CN2726268Y - 可储存太阳能的电磁感应灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种太阳能电磁感应灯，包括互相连接的太阳能电池和蓄电池、连接在太阳能电池和蓄电池之间的控制电路以及与上述部件相连的电磁感应灯，其中，控制电路包括采样第一电压电流信号的第一电压电流检测装置、采样第二电压电流信号的第二电压电流检测装置以及一控制芯片。由于电磁感应灯的工作电压较低，可以减少太阳能电池的数量，降低成本。同时，因为电磁感应灯本身也属于绿色光源，所以相比其他气体放电光源，具有更长的工作寿命和更高的发光效率。

Description

可储存太阳能的电磁感应灯

技术领域

本实用新型涉及储存太阳能作为光源的能源的技术，更具体地说，涉及一种可储存太阳能的电磁感应灯。

背景技术

太阳能是绿色能源，既无污染又节约能源，对于解决工业污染和执行国家提出的可持续发展战略都具有重大意义。

利用太阳能的主要手段是通过太阳能电池来储存太阳能，太阳能电池是一种能将太阳光转化成为电压的器件，其特点是，一旦对太阳能电池输入特定的光，就会发生光电效应，把光能转变成为电能。一般的太阳能电池的结构如图1所示，太阳能电池是由两种不同掺杂的材料压制而成，分别形成一个pn结，在特定波长太阳光的照射下，n区和p区之间会形成一定的电势差，这个电势差决定了电池的最大供电电压。如果把电池上下连接形成回路，太阳能电池就可以向其负载供电。

从原理上来说只要把太阳能电池和负载直接连接给负载供电，负载就可以工作。但实际上因为太阳能是不断变化的，一方面其供电时间和负载工作时间可能不一致，另一方面负载往往需要在一定的电压下才能工作，太阳能电池不具备提供恒定电压的能力，所以太阳能供电系统都配合有蓄电池一起工作。

图2是现有技术中使用的太阳能供电电路。如上所述地，太阳能电池不能直接对负载供电，必须把电能存储在蓄电池中，而由蓄电池对负载供电，但是另一方面，蓄电池的电压却不能加在太阳能电池上，所以必须保证太阳能电池和蓄电池之间的充电是单向的。因此在图2中，在太阳能电池和蓄电池之间加一个二极管，以实现它们之间的单向性。这个二极管就构成控制太阳能电池和蓄电池之间电路连接的最简单的控制电路。

但是对于光源这个特定的产品，现有以太阳能电池作为供电电源来驱动普通气体放电光源的电路存在着一定的缺陷。太阳能虽然是绿色免费的能源，但是太阳能电池的成本却非常高，而目前通常采用的太阳能电池能提供的电压只是在0.5v左右，因此要想能让工作电压非常高的气体放电光源工作，势必要大量的太阳能电池串联用以提供足够的电压，这样势必使造价非常地昂贵。相比之下，电磁感应灯能在非常低的电压下工作，更加适合于与太阳能电池相配合使用，因为如果由电磁感应灯配合太阳能电池，可以大大减少太阳能电池的数目，使得系统成本降低。另外，电磁感应灯本身也属于绿色光源，相比其他气体放电光源，其所具有的长寿命和高光效的优点可以节约大量的电能和维修费用，

由于电磁感应灯配合太阳能电池所带来的优越性，因此需要开发一种可储存太阳能的电磁感应灯，而其中的重点就在于如何控制太阳能电池可靠地向电磁感应灯提供能源。

实用新型内容：

本实用新型的目的旨在提供一种可储存太阳能的电磁感应灯，以充分结合太阳能和电磁感应灯的特点，可在降低系统成本的同时，获得更长的工作寿命和更高的发光效率。

根据本实用新型，提供一种可储存太阳能的电磁感应灯，包括互相连接的太阳能电池和蓄电池、连接在太阳能电池和蓄电池之间的控制电路以及与上述部件相连的电磁感应灯，其中，所述控制电路包括：第一电压电流检测装置，一端连接在所述太阳能电池和所述蓄电池之间采样第一电压电流信号；第二电压电流检测装置，一端连接在所述蓄电池与所述电磁感应灯之间采样第二电压电流信号；一控制芯片，与所述第一、第二电压电流检测装置相连，还控制所述太阳能电池和所述蓄电池之间的连接以及所述蓄电池和所述电磁感应灯之间的连接的导通与否，所述控制芯片接收所述第一、第二电压电流采样信号，并根据所述信号控制接通或断开所述太阳能电池和所述蓄电池之间的连接以及所述蓄电池和所述电磁感应灯之间的连接。

其中，所述的控制芯片采用89C2051芯片。

根据本实用新型的一实施例，所述蓄电池通过一AC逆变器与所述电磁感应灯相连接，所述AC逆变器的一端与所述蓄电池相连，另一端与所述电磁感应灯相连，用于将蓄电池中的直流电压转变为交流电压；而所述第二电压电流检测装置一端连接在所述蓄电池与所述AC逆变器之间采样第二电压电流信号并传送给所述控制芯片，所述控制芯片控制所述蓄电池和所述AC逆变器之间的连接的导通与否。

根据本实用新型的一实施例，所述电磁感应灯包括：EMI滤波及整流器，其输入端与所述AC逆变器相连，用于剔除高次谐波；功率因数校正器，其输入端与所述EMI滤波及整流器相连，用于消减电解电容充电的顶尖脉冲和降低直流电压的纹波幅度；逆变电路，其输入端与所述功率因数校正器相连，用于为后续电路提供工作电压；以及耦合变压器，连接于所述逆变电路，还连接到电磁感应灯灯管。

较佳的，在上述的电磁感应灯中还包括与所述逆变电路相连的调光电路，用于通过调频的方式进行调光。以及串接于所述逆变电路、耦合变压器以及电磁感应灯灯管之间的保护电路，用于当检测到耦合变压器短路或开路时，使电磁感应灯电路进入保护模式。

根据本实用新型的一实施例，所述逆变电路可采用HY4501芯片。

本实用新型的电磁感应灯的工作频率为200～300KHz。

本实用新型的上述技术方案把太阳能技术和电磁感应灯电路技术紧密地结合在一起，从而带来了如下的技术效果。

一方面，因为将太阳能电池与电磁感应灯相结合，后者在非常低的电压下就可以正常工作，因此可以大大减少太阳能电池的数量，从而降低整个太阳能电磁感应灯的成本。同时，因为电磁感应灯本身也属于绿色光源，所以相比其他气体放电光源，具有更长的工作寿命和更高的发光效率。由此也可以节约大量的电能和维修费用。

附图说明

通过下面结合附图对较佳实施例的详细描述，本领域的一般技术人员将对本实用新型的其他优势和特征有更明确的了解，在附图中相同的标记表示相同的特征，其中，

图1示出了太阳能电池的结构。

图2示出了现有技术的太阳能电池供电电路。

图3是根据本实用新型可储存太阳能的电磁感应灯的结构框图。

图4是根据本实用新型一个实施例的的详细结构框图。

图5是根据本实用新型一个实施例的的控制电路的框图。

具体实施例

下面结合附图和实施例对实用新型的技术方案进行进一步详细描述。

图3是根据本实用新型可存储太阳能的电磁感应灯的结构框图。图3示出了一种可储存太阳能的电磁感应灯100，包括互相连接的太阳能电池102和蓄电池104、连接在太阳能电池和蓄电池之间的控制电路106以及与上述部件相连的电磁感应灯300，电磁感应灯300的结构会在下面进一步详细说明，其中，控制电路106包括如下的结构，参考图5：

第一电压电流检测装置202，一端连接在太阳能电池102和蓄电池104之间采样第一电压电流信号；

第二电压电流检测装置204，一端连接在蓄电池104与之后的电磁感应灯之间采样第二电压电流信号，需要说明的是，在下述的一个实施例中，电磁感应灯是通过一个AC逆变器108和蓄电池104相连，此时第二电压电流检测装置204就在蓄电池104与之后的AC逆变器108之间采样第二电压电流信号；

一控制芯片206，与第一、第二电压电流检测装置202、204相连，还控制太阳能电池102和蓄电池104之间的连接以及蓄电池104和电磁感应灯(或者在一个实施例中是AC逆变器108)之间的连接的导通与否，控制芯片106接收第一、第二电压电流采样信号，并根据信号控制接通或断开太阳能电池102和蓄电池之104间的连接以及蓄电池104和电磁感应灯(或者AC逆变器108)之间的连接。

在该实施例中，控制芯片106采用的是89C2051控制芯片。上述的控制电路106实现对过充、过放、负载短路和极性接反情况的保护，同时也可以精确地控制充电的时间，使充电过程更加安全。具体地说，它的主要功能如下：

a.控制系统的充放电

充电时，太阳能电池102对蓄电池104充电；放电时，蓄电池104的电能对电磁感应灯供电。当蓄电池104的电压远不能满足负载工作的要求时，控制电路106会对蓄电池104的输出电压进行升压处理。

b.定时工作

可以自动设定系统的工作时间，第一电压电流检测器202和第二电压电流检测器204自动检测太阳能电池102和蓄电池104的电压。当发现电力不足或输出电压过低时，控制电路106自动切断与电磁感应灯的回路并控制太阳能电池102对蓄电池104充电。

c.保护功能

控制电路106可以实现对整个太阳能电磁感应灯系统的保护，当第一电压电流检测器202和第二电压电流检测器204检测到太阳能电磁感应灯系统出现负载短路、开路、电池反接、过量充电等情况时，控制回路自动切断输出和蓄电池充电电路。

根据图4所示的本实用新型的一实施例，蓄电池104通过一AC逆变器108与电磁感应灯相连接，AC逆变器108的一端与蓄电池104相连，另一端与电磁感应灯相连，用于将蓄电池104中的直流电压转变为交流电压。相应的，第二电压电流检测装置204一端连接在蓄电池104与AC逆变器108之间采样第二电压电流信号并传送给控制芯片206，而控制芯片206控制蓄电池104和AC逆变器108之间的连接的导通与否。该实施例中，蓄电池104的作用是储备太阳能电池102传输来的电能。而AC逆变器108是将蓄电池104中的低压直流变换成50HZ或60HZ的交流电压，在150V～220V范围，输入后续的电磁感应灯电路。

继续参考图4，本实用新型的该实施例中的电磁感应灯包括如下的结构，

EMI滤波及整流器110，其输入端与AC逆变器108相连，用于剔除高次谐波。

功率因数校正器112，其输入端与EMI滤波及整流器110相连，用于消减电解电容充电的顶尖脉冲并降低直流电压的纹波幅度，使线路无功功率大大降低，提高线路有功功率，使线路功率因数达到0.99。

逆变电路114，其输入端与功率因数校正器112相连，用于为后续电路提供工作电压；在该实施例中，逆变电路114采用HY4501芯片，这是一种智能控制芯片，它带有异常保护功能，可使本实用新型的太阳能电磁感应灯更安全和更高效地工作。

耦合变压器116，连接于逆变电路114，还连接到电磁感应灯灯管122，耦合变压器116可被用作能量传输的通道和阻抗变换。

根据图3的实施例，其还包括以下的两个电路：

与逆变电路114相连的调光电路118，用于通过调频的方式进行调光，从而可大大延长太阳能电池的使用时间，由此可进一步减少太阳能电磁感应灯的成本。

串接于逆变电路114、耦合变压器116以及电磁感应灯灯管122之间的保护电路120，用于当检测到耦合变压器短路或开路时，使电磁感应灯电路进入保护模式。可更好地避免太阳能电磁感应灯其它部件的损坏。

对于本实用新型的可储存太阳能的电磁感应灯，较佳的工作频率是在200-300KHz，这样可使耦合变压器的传输效率最高。

上述的电磁感应灯，若采用功率为80w的太阳能电池，则在年平均日照条件下，该灯在40w的额定功率下每晚能工作5小时左右，基本能满足夜间照明的要求。如果把太阳能电磁感应灯和市电结合，在电池电量充足的条件下，由太阳能电池供电，电池电量不足时，由市电供电，这就能进一步提高系统的稳定性和适用范围。

采用上述的技术方案后，可将太阳能电池与电磁感应灯相结合，后者在非常低的电压下就可以正常工作，因此可以大大减少太阳能电池的数量，从而降低整个太阳能电磁感应灯的成本。同时，因为电磁感应灯本身也属于绿色光源，所以相比其他气体放电光源，具有更长的工作寿命和更高的发光效率。由此也可以节约大量的电能和维修费用。另外，本实用新型的电磁感应灯在照明领域应用的另一个优越性就是它能大大简化烦琐的照明布线问题，每一个光源都是一个独立的工作系统。

虽然以上通过较佳的实施例对本实用新型作了详细描述，但本实用新型的保护范围却只取决于权利要求书的范围。本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，对其作出任何替换和修改。

Claims (8)

1.一种可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，包括互相连接的太阳能电池和蓄电池、连接在太阳能电池和蓄电池之间的控制电路以及与上述部件相连的电磁感应灯，其中，所述控制电路包括：

第一电压电流检测装置，一端连接在所述太阳能电池和所述蓄电池之间采样第一电压电流信号；

第二电压电流检测装置，一端连接在所述蓄电池与所述电磁感应灯之间采样第二电压电流信号；

一控制芯片，与所述第一、第二电压电流检测装置相连，还控制所述太阳能电池和所述蓄电池之间的连接以及所述蓄电池和所述电磁感应灯之间的连接的导通与否，所述控制芯片接收所述第一、第二电压电流采样信号，并根据所述信号控制接通或断开所述太阳能电池和所述蓄电池之间的连接以及所述蓄电池和所述电磁感应灯之间的连接。

2.如权利要求1所述的可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，所述控制芯片采用89C2051芯片。

3.如权利要求1所述的可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，所述蓄电池通过一AC逆变器与所述电磁感应灯相连接，所述AC逆变器的一端与所述蓄电池相连，另一端与所述电磁感应灯相连，用于将蓄电池中的直流电压转变为交流电压；而所述第二电压电流检测装置一端连接在所述蓄电池与所述AC逆变器之间采样第二电压电流信号并传送给所述控制芯片，所述控制芯片控制所述蓄电池和所述AC逆变器之间的连接的导通与否。

4.如权利要求3所述的可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，所述电磁感应灯包括：

EMI滤波及整流器，其输入端与所述AC逆变器相连，用于剔除高次谐波；

功率因数校正器，其输入端与所述EMI滤波及整流器相连，用于消减电解电容充电的顶尖脉冲和降低直流电压的纹波幅度；

逆变电路，其输入端与所述功率因数校正器相连，用于为后续电路提供工作电压；以及

耦合变压器，连接于所述逆变电路，还连接到电磁感应灯灯管。

5如权利要求4所述的可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，所述电磁感应灯还包括与所述逆变电路相连的调光电路，用于通过调频的方式进行调光。

6.如权利要求4所述的可储存太阳能电磁感应灯，其特征在于，所述电磁感应灯还包括串接于所述逆变电路、耦合变压器以及电磁感应灯灯管之间的保护电路，用于当检测到耦合变压器短路或开路时，使电磁感应灯电路进入保护模式。

7.如权利要求4所述的可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，所述逆变电路采用HY4501芯片。

8.如权利要求4所述的可储存太阳能的电磁感应灯，其特征在于，其工作频率为200～300KHz。

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