[发明专利]一种倾角可自动调节的一体化太阳能路灯

说明书

技术领域

本发明涉及的是路灯照明领域，具体为一种倾角可自动调节的一体化太阳能路灯。

背景技术

随着国家新能源节能环保政策力度的不断加强，逐渐减少燃煤发电，加大可再生能源的使用将是国家未来能源政策的发展方向，高速公路、道路照明等公共照明是耗电大户，光是城市公共照明用电在我国照明耗电中就占30％的比例，占全国发电总量的10~12%。所以利用太阳能路灯替代传统市电路灯照明可以看作是节能减排、污染空气治理的一个重要手段，太阳能路灯绿色环保、无需耗电、安装方便、安全耐用等优势让其在照明市场上逐渐受到欢迎，其中的一体化太阳能路灯，由于其与传统的太阳能路灯相比，造型美观、维护成本低、体积小巧玲珑等优势，更加受到市场的欢迎。但其与传统太阳能路灯一样所具有的发电效率低、阴雨天照明质量差等缺陷在一定程度上又限制了一体化太阳能路灯在照明市场上的推广应用。如何在装机容量不变的情况下，提高一体化太阳能路灯的发电效率，改善一体化太阳能路灯在阴雨季节中的照明质量，这是目前一体化太阳能路灯所遇到的亟待解决的技术难题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明通过提供一种倾角可自动调节的一体化的太阳能路灯，使目前发电效率低、性价比低的一体化太阳能路灯，转变为发电效率高、性价比高的一体化太阳能路灯，以满足可太阳能路灯市场不断发展的需求。

一种倾角可自动调节的一体化太阳能路灯，其包含有一体化路灯、驱动装置、铰接组合或刚接组合、支撑体，所述的一体化路灯，其顶部内置有太阳能电池板，还内置有蓄电池、照明光源、太阳能控制器等其他根据需求配置的附属组件，所述太阳能控制器是指控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备，主要包括了普通太阳能控制器、PWM太阳能控制器和MPPT太阳能控制器，所述的支撑体是指对一体化路灯、驱动装置、铰接组合或刚接组合能起到支撑作用的物体，包括有路灯杆、水泥电线杆、墙壁等可支撑物体，其有两种类型，第一种类型是一体化路灯安装前不带有负荷的支撑体；第二种类型是一体化路灯安装前带有市电负荷的支撑体，安装在第二种类型支撑体上的一体化路灯，除了包含有上述的组件之外，还配有自动开关转换器、逆变器，所述的自动开关转换器是一种双投式的双电源转换的开关转换器，所述照明光源包含了热辐射光源和气体放电光源两大类，所述的蓄电池是指电化学储能电池，包括有锂电池、石墨烯电池等，所述的驱动装置是指由电动机提供动力推动做功的装置，其与一体化路灯的底部面铰接连接，驱动装置的功能之一是对一体化路灯起到支撑的作用；之二是随着时间的变化，自动调节一体化路灯的倾角使其顶部始终面朝太阳，其中，属于驱动装置之一的伸缩支撑杆的顶端与安装在一体化路灯底部面的铰接装置铰接连接，每一组一体化路灯连接有一组的驱动装置和铰接组合或刚接组合，一体化路灯的排列安装方式有两种模式，第一种模式是沿着南北走向排列，其与支撑体连接采用的铰接组合，此时一体化路灯底部面与伸缩支撑杆连接的铰接装置是安装在离支撑体1/2L和1/2W的十字交叉之处；第二种模式是沿着东西走向排列，其与支撑体连接采用的是刚接组合，此时一体化路灯底部面与伸缩支撑杆连接的铰接装置是安装在离支撑体1/2L和1/4W的十字交叉之处或者是安装在长度方向、离支撑体的1/3L~1/2L之处的边框上，L是一体化路灯的长度，W是其宽度，所述的铰接组合是由一个铰接装置和一个带孔洞的构件或轴承所构成，所述铰接装置的安装方式有两种，第一种是安装在支撑体上固定不动，而带孔洞的构件或轴承随同一体化路灯一起转动；第二种是安装在一体化路灯上随同一体化路灯一起转动，而带孔洞的构件或轴承安装在支撑体上固定不动，所述铰接组合中的铰接装置是指被连接的构件在连接处不能发生相对移动，但可以发生相对转动，其包括了半刚性的以及由轴承加上销轴改造而成的铰接装置，铰接装置的材质为铝合金钢或不锈钢，其中的销轴采用的是螺栓，所述铰接装置，其销轴穿过装置上的孔洞与带孔洞的构件或轴承铰接连成一体，铰接装置底板部分安装在支撑体或者一体化路灯上进行焊接或螺栓固定连接，所述带孔洞构件或轴承的底板部分安装在一体化路灯或者支撑体上焊接或螺栓固定连接为一体，所述刚接组合的材质是铝合金或不锈钢，其是由一组轴承、一端有孔洞或两端有孔的轴、刚性连接装置所构成，在一体化路灯长度方向的中轴线上安装有N个轴承，轴一端穿过轴承，另一端与刚性连接装置固定连接，刚性连接装置与支撑体焊接或螺栓固定连接，如果支撑体是路灯杆，则所述的刚接装置与路灯杆连成一体，在路灯杆顶部的南、北两侧各开有一个高低不同但直径与轴相同的孔，东、西侧垂直方向各开有N1个螺栓的小孔，轴与路灯杆连接的一端开有N1个螺栓的小孔，轴插入路灯杆南北方向上两个不同高度的孔后，东西方向采用高强螺栓穿过路灯杆和轴的小孔，刚接固定为一体，N和N1是单数或者偶数的倍数值，所述的刚接装置是指被连接的构件间采用刚性连接，被连接的构件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动，其特征在于：本身为负荷的一体化太阳能路灯在不使用市电或者另外加装太阳能电池板的情况下，就可以在东西、南北任意一个方向排列安装进行自发电照明；本身为负荷的一体化太阳能路灯可以发生转动或者旋转而使其倾角得以调节，随着时间的变化，驱动装置将产生双向运动，从而驱动一体化太阳能路灯在第一种模式状态下发生转动；在第二种模式状态下发生旋转，使一体化太阳能路灯的倾角发生改变的同时其内置的太阳能电池板的倾角也得以调节；在市电路灯原有的基础上，本身为负荷的一体化太阳能路灯作为节能改造的照明路灯具，可以替换掉原有耗电的市电照明路灯具，把一体化太阳能路灯与市电整合成为一个双电源供电的系统，通过自动开关转换器的调节控制，把一体化太阳能路灯改造成以太阳能发电为主电源供电，市电为备用电源供电，交替使用太阳能发电和市电照明的负荷，所述内置的太阳能电池板是指具有将太阳能转变为电能这一特性的组件，包括有光伏陶瓷瓦，光伏彩钢瓦，组件的类型包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及多元化合物的太阳能电池，所述的驱动装置，是指由电动机提供动力推动做功的装置，其中电动机包括有直流和交流、异步和同步、直线运动和旋转运动的电机的驱动装置，所述驱动装置之一的伸缩支撑杆，其材质为铝合金或不锈钢，伸缩支撑杆的结构是其体内由直径不等的螺纹丝杆通过螺母及座套与杆体精确套装在一起并转动自如，形成螺纹运动副，当其作伸缩运动时，是由交流电机或者直流电机驱动减速齿轮副，带动所有螺纹丝杆同步螺旋旋转，通过螺母及座套将该传动副的螺旋旋转运动转变为杆体的直线运动，从而实现伸缩支撑杆的伸缩运动，所述伸缩支撑杆下有个机座，直接固定在支撑体上或由一个材质为铝合金或不锈钢的三角形支架支撑，三角形支架与支撑体焊接或螺栓固定连接为一体，机座内的智能控制系统控制其中的电机，使得伸缩支撑杆可以根据时间的变化进行自由的伸缩运动，驱动电机的电力来自一体化路灯的自发电，其总长度根据一体化路灯排列方式的不同而有所差异，在第一种模式状态下的伸缩支撑杆其总长度为L，L是指支撑一体化路灯安装到位与地面形成一定的倾角时，伸缩支撑杆所需要的长度值，所述的伸缩支撑杆分为三段，第一段是基础段，长度固定不变为L1，第二段是中间段，其长度为L2，第三段是顶端段，其长度为L3，所以伸缩支撑杆的长度L=L1+L2+L3，当伸缩支撑杆安装在西侧时候，L2的长度值是根据伸缩支撑杆收缩时，使得一体化路灯内置的太阳能电池板面朝东面形成最佳倾角时所需要的长度来确定，则L3=L-L1-L2；当伸缩支撑杆安装在东侧时候，L3的长度值是根据伸缩支撑杆收缩时，使得一体化路灯内置的太阳能电池板面朝西面形成最佳倾角时所需要的长度来确定，则L2=L-L1-L3，在第一种模式状态下，如果觉得原来安装角度的照明质量不好，还可以随时调整一体化路灯的照明角度，只需稍微调节一下伸缩支撑杆的伸、缩长度即可达到最佳的照明效果；在第二种模式状态下的伸缩支撑杆其总长度为L，而L1是指支撑一体化路灯安装到位与地面形成一定的倾角时，伸缩支撑杆所需要的长度值，L＞L1，所述的伸缩支撑杆分为三段，第一段是基础段，长度固定不变为La，第二段是中间段，其长度为Lb，第三段是顶端段，其长度为Lc，L1=La+Lb，L=L1+Lc，所述的最佳倾角，是指在各个时间段内太阳能发电量最大时所形成的倾角，原则上是以使得太阳能电池板的倾斜面上能接受到最大的日照辐射量，使得太阳光近似直射地辐射在太阳能电池板的平面上的倾角为最佳倾角，根据这个最佳倾角的角度值再换算成伸缩支撑杆所需要收缩或者伸长的一个具体数值，在确定各段长度值时候，采用的是夏季时所测得到的数值，所述一体化路灯倾角的调节，调节的时间分为三段，第一阶段为上午时间段，从AM7：00至AM12:00，调整一体化路灯顶部面朝东面；第二阶段为正午时间段，从AM12：00至PM14:00，调整一体化路灯成水平状态或照明时候的状态；第三阶段为下午时间段，从PM14：00至PM17:00，调整一体化路灯顶部面朝西面，超过PM17:00后一体化路灯又自动恢复到照明所需要的状态，第一种调节方式是一日之内只是调节三次，一体化路灯的最佳倾角一步调节到位后，在上午、正午、下午的各时间段内将静止不动，直到下个时间段到来为止；第二种调节方式是一日之内进行多次微调，此方法是以上述上午或下午时间段内某个时刻的一体化路灯的最佳倾角为基准，通过一定的时间间隔，对上午或下午时间段内的倾角进行微调，正午时间段内的倾角不进行微调，所述第一种模式状态下一体化路灯倾角的调节，当一体化路灯是安装在西侧时，在上午第一时间段智能控制系统启动伸缩支撑杆机座上的电机，调节伸缩支撑杆收缩长度达到L2+L3时电机停止转动，使得一体化路灯转动直至顶部面朝东面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆的长度为L1；在正午第二时间段，智能控制系统启动伸缩支撑杆机座上的电机，调节伸缩支撑杆伸长长度达到L2时电机停止转动，使得一体化路灯转动直至顶部面形成水平状态，倾角为零，此时伸缩支撑杆的长度为L1+L2；在下午第三时间段，智能控制系统启动伸缩支撑杆机座上的电机，调节伸缩支撑杆继续伸长长度达到L3时停止转动，使得一体化路灯转动直至顶部面朝西面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆的长度为L1+L2+L3，一体化路灯又恢复到其原来安装时的倾角状态，维持此状态直到竖日再次调节时为止；如果一体化路灯是安装在东侧时，在上午第一时间段，维持伸缩支撑杆的长度为L1+L2+L3，使得一体化路灯维持照明状态下顶部面朝东面成最佳倾角；在正午第二时间段，调节伸缩支撑杆收缩长度达到L3，使得一体化路灯顶部面形成到水平状态，倾角为零，此时伸缩支撑杆的长度为L1+L2；在下午第三时间段，调节伸缩支撑杆继续收缩长度达到L2，使得一体化路灯转动直至顶部面朝西面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆的长度为L1，当时间超过PM17:00时候，调节伸缩支撑杆的长度为L1+L2+L3，一体化路灯又恢复到其原来安装时的倾角状态，维持此状态直到竖日再次调节时为止，所述第二种模式状态下一体化路灯倾角的调节方式是在上午第一时间段，智能控制系统启动伸缩支撑杆机座上的电机，调节伸缩支撑杆第二段收缩长度达到Ld时电机停止转动，使得一体化路灯在伸缩支撑杆收缩时的拉力带动下饶轴向东侧旋转，其顶部面朝东面成最佳倾角，Ld＜Lb，此时的伸缩支撑杆长度为La+Ld；在正午第二时间段，智能控制系统启动伸缩支撑杆机座上的电机，调节伸缩支撑杆伸长长度为Ld时电机停止转动，使得一体化路灯在伸缩支撑杆伸长时的推力推动下绕轴向西侧旋转顶部面形成照明时原有的状态，此时伸缩支撑杆的长度为La+Lb；在下午第三时间段，智能控制系统启动伸缩支撑杆机座上的电机，调节伸缩支撑杆继续伸长长度为Lc时停止转动，使得一体化路灯在伸缩支撑杆伸长时的推力推动下绕轴向西侧旋转，其顶部面朝西面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆的长度为La+Lb+Lc；当时间超过PM17:00时候，调节伸缩支撑杆的长度为La+Lb，一体化路灯又恢复到其照明时原有的状态，维持此状态直到竖日再次调节时为止，所述的自动开关转换器，其具有如下的特性：1）其只是进行双电源的转换，而没有线路分断和保护功能；2）其必须具备抗击很高抗击电流冲击的特性；3）其具备可频繁操作的特性；4）其具有自投自复的功能，所述的自动开关转换器分为一体化自动转换开关类和塑壳断路器类这两种类型，所述的自动开关转换器优先使用太阳能供电，即太阳能供电为主电源，市电为备用电源，当主电源的电压或电流高于设定阈值的电压或电流A值时，主电源自动投入，备用电源市电备用；当主电源发生故障或主电源的电压或电流低于设定阈值的电压或电流B值时，备用电源市电投入使用；当主电源的电压恢复到设定阈值的电压或电流A值时，自动停掉备用电源市电，再次切换到主电源供电，A值的绝对值＞B值的绝对值。