太阳能路灯的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能路灯，包括：具有太阳能电池板和铁电池组的电源模块，铁电池组储存太阳能电池板输出的电能；包括多个相互并联的LED灯的LED灯组；分别与电源模块和LED灯组相连的充放电控制模块，充放电控制模块控制电源模块进行充电或放电，充放电控制模块包括：分别与电源模块和LED灯组相连的开关单元；根据光照强度生成光照强度检测信号的光照强度检测单元；分别与开关单元和光照强度检测单元相连的控制芯片。本实用新型能够实现直接对LED灯组供电，节省了DC转DC电源，灯头重量轻，成本低，效率和可靠性高，且维护简单。
【专利说明】太阳能路灯
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及LED【技术领域】，特别涉及一种太阳能路灯。
【背景技术】
[0002]LED灯是一种发光二极管，LED灯正向导通后，在导通电压变化很小的情况下，电流有很大的变化，可以近似理解为LED灯的正向导通电压不变。据此在LED灯的照明应用中，给LED灯的供电方式有恒压方式和恒流方式两种。
[0003]相关技术中，在电池给LED灯供电的系统中，以恒流方式为主，恒流方式中，LED灯的输入电流不变，由于LED灯输出的光学参数性能稳定，因此，选择与LED灯工作电流匹配的恒流源即可。也就是说，电池输出的电流经恒流源进行DC-DC变换成适合LED灯的工作电流给LED灯供电。
[0004]相关技术中的恒流方式是比较好的供电方式，但该方式还具有以下缺点:
[0005]一、恒流源本身消耗能量，效率低。
[0006]二、限制了 LED灯并联的应用，若某一 LED灯并联支路断路，会造成其他并联支路上的电流变大，影响其他并联支路上LED灯的寿命。
[0007]三、若每一单个LED灯并联支路用一恒流源的话，虽然解决了 LED灯并联应用的问题，但又增加了电源的复杂程度，成本增高，可靠性变低，维护变复杂。
[0008]因此，需要对相关技术进行改进。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的旨在至少从一定程度上解决上述的技术问题之一。
[0010]为此，本实用新型的一个目的在于提出一种太阳能路灯，该太阳能路灯的电源能量消耗少，效率和可靠性高，且结构简单，成本低，便于维护。
[0011]为达到上述目的，本实用新型提出了一种太阳能路灯，该太阳能路灯包括:具有太阳能电池板和铁电池组的电源模块，所述铁电池组储存所述太阳能电池板输出的电能；包括多个相互并联的LED灯的LED灯组；以及分别与所述电源模块和所述LED灯组相连的充放电控制模块，所述充放电控制模块控制所述电源模块进行充电或放电，所述充放电控制模块包括:分别与所述电源模块和所述LED灯组相连的开关单元；根据光照强度生成光照强度检测信号的光照强度检测单元；分别与所述开关单元和所述光照强度检测单元相连的控制芯片。
[0012]本实用新型提出的太阳能路灯，采用铁电池组储存太阳能电池板输出的电能，进而通过控制芯片根据预设信号阈值和光照强度检测单元生成的光照强度检测信号控制开关单元导通或关断，从而实现控制电源模块进行充电或放电。该太阳能路灯的电源能量消耗少，效率和可靠性高，且结构简单，成本低，便于维护。
[0013]进一步地，所述充放电控制模块和所述电源模块通过电缆与所述LED灯组相连。
[0014]进一步地，所述电缆包括第一电缆和第二电缆，所述开关单元包括第一开关管和第二开关管，其中，所述第一开关管的第一端分别与所述太阳能电池板的一端和所述铁电池组的一端相连，所述第一开关管的第二端与所述第一电缆的一端相连，所述第一开关管的控制端与所述控制芯片相连；所述第一电缆的另一端与所述LED灯组的一端相连；所述第二电缆的一端与所述LED灯组的另一端相连；所述第二开关管的第一端与所述太阳能电池板的另一端相连，所述第二开关管的第二端分别与所述第二电缆的另一端、所述光照强度检测单元的一端和所述铁电池组的另一端相连，所述第二开关管的控制端与所述控制芯片相连。
[0015]进一步地，所述光照强度检测单元包括:光电二极管，所述光电二极管的阴极与所述控制芯片相连；第一电阻，所述第一电阻的一端与所述光电二极管的阳极相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第二开关管的第二端、所述第二电缆的另一端和所述铁电池组的另一端相连。
[0016]进一步地，所述太阳能路灯还包括串联的过充保护模块和过放保护模块，其中，所述过充保护模块的第一端分别与所述太阳能电池板的一端和所述第一开关管的第一端相连，所述过充保护模块的第二端与所述过放保护模块的第一端相连，所述过充保护模块的控制端和所述过放保护模块的控制端分别与所述控制芯片相连，所述过放保护模块的第二端与所述铁电池组的一端相连。
[0017]进一步地，所述过充保护模块为第三开关管，所述过放保护模块为第四开关管。
[0018]进一步地，所述第一开关管、所述第三开关管和所述第四开关管为NMOS管，所述第二开关管为PMOS管。
[0019]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0021]图1为根据本实用新型实施例的太阳能路灯的方框示意图；
[0022]图2为根据本实用新型一个实施例的太阳能路灯的结构示意图；
[0023]图3为根据本实用新型一个实施例的太阳能路灯的铁电池的放电曲线和LED灯的正向电压曲线；以及
[0024]图4为根据本实用新型另一个实施例的太阳能路灯的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0026]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0027]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0028]下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的太阳能路灯。
[0029]如图1所示，本实用新型实施例的太阳能路灯包括:电源模块10、LED灯组20和充放电控制模块30。其中，电源模块10具有太阳能电池板101和铁电池组102，太阳能电池板101将太阳能转换为电能，铁电池组102包括多个铁电池，铁电池组102储存太阳能电池板101输出的电能。LED灯组20包括多个相互并联的LED灯LED1至LEDN。充放电控制模块30分别与电源模块10和LED灯组20相连，充放电控制模块30控制电源模块10进行充电或放电，且充放电控制模块30包括:开关单元301、光照强度检测单元302和控制芯片303。其中，开关单元301分别与电源模块10和LED灯组20相连。光照强度检测单元302根据光照强度生成光照强度检测信号。控制芯片303分别与开关单元301和光照强度检测单元302相连，控制芯片303根据光照强度检测信号和预设信号阈值控制开关单元301导通或关断。
[0030]进一步地，如图2和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，充放电控制模块30和电源模块10通过电缆40与LED灯组20相连。
[0031]需要说明的是，电缆40导电部分的材质可以为具有阻抗的铜，电缆40的阻抗计算公式可以为:
[0032]R = ( ρ X L) /S
[0033]其中，P为导电部分的电阻率，L为电缆40的长度，S为导电部分的横截面积。
[0034]另外，需要说明的是，铁电池的放电曲线和LED灯的正向电压曲线如图3所示，其中，曲线1和曲线2为铁电池的放电曲线，曲线3为LED灯的正向电压曲线。从图3可以发现，在铁电池的某一时间段的放电曲线里，铁电池的电量大部分集中在某一放电平台即某一电压上，而LED灯的正向电压也近似为一定值。进一步地，如图2和图4所示，铁电池组102通过电缆40直接与LED灯组20相连，即铁电池组102可以直接给LED灯组20供电。在本实用新型的一个实施例中，铁电池组102的放电平台电压可以为3.2V，LED灯组20中多个相互并联的LED灯LED1至LEDN的正向导通电压可以为3V，因此，只需选择合适的阻抗R来匹配铁电池组102的放电平台电压与LED灯组20的正向导通电压之间的电压差，使得铁电池组102在能量集中的放电平台上输出LED灯组20所需的正向导通电流即可。从电缆40的阻抗计算公式可以发现，电缆40的阻抗R与长度L成正比，与导电部分的横截面积S成反比，从而确定阻抗R的大小，并选择合适的电缆横截面积后，即可确定电缆的长度。
[0035]因此，在本实用新型中，电缆40不仅用于连接充放电控制模块30、电源模块10和LED灯组20，更为关键的是作为阻抗R匹配铁电池组102的放电平台电压与LED灯组20的正向导通电压之间的电压差。需要说明的是，本实用新型实施例的铁电池组102的放电平台电压比LED灯组20的正向导通电压高，且铁电池组102的放电平台电压与LED灯组20的正向导通电压之间的电压差较小，因此，用于匹配的阻抗R也较小，从而可以避免电缆40太长导致浪费。
[0036]需要进一步说明的是，如图3所示，铁电池在充满电后的放电初始阶段，虽然电压较高，使得流过LED灯的电流比较大(超过LED灯所需的正向导通电流)，但是，由于放电初始阶段持续时间短，对LED灯几乎没有影响，故可以忽略掉该阶段，只需在铁电池能量集中的放电平台上，铁电池能够输出满足LED灯发光所需的正向导通电流，以及在选择相互并联的多个的LED灯LEDl至LEDN的电压档位时，选择电压一致性高的LED灯，以及在选择铁电池组102中的多个铁电池时，选择放电平台一致性好的铁电池。
[0037]进一步地，如图2和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，电缆40可以包括第一电缆401和第二电缆402，开关单元301可以包括第一开关管Ql和第二开关管Q2。其中，第一开关管Ql的第一端分别与太阳能电池板101的一端例如低电平端和铁电池组102的一端例如负极相连，第一开关管Ql的第二端与第一电缆401的一端相连，第一开关管Ql的控制端与控制芯片303相连。第一电缆401的另一端与LED灯组20的一端相连。第二电缆402的一端与LED灯组20的另一端相连。第二开关管Q2的第一端与太阳能电池板101的另一端例如高电平端相连，第二开关管Q2的第二端分别与第二电缆402的另一端、光照强度检测单元302的一端和铁电池组102的另一端例如正极相连，第二开关管Q2的控制端与控制芯片303相连。
[0038]进一步地，如图2和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，光照强度检测单元302可以包括光电二极管D和第一电阻R1。其中，光电二极管D的阴极与控制芯片303相连。第一电阻Rl的一端与光电二极管D的阳极相连，第一电阻Rl的另一端分别与第二开关管Q2的第二端、第二电缆402的另一端和铁电池组102的另一端相连。进一步地，光照强度检测单元302的电压可以作为光照强度检测信号，进而控制芯片303根据光照强度检测信号和预设信号阈值判断是白天还是黑夜，以控制第一开关管Ql和第二开关管Q2的导通或关断。具体地，在本实用新型的一个实施例中，当光照强度检测信号大于预设信号阈值时，控制芯片303判断是白天，并控制第一开关管Ql关断，第二开关管Q2导通，铁电池组102充电，LED灯组20不发光。在本实用新型的另一个实施例中，当光照强度检测信号大于预设信号阈值时，控制芯片303判断是黑夜，并控制第一开关管Ql导通，第二开关管Q2关断，铁电池组102放电，LED灯组20发光。
[0039]进一步地，如图4所示，在本实用新型的另一个实施例中，太阳能路灯还可以包括过充保护模块50和过放保护模块60。其中，过充保护模块50和过放保护模块60串联，过充保护模块50的第一端分别与太阳能电池板101的一端和第一开关管Ql的第一端相连，过充保护模块50的第二端与过放保护模块60的第一端相连，过充保护模块50的控制端和过放保护模块60的控制端分别与控制芯片303相连，过放保护模块60的第二端与铁电池组102的一端相连。
[0040]进一步地，如图4所示，在本实用新型的另一个实施例中，过充保护模块50可以为第三开关管Q3，过放保护模块60可以为第四开关管Q4。
[0041]具体地，在本实用新型的一个实施例中，当铁电池组102过充例如铁电池组102电压高于或等于铁电池组102的最大电压时，控制芯片303控制过充保护模块50例如第三开关管Q3关断以切断太阳能电池板101和铁电池组102之间的充电回路，从而保护铁电池组102。在本实用新型的另一个实施例中，当铁电池组102的放电电流过大或铁电池组102过放例如铁电池组102电压低于或等于铁电池组102的最小电压时，控制芯片303控制过放保护模块60例如第四开关管Q4关断以切断铁电池组102和LED灯组20之间的放电回路，铁电池组102不输出电能，实现保护铁电池组102。
[0042]进一步地，如图2和图4所示，在本实用新型的一个实施例中，第一开关管Ql、第三开关管Q3和第四开关管Q4可以为NMOS管，第二开关管Q2可以为PMOS管。
[0043]进一步地，如图4所示，在本实用新型的另一个实施例中，太阳能路灯还可以包括温度保护模块70，温度保护模块70检测铁电池组102的温度。进一步地，在本实用新型的一个实施例中，当铁电池组102的温度过高时，控制芯片303可以控制开关单元301关断，从而控制铁电池组102停止充电或放电。具体地，在本实用新型的一个实施例中，温度保护模块70可以为NTC热敏电阻Rntc。
[0044]本实用新型提出的太阳能路灯，采用铁电池组储存太阳能电池板输出的电能，进而通过控制芯片根据光照强度检测单元生成的光照强度检测信号和预设信号阈值控制开关单元导通或关断，从而实现控制电源模块进行充电或放电。该太阳能路灯只需调节电缆阻抗来匹配铁电池组的放电平台电压与LED灯组的正向导通电压之间的电压差，即可实现直接对LED灯组供电，节省了 DC转DC电源，电源能量消耗少，大大减轻了灯头重量，降低了成本，提高了效率和可靠性，且维护简单。
[0045]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本实用新型的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0046]在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(R0M)，可擦除可编辑只读存储器(EPR0M或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(⑶ROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0047]应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0048]本【技术领域】的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0049]此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0050]上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0051]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0052]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。
【权利要求】
1.一种太阳能路灯，其特征在于，包括: 具有太阳能电池板和铁电池组的电源模块，所述铁电池组储存所述太阳能电池板输出的电能； 包括多个相互并联的发光二极管LED灯的LED灯组；以及 分别与所述电源模块和所述LED灯组相连的充放电控制模块，所述充放电控制模块控制所述电源模块进行充电或放电，所述充放电控制模块包括: 分别与所述电源模块和所述LED灯组相连的开关单元； 根据光照强度生成光照强度检测信号的光照强度检测单元； 分别与所述开关单元和所述光照强度检测单元相连的控制芯片。
2.如权利要求1所述的太阳能路灯，其特征在于，所述充放电控制模块和所述电源模块通过电缆与所述LED灯组相连。
3.如权利要求2所述的太阳能路灯，其特征在于，所述电缆包括第一电缆和第二电缆，所述开关单元包括第一开关管和第二开关管，其中， 所述第一开关管的第一端分别与所述太阳能电池板的一端和所述铁电池组的一端相连，所述第一开关管的第二端与所述第一电缆的一端相连，所述第一开关管的控制端与所述控制芯片相连； 所述第一电缆的另一端与所述LED灯组的一端相连； 所述第二电缆的一端与所述LED灯组的另一端相连； 所述第二开关管的第一端与所述太阳能电池板的另一端相连，所述第二开关管的第二端分别与所述第二电缆的另一端、所述光照强度检测单元的一端和所述铁电池组的另一端相连，所述第二开关管的控制端与所述控制芯片相连。
4.如权利要求3所述的太阳能路灯，其特征在于，所述光照强度检测单元包括: 光电二极管，所述光电二极管的阴极与所述控制芯片相连； 第一电阻，所述第一电阻的一端与所述光电二极管的阳极相连，所述第一电阻的另一端分别与所述第二开关管的第二端、所述第二电缆的另一端和所述铁电池组的另一端相连。
5.如权利要求4所述的太阳能路灯，其特征在于，还包括串联的过充保护模块和过放保护模块，其中，所述过充保护模块的第一端分别与所述太阳能电池板的一端和所述第一开关管的第一端相连，所述过充保护模块的第二端与所述过放保护模块的第一端相连，所述过充保护模块的控制端和所述过放保护模块的控制端分别与所述控制芯片相连，所述过放保护模块的第二端与所述铁电池组的一端相连。
6.如权利要求5所述的太阳能路灯，其特征在于，所述过充保护模块为第三开关管，所述过放保护模块为第四开关管。
7.如权利要求6中任一项所述的太阳能路灯，其特征在于，所述第一开关管、所述第三开关管和所述第四开关管为NMOS管，所述第二开关管为PMOS管。
【文档编号】F21Y101/02GK204100099SQ201420427400
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】陈晓刚 申请人:比亚迪股份有限公司