一种智能化清洁能源高亮度LED路灯 【技术领域】
本发明涉及一种智能化清洁能源高亮度LED路灯，具体地说是一种把风能和太阳能转化为电能，并且把这些电能储存起来，通过智能化控制系统把电能提供给高亮度白光LED的一种路灯。
背景技术
能源问题是当今世界最令人关注的问题之一。作为人类生活中必不可少的一个重要组成部分，照明尤其是道路照明所消耗的能量是相当惊人的。高亮度白光LED具有发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快等优越的性能，因此它将成为未来主要的照明工具之一。风能是一种无污染、时间限制比较少的能源，太阳能是人类可以利用的最丰富的能源，二者均为分布广泛而且永不枯竭的能源。两者互相补充，使清洁能源得到更充分的利用。用环保型的蓄电系统把电能储存起来，再通过智能化控制系统把电能提供给高亮度LED。这种路灯不需要直接提供电能，而且可以根据环境明暗自动控制路灯的开关，充分体现了其智能化与节能的特点。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种用清洁能源作为能量来源，并用智能化系统进行开关控制的高亮度LED路灯，包括风能装置，太阳能装置，储能装置，智能化控制系统，高亮度白光LED，灯柱及支架六个部分；所述的风能装置包括叶片、主动齿轮、增速箱、直流发电机；所述的太阳能装置包括聚光透镜、太阳能电池板；所述的储能装置为环保蓄电池；所述的智能化控制系统包括智能光控开关电路(用于控制高亮度白光LED)；所述的风能装置中的直流发电机为电枢型发电机，其具有启动力矩小，摩擦力小，发电效率高，并能通过转动时产生的电磁力自动调节转速等优点；
本发明的目的是这样实现的，太阳能电池板安装在路灯主体的顶端，下面是风力发电装置。风力发电装置的上半部分是叶片，下半部分是发电机。本发明的发电机为直流发电机，风力发电装置采用垂直轴反推式方法为发电机提供动力，通过风吹动叶片带动主动齿轮，再经过增速箱增速后为发电机提供动力产生直流电，然后储存在蓄电池里面；太阳能电池板上安装聚光透镜，把来自各个方向的太阳光聚到太阳能电池板，通过太阳能电池板产生的电流也储存在蓄电池里面。由风力发电装置和太阳能电池板组成的发电系统与蓄电池之间通过一个充电控制电路连接在一起，使得一个电池充满电后自动把电能储存到另外一个蓄电池中，若电池组充满电，则自动切断充电线路，若蓄电池中的电能低于临界值，则自动恢复充电。蓄电池通过光控系统与高亮度白光LED连接在一起，使得该路灯在天亮时自动熄灭，在天黑时自动开启。
【附图说明】
图1是本发明的45°俯视图；
图2是本发明的45°仰视图；
图3是本发明的工作流程图；
图4是本发明的充电控制电路图；
图5是本发明的光控电路图；
图6是本发明的高亮度白光LED驱动电路图；
图7是本发明中风力发电装置的风叶图；
图8是本发明中风力发电装置的机箱图；
图9是本发明的聚光透镜截面图；
所有附图中：1——聚光透镜，2——风力发电装置，3——灯柱，4——灯罩，5——太阳能电池板，6——高亮度白光LED组，7——支架，8——螺钉，9——外壳，10——风叶，11——法兰盘，12——支臂，13——上连接孔，14——下连接孔，15——承压板，16——推力球轴承，17——向心球轴承，18——主动齿轮，19——传动齿轮，20——主轴，21——增速箱，22——发电机。
优选实施例，结合图1、图2所示：图中：聚光透镜1、风力发电装置2、灯柱3、灯罩4、太阳能电池板5、高亮度白光LED组6、支架7。
优选实施例，结合图3所示：一种智能化清洁能源高亮度LED路灯的工作流程为：通过风力发电装置2把风能转化为电能，经过充电控制电路后，把电能充入蓄电池。通过太阳能电池板5把太阳能转化为电能，经过充电控制电路后，把电能充入蓄电池。蓄电池中的电能经过光控电路和高亮度白光LED驱动电路后，点亮高亮度白光LED 6。
优选实施例，结合图4所示：风力发电装置2的正极与充电控制电路“充电”相连，负极与地线相连。太阳能电池板正极与充电控制电路的“充电”相连，负极与地线相连。蓄电池正极与直流+12V相连，负极与地线相连。IC1的电源电压是通过R3和D1稳定，它不受电池电压变化的影响。输入到IC1反相输入端的参考电压是由R4和D2再次稳压，电池电压经R1，RP1，和R2分压后与参考电压比较，当电池电压升高到某个值时(由RP1设定)，IC1的同相输入端电压将超过其发相输入端的电压，IC1输出高电平，BG1和BG2导通，继电器K1吸合，切断电池的充电电流，同时发光二极管D3发光，指示电池电已充满。为了防止电池电压的微小下降使得充电电路立刻接通，IC1输出端的电压通过RP2和R5反馈到IC1的同相输入端，构成正反馈，这时比较器类似于一个施密特触发器，具有一定的迟滞效应。即电池电压下降到使得充电电路再次接通的电压值由RP2决定。
优选实施例，结合图5所示：蓄电池正极与直流+12V相连，负极与地线相连。当RG受光照时，阻值下降，这时它输出的控制信号为低电平，IC2输出高电平，BG6导通，继电器K2吸合。当RG不受光照时，阻值升高，这时它输出的控制信号为高电平，IC2输出低电平，BG6截止，继电器K2释放。
优选实施例，结合图6所示：高亮度白光LED驱动电路直流+12V与光控电路“接灯”相连。这个电路把5-12V的电池电压转换成较高的电压，可驱动10个串接的LED。通过LED的电流为恒定流，由串接在LED支路的电阻上产生压降，这个电压与IC3内部的参考电压1.25V进行比较，其电流保持在常数18.4mA。稳压管对IC3有保护作用。每个高亮度白光LED并联一个齐纳二极管，当其中一个高亮度白光LED损坏时，与其并联的齐纳二极管击穿导通，使其他高亮度白光LED能继续正常工作，延长了高亮度白光LED组整体的寿命。
优选实施例，结合图7所示：支臂12围绕法兰盘11均匀分布，一共有5个支臂。每个支臂上连接一个风叶10。风叶采用轻质量材料制成，支臂伸入风叶中，作为风叶地骨干。围绕法兰盘中心在法兰盘11上均匀钻有5个上连接孔13。
如图8所示：承压版15，推力球轴承16，主动齿轮18从上到下依次套在主轴20上。承压版15上钻有5个下连接孔14，分别与上连接孔相对应，法兰盘11与承压版15之间可以用连接螺栓固定推力球轴承16用以承受轴向的压力。主动齿轮18与传动齿轮19相接，经过增速箱21增速后输出给发电机22。外壳9与主轴20之间装有向心球轴承17用以承受径向压力。发电机地盘与外壳9之间用螺钉8固定。
如图9所示：聚光透镜1的截面上半部分呈圆弧，下半部分呈梯形。聚光透镜1由折射率为1.4以上的轻质量透明材料制成，下表面与太阳能电池板5紧贴。
【具体实施方式】
在本发明中，太阳能电池板5安装在路灯主体的顶端，可以不受遮挡地吸收太阳能。太阳能电池板5上安装聚光透镜1，可以把来自各个方向的太阳光会聚到太阳能电池板5上，使单位面积太阳能电池板接受的太阳能比起没有安装聚光透镜时大大增多，大大提高了太阳能电池板的使用效率。光经过一次折射进入聚光透镜1后，在聚光透镜1中传播直至到达太阳能电池板5，如同光在光导纤维中传播一样。由于理论上全反射是无损失的而镜面反射是有损失的，因此使用聚光透镜会聚太阳光比使用镜面会聚太阳光的效率更高。
本发明中的风力发电装置2采用垂直轴反推式方法为发电机提供动力。该方法可以使风叶轻松地捕捉到来自各个方向的风。而且风叶10的面积大，长度长，可以在微风的情况下产生很大的扭矩，带动主动齿轮18，通过增速箱21增速后，推动发电机22发电。
本发明中的主轴20为空心轴，用以通过太阳能电池板5的输出导线。
本发明中的发电机22为直流发电机，其结构与直流电动机相似，可以直接输出直流电，因此不需要整流滤波电路，而直接把电能充入蓄电池。由于整流滤波过程有较大的能量损失，因此该方案可以大大减少电能的损失。而且在相同转速的情况下，直流发电机得到的电压比交流发电机得到的电压大得多，因此其对转速的要求大大低于交流发电机，即使风力很小，直流发电机仍能提供充足的电压为蓄电池充电。
本发明中的灯罩4采用铝材料制成，内壁涂有反光材料，这样可以提高LED的散热速度，延长LED的寿命。