专利名称：流体带动式节能路灯、照明系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及风力发电照明领域，具体而言为脱离电网仅利用汽车行进间产生的风能发电使LED节能路灯照明的智能化节能路灯、照明系统及其控制方法。
背景技术：
路灯是城市照明工程的主要组成部分，在夜晚，路灯的照明起到非常重要的作用。 现在的路灯存在着几点弊端路灯造价高昂并且彻夜照明，无车通过时浪费，电量消耗十分严重，是对国家电力资源的一个挑战。并且人工费用高昂，在安装、维修、保养上成本颇高。 在道路上，汽车的行驶所产生的风能未得以利用，实属可惜。中国实用新型专利(CN201771684U)公开了一种行驶车辆风能回收发电系统，其在电杆上装设有灯并具有垂直型风力发电机，在风力发电机的轴线上有输出轴连接发电机。其工作特点是不易变形且可以接受各个方向上的风能，利用公路上行驶的汽车产生风能发电，可以与太阳能形成风光互补发电系统。但是，此系统中的电杆装置使安装复杂化， 虽然垂直型风力发电机可行性强，可是由于这个系统的机械结构导致风力发电机无法做的比较大，因而风能的采集极其有限。其次，此系统的系统性仅仅是几个灯的组合，始终没有明确为灯提供能源的方式是由风力发电提供还是由电网提供，如果不能脱离电网将使此系统大批量架设在高速路的成本将过于高昂。如果每个系统上的风力电机价格高于现有每盏灯的数年电消耗的价格，那么架设风力电机没有意义。第三，无法做到智能化的采集，控制关断的人力摄入成本不可估量。现有技术中并无传感器的使用，因此无法起到白天关灯晚上开灯的开关作用，以及对于前方照明的控制。
发明内容
为解决现有技术存在的上述诸多缺陷，本发明要求保护的系统是一个由多个节能路灯组成的照明系统，需要灯组的配合在完全依靠风能发电的同时使用传感器作为开关电路，依靠灯组的控制使流体能发电系统得到独立的控制和智能化的使用。本发明的技术方案提供一种用于快速路的流体带动的脱离电网的智能化节能路灯，其包括发电机、风力发电机风叶中放置的LED灯、蓄电池、感光开关、传感器以及延时电路，其可脱离电网自主供电。利用快速路上汽车行进所产生的风能，带动垂直型风力发电机发电，对蓄电池进行充电，夜间通过双管暗通开关、传感器以及延时电路对LED的照明进行控制。本发明的技术方案还提供一种节能路灯。汽车、水流在以一定速度时，会产生风或者流速，以垂直轴H型风能发电机为基础模型，在灯管与灯罩完美配合时灯罩直接被用作风力发电系统的叶片或者其他流体发电系统的叶片。本发明的技术方案还提供一种节能路灯照明系统，其由预定数量的所述流体带动式节能路灯组成。本发明的技术方案还提供一种流体带动式节能路灯照明系统的控制方法，包括，第一步发电机接收流体能；第二步发电机将流体能转化为电能；第三步将所产生电能存入蓄电池；第四步感光开关根据环境光控制蓄电池是否向LED灯供电，其中在环境光较强的条件下控制仅充电不供电，在环境光较弱的条件下控制既可充电又可供电；第五步 传感器探测车辆是否通过，如探测到车辆通过则接通LED灯电路；第六步在感光开关和传感器均满足均导通条件的状态下，蓄电池向LED灯供电，LED灯点亮。
附图1为流体带动式节能路灯照明系统的系统结构图；附图2为流体带动式节能路灯的结构图。
具体实施例方式
下文结合附图1对流体带动式快速路智能化节能路灯照明系统的工作流程进行详细说明。第一步汽车行驶产生的风能带动风叶转动，当然外界风能亦可被利用；第二步风叶转动产生的风能带动增速齿轮让发电机发电；第三步通过发电机的发电对蓄电池充电，使蓄电池产生持续稳定的电流对路灯的照明提供可靠电能；第四步感光开关，优选为双管暗通开关，控制白天电路关断，也就是对路灯停止供电只对蓄电池充电，而到了夜间对电路导通使其可以让路灯照明；第五步利用红外传感器或者超声波传感器作为汽车通过阻断而使照明电路导通的开关，可以在无车情况下节约白天蓄电池所充的电，达到完全脱离电网；第六步在双管暗通开关和传感器开关均导通的状态下，蓄电池向节能路灯供电。可以通过控制一组节能路灯达到车来灯亮车走灯灭的效果，该组节能路灯的数量优选为10盏，节能路灯两两之间优选为间隔10米，从而使司机的视野范围都可得到照明，即一组节能路灯组成了这个系统。例如每10盏节能路灯组成一个灯组，当每组节能路灯中第一盏灯的红外传感器或者超声波传感器感测到汽车通过而需要开启节能路灯时，开启本组全部十盏节能路灯，当汽车行进至下一个组节能路灯区域时，再由下一组节能路灯的第一盏灯进行相同的控制。当然，上述控制节能路灯的方法不限于此，也可以不分组。当一盏节能路灯的红外传感器或者超声波传感器感测到汽车通过时，开启预定数量的节能路灯，例如仅开启临近的下一节能路灯，或者仅开启本节能路灯和下一节能路灯，此时若本节能路灯已经点亮，则只开启下一节能路灯。上述预定数量的节能路灯不限于一或者二，本领域的技术人员可以对其进行进一步演变。结合附图2对流体带动式节能路灯的结构进行说明。节能路灯包括风叶1，即是灯罩，风叶发电的同时也使灯和风叶结合，节约空间且风能利用率高；Led 2，led灯的使用是系统所需以及经济计算的结果，这是由led的多次开关特性所决定；风力发电机3，收集风叶转动产生的风能；蓄电池4，对风力发电机所产生的电能进行收集，即充电，到了夜间利用白天所充的电对led灯的照明提供电能；感光开关5，优选为双管暗通开关，是照明系统和节能路灯的第一个开关，由于此开关的存在能使白天灯不亮只对蓄电池充电，而夜间才有可能使灯亮，但是也要配合第二个开关，也就是传感器的导通使灯照明；传感器6，它是照明系统和节能路灯的第二个开关。当然，在灯管与灯罩完美配合时灯罩直接被用作风力发电系统的叶片或者其他流
5体发电系统的叶片，这种结构也可独立用于其他类型的路灯。节能路灯优选为10盏一组，可以做到“车来灯亮，车走灯灭”，让照明系统智能化， 传感器可以是红外传感器或者超声波传感器。当有车通过时阻断传感器，使其让电路导通， 加以延时电路使路灯持续照明；还包括延时电路(图中未示出)，通过延时电路的控制，在汽车经过预定时间后，优选为30S，LED灯自动熄灭。由于此过程需要灯的多次导通与关断， 所以考虑到LED灯的高效率低损耗和超长寿命，选择LED作为灯管十分必要。本发明的工作原理是由汽车车速、水流流速转化为的流体能，由产生的流体能转化为风叶旋转速度，由风叶转速转化为发电机转速，由发电机转速转化为所提供电能，最后由发电机电能转化为蓄电池电量。流体并不限于风能，水流能亦可以被做类似能量转化。车速，水速决定流体的速度，从而带动发电机为蓄电池充电，从而达到脱离电网的效果。发电机与风叶间增加增速齿轮，提供足够转速。发电机与蓄电池连接，中间加设控制电路，包括整流器、DC DC直流升压电路、控制器等，控制夜间发电机直接供电与蓄电池供电的转化。蓄电池白昼充电，夜间用电，所有电能完全由流体能提供。双管暗通开关控制亮度的开关，根据周围环境的光强控制LED灯的点亮与熄灭，白天开关断开，这样即使传感器感应到汽车，电路也无法接通，就不会耗费电能，只是储存电能。而到了夜晚或者光亮不足的恶劣天气，开关闭合，电路连通从而使传感器开始起作用。这样也能避免需要人工控制 LED灯在夜晚的点亮，使整个设计更加智能化，以此达到白天蓄电池充电夜间蓄电池供电。 超声波传感器或者红外传感器控制灯组的开启，夜间行驶感应到车辆经过灯组点亮照明优选为约100米左右路段(约十盏路灯照明的范围)。通过延时电路的控制，如在汽车经过 30s之后，LED灯自动熄灭。经过计算，在汽车或者其他流体带动的流体能(风能，水流能等等)最低速度为 8. 33米每秒，风叶大小为0. 45平方米即可带动风力发电，10公里快速路每年能节约270396 度电水中行驶可以使水路交通更加安全。使用汽车行驶以及其他流体所产生的流体能可以高效采集并使灯在脱离电网的情况下照明，用于很多无法架设电网的区域以及独立小系统建立的地区。流体带动式快速路智能化照明系统的主要特点是离网设计，以流体能发电为唯一利用能源，蓄电池独立供电，完全脱离系统电网， 省去入电网的各项措施。可用于各种快速路段，以及不利于架设电网的地区为偏远地区路段造福。绿色能源，流体能的采集与利用节省大量不必要的电力消耗，节能节财。发电自如，以萨渥纽斯式的风叶利于安装在快速路两旁，以至于可以轻松采集汽车行驶所产生的风能从而转化为电能。并且可以随着不同地区的需要改变风叶的大小从而改变利用率。智能性强，双管暗通开关以及传感器的使用可做到天黑亮灯，天亮灭灯，车来灯亮，车走灯灭。电能由蓄电池提供，完全无人工，全自动应对一切。节省电能，电路控制系统蓄电池的电能与风叶机械转动提供的电能默契配合。最大化使用风能发电电能。夜间不可能出现用电不足的状况。从而达到智能化以及独立化。光亮柔和，LED灯的使用持久耐用，可以用于此系统中的延时电路以及传感器开关的频繁。光亮不刺眼，几乎无盲角。
灯型适宜，尺寸最高不过2米的设计，使成本低廉，近地照明，光亮覆盖角度大，安全系数上升。照明智能，用以10 11盏灯为一组并第一盏安有传感器，两两间距10 15米， 汽车行驶至第一盏灯时，10盏一组灯全亮。司机可视可达100 150米。通过延时电路控制灯组照明。设计超前，风叶是灯罩，风叶中空，LED灯置于其中。节省空间美观大气并不失优雅。后期省心，安装，检测，维修省心。以灯组形式，一盏损坏不影响全部，因此检修方便。并且快速有效，成本不高。本发明并不局限于具体实施方式
部分所述的特定披露，或是作为实现本发明所构想出的最佳模式披露的任何实施方式。
权利要求
1.一种流体带动式节能路灯，其包括发电机及其风叶，其特征在于还包括LED灯，用于照明；蓄电池，用于存储电能；感光开关，用于控制节能路灯在环境光较强的条件下仅充电不供电，在环境光较弱的条件下既可充电又可供电；传感器，用于控制节能路灯的点亮； 其中所述LED灯位于所述风叶内部，所述风叶作为所述LED灯的灯罩。
2.根据权利要求1所述的流体带动式节能路灯，还包括延时控制电路，用于控制节能路灯在点亮预定时间后熄灭。
3.根据权利要求1或2所述的流体带动式节能路灯，其中所述发电机为垂直型风力发电机。
4.根据权利要求1或2所述的流体带动式节能路灯，其中感光控制器为双管暗通开关。
5.根据权利要求1或2所述的流体带动式节能路灯，其中传感器为红外传感器或超声波传感器。
6.根据权利要求1或2所述的流体带动式节能路灯，其中感光开关控制传感器的开启与关闭，在环境光较强的条件下关闭传感器，在环境光较弱的条件下开启传感器。
7.一种流体带动式节能路灯，其包括光源、发电机及其风叶、蓄电池，其特征在于所述光源位于所述风叶内部，所述风叶作为所述光源的灯罩。
8.一种由权利要求1-7中任一项所述的流体带动式节能路灯组成的照明系统，其特征在于由预定数量的所述流体带动式节能路灯组成。
9.根据权利要求8所述的照明系统，所述流体带动式节能路灯两两之间的间距为10米。
10.根据权利要求8或9所述的照明系统，所述预定数量为10。
11.根据权利要求8或9所述的照明系统，所述预定数量为2。
12.一种流体带动式节能路灯照明系统的控制方法，其特征在于方法包括，第一步发电机接收流体能；第二步发电机将流体能转化为电能；第三步将所产生电能存入蓄电池；第四步感光开关根据环境光控制蓄电池是否向LED灯供电，其中在环境光较强的条件下控制仅充电不供电，在环境光较弱的条件下控制既可充电又可供电；第五步传感器探测车辆是否通过，如探测到车辆通过则接通LED灯电路；第六步在感光开关和传感器均满足均导通条件的状态下，蓄电池向LED灯供电，LED 灯点亮。
13.根据如权利要求12所述的控制方法，在第四步与第五步之间还包括感光开关控制传感器的开启与关闭，在环境光较强的条件下关闭传感器，在环境光较弱的条件下开启传感器。
14.根据如权利要求11或12所述的控制方法，在感光开关和传感器均满足均导通条件的状态下，点亮预定数量的LED灯。
15.根据如权利要求11或12所述的控制方法，将预定数量的节能路灯分为一组，当每组节能路灯的第一盏在其感光开关和传感器均满足均导通条件的状态下，点亮本组全部节能路灯。
16.根据如权利要求14所述的控制方法，在车辆经过预定时间后，延时控制电路控制LED灯熄灭。
17.根据如权利要求15所述的控制方法，在车辆经过预定时间后，延时控制电路控制 LED灯熄灭。
全文摘要
本发明要求保护一种流体带动式节能路灯、照明系统及其控制方法。汽车在以一定速度行驶时，会产生风，以垂直轴H型风能发电机为基础模型，在灯管与灯罩完美配合时灯罩直接被用作风力发电系统的叶片。白天发电，夜间用电兼发电。以小型路灯形式，方便安装调试，并以灯组形式放置，利于大批量生产与安装维护保养。并且该型路灯采用创新控制系统模型，使用大量传感器，做到“车来灯亮，车走灯灭”。达到节约能源的目的。采用车辆的流体风能作为初始能源，以萨渥纽斯式风力发电为基本概念，以垂直轴H型风能发电机为基础模型。在汽车行驶带动的风能最低为车速8.33米每秒，风叶大小为0.45平方米即可带动风力发电，10公里快速路每年能节约270396度电。使用汽车行驶所产生的风能可以高效采集并使路灯在脱离电网的情况下照明。
文档编号F21Y101/02GK102353013SQ20111021252
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者杨坚 申请人:杨坚