及路灯技术领域。所述装置包括控制器模块、太阳能电池模块、Buck降压充电模块、蓄电池模块、Boost升压放电模块、光线强度传感器以及串联开关照明模块。所述照明装置中使用太阳能电池为蓄电池模块进行充电，再通过蓄电池模块为所述串联开关照明模块进行供电，绿色环保；控制器模块根据光线强度传感器感应的光照信息，控制开关组模块中相应的可控开关打开或闭合，调节所述串联开关照明模块中得电导通LED的个数，从而实现根据光照强度的大小调节所述装置输出的亮度，既保证了有效的照明，又降低了电能的浪费，节能环保。

Description

太阳能电池路灯照明装置
技术领域
本实用新型涉及路灯技术领域，尤其涉及一种可根据光照强度自动调节亮度的太阳能电池路灯照明装置。
背景技术
在现在城市中，夜晚照明路灯已开始使用太阳能路灯，以达到充分利于绿色能源，节约电能的目的。而现有技术中LED照明装置是一种使用非常广泛的照明装置，不论是在商场，学校还是办公场所都需要用到。因此，现有技术中出现了多种多样的LED路灯装置，但是现有技术中的LED路灯一般是在一个设定的时间内会自动亮起，其亮度不会根据光线的强弱进行自动调节，造成了能源的一定浪费。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种绿色环保并能够根据光线的强弱自动的调节输出亮度的太阳能电池路灯照明装置。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：包括控制器模块、太阳能电池模块、Buck降压充电模块、蓄电池模块、Boost升压放电模块、光线强度传感器以及串联开关照明模块，所述太阳能电池模块的直流电源输出端与所述Buck降压充电模块的输入端连接，所述太阳能电池模块用于将太阳能转换为电能，所述Buck降压充电模块的输出端与所述蓄电池模块的充电端连接，所述Buck降压充电模块用于将所述太阳能电池模块输出的电压降低到所述蓄电池模块需要的充电电压，所述蓄电池模块的电源输出端与所述Boost升压放电模块的输入端连接，所述Boost升压放电模块的输出端与所述串联开关照明模块的电源输入端连接，所述Boost升压放电模块用于将所述蓄电池模块输出的电压变换到所述串联开关照明模块需要的工作电压，所述光线强度传感器与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应环境的光照强度，所述Buck降压充电模块、Boost升压放电模块和串联开关照明模块受控于所述控制器模块，控制器模块用于根据光线强度传感器感应的光照强度信息，控制所述串联开关照明模块中与LED并联的可控开关的打开或闭合，实现对所述照明模块输出亮度的调节。
进一步的技术方案在于：所述Boost升压放电模块的正极输入端分别与电容C1以及电感L1的一端连接，电容C1的另一端接所述升压放电模块的负极输入端，所述电感L1的另一端分为三路，第一路与二极管D1的正极连接，第二路与二极管D2的正极连接，第三路与场效应管M1的漏极连接，所述场效应管M1的源极与所述升压放电模块的负极输入端，控制器模块通过所述场效应管M1的栅极控制所述场效应管M1的导通或截止，所述二极管D1的负极经电感L2与所述升压放电模块的正极输出端连接，所述二极管D2的负极依次经二极管D3以及电感L3后与所述升压放电模块的正极输出端连接，电容C2的一端接所述二极管D2与二极管D3的结点，电容C2的另一端与所述升压放电模块的负极输入端连接，电容C3的一端与所述升压放电模块的正极输出端连接，电容C3的另一端与所述升压放电模块的负极输出端连接。
进一步的技术方案在于：所述Buck降压充电模块的正极输入端分别与电容C4的一端、电容C5的一端以及场效应管M2的漏极连接，控制器模块通过所述场效应管M2的栅极控制所述场效应管M2的导通或截止，所述电容C5的另一端与所述充电模块的负极输入端连接，所述电容C4的另一端分为两路，第一路与二极管D5的正极连接，第二路与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与所述充电模块的负极输入端连接，二极管D5的负极经电感L4后分为三路，第一路与场效应管M2的源极连接，第二路与二极管D6的负极连接，第三路经电感L6后与所述充电模块的正极输出端连接，二极管D6的正极经电感L5与所述充电模块的负极输入端连接，电容C6的一端与所述充电模块的正极输出端连接，电容C6的另一端与所述充电模块的负极输出端连接。
进一步的技术方案在于：所述串联开关照明模块包括电源开关Sk、开关组模块以及若干个LED，所述串联开关照明模块的正极输入端与所述Boost升压放电模块的正极输出端连接，所述串联开关照明模块的正极输入端经所述电源开关Sk与LED1的正极连接，LED1的负极与LED2的正极连接，LED2的负极与LED3的正极连接，依次类推，LEDn-1的负极与LEDn的正极连接，LEDn的负极与所述串联开关照明模块的负极输入端连接，n为大于3的自然数，所述开关组模块包括依次串联连接的可控开关S1-Sn-1，且可控开关S1与LED1并联，可控开关S2与LED2并联，依次类推，可控开关Sn-1与LEDn-1并联，所述电源开关Sk以及可控开关S1-Sn-1受控于所述控制器模块，控制器模块根据光线强度传感器感应的光照强度信息控制所述电源开关Sk以及可控开关S1-Sn-1的打开或闭合。
进一步的技术方案在于：所述装置还包括与所述控制器模块双向连接的远距离无线传输模块，所述远距离无线传输模块用于接收远程智能终端下传的控制命令，控制所述照明装置动作，并将所述照明装置的运行信息上传至远程智能终端。
进一步的技术方案在于：所述照明装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制器模块双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据。
优选的：所述人机交互模块包括与所述控制器模块的输入端连接的按键模块以及与所述控制器模块的输出端连接的显示模块。
优选的：所述人机交互模块包括与所述控制器模块双向连接的触摸屏。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述装置中太阳能电池模块通过Buck降压充电模块为所述蓄电池模块进行充电，太阳能电池模块输出的高电压被降低到蓄电池的充电电压，提高了蓄电池模块充电的稳定性和可靠性，蓄电池模块通过Boost升压放电模块将电压升高后进行输出，为所述串联开关照明模块提供工作电源，使得所述串联开关照明模块能够获得稳定的工作电压，提高了其工作的稳定性。
所述路灯照明装置中控制器模块根据光线强度传感器感应的光照信息，控制所述可控开关Sk的状态，实现所述装置的自动工作。当所述控制器模块控制所述可控开关Sk闭合时，进一步的，控制器模块会根据光线强度传感器感应的光照信息，控制所述开关组模块中相应的可控开关打开或闭合，调节所述串联开关照明模块中得电导通LED的个数，从而实现根据光照强度的大小调节所述装置输出的亮度，既保证了有效的照明，又降低了电能的浪费，节能环保。
此外，所述Boost升压放电模块和Buck降压充电模块在主功率二极管D1和D6上分别串联饱和电感L2和饱和电感L5，增加了由二极管D2-D3、电容C2、电感L3组成的升压辅助电路和由二极管D4-D5、电容C4、电感L4组成的降压辅助电路，所述Boost升压放电模块和Buck降压充电模块不仅解决了主功率器件场效应管M1、场效应管M2、二极管D1、二极管D6上很大的电流尖峰和di/dt、du/dt，克服了常规升压和降压电路中主功率器件寿命短、可靠性差等缺点，还减小了所述升压放电模块和所述降压充电模块的电磁干扰，提高了模块工作的安全性和可靠性。
所述照明装置还可以设置远距离无线传输模块，通过远距离无线传输模块可实现对所述装置的远程控制，此时可以根据需要手动调节所述照明装置输出的亮度，使其使用更加方便。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例所述路灯照明装置的电路原理框图；
图2是本实用新型实施例所述路灯照明装置中Boost升压放电模块的电路原理图；
图3是本实用新型实施例所述路灯照明装置中Buck降压充电模块的电路原理图；
图4是本实用新型实施例所述路灯照明装置中串联开关照明模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本实用新型实施例公开了一种太阳能电池路灯照明装置，包括控制器模块、太阳能电池模块、Buck降压充电模块、蓄电池模块、Boost升压放电模块、光线强度传感器以及串联开关照明模块。所述太阳能电池模块的直流电源输出端与所述Buck降压充电模块的输入端连接，所述太阳能电池模块用于将太阳能转换为电能；所述Buck降压充电模块的输出端与所述蓄电池模块的充电端连接，所述Buck降压充电模块用于将所述太阳能电池模块输出的电压降低到所述蓄电池模块需要的充电电压；所述蓄电池模块的电源输出端与所述Boost升压放电模块的输入端连接，所述Boost升压放电模块的输出端与所述串联开关照明模块的电源输入端连接，所述Boost升压放电模块用于将所述蓄电池模块输出的电压变换到所述串联开关照明模块需要的工作电压；所述光线强度传感器与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应环境的光照强度，所述Buck降压充电模块、Boost升压放电模块和串联开关照明模块受控于所述控制器模块，控制器模块用于根据光线强度传感器感应的光照强度信息，控制所述串联开关照明模块中与LED并联的可控开关的打开或闭合，实现对所述照明模块输出亮度的调节。
所述路灯照明装置中太阳能电池模块将太阳能转换为电能后，通过Buck降压充电模块为所述蓄电池模块进行充电，对电能进行存储，蓄电池模块通过所述Boost升压放电模块为所述串联开关照明模块提供工作电源，控制器模块根据光线强度传感器感应的光照强度信息，控制所述串联开关照明模块中与LED并联的可控开关的打开或闭合，实现对所述照明模块输出亮度的调节。
所述装置中太阳能电池模块通过Buck降压充电模块为所述蓄电池模块进行充电，太阳能电池模块输出的高电压被降低到蓄电池的充电电压，提高了蓄电池模块充电的稳定性和可靠性，蓄电池模块通过Boost升压放电模块将电压升高后进行输出，为所述串联开关照明模块提供工作电源，使得所述串联开关照明模块能够获得稳定的工作电压，提高了其工作的稳定性。所述路灯照明装置中控制器模块根据光线强度传感器感应的光照信息，控制所述可控开关Sk的状态，实现所述装置的自动工作。当所述控制器模块控制所述可控开关Sk闭合时，进一步的，控制器模块会根据光线强度传感器感应的光照信息，控制所述开关组模块中相应的可控开关打开或闭合，调节所述串联开关照明模块中得电导通LED的个数，从而实现根据光照强度的大小调节所述装置输出的亮度，既保证了有效的照明，又降低了电能的浪费，节能环保。
如图2所示，所述Boost升压放电模块的正极输入端分别与电容C1以及电感L1的一端连接，电容C1的另一端接所述升压放电模块的负极输入端，所述电感L1的另一端分为三路，第一路与二极管D1的正极连接，第二路与二极管D2的正极连接，第三路与场效应管M1的漏极连接，所述场效应管M1的源极与所述升压放电模块的负极输入端，控制器模块通过所述场效应管M1的栅极控制所述场效应管M1的导通或截止，所述二极管D1的负极经电感L2与所述升压放电模块的正极输出端连接，所述二极管D2的负极依次经二极管D3以及电感L3后与所述升压放电模块的正极输出端连接，电容C2的一端接所述二极管D2与二极管D3的结点，电容C2的另一端与所述升压放电模块的负极输入端连接，电容C3的一端与所述升压放电模块的正极输出端连接，电容C3的另一端与所述升压放电模块的负极输出端连接。
Boost升压放电模块工作原理：当场效应管M1处于截止时，相对于电感L1、二极管D1、电感L2、电容C3支路，电感L1、二极管D2、电容C2支路的阻抗更小，此时输入电流I1由场效应管M1换流至二极管D2并对电容C2充电，由于电容C2的存在，可对场效应管M1的漏极、源极两端电压加以适当的抑制，起到保护场效应管M1的作用；随着电容C2电压逐渐升高，电流I3将逐渐减小，同时电流I2从零开始增加。由于电感L1、二极管D2、二极管D3、电感L3、电容C3支路的阻抗较大，经过一段时间后，电流I3将下降至零，所有电流全部从二极管D1、电感L2流过，为加快这一过程，将电感L2设为饱和式电感，这样完成场效应管M1与二极管D1的换流过程，电容C2上的电量将通过二极管D3、电感L3放电到电容C3，基本维持与电容C3同样的电压值，为下一次的场效应管M1、二极管D1换流做好准备。
当场效应管M1处于导通时，尽管二极管D1存在反向恢复的问题，但由于电感L2的存在，将使二极管D1上的di/dt和电流尖峰值被抑制在较小的范围内；而对于辅助电路，此时由于二极管D2上已几乎无电流流过，所以不存在反向恢复问题，也没有di/dt和电流尖峰问题。
如图3所示，所述Buck降压充电模块的正极输入端分别与电容C4的一端、电容C5的一端以及场效应管M2的漏极连接，控制器模块通过所述场效应管M2的栅极控制所述场效应管M2的导通或截止，所述电容C5的另一端与所述充电模块的负极输入端连接，所述电容C4的另一端分为两路，第一路与二极管D5的正极连接，第二路与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与所述充电模块的负极输入端连接，二极管D5的负极经电感L4后分为三路，第一路与场效应管M2的源极连接，第二路与二极管D6的负极连接，第三路经电感L6后与所述充电模块的正极输出端连接，二极管D6的正极经电感L5与所述充电模块的负极输入端连接，电容C6的一端与所述充电模块的正极输出端连接，电容C6的另一端与所述充电模块的负极输出端连接。
Buck降压充电模块工作原理：当场效应管M2为截止时，输入电流I4由场效应管M2换流至二极管D4并对电容C4充电，由于电容C4的存在，可对场效应管M2的漏极、源极两端电压加以适当的抑制，起到保护场效应管M2的作用；随着电容C4电压逐渐升高，电流I6将逐渐减小，同时电流I5从零开始增加。由于二极管D4、D5、电感L4、L6、电容C6回路的阻抗较大，经过一段时间后，电流I6将下降至零，所有电流全部从电感L5、二极管D6流过，为加快这一过程，将电感L5设为饱和式电感，这样完成场效应管M2与二极管D6的换流过程，电容C4上的电量将通过二极管D5、电感L4放电到电容C6，基本维持与电容C6同样的电压值，为下一次的场效应管M2、二极管D6换流做好准备。
当场效应管M2为导通时，尽管二极管D6存在反向恢复的问题，但由于电感L5的存在，将使二极管D6上的di/dt和电流尖峰值被抑制在较小的范围内；而对于辅助电路，此时由于二极管D4上已几乎无电流流过，所以不存在反向恢复问题，也没有di/dt和电流尖峰问题。
所述Boost升压放电模块和Buck降压充电模块在主功率二极管D1和D6上分别串联饱和电感L2和饱和电感L5，增加了由二极管D2-D3、电容C2、电感L3组成的升压辅助电路和由二极管D4-D5、电容C4、电感L4组成的降压辅助电路，所述Boost升压放电模块和Buck降压充电模块不仅解决了主功率器件场效应管M1、场效应管M2、主功率二极管D1、主功率二极管D6上很大的电流尖峰和di/dt、du/dt，克服了常规升压和降压电路中主功率器件寿命短、可靠性差等缺点，还减小了所述升压放电模块和所述降压充电模块的电磁干扰，提高了模块工作的安全性和可靠性。
如图4所示，所述串联开关照明模块包括电源开关Sk、开关组模块以及若干个LED，所述串联开关照明模块的正极输入端与所述Boost升压放电模块的正极输出端连接，所述串联开关照明模块的正极输入端经所述电源开关Sk与LED1的正极连接，LED1的负极与LED2的正极连接，LED2的负极与LED3的正极连接，依次类推，LEDn-1的负极与LEDn的正极连接，LEDn的负极与所述串联开关照明模块的负极输入端连接，n为大于3的自然数，所述开关组模块包括依次串联连接的可控开关S1-Sn-1，且可控开关S1与LED1并联，可控开关S2与LED2并联，依次类推，可控开关Sn-1与LEDn-1并联，所述电源开关Sk以及可控开关S1-Sn-1受控于所述控制器模块，控制器模块根据光线强度传感器感应的光照强度信息控制所述电源开关Sk以及可控开关S1-Sn-1的打开或闭合。
控制器模块控制不同个数的LED得电进行调光的原理：
所述可控开关Sk闭合的情况下，当所述开关S1-Sn-1在控制器模块的控制下闭合时，LEDn得电发光，LED1-LEDn-1被短路不发光；当所述开关S2-Sn-1在控制器模块的控制下闭合，而开关S1打开时，LED1以及LEDn得电发光，LED2-LEDn-1被短路不发光；当所述开关S3-Sn-1在控制器模块的控制下闭合，而开关S1- S2打开时，LED1- LED2以及LEDn得电发光，LED3-LEDn-1被短路不发光；依次类推；当所述开关S1-Sn-1打开时，LED1-LEDn得电发光。
所述可控开关Sk打开的情况下，LED1-LEDn不会得电发光。所述照明装置中串联开关照明模块使用可变负载的控制方式，提高了功率因数，使功率因数达到95%以上。
进一步的，如图1所示，所述装置还包括与所述控制器模块双向连接的远距离无线传输模块，所述远距离无线传输模块用于接收远程智能终端下传的控制命令，控制所述照明装置动作，并将所述照明装置的运行信息上传至远程智能终端。通过远距离无线传输模块可实现对所述装置的远程控制，此时可以根据需要手动调节所述照明装置输出的亮度，使其使用更加方便。
进一步的，如图1所示，为了方便的就地控制和调试所述照明装置，所述照明装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制器模块双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据。进一步的，所述人机交互模块至少有以下两种具体形式：第一种，所述人机交互模块包括与所述控制器模块的输入端连接的按键模块以及与所述控制器模块的输出端连接的显示模块。第二种，所述人机交互模块包括与所述控制器模块双向连接的触摸屏。需要说明的是，所述人机交互模块具体使用以上情况中的那一种，本领域技术人员可以根据实际需要进行相应的选择，在此不做赘述。

Claims (8)

1.一种太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：包括控制器模块、太阳能电池模块、Buck降压充电模块、蓄电池模块、Boost升压放电模块、光线强度传感器以及串联开关照明模块，所述太阳能电池模块的直流电源输出端与所述Buck降压充电模块的输入端连接，所述太阳能电池模块用于将太阳能转换为电能，所述Buck降压充电模块的输出端与所述蓄电池模块的充电端连接，所述Buck降压充电模块用于将所述太阳能电池模块输出的电压降低到所述蓄电池模块需要的充电电压，所述蓄电池模块的电源输出端与所述Boost升压放电模块的输入端连接，所述Boost升压放电模块的输出端与所述串联开关照明模块的电源输入端连接，所述Boost升压放电模块用于将所述蓄电池模块输出的电压变换到所述串联开关照明模块需要的工作电压，所述光线强度传感器与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应环境的光照强度，所述Buck降压充电模块、Boost升压放电模块和串联开关照明模块受控于所述控制器模块，控制器模块用于根据光线强度传感器感应的光照强度信息，控制所述串联开关照明模块中与LED并联的可控开关的打开或闭合，实现对所述照明模块输出亮度的调节。
2.如权利要求1所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述Boost升压放电模块的正极输入端分别与电容C1以及电感L1的一端连接，电容C1的另一端接所述升压放电模块的负极输入端，所述电感L1的另一端分为三路，第一路与二极管D1的正极连接，第二路与二极管D2的正极连接，第三路与场效应管M1的漏极连接，所述场效应管M1的源极与所述升压放电模块的负极输入端，控制器模块通过所述场效应管M1的栅极控制所述场效应管M1的导通或截止，所述二极管D1的负极经电感L2与所述升压放电模块的正极输出端连接，所述二极管D2的负极依次经二极管D3以及电感L3后与所述升压放电模块的正极输出端连接，电容C2的一端接所述二极管D2与二极管D3的结点，电容C2的另一端与所述升压放电模块的负极输入端连接，电容C3的一端与所述升压放电模块的正极输出端连接，电容C3的另一端与所述升压放电模块的负极输出端连接。
3.如权利要求1所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述Buck降压充电模块的正极输入端分别与电容C4的一端、电容C5的一端以及场效应管M2的漏极连接，控制器模块通过所述场效应管M2的栅极控制所述场效应管M2的导通或截止，所述电容C5的另一端与所述充电模块的负极输入端连接，所述电容C4的另一端分为两路，第一路与二极管D5的正极连接，第二路与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与所述充电模块的负极输入端连接，二极管D5的负极经电感L4后分为三路，第一路与场效应管M2的源极连接，第二路与二极管D6的负极连接，第三路经电感L6后与所述充电模块的正极输出端连接，二极管D6的正极经电感L5与所述充电模块的负极输入端连接，电容C6的一端与所述充电模块的正极输出端连接，电容C6的另一端与所述充电模块的负极输出端连接。
4.如权利要求1所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述串联开关照明模块包括电源开关Sk、开关组模块以及若干个LED，所述串联开关照明模块的正极输入端与所述Boost升压放电模块的正极输出端连接，所述串联开关照明模块的正极输入端经所述电源开关Sk与LED1的正极连接，LED1的负极与LED2的正极连接，LED2的负极与LED3的正极连接，依次类推，LEDn-1的负极与LEDn的正极连接，LEDn的负极与所述串联开关照明模块的负极输入端连接，n为大于3的自然数，所述开关组模块包括依次串联连接的可控开关S1-Sn-1，且可控开关S1与LED1并联，可控开关S2与LED2并联，依次类推，可控开关Sn-1与LEDn-1并联，所述电源开关Sk以及可控开关S1-Sn-1受控于所述控制器模块，控制器模块根据光线强度传感器感应的光照强度信息控制所述电源开关Sk以及可控开关S1-Sn-1的打开或闭合。
5.如权利要求1所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述装置还包括与所述控制器模块双向连接的远距离无线传输模块，所述远距离无线传输模块用于接收远程智能终端下传的控制命令，控制所述照明装置动作，并将所述照明装置的运行信息上传至远程智能终端。
6.如权利要求1所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述照明装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述控制器模块双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据。
7.如权利要求6所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述人机交互模块包括与所述控制器模块的输入端连接的按键模块以及与所述控制器模块的输出端连接的显示模块。
8.如权利要求6所述的太阳能电池路灯照明装置，其特征在于：所述人机交互模块包括与所述控制器模块双向连接的触摸屏。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110996439A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 上海电机学院 一种多功能的智能灯及其自动控制方法

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