CN212628491U - 一种太阳能灯光控开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能灯光控开关，包括有：供电装置，用于输出供电电压；太阳能电池，用于输出光伏电压；比较装置，具有基准值电压且耦接于太阳能电池以接收光伏电压并与基准值电压比较以输出比较值信号；开关控制装置，具有导通状态以及关断状态，耦接于比较装置以接收比较值信号并响应于比较值信号以在导通状态与关断状态间切换；灯光装置，分别耦接于开关控制装置以及供电装置并响应于供电电压以发光；当光伏电压大于基准值电压时，比较装置输出比较值信号以激励开关控制装置切换于导通状态以使供电装置输出供电电压至灯光装置，灯光装置响应于供电电压以发光；反之灯光装置不工作。本实用新型具有直接使用太阳能电池实现光控的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能设备的技术领域，尤其是涉及一种太阳能灯光控开关。
背景技术
为了顺应节能环保，越来越多的路灯在设计的过程中选择太阳能作为能源，为了方便适应环境亮度而在需要照明的时候自动点亮路灯，通常会采用光敏电阻或光敏二极管作为控制单元来实现光暗的控制。
公开号为CN108112114A的发明专利申请公开了一种光敏电阻控制电路，其包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、开关管Q所述开关管Q的基极连接电阻R2的一端，集电极连接电源模块的正极，发射极连接LED灯的另一端。通过各电子元件的配合，起到在光照较强时光敏电阻RG的电阻值较小，开关管Q的基极电流为0，LED灯不会打开，在夜晚光线较暗时，光敏电阻RG的电阻值升高，电流分流至开关管Q的基极，并且当基极的电流增大到一定程度时，开关管进入导通状态，电流流向LED灯，LED灯即点亮。
在实际使用过程中，光敏电阻与光强的关系并不是线性的，且在某个区间内的变化量较大，难以做到精确控制，而太阳能电池的电压却与光强呈准线性关系，因此如何利用太阳能电池的准线性来直接实现灯光的控制就显得尤为重要。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种直接使用太阳能电池对灯光的亮灭进行控制的太阳能灯光控开关。
本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种太阳能灯光控开关，包括有：
供电装置，用于输出供电电压；
太阳能电池，用于输出光伏电压；
比较装置，具有基准值电压且耦接于太阳能电池以接收光伏电压并与基准值电压比较以输出比较值信号；
开关控制装置，具有导通状态以及关断状态，耦接于比较装置以接收比较值信号并响应于比较值信号以在导通状态与关断状态之间切换；
灯光装置，分别耦接于开关控制装置以及供电装置并响应于供电电压以发光；
当所述光伏电压大于基准值电压时，所述比较装置输出比较值信号以激励开关控制装置切换于导通状态以使供电装置输出供电电压至灯光装置，所述灯光装置响应于供电电压以发光；反之，所述开关控制装置切换于关断状态，所述灯光装置不工作。
通过采用上述技术方案，通过太阳能电池的光伏电压来实现对灯光装置的控制，略去了光敏电阻以及发光二极管等光控元件，同时太阳能电池的光伏电压和光照之间通常为准线性关系，与光敏电阻以及发光二极管的曲线关系相比，更容易进行测试和调整，电路简单，节省成本，资源利用率高。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述比较装置包括：
电压调整单元，耦接于太阳能电池以接收光伏电压并输出比较电压值；
比较单元，具有基准值电压且耦接于电压调整单元以接收比较电压值并与比较电压值比较以输出比较值信号。
通过采用上述技术方案，通过电压调整单元改变输入比较单元的电压值，提高比较装置的通用适配性，适合不同结构以及不同型号的比较单元以及太阳能电池。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述供电装置包括：
蓄电池BAT，用于输出电源电压；
开关单元，耦接于蓄电池BAT以接收电源电压并响应于电源电压以输出供电电压；
当所述开关单元闭合时，所述开关单元输出供电电压，所述开关单元断开时，所述开关单元无输出。
通过采用上述技术方案，开关单元的设置使得通过人工的关断可以使蓄电池接入或从电路中断开，方便对电路进行检修。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述开关单元包括开关SW1，所述电压调整单元包括第一电阻R1以及第二电阻R2，所述比较单元包括三极管Q1以及第三电阻R3，所述开关控制装置包括NMOS管Q2，所述灯光装置包括发光二极管LED，所述三极管Q1为NPN型三极管，所述太阳能电池的负极与电源地GND相连接，所述太阳能电池的正极与第一电阻R1的一端相连接，所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2相连接，所述第二电阻R2的另一端与电源地GND相连接，所述第一电阻R1与第二电阻R2的连接处与三极管Q1的基极相连接，所述三极管Q1的发射极与电源地GND相连接，所述三极管Q1的集电极与第三电阻R3的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与开关SW1的一端相连接，所述开关SW1的另一端与蓄电池BAT的正极相连接，所述蓄电池BAT的负极与电源地GND相连接，所述三极管Q1的集电极与第三电阻R3的连接处与NMOS管Q2的栅极相连接，所述NMOS管Q2的漏极与发光二极管LED的负极相连接，所述第三电阻R3和开关SW1的连接处与发光二极管LED的正极相连接，所述NOMS管Q2的源极与电源地GND相连接。
通过采用上述技术方案，通过太阳能电池的光伏电压来实现对灯光装置的控制，略去了光敏电阻以及发光二极管等光控元件，同时太阳能电池的光伏电压和光照之间通常为准线性关系，与光敏电阻以及发光二极管的曲线关系相比，更容易进行测试和调整，电路简单，节省成本，资源利用率高。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括有稳压装置，所述稳压装置耦接于比较装置以接收比较值信号，所述稳压装置用于对比较值信号进行稳压。
通过采用上述技术方案，稳压装置的设置可以对比较值信号进行稳压，避免由于电压波动而导致开关控制装置导通，起到了对比较值信号进行滤波的目的。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述稳压二极管DZ的负极与NMOS管Q2的栅极相连接，所述稳压二极管DZ的正极与电源地GND相连接。
通过采用上述技术方案，用于对输入NMOS管Q2的栅极电压进行稳压，起到了对信号进行滤波的作用，提高了整体电路的稳定性。
本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括有二极管D1，所述二极管D1的正极与太阳能电池的正极相连接，所述二极管D1的负极与蓄电池BAT的正极相连接。
通过采用上述技术方案，当太阳能电池的光伏电压大于蓄电池BAT的供电电压时，此时二极管D1的正极电势大于负极的电势，此时二极管Q1导通，太阳能电池对蓄电池BAT进行充电。当太阳能电池的光伏电压小于蓄电池BAT的供电电压时，二极管Q1反向截止，避免蓄电池BAT向太阳能电池或第一电阻R1、第二电阻R2反向放电而对太阳能电池以及蓄电池BAT造成损伤。
综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
1.略去了光敏电阻以及发光二极管等光控元件，同时更容易进行测试和调整，电路简单，节省成本，资源利用率高；
2.开关单元的设置使得通过人工的关断可以使蓄电池接入或从电路中断开，方便对电路进行检修；
3.稳压装置的设置可以对比较值信号进行稳压，起到了对比较值信号进行滤波的目的。
附图说明
图1是太阳能灯光控开关的电路图。
图中，1、供电装置；12、开关单元；2、太阳能电池；3、比较装置；31、电压调整单元；32、比较单元；4、开关控制装置；5、灯光装置；6、稳压装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参照图1，为本实用新型公开的一种太阳能灯光控开关，其包括有供电装置1、太阳能电池2、比较装置3、开关控制装置4以及灯光装置5。供电装置1用于输出供电电压，太阳能电池2用于输出光伏电压，比较装置3具有基准值电压且耦接于太阳能电池2以接收光伏电压并与基准值电压比较以输出比较值信号；开关控制装置4具有导通状态以及关断状态，开关控制装置4耦接于比较装置3以接收比较值信号并响应于比较值信号以在导通状态与关断状态之间进行切换；灯光装置5分别耦接于开关控制装置4以及供电装置1并响应于供电电压以发光。还包括有稳压装置6，稳压装置6耦接于比较装置3以接收比较值信号，稳压装置6用于对比较值信号进行稳压。
当光伏电压大于基准值电压时，比较装置3输出比较值信号以激励开关控制装置4切换于导通状态以使供电装置1输出供电电压至灯光装置5，灯光装置5响应于供电电压以发光。反之，当基准值电压大于光伏电压时，开关控制装置4响应于比较装置3以切换于关断状态，此时，灯光装置5不工作。
比较装置3包括电压调整单元31以及比较单元32，电压调整单元31耦接于太阳能电池2以接收光伏电压并输出比较电压值。比较单元32具有基准值电压且耦接于电压调整单元31以接收比较电压值并与比较电压值比较以输出比较值信号。
供电装置1包括蓄电池BAT以及开关单元12，蓄电池BAT用于输出电源电压。开关单元12耦接于蓄电池BAT以接收电源电压并响应于电源电压以输出供电电压。当开关单元12闭合时，开关单元12输出供电电压，开关单元12断开时，开关单元12无输出。
其中，开关单元12包括开关SW1，电压调整单元31包括第一电阻R1以及第二电阻R2，比较单元32包括三极管Q1以及第三电阻R3，开关控制装置4包括NMOS管Q2，灯光装置5包括发光二极管LED，稳压装置6包括稳压二极管DZ，三极管Q1为NPN型三极管，太阳能电池2的负极与电源地GND相连接，太阳能电池2的正极与第一电阻R1的一端相连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2相连接，第二电阻R2的另一端与电源地GND相连接，第一电阻R1与第二电阻R2的连接处与三极管Q1的基极相连接，三极管Q1的发射极与电源地GND相连接，三极管Q1的集电极与第三电阻R3的一端相连接，第三电阻R3的另一端与开关SW1的一端相连接，开关SW1的另一端与蓄电池BAT的正极相连接，蓄电池BAT的负极与电源地GND相连接，三极管Q1的集电极与第三电阻R3的连接处与NMOS管Q2的栅极相连接，NMOS管Q2的漏极与发光二极管LED的负极相连接，第三电阻R3和开关SW1的连接处与发光二极管LED的正极相连接，NOMS管Q2的源极与电源地GND相连接，稳压二极管DZ的负极与NMOS管Q2的栅极相连接，稳压二极管DZ的正极与电源地GND相连接。
太阳能电池2与供电装置1之间设置有二极管D1，二极管D1的正极与太阳能电池2的正极相连接，二极管D1的负极与蓄电池BAT的正极相连接。
其中，三极管Q1的基极电压与第二电阻R2的远地端等电势，即太阳能电池2的电压通过第一电阻R1以及第二电阻R2的分压而输入三极管Q1的基极。需要注意的是，三极管Q1基极的导通电压会根据不同的型号发生变化，即三极管Q1的导通电压为比较单元32的基准值电压，通过改变第一电阻R1以及第二电阻R2的电阻大小即可改变使三极管Q1导通所需要的太阳能电池2的光伏电压的阈值电压Vx。具体的，三极管Q1的基极电压的大小为：VQ1b=SOLAR*R1/(R1+R2)。若三极管Q1的基级导通电压为Vb，则太阳能电池2的光伏电压使三极管Q1的工作状态发生切换的阈值电压Vx即为：Vx=Vb*(1+R2/R1)。
因此在三极管Q1不进行更换的前提下，通过增大第二电阻R2与第一电阻R1的比值即可提高Vx的电压值。反之，缩小第二电阻R2与第一电阻R1的比值即可减小Vx的电压值。
在本实施例中，由于三极管Q1的发射极接地，当三极管Q1导通时，NMOS管Q2的栅极电压近似为三极管Q1的压降，三极管导通后集电极与发射极的压降大约在0.1V（锗管）或0.3V（硅管）左右，而NMOS管的导通电压一般远大于该电压。因此当三极管Q1导通后，NMOS管Q2即截止，此时NMOS管Q2的漏极与源极之间可以视为断开，发光二极管LED不得电；反之，当三极管Q1截止后，NMOS管Q2的栅极的电压即为蓄电池BAT的电压，此时，NMOS管Q2导通，NMOS管Q2的源极与漏极可以视为连通，发光二极管LED得电而发光。
另外，当太阳能电池2的光伏电压大于蓄电池BAT的供电电压时，此时二极管D1的正极电势大于负极的电势，此时二极管Q1导通，太阳能电池2对蓄电池BAT进行充电。当太阳能电池2的光伏电压小于蓄电池BAT的供电电压时，二极管Q1反向截止，避免蓄电池BAT向太阳能电池2或第一电阻R1、第二电阻R2反向放电而对太阳能电池2以及蓄电池BAT造成损伤。
在本实施例中，蓄电池BAT可以是锂电池，也可以是铅酸电池，也可以是超级电容器等储能元件，此处不再赘述。
本实施例的实施原理为：
当太阳能电池2的光伏电压大于阈值电压Vx时，三极管Q1导通，NMOS管Q2截止，此时发光二极管LED不得电，发光二极管LED不发光；
当太阳能电池2的光伏电压小于阈值电压Vx时，三极管Q1截止，NMOS管Q2导通，此时发光二极管LED得电，发光二极管LED工作而发光。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种太阳能灯光控开关，其特征在于：包括有：
供电装置(1)，用于输出供电电压；
太阳能电池(2)，用于输出光伏电压；
比较装置(3)，具有基准值电压且耦接于太阳能电池(2)以接收光伏电压并与基准值电压比较以输出比较值信号；
开关控制装置(4)，具有导通状态以及关断状态，耦接于比较装置(3)以接收比较值信号并响应于比较值信号以在导通状态与关断状态之间切换；
灯光装置(5)，分别耦接于开关控制装置(4)以及供电装置(1)并响应于供电电压以发光；
当所述光伏电压大于基准值电压时，所述比较装置(3)输出比较值信号以激励开关控制装置(4)切换于导通状态以使供电装置(1)输出供电电压至灯光装置(5)，所述灯光装置(5)响应于供电电压以发光；反之，所述开关控制装置(4)切换于关断状态，所述灯光装置(5)不工作。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能灯光控开关，其特征在于：所述比较装置(3)包括：
电压调整单元(31)，耦接于太阳能电池(2)以接收光伏电压并输出比较电压值；
比较单元(32)，具有基准值电压且耦接于电压调整单元(31)以接收比较电压值并与比较电压值比较以输出比较值信号。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能灯光控开关，其特征在于：所述供电装置(1)包括：
蓄电池BAT，用于输出电源电压；
开关单元(12)，耦接于蓄电池BAT以接收电源电压并响应于电源电压以输出供电电压；
当所述开关单元(12)闭合时，所述开关单元(12)输出供电电压，所述开关单元(12)断开时，所述开关单元(12)无输出。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能灯光控开关，其特征在于：所述开关单元(12)包括开关SW1，所述电压调整单元(31)包括第一电阻R1以及第二电阻R2，所述比较单元(32)包括三极管Q1以及第三电阻R3，所述开关控制装置(4)包括NMOS管Q2，所述灯光装置(5)包括发光二极管LED，所述三极管Q1为NPN型三极管，所述太阳能电池(2)的负极与电源地GND相连接，所述太阳能电池(2)的正极与第一电阻R1的一端相连接，所述第一电阻R1的另一端与第二电阻R2相连接，所述第二电阻R2的另一端与电源地GND相连接，所述第一电阻R1与第二电阻R2的连接处与三极管Q1的基极相连接，所述三极管Q1的发射极与电源地GND相连接，所述三极管Q1的集电极与第三电阻R3的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与开关SW1的一端相连接，所述开关SW1的另一端与蓄电池BAT的正极相连接，所述蓄电池BAT的负极与电源地GND相连接，所述三极管Q1的集电极与第三电阻R3的连接处与NMOS管Q2的栅极相连接，所述NMOS管Q2的漏极与发光二极管LED的负极相连接，所述第三电阻R3和开关SW1的连接处与发光二极管LED的正极相连接，所述NMOS管Q2的源极与电源地GND相连接。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能灯光控开关，其特征在于：还包括有稳压装置(6)，所述稳压装置(6)耦接于比较装置(3)以接收比较值信号，所述稳压装置(6)用于对比较值信号进行稳压。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能灯光控开关，其特征在于：所述稳压装置(6)包括稳压二极管DZ，所述稳压二极管DZ的负极与NMOS管Q2的栅极相连接，所述稳压二极管DZ的正极与电源地GND相连接。
7.根据权利要求4所述的一种太阳能灯光控开关，其特征在于：还包括有二极管D1，所述二极管D1的正极与太阳能电池(2)的正极相连接，所述二极管D1的负极与蓄电池BAT的正极相连接。
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