CN211457440U - 一种风光互补路灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风光互补路灯，包括LED照明灯、太阳能电池、风力发电机和蓄电池，太阳能电池、风力发电机均与蓄电池电连接，蓄电池与LED照明灯之间连接有控制电路和驱动电路，所述控制电路包括开关S1、控制器U1、与控制器U1连接的LC振荡电路，控制电路可使得LED照明灯在闪烁照明和持续照明之间切换；所述驱动电路包括晶体管Q1、Q4和电感L1，晶体管Q1的基级与蓄电池和控制器U1的输出端连接，晶体管Q1的集电极与晶体管Q4的基级连接，晶体管Q4的集电极与电感L1连接，电感L1与LED照明灯连接。本实用新型的驱动电路采用简单、低能耗的元器件即可完成LED照明灯的驱动，保证LED照明灯正常发光的同时避免蓄电池需要多次反复充电，提高了蓄电池的寿命。

Description

一种风光互补路灯

技术领域

本实用新型涉及风光互补路灯技术领域，特别是涉及一种风光互补路灯。

背景技术

风光互补路灯是采用晶体硅太阳能电池供电，免维护阀控式密封蓄电池(胶体电池)储存电能，超高亮LED灯具作为光源，并由智能化充放电控制器控制，用于代替传统公用电力照明的路灯。例如中国专利文件201920288201.4提出的一种小功率风光互补路灯控制器，其通过在太阳能电池、风力发电机之间设置控制电路和驱动电路以使得外部LED照明灯可以通过太阳能和风能驱动照明，为了能够驱动 LED照明灯启动，其在LED照明灯的驱动电路中设有脉宽调制芯片，以实现电压变换，但此类芯片耗电能高，过多的消耗了太阳能电池、风力发电机提供给LED照明灯的电量，导致LED照明灯亮度不够，且驱动电路过多消耗电能，蓄电池则需要反复多次充电放电，降低了其使用寿命。所以说提出一种新的风光互补路灯是很重要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了克服上述缺陷，提出一种风光互补路灯能够降低其驱动电路自身电能的消耗，保证LED照明灯的正常照明的同时降低蓄电池的损耗。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种风光互补路灯，包括LED照明灯、太阳能电池、风力发电机和蓄电池，太阳能电池、风力发电机均与蓄电池电连接，蓄电池与LED照明灯之间连接有控制电路和驱动电路，所述控制电路包括开关S1、控制器U1、与控制器 U1连接的LC振荡电路，控制电路可使得LED照明灯在闪烁照明和持续照明之间切换；开关S1连接蓄电池后与控制器U1的输入端连接，开关S1闭合或断开，可使得控制器U1连接的LC振荡器不起振或起振，控制器U1的输出端与驱动电路连接；所述驱动电路包括晶体管Q1、Q4和电感L1，晶体管Q1的基级与蓄电池和控制器U1的输出端连接，晶体管Q1的集电极与晶体管Q4的基级连接，晶体管Q4的集电极与电感L1连接，电感L1与LED照明灯连接。

进一步地，所述控制电路包括电阻R1～R8，电阻C1～C4、二极管 D1、D3、晶体管Q2和控制器U2，所述LC振荡电路为电阻R7和电容 C4组成，风力发电机和太阳能电池的正极连接至电阻R1～R2的一端，电阻R1～R2的另一端连接至二极管D1、电阻R5的一端后连接至控制器U2的引脚1，二极管D1的另一端连接至电容C1、电阻R8的一端后与控制器U1的引脚12连接，电阻R8还作为该控制电路的输出端与外部LED照明灯连接；所述电容C1的另一端连接至电容C2的一端，电阻R8的另一端连接至二极管D3、开关S1的一端的一端和晶体管 Q2的集电极，二极管D3的另一端连接至控制器U1的引脚1，控制器 U1的引脚2连接至电阻R7、电容C4的一端，电阻R7的另一端连接至控制器U1的引脚3、引脚11和引脚10，控制器U1的引脚4～引脚 6连接至电容C4的另一端；所述晶体管Q2的基级连接至电阻R6、电容C3的一端和电阻R5的另一端，所述电阻R5的一端连接至电阻R3 的另一端，电阻R3的另一端连接至控制器U2的引脚2和电阻R4的一端；风力发电机和太阳能电池的负极、控制器U1的引脚7和引脚 8、控制器U2的引脚3、晶体管Q1～Q2的发射极、电阻R4、R6、电容 C2～C4、开关S1、电感L1和LED照明灯的另一端均接地。

进一步地，所述驱动电路还包括电阻R9～R13、晶体管Q3、电容 C5和二极管D2、D4，所述电阻R9的一端作为该电路的输入端与控制电路的输出端连接，所述电阻R9的一端还连接至电阻R10～R11的一端和晶体管Q3～Q4的发射极，电阻R9的另一端连接至晶体管Q1的集电极和电阻R13的另一端，晶体管Q1的基级连接至电阻R10的另一端和电容C5的一端，电容C5的另一端连接至晶体管Q4的集电极，电阻R11的另一端连接至晶体管Q3的基级和电阻R12的一端，晶体管Q3的集电极连接至电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接至二极管D2、D4的一端，二极管D4连接至控制器U1的引脚9，二极管 D2的另一端连接至二极管D3、开关S1的一端。所述晶体管Q4的集电极还作为该电路的输出端与LED照明灯连接；晶体管Q1的发射极和开关S1的另一端接地。

由于采用了上述方案，本实用新型的有益效果在于：解决了现有技术的不足，本实用新型提出一种风光互补路灯，其好处是：

(1)本实用新型重新设置了控制电路，使得风光互补路灯可在道路出现紧急情况的时候，设置为闪烁的警示灯，以便于提醒路人，及时注意该路段的情况，提高了风光互补路灯的通用性。

(2)本实用新型的驱动电路采用简单、低能耗的元器件即可完成LED照明灯的驱动，使其可以照明，降低了驱动电路的耗电量，保证LED照明灯正常发光的同时避免蓄电池需要多次反复充电，提高了蓄电池的寿命。

(3)本实用新型通过调节驱动电路中元器件的选值，还可调节 LED照明灯的亮度，进一步提高了风光互补路灯使用的便捷性。

附图说明

图1是本实用新型所述分光互补路灯的电路结构图。

附图标记：1-驱动电路。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

一种风光互补路灯，与现有技术一样，包括LED照明灯、太阳能电池、蓄电池和风力发电机，太阳能电池、风力发电机均与蓄电池电连接，如此，太阳能电池将太阳能转换为电能后，风力发电机将风能转换为电能后均可通过蓄电池将电能储存，蓄电池再将电能通过控制电路和驱动电路供给与其电连接的LED照明灯，如此实现风光互补路灯的照明。为了能够驱动LED照明灯启动，一般需要在驱动电路1中设有调制芯片，以实现电压变换，但此类芯片耗电能高，过多的消耗了太阳能电池、风力发电机提供给LED照明灯的电量，导致LED照明灯亮度不够，且驱动电路1过多消耗电能，蓄电池则需要反复多次充电放电，降低了其使用寿命。所以说本实用新型在风光互补路灯中重新设置了控制电路和驱动电路1，使得采用简单、低能耗的元器件即可完成LED照明灯的驱动，使其可以照明，降低了驱动电路1的耗电量。

具体地说，如图1所示，所述控制电路包括电阻R1～R8，电阻 C1～C4、二极管D1、D3、晶体管Q2、控制器U1～U2和开关S1。其中控制器U1的型号选用CC4093，控制器U2为稳压器，其型号选用KA431。风力发电机和太阳能电池的正极连接至电阻R1～R2的一端，电阻R1～R2的另一端连接至二极管D1、电阻R5的一端后连接至控制器U2的引脚1，二极管D1的另一端连接至电容C1、电阻R8的一端后与控制器U1的引脚12连接，电阻R8还作为该控制电路的输出端与外部LED照明灯连接；所述电容C1的另一端连接至电容C2的一端，电阻R8的另一端连接至二极管D3、开关S1的一端和晶体管Q2的集电极，二极管D3的另一端连接至控制器U1的引脚1，控制器U1的引脚2连接至电阻R7、电容C4的一端，电阻R7的另一端连接至控制器U1的引脚3、引脚11和引脚10，控制器U1的引脚4～引脚6连接至电容C4的另一端；所述晶体管Q2的基级连接至电阻R6、电容 C3的一端和电阻R5的另一端，所述电阻R5的一端连接至电阻R3的另一端，电阻R3的另一端连接至控制器U2的引脚2和电阻R4的一端。

风力发电机和太阳能电池的负极、控制器U1的引脚7和引脚8、控制器U2的引脚3、晶体管Q1～Q2的发射极、电阻R4、R6、电容C2～C4、电感L1和LED照明灯的另一端均接地。

在控制电路和LED照明灯之间还连接有驱动电路1，所述驱动电路1包括电阻R9～R13、晶体管Q1、Q3～Q4、电容C5、二极管D2、D4、电感L1和开关S1，所述电阻R9的一端作为该电路的输入端与控制电路的输出端连接，具体地说，所述电阻R9的一端还连接至电阻 R10～R11的一端和晶体管Q3～Q4的发射极，电阻R9的另一端连接至晶体管Q1的集电极和电阻R13的另一端，晶体管Q1的基级连接至电阻R10的另一端和电容C5的一端，电容C5的另一端连接至晶体管 Q4的集电极，电阻R11的另一端连接至晶体管Q3的基级和电阻R12 的一端，晶体管Q3的集电极连接至电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接至二极管D2、D4的一端，二极管D4连接至控制器U1的引脚9，二极管D2的另一端连接至二极管D3、开关S1的一端。所述晶体管Q4的集电极还作为该电路的输出端与LED照明灯连接；晶体管 Q1的发射极和开关S1的另一端接地。

具体地说，当有外界光照和风力时，太阳能电池将光能转化为电能，风力发电机将风能转化为电能，并向电容器C1～C2进行充电，当电容器C1～C2两端的电压达到指定电压后，电容C1～C2停止充电。此时由于稳压二极管D1的作用，电量信号经过电阻R1、R2直接流向控制器U2，通过控制器U2进行稳压后的电能通过其引脚2输出，控制器U2输出端的电能通过电阻R4、电阻R5进行分压后，通过电阻R5 传输至晶体管Q2的基级，此时晶体管Q2处于饱和状态，那么电阻 R8两端没有电压，因此没有电流流入驱动电路1，驱动电路1无法导通，那么LED照明灯即不会发光。

当外界没有阳光照射时，太阳能电池两端电压降低，电容器C1～C2 会向外部电路放电，风力发电机作为辅助能源，在有风的时候会一直向电容器C1～C2输送电能，避免电容器C1～C2过度向外放电。电容器 C1～C2向外部电路放电的时候，因为稳压二极管VD1的作用，电流只能向后续电路流入。即电容器C1～C2的电能通过电阻R8输送至驱动电路1中。驱动电路1得电后，电阻R10的另一端将电能连接至晶体管Q1的基级，晶体管Q1导通，其集电极通过电阻R13连接至晶体管 Q4的基级和晶体管Q3的集电极，那么此时晶体管Q4导通，晶体管 Q3截止，那么与晶体管Q4集电极连接的电感器L1上的电流则不断增大，通过电感器L1的原理可知道，其电流增大斜率是与电感器L1 的电感值和电压的函数有关，那么当电感器L1上的电流达到最大值时，电感器L1上的电压便会因为电流斜率的改变而转变为负极性，这一负电压反馈加载在电容C5上，便会使得晶体管Q1截止，没有晶体管Q1提供电流后，那么晶体管Q4也截止，那么电感器L1上的负电压将不断增大，直到其达到LED照明灯的正向电压为止，这时，电感器L1中的峰值电流会流过LED照明灯，从而可以驱动LED照明灯发光。LED照明灯发光后，电感器L1上的电流逐渐减小到零，此时没有来自电感器L1上的负电压后，晶体管Q1通过电阻R10中的电流将再次导通，并持续上述周期循环，如此通过驱动电路1可驱动LED照明灯进行发光。

进一步地，因为晶体管Q1通过电阻13将电能传输至晶体管Q4，所以只要调节电阻R13的阻值，就可以调节电感器L1上的电流大小，从而调节流过LED照明灯的电流大小，而LED照明灯的亮度是流过其电流的线性函数，所以调节电阻R3的阻值还可以调节LED的亮度。

进一步地，本实用新型设置了控制器U1,使得路灯还可在紧急情况下做警示灯用。即开关S1闭合时，图1A点处于低电位状态，二极管D3导通，使得控制器U1无法工作，那么连接在控制器U1引脚2 上的LC振荡电路则无法振荡，LED照明灯也不会闪烁发光，在开关S1断开的时候，A点处于高电平状态，控制器U1可以工作，此时LC 振荡电路起振，并产生方波，再通过控制器U1的引脚9与驱动电路 1中的二极管D4连接，即可以通过驱动电路1连通LED照明灯，并且使得LED照明灯得到矩形波电压，从而使得LED照明灯可以进行闪烁，如此，闪烁的LED照明灯可形成警示路灯，以在道路发生意外的时候，警示过路的车辆和行人避开危险路段。若要LED照明灯变为常规照明路灯，那么闭合开关S1，断开振荡电路即可。通过设置的控制器U1和LC振荡电路，可在道路出现紧急情况的时候，将路灯设置为警示灯，以便于提醒路人，及时注意该路段的情况，提高了风光互补路灯的通用性。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种风光互补路灯，包括LED照明灯、太阳能电池、风力发电机和蓄电池，太阳能电池、风力发电机均与蓄电池电连接，蓄电池与LED照明灯之间连接有控制电路和驱动电路，其特征在于：所述控制电路包括开关S1、控制器U1、与控制器U1连接的LC振荡电路，控制电路可使得LED照明灯在闪烁照明和持续照明之间切换；开关S1连接蓄电池后与控制器U1的输入端连接，开关S1闭合或断开，可使得控制器U1连接的LC振荡器不起振或起振，控制器U1的输出端与驱动电路连接；所述驱动电路包括晶体管Q1、Q4和电感L1，晶体管Q1的基级与蓄电池和控制器U1的输出端连接，晶体管Q1的集电极与晶体管Q4的基级连接，晶体管Q4的集电极与电感L1连接，电感L1与LED照明灯连接。

2.根据权利要求1所述的一种风光互补路灯，其特征在于：所述控制电路包括电阻R1～R8，电阻C1～C4、二极管D1、D3、晶体管Q2和控制器U2，所述LC振荡电路为电阻R7和电容C4组成，风力发电机和太阳能电池的正极连接至电阻R1～R2的一端，电阻R1～R2的另一端连接至二极管D1、电阻R5的一端后连接至控制器U2的引脚1，二极管D1的另一端连接至电容C1、电阻R8的一端后与控制器U1的引脚12连接，电阻R8还作为该控制电路的输出端与外部LED照明灯连接；所述电容C1的另一端连接至电容C2的一端，电阻R8的另一端连接至二极管D3、开关S1的一端的一端和晶体管Q2的集电极，二极管D3的另一端连接至控制器U1的引脚1，控制器U1的引脚2连接至电阻R7、电容C4的一端，电阻R7的另一端连接至控制器U1的引脚3、引脚11和引脚10，控制器U1的引脚4～引脚6连接至电容C4的另一端；所述晶体管Q2的基级连接至电阻R6、电容C3的一端和电阻R5的另一端，所述电阻R5的一端连接至电阻R3的另一端，电阻R3的另一端连接至控制器U2的引脚2和电阻R4的一端；风力发电机和太阳能电池的负极、控制器U1的引脚7和引脚8、控制器U2的引脚3、晶体管Q1～Q2的发射极、电阻R4、R6、电容C2～C4、开关S1、电感L1和LED照明灯的另一端均接地。

3.根据权利要求1所述的一种风光互补路灯，其特征在于：所述驱动电路还包括电阻R9～R13、晶体管Q3、电容C5和二极管D2、D4，所述电阻R9的一端作为该电路的输入端与控制电路的输出端连接，所述电阻R9的一端还连接至电阻R10～R11的一端和晶体管Q3～Q4的发射极，电阻R9的另一端连接至晶体管Q1的集电极和电阻R13的另一端，晶体管Q1的基级连接至电阻R10的另一端和电容C5的一端，电容C5的另一端连接至晶体管Q4的集电极，电阻R11的另一端连接至晶体管Q3的基级和电阻R12的一端，晶体管Q3的集电极连接至电阻R13的一端，电阻R12的另一端连接至二极管D2、D4的一端，二极管D4连接至控制器U1的引脚9，二极管D2的另一端连接至二极管D3、开关S1的一端；所述晶体管Q4的集电极还作为该电路的输出端与LED照明灯连接；晶体管Q1的发射极和开关S1的另一端接地。

Images