[发明专利]具有自动组合功能的PV-LED隧道直接照明系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏照明系统，特别涉及一种具有自动组合功能的PV-LED隧道直接照明系统及控制方法。 

背景技术

开发利用以太阳能为代表的新能源已经作为我国可持续发展战略的能源基本决策，目前其具体应用以太阳能热水器和太阳能光伏发电二种方法为主。而对于位置偏僻的公路隧道，利用太阳能光伏发电系统作为照明电源当然是最佳方案之一，这就是通常所说的光-电-光利用方式，即利用PV(光伏电池)板把太阳光能转换成电能贮存在蓄电池中，然后再提供发光器件LED(发光二极管)实现隧道照明。 

在这个系统中，只有在晴天有太阳光的情况下，光伏电池板发出的电力才能补充进蓄电池存储，以便在夜晚等需要时候再利用储存在蓄电池中的电力驱动负载LED发光照明；一旦天气变化成阴雨天，则由于散射太阳光的能量相对变小，以致于所转换的电力因为达不到充电的基本要求(如阈值电压)而无法充入蓄电池，所以被白白的浪费掉。而且对于公路隧道来说，除了必须安装昼夜照明系统保证基本照明亮度要求外，还有一个很大的特点，就是汽车驾驶员要求隧道进出口一段距离内(简称亮度过渡区间)的亮度梯度(亮度变化率)必须限制在一定范围内，即在这个重要的也是最危险的区段内亮度相比于外面环境亮度是一个相对值而非绝对值；一旦经过这个亮度过渡区间 后驾驶员已经适应灯光亮度的变化，驾驶员眼睛的视力恢复正常也就不存在上述问题了。例如汽车驾驶员一旦从中午太阳光很强(如60000Lx)的公路上以较高速度进入光线较弱(200Lx)的隧道的很短时间内，由于亮度变化梯度太大，往往会引起驾驶员眩晕感甚至在短时间内失去视力而发生事故。而在阴雨天，即隧道外面光线比较弱(如5000Lx)的时候，驾驶员则不存在上述问题。特别是这种情况的极端现象-----夜晚，对于驾驶员来说，隧道外公路上的亮度相对隧道内部照明，甚至是从光线暗处进入亮处，就根本不存在不适应问题。根据目前隧道照明系统中过渡区间的亮度设计要求，必须小于夏天中午最强太阳光照射下的亮度梯度极限，这个极限数据显然对光照较弱的(于夏天以外的三个季节，特别是)冬天、阴雨天以及晚上来说，在亮度过渡区间照明光源就存在着能源浪费现象。所以如果在最重要的亮度过渡区间(入口处80米左右)能够根据隧道外面的亮度自动调整部分光源功率，那么在仍然满足亮度梯度要求情况下将节省可观的能源。 

而PV电池板的输出电力大小正好正变于太阳光的强弱，即隧道外面的亮度；另外，试验证明：LED灯型光源在较大的电压及电流参数的变化范围内都能够发光。 

发明内容

本发明的目的在于利用现有的PV电池板和LED灯硬件进行最佳组合，提供一种能够有效降低整个照明系统成本，实现隧道照明方面节能降耗的具有自动组合功能的PV-LED隧道直接照明系统及控制方 法。 

为达到上述目的，本发明的照明系统包括：包括PV电池板、控制器、蓄电池和安装于隧道内的被分成主照明组和辅助照明组的若干个LED灯； 

所述的控制器包括太阳光信号采集器以及与该太阳光信号采集器相连接的控制电路； 

其中太阳光信号采集器并联在PV电池板上，控制电路包括与PV电池板相连接的转换开关K_AB，转换开关K_AB的一端B通过辅助照明组转换开关K_B2与辅助照明组相连，转换开关K_AB的另一端A分别与蓄电池及照明组导线相连，蓄电池的输出端通过蓄电池输出转换开关K_B1与主照明组相连，所述的照明组导线分别通过主照明转换开关K_A1、辅助照明转换开关K_A2与主照明组和辅助照明组开头相连。 

所述的在控制器内的主照明组和辅助照明组的线路上还安装有稳压保护装置。 

所述的PV电池板的功率为LED辅助灯组额定功率的8倍以上。 

所述的辅助照明组仅为整个LED灯中的一小部分；而且辅助照明组中的LED灯被分散安装在隧道入、出口一定区段内的主照明组之间。 

本发明的控制方法如下：