本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭，清潔無(wú)污染并可再生的綠色環(huán)保能源。利用太陽(yáng)能發(fā)電，無(wú)可比擬的清潔性、高度的安全性、能源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以及免維護(hù)性等其他常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。

太陽(yáng)能路燈是采用晶體硅太陽(yáng)能電池供電，免維護(hù)閥控式密封蓄電池（膠體電池）儲(chǔ)存電能，超高亮LED燈具作為光源，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)公用電力照明的路燈。無(wú)需鋪設(shè)線纜、無(wú)需交流供電、不產(chǎn)生電費(fèi)；采用直流供電、控制；具有穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、安全性能高、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于城市主、次干道、小區(qū)、工廠、旅游景點(diǎn)、停車場(chǎng)等場(chǎng)所。

目前美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、偏遠(yuǎn)地區(qū)公路系統(tǒng)普遍采用太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)，通常每天晚上需要工作10小時(shí)到12小時(shí)，晚上7點(diǎn)太陽(yáng)能路燈開(kāi)始工作，早上7點(diǎn)關(guān)閉。但是在眾多太陽(yáng)能路燈實(shí)際應(yīng)用中，很多地方的太陽(yáng)能路燈不能滿足正常照明需要，尤其在陰雨天更為突出。多數(shù)路燈到凌晨12點(diǎn)路燈由于電量不足開(kāi)始不工作，如果遇上連續(xù)的陰天，雨天，季節(jié)性光照不足的情況下，路燈晚上10點(diǎn)左右開(kāi)始不工作。而且路燈工作一段時(shí)間，由于太陽(yáng)能板上的灰塵，和太陽(yáng)能板自身的因素，導(dǎo)致太陽(yáng)能板光電轉(zhuǎn)換效率降低，路燈工作的時(shí)間也會(huì)變短。

從技術(shù)上分析，12V100W的路燈、100W的輸出功率、工作5小時(shí)，理論上消耗的電量為41.6AH；工作20個(gè)小時(shí)，理論上消耗的電量為166.67AH。由于整個(gè)系統(tǒng)需要工作，實(shí)際上消耗的電量要大于166.67AH。而166.67AH蓄電池體積很大，成本也很高，用在新農(nóng)村建設(shè)、偏遠(yuǎn)地區(qū)公路系統(tǒng)是不現(xiàn)實(shí)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上情形，為了解決上述技術(shù)存在的目前太陽(yáng)能路燈工作時(shí)間太短，不能滿足正常照明需要，加大蓄電池容量等部件規(guī)格又造成成本增高的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，包括太陽(yáng)能板、蓄電池、LED驅(qū)動(dòng)器和LED路燈構(gòu)成的供電回路，以及控制器、MOS管和使用環(huán)境傳感器，所述控制器設(shè)有電壓采集端口和PWM輸出端口，所述電壓采集端口在蓄電池和LED驅(qū)動(dòng)器之間接入所述供電回路并采集蓄電池的電壓，所述PWM輸出端口通過(guò)MOS管與LED路燈連接，所述使用環(huán)境傳感器與控制器的對(duì)應(yīng)采集端口連接。

在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置中，優(yōu)選地，在蓄電池和LED驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)有保險(xiǎn)絲。

在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置中，優(yōu)選地，所述環(huán)境傳感器包括第一光敏傳感器，所述第一光敏傳感器與控制器上設(shè)置的第一光敏傳感器輸入端口連接。

在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置中，優(yōu)選地，所述環(huán)境傳感器還包括第二光敏傳感器，所述第二光敏傳感器與控制器上設(shè)置的第二光敏傳感器輸入端口連接。

在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置中，優(yōu)選地，所述環(huán)境傳感器包括聲控傳感器，所述聲控傳感器與控制器上設(shè)置的聲控傳感器輸入端口連接。

在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置中，優(yōu)選地，所述環(huán)境傳感器包括紅外傳感器，所述紅外傳感器與控制器上設(shè)置的紅外傳感器輸入端口連接。

在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置中，優(yōu)選地，所述LED驅(qū)動(dòng)器為恒壓恒流驅(qū)動(dòng)器。

在采取本實(shí)用新型提出的技術(shù)后，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，通過(guò)采集蓄電池的電壓、環(huán)境光照強(qiáng)度、聲控信號(hào)、紅外探測(cè)信號(hào)，建立模型，控制器通過(guò)控制PWM輸出的占空比來(lái)控制路燈的輸出功率，達(dá)到在特定場(chǎng)景條件下降低路燈照度的目的，以節(jié)約蓄電池的電量，保證路燈的持續(xù)照明時(shí)間。

在采取本實(shí)用新型提出的技術(shù)后，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，提高了路燈的使用效率，解決了目前太陽(yáng)能路燈在蓄電池容量合理的情況下，太陽(yáng)能板長(zhǎng)期使用導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率下降，或者連續(xù)陰天、雨天，季節(jié)性的光照不足導(dǎo)致蓄電池電量不足時(shí)能夠支撐路燈持續(xù)工作的問(wèn)題，能夠保證太陽(yáng)能路燈持續(xù)照亮預(yù)定的工作時(shí)間，滿足正常照明需要，同時(shí)也節(jié)約了安裝和使用成本。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置示意圖

附圖標(biāo)記說(shuō)明

蓄電池1

保險(xiǎn)絲11

LED驅(qū)動(dòng)器2

LED路燈3

控制器4

電壓采集端口41

PWM輸出端口42

第一光敏傳感器輸入端口43

第二光敏傳感器輸入端口44

聲控傳感器輸入端口45

紅外傳感器輸入端口46

MOS管5

環(huán)境傳感器6

第一光敏傳感器61

第二光敏傳感器62

聲控傳感器63

紅外傳感器64

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的各個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行描述。提供以下參照附圖的描述，以幫助對(duì)由權(quán)利要求及其等價(jià)物所限定的本實(shí)用新型的示例實(shí)施方式的理解。其包括幫助理解的各種具體細(xì)節(jié)，但它們只能被看作是示例性的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可對(duì)這里描述的實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和修改，而不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神。而且，為了使說(shuō)明書更加清楚簡(jiǎn)潔，將省略對(duì)本領(lǐng)域熟知功能和構(gòu)造的詳細(xì)描述。

首先，將參照?qǐng)D1描述根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置。

如圖1所示，一種太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，包括太陽(yáng)能板、蓄電池1、LED驅(qū)動(dòng)器2和LED路燈3構(gòu)成的供電回路，以及控制器4、MOS管5和使用環(huán)境傳感器6，所述控制器4設(shè)有電壓采集端口41和PWM輸出端口42，所述電壓采集端口41在蓄電池1和LED驅(qū)動(dòng)器2之間接入所述供電回路并采集蓄電池1的電壓，所述PWM輸出端口42通過(guò)MOS管5與LED路燈3連接，所述使用環(huán)境傳感器6與控制器4的對(duì)應(yīng)采集端口連接。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，所述環(huán)境傳感器6包括第一光敏傳感器61，所述第一光敏傳感器61與控制器4上設(shè)置的第一光敏傳感器輸入端口43連接。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，所述環(huán)境傳感器6還包括第二光敏傳感器62，所述第二光敏傳感器62與控制器4上設(shè)置的第二光敏傳感器輸入端口44連接。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，所述環(huán)境傳感器6包括聲控傳感器63，所述聲控傳感器63與控制器4上設(shè)置的聲控傳感器輸入端口45連接。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，所述環(huán)境傳感器6包括紅外傳感器64，所述紅外傳感器64與控制器4上設(shè)置的紅外傳感器輸入端口46連接。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，所述LED驅(qū)動(dòng)器2為恒壓恒流驅(qū)動(dòng)器。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置，在蓄電池1和LED驅(qū)動(dòng)器2之間設(shè)有保險(xiǎn)絲11。

下面，將結(jié)合上述智能控光裝置描述根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光方法。

一種采用上述太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置的智能控光方法，控制器4通過(guò)電壓采集端口41采集蓄電池1的電壓，環(huán)境傳感器6獲得的環(huán)境參數(shù)通過(guò)對(duì)應(yīng)采集端口傳送至控制器4，控制器4根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法模型計(jì)算在滿足設(shè)定的持續(xù)工作時(shí)間條件下需要的占空比，控制器4根據(jù)所需占空比的變化通過(guò)PWM輸出端口42調(diào)制MOS管5柵極的偏置，LED路燈3根據(jù)MOS管5的導(dǎo)通變化調(diào)整輸出功率及亮度。

為了實(shí)現(xiàn)以上控光方法，需要預(yù)先建立算法模型。對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)單化處理，有如下假設(shè)。

假設(shè)太陽(yáng)能路燈使用12.6V鋰電池，工作電壓區(qū)間是12.6V到9.6V，12.6V時(shí)，鋰電池的容量為額定電量aAH；9.6V時(shí)，鋰電池的電量為0。假設(shè)鋰電池的電量和電壓成一次線性關(guān)系。

假設(shè)太陽(yáng)能路燈額定工作電壓為12V，額定功率為bW；假設(shè)鋰電池電量為變量y；在任何電壓下，路燈都能持續(xù)工作n小時(shí)；假設(shè)x為控制器采集到的鋰電池電壓值；假設(shè)路燈輸出功率為變量Z；假設(shè)控制器輸出的占空比為變量τ。

通過(guò)換算，電量y和電壓x的關(guān)系如下：

Y=^a/₃（x-9.6）

路燈輸出功率Z、電量y、路燈持續(xù)工作n小時(shí)之間的關(guān)系如下：

Z=¹²/_n · y

電量y、電壓x、路燈持續(xù)工作n小時(shí)之間的關(guān)系如下：

Z=^12a/_3n ·（x-9.6）

占空比τ、電壓x、路燈持續(xù)工作n小時(shí)之間的關(guān)系如下：

τ=^12a/_3bn ·（x-9.6）

通過(guò)上述模型，可以在任何電壓下，通過(guò)調(diào)整PWM輸出的占空比，都能保證路燈在該電壓下能持續(xù)工作n小時(shí)，實(shí)際上在路燈工作的同時(shí)，鋰電池電壓不斷降低。通過(guò)設(shè)置n的值，控制輸出功率來(lái)改變鋰電池電壓變化的速度，理論上路燈可以永遠(yuǎn)處于工作狀態(tài)，只是亮度緩慢降低。

以上是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈總體而言的智能控光方法，下面針對(duì)不同的環(huán)境條件分別描述不同情況下的具體控光方法。

在不同季節(jié)的不同時(shí)間，由于季節(jié)性因素，白天光照時(shí)間長(zhǎng)短不一樣，如果統(tǒng)一晚上7點(diǎn)路燈開(kāi)始工作，就會(huì)造成能源浪費(fèi)，例如夏天時(shí)7點(diǎn)完全不需要路燈。這樣就需要對(duì)環(huán)境光照強(qiáng)度進(jìn)行控制，保持在一定的范圍，通過(guò)光敏傳感器采集環(huán)境光照強(qiáng)度，控制器進(jìn)行處理，控制路燈的輸出功率來(lái)保證環(huán)境光照強(qiáng)度在指定的范圍，以節(jié)約蓄電池的電量。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光方法，所述環(huán)境傳感器6獲得的環(huán)境參數(shù)為第一光敏傳感器61和/或第二光敏傳感器62獲得的環(huán)境光照強(qiáng)度，所述控制器4根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法模型計(jì)算在滿足設(shè)定的持續(xù)工作時(shí)間條件下需要的占空比進(jìn)一步包括，預(yù)先設(shè)定第一光照強(qiáng)度設(shè)定值和第二光照強(qiáng)度設(shè)定值，預(yù)先設(shè)定比較時(shí)間間隔，預(yù)先設(shè)定占空比設(shè)定比例，對(duì)接收到的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量處理，在每一個(gè)比較時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)比接收到的光照強(qiáng)度和光照強(qiáng)度設(shè)定值的大小，若接收到的光照強(qiáng)度大于第一光照強(qiáng)度設(shè)定值時(shí)，將占空比減小至占空比設(shè)定比例，若接收到的光照強(qiáng)度小于第二光照強(qiáng)度設(shè)定值時(shí)，將占空比增大至占空比設(shè)定比例。

對(duì)光照傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量處理，間隔一定的時(shí)間當(dāng)光照強(qiáng)度高于設(shè)定值C時(shí)，占空比減小為設(shè)置比例α；低于設(shè)定值D時(shí)，占空比增大到設(shè)定比例α。其算法模型如下：

τ=^12a/_3bn ·（x-9.6）·α（0≤α≤1）

在很多情況下，例如美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、偏遠(yuǎn)地區(qū)公路系統(tǒng)的情況下，道路行人數(shù)量較少，路燈不需要每個(gè)時(shí)刻處于較高亮度。在沒(méi)有行人和行車時(shí)控制路燈保持在較低亮度，通過(guò)聲控傳感器和/或紅外探測(cè)儀，檢測(cè)到有物體時(shí)，控制路燈有較高亮度輸出，這樣就可以節(jié)約蓄電池的電量。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光方法，所述環(huán)境傳感器6獲得的環(huán)境參數(shù)為聲控傳感器63獲得的聲控信號(hào)，所述控制器4根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法模型計(jì)算在滿足設(shè)定的持續(xù)工作時(shí)間條件下需要的占空比進(jìn)一步包括，預(yù)先設(shè)定信號(hào)保持時(shí)間值，預(yù)先設(shè)定占空比設(shè)定比例，統(tǒng)計(jì)聲控信號(hào)保持時(shí)間，若接收到的聲控信號(hào)保持時(shí)間大于或等于預(yù)先設(shè)定的信號(hào)保持時(shí)間值時(shí)，將占空比減小至占空比設(shè)定比例。

作為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光方法，所述環(huán)境傳感器6獲得的環(huán)境參數(shù)為紅外傳感器64獲得的紅外探測(cè)信號(hào)，所述控制器4根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法模型計(jì)算在滿足設(shè)定的持續(xù)工作時(shí)間條件下需要的占空比進(jìn)一步包括，預(yù)先設(shè)定信號(hào)保持時(shí)間值，預(yù)先設(shè)定占空比設(shè)定比例，統(tǒng)計(jì)紅外探測(cè)信號(hào)保持時(shí)間，若接收到的紅外探測(cè)信號(hào)保持時(shí)間大于或等于預(yù)先設(shè)定的信號(hào)保持時(shí)間值時(shí)，將占空比減小至占空比設(shè)定比例。

對(duì)紅外探測(cè)儀或者聲控傳感器未檢測(cè)到移動(dòng)物體時(shí)，保持一段時(shí)間，占空比減小為設(shè)定比例β，其算法模型如下：

τ=^12a/_3bn ·（x-9.6）·α·β（0≤α≤1，0≤β≤1）

根據(jù)上述本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置及其方法，通過(guò)采集蓄電池的電壓、環(huán)境光照強(qiáng)度、聲控信號(hào)、紅外探測(cè)信號(hào)，建立模型，控制器通過(guò)控制PWM輸出的占空比來(lái)控制路燈的輸出功率，達(dá)到在特定場(chǎng)景條件下降低路燈照度的目的，以節(jié)約蓄電池的電量，保證路燈的持續(xù)照明時(shí)間。

根據(jù)上述本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能路燈的智能控光裝置及其方法，提高了路燈的使用效率，解決了目前太陽(yáng)能路燈在蓄電池容量合理的情況下，太陽(yáng)能板長(zhǎng)期使用導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率下降，或者連續(xù)陰天、雨天，季節(jié)性的光照不足導(dǎo)致蓄電池電量不足時(shí)能夠支撐路燈持續(xù)工作的問(wèn)題，能夠保證太陽(yáng)能路燈在預(yù)定的工作時(shí)間內(nèi)持續(xù)照明，滿足正常照明需要，同時(shí)也節(jié)約了安裝和使用成本。

以上對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

通過(guò)以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本實(shí)用新型可實(shí)施。當(dāng)然，以上所列的情況僅為示例，本實(shí)用新型并不僅限于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的其他變形或簡(jiǎn)化，都可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于本實(shí)用新型，并且應(yīng)該包括在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。