CN102056379A - 一种太阳能大功率led室内生活照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能大功率LED室内生活照明系统，包括：太阳能板，太阳能通过光伏板吸收太阳能后转换成电能；蓄电池，连接上述太阳能板，用于储蓄电能；多个电压电流控制器，连接到由太阳能供电的蓄电池，用于接收蓄电池输出的电流电压并将其转变成稳定的直流电压；以及多个大功率LED灯具，并联连接到由太阳能供电的蓄电池，每个大功率LED灯具分别连接每个电压电流控制器。太阳能是绿色环保能源，LED灯是节能低耗产品，两者的结合能有效的把太阳能运用到生活中，扩大了太阳能的使用效率，本发明的照明系统是一种高效节能、无污染、使用寿命长、储能效果好、实用性强的绿色照明新技术，具有广阔的推广应用前景。

Description

一种太阳能大功率LED室内生活照明系统

技术领域

本发明涉及一种照明系统，属于照明节能技术领域，特别是涉及一种利用太阳能转化为电能，电能通过LED转化为光能的太阳能大功率LED室内生活照明系统。

背景技术

生活照明中，室内用灯大多用220伏交流电，而实际上，人们家庭亮灯大部分是在晚上，单一灯具的持续照明时间一般只需要3-5个小时；而且不是所有安装的照明灯都必须要同时亮，这意味着用电可以错开时间，例如：在客厅亮灯时，睡房的灯就不一定要亮，阳台的灯通电时，厕所的灯则不必点亮，这一室内生活照明的特点应该可以加以凋配和利用。

随着人们生活的不断向前发展和进步，能源的大量消耗使不再生资源变得越来越昂贵和匮乏。太阳能作为一种可再生的绿色环保能源，如何把它加以转化而运用到生活领域中去，有着极其重要的意义。但由于其发电是由光伏板吸收热能转换成电能，而目前市面上的转换率较低，通常提供的电压较低。

LED灯是一种节能高效的照明灯，它具有长效、节能、亮度高、色温域广等优点。它能够在低压的状况下持续工作，但由于LED(发光二级管)比较脆弱，如果电压或电流变化过大或过频，都将会损坏LED；电流对LED亮度及寿命影响很大，而电压的微小变化将导致电流急剧变化；限流电阻将加大电路损耗，使电路效能降低，不利于节能。如何结合两者的优点，避开各自的缺点，把太阳能运用到室内生活照明中去，有着广泛的实用性。

由于大功率LED灯的亮灯原理是通过电-光转换而达到的，驱动大功率LED不能使用传统的稳压电源，因为电源输送的电压若有微小的升高也会导致流经大功率LED上电流数倍到数十倍电流增加，轻则减少LED寿命，严重时会瞬间烧毁大功率LED。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种新的太阳能大功率LED室内生活照明系统，其经济实用、使用方便，利用太阳能作为电源将每个灯具配上一个电压电流控制器来稳定输入灯具的电流和电压，用于室内生活照明，节能环保。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种太阳能大功率LED室内生活照明系统，包括：太阳能板，太阳能通过光伏板吸收太阳能后转换成电能；蓄电池，连接上述太阳能板，用于储蓄电能；多个电压电流控制器，连接到由太阳能供电的蓄电池，用于接收蓄电池输出的电流电压并将其转变成稳定的直流电压；以及多个大功率LED灯具，并联连接到由太阳能供电的蓄电池，每个大功率LED灯具分别连接每个电压电流控制器。

根据本发明实施例的太阳能大功率LED室内生活照明系统，所述电压电流控制器包括：稳压元器件，连接蓄电池，用于将蓄电池输出的电流电压转变成稳定的直流电压；反馈控制电路，在输入电压、内部参数及外界负载变化的情况下，控制电路通过取样信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电流稳定并可将多余的电量截留在蓄电池中；以及PWM控制器，用于调整时常变化的电流并控制大功率LED灯具所需要的流量，为大功率LED灯提供恒流恒压的工作电流。

根据本发明实施例的太阳能大功率LED室内生活照明系统，所述反馈控制电路包括：放大器，当直流输出电流升高时，用于放大经取样点得到的取样电压；光电耦合器，经过放大器放大后的取样电路通过R1输入到光电耦合器LED的阳极，与稳压管D1产生的设定电压进行比较，当取样电压与设定电压不同时，将产生差值并通过G1光敏三极管集电极将差值信号输送给脉冲宽度PWM控制器；以及开关元件，连接上述PWM控制器，PWM控制器根据差值大小调节高频变换开关元件的导通脉冲宽度的输出占空比的大小，调节输出电流的大小，再反馈给LED灯具。

根据本发明实施例的太阳能大功率LED室内生活照明系统，所述取样电路将取样电压送给光电耦合器控制电路，与基准电压进行比较后，PWM控制电路根据输入的比较结果控制开关元件的开关时间比例，使得开关元件持续输出稳定的低压电流信号。

借由上述技术方案，本发明太阳能大功率LED室内生活照明系统具有的优点是：

由于传统室内照明用荧光灯和白炽灯用电要求大多在220V，且多用交流电，而本发明通过使用电压电流控制器使得大功率LED灯在低压的状况下，达到低电压、高功率、亮照明的效果；而且，使得太阳能能够被广泛地应用到室内生活照明中。同时，通过电压电流控制器，使得大功率LED灯能节省电能，延长蓄电池内电能的使用时间，达到安全、经济和实惠的效果。

附图说明

图1为本发明太阳能大功率LED室内照明生活用灯系统的组成原理图。

图2为电压电流控制器的工作原理流程图。

10：太阳能板                            20：蓄电池

30：电压电源控制器                      31：稳压IC

32：开关元件                            33：PWM控制器

34：光电耦合器                          35：放大器

40：大功率LED灯具

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明的室内生活照明系统是由太阳能板10、蓄电池20、电压电流控制器30、以及大功率LED灯具40等元件组成；其中，电压电流控制器30包括：稳压IC(元器件)31、开关元件32、PWM控制器33、光电耦合器34和放大器35等元件，这些部件依次连接，形成在低压的状态下，提供恒压恒流的电能给大功率LED灯具40持续工作，达到高效、节能和使用方便的等效果。

本发明的室内生活照明系统主要是由太阳能板10采集太阳能转换成电能，并将其输送到蓄电池20中，然后由蓄电池20对整个灯光系统进行供电。但由于传统室内生活照明均为并联连接，LED灯具40所需要的电流必然会增大且蓄电池输出的电流分配到各灯具的电流必然会不同，从而影响了蓄电池20的能量使用效率。

本发明的系统是通过电压电流控制器30对原始电源提供的电流电压进行一系列的处理而为大功率LED灯具40输送稳定的驱动电流，从而达到安全、节能、高效而稳定的持续照明效果。通过太阳能转换成的储蓄电源具有电压低，安全、节能、无污染的特性。而大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA，而大功率LED可以达到1W、2W、甚至数十瓦，工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。大功率LED还有一个特点是能够在低压的状况下正常工作，保持额定的亮度。

大功率LED灯具40本身所具有的一些特性，使这种LED照明灯具设计上与传统灯具有着根本区别，表现为低压大电流工作，需要恒流驱动，单向导电等方面。其用电时要通过电压电流控制器30对原始电源做调整而达到恒流恒压驱动的要求特点，使大功率LED灯40在太阳能蓄电池20供电的情况下，也能满足用电要求。

电压电流控制器30的工作原理是：

在输入电压、内部参数及外界负载变化的情况下，控制电路通过取样信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电流稳定。在电压电流控制器30的作用下，能够把多余的电量截留在蓄电池20中，从而达到避免大功率LED灯40被不稳定的电压电流损害，延长大功率LED灯40的使用寿命，又提高蓄电池的使用效率，节约用电。通过对电压电流的控制达到即避免大功率LED灯被不稳定的电压电流损害，延长大功率LED灯的使用寿命，又提高蓄电池的使用效率，节约用电。

整个驱动电路的工作原理是：

太阳能通过光伏板(太阳能板10)吸收太阳能后转换成电能，通过蓄电池20蓄电，再通过电压电流控制器30，先经过稳压元器件把蓄电池20输出的电流电压变成稳定的直流电压，然后通过电压电流控制器30，在电压电流控制器30里，PWM控制器34把时常变化的电流调整并控制在大功率LED灯40所需要的流量，从而为大功率LED灯40提供恒流恒压的工作电流。

其中，PWM控制器的工作原理是：

取样电路把取样电压送给光电耦合器34控制电路，与基准电压进行比较后，PWM控制电路根据输入的比较结果控制开关元件32的开关时间比例，即占空比，使得开关元件32持续输出稳定的低压电流信号。具体的说，就是：当电流发生变化，电压在恒压的情况下，若电流变大，光电耦合器34的输入增大，因此光电耦合器34的输出也增大，经过PWM控制器33使得输出的脉冲宽度减小。若电流减小，则光电耦合器34的输入减小，同时光电耦合器34的输出也减小，经过PWM控制器33使得输出的脉冲宽度增大。通过对电压电流的控制达到即避免大功率LED灯40被不稳定的电压电流损害，延长大功率LED灯40的使用寿命，又提高蓄电池20的使用效率，节约用电。如果电流的变化和原来基准数相比没有什么变化，侧脉冲宽度不发生变化，PWM控制器33不需要工作，电流顺利直接流入大功率LED灯40。

如图2所示，当直流输出电流升高时，经取样点得到的取样电压，进入放大器35放大，再通过R1输入到光电耦合器LED的阳极，与稳压管D1产生的设定电压进行比较，当取样电压与设定电压不同时，将产生差值并通过G1光敏三极管集电极将差值信号输送给脉冲宽度PWM控制器，PWM控制器根据差值大小调节高频变换开关元件的导通脉冲宽度的输出占空比的大小，即调节输出电流的大小，再反馈给LED光源，使得LED灯在稳定的电流控制下产生稳定的亮度。

综上所述，本发明的照明系统是将所有灯具并联连接到太阳能供电的蓄电池，使蓄电池的低压能保证每个灯具都得到相同的电压，并把由太阳能供电的蓄电池的直流电输送到电压电流控制器中，然后输送恒流恒压的电能给大功率LED灯工作，保证蓄电池输送的电流能满足各灯具的需求；系统内各灯具并联连接，因此蓄电池输出的低压也能为各灯具提供足够的电压。太阳能是绿色环保能源，LED灯是节能低耗产品，两者的结合能有效的把太阳能运用到生活中，扩大了太阳能的使用效率，是一种高效节能、无污染、使用寿命长、储能效果好、实用性强的绿色照明新技术，具有广阔的推广应用前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种太阳能大功率LED室内生活照明系统，其特征在于其包括：

太阳能板，太阳能通过光伏板吸收太阳能后转换成电能；

蓄电池，连接上述太阳能板，用于储蓄电能；

多个电压电流控制器，连接到由太阳能供电的蓄电池，用于接收蓄电池输出的电流电压并将其转变成稳定的直流电压；以及

多个大功率LED灯具，并联连接到由太阳能供电的蓄电池，每个大功率LED灯具分别连接每个电压电流控制器。

2.根据权利要求1所述的太阳能大功率LED室内生活照明系统，其特征在于：所述电压电流控制器包括：

稳压元器件，连接蓄电池，用于将蓄电池输出的电流电压转变成稳定的直流电压；

反馈控制电路，在输入电压、内部参数及外界负载变化的情况下，控制电路通过取样信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电流稳定并可将多余的电量截留在蓄电池中；以及

PWM控制器，用于调整时常变化的电流并控制大功率LED灯具所需要的流量，为大功率LED灯提供恒流恒压的工作电流。

3.根据权利要求2所述的太阳能大功率LED室内生活照明系统，其特征在于：所述反馈控制电路包括：

放大器，当直流输出电流升高时，用于放大经取样点得到的取样电压；

光电耦合器，经过放大器放大后的取样电路通过R1输入到光电耦合器LED的阳极，与稳压管D1产生的设定电压进行比较，当取样电压与设定电压不同时，将产生差值并通过G1光敏三极管集电极将差值信号输送给脉冲宽度PWM控制器；以及

开关元件，连接上述PWM控制器，PWM控制器根据差值大小调节高频变换开关元件的导通脉冲宽度的输出占空比的大小，调节输出电流的大小，再反馈给LED灯具。

4.根据权利要求3所述的太阳能大功率LED室内生活照明系统，其特征在于：所述取样电路将取样电压送给光电耦合器控制电路，与基准电压进行比较后，PWM控制电路根据输入的比较结果控制开关元件的开关时间比例，使得开关元件持续输出稳定的低压电流信号。