一種高壓直流led燈具及太陽能照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及照明技術，公開了一種高壓直流LED燈具及太陽能照明系統(tǒng)。本發(fā)明中，包含直流高壓太陽能電池、太陽能控制單元MPPT、市電電網、交流-直流電源模塊與高壓直流LED燈具；其中，高壓直流LED燈具包含直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠；直流-直流恒流驅動芯片與LED燈珠相連；直流高壓太陽能電池經與MPPT并接后依次與交流-直流電源模塊的直流端口、高壓直流LED燈具并接；交流-直流電源模塊的交流端口與市電電網相連。由于直流-直流恒流驅動芯片使用壽命長，使得高壓直流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】—種高壓直流LED燈具及太陽能照明系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及照明技術，特別涉及一種高壓直流LED燈具及照明系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，太陽能照明方式有兩種:太陽能離網獨立照明方式(如太陽能路燈)與太陽能并網交流供電照明方式。
[0003]對于太陽能離網獨立照明，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)逆變器轉換成交流，再由LED燈具上的AC-DC驅動器轉換成直流給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太陽能并網交流供電，如圖3所示，雖然可以取消LED燈具上的AC-DC驅動器，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。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種高壓直流LED燈具及太陽能照明系統(tǒng)，使得高壓直流LED燈具壽命得以延長；同時，太陽能電池與市電并網時，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]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種太陽能照明系統(tǒng)，包含:直流高壓太陽能電池、太陽能控制單元MPPT、市電電網、交流-直流電源模塊與高壓直流LED燈具；
[0009]其中，所述高壓直流LED燈具包含直流-直流恒流驅動芯片(IntegratedCircuit,簡稱IC)與至少一個LED燈珠；所述直流-直流恒流驅動芯片與所述LED燈珠相連；
[0010]所述直流高壓太陽能電池經與所述MPPT并接后依次與所述交流-直流電源模塊的直流端口、所述高壓直流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相連。
[0011]本發(fā)明還提供了一種高壓直流LED燈具，包含:直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠；
[0012]所述直流-直流恒流驅動芯片與所述LED燈珠相連。
[0013]本發(fā)明實施方式相對于現有技術而言，在直流高壓太陽能電池與市電并網時，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，直接驅動高壓直流LED燈具照明；或者，市電電網輸出的交流電信號通過交流-直流電源模塊轉換為直流電信號，直接驅動高壓直流LED燈具照明；其中，高壓直流LED燈具包含直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠。具體地講，直流高壓太陽能電池經與MPPT并接后依次與交流-直流電源模塊的直流端口、高壓直流LED燈具并接；交流-直流電源模塊的交流端口與市電電網相連；直流-直流恒流驅動芯片與LED燈珠相連。高壓直流LED燈具可通過內置的直流-直流恒流驅動芯片直接利用直流高壓電信號驅動LED燈珠照明，由于直流-直流恒流驅動芯片使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得高壓直流LED燈具的壽命得以延長。而且，太陽能電池與市電并網時，由于交流-直流電源模塊將市電電網輸出的交流高壓電信號轉換成直流高壓電信號，直接驅動高壓直流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，減少了功率轉換的次數，避免了功率損失的問題，提高了能源的利用效率。
[0014]另外，還包含雙向并網逆變器；
[0015]其中，所述雙向并網逆變器包含智能開關；
[0016]所述雙向并網逆變器的交流端經所述智能開關與所述市電電網相連，直流端與所述直流高壓太陽能電池并接。
[0017]智能開關在太陽能多余時閉合，這樣，雙向并網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換為交流高壓電信號，并輸出至市電電網，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-直流轉換器；
[0019]所述交流-直流轉換器并依次并接。
[0020]其中，所述交流-直流轉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)先給高壓直流LED燈具供電。
[0022]另外，所述高壓直流LED燈具還包含整流器；
[0023]所述整流器與所述直流-直流恒流驅動芯片相連。
[0024]由于整流器用于防反接，可以避免高壓直流LED燈具在反接時遭到損壞，起到保護作用。
[0025]另外，所述高壓直流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燈珠是現有的成熟器件，保證了本發(fā)明實施方式的可行性。
[0028]另外，所述高壓直流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動下照明，保證了本發(fā)明實施方式的多樣性。
[0031]另外，還包含蓄電池；
[0032]所述蓄電池經所述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是根據現有技術中的太陽能離網獨立照明系統(tǒng)示意圖；
[0036]圖2是根據現有技術中的太陽能并網交流供電照明系統(tǒng)示意圖；
[0037]圖3是根據現有技術中的高壓LED太陽能并網交流供電照明系統(tǒng)示意圖；
[0038]圖4是根據現有技術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是根據現有技術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是根據本發(fā)明第一實施方式的太陽能照明系統(tǒng)的示意圖；
[0041]圖7是根據本發(fā)明第三實施方式的太陽能照明系統(tǒng)的示意圖；
[0042]圖8是根據本發(fā)明第四實施方式的太陽能照明系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0043]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節(jié)。但是，即使沒有這些技術細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現本申請各權利要求所要求保護的技術方案。
[0044]本發(fā)明的第一實施方式涉及一種太陽能照明系統(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、交流-直流電源模塊與高壓直流LED燈具。
[0045]其中，高壓直流LED燈具包含直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠；直流-直流恒流驅動芯片與LED燈珠相連。在本實施方式中，高壓直流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燈珠是現有的成熟器件，保證了本發(fā)明實施方式的可行性。
[0046]如圖6所示，直流高壓太陽能電池經與MPPT并接后依次與交流-直流電源模塊的直流端口、高壓直流LED燈具并接；交流-直流電源模塊的交流端口與市電電網相連。其中，直流高壓太陽能電池由太陽能電池板(Photovoltaic,簡稱PV)串聯而成,并形成相應的高壓。
[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，直接驅動高壓直流LED燈具照明。由于高壓直流LED燈具照明內置的直流-直流恒流驅動芯片使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得高壓直流LED燈具的壽命得以延長。
[0048]同時，太陽能電池與市電并網，在太陽能不足時，由市電電網為高壓直流LED燈具供電。交流-直流電源模塊將市電電網輸出的交流高壓電信號轉換為直流高壓電信號，直接驅動高壓直流LED燈具照明。其中，交流-直流電源模塊包含至少兩個交流-直流轉換器，且所有交流-直流轉換器依次并接，以給高壓直流LED燈具集中供電；同時，交流-直流轉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)先給高壓直流LED燈具供電。由于交流-直流電源模塊將市電電網輸出的交流高壓電信號轉換成直流高壓電信號，直接驅動高壓直流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，減少了功率轉換的次數，避免了功率損失的問題，提高了能源的利用效率。
[0049]與現有技術相比，高壓直流LED燈具通過內置的直流-直流恒流驅動芯片直接利用直流高壓電信號驅動LED燈珠照明，由于直流-直流恒流驅動芯片使用壽命長，使得LED燈珠的壽命高于5年的優(yōu)勢得以發(fā)揮，進而使得高壓直流LED燈具的壽命得以延長。而且，太陽能電池與市電并網，由于交流-直流電源模塊將市電電網輸出的交流高壓電信號轉換成直流高壓電信號，直接驅動高壓直流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，減少了功率轉換的次數，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。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實施方式中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術問題關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
J Li ο
[0051]本發(fā)明第二實施方式涉及一種太陽能照明系統(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:在本發(fā)明的第一實施方式中，高壓直流LED燈具包含一個高壓LED燈珠，保證了本發(fā)明實施方式的可行性；而在第二實施方式中，高壓直流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，保證了本發(fā)明實施方式的多樣性。
[0052]本發(fā)明的第三實施方式涉及一種太陽能照明系統(tǒng)。第二實施方式在第一實施方式的基礎上作了進一步改進，主要改進之處在于:在本發(fā)明第二實施方式中，高壓直流LED燈具還包含整流器，具體如圖7所示。整流器用于防反接，可以避免高壓直流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，避免了高壓直流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，本發(fā)明不限于這一方式。
[0054]本發(fā)明的第四實施方式涉及一種太陽能照明系統(tǒng)。第四實施方式在第一實施方式的基礎上作了進一步改進，主要改進之處在于:在本發(fā)明第四實施方式中，還包含雙向并網逆變器，其中，雙向并網逆變器包含智能開關，具體如圖8所示。智能開關在太陽能多余時閉合，這樣，雙向并網逆變器將直流高壓太陽能電池輸出的直流高壓電信號轉換為交流高壓電信號，并輸出至市電電網，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，雙向并網逆變器的交流端經智能開關與市電電網相連，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，并在太陽能足以驅動高壓直流LED燈具照明并有剩余時閉合。智能開關閉合后，直流高壓太陽能電池將多余的能量經雙向并網逆變器輸出至市電電網，以供交流負載使用。具體地說，雙向并網逆變器將直流高壓太陽能電池輸出的直流高壓電信號轉換為交流高壓電信號，并輸出至市電電網，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)生了一次功率轉換，避免了因功率轉換造成的能源利用率低的問題。
[0057]本發(fā)明的第五實施方式涉及一種太陽能照明系統(tǒng)。第五實施方式在第一實施方式的基礎上作了進一步改進，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急照明。
[0058]在本實施方式中，蓄電池經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]本發(fā)明的第六實施方式涉及一種高壓直流LED燈具，包含:直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠。
[0061]其中，直流-直流恒流驅動芯片與LED燈珠相連。在本實施方式中，高壓直流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燈珠是現有的成熟器件，保證了本發(fā)明實施方式的可行性。
[0062]由于直流-直流恒流驅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，進而使得高壓直流LED燈具的壽命得以延長。
[0063]本發(fā)明的第七實施方式涉及一種高壓直流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，高壓直流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，高壓直流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，保證了本發(fā)明實施方式的多樣性。
[0064]本發(fā)明的第八實施方式涉及一種高壓直流LED燈具。第八實施方式在第六實施方式的基礎上作了進一步改進，主要改進之處在于:在第八實施方式中，高壓直流LED燈具還包含整流器，整流器與直流-直流恒流驅動芯片相連。由于整流器可以防反接，這樣避免了高壓直流LED燈具在反接時遭到損壞，起到保護作用。
[0065]本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現本發(fā)明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種太陽能照明系統(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、交流-直流電源模塊與高壓直流LED燈具； 其中，所述高壓直流LED燈具包含直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠；所述直流-直流恒流驅動芯片與所述LED燈珠相連； 所述直流高壓太陽能電池經與所述MPPT并接后依次與所述交流-直流電源模塊的直流端口、所述高壓直流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相連。
2.根據權利要求1所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，還包含雙向并網逆變器； 其中，所述雙向并網逆變器包含智能開關； 所述雙向并網逆變器的交流端經所述智能開關與所述市電電網相連，直流端與所述直流高壓太陽能電池并接。
3.根據權利要求1所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓直流LED燈具還包含整流器； 所述整流器與所述直流-直流恒流驅動芯片相連。
4.根據權利要求1所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓直流LED燈具包含一個LED燈珠； 所述LED燈珠為高壓LED燈珠。
5.根據權利要求1所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓直流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.根據權利要求1所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述交流-直流電源模塊包含至少兩個交流-直流轉換器； 所述交流-直流轉換器并依次并接。
7.根據權利要求6所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述交流-直流轉換器的電壓低于所述直流高壓太陽能電池的電壓。
8.根據權利要求1所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，還包含蓄電池； 所述蓄電池經所述MPPT與所述直流高壓太陽能電池并接。
9.根據權利要求8所述的太陽能照明系統(tǒng)，其特征在于，所述MPPT還用于蓄電池充電管理。
10.一種高壓直流LED燈具，其特征在于，包含:直流-直流恒流驅動芯片與至少一個LED燈珠； 所述直流-直流恒流驅動芯片與所述LED燈珠相連。
11.根據權利要求10所述的高壓直流LED燈具，其特征在于，所述高壓直流LED燈具包含一個LED燈珠； 所述LED燈珠為高壓LED燈珠。
12.根據權利要求10所述的高壓直流LED燈具，其特征在于，所述高壓直流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.根據權利要求10所述的高壓直流LED燈具，其特征在于，所述高壓直流LED燈具還包含整流器；所述整流器與所述直 流-直流恒流驅動芯片相連。
【文檔編號】H05B37/02GK104039050SQ201410268299
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】尹椿榮 申請人:上海產業(yè)技術研究院