高效长亮型太阳能LED路灯及其安装方法与流程

本发明涉及照明领域，特别是涉及一种高效长亮型太阳能LED路灯及其安装方法。

背景技术：

太阳能LED路灯主要由太阳能电池组件部分、LED灯头、控制箱(内有控制器、蓄电池)和灯杆几部分构成；太阳能LED路灯以太阳光为能源，白天进行充电，将太阳能转化为电能存储在蓄电池中，蓄电池多采用铅酸电池，夜间通过控制器进行放电。现在产品存在以下缺陷：

①现有的LED灯头光源采用单颗大功率LED作为光源，灯头发热严重，需要专用的散热结构，成本高，光源使用寿命短，转换效率低。

②现有的太阳能路灯控制器都是时间控制，每天固定的功率，相同的时间进行放电，蓄电池容量虽然大，不能智能放电，电池经常处于亏损状态，在连续几个阴雨天后，电池电量耗尽，路灯就变成一个“死灯”，彻底灭掉。

③充电采用直冲的方式，充电效率低。

④现有的太阳能路灯的太阳能板的安装角度相同，不能合理的调节太阳能板的朝向，太阳能的收集效率低。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种易于调节太阳能板角度的高效长亮型太阳能LED路灯。

本发明的另一个目的在于提供一种易于操作的高效长亮型太阳能LED路灯的安装方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种高效长亮型太阳能LED路灯，包括灯体、光源、太阳能板、角度调节机构、控制电路板、蓄电池；所述的光源安装在灯体内且穿出灯体壁面，控制电路板、蓄电池皆安装在灯体内且控制电路板通过导线与蓄电池、光源电连接，太阳能板通过可实现万向调节的角度调节机构安装在灯体上。

所述的角度调节机构由横向剪刀梯和纵向剪刀梯组成。横向剪刀梯的底部连接在纵向剪刀梯的顶部，横向剪刀梯的顶部连接在太阳能板上，纵向剪刀梯的底部连接在灯体上，横向剪刀梯和纵向剪刀梯的中心线夹角呈直角。

所述的角度调节机构位丝杆调节机构；所述的丝杆调节机构包括四根螺杆和八个螺杆座；所述的螺杆座上设有螺纹孔，八个螺杆座中的四个螺杆座分别固定安装在灯体的四个角上，另四个螺杆座分别固定安装在太阳能板的四个角上，螺杆的两端分别螺接灯体角上螺杆座的螺纹孔内和太阳能板的角上螺杆座的螺纹孔内。

所述的控制电路板上设有开关和状态指示灯。

本发明还包括灯具连杆，该灯具连杆固定安装在灯体上，用于与电线杆连接。

本发明是一种高效长亮型太阳能LED路灯的安装方式，包括以下步骤：

(1)依据安装地的经纬度和安装地太阳的高度角，确定太阳能板的朝向和倾角；

(2)调节角度调节机构，使太阳能板的朝向和倾角达到步骤(1)所确定的太阳能板的朝向和倾角；

(3)将调节好的太阳能板角度的灯体通过灯具连杆固定安装在已埋设好的电线杆上。

在步骤(1)中，太阳的高度角和太阳能板采集面的倾角的计算步骤如下：

(1.1)计算赤纬δ：

其中：n为该天自1月1日算起是一年中的第几天；

(1.2)计算太阳能的高度角：

其中：ω为时角，正午为0，上午为正，下午为负，每小时15°每分钟15’，每秒钟15”；为当地纬度；

(1.3)确定太阳能方位角南半球正南，北半球朝正北。

(1.4)计算太阳能板采集面的倾角s：

s＝90°-α。

采用上述方案后，本发明具有以下优点：

1、由于本发明太阳能板通过可实现万向调节的角度调节机构安装在灯体上，角度调节机构可在180°的范围内调节太阳能板的摆动方向，安装时，可根据当地太阳的照射方向调节角度调节机构，从而调节太阳能板的安装角度，调节方便，太阳能板收集太阳能的 效率高。

2、本发明在充电方式上面采用锂电池充电管理芯片，进行MPPT方式充电，实时追踪太阳能的最大功率点，以最大功率给电池进行充电充电效率达到92％。比传统太阳能路灯效率高很多。

3、本发明的光源采用串并的方式，通过透镜，路灯下照度为5lux处光斑能达到20米，同时采用0.2w的灯珠，有效的降低发热，增大发光强度，避免了传统大功率灯珠灯头的发热情况，不需要专用的散热结构。

4、本发明的放电电路上采用LED升压芯片，进行充电升压驱动LED灯板，有效效率达94.6％。

5、本发明的电路上对电池容量进行实时监测，判断，每天的放电策略根据电池容量进行换算，保证在连续阴雨天为15天的情况下依然能够亮灯。比传统的只能亮2-3天的太阳能路灯用的电量更少，亮灯天数更多。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是是本发明的俯视轴测图；

图2是是本发明的仰视轴测图；

图3是本发明的正视图；

图4是本发明的侧视图；

图5是本发明的立体分解图；

图6是本发明角度调节机构另一种实施例的轴测图；

图7是本发明太阳能系统总框图；

图8是本发明太阳能板安装角度的示意图；

图9是本发明路灯控制器框图。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明是一种高效长亮型太阳能LED路灯，包括灯体1、光源2、太阳能板3、角度调节机构4、控制电路板5、蓄电池6、灯具连杆7、面板11。

所述的光源2安装在灯体1内且穿出灯体1壁面，控制电路板5、蓄电池6皆安装在灯体1内且控制电路板5通过导线与蓄电池6、光源2电连接，太阳能板3通过可实现万向调节的角度调节机构4安装在灯体1上。所述的灯具连杆7固定安装在灯体1的一端，用于与电线杆连接。

所述的控制电路板5上设有开关51和状态指示灯52，开关51穿设在灯体1的面板11上。

本发明公开了两种角度调节机构4：

第一种角度调节机构4由横向剪刀梯41和纵向剪刀梯42组成。横向剪刀梯41的底部连接在纵向剪刀梯42的顶部，横向剪刀梯41的顶部连接在太阳能板3上，纵向剪刀梯42的底部连接在灯体1上，横向剪刀梯41和纵向剪刀梯42的中心线夹角呈直角。

如图6所示，第二种角度调节机构4’为丝杆调节机构4’。所述的丝杆调节机构4’包括四根螺杆41’和八个螺杆座42’；所述的螺杆座42’上设有螺纹孔，八个螺杆座42’中的四个螺杆座42’分别固定安装在灯体1的四个角上，另四个螺杆座42’分别固定安装在太阳能板3的四个角上，螺杆41’的两端分别螺接灯体1角上螺杆座42’的螺纹孔内和太阳能板3的角上螺杆座42’的螺纹孔内。为了实现万向调节，一组丝杆调节机构4的底部连接在另一 组丝杆调节机构4的顶部。

本发明的太阳能板3、控制电路板5、角度调节机构4、光源2、灯具连杆7构成一体化灯头。

本发明控制电路板5的电路图：

如图7所示，太阳能系统总框图，包括光源2、太阳能板3、控制电路板5、蓄电池6。

如图9所示，为路灯控制器框图，控制器采用STC15系列单片机作为系统的主控芯片，选用相应的外围芯片设计了太阳能路灯充放电控制器，其包括以下模块：

电源模块53：由AMS1117.5.0DC-DC降压芯片将蓄电池12v转换为5v电压供单片机工作；

太阳能电池电压采集模块54：由分压电阻构成分压模块再送到单片机AD检测口；

蓄电池电压采集模块55：由分压电阻构成分压模块再送到单片机AD检测口；

充电模式采集模块56：单片机采集充电控制芯片目前的充电状态；

LED驱动模块57：采用VAS1350可调光芯片驱动五串LED灯，单片机输出PWM控制发光功率；

数码管显示模块58：由四段共阴数码管组成，用于显示电池电压和工作模式；

LED指示灯59：由两个贴片LED灯组成，用于指示当前充放 电状态；

微处理器60。

如图1、图8所示，本发明是一种高效长亮型太阳能LED路灯的安装方式，包括以下步骤：

(1)依据安装地的经纬度和安装地太阳的高度角α，确定太阳能板3的朝向和倾角s；

(2)调节角度调节机构4，使太阳能板3的朝向和倾角s达到步骤(1)所确定的太阳能板3的朝向和倾角s；

(3)将调节好的太阳能板3角度的灯体1通过灯具连杆7固定安装在已埋设好的电线杆上。

在步骤(1)中，太阳的高度角和太阳能板3采集面的倾角s的计算步骤如下：

(1.1)计算赤纬δ：

其中：n为该天自1月1日算起是一年中的第几天；

(1.2)计算太阳能的高度角：

其中：ω为时角，正午为0，上午为正，下午为负，每小时15°每分钟15’，每秒钟15”；为当地纬度；

(1.3)确定太阳能方位角南半球正南，北半球朝正北。

(1.4)计算太阳能板3采集面的倾角s：

s＝90°-α

具体计算实施例如下：

(1)厦门：纬度(N24°37’)

1.n取平均值n＝365/2＝182.5

2.赤纬

3太阳能的高度角

4.太阳能板3采集面的倾角s：

s＝90°-α

＝33.47°

(2)北京：纬度(N39°26’)

1.n取平均值n＝365/2＝182.5

2.赤纬

3太阳能的高度角

4.太阳能板3采集面的倾角s：

s＝90°-α

＝16.49°

本发明工作原理：

①本发明在充电方式上面采用充电管理芯片MPPT方式充电，实时追踪太阳能的最大功率点，以最大功率给蓄电池6进行充电充电效率达到92％。

②灯具的光源2采用串并的方式，通过透镜，路灯下照度为5lux处光斑能达到20米，同时采用0.2w的灯珠，有效的降低发热，增大发光强度。

③放电电路上采用的LED升压芯片，进行充电升压驱动LED灯板，有效效率达94.6％。

④电路上对电池容量进行实时监测，判断，每天的放电策略根据电池容量进行换算，保证在连续阴雨天为15天的情况下依然能够亮灯。

本发明与传统产品的对比：

①市场上的太阳能LED路灯，普遍充电效率低，本发明采用要提高充电效率，最大限度的将太阳能转化为电能储存在电池里。

②市场上的太阳能LED路灯，每天都是以恒定的功率进行放电，本发明根据电池电量进行实时判断检测，改变放电策略。

③市场上的太阳能LED路灯，灯头采用大功率灯珠，发热严重，本发明采用0.2W的灯珠，采用合理的串并方式，解决发热问题，就不需要加散热装置了。

本发明的重点就在于：设有可万向调节的角度调节机构。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，角度调节机构的结构形式可有多种，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。