节能型太阳能照明装置的制作方法

本实用新型涉及照明装置，尤其是涉及一种节能型太阳能照明装置。

背景技术：

一般的照明装置或灯具是采用传统白炽灯泡、灯管或省电灯泡等作为发光元件以提供照明；而随着技术进步，以发光二极管(LED)作为发光元件的设计也越来越广泛，并能带来更佳的照明效果。

此外，由于现今对于环保的重视，如何有效对具有再生特质的资源进行利用与开发已成为当今的重要议题。太阳光便是一种取之不尽、用之不竭的自然而洁净的资源，例如，将利用太阳光转换产生电能的技术制造的太阳能电池(Solar Cell)或太阳能板进行各种应用，即能提供相关电力装置所需的使用能源。

因此，针对户外的照明装置，例如路灯，利用太阳能电池或太阳能板作为其照明运作的电力来源，便为一种极具节能、环保且适当的概念与措施。也正因为设置于户外或可携带至户外的照明装置能较有效地接收到太阳光的照射，使得设置于其上的太阳能电池或太阳能板能够较固设于室内产生更佳的光电转换效果。

目前户外照明装置结合太阳能技术已有相当程度的发展，且于业界也有普遍地应用。但是由于太阳能发电具有先天性的条件限制，也就是只能在日间或晴天时将所转换的电能作储存，夜间或日照不足时则无法发电，使得装置的运作除了太阳能外还须考虑其它供电来源，以避免太阳能的储电不足以提供照明运作。相关混合供电技术可参考中国发明专利申请公布号CN102913839B、CN102478195A所揭露的内容。

然而，即使于照明装置中设置其它的辅助电源，其目的也仅是在于保证供电上的稳定性而已，与原先使用太阳能技术的节能主旨并无明显关联。举例来说，若照明装置于日间无法有效储存电能，于需要供电时则仅能使用其它的辅助电源；如此的设计与一般照明装置并无不同，也无法达到任何的节能运作效果。是以，如何解决此一现有技术存在的问题，便为本实用新型发展的主要目的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种能更有效地节省能源的节能型太阳能照明装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种节能型太阳能照明装置，包括发光模块、太阳能模块、电池座、感应器以及控制电路。该发光模块用以发光而产生照明；该太阳能模块用以于户外环境接收光能并进行转换，进而提供一太阳能转换电能；该电池座用以提供产生一电池电能的一电池组做组装；该感应器用以进行感应并产生一感应信号；该控制电路用以控制由该太阳能模块提供该太阳能转换电能或由该电池组提供该电池电能予该发光模块，并根据该感应信号进行判断，进而控制该发光模块发光或不发光。

较佳地，该感应器为一被动式动作感应器和一主动式动作感应器中的任一者；其中，该被动式动作感应器为被动式人体红外线(PIR)感应器，而该主动式动作感应器为主动式微波(Microwave)感应器。

较佳地，该主动式微波感应器至少包括一具有省电模式的微波模块。

较佳地，该感应器为用以进行动作感应并产生一动作感应信号的动作感应器，且当该动作感应信号反应于一动作感应范围内呈现出具有动作变化情形时，该控制电路控制该发光模块发光；当该动作感应信号反应于该动作感应范围内呈现出不具有动作变化情形时，该控制电路控制该发光模块不发光。

较佳地，该控制电路于该发光模块以一第一光强度发光时，控制该发光模块先转以一第二光强度发光后再转成不发光，且该第二光强度小于该第一光强度。

较佳地，该节能型太阳能照明装置还包括光感应器，用以进行环境光感应并产生一光感应信号，而该控制电路用以根据该光感应信号进行判断，进而控制该发光模块发光或不发光。

较佳地，该感应器为用以进行动作感应并产生一动作感应信号的动作感应器，且当该光感应信号反应于一光感应范围内的环境光未达一光强度门槛值且该动作感应信号反应于一动作感应范围内呈现出具有动作变化情形时，该控制电路控制该发光模块发光；当该光感应信号反应于该光感应范围内的环境光达到或超过该光强度门槛值时，该控制电路控制该发光模块不发光。

较佳地，该感应器为用以进行动作感应并产生一动作感应信号的动作感应器，且当该光感应信号反应于一光感应范围内的环境光未达一光强度门槛值时，该控制电路控制该动作感应器进行动作感应；当该光感应信号反应于该光感应范围内的环境光达到或超过该光强度门槛值时，该控制电路控制该动作感应器停止动作感应。

较佳地，该控制电路控制优先由该太阳能模块提供该太阳能转换电能予该发光模块。

较佳地，该控制电路根据该太阳能转换电能的电压而控制由该太阳能模块提供该太阳能转换电能或由该电池组提供该电池电能予该发光模块。

较佳地，当该太阳能转换电能的电压未达一输出门槛值时，该控制电路控制该太阳能模块停止提供该太阳能转换电能。

较佳地，该发光模块包括一个或多个发光二极管单元。

较佳地，该节能型太阳能照明装置还包括传输模块，而当该电池电能的电压未达一输出门槛值时，该控制电路藉由该传输模块发出一警告信息至一后端监控界面。

本实用新型还提供一种节能型太阳能照明装置，包括发光模块、太阳能模块、预置型电能供给模块、感应器以及控制电路。该发光模块用以发光而产生照明；该太阳能模块用以于户外环境接收光能并进行转换，进而提供一太阳能转换电能；该感应器用以进行感应并产生一感应信号；该控制电路用以控制由该太阳能模块提供该太阳能转换电能或由该预置型电能供给模块提供一预置型电能予该发光模块，并根据该感应信号进行判断，进而控制该发光模块发光或不发光。

较佳地，该太阳能模块至少包括一太阳能板与一太阳能电池。

较佳地，该预置型电能供给模块至少包括一电池座以及产生一电池电能且组装于该电池座的一电池组。

较佳地，该感应器为一被动式动作感应器和一主动式动作感应器中的任一者；其中，该被动式动作感应器为被动式人体红外线(PIR)感应器，而该主动式动作感应器为主动式微波(Microwave)感应器。

较佳地，该主动式微波感应器至少包括一具有省电模式的微波模块。

较佳地，该感应器为用以应一环境温度变化而产生一温度感应信号的温度感应器，且该控制电路应该温度感应信号处于一过高温状态或一过低温状态，控制该太阳能模块停止提供该太阳能转换电能予该发光模块，或控制该预置型电能供给模块停止提供该预置型电能予该发光模块。

本实用新型节能型太阳能照明装置除了具有太阳能转换电能与电池电能两种独立的电源，以提供给发光模块进行照明之外，还利用包括动作感应技术在内的各种感应手段或更加上环境光感应技术，以适切地控制该发光模块的照明与否，如此，使得所提出的照明装置能更有效地达到节省能源的目的。

为了对本实用新型的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，做详细说明。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例所提出的一节能型太阳能照明装置100的外观立体示意图。

图2为图1中的节能型太阳能照明装置100的功能方块示意图。

图3为本实用新型第二实施例所提出的一节能型太阳能照明装置100’的功能方块示意图。

图4为应用于本实用新型所揭露的主动式微波(Microwave)感应器中的微波模块的实施概念示意图。

具体实施方式

以下提出实施例以对本实用新型进行详细说明，这些实施例仅用以作为范例说明，并不会限缩本实用新型欲保护的范围。此外，实施例中的图式省略不必要的元件，以清楚显示本实用新型的技术特点。

现以一第一实施例进行本实用新型的节能型太阳能照明装置的实施说明。请同时参见图1和图2，其中图1为第一实施例所提出的一节能型太阳能照明装置100的外观立体示意图；图2为该节能型太阳能照明装置100的功能方块示意图。如图1所示，于外观上可看出该照明装置100包含有一机体10、一发光模块12、一太阳能模块11和一动作感应器13，而该发光模块12、该太阳能模块11与该动作感应器13设置于该机体10上。其中该发光模块12用以发光而产生照明，该太阳能模块11用以于户外环境接收光能并进行转换，而该动作感应器13则用以进行动作感应。其中，该太阳能模块11至少包括一太阳能板111与一太阳能电池(图未示出)。

如图2所示，该照明装置100更进一步包含有一电池座14和一控制电路15。详细来说，该照明装置100具有相关的电路结构，此电路结构与该电池座14设置于该机体10中，该控制电路15及相关的电子元件等可设置于一电路板(未显示于图式)上，且该控制电路15是经电路分别电连接于该发光模块12、该太阳能模块11、该电池座14和该动作感应器13以进行控制或传输电能。该控制电路15是由诸如处理器、内存、信号检测器、信号放大器、信号开关等电子元件所组成，而相关的控制指令(抑或程序控制码)可采用韧件或软件方式储存记录于该控制电路15的内存中，以提供处理器自动存取与执行。

需注意的是，在图1中所示的照明装置100的结构外观仅为一实施例的举例说明而已，其结构外观的设计可在本实用新型所提出的节能型太阳能照明装置的概念下做其它可轻易联想的变化实施。举例来说，该照明装置100可采用不同的固设方式做结构设计。例如可采用一固定支架搭配至少两个栓锁螺丝钉而固设于墙壁上，或采用一固定支架搭配一弹性钳(spring clamp)而夹合于细柱体或平面板材上，或采用一固定支架搭配可调螺距的一卡固钳(mount clamp)而卡固于细柱体或平面板材上，或采用一固定支架搭配一插杆(pole)而插设于草地上，或采用一固定支架搭配一基座(base)而直接置放于平面上。

另一方面，为了达到有效的运作，该太阳能模块11(尤其是其中的太阳能板)可设置于该机体10的侧面并转朝向上以利日光照射，该发光模块12可设置于该机体10的顶面并转朝向下以利于一对应范围内进行照明，而该动作感应器13则可设置于该机体10的底面以利于一动作感应范围内进行动作感应。再者，该发光模块12是采用一个或多个发光二极管单元作设置。

另外，本实用新型中该电池座14则用以提供可产生一电池电能的一电池组141作组装，且该电池组141是视该发光模块12的运作电压而采用提供适合的驱动电压的电池与数目。本实用新型的特征之一在于，该电池座14与该电池组141所构成的一预置型电能供给模块，是用以与该太阳能模块11相互搭配使用，且本实用新型不提供任何外接式(包括市电在内)或即插即用式的电能供给手段，以降低设计与生产成本。如此一来，该太阳能模块11转换所接收的光能而提供一太阳能转换电能，而该电池组141则预备提供该电池电能(即，为一预置型电能)。换句话说，本实用新型的节能型太阳能照明装置具有该太阳能转换电能与该电池电能两种独立的电源，以提供予该发光模块12作照明之用。

但于此同时，本实用新型的另一特征即在于在使用节能的太阳能转换电能作为照明电源的条件下，除了使用独立的电池电能作为辅助的电源外，还需同时自动判断适合的照明时机或切换电源的时机，以更进一步优化整体的省电效果，以有效延长该照明装置100的使用寿命。

于此第一实施例中，以该动作感应器13的设置及其感应结果作为主要的判断依据。该动作感应器13可为一被动式动作感应器和一主动式动作感应器中的任一者；其中，该被动式动作感应器可为一被动式人体红外线(PIR)感应器，而该主动式动作感应器可为一主动式微波(Microwave)感应器。

当然，前述被动式人体红外线(PIR)感应器与主动式微波(Microwave)感应器的运作原理虽有所不同，但相同的功能是可于一动作感应范围内感应出是否有人员或物体经过或是有人员或物体发生动作变化等的情形，进而能根据感应范围内相关的变化情形来执行所设定的控制，也就是该发光模块12的照明与否。

由于当所述的动作感应范围内无动作变化情形时，代表没有人员经过而无提供照明的需求。因此，为求更能有效地达到节省能源的目的，于此实施例中设计当有动作变化情形时才使该发光模块12发光。详细来说，该动作感应器13在开始进行动作感应后会对应地产生一动作感应信号，而该控制电路15将根据该动作感应信号进行判断。当该动作感应信号反应于该动作感应范围内呈现出具有动作变化情形时，该控制电路15控制该发光模块12发光；当该动作感应信号反应于该动作感应范围内呈现出不具有动作变化情形时，该控制电路15控制该发光模块12不发光。

更进一步来说，此实施例的该照明装置100还包含有一操作界面16，该操作界面16可设置有开启(ON)、关闭(OFF)、自动(AUTO)等操作模式设定键；其中的开启键为开启该发光模块12进行长时间发光或手动控制发光，关闭键为停止该照明装置100的运作(使该发光模块12不发光)，自动键则为使该照明装置100进行上述动作感应的自动照明运作。

是以，在设定成自动模式下，当所述的动作感应范围内无动作变化情形时，该发光模块12便不发光，或是从先前的发光状态转为不发光。而从开始判断出无动作变化情形至转为不发光的此时间长度可作预设，或是可定义该发光模块12每次发光的时间为固定的长度。另外，此实施例的该照明装置100还设置有一调整界面17，而该调整界面17可具有提供使用者手动调整照明亮度及调整照明时间等功能的多个旋钮。

该操作界面16与该调整界面17仅为此实施例中的一种举例说明而已，在类似的实施概念下亦可将其做不同的变化设计。举例来说，可将该操作界面16与该调整界面17做整合，而能以一个或两个旋钮方式做设置并提供使用者切换运作出指定的模式或功能。

承上所述，由于该发光模块12是以发光二极管(LED)的材料做设置，所以照明亮度的调整可经由对其发光二极管单元的输出功率加以控制而能完成。是以，第一实施例于照明亮度的呈现方面还可做进一步变化。举例来说，在设定成自动模式的情况下，当该发光模块12发光后，所述的动作感应范围内又无动作变化情形时，该发光模块12的不发光方式可被设定为两阶段式；也就是该控制电路15初始时使该发光模块12以一第一光强度发光，接着使该发光模块12先转以光强度较该第一光强度小的一第二光强度发光后，再转成不发光。

再者，于以该第二光强度发光的期间，若在该动作感应范围内又有动作变化情形时，该发光模块12可再转以光强度较大的该第一光强度发光。由此可知，此设计虽然延长了该发光模块12每一次发光的时间，但以该第二光强度进行照明的方式并不至于造成过多电能的耗用，却能达到提升安全与有利监视的效果，还可同时避免短时间内差异过大的亮灭容易造成人员眼睛不适或可能损坏发光单元的材料性能等问题。

由第一实施例及其可能的实施变化可知，藉由感应当有人员或物体通过时才使该发光模块12启动照明的方式有效地达成了节能的功效。若该太阳能模块11在日间或晴天转换并储存了足够的太阳能转换电能，有效的节能技术将可能允许不使用到或仅使用到少量的电池电能。而上述关于动作感应的自动照明运作是对于判断适合的照明时机做实施说明；此外，第一实施例另一方面还包括了自动判断切换电源的时机，也就是在太阳能转换电能与电池电能之间做供电的切换。

由于该电池组141是一种耗材，当其中的电池电能耗尽时便需进行替换。但该太阳能模块11具有可充电性，因而可较长期地使用而不需替换。是以，为了减少该电池电能的耗用及频繁的更换，于此第一实施例中设计当有照明需求时，该控制电路15将控制优先由该太阳能模块11提供该太阳能转换电能予该发光模块12进行发光。

承上所述，该控制电路15还根据该太阳能转换电能的电压而控制由该太阳能模块11提供该太阳能转换电能或由该电池组141提供该电池电能予该发光模块12。详细来说，当该太阳能转换电能仍可应该发光模块12的运作电压而加以供应时，该控制电路15仍切换至该太阳能模块11而使用太阳能转换电能；当该太阳能转换电能不足以供应该发光模块12的运作电压时，该控制电路15才切换至该电池组141而使用电池电能。

同时，以该电池组141供应电能给该发光模块12时，亦可以选择自动降低供电的功率(亦即，降低该发光模块12的照明亮度)，以进一步节省该电池组141的耗电，且可达到提醒使用者目前所使用电能种类的功效。

此外，除了根据该发光模块12的运作电压与所储存的太阳能转换电能做比较与判断外，为了维持该太阳能模块11的表现效能，依其材料特性亦不宜将所储存的电能做过度放电，也就是不能将该太阳能转换电能完全耗尽。是以，此第一实施例的自动判断切换电源的时机还可进一步设计成当该太阳能转换电能的电压未达一输出门槛值时，该控制电路15控制该太阳能模块11停止提供该太阳能转换电能；也就是若有照明需求时，该控制电路15将控制由该电池组141提供该电池电能予该发光模块12进行发光。

另一方面，由于该电池组141是一种耗材，当其中的电池电能耗尽时便需进行替换。是以，该照明装置100还可包含有一传输模块18，而该控制电路15可监测该电池电能的电压。举例而言，该传输模块18可为一Wi-Fi规格、一蓝牙规格或无线局域网络传输模块，或为一3G/4G/5G等等长距离通信的无线电信通信模块，甚或为使用一有线电信通信模块，亦可。

其中，当该电池电能的电压未达一输出门槛值时(即电池电能将耗尽)，该控制电路15将藉由该传输模块18发出一警告信息至一后端监控界面(可经由有线/无线互联网或局域网络，或有线/无线电信通信网路)，使得控制该后端监控界面的使用者能因此得知该电池组141的状态并前往替换。

现以一第二实施例进行本实用新型的节能型太阳能照明装置的实施说明。请参见图3，为一节能型太阳能照明装置100’的功能方块示意图。此第二实施例的节能型太阳能照明装置100’和第一实施例的节能型太阳能照明装置100于外观设计或元件功能上可为相同或相近，且两者于自动判断切换电源的时机的概念亦可相同，两者的差异仅在于判断适合的照明时机的技术。需注意的是，功能相同(或相近)的元件是以相同的编号做示意。

如图3所示，此第二实施例的照明装置100’还包含有一光感应器19，而该光感应器19是用以进行环境光感应。类似地，该光感应器19亦经电路而电连接于该控制电路15而被控制。该光感应器19的设置位置可位于该动作感应器13的一旁，并可设置于该机体的底面以利于一光感应范围内进行环境光感应。该光感应器19为一具有光敏元件(例如光敏晶体管、光二极管、光敏电阻等)的感应器，可将所感应到的光波信号转换成为电信号，进而提供进一步的判断与利用。换句话说，此第二实施例判断适合的照明时机的技术除了包括进行动作感应外，还包括环境光感应。

由于当所述的光感应范围内的环境光较亮时(例如白天)代表光线充足而无提供照明的需求，因此，为求更能有效地达到节省能源的目的，仅设计当环境光较暗时(例如晚上)才有使该发光模块12发光的必要。详细来说，该光感应器19在开始进行环境光感应后会对应地产生一光感应信号，而该控制电路15将根据该光感应信号进行判断。此外，此第二实施例亦一并考虑该动作感应器13进行动作感应所产生的该动作感应信号，而该控制电路15亦将根据该动作感应信号进行判断。当该光感应信号反应于该光感应范围内的环境光未达一光强度门槛值且该动作感应信号反应于该动作感应范围内呈现出具有动作变化情形时，该控制电路15控制该发光模块12发光；当该光感应信号反应于该光感应范围内的环境光达到或超过该光强度门槛值时，则无论是否有动作变化情形，该控制电路15都控制该发光模块12不发光。

此第二实施例中的该光感应范围可与该动作感应范围相互重叠，或可代表指向为同一范围。然而就实际运作上来说，光感应范围与动作感应范围的大小不尽相同，通常光感应范围较大而动作感应范围较小。为求理想的感应效果，较佳的设计方式为将动作感应范围包含于光感应范围之中。当然，此两感应范围的大小亦可依使用者需求而另做不同的设置。

再则，有关上述第二实施例中对于判断适合的照明时机的条件集合，请参阅如下所示；

其中，表格内打勾“V”的示意为使该发光模块12发光，而打叉“X”的示意为使该发光模块12不发光。是以，可知唯有在环境光较暗(即未达光强度门槛值)且有动作变化情形时，才设计使该发光模块12发光。而于环境光较暗但无动作变化情形时，则仍设计为无照明的必要。再者，于环境光较亮(即达到或超过光强度门槛值)时，则因光线充足所以不管是否有动作变化情形，皆设计为无照明的必要。

承上所述，以动作感应与环境光感应的特性来说，环境光的变化大约与日夜变化相符合，但感应范围中的人员或物体的动作与否则为随机。因此，在结合两种感应技术的前提下，除了可设计此两种感应方式同时进行之外，亦可进一步设计此两种感应方式的先后顺序，也就是先进行环境光感应后再进行动作感应。

详细来说，可设计当该光感应信号反应于该光感应范围内的环境光未达该光强度门槛值时，该控制电路15才控制该动作感应器13进行动作感应；当该光感应信号反应于该光感应范围内的环境光达到或超过该光强度门槛值时，该控制电路15则控制该动作感应器13停止动作感应。原因在于，若白天光线充足时，并无提供照明的必要，因此可以停止该动作感应器13的运作或避免持续运作该动作感应器13。如此，节能的功效将更显著。

本实用新型还可根据上述的第一实施例与第二实施例所揭露的概念做其它的变化实施。举例来说，可将照明装置用以产生照明的发光模块设为两组或两组以上，而每一发光模块所朝向的照明区域可互为不同或有所重叠。接着，控制电路可根据动作感应器于动作感应范围内的特定对应区域中所感应的动作变化情形，而控制由其中对应的一发光模块发光以产生照明。

另外，前述各实施例中的该动作感应器13采用主动式微波(Microwave)感应器来实施时，通常会面临较为耗电的情况发生，是以，为进一步降低电能的消耗，本实用新型亦可透过一些省电技巧并搭配前述照明时机的条件集合，而可有效延长照明装置的使用时间。

举例而言，如图4所示，其为应用于本实用新型所揭露的主动式微波(Microwave)感应器中的一微波模块131的实施概念示意图；于其中，该微波模块131至少包括一微波天线电路板1311以及一微波信号放大电路板1312，且该微波信号放大电路板1312与该微波天线电路板1311是透过一第一电连接端口13121相互耦接后，再透过一第二电连接端口13122而耦接于该控制电路15。如此一来，只要于该第二电连接端口13122事先预留一省电脚(图未示出)，即可使该微波模块131进入一省电模式；亦即，可于环境光较暗(即未达光强度门槛值)才进行主动微波侦测，并可调整主动微波侦测的侦测频率，且在环境光较亮(即到达光强度门槛值以上)，停止前述主动微波侦测。

当然，上述省电模式的实施方式并非唯一，且本实用新型中该天线模块1311中的柱状式天线(如图4所示)，也可予以修改并替换为平面式印刷天线(图未示出)，且不以此为限。

当然，于前述本实用新型各实施例中皆是采用动作感应器13作为感应手段，但本技术领域普通技术人员，亦可改用其它感应手段，例如，主动式/被动式声波感应器或温度感应器等等各式感应器据以实施，而不以上述实施例为限。

例如，于前述本实用新型各实施例中，更可包括用以应一环境温度变化而产生一温度感应信号的温度感应器(图未示岀)，且该温度感应器电连接于该控制电路15，以使该控制电路15应该温度感应信号处于一过高温状态或一过低温状态，控制该太阳能模块11停止提供太阳能转换电能予发光模块12，或控制该电池组141停止提供该电池电能予该发光模块12，以保护并延长该太阳能模块11与该电池组141的使用寿命。

综上所述，本实用新型所提出的节能型太阳能照明装置除了具有该太阳能转换电能与该电池电能两种独立的电源，以提供予该发光模块进行照明之外，还利用了包括动作感应技术在内的各种感应手段或更加上环境光感应技术，以适切地控制该发光模块的照明与否；如此，使得所提出的照明装置能更有效地达到节省能源的目的。

是故，本实用新型能有效解决现有技术中所提出的相关问题，而成功地达到本实用新型的主要目的。

虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视其权利要求所界定者为准。