一种具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的制作方法

本实用新型涉及光伏电池片氢钝化领域，特别涉及一种具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条。

背景技术：

太阳能发电技术是目前最重要的可再生能源技术之一。当下太阳能发电成本仍然高于传统能源，制约了其大规模的应用。为此，产业界和科学界一直致力于提高太阳能电池的光电转换效率、降低太阳能电池的制造成本。

太阳能发电是基于半导体材料的光伏效应。P型半导体和N型半导体接触形成PN结，产生强大的内部电场。当光照射半导体时激发产生的电子一空穴被电场分离，被分离的电子和空穴在半导体基体中扩散到表面被电极收集，从而对外提供电能。因此太阳能电池对作为基体的半导体材料提出了两个最主要的要求:高纯和高完整。高纯是指半导体材料中的杂质少；高完整是指半导体材料的晶格完整性高。这是因为半导体中的杂质和晶格缺陷会使光照产生的电子和空穴复合耗损，导致被收集的载流子数量下降从而使太阳能电池的光电转换效率降低。

按半导体材料划分，太阳能电池可分为晶体硅太阳能电池、化合物太阳能电池、有机太阳能电池等，其中晶体硅太阳能电池是目前最主流的太阳能电池。这是由于硅晶体的优异特性导致的，其中一个很重要的特点就是硅晶体容易实现高纯和高完整这两个要求，例如用于制造太阳能电池的硅晶体纯度高达6个9以上；容易制备单晶体的硅(虽然多晶体的硅也被应用于制造太阳能电池)。

即使如此，硅晶体中极少量的杂质和缺陷仍然对太阳能电池的性能产生了显著影响，甚至制约了电池效率的进一步提高。硅晶体中的杂质除了故意掺入的掺杂剂一硼和磷之外，还包括氧、碳、氮等轻元素杂质(其中硼和氧会形成硼氧复合体，它对电子一空穴具有高复合活性)以及铁、钻、镍、铬、铜等过渡金属杂质。

硅晶体中的缺陷包括本征点缺陷外，特别是指晶界、位错以及晶体表面的硅悬挂键等。这些杂质和缺陷成为光生电子一空穴的“杀手”，显著降低了少数载流子的寿命从而降低了太阳能电池的转换效率。

晶体硅中的氢元素对太阳能电池有着重要作用。硅中的氢原子具有很强的反应活性，它能够与轻元素杂质及其复合体反应；与掺杂原子硼、磷反应；与过渡金属杂质反应；与硅悬挂键结合，富集在晶体表面、晶界、位错区域；甚至与其他氢原子反应形成氢分子等。因此可以利用氢原子与其他杂质和缺陷的反应来钝化这些复合中心的复合活性，提高硅晶体中少数载流子的寿命。

据公开的文献报道，在硅晶体中引入氢原子的方法如以下:

(1)在太阳能电池制造过程中利用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)沉积氮化硅薄膜。

氮化硅薄膜中富含的氢原子扩散到硅晶体的界面，钝化了界面上的硅悬挂键，显著降低了硅晶体的表面复合速率。

(2)氢等离子体处理。通过浸没在氢等离子体中能在硅晶体的近表面引入氢原子。

无论是沉积氮化硅薄膜还是氢等离子体处理，但这些方法存在的问题是:只能在硅晶体近表层(通常小于几微米)引入氢，而无法在基体中引入高浓度的氢原子，所以氢原子对太阳能电池基体内部的杂质和缺陷的钝化作用非常微弱。

如何实现在太阳能电池基体内引入较高浓度的氢原子，最大化地利用其对基体内杂质和缺陷的钝化作用。因此非平衡载流子的氢钝化产生方法，对于提高太阳能电池的转换效率具有重要意义。

根据非平衡载流子的产生方法有：光热法、电注入法。因此开发一种具有恒温功能的大功率恒流源，用于光热法的设备上,能有效的抑制电池片光衰。对于提高太阳能电池的转换效率具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、高光强的具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条。本实用新型采用LC串联谐振高频逆变电路，交流220V输入,先整流成310V直流,再经LC串联谐振高频逆变电路，转换成20KHZ交流电，再经过高频电感和电解电容转换成直流输出，最大直流输出为300V 10A,电压电流输出可调。

为解决现有技术的上述缺陷，本实用新型提供的技术方案是：一种具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条，包括LED灯散热水箱和用于调节该LED灯散热水箱中的LED灯电流电压的恒流源，所述LED灯散热水箱的正面一端设有用于连接正电极座的正电极安装孔，所述LED灯散热水箱的正面另一端设有用于连接负电极座的负电极安装孔，所述正电极座连接所述恒流源的正电极，所述负电极座连接所述恒流源的负电极，所述LED灯散热水箱的正面采用液态金属焊接的方式连接有一金属电路板，所述金属电路板的表面装有测温探头，所述测温探头与所述恒流源电连接。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述恒流源内设有核心电路板、前整流板、后整流板、电源板、风扇电源板、接口板、驱动板和控制面板，所述前整流板、后整流板、电源板、风扇电源板、接口板、驱动板和控制面板均与所述核心电路板连接，所述电源板输入220V交流电压经过前整流板整流成310V直流电、并输出至LC串联谐振逆变电路转换成20KHZ交流电，再经过电感和电解电容转换成直流电输出。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述控制面板上设有温度显示器、电压显示器、电流显示器、功率显示器、用于调节电压的电压调节器和用于调节电流的电流调节器，所述控制面板上还设有电源开关；

所述恒流源内还设有两个铝散热片、三个风扇、变压器、电感、两个交流电源，三个风扇均连接风扇电源板；所述恒流源外壳侧面和正面均设有散热网孔，所述述恒流源外壳的正面两端分别设有多个U形卡扣和腰形安装孔。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述LED灯散热水箱的背面设有进水口和出水口，所述金属电路板的表面间隔设有若干个LED芯片。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述LED灯散热水箱的空腔内对应所述LED灯散热水箱的背面一侧间隔设有多片散热翅片，每片所述散热翅片沿所述LED灯散热水箱的长度方向上延伸、并与所述LED灯散热水箱的空腔长度相同。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，每片所述散热翅片的高度相同。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述散热翅片的高度小于所述LED灯散热水箱的空腔的高度。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述LED灯散热水箱的两端分别设有用于连接L形支架的支架连接孔。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述LED灯散热水箱为铝构件，所述金属电路板为铜构件。

作为本实用新型具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条的一种改进，所述核心板由TMS320F28335、LC4064V核心芯片构成通过TMS320F28335芯片的SPWM功能,实现全桥型零电压开关PWM控制，SPWM功能：就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：本实用新型采用的技术方案基于LC串联谐振高频逆变电路。交流220V输入,先整流成310V直流,再经LC串联谐振高频逆变电路，转换成20KHZ交流电，再经过高频电感和电解电容转换成直流输出，最大直流输出为300V 10A,电压电流输出可调。

采用高导热大功率集成式LED芯片，有效的抑制电池片的光衰，采用大功率LED灯的金属电路板,焊接在金属散热水箱表面的方式，通过金属散热水箱内的水，迅速带走金属散热水箱的热能,实现LED快速散热，从而达到较高的输出功率。

附图说明

下面就根据附图和具体实施方式对本实用新型及其有益的技术效果作进一步详细的描述，其中：

图1是本实用新型恒流源结构示意图。

图2是本实用新型LED灯散热水箱正面立体结构示意图。

图3是本实用新型LED灯散热水箱背面立体结构示意图。

图4是本实用新型LED灯散热水箱内部结构示意图。

图5是本实用新型全桥型零电压开关PWM控制图。

附图标记名称：1、LED灯散热水箱 2、金属电路板 3、进水口 4、出水口 5、LED芯片 6、散热翅片 7、测温探头 8、正电极安装孔 9、负电极安装孔 10、支架连接孔 11、恒流源 12、温度显示器 13、电压显示器 14、电流显示器 15、功率显示器 16、电压调节器 17、电流调节器 18、电源开关 19、散热网孔 20、U形卡扣 21、腰形安装孔。

具体实施方式

下面就根据附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不局限于此。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种具有恒温功能的高导热大功率集成式LED灯条，包括LED灯散热水箱1和用于调节该LED灯散热水箱1中的LED灯电流电压的恒流源11，LED灯散热水箱1的正面一端设有用于连接正电极座的正电极安装孔8，LED灯散热水箱1的正面另一端设有用于连接负电极座的负电极安装孔9，正电极座连接恒流源11的正电极，负电极座连接恒流源11的负电极，LED灯散热水箱1的正面采用液态金属焊接的方式连接有一金属电路板2，金属电路板2的表面装有测温探头7，测温探头7与恒流源11电连接。每个恒流源控制一组LED灯散热水箱1中的LED灯电流电压值。确保LED灯的工作状态温度低的情况下，具有高光强的输出。

优选的，恒流源11内设有核心电路板、前整流板、后整流板、电源板、风扇电源板、接口板、驱动板和控制面板，前整流板、后整流板、电源板、风扇电源板、接口板、驱动板和控制面板均与核心电路板连接，电源板输入220V交流电压经过前整流板整流成310V直流电、并输出至LC串联谐振逆变电路转换成20KHZ交流电，再经过电感和电解电容转换成直流电输出。恒流源内还具有是接口板、整流板、铂电阻采集接口板、端子板、通信地址模块。优选的，控制面板上设有温度显示器12、电压显示器13、电流显示器14、功率显示器15、用于调节电压的电压调节器16和用于调节电流的电流调节器17，控制面板上还设有电源开关18；控制面板:主要由STM32F103VE、BC7276、74HC164、SI8421AB等核心芯片构成。

恒流源11内还设有两个铝散热片、三个风扇、变压器、电感、两个交流电源，三个风扇均连接风扇电源板；恒流源11外壳侧面和正面均设有散热网孔19，述恒流源外壳的正面两端分别设有多个U形卡扣20和腰形安装孔21。

优选的，LED灯散热水箱1的背面设有进水口3和出水口4，金属电路板2的表面间隔设有若干个LED芯片5。

优选的，LED灯散热水箱1的空腔内对应LED灯散热水箱1的背面一侧间隔设有多片散热翅片6，每片散热翅片6沿LED灯散热水箱1的长度方向上延伸、并与LED灯散热水箱1的空腔长度相同。

优选的，每片散热翅片6的高度相同。

优选的，散热翅片6的高度小于LED灯散热水箱1的空腔的高度。

优选的，LED灯散热水箱1的两端分别设有用于连接L形支架的支架连接孔10。

优选的，LED灯散热水箱1为铝构件，金属电路板2为铜构件。

优选的，核心板由TMS320F28335、LC4064V核心芯片构成通过TMS320F28335芯片的SPWM功能,实现全桥型零电压开关PWM控制，SPWM功能：就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。核心板具有以下作用：

1)精确死区时间控制；

2)可调振荡频率高达2MHz；

3)PID恒压/恒流模式控制；

4)可调软启动控制；

5)可调周期性峰值限流电流控制；

6)内部过温保护控制；

7)过流速断保护控制；

8)相位采集分析；

9)高速AD转换,采集电压电流，电抗分析；

10)LED灯过温保护；

11)LED灯恒温控制。

接口板:主要由CHVS-AS5霍尔电压传感器、HA55霍尔电流传感器、AD8226ARM、TLC2272IDR、AD8275ARMZ、SI8421AB、KAQY214S、LM311D、TL3116DR等核心芯片构成。具有以下电路：

1)电压电流采集信号调理电路；

2)LDO稳压电路；

3)过温控制电路；；

4)继电器控制电路；

5)风扇控制电路；

6)RS485通信接口电路；

7)频率脉冲电路；

8)母线过流电路；

9)过压保护电路；

10)过流保护电路；

11)死机保护电路；

12)输出允许电路；

13)输入电压调理电路；

12)4-20mA输入调理电路。

驱动板:主要由IGBT驱动芯片TX-KA962F、IGBT驱动电源QA01、IGBTK50T60、HA55霍尔电流传感器等核心芯片构成。具有以下作用：

1)可设定软关断时间；

2)可设定盲区时间；

3)可设定电流保护阈值；

4)可设定故障后再启动时间；

5)故障信号输出接口；

6)母线电流调理电路。

本实用新型的优点是：本实用新型采用的技术方案基于LC串联谐振高频逆变电路。交流220V输入,先整流成310V直流,再经LC串联谐振高频逆变电路，转换成20KHZ交流电，再经过高频电感和电解电容转换成直流输出，最大直流输出为300V 10A,电压电流输出可调。

采用高导热大功率集成式LED芯片，有效的抑制电池片的光衰，采用大功率LED灯的金属电路板,焊接在金属散热水箱表面的方式，通过金属散热水箱内的水，迅速带走金属散热水箱的热能,实现LED快速散热，从而达到较高的输出功率。

本实用新型采用了高导热大功率集成式LED芯片，有效的抑制电池片的光衰，采用大功率LED灯的金属电路板,焊接在金属散热水箱表面的方式，通过金属散热水箱内的水，迅速带走金属散热水箱的热能,实现LED快速散热，从而达到较高的输出功率。

LED灯是由10组LED并联构成，每组LED是由88颗LED串联构成。LED灯铜电路板长522mm宽49mm,有效光照面积480*50＝24000平方毫米。色温3000K，6W高光效LED芯片，85摄氏度时,光效是156lm/W,25摄氏度时,光效是170lm/W。

当水冷正常工作时，水流量为7.2m3/h,输出的光能最高可达5.42W/平方厘米,也就是说输出的光能最高可达54.2个太阳光。出水管比进水管水温升高4摄氏度,LED灯铜电路板表面温度升高18摄氏度。能有效的抑制电池片光衰。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和结构的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。