CN101225936A - 一种太阳能路灯 - Google Patents

Abstract

一种太阳能节能路灯，属于公共设施技术领域。包括底座、灯柱、灯具、蓄电池、太阳能装置和自动跟踪控制器，所述的灯具通过置于其内的导热管与灯柱连接。灯具灯罩内的支撑盘上下表面形成若干用于放置灯头的灯座，在灯具上方安装有反光板，若干导热管置于所述的支撑盘中，用于传导热量。本发明采用太阳能供电，无需再铺设复杂的电路管线，施工方便，大大降低成本。可自动追踪光源的太阳能采光系统，可防风、防尘、防雨雪。采用向下传热散热模式，有效解决LED灯头散热不良的缺陷。采用反射照明模式，增大光照面积。灯柱上安装有光强控制器，自动控制自发光的强度，有效节约能源。蓄电池防盗模式，安全性能高。

Description

一种太阳能路灯

技术领域

本发明属于公共设施技术领域，特别涉及一种太阳能节能路灯。

背景技术

在城市照明领域中，路灯所占的比重越来越大，其与供电紧张的矛盾也越来越突出。因此，采用节能路灯取代传统路灯的要求也更加迫切。传统路灯一般都是将光源安装在距地面6-8米的高空，对地面进行俯射，地面照度一般只有10-20勒克斯，照度损失较大，能耗较高；而目前流行的LED路灯，虽能提高照度并在一定程度下减少了能耗，但仍解决不了供电和散热问题。且需铺设复杂的电路管线，施工不便，且增加成本。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种太阳能路灯。它是以太阳能为能量来源，采用可自动追踪光源的太阳能采光系统，且能控制发光强度，增加光照面积，还具备防风、防尘、防雨雪功能。

本发明包括底座、灯柱、灯具、蓄电池、与蓄电池连接的太阳能装置和与太阳能装置连接的自动跟踪控制器，所述的灯具通过置于其内的导热管与灯柱连接。灯具包括灯罩、灯头、导热支撑盘和导热管，在灯罩内的支撑盘表面形成若干用于放置灯头的灯座，若干导热管置于所述的支撑盘中。

所述的灯具在灯罩内支撑盘上、下两侧表面均安装有灯头，在灯具上方安装有反光板。所述的灯柱上安装有光强控制器，在灯柱顶端和近地端均安装有感光器，光强控制器分别与两感光器和灯头连接。所述的太阳能装置包括光伏电池板、聚光罩、两个电机、第一和第二传动装置，光伏电池板的四角上装有感光头，感光头内置有自动跟踪控制器四个方位的光电二极管，光伏电池板安装在聚光罩上，光伏电池板与蓄电池连接，第一电机安装在旋转支架上靠近固定座端，通过第一传动装置与固定座连接，第二电机安装在旋转支架的侧面，通过第二传动装置与聚光罩连接。其中的第一传动装置为涡轮蜗杆传动，蜗杆安装于第一电机的输出轴上，涡轮套装在固定座上。第二传动装置为螺母螺杆传动，螺母安装在聚光罩上，螺杆穿过螺母安装于第二电机的输出轴上。

所述的支撑盘由高热传导材料制成的。所述的导热管上开有若干孔，或者在导热管形成的管束外安装一带孔的钢套，或者以上两种结构相结合。所述的底座为箱体结构，底座的上盖板通过螺栓与箱体相连，箱体侧壁上至少开有一个与特型扳手相配合的孔。

本发明的有益效果：采用太阳能供电，无需再铺设复杂的电路管线，施工方便，大大降低成本。顶置可自动跟踪光源的太阳能采光系统，还可防风、防尘、防雨雪。采用LED固体光源照明，具有高效、节能、寿命长的特性。采用向下传热散热模式，有效解决LED灯头散热不良的缺陷。采用反射照明模式，增大光照面积。自动控制自发光的强度，有效节约能源。蓄电池防盗模式，安全性能高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图，

图2是图1中灯具局部剖视示意图，

图3是图2的俯视示意图，

图4是图3的A-A剖视示意图，

图5是图1中太阳能装置结构示意图，

图6是图5的左视图，

图7是图1中底座的结构示意图，

图8是图7的俯视图，

图9是本发明的自动跟踪控制器电路原理图；

图中1.底座，2.灯柱，3.光强控制器，4.灯具，5.导热管，6.反光板，7.太阳能装置，8.固定座，9.蓄电池，10.舱门，11.地面法兰，12.筋板，13.塞焊管，14.光伏电池板，15.支臂，16.特型扳手，17.聚光罩，18.旋转支架，19.第一电机，20.蜗杆，21.涡轮，22.第二电机，23.螺母，24.螺杆，25.路灯充电控制器，26.斜接头，27.斜接头法兰，28.折页，29.托架，30.支撑盘，31.灯罩，32.灯头，33.安装板，34.联结紧固件，35.上盖板，36.螺栓，37.箱体，K1～K4为干簧管，D2、D6、D8、D11为红外光电二极管，D1为昼夜分辨器，D12～D16为光偶，D18～D21为三极管，D3、D4、D5、D7、D9、D10、D25为二极管，D17为稳压管，R1～R16为电阻，J1～J4为继电器，R17为液电极。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

实施例1：如图1所示，本发明包括底座1、灯柱2、灯具4、蓄电池9、太阳能装置7和自动跟踪控制器，灯柱2安装在底座1上，灯具4通过支臂15安装在灯柱2上，蓄电池9安装于底座1内，太阳能装置7通过固定座8安装在灯柱2上，太阳能装置7与蓄电池9通过电线连接，灯具4通过置于其内的导热管5与灯柱2连接。如图2～图4所示，其灯具包括灯罩31、灯头32和石墨片构成的支撑盘30，在灯罩31内的石墨片表面形成若干用于放置灯头32的灯座，为使其散热效果更好，本例的石墨片为两片，其石墨片的接触面为波浪形，以增加散热面积，在两石墨片间置有若干导热管5，导热管的形状与石墨片接触面形状相同，在导热管上开有若干孔，以利于导热管通风散热，导热管5沿支臂15与灯柱2相连，用于传导灯头32散发的热量。其灯头为LED灯头，在两石墨片上、下侧表面均安装有灯头32，在灯具4上方安装有反光板6，它将光反射到地面，以增加光照面积。导热管5的材料为导热性能良好的金属，本例选用铜。LED灯头32产生的热量通过石墨片经由导热管5导出散热，以防止灯头32长时间工作过热而损坏，增加了灯头32的使用寿命。

本例的太阳能装置7结构如图5、图6所示，包括光伏电池板14、聚光罩17、感光头、两个电机、涡轮21、蜗杆20、旋转支架18、螺母23及螺杆24，旋转支架18置有固定座上，并可绕固定座旋转，光伏电池板14的四角上装有感光头，感光头内置有自动跟踪控制器四个方位的光电二极管，光伏电池板14安装在聚光罩17上，光伏电池板14与蓄电池9连接，第一电机19安装在旋转支架18上靠近固定座8端，蜗杆20安装于第一电机19的输出轴上，涡轮21套装在聚光罩固定座8上，第二电机22通过折页安装在旋转支架18的侧面，螺母23通过折页安装在聚光罩17上，螺杆24穿过螺母23安装于第二电机22的输出轴上，聚光罩17通过折页安装在旋转支架18上，可随旋转支架18在水平方向及垂直方向转动，实现对阳光的跟踪。光伏电池板14通过电线与蓄电池9连接。其中光伏电池板14的结构与申请号为200310103395.X的太阳能光伏电池管结构相同，具体包括玻璃外管、金属端盖和导热管，其中玻璃外管与金属端盖通过金属-玻璃热熔封封接工艺封结为一体，玻璃外管与金属端盖组成的管体内腔被抽成气压不大于1×10^-1pa的真空，在玻璃外管的管体上或金属端盖上设有至少一个封接钮，在封接钮上安装有保护罩，在玻璃外管的一个端头上设有可方便地固定聚光罩17转动部件的环形凹槽；导热管为两端密闭的金属管，其端头从金属端盖中穿过，并与金属端盖密封固定为一体，在导热管的金属管体内装有相变传热工质，在导热管的一个端头上安装有冷凝器，在导热管的管体上固定有导热器，导热器横截面外轮廓线为六边形；在导热器外侧固定有多个太阳能电池片，各个太阳能电池片之间根据用电需要通过电线以串并联的形式连接在一起，其中总的电线输出端头从管体上的封接钮中引出，穿过封接钮及其保护罩连接管外的输电线路，在导热器和太阳能电池片之间设置有纳米陶瓷烧结绝缘膜。

在灯柱2内装有光强控制器3，在灯柱2顶端和近地端均安装有第一感光器和第二感光器，两感光器为光敏电阻，光强控制器3分别与两感光器和LED灯头32连接。光强控制器还负责路灯的开关。在早晨到傍晚时间里关闭路灯，上半夜光照强，下半夜光照更弱一点。路灯充电控制器25安装在灯柱内，分别与太阳能电池板、蓄电池和LED灯头连接，控制太阳能电池板对蓄电池的充电和亏电保护，如图1所示。

底座1为箱体结构，如图7、图8所示，底座1的上盖板35通过螺栓36与箱体37相连，底座1的侧壁上至少开有一个与特型扳手16相配合的孔，本例开有一个。本例所开的孔为矩形，盖好底座1的上盖板35后，用特型扳手16伸入矩形孔内拧紧螺栓固定底座1和上盖板35，蓄电池9的维护、更换均须使用特型扳手16完成，可实现蓄电池防盗功能。

本发明中自动跟踪控制器如图9所示，控制电路有4组，分别对应东西、南北四个方向的跟踪。每组控制电路均包括光敏传感器由红外光电二极管和光偶构成，其为整个电路提供位置传感信号，为光线检测，提供复位触发；电源电路，其为整个电路提供稳压直流电源；信号调理电路，其对光敏传感器引入的传感信号进行选通、放大；逻辑电路由三极管、二极管和继电器构成，其为电路的核心部分，对输入的位置和信号进行处理，并发出控制信号给电机，驱动电机进行位置校正。其中东西方向的一组控制电路在信号调理电路和逻辑电路之间接入昼夜识别电路，该昼夜识别电路由干簧管K1、昼夜分辨器D1及光偶D12构成，白天跟踪太阳，晚上转回东方。南北方向的一组控制电路在信号调理电路和逻辑电路之间接有液电极R17，当下雨时，有液体流过，液电极R17传输信号给控制电路，控制电路驱动电机带动太阳能装置7转动，使其免受雨水浇打，起到保护聚光罩17的作用。其中第一电机19分别与东西方向控制电路的两继电器连接，第二电机22分别与南北方向控制电路的两继电器连接，四个方位的红外光电二极管置于感光头内。当太阳光线发生偏移时，四个红外光电管D2、D6或D8、D11中必有一个受阳光照射，红外光电二极管输出信号，信号经过信号调理电路处理，比较出信号最强的位置后，经逻辑电路进入到继电器，继电器输出控制信号给电机，通过电机转动带动旋转支架调整太阳能聚光罩的角度，使其转向光照最强的位置，从而实现自动跟踪太阳的目的。

南北控制电路与东西控制电路原理相同，以东西控制电路来说明本发明的工作过程：当感光头正对太阳时，红外光电二极管D6、D2都是高电阻，1、2两点电流为零。光偶D13的3、4输出低电位，全桥驱动没有触发信号，第一电机19两端都是正极，第一电机19不工作。若阳光发生倾斜，使红外光电二极管D2被阳光射中呈低电阻，则光偶D13的1脚电位比2脚高，输出高电平，光偶D13导通，三极管D18饱和导通，则继电器J1工作，第一电机19通电转动并拖动聚光罩旋转支架18和感光头转动，使感光头重新对准太阳。同理，如果只有红外光电二极管D6受太阳光照射，继电器J2导通，继电器J1断开，第一电机19反转。当红外光电二极管D2、D6重新转为高电阻时，第一电机19停转。当转到南北感光头两侧的光照度相同时，继由器J1、J2都导通，第一电机19停转。到太阳西坠之时，光线减弱，昼夜分辨器D1的电阻升高，光偶D12导通，使与其3点相接的4点电位升高，通过二极管D4，三极管D18工作，第一电机19反转。聚光罩回到原位时，限位干簧管K1导通，第一电机19停转。晚上天黑时，四个红外光电二极管都感受不到太阳光就停止跟踪。早晨太阳升起时，感光头两侧的光照度不可能正好相等，这样，上述控制电路就会控制电机，从而驱动太阳能装置7向东旋转，直至太阳能装置7对准太阳为止。

在太阳不停地偏移过程中，感光头两侧光照度的强弱不断地交替变化，第一电机19转枛停枛转枛停，使太阳能聚光罩17始终面朝太阳。4只光电二极管不断输出信号，使继电器J1导通时，第一电机19正转。继电器J2导通时，第一电机19反转。继电器J1和继电器J2都导通时第一电机19停转。不论哪种情况，第一电机19运动的方向和太阳运动的方向总是栔碌模佣锏搅烁俚哪康摹

本发明太阳能装置7中的光伏电池板14采集的电能通过内置的输电线从灯柱2内部传输至安装于底座1内腔的蓄电池9，为LED灯头32供电。通过安装在灯柱顶端的第一感光器感应自然光，并通过安装在灯柱近地端的第二感光器感应自然光和LED灯光叠加后的强度，传输给光强控制器3，控制LED灯头32的发光强度。

实施例2：如图1所示，本发明包括底座1、灯柱2、灯具4、蓄电池9、太阳能装置7和自动跟踪控制器，灯柱2安装在底座1上，灯具4通过支臂15安装在灯柱2上，蓄电池9安装于底座1内，太阳能装置7通过固定座8安装在灯柱2上，太阳能装置7与蓄电池9通过电线连接；如图2～图4所示，其灯具包括灯罩31、灯头32、石墨片构成的支撑盘30和导热管5，在灯罩31内的石墨片表面形成若干用于放置灯头32的灯座，在石墨片中置有若干导热管5，导热管5沿支臂15与灯柱2相连，用于传导灯头32散发的热量。所述的支撑盘30也可为由其它高导热材料制成。

为使其散热效果更好，本例的石墨片为两片，其石墨片0的接触面为梯形，以增加散热面积，两石墨片间置有的导热管5的形状与石墨片接触面形状相同，在导热管5外安装有带孔的钢套，以固定导热管管束，并利于导热管5通风散热。其灯头为LED灯头，在两石墨片上、下侧表面均安装有灯头32，在灯具4上方安装有反光板6，它将光反射到地面，以增加光照面积。导热管5的材料为导热性能良好的金属，本例选用铝。LED灯头32产生的热量通过石墨片经由导热管5导出散热，以防止灯头32长时间工作过热而损坏，增加了灯头32的使用寿命。

本例的太阳能装置和自动跟踪控制器与实施例1相同，光伏电池板14的结构与实施例1结构相同。本例工作原理也与实施例1相同。其石墨片间的接触面可为任意形状，灯头32的热量通过石墨片及导热管5传递，以利于灯头散热。

本发明的灯头32为LED灯，也可为发光二极管、荧光灯、高强度放电灯或白炽灯泡。导热管5是由高热传导材料、或金属制成的，如铜或铝制成。支撑盘30由两片石墨片构成时，其石墨片的接触面为波浪形、连续的梯形或连续的凹槽形。可所述的以在导热管5上开有若干孔，或者在导热管形成的管束外安装一带孔的钢套，或者以上两种措施相结合，以利于导热管5通风散热。特型扳手可制作成任意形状。

Claims (10)

1.一种太阳能路灯，包括底座、灯柱、灯具、蓄电池、与蓄电池连接的太阳能装置和与太阳能装置连接的自动跟踪控制器，其特征在于所述的灯具通过置于其内的导热管与灯柱连接。

2.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述的灯具包括灯罩、灯头和导热支撑盘，在灯罩内的支撑盘表面形成若干用于放置灯头的灯座，若干导热管置于所述的支撑盘中。

3.如权利要求2所述的太阳能路灯，其特征在于所述的支撑盘由两片石墨片构成，其石墨片的接触面为波浪形、连续的梯形或连续的凹槽形，导热管的形状与石墨片接触面形状相同，并置于两片石墨片的接触面间。

4.如权利要求2所述的太阳能路灯，其特征在于所述的灯具上方安装有反光板。

5.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述的灯柱上安装有光强控制器，在灯柱顶端和近地端均安装有感光器，光强控制器分别与两感光器和灯头连接。

6.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述的太阳能装置包括光伏电池板、聚光罩、两个电机、第一和第二传动装置，光伏电池板的四角上装有感光头，感光头内置有自动跟踪控制器四个方位的光电二极管，光伏电池板安装在聚光罩上，光伏电池板与蓄电池连接，第一电机安装在旋转支架上靠近固定座端，通过第一传动装置与固定座连接，第二电机安装在旋转支架的侧面，通过第二传动装置与聚光罩连接。

7.如权利要求4所述的太阳能路灯，其特征在于所述的第一传动装置为涡轮蜗杆传动，蜗杆安装于第一电机的输出轴上，涡轮套装在固定座上。

8.如权利要求6所述的太阳能路灯，其特征在于所述的第二传动装置为螺母螺杆传动，螺母安装在聚光罩上，螺杆穿过螺母安装于第二电机的输出轴上。

9.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述的导热管上开有若干孔，或者在导热管形成的管束外安装一带孔的钢套，或者以上两种结构相结合。

10.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于所述的底座为箱体结构，底座的上盖板通过螺栓与箱体相连，箱体侧壁上至少开有一个与特型扳手相配合的孔。

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