基于太阳能电池的LED路灯及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种基于太阳能电池的LED路灯，该LED路灯包括用于利用太阳能发电的光伏模块、提供LED灯光的照明模块以及用于光伏模块冷却降温的冷却水系统；而且本发明专利技术创造性地利用水位高低来调整太阳能电池板角度、利用水面驱动太阳能电池板旋转以及利用水冷方式对太阳能电池板冷却降温等诸多技术手段，具有发电效率高、智能化程度高、节能降耗、机械磨损少、噪音低、使用寿命长以及结构简单易于推广等突出优点。

LED Street Lamp Based on Solar Cell and Its Control Method

【技术实现步骤摘要】
基于太阳能电池的LED路灯及其控制方法
本专利技术涉及一种LED路灯，特别涉及基于太阳能电池的LED路灯及其控制方法。
技术介绍
太阳能是取之不尽，用之不竭，清洁无污染并可再生的绿色环保能源。利用太阳能发电，无可比拟的清洁性、高度的安全性、能源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其他常规能源所不具备的优点，光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。为了最大程度地利用太阳能，高效能的太阳能电池和先进的太阳能追日跟踪系统必不可少。太阳能追日跟踪系统通过判断不同方向的阳光强度，不断调整至最佳方位，以便太阳能电池面向最强的阳光。太阳发电自动光源跟踪系统凭借多轴运动控制系统，不断调整太阳能电池板，达到最佳的角度和位置，获得最强烈的阳光。此外温度因素也影响着太阳能电池的性能，当温度升高时其开路电压下降呈线性关系，不同的材料的太阳能电池，都有着自己的工作温度范围。然而当前太阳能追日跟踪系统基本都是直接采用电机和机械传动的方式进行，存在很多问题例如机械磨损、耗电高且存在噪音等。同样地，太阳能电池的降温处理一直也未得到足够重视，导致发电效率不高以及使用寿命缩短。为了克服当前存在的问题，因此急需一种发电效率高、机械磨损少、使用寿命长且维护成本低的节能型太阳能路灯。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于太阳能电池的LED路灯，该LED路灯包括：光伏模块、照明模块、冷却水系统。光伏模块包括锥面外壳、位于所述锥面外壳下方且与所述锥面外壳的开口密封连接的球面容器、位于所述锥面外壳与所述球面容器中心处且底部侧面开设有多个通孔的圆形立管、位于所述圆形立管上端部的轴承、套接在所述轴承上的连接件、悬浮支撑体以及上端部与所述连接件活动连接且下端部与所述悬浮支撑体相连接的太阳能电池组件；所述太阳能电池组件与所述悬浮支撑体的数量相同。照明模块包括在所述球面容器外侧布置的LED灯、位于所述球面容器下方且与所述球面容器边缘密封连接的灯罩、位于所述灯罩正下方且内部中空的灯杆、一端连接在所述灯杆上且另一端与所述灯罩边缘活动连接的呈放射状的多根支撑杆件以及设置在所述灯杆上储能单元。冷却水系统包括蓄水池、供水阀、一端与所述供水阀出水口相连且另一端沿所述灯杆内壁向上穿过所述灯罩后进入所述球面容器内部的进水管、位于所述灯罩中心处且上端部与所述圆形立管下端部相连接的流量控制阀、与所述流量控制阀下端部相连接的出水管以及设置在所述圆形立管上端部内侧中心处的水位传感器。优选地，所述太阳能电池组件的表面上还设置有光敏传感器。优选地，所述太阳能电池组件为梯形结构且上边长小于下边长。优选地，所述太阳能电池组件包括太阳能电池板和位于所述太阳能电池板背面的散热层。优选地，所述散热层为栅格状且由导热金属材料制成。优选地，所述灯罩由透明玻璃制成。优选地，所述蓄水池位于所述灯杆所处位置的地下。此外本专利技术还公开了一种基于太阳能电池的LED路灯控制方法，该方法包括以下步骤：a)设定所述光敏传感器每间隔时间t1则获取一次光照强度值Li(i为大于零的整数)、所述水位传感器每间隔时间t2获取一次水位高度值Hj(j为大于零的整数)；任意获取相邻两次光照强度值且表示为Li和Li+1；然后进入步骤b)进行条件判断；b)首先设定太阳能电池发电所需的最小光照强度阈值为Lmin；条件系数k为1.1-1.2；然后进行如下判断：若Li＜Li+1≤Lmin，即当前光照强度还不满足光伏发电要求，故不进行任何控制动作；若Li＜Lmin＜Li+1或者Lmin＜Li＜k·Li＜Li+1；即处于光照强度上升过程中，则需要提高水位高度；此时应启动供水阀并向球面容器内注水，悬浮支撑体同步开始上浮并调小太阳能电池组件的倾角；在水位高度提升过程中，当光照强度值出现峰值L时则记录下水位传感器此时所获取的最佳水位高度值H，同时利用流量控制阀进行水位高度调整，控制水位高度维持在所述最佳水位高度值H附近；若Lmin＜Li+1＜k·Li+1＜Li，即处于光照强度下降过程中，则需要降低水位高度；在水位高度下降过程中，当光照强度值出现峰值L时则记录下此时水位传感器所获取的水位高度值H，同时用流量控制阀进行水位高度调整，控制水位高度维持在所述最佳水位高度值H附近；若Li＞Li+1且Li+1＜Lmin，即光照强度已不满足光伏发电要求，则应立即关闭供水阀停止注水，同时利用流量控制阀放空球面容器中的水，然后关闭流量控制阀；最后再返回步骤a)进入下一次控制判断。优选地，所述流量控制阀采用闭环反馈控制实现水位高度自动调节。优选地，所述t1值位于10至60分钟之间，所述t2值位于1至3秒之间。本专利技术基于太阳能电池的LED路灯及其控制方法创造性地利用水位高低来调整太阳能电池组件角度、利用水面驱动太阳能电池组件旋转以及利用水循环对太阳能电池板冷却降温等诸多技术手段，故本专利技术具有发电效率极高、智能化程度高、节能降耗、机械磨损少、噪音低、使用寿命长以及结构简单易于推广等突出优点。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出本专利技术LED路灯的整体结构示意图；图2示意性示出本专利技术LED路灯的太阳能电池组件结构示意图；图3(a)示意性示出本专利技术LED路灯的太阳能电池板的结构示意图；图3(b)示意性示出本专利技术LED路灯的悬浮支撑体结构示意图；图4示意性示出本专利技术LED路灯的冷却水系统局部结构示意图；图5示意性示出本专利技术LED路灯的蓄水池的结构示意图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。图1示意性示出了本专利技术基于太阳能电池的LED路灯的整体结构示意图，该LED路灯包括：光伏模块1、照明模块2和冷却水系统3，具有光伏高效发电和道路照明等功能。光伏模块1，用于利用太阳能光照进行清洁发电，其包括：锥面外壳11、位于锥面外壳11下方且与锥面外壳11的开口密封连接的球面容器12、位于锥面外壳11与球面容器12中心处且底部侧面开设有多个通孔131的圆形立管13、位于圆形立管13上端部的轴承14、套接在轴承14上的连接件15、悬浮支撑体16以及上端部与连接件15活动连接且下端部与悬浮支撑体16相连接的太阳能电池组件17。进一步，锥面外壳11开口与球面容器12开口相互对接且密封处理，锥面外壳11与球面容器12之间形成的相对密封空间用于盛放冷却水系统3中流入的清水，其中心处还设立有用于连接支撑太阳能电池组件17的圆形立管13，清水则通过通孔131流入到圆形立管13内部。如图4所示，太阳能电池组件17上端通过连接件15与轴承14活动连接，其下端部则与悬浮支撑体16相连接。太阳能电池组件17可以在悬浮支撑体16上下浮动过程中绕连接件15上下摆动，进一步也可以在悬浮支撑体16游动过程中实现和连接件15一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于太阳能电池的LED路灯，该LED路灯包括：光伏模块、照明模块、冷却水系统；其中，光伏模块包括锥面外壳、位于所述锥面外壳下方且与所述锥面外壳的开口密封连接的球面容器、位于所述锥面外壳与所述球面容器中心处且底部侧面开设有多个通孔的圆形立管、位于所述圆形立管上端部的轴承、套接在所述轴承上的连接件、悬浮支撑体以及上端部与所述连接件活动连接且下端部与所述悬浮支撑体相连接的太阳能电池组件；所述太阳能电池组件与所述悬浮支撑体的数量相同；照明模块包括在所述球面容器外侧布置的LED灯、位于所述球面容器下方且与所述球面容器边缘密封连接的灯罩、位于所述灯罩正下方且内部中空的灯杆、一端连接在所述灯杆上且另一端与所述灯罩边缘活动连接的呈放射状的多根支撑杆件以及设置在所述灯杆上的储能单元；冷却水系统包括蓄水池、供水阀、一端与所述供水阀出水口相连且另一端沿所述灯杆内壁向上穿过所述灯罩后进入所述球面容器内部的进水管、位于所述灯罩中心处且上端部与所述圆形立管下端部相连接的流量控制阀、与所述流量控制阀下端部相连接的出水管以及设置在所述圆形立管上端部内侧中心处的水位传感器。

【技术特征摘要】
1.基于太阳能电池的LED路灯，该LED路灯包括：光伏模块、照明模块、冷却水系统；其中，光伏模块包括锥面外壳、位于所述锥面外壳下方且与所述锥面外壳的开口密封连接的球面容器、位于所述锥面外壳与所述球面容器中心处且底部侧面开设有多个通孔的圆形立管、位于所述圆形立管上端部的轴承、套接在所述轴承上的连接件、悬浮支撑体以及上端部与所述连接件活动连接且下端部与所述悬浮支撑体相连接的太阳能电池组件；所述太阳能电池组件与所述悬浮支撑体的数量相同；照明模块包括在所述球面容器外侧布置的LED灯、位于所述球面容器下方且与所述球面容器边缘密封连接的灯罩、位于所述灯罩正下方且内部中空的灯杆、一端连接在所述灯杆上且另一端与所述灯罩边缘活动连接的呈放射状的多根支撑杆件以及设置在所述灯杆上的储能单元；冷却水系统包括蓄水池、供水阀、一端与所述供水阀出水口相连且另一端沿所述灯杆内壁向上穿过所述灯罩后进入所述球面容器内部的进水管、位于所述灯罩中心处且上端部与所述圆形立管下端部相连接的流量控制阀、与所述流量控制阀下端部相连接的出水管以及设置在所述圆形立管上端部内侧中心处的水位传感器。2.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述太阳能电池组件的表面上还设置有光敏传感器。3.根据权利要求2所述的LED路灯，其特征在于：所述太阳能电池组件为梯形结构且上边长小于下边长。4.根据权利要求3所述的LED路灯，其特征在于：所述太阳能电池组件包括太阳能电池板和位于所述太阳能电池板背面的散热层。5.根据权利要求4所述的LED路灯，其特征在于：所述散热层为栅格状且由导热金属材料制成。6.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述灯罩由透明玻璃制成。7.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述蓄水池位于所述灯杆所处位置的地下。8.基于太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：裴文平，
类型：发明
国别省市：江苏,32