CN101639188A - 一种太阳能白光led一体化照明*** - Google Patents

Abstract

一种太阳能白光LED一体化照明***，由锂离子电池、白光LED灯、环境传感器、光伏组件、电池充电控制器、***控制器构成。其中光伏组件将太阳能转化为直流电经电池充电控制器储存进锂离子电池中。所述锂离子电池和白光LED灯工作电压一致，均为3.6V，也可以通过匹配的串并联结构，获得不同工作电压的锂离子电池组和LED灯，两者中间不经过变压***就直接工作。***控制器可以通过判断环境传感器检测的环境光强来开启和关闭LED灯。通过机械紧固、化学粘结和小型化器件的直接生长，形成光伏组件、白光LED灯和锂离子电池三者的一体化照明***。

Description

一种太阳能白光LED一体化照明***

技术领域

本发明涉及照明***领域，具体涉及一种基于锂离子电池和发光二极管的太阳能白光LED一体化照明***。

背景技术

锂离子蓄电池的工作电压是3.4～3.6伏，正是国家大力推广的半导体白光照明中发光二极管(LED)的工作电压(白、蓝、纯绿LED的额定工作电压是3.0～3.6V，红、黄、黄绿、橙是1.8～2.4V，额定电流都是10～20mA)。锂离子电池有高达90％以上的充放电转化率，具有很好的性能优势。而LED照明灯是一个比使用高压电源更安全的照明光源，特别适用于公共场所；消耗能量较同光效的白炽灯减少80％，每个单元LED小片是3～5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境；LED灯稳定性高，10万小时后光衰为初始的50％；响应时间快，白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级，对环境友好。

专利200410057913.3公开了一种电源装置，是基于LED和锂离子电池设计的，但是锂离子电池需要升压或降压电路来实现LED的工作，此过程会带来***成本的增加和能量损耗，此外，锂离子的电池是通过市电来进行充电。如果利用光伏组件制成太阳能LED灯，则整个照明***成为了一个纯直流工作的***。特别是根据需要选择锂离子储能电池和照明灯具，使两者的工作电压匹配，实现锂离子储能电池和照明灯具之间无升压器，光伏组件和负载之间无交直流转换器的光伏照明***，总体成本将下降，***转换效率将更高。此外，与现有铅酸电池储能的太阳能照明***相比体积大大减小，器件外观美观，具有使用方便、温度应用范围广、寿命超长、节能等突出优势，适合一般照明与应急照明使用，同时考虑到锂离子电池的体能量密度很高，因此比较容易实现大尺寸的离网太阳能白光照明***。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供基于锂离子电池和发光二极管的太阳能白光LED照明***。

为实现上述目的，本发明提供太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，它包括锂离子电池、白光LED灯(发光二极管)、环境传感器、光伏组件、电池充电控制器、***控制器。

所述锂离子电池的单节工作电压为3.6V，也可以为多节电池组的串并联，设计的重点是保证锂离子电池的电压与LED灯的工作电压相同，用来储存光伏组件产生的电能，同时，在环境变暗时，给白光LED灯供电；所述锂离子电池包括全固态薄膜电池、聚合物电池以及液体电解质不同材料***的其它各种类型锂离子电池，如LiFePO₄为正极材料的锂离子电池。

所述白光LED灯单个的工作电压为3.6V，LED灯也可以为多个LED的串并联，核心工作电压与锂离子电池组的电压相同，无需经过变压即可与锂离子电池匹配工作。

所述环境传感器包括一组用于环境信息测量的传感器，时时测量环境的温度、湿度和太阳光的辐射强度等，并将测量数值发送至***控制器。

所述光伏组件主要完成将太阳能转变为直流电，包括太阳能电池板、防逆流装置、旁路元件和安装固定配件等；所述太阳能电池板按照实际需求功率、输出电压和输出电流来设计尺寸，既可以为单块太阳能电池板，也可以为多块太阳能电池板的串并联，根据负载的用电量信息来确定太阳电池板的规格，最终使光伏组件的输出和计划负载的用电量相匹配。光伏组件中的太阳能电池板包括非晶硅电池、双结非晶硅微晶硅电池、铜铟镓锡CIGS电池、DSSC以及其它能将太阳能转化为电能的组件或装置。

所述电池充电控制器包括充电电路、充电采样电路、放电采样电路、蓄电池端电压采样电路、微处理器、继电器执行电路和负载控制电路等。能够实现对锂离子电池的充电控制，将光伏组件所产生的电储存进电池中，同时根据所述环境传感器检测的温度对充电电压和过流过压保护进行补偿。

所述***控制器能够控制白光LED灯在不同光照条件下的开启和关闭，以及锂离子电池过放保护。

所述***中光伏组件、白光LED灯和锂离子电池三者彼此之间可以通过以下三种方式形成一个一体化照明***：

(a)机械固定：通过螺丝、卡子等机械方式使三者或其中的任意两者固定在一起，成为一个有机整体。

(b)化学粘连：比如锂离子电池的两侧一侧粘结一个光伏组件，另一侧粘结白光LED灯，三者成为一个整体。

(c)生长过程：选择玻璃为基板的太阳能电池板，在太阳能电池的背板玻璃上利用各种薄膜生长工艺直接制备出薄膜锂离子电池，就此太阳能电池板和锂离子电池通过器件的制备工艺直接结合成一个整体。

总之，使***中光伏组件，白光LED灯和锂离子电池三者形成一个一体化的照明***。

附图说明

图1为本发明***结构示意图；

图2为锂离子电池和白光LED的一体化照明示意图；

图中，1-白光LED；2-锂离子电池；3-防爆阀。

图3为聚合物锂离子电池、光伏组件和白光LED的一体化的照明***。

图中，1-白光LED；2-聚合物锂离子电池；3-光伏组件；4-边框。

其中，图1为摘要附图。

具体实施方式

以下仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

实施例一

如图1所示的本发明***结构。电压3.6V的锂离子电池，白光LED灯为全并联结构的路灯，工作电压3.6V，锂离子电池和光伏组件通过支架固定在LED灯头上方。光伏组件和锂离子电池之间有充电控制器，防止锂离子电池的过充。在锂离子电池和LED路灯之间有控制器相连，但是控制器本身没有升压和降压功能。控制器的基本功能包括两个部分，第一部分是能够通过环境监测***得到的环境亮度自动开启和关闭LED灯，第二部分是能够控制锂离子电池的充电和放电过程防止锂离子电池过充和过放造成危险和电池寿命衰减。

实施例二

基本结构和原理如实施例一所述但是锂离子电池并没有通过支架固定在LED灯头上方，而是利用锂离子电池能量密度高、尺寸小的特点将其和充电控制器一起装入LED路灯灯头壳体内部，锂离子电池直接贴在发光二极管的背面，两者相接触的一侧涂有绝缘导热硅胶，将两个部分紧固成一体，如图2所示。

实施例三

基本结构和原理如实施例一所述，但是锂离子电池并没有单独通过支架固定在LED灯头上方，而是利用了超薄的聚合物锂离子电池，此聚合物锂离子电池和光伏组件使用共同的边框一起固定。如图3所示。

Claims (10)

1.一种太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，包括：锂离子电池、白光LED灯(发光二极管)、环境传感器、光伏组件、电池充电控制器、***控制器。

2.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述光伏组件完成将太阳能转变为直流电，是由太阳能电池按照实际需求功率、输出电压和输出电流设计的尺寸或者多组件的串并联，使光伏组件的输出和计划负载相匹配。

3.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，光伏组件中的太阳能电池板包括非晶硅电池、双结非晶硅微晶硅电池、铜铟镓锡CIGS电池、DSSC以及其它能将太阳能转化为电能的组件或装置。

4.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述锂离子电池包括全固态薄膜电池、聚合物电池以及液体电解质不同材料***的各种类型锂离子电池。

5.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述锂离子电池为单节或为多节电池组的串并联，核心工作电压与LED灯的电压相同，用来储存光伏组件产生的电能，同时，在环境变暗时，给白光LED灯供电。

6.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述白光LED灯为单个或为多个LED的串并联，核心工作电压与锂离子电池组的电压相同，无需经过变压即可与锂离子电池匹配工作。

7.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述环境传感器监测环境温度、湿度和太阳光的辐射强度。

8.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述电池充电控制器主要对锂离子电池进行充电控制，将光伏组件所产生的电储存进电池中，同时根据所述环境传感器检测的温度对充电电压和过流过压保护进行补偿。

9.根据权利要求1所述的太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述***控制器能够控制白光LED灯在不同光照条件下的开启和关闭，以及锂离子电池过放保护。

10.根据权利要求1～9所述的任意一种太阳能白光LED一体化照明***，其特征在于，所述***中光伏组件、白光LED灯和锂离子电池彼此之间通过机械固定、化学粘连或生长过程直接形成一个一体化的照明***。

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