[发明专利]多模式充电的LED路灯

说明书

本发明是申请号为2015106453550、申请日为2015年10月4日、发 明名称为“多模式充电的LED路灯”专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种多模式充电的LED路灯。

背景技术

现有技术中，LED路灯主要依靠市电供电，其耗电成本高，市政部门 对LED路灯的施工和管理也消耗大量的运营成本。而且，仅有的一些LED 太阳能路灯耗能较高，需要对供电电路进行改良，以及尚缺乏将风能供电 电路用于LED路灯的技术方案，自然缺少将二者有机结合并自适应切换的 充电结构。

为此，本发明提出了一种基于环境检测进行充电的LED路灯，将风能 供电电路和太阳能供电电路进行有机结合，根据风速检测仪和太阳光光强 检测仪的检测结果控制充电系统对LED路灯蓄电池的充电，从而从整体上 提高LED路灯的节能水准。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种多模式充电的 LED路灯，首先，改造现有的太阳能供电电路，将风能供电电路有机结合 到LED路灯的充电电路中，更关键的是，通过风速检测仪和太阳光光强检 测仪的检测结果控制充电电路对铅酸蓄电池的充电，这样，从整体上提高 了LED路灯系统的节能等级、可靠性以及稳定性。

根据本发明的一方面，提供了一种多模式充电的LED路灯，所述LED 路灯包括LED灯管、风速检测仪、太阳光光强检测仪、太阳能电池组件和 太阳能充电控制器，太阳能充电控制器在所述LED路灯使用太阳能电池组 件充电时控制太阳能电池组件的充电方式，风速检测仪和太阳光光强检测 仪的输出数据为太阳能电池组件充电和非太阳能电池组件充电之间的切 换提供参考信号。

更具体地，在所述多模式充电的LED路灯中，还包括：太阳能电池组 件，设置在灯架顶部，具有电能输出接口，用于输出太阳能电池组件将太 阳能转换后的电能，电能输出接口包括输出正端和输出负端；风速检测仪， 设置在灯架顶部，用于实时检测当前环境的实时风速；太阳光光强检测仪， 设置在灯架顶部，用于实时检测当前环境的实时太阳光光强；第六防反二 极管，其正端与电能输出接口的输出正端连接；第八电容，并联在第六防 反二极管的负端和电能输出接口的输出负端之间；第四开关管，为一P沟 增强型MOS管，其漏极与第六防反二极管的负端连接，其衬底与源极相 连；第七防反二极管，并联在第四开关管的源极和电能输出接口的输出负 端之间；第一电感，其一端与第四开关管的源极连接；第九电容，并联在 第一电感的另一端和电能输出接口的输出负端之间；熔断器，其一端与第 一电感的另一端连接，另一端与铅酸蓄电池的正极连接；蓄电池电压检测 设备，用于实时检测铅酸蓄电池的充电电压；蓄电池电流检测设备，用于 实时检测铅酸蓄电池的充电电流；太阳能充电控制器，与电能输出接口、 铅酸蓄电池、蓄电池电压检测设备和蓄电池电流检测设备分别连接，在检 测到电能输出接口对铅酸蓄电池供电时，当接收到的充电电压小于预设蓄 电池电压阈值时，采用恒流充电方式对铅酸蓄电池进行充电，当接收到的 充电电压大于等于预设蓄电池电压阈值且接收到的充电电流大于等于预 设蓄电池电流阈值时，采用恒压充电方式对铅酸蓄电池进行充电，当接收 到的充电电压大于等于预设蓄电池电压阈值且接收到的充电电流小于预 设蓄电池电流阈值时，采用浮充充电方式对铅酸蓄电池进行充电；升力风 机主结构，设置在灯架顶部，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备； 三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力， 所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶 片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在 叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设 备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮 箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的 低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性 轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式 制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动；风力发电机， 设置在灯架顶部，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机， 用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕 组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口， 定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压 源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输 出接口，用于输出风力电能；整流电路，与风力发电机输出接口连接，对 风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压； 滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出 稳压直流电压；第三电阻和第四电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负 二端，第三电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第四电阻的一端连接滤 波稳压电路的负端；第一电容和第二电容，串联后并联在滤波稳压电路的 正负二端，第一电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电容的一端连 接滤波稳压电路的负端，第一电容的另一端连接第一电阻的另一端，第二 电容的另一端连接第二电阻的另一端；第三电容，并联在滤波稳压电路的 正负二端；第五电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；第一开关管，为 一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极 相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接；手动卸荷电路，其两端分别与 第一开关管的漏极和源极连接；第一防反二极管，其正端与滤波稳压电路 的正端连接，其负端与第一开关管的漏极连接；第二开关管，为一P沟增 强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连； 第二防反二极管，其正端与第二开关管的源极连接；第四电容和第五电容， 都并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三防反二 极管，并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三开 关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接， 其衬底与源极相连；第四防反二极管，并联在第三开关管的源极和滤波稳 压电路的负端之间；第二电感，其一端与第三开关管的源极连接；第六电 容和第七电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间； 第五防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间； 铅酸蓄电池，其正极与熔断器的另一端连接，其负极与电能输出接口的输 出负端，同时其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二 极管的正极连接；继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切 断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭；光 耦，位于继电器和飞思卡尔IMX6处理器之间，用于在飞思卡尔IMX6处 理器的控制下，决定继电器的切断操作；飞思卡尔IMX6处理器，与第一 开关管的栅极和第二开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极上 施加PWM控制信号，确定第一开关管的通断，以控制风力发电机输出接 口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极上施加占空比 可调的PWM控制信号，以控制风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电 电压；其中，飞思卡尔IMX6处理器还与风速检测仪和太阳光光强检测仪 分别连接；当接收到的实时风速大于等于预设风速阈值且接收到的实时太 阳光光强小于预设光强阈值时，断开电能输出接口对铅酸蓄电池的充电， 打通风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电；当接收到的实时风速大于 等于预设风速阈值且接收到的实时太阳光光强大于等于预设光强阈值时， 根据实时风速超出预设风速阈值的比例和实时太阳光光强超出预设光强 阈值的比例决定电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充 电的通断；当接收到的实时太阳光光强大于等于预设光强阈值且接收到的 实时风速小于预设风速阈值时，打通电能输出接口对铅酸蓄电池的充电， 断开风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电；其中，针对飞思卡尔IMX6 处理器，当实时风速超出预设风速阈值的比例大于等于实时太阳光光强超 出预设光强阈值的比例时，断开电能输出接口对铅酸蓄电池的充电，打通 风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电；当实时风速超出预设风速阈值 的比例小于实时太阳光光强超出预设光强阈值的比例时，打通电能输出接 口对铅酸蓄电池的充电，断开风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电。