一種綜合利用各種能源的新型LED路燈制造技術

本實用新型專利技術提出一種綜合利用各種能源的新型LED路燈。它是在路燈的燈桿上設置風力發電機組、太陽能電池組及LED路燈燈具，在路面上設置振動能收集裝置，另外還設置蓄電池組及市電系統。各種能源發出的電能為LED路燈燈具提供能量，如有節余，則進入市電系統，如有不足，則由市電系統進行補充。LED芯片上均設置自由曲面透鏡，使其發出的光都能均勻照射到路面上特定的矩形區域。本實用新型專利技術能充分利用各種能源，蓄電池組僅提供應急電能，充放電頻率比較低，使用壽命比較長。一旦其中部分LED芯片損壞，不會在道路中形成照明盲區，還可以啟動LED路燈燈具上相應數量的備用芯片，不會影響正常道路照明，而且可以減少維修次數。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術提出一種綜合利用各種能源的新型LED路燈。它是在路燈的燈桿上設置風力發電機組、太陽能電池組及LED路燈燈具，在路面上設置振動能收集裝置，另外還設置蓄電池組及市電系統。各種能源發出的電能為LED路燈燈具提供能量，如有節余，則進入市電系統，如有不足，則由市電系統進行補充。LED芯片上均設置自由曲面透鏡，使其發出的光都能均勻照射到路面上特定的矩形區域。本技術能充分利用各種能源，蓄電池組僅提供應急電能，充放電頻率比較低，使用壽命比較長。一旦其中部分LED芯片損壞，不會在道路中形成照明盲區，還可以啟動LED路燈燈具上相應數量的備用芯片，不會影響正常道路照明，而且可以減少維修次數。【專利說明】一種綜合利用各種能源的新型LED路燈
本技術涉及一種LED路燈裝置，具體是涉及一種綜合利用風能、太陽能、振動能等各種能源的新型LED路燈。
技術介紹
城市公共照明在照明市場上占有龐大的份額，據統計，城市公共照明在我國照明耗電中占30%的比例。目前，廣泛應用于城市公共照明的是高壓鈉燈，特別是在主干道上，因為高壓鈉燈可以提供1001m/W以上的發光效率，但是其存在顯色指數極低、壽命短、功率調節困難等缺點。隨著20世紀90年代固體物理學的高速發展及新型半導體材料的突破性發現，近10年來LED技術取得了突飛猛進的發展。特別是白光LED的出現，以其特有的低電壓驅動、體積小、重量輕、顯色性好、光效高、能耗低、瞬時啟動、調光性能好、壽命長、耐振動、不易損壞、符合環保要求、潛在的總體成本低等優勢，使半導體光源成為城市道路照明理想的節能光源。道路照明是一種公共照明，主要由政府掌控，因此LED在普通照明領域有望率先在道路照明中應用，目前LED道路照明示范正在全球展開。LED路燈以其突出的示范效應成為各類半導體照明技術中的一大亮點，其顯著的優點為:光效高、壽命長。目前商業化的白光LED光效已達90-1001m/W左右，預計2年內能達到1501m/W以上，而這并非LED光效的上限，各國專家都把光效目標定在2001m/W左右。LED壽命的理想目標是10萬小時，而目前商業化的白光LED壽命可達5萬小時，是傳統光源壽命的10到20倍，作為城市道路照明光源，可以10年不換光源，大大節省日常維護費用。而且LED路燈可以附加二次光學系統，能最大限度地利用LED的光能，滿足各種應用場合特定的照度與光強分布。由于LED的這些顯著優點及白光LED技術的日臻成熟，開發高效、長壽命、綠色環保的半導體光源城市道路照明系統，具有十分重要的意義。 人類未來五十年面臨的十大問題之首是能源問題。目前人類使用的全部能源中，化石能源占90%以上，近年來，常規化石能源日趨緊張，石油、煤炭等常規能源價格不斷攀升，特別是國際油價更達到歷史高位，能源供應的形勢愈加嚴峻。到2050年左右，由于人類對能源的需求量大幅增加以及化石能源數量的急劇減少，化石能源在人類消耗總能源中所占的比例很可能降低到50%，并且已經達到極大值，也就是說達到了化石能源的最大承受能力。因此節約能源，提高能源利用效率，盡可能多地利用潔凈能源替代高含碳量的礦物燃料，已經成為各國能源建設普遍遵循的原則。而且隨著環保意識的增強，人們對綠色能源的需求越來越強烈，太陽能、風能及振動能等各種環保新能源應運而生。風力發電在減輕環境污染、調整電網中的能源結構、解決偏遠地區居民用電問題等方面具有突出作用。在眾多備選的可再生能源中，太陽能是其他所有可再生能源總量的上千倍，因此太陽能發展潛力很大，太陽能發電對今后世界能源發展具有重要意義，目前太陽能發電主要指光伏發電。經過幾十年的發展，目前太陽能發電技術已經廣泛用于解決偏遠地區的用電問題，在一些發達國家甚至已經初步實現了光伏產業化。最近幾年，隨著新型高效壓電材料的快速發展，人們的研究視野轉向振動能的開發與利用。周圍環境處處蘊藏著振源，如大氣中的氣流、海洋中的洋流、人類活動中交通工具引起的橋梁及路面振動，壓電陶瓷具有獨特的機電耦合特性，利用壓電陶瓷的壓電效應將環境中的振動能轉化為電能的壓電式振動發電技術為此提供了一條有效的解決途徑，它具有結構簡單、不發熱、無電磁干擾、壽命幾乎無限等優點，應用前景廣闊。 目前的LED路燈系統，主要是由市電系統提供能源，也有利用風能或者太陽能等新能源的，主要存在以下不足: 其一，新能源(風能或太陽能)提供的電能，經轉化后以化學能方式儲存在蓄電池中，需要時再轉換為電能，為LED路燈供電，氣候條件好時，風能或太陽能發電量超過蓄電池的容量，多余部分就無法利用，造成浪費；氣候條件不好時，風能或太陽能發電量不足，則路燈不能正常工作。而且使用過程中，蓄電池要反復充放電，使用壽命比較短。 其二, LED路燈的二次光學系統,一般米用的方法是一顆LED芯片照亮道路中某一特定區域，一旦其中部分LED芯片損壞，則可造成道路中某些區域的照明盲區，影響道路交通。 其三，路燈比較高，維修比較困難，而且維修時容易影響交通，特別是在繁忙路段更明顯。
技術實現思路
為了克服現有技術的上述不足，本技術提出一種綜合利用各種能源的新型LED路燈，該裝置白天將各種能源(風能、太陽能及振動能)提供的電能轉換成與市電頻率相同的交流電進入市電系統，實現并網發電，晚上由風能及振動能提供的電能為LED路燈提供能量，節余部分并網進入市電系統，不足部分由市電系統進行補充。蓄電池組只在其他能源發生故障的情況下為LED路燈提供電能，作為應急之用，充放電頻率比較低，可延長使用壽命。在每一個LED芯片上均設置經二次光學設計制成的自由曲面透鏡，使其發出的光都能均勻照射到路面上特定的矩形區域，一旦其中部分LED芯片損壞，不會造成道路中某些區域的照明盲區。而且LED路燈上設置部分備用芯片，一旦其中部分LED芯片損壞，可以通過控制系統啟動相應數量的備用芯片，不會影響正常照明，而且可以減少維修次數。 本技術解決其技術問題所采用的技術方案是:在路燈的燈桿上方一側設置風力發電機組，利用風能進行發電，由風力發電機組控制器進行控制，并與主控制器相連?’另一側設置太陽能電池組，利用太陽能進行發電，由太陽能電池組控制器進行控制，并與主控制器相連。在路面上設置由壓電材料制成的振動能收集裝置，利用路面上行駛車輛所產生的振動能進行發電，由振動能收集裝置控制器進行控制，并與主控制器相連。另外，設置蓄電池組，進行能量存儲，由蓄電池組控制器進行控制，并與主控制器相連；設置市電系統，進行能量調節，由市電系統控制器進行控制，并與主控制器相連。在路燈的燈桿上設置由許多LED芯片組成的LED路燈燈具，由LED路燈燈具控制器進行控制，并與主控制器相連。白天不需要路燈照明時，風力發電機組、太陽能電池組及振動能收集裝置發出的電能經主控制器轉換成與市電頻率相同的交流電進入市電系統，實現并網發電；晚上需要路燈照明時，風力發電機組及振動能收集裝置發出的電能經主控制器轉換，為LED路燈燈具提供電能，如有節余，則經主控制器作用轉換成與市電頻率相同的交流電進入市電系統，如有不足，則在主控制器作用下由市電系統進行補充。平時，蓄電池組在主控制器作用下由風力發電機組、太陽能電池組及振動能收集裝置發出的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種綜合利用各種能源的新型LED路燈，具體是在路燈的燈桿上方一側設置風力發電機組，利用風能進行發電，另一側設置太陽能電池組，利用太陽能進行發電，在路面上設置由壓電材料制成的振動能收集裝置，利用路面上行駛車輛所產生的振動能進行發電，設置蓄電池組，進行能量存儲，設置市電系統，進行能量調節，在路燈的燈桿上設置由許多LED芯片組成的LED路燈燈具，其特征是：白天不需要路燈照明時，風力發電機組、太陽能電池組及振動能收集裝置發出的電能經主控制器轉換成與市電頻率相同的交流電進入市電系統，實現并網發電，晚上需要路燈照明時，風力發電機組及振動能收集裝置發出的電能經主控制器轉換，為LED路燈燈具提供電能，如有節余，則經主控制器作用轉換成與市電頻率相同的交流電進入市電系統，如有不足，則在主控制器作用下由市電系統進行補充。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：田凱，王照平，張顯恒，王麗霞，李小亮，
申請(專利權)人：黃河科技學院，
類型：新型
國別省市：河南;41