АВТОНОМНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФОНАРЬ-СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к автономным устройствам наружного освещения и может быть использовано при их производстве, установке и эксплуатации.
Уровень техники
Известен солнечный светильник [RU 2182287], состоящий из солнечной батареи, химического аккумулятора, контроллера заряда аккумулятора, соединительных проводников и люминесцентной лампы. Недостатком указанного известного светильника является низкий КПД преобразования солнечной энергии, падающей на солнечную батарею, в световую энергию люминесцентной лампы.
Известен также солнечный фотоэлектрический светильник [RU 2241176], содержащий солнечную батарею, аккумулятор электрической энергии, контроллер заряда аккумулятора, соединительные проводники и светильник на основе скоммутированных светодиодов, который выбран в качестве прототипа данного предлагаемой полезной модели. Недостатком указанного фотоэлектрического светильника также является недостаточно высокий КПД преобразования солнечной энергии, падающей на солнечную батарею, в световую энергию светильника. Целью данной полезной модели являются устранение указанного недостатка и повышение КПД указанного преобразования и, соответственно, уменьшение размеров и стоимости указанной солнечной батареи, увеличение продолжительности эксплуатации фонаря-светильника без обслуживания и улучшение качества освещенности, создаваемой указанным фонарем-светильником.
Раскрытие полезной модели
Указанные цели достигаются за счет того, что в известном солнечном фотоэлектрическом светильнике, включающем солнечную батарею, аккумулятор электрической энергии, контроллер, соединительные проводники и светильник на основе светодиодов, указанная солнечная батарея выполнена двусторонней, указанный аккумулятор является литий ионным, а указанный контроллер выполнен таким, что дополнительно к контролю зарядки аккумулятора способен выполнять функцию управления яркостью светильника в зависимости от изменения уровня естественной освещенности и требований к освещенности в различные периоды времени суток.
Описание работы предлагаемого автономного фотоэлектрического фонаря-светильника
На Фиг.1 схематически изображен предлагаемый автономный фотоэлектрический фонарь-светильник, где
1 - двусторонняя солнечная батарея,
2 - литий ионный аккумулятор электрической энергии,
3 - светильник на основе светодиодов,
4 - контроллер.
Предлагаемый автономный фотоэлектрический фонарь-светильник работает следующим образом. Автономный фотоэлектрический фонарь-ветильник устанавливается на несущей конструкции так, что лицевая сторона указанной солнечной батареи (1) обращена к югу (при установке в северном полушарии) или к северу (при установке в южном полушарии) с наклоном под углом к горизонту, равным географической широте места установки. Этим обеспечивается максимально возможный среднесуточный поток солнечного света на поверхность неподвижной солнечной батареи. В случае установки предлагаемого автономного фотоэлектрического фонаря-светильника в гористой местности указанный угол наклона следует поправить с учетом отличия линии горизонта от окружности. Указанная поправка находится экспериментально в таком случае. Применение двусторонней солнечной батареи дает увеличение ее мощности от 50% до 80% по сравнению с односторонней батареей при одинаковых размерах. Выход солнечной батареи соединен с управляющим входом контроллера (4), и внутри контроллера через первый коммутатор с системой зарядки указанного литий ионного аккумулятора электрической энергии (2), применение которого уменьшает вес, увеличивает долговечность и надежность предлагаемого автономного фотоэлектрического фонаря-светильника. В свою очередь указанный аккумулятор соединен с системой питания контроллера и через второй коммутатор - с системой питания указанного светильника на основе светодиодов. Отметим особо, что указанная солнечная батарея, кроме своей основной функции (преобразования энергии солнечного света в электрическую энергию для питания светильника) в данной полезной модели является также датчиком уровня естественной освещенности. При понижении уровня естественной освещенности до заданного в месте установки автономного фотоэлектрического фонаря-светильника в вечернее время на основе данных, поступающих на управляющий вход указанного контроллера, последний вырабатывает сигнал включения указанного светильника на основе светодиодов на минимальном уровне тока светодиодов и постепенного увеличения тока до максимального. В утренние часы обеспечивается, соответственно, постепенное понижение указанного тока светодиодов до их полного отключения. Применяемое таким образом управление током светодиодов светильника обеспечивает увеличение КПД преобразования солнечной энергии, падающей на солнечную батарею, в полезную световую энергию светильника в среднем на 20%. Дополнительное увеличение КПД может получаться за счет того, что в применяемом контроллере заложена функция понижения уровня освещенности в поздние ночные часы, когда в конкретных условиях это предусматривается штатным режимом эксплуатации предлагаемого автономного фотоэлектрического фонаря-светильника.
Таким образом, применение данной полезной модели обеспечивает достижение поставленных целей, а именно, повышение КПД преобразования солнечной энергии, падающей на солнечную батарею, в полезную световую энергию светильника и соответственно уменьшение размеров и стоимости указанной солнечной батареи, увеличение продолжительности эксплуатации фонаря-светильника без обслуживания и улучшение качества освещенности, создаваемой указанным фонарем-светильником.
Пример реализации полезной модели
Предлагаемая полезная модель было реализовано ООО «Новые энергетические технологии» в работе по освещению автомобильной дороги в Белгородской области длиной 3 км. Автономные фотоэлектрические фонари-светильники снабжены двусторонними солнечными батареями фирм «Солэкс», «Солнечный ветер» размером 158,5 на 80,5 см, литий ионными аккумуляторами фирм «Санье», «Тошиба» емкостью 28 Ампер*часов и светодиодными светильниками фирмы «Фокус», «Ледел». Контроллер, выполненный в соответствии с предлагаемой полезной моделью, обеспечивает включение и ступенчатое повышение тока светильников в вечернее и понижение указанного тока и его выключение в утреннее время. Примененные автономные фотоэлектрические фонари-светильники показали высокую надежность при эксплуатации в течение уже 2 лет. Таким образом, реализуемость и полезность предложенной полезной моделью была показана на практике.