本发明属于照明设备， 尤其是涉及一种利用自然能源发电的路灯。

背景技术

为了节约能源， 保护环境， 目前已经出现了几种利用太阳能和风能提供电 力 的路灯。 太阳能发电主要是利用太阳能电池板， 风能发电主要是利用路灯顶部 安装的风力发电机。 上述发电装置均暴露在外， 日晒雨淋， 使用寿命较低， 维 修几率高， 导致使用成本上升。

现有的太阳能和风能路灯的另一个缺点是需配 置化学电池， 而化学电池要 定期维护， 且使用寿命有限， 废弃电池也会对环境造成污染， 这种状态也有待 改进。

发明内容

本发明的目的是针对上述自然能源发电的路灯 ， 提出一种维修几率较低的自 然能源发电的路灯： 将发电装置设置在能挡风遮雨的路灯立柱内部 ， 利用路灯 立柱内的上升气流发电， 为路灯提供稳定的电源； 并且不使用化学电池蓄电。

本发明的具体技术装置是这样实现的： 包括路灯立柱、 路灯发光件， 其特 征是， 在路灯立柱上部设置一弧面风帽， 路灯立柱内设置多只风力发电机和一 飞轮电池及控制电路， 路灯立柱下部设有多个进风口； 控制电路分别与多只风 力发电机、 飞轮电池及路灯发光件连接；

路灯立柱为透明材料， 路灯立柱的朝北的部分， 设有透明材料制作的半圓 筒， 半圓筒与路灯立柱等长， 两者之间设有盐层； 盐层中盐的表面设为黑色； 所述的控制电路包括单片机及钮扣电池电源、 整流电路、 稳压电路、 电力 电子变换器、 继电器和光敏检测单元； 所述的多只风力发电机、 整流电路、 稳 压电路、 单片机、 继电器、 路灯发光件顺序连接， 钮扣电池电源、 光敏检测单 元分别与单片机连接， 单片机还与电力电子变换器、 飞轮电池顺序连接；

上述装置的使用方法：

气流流过弧形风帽， 流速加快， 压强降低， 路灯立柱下部压强高的气流流 向上部， 形成一股强上升气流， 流向外界； 另一方面， 路灯立柱内的黑色的盐 层吸收太阳光的热量， 并将热量储存在盐层中， 吸收的太阳光的热量加热了路 灯立柱内的空气， 被加热的空气向上， 形成另一股强上升气流， 流向外界； 这 样， 上述两股强上升气流， 推动路灯立柱中多只风力发电机转动发电；

多只风力发电机发出的电， 通过控制电路， 由电能变换成机械动能储存在 飞轮电池中； 飞轮电池逐渐积累机械动能；

当控制电路检测到环境亮度不足时， 接通飞轮电池与路灯发光件之间的电 连接， 飞轮电池将机械动能变换成电能， 供电于路灯发光件照明； 当控制电路 检测到环境亮度充足时， 断开飞轮电池与路灯发光件之间的电连接， 飞轮电池 停止向路灯发光件供电， 路灯发光件熄灭， 飞轮电池继续储存机械动能；

如此周而复始， 路灯发光件依靠自然能源发的电， 在夜间照明， 白天熄灭。 本发明与现有的路灯相比有如下有益效果：

一、 由于利用自然能源的发电设施均在路灯立柱内 部， 维修的几率较低， 从而使用成本较低。

二、 本发明利用黑色盐层作为太阳能发电的设施， 与太阳能电池板相比 较， 具有成本低， 寿命长的优点。

三、 利用飞轮电池代替化学电池储存电力， 避免了化学电池的环境污染， 也避免了化学电池寿命短， 须经常维护的缺点。

附图说明

下面结合图和实施例对本发明进一步说明。

图 1是本发明的总体示意图。

图 2是图 1的剖视图。

图 3是图 2中的路灯立柱 1的横截面示意图。

图 4是飞轮电池的示意图

图 5是本发明的电路框图。

具体实施方式

本发明是在路灯立柱 1 内设置了多只风力发电机 2 (见图 2 )。 在路灯立柱 上部设置一弧面风帽 12。 路灯立柱中设置飞轮电池 3和控制电路 5 (实物未画 出）。 其中的连接关系参见图 5的电路框图。 这样， 发电的装置均在路灯立柱 1 内部， 以防止在风吹雨淋状态下迅速的损耗。 轮电池 3参见图 4, 其由飞轮电池的飞轮 311、轴承 312、 飞轮电池的电动 /发电 机 313和真空室 314四个主要组件构成。 飞轮电池的电机和飞轮电池的飞轮都 使用磁轴承， 使其悬浮， 以减少机械摩擦， 同时将飞轮电池的飞轮和飞轮电池 的电机放置在真空容器中， 以减少空气摩擦。 这样的飞轮电池的输入输出净效 电力电子变换器 55从外部输入电能， 驱动飞轮电池的电动机旋转， 飞轮电池的 电动机带动飞轮电池的飞轮旋转， 飞轮电池的飞轮储存机械动能。 当外部负载 需要能量时， 飞轮电池的飞轮带动飞轮电池的发电机旋转， 将机械动能转化为 电能， 再通过电力电子变换器 55变成负载所需要的各种频率、 电压等级的电能 以满足不同的需求。 电力电子变换器 55通常是应用 MOSFETT和 IGBT组成 的双向逆变器。

控制电路 5参见图 5, 其包括单片机 51及钮扣电池电源 52、 整流电路 53、 稳压电路 54、 电力电子变换器 55、 继电器 56和光敏检测单元 57; 所述的多只 风力发电机 2、 整流电路 53、 稳压电路 54、 单片机 51、 继电器 56、 路灯发光 件 4顺序连接， 钮扣电池电源 52、 光敏检测单元 57分别与单片机 51连接， 单 片机 51还通过电力电子变换器 55与飞轮电池 3连接。

多只风力发电机 2发出的电， 经整流电路 53的整流， 再经稳压电路 54的 稳压， 通过单片机 51 的控制， 通过电力电子变换器 55驱动飞轮电池的电动机 313转动， 飞轮电池的电动机 313带动飞轮电池的飞轮 311旋转， 飞轮电池的 飞轮 311储存机械动能； 当单片机 51从光敏检测单元 57中的光敏传感器的获 得开灯讯号， 则单片机 51控制导通电力电子变换器 55和飞轮电池 3, 单片机 同时也控制导通继电器 56, 飞轮电池 3发出的电经电力子变换器 55、 单片机 51和继电器 56供电于路灯发光件 4照明。 当单片机 51从光敏检测单元 57中 的光敏传感器的获得闭灯讯号， 则单片机 51控制飞轮电池 3停止发电， 同时也 闭合继电器 56, 路灯发光件 4熄灭。 如果由时间设定单元代替光敏检测单元， 也可以实现路灯的自动启闭。 光敏检测单元或时间设定单元这类控制电路， 均 是公知的电路。 上述飞轮电池 3和控制电路 5均是所属技术领域的技术人员所 熟识的， 不再详细累述。

路灯立柱 1下部设有多个进风口 11。 当自然气流流过弧形风帽 12, 流速会 加快， 根据伯努利原理， 路灯立柱 1 上部的压强降低， 路灯立柱 1 下部压强高 的气流流向上部， 形成一股强上升气流， 从风帽下出去， 流向外界。 气流越快

(或者说风越大）， 上升气流强度越大。 该强上升气流是推动风力发电机 2转动 的第一股动力源。 根据烟筒效应， 路灯立柱 1越高， 该上升气流强度也越大。

推动风力发电机 2转动的还有另一股上升的气流： 本发明的路灯立柱 1 为 透明材料， 可以透过太阳光线。 太阳光加热路灯立柱 1 中的空气， 根据热空气 上升的原理， 推动风力发电机 2转动发电。 为了在晚上没有太阳时， 路灯立柱 1 内仍有上升的热气流， 在路灯立柱 1 的朝北的部分， 设有透明材料制作的半圓 筒 8 (见图 3 ), 半圓筒 8与路灯立柱 1等长。 在半圓筒 8与路灯立柱 1之间设 有盐层 9 (盐具有良好的储热性能， 在晚间能够放出热量， 加热路灯立柱 1 内的 空气）； 盐层 9中盐的表面设为吸收太阳光热良好的黑色， 该黑色可以用涂黑色 颜料的方法加以实现。 该黑色有利于吸收太阳光的热量， 加热路灯立柱 1 内的 空气。 如果在盐层 9 中的储热不足， 热气流会减弱或消失。 但前面提到的由压 强差形成的强上升气流依然存在， 即第一股动力源依然存在， 仍旧会推动多只 风力发电机 2转动发电。

综上所述， 本发明使用的方法是这样实现的：

当气流流过弧形风帽 12, 流速会加快， 根据伯努利原理， 路灯立柱 1上部 的压强降低， 路灯立柱 1 下部压强高的气流流向上部， 形成一股强上升气流， 流向外界； 另一方面， 路灯立柱 1 内的黑色的盐层 9吸收太阳光的热量， 并将 热量储存在盐层 9中， 吸收的太阳光的热量加热了路灯立柱 1 内的空气， 被加 热的空气向上， 形成另一股强上升气流， 流向外界； 这样， 上述两股强上升气 流， 推动路灯立柱 1 中多只风力发电机 2转动发电。

多只风力发电机 2发出的电，通过控制电路 5, 由电能变换成机械动能储存 在飞轮电池 3中； 飞轮电池 3逐渐积累机械动能；

当控制电路 5中的光敏传感器检测到环境亮度不足时， 控制电路 5接通飞 轮电池 3与路灯发光件 4之间的电连接， 飞轮电池 3通过控制电路 5将机械动 能变换成电能， 供电于路灯发光件 4照明； 当控制电路 5中的光敏传感器检测 到环境亮度充足时，控制电路 5断开飞轮电池 3与路灯发光件 4之间的电连接， 飞轮电池 3停止向路灯发光件 4供电， 路灯发光件 4熄灭， 飞轮电池 3继续储 存机械动能；

如此周而复始， 路灯发光件 4依靠自然能源发的电， 在夜间照明， 白天熄

