专利名称：太阳能led灯具装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能LED灯具，尤其是涉及一种具有超白玻璃太阳能电池的太阳能LED灯具装置。
背景技术：
在新能源发电技术中，太阳能利用是近几十年来发展最快、最受瞩目的新能源研究项目，太阳能电源系统正逐步取代一些传统的电源设备，得到越来越普遍的应用。尤其是太阳能LED灯具装置以其高效、节能、环保的特点备受人们的青睐。太阳能发电和LED照明的配合可以实现良好的户外照明效果二者均为直流器件，无需交直流转换，白天太阳能发电，晚上LED照明；太阳能电池是把光能直接转换成电能的一种半导体器件，能够直接将太阳的光能转换成电能；它工作时，无需水、油、汽、燃料等其它原始能源物料，而且无机械传动部件，安装维护简单，使用寿命长，可无人值守，也无需架设输电线路，是新能源的引领。 还可方便与建筑物相结合等，是常规电源设备或其它发电方式所不能达及的。而晶体硅太阳能电池组件，主要问题是太阳能利用率较低，LED能耗较高，能量总有效利用率偏低，长期阴雨天使用时间短等；其中的超白玻璃由于透光率不够高，一般不超过92%，且在户外使用中自洁净能力较差，直接不利于其光电转换效率的提高，降低了 LED灯具的有效使用时间。公告日为2007年8月22日的授权专利号ZL200620124663. 5公开了一种镀膜超白玻璃太阳电池组件，包括热压成议体的超白玻璃、EVA胶膜、太阳电池和TPT背膜，所述超白玻璃上镀有减反射膜。通过在超白玻璃上加镀减反射膜，可增加现有的超白玻璃透光率和太阳电池组件的输出功率，可广泛的应用于边远无电地区，并可用于交通、通讯、气象和航天等各领域。然这方案仅从现有的超白玻璃透光率角度来进行改善，也还并未能使太阳能电池组件的透过率达到更大程度上的突破，未能更有效的提高LED组件的出光效率。
发明内容
本发明为解决现有太阳能利用率较低，LED能耗较高，能量总有效利用率偏低，长期阴雨天使用时间短等现状而提供的一种能提高太阳能的能源利用效率、太阳光能量平均透过率、延长LED灯具有效使用时间的太阳能LED灯具装置。本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为一种太阳能LED灯具装置，包括蓄电池、太阳能电池组件、控制电路及LED灯头部分，其特征在于所述的太阳能电池组件的太阳能电池板和LED灯的灯头封装玻璃采用镀有多孔S^2基薄膜减反射膜的超白玻璃封装，在太阳能电池组件的太阳能电池板和控制电路之间连接有最大功率追踪模块。多孔Si02膜作为一种结构特殊的薄膜材料不仅具有结构可控、空隙率高等优点，而且具有折射率可调、结构高度有序、取向随机，均勻性好，具较高的绒面结构密度，呈长周期性等特点；可被用来直接面对各个方向射来的自然光线，大大增强光量子的捕获概率，提高硅基半导体的内量子效率及减反射效果；多孔SiO2基减反射膜可以有效的降低光在通过超白玻璃时候的反射，在太阳能电池组件电池板及LED灯的灯头封装玻璃中应用这种减反射技术，可以更有效的从太阳能LED灯具装置上不同结构部件提高太阳光进入电池的比例，提高单位太阳能组件面积上的发电效率。同时采用最大功率追踪模块的智能电路实时调整太阳能电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近；从而达到调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪。整个最大功率点跟踪过程通过一定的控制算法预测当前工况下阵列可能的最大功率输出，从而改变当前的阻抗情况来满足最大功率的输出要求；这样即使光伏电池的结温升高使得阵列的输出功率减少，系统仍然可以运行在当前工况的最佳状态，提高了长期阴雨天情况下LED灯具的照明时间；同时在LED灯控制电路中，采用延时电路和脉宽控制调制技术和多路输出，可实现多时段变功率输出降低LED灯能耗。作为优选，所述的太阳能电池板表面镀有单面多孔S^2基薄膜减反射膜，镀膜面朝向空气一侧。多孔SiO2基减反射膜可以有效的降低光在通过超白玻璃时候的反射，使获得的减反射超白玻璃中心减反射波长位于700 nm左右，减反射薄膜在晶体硅太阳电池吸收光谱范围内太阳光能量平均透过率达到94%。作为优选，所述的LED灯在其灯头封装的防水超白玻璃两面均镀有单面多孔S^2 基减反射膜。在LED灯具系统的出光面上采用双面镀有多孔SW2基减反射膜的超白玻璃封装，可使得中心减反射波长位于530 nm左右，可见光部分得透射率从原来的91%左右提高到最大透过率达到100%，平均可见光透过率在反射波长位于40(T700 nm时能达到97%， 有效提高LED组件的出光效率。作为优选，所述的多孔SiO2基薄膜减反射膜厚度控制在11(T120 nm之间。在太阳能电池板上更大程度的获得减反射中心波长700 nm左右的高透过多孔SiO2基薄膜，在头封装的防水超白玻璃上更大程度的获得减反射中心波长530 nm左右的高透过多孔Si02
基薄膜。作为优选，所述的最大功率追踪模块与控制器连接后，控制器同时与蓄电池和LED 灯相连接。控制器由蓄电池进行供电，同时检测蓄电池电池容量及太阳能电池板经最大功率追踪模块后的输出功率。当在白天充电时，控制器检测到太阳能电池板处于工作状态， 切断LED灯工作电路，通过控制器内的充电电路对蓄电池充电；夜晚LED灯工作放电时，控制器检测到太阳能电池板不处于工作状态，则切断控制器内的充电电路，根据检测到的蓄电池容量状态，通过控制器内置的延时电路和脉宽控制调制技术和多路输出技术对LED供电，实现在低功率输出时减少蓄电池瞬时输出电流，同时利用多时段变功率输出降低LED 能耗。作为优选，所述的最大功率追踪模块包括即时电压电流采样电路和可变阻抗电路及功率计算电路部分，太阳能电池板一路与可变阻抗电路串接后连接到控制电路中，另一路与电压电流采样电路连接后再与功率计算电路连接后再经过可变阻抗电路连接到控制电路中。采用一个即时电压电流采样电路对太阳能电池板的输出电流和电压进行采样，同时在太阳能电池板输出端采用一个可变阻抗电路改变输出电压；利用一个功率计算电路， 用当前采样得到的电流、电压信号计算出当前输出功率，根据计算获得的功率，改变可变阻抗，调整输出电压，从而调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪；使之始终工作在最大功率点附近；从而达到调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪。最大功率点跟踪模块通过实时检测光伏系统的输出电压和输出电流，来确定当前工作点与最大功率点的位置关系，然后控制电压向对应于最大功率点的Vm靠近，直到到达峰值功率点为止；若电压继续增大，则输出功率下降，因此调整输出电压，使其控制在最大功率点附近，以达到最大输出。实验证明，实现最大功率点跟踪技术以后的输出功率增益平均值为15%。本发明的有益效果是可以更有效的提高单位太阳能电池板面积上的太阳光能量平均透过率达到提高发电效率，同时能有效的调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪。更大程度上提高太阳能的能源利用效率、发电效率、太阳光能量平均透过率、可提高LED灯组件的出光效率，并降低了 LED灯具长时间使用的单位能耗，提高了长期阴雨天情况下LED灯具的照明时间。可实现高效智能化太阳能LED灯具照明并延长蓄电池的使用寿命，更加充分的利用太阳能。可广泛用于城市道路、小区、公园、广场、桥梁等照明。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步的详细说明。图1是本发明太阳能LED灯具装置的电路图模型示意图。图2是本发明太阳能LED灯具装置的最大功率追踪模块模型示意图。图3是本发明太阳能LED灯具装置的太阳能电池板上镀有单面多孔SW2基减反射膜与普通超白玻璃的太阳光能透过率对比效果示意图。图4是本发明太阳能LED灯具装置的LED灯的灯头封装玻璃上镀有双面多孔SW2 基减反射膜与普通LED灯的灯头封装玻璃太阳光能透过率对比效果示意图。
具体实施例方式图1、图2所示的实施例中，一种太阳能LED灯具装置，包括蓄电池、太阳能电池组件、控制电路及LED灯头部分，在太阳能电池组件的太阳能电池板10和LED灯50的灯头封装玻璃上镀有多孔S^2基薄膜减反射膜的超白玻璃封装，在太阳能电池组件的太阳能电池板10和控制电路30之间连接有最大功率追踪模块20。最大功率点跟踪模块通过实时检测光伏系统的输出电压和输出电流，来确定当前工作点与最大功率点的位置关系，然后控制电压向对应于最大功率点的Vm靠近，直到到达峰值功率点为止；若电压继续增大，则输出功率下降，因此调整输出电压，使其控制在最大功率点附近，以达到最大输出。控制电路30内置延时电路和脉宽控制调制技术和多路输出等结合控制电路，实现在低功率输出时减少蓄电池瞬时输出电流，多时段变功率输出降低LED能耗。进行对LED供电，实现在低功率输出时减少蓄电池瞬时输出电流，同时利用多时段变功率输出降低LED能耗。利用最大功率追踪模块20和控制电路30作为太阳能LED灯具装置的智能电路实时调整太阳能电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近；从而达到调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪。在太阳能电池板表面镀有单面多孔SiO2基薄膜减反射膜，镀膜面朝向空气一侧， 所得到的单面多孔SiO2基薄膜减反射膜透过率曲线A较未镀膜超白玻璃的透过率曲线B对比效果见图3，经镀膜固化得到的超白玻璃及减反射薄膜光谱曲线中，可使获得的减反射超白玻璃中心减反射波长位于700 nm左右，减反射薄膜在晶体硅太阳电池吸收光谱范围内太阳光能量平均透过率达到94% (见图3)。镀在太阳能电池板表面和灯头封装的防水超白玻璃上的多孔SiO2基薄膜减反射膜厚度控制在11(T120 nm之间，本实施例中选择115nm厚度，以能在太阳能电池板上更大程度的获得减反射中心波长700 nm左右的高透过多孔SW2 基薄膜和在头封装的防水超白玻璃上更大程度的获得减反射中心波长530 nm左右的高透过多孔Si02基薄膜。。在LED灯50灯头封装的防水超白玻璃两面均镀有单面多孔SW2基减反射膜，所得到的灯头封装的防水超白玻璃两面均镀有单面多孔SW2基减反射膜透过率曲线C较未镀膜超白玻璃的透过率曲线D对比效果见图4，经镀膜固化得到的超白玻璃及减反射薄膜光谱曲线中，可使得中心减反射波长位于530 nm左右，可见光部分得透射率从原来的91%左右提高到最大透过率达到100%，平均可见光透过率在反射波长位于40(Γ700 nm时能达到97%(见图4)。最大功率追踪模块20与控制器40连接后，控制器40同时与蓄电池30和LED灯50相连接。最大功率追踪模块20包括即时电压电流采样电路21和可变阻抗电路22及功率计算电路23部分，阳能电池板10 —路与可变阻抗电路22串接后连接到控制电路40中，另一路与电压电流采样电路21连接后再与功率计算电路23连接后再经过可变阻抗电路22连接到控制电路40中。太阳能LED灯具装置的智能电路工作原理为
智能电路的整体控制工作原理控制器40由蓄电池30进行供电，同时检测蓄电池电池容量及太阳能电池板10经最大功率追踪模块20追踪后的输出功率。当在白天充电时，控制器40检测到太阳能电池板10处于工作状态，切断LED灯50工作电路，通过控制器40内的充电电路对蓄电池30充电；夜晚LED灯50工作放电时，控制器40检测到太阳能电池板 10不处于工作状态，则切断控制器40内的充电电路，根据检测到的蓄电池30容量状态，通过控制器40内置的延时电路和脉宽控制调制技术和多路输出技术对LED供电，实现在低功率输出时减少蓄电池瞬时输出电流，同时利用多时段变功率输出降低LED灯能耗。最大功率追踪模块跟踪控制工作原理采用一个即时电压电流采样电路21对太阳能电池板10的输出电流和电压进行采样，同时在太阳能电池板10输出端采用一个可变阻抗电路22改变输出电压；利用一个功率计算电路23，用当前采样得到的电流、电压信号计算出当前输出功率，根据计算获得的功率，改变可变阻抗，调整输出电压，从而调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪；使之始终工作在最大功率点附近；从而达到调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪。
权利要求
1.一种太阳能LED灯具装置，包括蓄电池、太阳能电池组件、控制电路及LED灯头部分， 其特征在于太阳能电池组件的太阳能电池板(10)和LED灯(50)的灯头封装玻璃采用镀有多孔SiO2基薄膜减反射膜的超白玻璃封装，在太阳能电池组件的太阳能电池板(10)和控制电路(30)之间连接有最大功率追踪模块(20)。
2.按照权利要求1所述的太阳能LED灯具装置，其特征在于所述的太阳能电池板表面镀有单面多孔S^2基薄膜减反射膜。
3.按照权利要求1所述的太阳能LED灯具装置，其特征在于所述的LED灯(50)在其灯头封装的防水超白玻璃两面均镀有单面多孔SiO2基减反射膜。
4.按照权利要求1或2或3所述的太阳能LED灯具系统，其特征在于所述的多孔S^2 基薄膜减反射膜厚度控制在11(T120 nm之间。
5.按照权利要求1所述的太阳能LED灯具，其特征在于所述的最大功率追踪模块 (20)与控制器(40)连接后，控制器(40)同时与蓄电池(30)和LED灯(50)相连接。
6.按照权利要求1或5所述的太阳能LED灯具装置，其特征在于所述的最大功率追踪模块(20)包括即时电压电流采样电路(21)和可变阻抗电路(22)及功率计算电路(23) 部分，太阳能电池板(10 ) —路与可变阻抗电路(22 )串接后连接到控制电路(40 )中，另一路与电压电流采样电路(21)连接后再与功率计算电路(23 )连接后再经过可变阻抗电路(22 ) 连接到控制电路(40)中。
全文摘要
本发明公开了太阳能LED灯具装置，包括蓄电池、太阳能电池组件、控制电路及LED灯头部分，所述的太阳能电池板(10)表面镀有单面多孔SiO2基薄膜减反射膜。在LED灯(50)的灯头封装的防水超白玻璃两面均镀有单面多孔SiO2基薄膜减反射膜。在太阳能电池组件的太阳能电池板和控制电路(30)之间连接有最大功率追踪模块(20)。可更有效提高单位太阳能组件面积太阳光能量平均透过率，达到提高发电效率，同时能调整太阳能电池板的输出功率，进行最大功率点追踪。更大程度上提高太阳能源利用效率、提高阴雨天的情况下LED灯具的照明时间，更加充分的利用太阳能。
文档编号F21V23/00GK102213390SQ20101013814
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日
发明者王洪涛 申请人:宁波市善亮新能源有限公司