專利名稱：一種基于超級電容器充電的旋轉可調光led太陽能路燈的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于路燈照明領域，特別涉及一種使用超級電容為蓄電池充電并使太陽能電池板能自動跟蹤太陽方位的可調光LED太陽能路燈。
背景技術：
現(xiàn)有的太陽能LED路燈一般由太陽能電池板、鉛酸蓄電池、LED燈頭、控制器等部分組成。盡管LED節(jié)能明顯，但要保證主干道高桿路燈照明，必須加大輸出功率。要保證照明時間和連續(xù)陰天的夜間照明，只能加大太陽能電池板的功率和蓄電池容量。過大面積的電池板會影響美觀和降低抗風性能。除此目前的太陽能路燈還存在以下不足，其一，當太陽光線不足或陰雨天時，由于電池板輸出電壓不足而不能有效為蓄電池充電。其二，由于太陽能電池板的方位固定，不能跟蹤太陽，全天獲得的能量有限。其三，由于LED燈頭功率固定， 在整個夜間輸出功率不可調，不利于蓄電池電量的合理利用。超級電容器是一種新型儲能元件，具有功率密度大、充電時間短、循環(huán)壽命長、充放電效率高、無污染等優(yōu)異特性。一般超級電容器都與蓄電池并聯(lián)使用，可以大大改善電源對大功率脈動負載適應能力，降低蓄電池內部的損耗，延長放電時間和使用壽命。蓄電池的優(yōu)勢是能量密度大，它與超級電容器混合使用，被認為是電動汽車的最優(yōu)電源。而路燈照明的負載電流不需要大幅度波動，故這種簡單的并聯(lián)使用并不適合太陽能路燈的儲能。
發(fā)明內容針對現(xiàn)有太陽能路燈存在的不足和超級電容器的特點，本實用新型提供一種使用超級電容器為蓄電池充電的旋轉可調光LED太陽能路燈。將超級電容器作為電池板和蓄電池之間的換能單元，電池板為超級電容器充電，充滿后的超級電容器再給蓄電池充電。將太陽能電池板固定在可旋轉的自動控制云臺上，實時跟蹤太陽的方位。通過調節(jié)LED的輸入電流，使負載功率可調，前半夜采取全功率輸出，在后半夜采取半功率輸出?；谝陨习l(fā)明， 可大幅度降低太陽能電池板面積，充分提高太陽能的有效利用率和夜間蓄電池電量的合理利用。為達到上述發(fā)明目的而采取的技術方案是太陽能LED路燈由太陽能電池板、2個超級電容模組、蓄電池、云臺、LED燈頭、控制器七部分組成。在太陽能電池板為一個超級電容模組充電的同時，另一個超級電容模組給蓄電池充電，控制器通過檢測被充電的超級電容電壓達到預定值后完成2個超級電容模組的交替充放電。在單個超級電容模組內部，由 6只單體超級電容組成，當為超級電容模組充電時，單體采取每2只串聯(lián)、3組并聯(lián)方式。而超級電容模組為蓄電池充電時，采取6只串聯(lián)方式，控制器在超級電容模組充放電交替轉換時自動完成內部的串并連接的切換。這樣的串并聯(lián)切換可實現(xiàn)在太陽能電池輸出低壓時仍可對超級電容充電，而超級電容模組對蓄電池充電時保證有足夠高的電壓。由控制器自動控制云臺的轉動角度，始終使太陽能電池板面向太陽。每日早晨開始間隔1小時承載電池板的云臺自東向西旋轉15度，旋至正西1小時后自動歸位正東初始位置。LED燈頭供電采取脈沖寬度可調(PWM)方式，通過控制器調節(jié)電源的輸出電流，使
負載功率可調。本實用新型的優(yōu)點是1、利用超級電容的低壓快充、兩組交替充電特點，實現(xiàn)太陽能的高效利用。減小太陽能電池板的面積、降低輸出功率。2、通過超級電容模組內部串并聯(lián)自動切換，保證充放電的電壓值，可省去 DC-DC (直流-直流)電壓變換電路。3、通過全天自動旋轉太陽能電池板方位，使之跟蹤太陽，進一步提高太陽能的利用率。4、通過改變LED燈頭工作電流，使輸出功率可調。更加合理地使用蓄電池電量。
圖1本實用新型組成框圖圖2超級電容模組連接電路圖附圖標號說明1-太陽能電池板；2、3_超級電容模組；4-蓄電池；5-云臺；6-LED 燈頭；7-控制器;C1、C2、C3、C4、C5、C6-超級電容單體。
具體實施方式
如圖1所示，太陽能LED路燈由太陽能電池板1、超級電容模組2、超級電容模組3、 蓄電池4、云臺5、LED燈頭6和控制器7組成。在控制器7的控制下，開關Sl轉向a側，開關S2轉向b側，此時太陽能電池板1給超級電容模組2充電，同時超級電容模組3給蓄電池4充電；當控制器7的電壓檢測電路檢測到超級電容模組2電壓達到預定值時，開關Sl 轉向b側，開關S2轉向a側。太陽能電池板1為超級電容模組3充電，同時超級電容模組 2為蓄電池4充電。充放電交替往復。早晨6:00正東位置開始，蓄電池4通過控制器7為云臺電機5供電并實施每間隔1小時云臺自東向西旋轉15度，旋至正西1小時后自動歸位正東初始位置。夜間，前半夜LED燈頭采取全功率輸出，后半夜采取半功率輸出。下面結合圖2對超級電容模組2、3內部串并聯(lián)切換做說明。所述超級電容模組2或3內部由參數(shù)為1000F/2. 7V的6只超級電容單體C1、C2、 C3、C4、C5、C6、5個單刀雙擲開關Kl、K2、K3、K4、K5組成。VO+ VO-為超級電容模組2或 3充電電壓檢測端，Vl+ Vl-為超級電容模組2或3充電、放電端。當5個開關在控制器 7的控制下均轉向a側時，超級電容模組2或3進入充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，Cl與C2串聯(lián)； C3與C4串聯(lián)；C5與C6串聯(lián)，3組再并聯(lián)。太陽能電池板1從Vl+ Vl-端為超級電容模組2或3提供充電電壓。當控制器7檢測到VO+ VO-端電壓達到預定值時，將5個開關均轉向b側。此時，超級電容模組2或3進入放電狀態(tài)，6只單體電容全部串聯(lián)，從Vl+ Vl-端為蓄電池4提供充電電壓。所述太陽能電池板1的參數(shù)為工作電壓17伏，額定輸出功率30W。所述蓄電池4 為40Ah/12V鉛酸蓄電池。所述云臺5裝有直流電機，能承載太陽能電池板在水平面180° 旋轉。所述LED燈頭6由20只大功率LED組裝的20W功率的面光源。所述控制器7是由單片機編程完成的多功能太陽能路燈控制器。
權利要求1.一種使用超級電容為蓄電池充電并使太陽能電池板能自動跟蹤太陽方位的可調光 LED太陽能路燈，包括太陽能電池板⑴、2個超級電容模組(2)、(3)、蓄電池(4)、云臺 (5)、LED燈頭(6)、控制器(7)，其特征在于太陽能電池板(1)與超級電容模組(2)連接為其充電的同時，超級電容模組⑶與蓄電池⑷連接并為其充電，當太陽能電池板⑴轉與超級電容模組C3)連接為其充電的同時，超級電容模組( 再與蓄電池(4)連接為其充電， 充電交替往復。
2.如權利要求1所述的太陽能路燈，其特征在于所述超級電容模組(2)或(3)內部， 由6只單體超級電容組成，當太陽能電池板(1)為超級電容模組( 或C3)充電時，單體采取每2只串聯(lián)、3組并聯(lián)方式，而超級電容模組( 或C3)為蓄電池(4)充電時，單體采取6 只串聯(lián)方式。
3.如權利要求1所述的太陽能路燈，其特征在于所述云臺(5)從早6點正東位置始，每間隔1小時承載太陽能電池板(1)自東向西旋轉15度，旋至正西1小時后自動歸位正東初始位置。
4.如權利要求1所述的太陽能路燈，其特征在于所述LED燈頭(6)功率可調，前半夜采取全功率輸出，后半夜采取半功率輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種使用超級電容為蓄電池充電并使太陽能電池板能自動跟蹤太陽方位的可調光LED太陽能路燈。太陽能LED路燈由太陽能電池板1、超級電容模組2、超級電容模組3、蓄電池4、云臺5、LED燈頭6和控制器7組成。在控制器7的控制下，太陽能電池板1給超級電容模組2充電的同時，超級電容模組3給蓄電池4充電；當太陽能電池板1轉為超級電容模組3充電的同時，超級電容模組2為蓄電池4充電，充電交替往復。云臺5每間隔1小時自東向西旋轉15度，自動步進跟蹤太陽。LED燈頭夜間輸出功率可調。在單個超級電容模組內部，由6只單體超級電容組成，當為超級電容模組充電時，采取每2只串聯(lián)、3組并聯(lián)方式，當超級電容模組為蓄電池充電時，采取6只串聯(lián)方式。本實用新型的優(yōu)點是大幅度減小太陽能電池板面積及功率，實現(xiàn)太陽能的高效利用。
文檔編號H02J7/00GK202085340SQ201120160428
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月11日
發(fā)明者徐恩勝, 焦彥維, 苗洪利, 韋先聲, 韓慶, 魏善義 申請人:中國海洋大學