專利名稱：一種可自動調節能量輸出的節能控制器的制作方法
技術領域：
本發明屬于照明領域，特別涉及一種可自動調節能量輸出的節能控制器。
背景技術：
目前隨著工業經濟的發展，對電力的需求量逐年增加，然而由于目前大都使用煤炭發電，而煤炭為不可再生資源，且煤炭燃燒會產生大量的廢氣，污染環境，因此各國都在 尋求其它的可替代資源，如風力發電、太陽能發電等，以風力發電為例，雖然其為潔凈能源， 然而，由于季節不同，風速不同，造成發電量有多有少，電壓不穩定，則對蓄電池充電不穩， 導致縮短蓄電池的使用壽命；再以太陽能發電為例，由于自然界天氣的多變性，因此也會引 起太陽能發電的電壓不穩，由于氣候原因造成風能和太陽能供電的不穩定性也使工作負載 (光源)無法正常持續地工作。為了解決上述問題，目前常見的做法是同時配備電能，在風力較弱或天氣不好時， 使用市電保證燈具的照明，然而，這樣也會在一定程度上造成電力資源的消耗，仍有改進的 空間。有鑒于上述分析，單純采用風能或太陽能作為能源的方式尚存缺陷，無法得到推 廣，而配備電能又存在不環保節能的缺陷。再者，由于風力發電或太陽能發電的不穩定性，遇到天氣條件不佳時，蓄電池中存 儲的電量較少，不能滿足一整夜的照明需求，因此現在通常的做法是定時調節光源的功率， 如設定傍晚至夜晚12點之前發光功率較高，而在后半夜路上人流量和車流量較少時降低 發光功率，這種做法雖然可以在一定程度上解決蓄電池蓄能不足與整夜照明之間的矛盾， 但不具靈活性，如蓄電池蓄能充裕時，就無需用到這種方式，因此仍不能靈活適應實際情 況。鑒于現有照明燈具存在的種種不足，本發明人乃針對前述缺陷進行研究改進，研 制出一種可靈活控制照明燈具工作功率的控制器，本案由此產生。
發明內容
本發明的主要目的，在于提供一種可自動調節能量輸出的節能控制器，其可延長 蓄能的使用時間，提高照明的穩定性和持續性。本發明的次要目的，在于提供一種可自動調節能量輸出的節能控制器，其可提高 對蓄電單元的充電效率。為了達成上述目的，本發明的解決方案是一種可自動調節能量輸出的節能控制器，應用于照明燈具，該照明燈具包括依次 連接的供電單元、蓄電單元和負載，所述控制器包括偵測單元和能量輸出控制單元，偵測 單元與蓄電單元連接，根據偵測到的蓄電單元的輸出/入電流向能量輸出檢測單元發出訊 號，而能量輸出控制單元與負載連接，并控制負載的運行功率。 上述供電單元包括太陽能供電單元和風能供電單元，均連接至蓄電單元的輸入端。上述照明燈具還包括一穩壓單元，太陽能供電單元和風能供電單元均通過穩壓單元與蓄電單元連接，由穩壓單元對二供電單元的輸出電壓進行升壓或降壓后送入蓄電單兀。采用上述方案后，本發明具有以下改進(1)實時檢測蓄電單元的輸出電流或輸入電流，便可得知蓄電單元內電量的變化， 也即當輸出電流較高時，說明此時蓄電單元內剩余電量充足，反之亦然，而若輸入電流較 高時，表示供電單元產生電量多，為蓄電單元供應電量高，再由能量輸出控制單元根據剩余 電量的變化來相應調節負載的運行功率，從而合理地分配蓄電能量，使得供電更具合理性， 延長蓄能的使用時間，提高負載使用的持續性和穩定性，盡可能滿足照明的需要；另外，更 可設置一預設值，在黎明前蓄電單元內存儲電量不足時，可在蓄電單元內存儲電量低于該 預設值時降低負載的運行功率，配合黎明前已有微光的天色，足以滿足照明的需要，從而保 留蓄電，降低消耗電量，達到最佳的節能模式；(2)本發明使用風能和太陽能同時對蓄電單元進行充電，并不需使用市電，節能環 保，且避免單純使用風能或太陽能的缺陷，即使在早晚太陽光照較弱或無風天氣時，也可進 行對蓄電單元的充電，提高充電效率，確保蓄電單元有穩定的蓄電電量；(3)本發明還設有穩壓單元，可將太陽能供電單元、風能供電單元產生的電壓進行 穩壓至蓄電單元標配的電壓再進行充電，延長蓄電單元的使用壽命。
圖1是本發明的結構框圖；圖2是本發明的電路連接圖。
具體實施例方式以下結合附圖及具體實施例對本發明的結構及特點進行詳細說明。首先參考圖1所示，本發明提供一種可自動調節能量輸出的節能控制器，其可根 據能量的變化自動控制輸出功率，應用于照明燈具，所述照明燈具包括供電單元、蓄電單元 4和負載7，供電單元為蓄電單元4充電，再由蓄電單元4為負載7提供照明電源，此為現有 技術，而在本實施例中，將供電單元設計為包括太陽能供電單元1和風能供電單元2，同時 借助太陽能和風能為蓄電單元4充電，提高充電穩定性，同時還在供電單元與蓄電單元4之 間連接一穩壓單元3，而所述控制器包括偵測單元5和能量輸出控制單元6，以下分別介紹。太陽能供電單元1和風能供電單元2均與穩壓單元3連接，并經由穩壓單元3連 接至蓄電單元4的輸入端，其中，太陽能供電單元1用于吸收太陽照射太陽能板所產生的電 能并供給蓄電單元3，風能供電單元2用于將自然界中的風作為動力源，將其轉化為電能儲 存到蓄電單元3中，由于太陽能、風能均為可再生能源，無污染，節能環保，因此非常符合目 前緩解能源緊缺的現狀的需求；另外，由于外界太陽光照和風力的不穩定性，致使太陽能供 電單元1和風能供電單元2的輸出電壓高低不穩，因此使用穩壓單元3可有效地對電壓進 行升壓或降壓至標準電壓，然后再送入蓄電單元4中，可確保蓄電單元4工作的穩定性，延 長使用壽命。
請同時參考圖2所示，是本發明一個較佳實施例的電路連接圖，其中蓄電單元4使用24V蓄電池組，而穩壓單元3采用升壓芯片N2及其外圍的U1-U5、C1-C5，太陽能供電單 元1和風能供電單元2的輸出電流通過阻容電路E7、R4諧振及升壓芯片N2的處理后充入 蓄電單元4中，具體來說，當太陽能供電單元1的電壓低于蓄電單元4 (24V)時，該電壓通過 升壓芯片N2及其外圍的元器件使其升壓到30V。而同時當風能供電單元2的電壓大于30V 時，通過升壓芯片N2及U1-U5和C1-C5降壓使其達到30V并使之對蓄電單元4充電；反之， 當風能供電單元2的輸出電壓低于蓄電單元4 (24V)時，該電壓通過升壓芯片N2及其外圍 的元器件使其升壓到30V。而同時當太陽能供電單元1的電壓大于30V時通過升壓芯片N2 及U1-U5和C1-C5降壓使其達到30V并使之對蓄電單元4充電，使其與風能供電單元2擁 有平穩相同的工作電壓并對蓄電單元4進行充電；另外，當太陽能供電單元1和風能供電單 元2的輸出電壓都小于蓄電電壓24V時，太陽能供電單元1和風能供電單元2的輸出電壓 通過升壓芯片N2同時升壓到30V，使其能夠對蓄電單元4同時進行充電；反之，當太陽能供 電單元1、風能供電單元2的輸出電壓都大于蓄電電壓30v時，太陽能供電單元1、風能供電 單元2的輸出電壓通過升壓芯片N2及UI-U5使其同時穩壓到30V，使其能夠對蓄電單元4 同時進行充電。因此本發明具有使低電壓升壓充電和使兩種或兩種以上不同電壓的供電單 元同時為蓄電池供電的功能，能吸收太陽能供電單元1因早晚陽光不強，陰天陽光不足及 風力供電單元2因風力微弱而無法吸收的電能，大大提高了風能供電單元2及太陽能供電 單元1的充電效率，最大程度地降低投資成本。蓄電單元4的輸出端連接負載7，為負載7提供照明電源。偵測單元5連接蓄電單元4的輸出端或輸入端，用于偵測蓄電單元4的輸出電流 或輸入電流，本實施例中是以檢測輸出電流為例進行說明，檢測輸入電流的原理與結構與 此類似，不再贅述；偵測單元5檢測到蓄電單4的輸出電流后，判斷輸出電量的變化，并根據 輸出電量值向能量輸出控制單元6發出訊號；而能量輸出控制單元6的輸出端連接負載7， 根據偵測單元5的訊號控制負載7的運行功率，以下將結合具體電路詳細說明。結合圖2所示，偵測單元5主要采用微處理器Ni，而能量輸出控制單元6包括一 受偵測單元5的訊號觸發而呈導通/斷開狀態的電晶體開關Si，而負載7為受該電晶體開 關Sl控制的F2，電晶體開關Sl有一極與負載F2導通，并可隨蓄電能量的變化而控制其能 量的輸出。具體來說，當偵測單元5測得蓄電單元4的輸出電量變化時，微處理器m相應 輸出控制能量輸出控制單元6的電晶體開關Sl 一腳的波形，而使電能通過電晶體開關Sl 時也發生變化，此時，負載F2的輸出功率也隨之相應地變化，當偵測單元5測得蓄電單元4 的輸出電量降低時，微處理器m即會發出一控制訊號，并觸發電晶體開關Sl的輸出隨之降 低，而當偵測單元5測得蓄電單元4的輸出電量升高時，微處理器m即會發出一控制訊號， 并觸發電晶體開關Sl的輸出隨之升高，合理地分配能量的輸出，從而能大大提高負載7工 作的持續性，無需定時控制，使用更加方便。此外，再請參考圖2所示，若負載7為Fl、F2，其所對應的照明驅動單元包括分別 電連接微處理器附且相對應受控制而呈導通/斷開狀態的電晶體開關E2、E3，分別電連接 二電晶體開關E2、E3且分別電連接路燈Fl、F2的繼電器VI、V2，分別與繼電器VI、V2并聯 的二極管D1、D4，以及分別與二極管D1、D4并聯的電容C6、C7。其中，二極管D1、D4與電容 C6、C7用于吸收電晶體開關E2、E3與繼電器VI、V2在切換間所產生的反電動勢，防止電晶體開關E2、E3與繼電器Vl、V2受反電動勢影響而誤動作。以負載F2為例，夜晚時，微處理器附觸發電晶體開關E3呈導通狀態，電晶體開關 E3進而控制繼電器V2呈導通狀態，并使微處理器附在已穩壓、整流處理蓄電單元4輸出 的電流后，將之傳遞至負載F2以供使用，以發出照明光亮；同時通過引腳A2探測蓄電單元 4的輸出電量，通過端口 M輸出相應的波形來控制電晶體開關Sl的導通量，通過電晶體開 關Sl的電流的變化直接控制負載F2運行的功率。相反地，在白天時，微處理器m控制電 晶體開關E3呈斷開狀態，電晶體開關E3控制繼電器V2呈斷開狀態，此時，電能無法傳遞至 負載F2，故無法發出照明光線。另外，微處理器m還存儲有一對應蓄電單元4電量的預設值，其可檢測蓄電單元 4的電流信號值，并將風能供電單元2、太陽能供電單元1的電流信號值作為基準電流信號 值，判斷兩個信號值的大小，當蓄電單元4的電流信號值小于基準電流信號值時，微處理器 W觸發電晶體開關El呈導通狀態，而使該電晶體開關El控制繼電器V 3呈導通狀態，此 時，風能供電單元2、太陽能供電單元1的電能便能通過升壓芯片N2的升壓后持續充入蓄 電單元4中；當蓄電單元4的電量低于預設值時，微處理器m通過M腳輸出相應變化，以控 制電晶體開關E3導通量的波形來控制其電流導通量，從而控制負載F2的輸出功率，因此， 在風力陽光充足的情況下，即風能供電單元2、太陽能供電單元1可以為蓄電單元4正常充 電，而在早晚陽光強度較弱或外在的風力變小時，風能供電單元2與太陽能供電單元1也能 對蓄電單元4進行有效的充電，從而較大地增加太陽能和風能的充電時間和工作效率，并 通過與蓄電能量大小的變化而去控制負載7的輸出功率相結合，再一次增加負載7持續運 行的時間，使供電部分得到多層次的保證。相反地，當蓄電單元4的參考電流信號值大于風能供電單元2和太陽能供電單元1 的基準電流信號值時，微處理器W則觸發電晶體開關El呈導通狀態，電晶體開關El同時 控制繼電器V3呈導通狀態，此時，太陽能供電單元1、風能供電單元2的電能通過升壓芯片 N2和U1-U5的降壓穩壓后便持續充入蓄電單元4中，當微處理器m探測到蓄電單元4中的 電流大于預設值時，微處理器m輸出信號使點晶體開關E3導通，繼電器V2閉合直接為負 載F2供電。這樣可以延長電晶體開關Sl的使用壽命，從而也確保整個電路的穩定性。綜上所述，本發明一種可自動調節能量輸出的節能控制器，通過偵測單元5和能 量輸出控制單元6的設計，不但能即時掌握全天候環境中的天氣變化，有效運用大自然能 源，并能根據蓄電單元4剩余電量的變化來控制輸出功率的模式，從而有效地降低蓄電單 元4所消耗的電量持久性；而配合穩壓單元3，能使本發明的照明在陰雨天得到較大的保 證，使采用太陽能、風能供電的路燈使用起來更穩定、更持久，亮燈時間更長。甚至是在風力 及太陽能均有所不足的情況下，也可以連續工作；再者，由于本發明是不以哪一方為主次、 順其自然的蓄電方式，而能夠大幅提高蓄電效率，減少蓄電所需的時間，而能夠更確保有穩 定的蓄電電量，同時，并配合穩壓充電功能，使其充電的有效時間得到較大的提高，并適時 合理地控制輸出量予以輔助，能最大程度地發揮其穩定性，確保負載7能發揮極佳的照明 持久性。以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍 之內。
權利要求
一種可自動調節能量輸出的節能控制器，應用于照明燈具，該照明燈具包括依次連接的供電單元、蓄電單元和負載，其特征在于所述控制器包括偵測單元和能量輸出控制單元，偵測單元與蓄電單元連接，根據偵測到的蓄電單元的輸出/入電流向能量輸出檢測單元發出訊號，而能量輸出控制單元與負載連接，并控制負載的運行功率。
2.如權利要求1所述的一種可自動調節能量輸出的節能控制器，其特征在于所述供 電單元包括太陽能供電單元和風能供電單元，均連接至蓄電單元的輸入端。
3.如權利要求2所述的一種可自動調節能量輸出的節能控制器，其特征在于所述照 明燈具還包括一穩壓單元，太陽能供電單元和風能供電單元均通過穩壓單元與蓄電單元連 接，由穩壓單元對二供電單元的輸出電壓進行升壓或降壓后送入蓄電單元。
全文摘要
本發明公開一種可自動調節能量輸出的節能控制器，應用于照明燈具，該照明燈具包括依次連接的供電單元、蓄電單元和負載，而所述控制器包括偵測單元和能量輸出控制單元，偵測單元與蓄電單元連接，根據偵測到的蓄電單元的輸出/入電流向能量輸出檢測單元發出訊號，而能量輸出控制單元與負載連接，并控制負載的運行功率。此種控制器根據蓄電單元的剩余電量的變化來調節負載的運行功率，可有效分配剩余蓄能，延長蓄能的使用時間，提高照明的穩定性和持續性。
文檔編號H05B37/02GK101820708SQ20101015478
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者杜家寶 申請人:廈門道明科技有限公司