АВТОНОМНЫЙ УЛИЧНЫЙ ОСВЕТИТЕЛЬ

Полезная модель относится к уличным осветителям и может быть использована в качестве автономного источника света для освещения улиц, дорог, парковых зон в условиях отсутствия электропитания.
Известна автономная система освещения пешеходного перехода компании «Сан Шайнс» (http://sun-shines.ru/product/fonar-perehod-t7), в состав которой входят: солнечная батарея, аккумуляторная батарея, контроллер заряда, светодиодный светильник, светофор, датчик движения и разборный столб. Эта система обеспечивает импульсную индикацию со светофором, которая позволяет водителям за десятки метров идентифицировать пешеходный переход и заблаговременно обеспечить безопасный режим движения, а при появлении пешехода в зоне пешеходного перехода срабатывает датчик движения, включая светодиодный светильник.
Однако в известной системе отсутствуют средства, позволяющие при срабатывании датчика движения включать освещение только в темное время суток, что приводит к сокращению срока автономной работы, особенно в зимний период времени. Кроме того, в этой системе освещение включается только при появлении людей в обслуживаемой зоне. В результате пешеход вынужден двигаться в темноте до тех пор, пока он не попадет в зону чувствительности датчика движения, что вызывает определенный дискомфорт.
Наиболее близким к полезной модели является автономный уличный осветитель, содержащий солнечную батарею из фотоэлектрических преобразователей, соединенную через блок заряда-разряда с электрической аккумуляторной батареей, и осветительное устройство, соединенное через таймер с блоком заряда-разряда. При этом в качестве таймера использован датчик освещенности. (Т. Байерс «20 конструкций с солнечными элементами». М, «Мир», 1988, с. 75, 76).
Этот осветитель обеспечивает постоянное освещение обслуживаемой зоны в темное время суток, однако из-за использования датчика освещенности в качестве таймера возможно самопроизвольное включение осветителя при затенении этого датчика, например, вследствие его загрязнения, или если на него сядет птица. Кроме того, известный осветитель во включенном состоянии работает на полную мощность вне зависимости от необходимости освещения в конкретный момент времени (наличия или отсутствие людей в подлежащей освещению зоне). Указанные особенности известного осветителя приводят к сокращению срока его автономной работы.
Задачей заявленной полезной модели является увеличение срока автономной работы осветителя с сохранением комфортности для пользователя.
Указанная задача решается в автономном уличном осветителе, содержащем солнечную батарею из фотоэлектрических преобразователей, соединенную через блок заряда-разряда с электрической аккумуляторной батареей, и осветительное устройство, соединенное через таймер с блоком заряда-разряда.
Согласно полезной модели осветитель снабжен диммером и датчиком движения, причем диммер установлен между таймером и осветительным устройством, а датчик движения соединен с диммером, при этом диммер выполнен с возможностью подачи на осветительное устройство номинальной мощности при активированных таймере и датчике движения и части номинальной мощности - только при активированном таймере.
Наличие в составе осветителя диммера с датчиком движения позволяет постоянно освещать обслуживаемую зону в темное время суток, изменяя освещенность в зависимости от наличия людей в этой зоне, что уменьшает расход электроэнергии, увеличивая тем самым срок автономной работы осветителя.
Осветитель может быть дополнительно снабжен блоком слежения за солнцем и приводом поворота солнечной батареи, при этом блок слежения за солнцем связан с таймером и с приводом поворота солнечной батареи. Это позволяет увеличить количество энергии, собираемой солнечной батареей, за счет максимального времени нахождения панелей этих батарей в положении, перпендикулярном к направлению на солнце.
Предпочтительно таймер выполнен в виде реле астрономического времени, что исключает его ложные срабатывания, не допуская ненужного расхода электроэнергии.
Кроме того, осветитель может быть дополнительно снабжен электронным таймером, установленным между датчиком движения и диммером, что позволяет обеспечить задержку переключения осветителя из полной мощности в режим пониженной мощности на заранее заданное время.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий вид осветителя;
на фиг. 2 изображена электрическая блок-схема осветителя.
Как показано на фиг. 1, автономный уличный осветитель содержит опорный столб 1, выполненный, например, в виде полой металлоконструкции высотой от 9 до 12 метров. На опорном столбе закреплено осветительное устройство в виде светодиодного светильника 2, например, напряжением 24 В и мощностью до 180 Вт. Светильник 2 установлен на штанге, представляющей собой полую консольную цилиндрическую или конусообразную металлоконструкцию, закрепленную на опорном столбе 1. Также на опорном столбе 1 посредством кронштейна 4 закреплена солнечная батарея 3. Солнечная батарея 3, например, состоит из нескольких последовательно подключенных панелей, каждая из которых состоит из несколько поликристаллических или монокристаллических фотоэлементов на основе кристаллов кремния. Конструкция солнечных батарей включает в себя защиту фотоэлементов от влаги и пыли (IP 64).
Осветитель содержит также аккумуляторную батарею 5, расположенную, например, в кабельном колодце. Аккумуляторная батарея 5 также может размещаться в теле опоры или в подземной части опоры освещения. В качестве аккумуляторной батареи предпочтительно используются две гелиевые аккумуляторные батареи напряжением 12 В и емкостью до 250 Ач. Гелиевые аккумуляторы допускают большое число циклов разряда, устойчивы к глубоким (100%) разрядам, а также обладают расширенным диапазоном рабочих температур, допуская возможность работы в диапазоне от -45°C до +45°C. Гелиевые аккумуляторные батареи включены последовательно, обеспечивая постоянное напряжение 24 В.
Кроме того, осветитель содержит блок 6 управления. На фиг. 1 показано расположение блока 6 управления на столбе 1 в области крепления кронштейна 4 к столбу, однако расположение блока управления может быть и иным, например, внутри столба или в кабельном колодце.
При необходимости увеличения количества энергии, собираемой солнечной батареей, за счет максимального времени нахождения панелей этих батарей в положении, перпендикулярном к направлению на солнце, солнечная батарея 3 может быть соединена с кронштейном через привод 7 ее поворота.
Как показано на фиг. 2, блок 6 управления включает в себя блок 8 заряда-разряда, таймер 9, диммер 10 и электронный таймер 11. В случае выполнения осветителя со средствами слежения за солнцем, т.е. с приводом 7 поворота солнечной батареи, блок управления 6 содержит также блок 13 слежения за солнцем.
Блок 8 заряда-разряда соединен с аккумуляторной батареей 5, с солнечной батареей 3 и с таймером 9. Таймер 9, в свою очередь, соединен с диммером 10 и с блоком 13 слежения за солнцем в случае ее наличия. Диммер 10 соединен со светильником 2 и через электронный таймер 11 с датчиком движения 12. Блок 13 слежения за солнцем соединен с приводом 7 поворота солнечной батареи.
Блок 8 заряда-разряда представляет собой электронный контроллер заряда аккумуляторов (МРРТ). Типичный МРРТ контроллер постоянно отслеживает ток и напряжение на панели (панелях) солнечной батареи, перемножает их значения и определяет пару ток-напряжение, при которых мощность солнечной батареи будет максимальной. Встроенный процессор также следит, на какой стадии заряда находится аккумулятор (наполнение, насыщение, выравнивание, поддержка), и на основании этого определяет, какой ток должен подаваться в аккумуляторы. Кроме того, этот блок выполняет функции электрической защиты всех цепей. Данный блок имеет выход нормализированного постоянного тока для подключения потребителей энергии. В качестве такого блока может использоваться, например, блок EPSolar eTracer МРРТ xx15N.
Таймер 9 выполнен в виде реле астрономического времени и обеспечивает определенную последовательность работы элементов электрической схемы. В частности, таймер 9 выполняет следующие функции: отслеживает моменты восхода-захода солнца для включения светильника после захода солнца и выключения - перед его восходом; включает в работу плату 13 слежения за солнцем после восхода солнца и выключает ее после заката. В качестве таймера 9 может использоваться, например, Многофункциональное реле времени 80.01, Finder S.p.A.
Диммер 10 представляет собой электронное устройство, регулирующее подачу тока на светильник, изменяя тем самым яркость свечения. В дежурном режиме ток составляет 30-50% от номинальной мощности светильника, что обеспечивает 30-50% освещение участка установки осветителя. При поступлении сигнала, в частности, с датчика движения диммер поднимает ток до 100% мощности светильника. При прекращении поступления сигнала с датчика движения диммер переводит ток в исходное значение (в дежурный режим). В качестве диммера 10 может использоваться, например, Диммер для светодиодных ламп DIM117A.
Электронный таймер 11 представляет собой электронное реле с настраиваемой задержкой переключения управляющей группы и в данном случае выполняет функцию задержки переключения диммера из режима 100% мощности в дежурный режим на заранее заданное время, достаточное для выполнения определенных действий (переход дороги, посадка в автобус). В качестве электронного таймера 10 может использоваться, например, Таймер электронный ТЭ15.
Датчик 12 движения представляет собой устройство, посылающее сигнал на включение основного освещения при обнаружении движения объекта в контролируемой зоне. Датчик 12 движения может быть инфракрасным или радиочастотным. В осветителе согласно полезной модели этот датчик выполняет функцию контроля нахождения людей в обслуживаемой зоне осветителя (подает сигнал на включение диммером режима 100% мощности при появлении человека в обслуживаемой зоне). В качестве датчика 12 движения может использоваться, например, Датчик движения IEK ДД 009.
Блок 13 слежения за солнцем представляет собой фото датчики и электронный драйвер управления привода 7, обеспечивающий подачу импульсных сигналов на привод 7 для поворота солнечной батареи вслед за солнцем.
Автономный уличный осветитель работает следующим образом.
Таймер 9, который питается от блока 8 заряда-разряда, в момент захода солнца подает соответствующий сигнал на блок 8 заряда-разряда, который переключается в режим разряда аккумуляторной батареи 5. Поскольку таймер 9 выполнен в виде реле астрономического времени, его срабатывание не зависит от внешних условий и всегда происходит в заданное время для каждого конкретного дня года. При этом таймер 9 соединяет с диммером 10. В результате на диммер 10 поступает напряжение от аккумуляторной батареи 5 через таймер 9, и диммер 10 переходит в дежурный режим, при котором обеспечивается протекание через светильник тока, обеспечивающего 30-50% от номинальной мощности светильника. При поступлении сигнала от датчика 12 движения диммер поднимает ток до 100% мощности светильника. При прекращении поступления сигнала с датчика движения через определенный заранее заданный электронным таймером 11 промежуток времени диммер переводит ток в исходное значение (в дежурный режим). Во избежание срабатывания датчика движения на создающих помехи мелких животных и птиц, датчик калибруется на массу свыше 30 кг. Таким образом, в темное время суток обслуживаемая светильником зона всегда освещена, но при отсутствии людей эта зона освещена слабее, чем при наличии людей. Такой режим работы осветителя позволяет более экономно расходовать заряд аккумуляторов, не вызывая дискомфорта у пешехода.
В момент восхода солнца таймер 9 отключает диммер 10 от аккумуляторной батареи 5. Кроме того, при наличии средств слежения за солнцем (привода 7 и блока 13 слежения за солнцем) таймер 9 приводит в действие блок 13 слежения за солнцем, который подает соответствующие импульсы на привод 7, формируя сигнал для поворота солнечной батареи в сторону восхода солнца. Таким образом, в светлое время суток вырабатываемая солнечной батареей 3 электрическая энергия через блок 8 заряда-разряда поступает в аккумуляторную батарею 5, заряжая ее.
Следует отметить, что хотя выше указано на срабатывание таймера 9 в моменты захода и восхода солнца, моменты срабатывания таймера 9 могут строго не соответствовать указанным моментам и выбираться в зависимости от конкретных требований к освещению, например, за определенный промежуток времени до восхода солнца и после его захода.