抗冲击疲劳太阳能道钉及其制造方法与流程

1.本发明涉及太阳能道钉技术领域，具体涉及一种抗冲击疲劳太阳能道钉及其制造方法。


背景技术：

2.道钉是一种常用的交通安全产品，用于指引人们按照正确方向去行驶，防止超速和交通肇事。太阳能道钉是道钉的一种，沿道路路面设置的、用于夜间或雨雾天气下，指示道路前进方向，由逆反射材料、壳体、太阳能电池板、led、控制器件组成，具有主动发光和被动反光性能的视觉诱导设施，通常同标线结合使用。由于太阳能行业的不断发展，近年来，在国家实施的公路安全保障工程中，各种科技含量较高的交通安全设施和产品备受业界青睐。这些交通安全设施和产品的广泛应用，对提高公路行车安全，减少交通事故发生等均发挥了重要作用。在各种交通安全设施或产品中，太阳能道钉在雨、雾天气及道路弯道处，能清晰地勾划出道路轮廓和边缘，诱导驾驶员视线，进而能消除道路的安全隐患，起到了相当重要的作用。
3.但是，目前的太阳能道钉在使用过程中，极易出现失效无法工作的情况，这也导致现有技术中的太阳能道钉的寿命非常短暂，非常影响道路安全，特别道钉的更换还需要先对道路进行破坏，更换之后再修复道路，费时费力。所以提高道钉寿命，是非常重要的一点。
4.经分析，现有技术中的太阳能道钉其实在耐压上已经做到非常优良，但还会出现失效的情况，是因为在公路上，车辆会连续不断的碾压过道钉，特别是在高速公路上，车辆频繁的碾压道钉，正是这种连续的碾压冲击会对道钉最重要及最薄弱的太阳能电池板部位造成疲劳破坏，从而影响到太阳能道钉的寿命，有必要对此重点加强保护。


技术实现要素：

5.本发明主要解决的技术问题是提供一种抗冲击疲劳太阳能道钉及其制造方法，以解决太阳能道钉在使用过程中的冲击疲劳问题，从而提高太阳能道钉的寿命。
6.根据第一方面，一种实施例中提供一种抗冲击疲劳太阳能道钉，包括：
7.第一壳体和第二壳体，所述第一壳体具有用于透光的顶盖，所述第一壳体安装于所述第二壳体内，其中，所述第一壳体与所述第二壳体配合形成能够容置元件的腔体；
8.光源组件，设置在所述腔体内，所述光源组件包括pcb控制板和太阳能电池板，所述太阳能电池板位于所述pcb控制板的上方；
9.还包括钢化玻璃，所述钢化玻璃覆盖在所述太阳能电池板的上方。
10.可选的，通过灌封胶将所述钢化玻璃粘接固定在所述太阳能电池板的上方，所述灌封胶为透明灌封胶水。
11.可选的，所述钢化玻璃的厚度为4mm-8mm。
12.可选的，所述钢化玻璃的厚度为5mm。
13.可选的，所述钢化玻璃的外边缘形状与所述第一壳体的内周形状对应，横置在所
述腔体内。
14.可选的，还包括不锈钢板，所述不锈钢板固定在所述pcb控制板的上方。
15.可选的，所述不锈钢板与所述pcb控制板之间充满灌封胶，所述灌封胶水为透明灌封胶水或不透明灌封胶水。
16.根据第二方面，一种实施例中提供一种抗冲击疲劳太阳能道钉的制造方法，包括以下步骤：
17.提供第一壳体和第二壳体，所述第一壳体具有用于透光的顶盖，所述第一壳体与所述第二壳体配合能够形成能够容置元件的腔体；
18.倒放所述第一壳体，依次设置钢化玻璃、太阳能电池板，所述钢化玻璃面积大于所述太阳能电池板面积；
19.进行第一层灌胶工艺，将灌封胶注入所述第一壳体内，至覆盖住所述太阳能电池板，填满所述钢化玻璃和太阳能电池板之间的空隙，形成第一灌胶层；
20.待所述第一灌胶层的灌封胶固化后，在所述第一壳体内依次设置不锈钢板、pcb控制板和电池，并进行第二层灌胶工艺，将灌封胶注满所述第一壳体，形成第二灌胶层；
21.待所述第二灌胶层的灌封胶固化后，用螺丝将所述第一壳体上组装到所述第二壳体，完成组装后，倒放，从所述第二壳体底部进行第三层灌封胶水，形成第三灌胶层。
22.待所述第三灌胶层的灌封胶固化后，完成制备。
23.可选的，依次设置不锈钢板、pcb控制板和电池包括步骤：所述pcb控制板和电池电连接，将所述不锈钢板螺接在所述pcb板上，所述不锈钢板和所述pcb板之间具体为1mm-3mm；
24.对应地，
25.进行第二层灌胶工艺时，将灌封胶填满所述不锈钢板和所述pcb控制板之间的空隙。
26.可选的，所述第一层灌胶工艺使用透明灌封胶水；所述第二层灌胶工艺使用透明灌封胶水或不透明灌封胶水。
27.依据上述实施例的抗冲击疲劳太阳能道钉及其制造方法，由于包括能够配合形成腔体的第一壳体和第二壳体以及容置在该腔体中的光源组件，该光源组件包括pcb控制板和太阳能电池板，采用加大太阳能电池板刚性加强的方式，在太阳能电池板的上方固定钢化玻璃，由于将钢化玻璃设置在腔体内并覆盖在该太阳能电池板的上方，这样第一壳体起到了分散应力的作用保护了钢化玻璃的同时，使用钢化玻璃保护太阳能电池板，提高太阳能电池板的抗疲劳能力，使得太阳能道钉抗冲击疲劳，提高寿命。
附图说明
28.图1为本实施例提供的抗冲击疲劳太阳能道钉爆炸图；
29.图2为本实施例提供的倒置状态的抗冲击疲劳太阳能道钉中未安装第二壳体的剖面结构图；
30.图3为本实施例提供的倒置状态的抗冲击疲劳太阳能道钉的剖面结构图；
31.图4为本实施例提供的倒置状态的抗冲击疲劳太阳能道钉中未安装第二壳体的剖视图；
32.图5为本实施例提供的倒置状态的抗冲击疲劳太阳能道钉的剖视图；
33.图6为本实施例提供的倒置状态的抗冲击疲劳太阳能道钉的制造方法流程图。
具体实施方式
34.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
35.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
36.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
37.由背景技术可知，目前的太阳能道钉在使用过程中容易出现被破坏至失效的问题。经分析，目前的太阳能道钉之所以寿命短，首先的原因是因为太阳能道钉中的太阳能电池板的抗疲劳能力与顶层的道钉面壳的抗疲劳能力不同，太阳能电池板是太阳能道钉中最为重要但是又最为薄弱。具体地，任何材料都有疲劳强度，例如，在交变应力的作用下，弹簧材料也可能发生断裂，这种现象叫疲劳断裂。是由于此时弹簧的应力值远低于抗拉强度。可知，疲劳断裂在断裂前没有明显的塑性变形，其断口外观通常呈现为平滑区和粗颗粒区两部分衡量材料抗疲劳性的主要指标是疲劳极限，其物理意义是：在交变载荷的条件下，材料承受无限多次的应力循环而不被破坏的极限应力。这也就解释了，在目前的太阳能道钉使用和工作的过程中，虽然现有设计的道钉的抗压能力已经非常强，但是使用一段时间后还是会出现道钉失效不能工作的情况，是由于车辆频繁碾压冲击，使得达到了道钉中的太阳能电池板的疲劳极限，我们可以说是对其造成了疲劳破坏。具体分析其损坏原因为：当道钉顶部面壳受汽车周期性碾压冲击后，(据研究，一个用于斑马线的道钉，三年内被碾压冲击的次数能够达到200万次)，会将面壳上的振动变形传递给内部的太阳能电池板，在振动疲劳作用下，太阳能电池板出现电池损伤，导致寿命衰减的现象。因此，要想提高太阳能道钉的寿命，不只是提高其抗压性能，还需要从其抗疲劳的能力上出发，提供一种具有较好的抗疲劳能力的太阳能道钉。
38.在本实施例中的太阳能道钉中，采用加大太阳能电池板刚性加强的方式，而钢化玻璃也不适合设计在产品表面，因为车轮胎会裹挟小石头，冲击钢化玻璃的表面，钢化玻璃虽然强度大，但在应力集中的冲击下，钢化玻璃会粉碎。所以在第一壳体中将钢化玻璃覆盖在该太阳能电池板的上方，这样使用钢化玻璃保护太阳能电池板，提高太阳能电池板的抗疲劳能力同时第一壳体起到了分散应力的作用，这种结构中，太阳能电池板顶部采用多种
面板材料保护，由于各种面板材料的保护特性不同和相互作用，也保证了钢化玻璃不受集中应力的冲击，使得太阳能道钉抗冲击疲劳，提高寿命。在本实施例中的太阳能道钉中，还采用加大pcb控制板刚性加强的方式，即用不锈钢板粘合pcb板，使得pcb板达到缓解变形、减小疲劳缺陷的问题，进一步提高太阳能道钉的寿命。
39.请参考图1，本实施例中提供的抗冲击疲劳太阳能道钉包括：能够配合形成腔体的第一壳体100和第二壳体200以及容置在该腔体中的光源组件。
40.该第一壳体100具有用于透光的顶盖120，该第一壳体100包括第一主体110和顶盖120该第二壳体200包括第二主体210和壳底220，该第一主体110能够嵌入该第二主体210中，第一壳体100和该第二壳体200能够配合组装形成能够容置元件的腔体。其中，该顶盖120能够透光，并且该第一壳体100的材质为pc塑胶，该第二壳体200的材料为金属，壳底220可以具有灌胶孔221，这个灌胶孔221是为了利于产品的封装制作而预留的。
41.该光源组件包括pcb控制板400和太阳能电池板300，还可以包括电池，该太阳能电池板300和电池电连接，该pcb控制板400和分别该太阳能电池板300以及电池电连接，该太阳能电池板300靠近该顶盖120设置，位于该pcb控制板400的上方。
42.本实施例中，还包括覆盖在该太阳能电池板300的上方的钢化玻璃301。该钢化玻璃301的外边缘形状与该第一壳体100的内周形状对应，适于横置在该腔体内，固定在该太阳能电池板300上。
43.本实施例中，通过灌封胶将该钢化玻璃301粘接固定在该太阳能电池板300的上方，该灌封胶为透明灌封胶水。该钢化玻璃301的厚度可以是4mm-8mm。
44.本实施例中，该钢化玻璃301的厚度为5mm。本实施例中，增加5mm该钢化玻璃301后，该太阳能道钉疲劳测试能够承受40吨重力200万次的疲劳测试，太阳能电池板300功能无衰减，并且该第一壳体100无破损现象。
45.将钢化玻璃301放置在该第一壳体100内是为了避免车胎裹挟小石子冲击到该钢化玻璃301的表面，让第一壳体100起到分散应力，避免应力对钢化玻璃301以及太阳能电池板300造成破坏，并且将钢化玻璃301黏贴覆盖在该太阳能电池板300的上方，达到提高太阳能电池板300的抗疲劳能力。
46.本实施例中，该光源组件中还包括不锈钢401板，该不锈钢401板固定在该pcb控制板400的上方。不锈钢401板和pcb控制板400之间是绝缘的，具体可以是通过螺接的方式将不锈钢401板固定在该pcb控制板400的上方，该pcb控制板400的表面可以设有绝缘柱，使得该不锈钢401板和pcb控制板400分隔开。该不锈钢401板与该pcb控制板400之间充满灌封胶，该灌封胶水为透明灌封胶水或不透明灌封胶水。设置不锈钢401在pcb控制板400上，可以保护pcb控制板400，避免pcb控制板400变形、减小疲劳破坏，提高寿命。
47.本实施例中，该第一壳体100内包括有钢化玻璃301、太阳能电池板300、不锈钢401板、pcb控制板400和电池，其中钢化玻璃301和太阳能电池板300之间和周围充满第一灌胶层a，第一灌胶层a为透明胶水固化形成，不锈钢401板、pcb控制板400和电池之间和周围充满第二灌胶层b，第二灌胶层b可以是透明胶水或者不透明胶水固化形成，这样使得第一壳体100内部为实体，起到良好的密封作用，并且具有更好的抗压能力。进一步的，第一壳体100和第二壳体200配合安装好之后，从该第二壳体200底部的灌胶孔221还可以进一步在墙体内形成第三灌胶层，使得太阳能道钉内部更加紧固和密封。
48.本实施例中还提供了一种抗冲击疲劳太阳能道钉的制造方法，包括以下步骤：
49.步骤1，提供第一壳体100和第二壳体200，该第一壳体100具有用于透光的顶盖120，该第一壳体100与该第二壳体200配合能够形成能够容置元件的腔体。
50.步骤2，倒放该第一壳体100，依次设置钢化玻璃301、太阳能电池板300，该钢化玻璃301面积大于该太阳能电池板300面积。该钢化玻璃301和太阳能电池板300接触设置。
51.步骤3，进行第一层灌胶工艺，将灌封胶注入该第一壳体100内，至覆盖住该太阳能电池板300，填满该钢化玻璃301和太阳能电池板300之间的空隙，形成第一灌胶层a。太阳能电池板300上固定有钢化玻璃301后，由于钢化玻璃301的硬度大，不会变形，所以太阳能电池板300能够减少形变力度，避免疲劳破坏。
52.步骤4，待该第一灌胶层a的灌封胶固化后，在该第一壳体100内依次设置不锈钢401板、pcb控制板400和电池，并进行第二层灌胶工艺，将灌封胶注满该第一壳体100，形成第二灌胶层b。该不锈钢401板和该pcb控制板400之间绝缘固定，具体可以是，该pcb控制板400上有绝缘柱，该不锈钢401板通过螺接的方式固定在该pcb控制板400上，中间被隔离柱隔开，待设置第二灌胶层b之后，该不锈钢401板和该pcb控制板400之间充满灌封胶。
53.步骤5，待该第二灌胶层b的灌封胶固化后，用螺丝将该第一壳体100上组装到该第二壳体200，完成组装后，倒放，从该第二壳体200底部进行第三层灌封胶水，形成第三灌胶层，待该第三灌胶层的灌封胶固化后，完成制备。
54.本实施例中，依次设置不锈钢401板、pcb控制板400和电池包括步骤：该pcb控制板400和电池电连接，将该不锈钢401板螺接在该pcb板上，该不锈钢401板和该pcb板之间具体为1mm-3mm。
55.对应地，进行第二层灌胶工艺时，将灌封胶填满该不锈钢401板和该pcb控制板400之间的空隙。
56.本实施例中，该第一层灌胶工艺使用透明灌封胶水；该第二层灌胶工艺使用透明灌封胶水或不透明灌封胶水。
57.本实施例中提供一种太阳能道钉冲击疲劳试验条件，如下：
58.1、将被测样品太阳能道钉基底放置在厚度为13cm，比样品大的钢板中心上，在被测样品上放置一块厚度为10cm，尺寸大于被测样品的弹性垫。测试前，在55℃的环境下，测试样品太阳能道钉静置4小时进行状态调节。
59.2、开启疲劳测试机，对被测样品太阳能道钉顶部以0.1kn/s的速率加载冲击荷载，冲击荷载频率为10hz的正弦波曲线，冲击荷载的压力为10kn～70kn(中值40kn，振幅值30kn)，每经过7.2万次冲击，停机取出样品太阳能道钉，检测太阳能电池板充放电功能，并记录电流衰减情况，直到样品太阳能道钉被破坏或冲击次数达到200万次。
60.对比测试表明，太阳能道钉在相同实验条件下：采用原有的制成工艺，太阳能电池板在72万次疲劳循环后，太阳能电池板受损不工作，输出电流为0ma。采用抗冲击疲劳的设计工艺方法后，太阳能电池板经过200万次疲劳循环后，功率无衰减，pc壳(本技术中所述第一壳体)无破损，依旧可以维持产品的正常工作。
61.如下为提供的太阳能电池板功率衰减记录表：
[0062][0063]
表格中，产品规格中，不锈钢板指的是，第一壳体中，只有pcb控制板上加不锈钢板的结构；钢化玻璃+不锈钢板指的是：太阳能电池板上设置有钢化玻璃，pcb控制板上设置有不锈钢板的结构。从测试结果可以看出，本技术中的太阳能道钉结构的耐压耐疲劳效果好，提高了太阳能道钉的使用寿命。
[0064]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

技术特征：
1.一种抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，包括：第一壳体和第二壳体，所述第一壳体具有用于透光的顶盖，所述第一壳体安装于所述第二壳体内，其中，所述第一壳体与所述第二壳体配合形成能够容置元件的腔体；光源组件，设置在所述腔体内，所述光源组件包括pcb控制板和太阳能电池板，所述太阳能电池板位于所述pcb控制板的上方；还包括钢化玻璃，所述钢化玻璃覆盖在所述太阳能电池板的上方。2.如权利要求1所述的抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，通过灌封胶将所述钢化玻璃粘接固定在所述太阳能电池板的上方，所述灌封胶为透明灌封胶水。3.如权利要求1所述的抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，所述钢化玻璃的厚度为4mm-8mm。4.如权利要求3所述的抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，所述钢化玻璃的厚度为5mm。5.如权利要求1所述的抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，所述钢化玻璃的外边缘形状与所述第一壳体的内周形状对应，横置在所述腔体内。6.如权利要求1所述的抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，还包括不锈钢板，所述不锈钢板固定在所述pcb控制板的上方。7.如权利要求6所述的抗冲击疲劳太阳能道钉，其特征在于，所述不锈钢板与所述pcb控制板之间充满灌封胶，所述灌封胶水为透明灌封胶水或不透明灌封胶水。8.一种抗冲击疲劳太阳能道钉的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一壳体和第二壳体，所述第一壳体具有用于透光的顶盖，所述第一壳体与所述第二壳体配合能够形成能够容置元件的腔体；倒放所述第一壳体，依次设置钢化玻璃、太阳能电池板，所述钢化玻璃面积大于所述太阳能电池板面积；进行第一层灌胶工艺，将灌封胶注入所述第一壳体内，至覆盖住所述太阳能电池板，填满所述钢化玻璃和太阳能电池板之间的空隙，形成第一灌胶层；待所述第一灌胶层的灌封胶固化后，在所述第一壳体内依次设置不锈钢板、pcb控制板和电池，并进行第二层灌胶工艺，将灌封胶注满所述第一壳体，形成第二灌胶层；待所述第二灌胶层的灌封胶固化后，用螺丝将所述第一壳体上组装到所述第二壳体，完成组装后，倒放，从所述第二壳体底部进行第三层灌封胶水，形成第三灌胶层；待所述第三灌胶层的灌封胶固化后，完成制备。9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，依次设置不锈钢板、pcb控制板和电池包括步骤：所述pcb控制板和电池电连接，将所述不锈钢板螺接在所述pcb板上，所述不锈钢板和所述pcb板之间具体为1mm-3mm；对应地，进行第二层灌胶工艺时，将灌封胶填满所述不锈钢板和所述pcb控制板之间的空隙。10.如权利要求8或9所述的制造方法，其特征在于，所述第一层灌胶工艺使用透明灌封胶水；所述第二层灌胶工艺使用透明灌封胶水或不透明灌封胶水。

技术总结
一种抗冲击疲劳太阳能道钉及其制造方法，包括能够配合形成腔体的第一壳体和第二壳体以及容置在该腔体中的光源组件，该光源组件包括PCB控制板和太阳能电池板，采用加大太阳能电池板刚性加强的方式，在太阳能电池板的上方固定钢化玻璃，由于将钢化玻璃设置在腔体内并覆盖在该太阳能电池板的上方，这样第一壳体起到了分散应力的作用保护了钢化玻璃的同时，使用钢化玻璃保护太阳能电池板，提高太阳能电池板的抗疲劳能力，使得太阳能电池板在动载负荷的冲击下，寿命大大延长。寿命大大延长。寿命大大延长。


技术研发人员：肖毅进
受保护的技术使用者：深圳市远达明反光器材有限公司
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2023/9/20