一種 led 燈具及照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及照明技術(shù)，公開了一種LED燈具及照明系統(tǒng)。本實用新型包含：直流高壓太陽能電池、太陽能控制單元MPPT、市電電網(wǎng)、交流-直流電源模塊與LED燈具；其中，LED燈具包含直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠；直流-直流恒流驅(qū)動芯片與LED燈珠相連；直流高壓太陽能電池經(jīng)與MPPT并接后依次與交流-直流電源模塊的直流端口、LED燈具并接；交流-直流電源模塊的交流端口與市電電網(wǎng)相連。由于直流-直流恒流驅(qū)動芯片使用壽命長，使得LED燈具的壽命得以延長；同時，交流-直流電源模塊將市電的交流高壓電信號轉(zhuǎn)換為直流高壓電信號，避免了低壓大電流線損與功率損耗的問題，提高了能源利用率。
【專利說明】—種LED燈具及照明系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及照明技術(shù)，特別涉及一種LED燈具及照明系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，太陽能照明方式有兩種:太陽能離網(wǎng)獨立照明方式(如太陽能路燈)與太陽能并網(wǎng)交流供電照明方式。
[0003]對于太陽能離網(wǎng)獨立照明，如圖1所示，需要配置蓄電池，尤其是類似路燈分散照明方式，蓄電池的管理和維護難度大。并且，一般照明在無光照條件下使用，照明時段主要靠蓄電池供電。由于蓄電池充放電壽命短，蓄電池失效后，存在系統(tǒng)故障與蓄電池次生污染問題。同時，夜間照明正是城市用電低谷，使用太陽能離網(wǎng)獨立照明方式，加劇了城市供電的峰谷矛盾，缺乏普遍推廣的價值。
[0004]對于太陽能并網(wǎng)交流供電照明，如圖2所示，太陽能直流需通過DC(DirectCurrent,直流電)-AC (Alternating Current,交流電)逆變器轉(zhuǎn)換成交流,再由LED燈具上的AC-DC驅(qū)動器轉(zhuǎn)換成直流給LED供電。在本方式中，存在太陽能供電的2次功率變換，系統(tǒng)效率降低，節(jié)能效果大打折扣。同時，LED燈具上的AC-DC驅(qū)動器不可避免地采用電解電容，壽命一般不會超過2年，無法真正體現(xiàn)LED本身壽命高于5年的優(yōu)勢。尤其針對一些特殊照明場合:路燈、隧道燈、高大空間高掛燈等，與傳統(tǒng)照明比較，維護成本沒有得到明顯的降低。
[0005]然而，采用高壓LED太陽能并網(wǎng)交流供電，如圖3所示，雖然可以取消LED燈具上的AC-DC驅(qū)動器，但必須包含整流器，用以整流。雖然太陽能供電只存在DC-AC —次功率變換，系統(tǒng)效率高，壽命達到或接近LED本身的壽命，但該方式存在交流頻閃，在一些特殊照明場合使用受到限制(如道路照明)，照度比直流供電低15%。而且，交流電與LED燈具非隔離，存在嚴重的安全隱患。
[0006]同時，太陽能照明系統(tǒng)還可以采用離網(wǎng)獨立照明和市電互補方式，如圖4所示。市電通過AC-DC降壓至太陽能電壓，并接在太陽能直流母線上給LED供電，但該方式存在低壓大電流供電造成的線壓降問題，如果將太陽能板串接成直流高壓，如圖5所示，則LED燈具仍需具備DC-DC降壓驅(qū)動電源，則仍然存在2次功率變換的效率損失和和電解電容的壽命問題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于提供一種LED燈具及照明系統(tǒng)，使得LED燈具壽命得以延長；同時，太陽能電池與市電并網(wǎng)時，避免了市電為照明系統(tǒng)供電時低壓大電流線損與功率損失的問題，提高了能源的利用率。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種照明系統(tǒng)，包含:直流高壓太陽能電池、太陽能控制單元MPPT、市電電網(wǎng)、交流-直流電源模塊與LED燈具；
[0009]其中，所述LED燈具包含直流-直流恒流驅(qū)動芯片(Integrated Circuit,簡稱IC)與至少一個LED燈珠；所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片與所述LED燈珠相連；
[0010]所述直流高壓太陽能電池經(jīng)與所述MPPT并接后依次與所述交流-直流電源模塊的直流端口、所述LED燈具并接；所述交流-直流電源模塊的交流端口與所述市電電網(wǎng)相連。
[0011]本實用新型還提供了一種LED燈具，包含:直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠；
[0012]所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片與所述LED燈珠相連。
[0013]本實用新型實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，在直流高壓太陽能電池與市電并網(wǎng)時，是利用直流高壓太陽能電池在MPPT的控制下輸出穩(wěn)定的直流高壓電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明；或者，市電電網(wǎng)輸出的交流電信號通過交流-直流電源模塊轉(zhuǎn)換為直流電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明；其中，LED燈具包含直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠。具體地講，直流高壓太陽能電池經(jīng)與MPPT并接后依次與交流-直流電源模塊的直流端口、LED燈具并接；交流-直流電源模塊的交流端口與市電電網(wǎng)相連；直流-直流恒流驅(qū)動芯片與LED燈珠相連。LED燈具可通過內(nèi)置的直流-直流恒流驅(qū)動芯片直接利用直流高壓電信號驅(qū)動LED燈珠照明，由于直流-直流恒流驅(qū)動芯片使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得LED燈具的壽命得以延長。而且，太陽能電池與市電并網(wǎng)時，由于交流-直流電源模塊將市電電網(wǎng)輸出的交流高壓電信號轉(zhuǎn)換成直流高壓電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明，不但避免了避免了市電為照明系統(tǒng)供電時低壓大電流線損的問題，而且，減少了功率轉(zhuǎn)換的次數(shù)，避免了功率損失的問題，提高了能源的利用效率。
[0014]另外，還包含雙向并網(wǎng)逆變器；
[0015]其中，所述雙向并網(wǎng)逆變器包含智能開關(guān)；
[0016]所述雙向并網(wǎng)逆變器的交流端經(jīng)所述智能開關(guān)與所述市電電網(wǎng)相連，直流端與所述直流高壓太陽能電池并接。
[0017]智能開關(guān)在太陽能多余時閉合，這樣，雙向并網(wǎng)逆變器可以將直流高壓太陽能電池輸出的直流高壓電信號轉(zhuǎn)換為交流高壓電信號，并輸出至市電電網(wǎng)，供交流負載使用，使得提高了太陽能的利用率。
[0018]另外，所述交流-直流電源模塊包含至少兩個交流-直流轉(zhuǎn)換器；
[0019]所述交流-直流轉(zhuǎn)換器并依次并接。
[0020]其中，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓低于所述直流高壓太陽能電池的電壓。
[0021]由于交流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓低于直流高壓太陽能電池的電壓，確保在太陽能充足時直流高壓太陽能電池優(yōu)先給LED燈具供電。
[0022]另外，所述LED燈具還包含整流器；
[0023]所述整流器與所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片相連。
[0024]由于整流器用于防反接，可以避免LED燈具在反接時遭到損壞，起到保護作用。
[0025]另外，所述LED燈具包含一個LED燈珠；
[0026]所述LED燈珠為高壓LED燈珠。
[0027]由于高壓LED燈珠是現(xiàn)有的成熟器件，保證了本實用新型實施方式的可行性。
[0028]另外，所述LED燈具包含一個以上LED燈珠；
[0029]所述LED燈珠為低壓LED燈珠，且所述低壓LED燈珠依次串接。
[0030]一個以上的低壓LED燈珠串接成高壓LED組串，在直流高壓電信號的驅(qū)動下照明，保證了本實用新型實施方式的多樣性。
[0031]另外，還包含蓄電池；
[0032]所述蓄電池經(jīng)所述MPPT與所述直流高壓太陽能電池并接。在太陽能不足時，蓄電池可以提供備用應(yīng)急照明。
[0033]另外，所述MPPT還用于蓄電池充電管理。
[0034]在直流高壓太陽能電池對蓄電池進行充電時，MPPT還對蓄電池進行充電管理，提高充電效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能離網(wǎng)獨立照明系統(tǒng)示意圖；
[0036]圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能并網(wǎng)交流供電照明系統(tǒng)示意圖；
[0037]圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的高壓LED太陽能并網(wǎng)交流供電照明系統(tǒng)示意圖；
[0038]圖4是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的市電互補太陽能低壓直流供電照明系統(tǒng)示意圖；
[0039]圖5是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的市電互補太陽能高壓直流供電照明系統(tǒng)示意圖；
[0040]圖6是根據(jù)本實用新型第一實施方式的照明系統(tǒng)的示意圖；
[0041]圖7是根據(jù)本實用新型第三實施方式的照明系統(tǒng)的示意圖；
[0042]圖8是根據(jù)本實用新型第四實施方式的照明系統(tǒng)的示意圖。

【具體實施方式】
[0043]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本實用新型各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。
[0044]本實用新型的第一實施方式涉及一種照明系統(tǒng)，具體如圖6所示，包含:直流高壓太陽能電池、太陽能控制單元MPPT、市電電網(wǎng)、交流-直流電源模塊與LED燈具。
[0045]其中，LED燈具包含直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠；直流-直流恒流驅(qū)動芯片與LED燈珠相連。在本實施方式中，LED燈具包含一個LED燈珠，該LED燈珠為高壓LED燈珠。由于高壓LED燈珠是現(xiàn)有的成熟器件，保證了本實用新型實施方式的可行性。
[0046]如圖6所示，直流高壓太陽能電池經(jīng)與MPPT并接后依次與交流-直流電源模塊的直流端口、LED燈具并接；交流-直流電源模塊的交流端口與市電電網(wǎng)相連。其中，直流高壓太陽能電池由太陽能電池板(Photovoltaic,簡稱PV)串聯(lián)而成,并形成相應(yīng)的高壓。
[0047]在太陽能充裕時，直流高壓太陽能電池在MPPT的控制下工作在最大工作點，并輸出直流高壓電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明。由于LED燈具照明內(nèi)置的直流-直流恒流驅(qū)動芯片使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得LED燈具的壽命得以延長。
[0048]同時，太陽能電池與市電并網(wǎng)，在太陽能不足時，由市電電網(wǎng)為LED燈具供電。交流-直流電源模塊將市電電網(wǎng)輸出的交流高壓電信號轉(zhuǎn)換為直流高壓電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明。其中，交流-直流電源模塊包含至少兩個交流-直流轉(zhuǎn)換器，且所有交流-直流轉(zhuǎn)換器依次并接，以給LED燈具集中供電；同時，交流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓低于直流高壓太陽能電池的電壓，以確保在太陽能充足時直流高壓太陽能電池優(yōu)先給LED燈具供電。由于交流-直流電源模塊將市電電網(wǎng)輸出的交流高壓電信號轉(zhuǎn)換成直流高壓電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明，不但避免了市電為照明系統(tǒng)供電時低壓大電流線損的問題，而且，減少了功率轉(zhuǎn)換的次數(shù)，避免了功率損失的問題，提高了能源的利用效率。
[0049]與現(xiàn)有技術(shù)相比，LED燈具通過內(nèi)置的直流-直流恒流驅(qū)動芯片直接利用直流高壓電信號驅(qū)動LED燈珠照明，由于直流-直流恒流驅(qū)動芯片使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得LED燈具的壽命得以延長。而且，太陽能電池與市電并網(wǎng)，由于交流-直流電源模塊將市電電網(wǎng)輸出的交流高壓電信號轉(zhuǎn)換成直流高壓電信號，直接驅(qū)動LED燈具照明，不但避免了避免了市電為照明系統(tǒng)供電時低壓大電流線損的問題，而且，減少了功率轉(zhuǎn)換的次數(shù)，避免了功率損失的問題，提高了能源的利用效率。
[0050]值得一提的是，本實施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實際應(yīng)用中，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現(xiàn)。此外，為了突出本實用新型的創(chuàng)新部分，本實施方式中并沒有將與解決本實用新型所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，但這并不表明本實施方式中不存在其它的單元。
[0051]本實用新型第二實施方式涉及一種照明系統(tǒng)。第二實施方式與第一實施方式大致相同，主要不同之處在于:在本實用新型的第一實施方式中，LED燈具包含一個高壓LED燈珠，保證了本實用新型實施方式的可行性；而在第二實施方式中，LED燈具包含一個以上LED燈珠；所有LED燈珠為低壓LED燈珠，且所有低壓LED燈珠依次串接成高壓LED組串，保證了本實用新型實施方式的多樣性。
[0052]本實用新型的第三實施方式涉及一種照明系統(tǒng)。第二實施方式在第一實施方式的基礎(chǔ)上作了進一步改進，主要改進之處在于:在本實用新型第二實施方式中，LED燈具還包含整流器，具體如圖7所示。整流器用于防反接，可以避免LED燈具在反接時遭到損壞，起到保護作用。
[0053]如圖7所示，在本實施方式中，整流器采用全橋整流器，目的在于防反接。由于整流器可以防反接，避免了 LED燈具在反接時遭到損壞，起到保護作用。采用整流器防反接只是防反接的一種【具體實施方式】，也可以采用其他方式的防反接方式，本實用新型不限于這一方式。
[0054]本實用新型的第四實施方式涉及一種照明系統(tǒng)。第四實施方式在第一實施方式的基礎(chǔ)上作了進一步改進，主要改進之處在于:在本實用新型第四實施方式中，還包含雙向并網(wǎng)逆變器，其中，雙向并網(wǎng)逆變器包含智能開關(guān)，具體如圖8所示。智能開關(guān)在太陽能多余時閉合，這樣，雙向并網(wǎng)逆變器將直流高壓太陽能電池輸出的直流高壓電信號轉(zhuǎn)換為交流高壓電信號，并輸出至市電電網(wǎng)，供交流負載使用，使得提高了太陽能的利用率。
[0055]如圖8所示，雙向并網(wǎng)逆變器的交流端經(jīng)智能開關(guān)與市電電網(wǎng)相連，直流端與直流高壓太陽能電池并接。
[0056]在本實施方式中，智能開關(guān)對直流高壓太陽能電池進行實時監(jiān)測，并在太陽能足以驅(qū)動LED燈具照明并有剩余時閉合。智能開關(guān)閉合后，直流高壓太陽能電池將多余的能量經(jīng)雙向并網(wǎng)逆變器輸出至市電電網(wǎng)，以供交流負載使用。具體地說，雙向并網(wǎng)逆變器將直流高壓太陽能電池輸出的直流高壓電信號轉(zhuǎn)換為交流高壓電信號，并輸出至市電電網(wǎng)，供交流負載使用，使得提高了太陽能的利用率。同時，在這個過程中，只發(fā)生了一次功率轉(zhuǎn)換，避免了因功率轉(zhuǎn)換造成的能源利用率低的問題。
[0057]本實用新型的第五實施方式涉及一種照明系統(tǒng)。第五實施方式在第一實施方式的基礎(chǔ)上作了進一步改進，主要改進之處在于:在第五實施方式中，還包含蓄電池，同時，MPPT還用于蓄電池充電管理。在太陽能不足時，蓄電池可以提供備用應(yīng)急照明。
[0058]在本實施方式中，蓄電池經(jīng)MPPT與直流高壓太陽能電池并接。
[0059]在直流高壓太陽能電池對蓄電池進行充電時，MPPT還對蓄電池進行充電管理，提高充電效率。
[0060]本實用新型的第六實施方式涉及一種LED燈具，包含:直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠。
[0061]其中，直流-直流恒流驅(qū)動芯片與LED燈珠相連。在本實施方式中，LED燈具包含一個LED燈珠，該LED燈珠為高壓LED燈珠。由于高壓LED燈珠是現(xiàn)有的成熟器件，保證了本實用新型實施方式的可行性。
[0062]由于直流-直流恒流驅(qū)動芯片不采用電解電容，且使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得LED燈具的壽命得以延長。
[0063]本實用新型的第七實施方式涉及一種LED燈具。第七實施方式與第六實施方式大致相同，主要不同之處在于:在第六實施方式中，LED燈具包含一個LED燈珠，該LED燈珠為高壓LED燈珠；而在第七實施方式中，LED燈具包含一個以上LED燈珠，所有LED燈珠均為低壓LED燈珠，且所有低壓LED燈珠依次串接成高壓LED組串，保證了本實用新型實施方式的多樣性。
[0064]本實用新型的第八實施方式涉及一種LED燈具。第八實施方式在第六實施方式的基礎(chǔ)上作了進一步改進，主要改進之處在于:在第八實施方式中，LED燈具還包含整流器，整流器與直流-直流恒流驅(qū)動芯片相連。由于整流器可以防反接，這樣避免了 LED燈具在反接時遭到損壞，起到保護作用。
[0065]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實施方式是實現(xiàn)本實用新型的具體實施例，而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種照明系統(tǒng)，其特征在于，包含:直流高壓太陽能電池、太陽能控制單元MPPT、市電電網(wǎng)、交流-直流電源模塊與LED燈具； 其中，所述LED燈具包含直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠；所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片與所述LED燈珠相連； 所述直流高壓太陽能電池經(jīng)與所述MPPT并接后依次與所述交流-直流電源模塊的直流端口、所述LED燈具并接；所述交流-直流電源模塊的交流端口與所述市電電網(wǎng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，還包含雙向并網(wǎng)逆變器； 其中，所述雙向并網(wǎng)逆變器包含智能開關(guān)； 所述雙向并網(wǎng)逆變器的交流端經(jīng)所述智能開關(guān)與所述市電電網(wǎng)相連，直流端與所述直流高壓太陽能電池并接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述LED燈具還包含整流器； 所述整流器與所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述LED燈具包含一個LED燈珠； 所述LED燈珠為高壓LED燈珠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述LED燈具包含一個以上LED燈珠; 所述LED燈珠為低壓LED燈珠，且所述低壓LED燈珠依次串接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述交流-直流電源模塊包含至少兩個交流-直流轉(zhuǎn)換器； 所述交流-直流轉(zhuǎn)換器并依次并接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述交流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓低于所述直流高壓太陽能電池的電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，還包含蓄電池； 所述蓄電池經(jīng)所述MPPT與所述直流高壓太陽能電池并接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述MPPT還用于蓄電池充電管理。
10.一種LED燈具，其特征在于，包含:直流-直流恒流驅(qū)動芯片與至少一個LED燈珠； 所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片與所述LED燈珠相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED燈具，其特征在于，所述LED燈具包含一個LED燈珠； 所述LED燈珠為高壓LED燈珠。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED燈具，其特征在于，所述LED燈具包含一個以上LED燈珠; 所述LED燈珠為低壓LED燈珠，且所述低壓LED燈珠依次串接。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED燈具，其特征在于，所述LED燈具還包含整流器； 所述整流器與所述直流-直流恒流驅(qū)動芯片相連。
【文檔編號】H02J7/35GK203934068SQ201420321146
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】尹椿榮 申請人:上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院