CN102221175A - 光伏发光一体化装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种光伏发光一体化装置及其应用方法，主要涉及太阳能电池板，基于该电池板集成的复数个发光二极管和储能单元，以及设于该电池板表面透光层上的定制文字或图案，该些发光二极管沿太阳能电池板的边缘分布而设，且出光方向朝向电池板内部，光照状态下太阳能电池板吸收、转换并存储能量；且无光照状态下所述发光二极管受控取能自储能单元而开启或发光强度增强，照亮并透过透光层在暗夜环境下映衬呈现所述定制文字或图案。本发明将太阳能电池板、发光二极管以及标识性的文字或图案有机结合于一体，充分利用太阳能电池板的表面空间，提升了现有太阳能电池板的应用功能。

Description

光伏发光一体化装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能能源新应用，尤其涉及一种基于太阳能电池板本身结构简单，形式灵活多样，适用范围更广泛的新应用方法。

背景技术

随着太阳能光伏技术的不断发展和节能环保观念的深入人心，太阳能发光装置越来越广泛地应用于街道、广场、建筑、庭院等各种场合。此外，发光二极管作为一种绿色环保照明设备越来越受到人们的青睐。而目前太阳能应用中的太阳能电池板供电系统与发光二极管显示系统，两者只在功能上实现了结合使用，但在空间形体上却是分离的，即发光二极管显示系统为一个用于显示的独立系统，太阳能供电系统为一个负责供电的独立系统。并且太阳能电池板仅仅作为一种能源转换器件，其表面空间没有得到充分利用。尽管现有技术已有将发光二极管与太阳能电池板一体化，但该些技术普遍将LED灯镶嵌于电池中间或表面的实施方案，未能充分考虑太阳能电池板工艺上的制作难度以及直接采用LED灯组合并显示所需图案对太阳能电池板应用最终产品的批量生产限制。因此如何拓展一体化照明的应用范围及提高应用实施的便利性，将成为从事本领域的技术人员所要研究、突破的重要方面。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种光伏发光一体化装置及其应用方法，解决太阳能电池板仅作为集能转能装置的利用不足以及现有技术一体化应用中制作工艺难度大、灵活性差的问题。

本发明的上述第一个目的，其特征的技术解决方案为：所述应用装置涉及太阳能电池板，基于所述太阳能电池板集成的复数个发光二极管，以及设于太阳能电池板表面透光层上的定制文字或图案，所述发光二极管沿太阳能电池板的边缘分布而设，出光方向朝向电池板内部，且太阳能电池板设有一外联的接口，接入发光二极管相连形成的照明回路；所述太阳能电池板输出连接至储能单元或外部电力电路。

进一步地，所述太阳能电池板选自单晶硅、多晶硅或非晶硅中任意一种太阳能电池板。

更进一步地，所述太阳能电池板为非晶硅太阳能电池板，复数个发光二极管出光朝向电池板内部且贴装于太阳能电池板的边缘之上。

本发明的上述第二个目的，其特征在于：光照状态下太阳能电池板为光伏应用：吸收、转换太阳能并输出电能；且无光照状态下太阳能电池板为发光应用：发光二极管受控取能自储能单元或外部电力电路而开启或发光强度增强，照亮并透过透光层在暗夜环境下映衬呈现所述定制文字或图案，所述太阳能电池板的光伏应用与发光应用相互独立，或者通过储能单元或外部电力电路相关联。

进一步地，所述透光层上的定制文字或图案为通过至少选自粘贴、印制、喷涂或表面腐蚀太阳能电池板的工艺，以线条形式勾勒出与应用需求相符的文字框架或图案框架，所述应用需求至少包括指示标记和公告牌。

更进一步地，所述文字框架或图案框架为与太阳能电池板正视外观颜色相反差的涂层、墨水或胶质；或为透光层上表面腐蚀形成的、具漫反射性的糙面线条或糙面带；或为粘贴于透光层上表面的，具有折射性或颜色反差的立体文字及图案。

进一步地，所述储能单元选自化学电池及超级电容中的一种或几种。

进一步地，所述太阳能电池板的光伏应用与发光应用通过储能单元或外部电力电路相关联，所述应用方法还涉及一个发光二极管控制器，所述发光二极管控制器为手动开关或可编程处理的单片机，而且复数个发光二极管采用串联、并联或分组串并联的方式相联结成照明回路，并与储能单元和发光二极管控制器连成控制回路。

本发明太阳能一体化照明装置及其新型应用方法，较之于现有技术其所具备的突出效果为：它将太阳能电池板、发光二极管以及文字或图案有机结合于一体，打破了现有太阳能电池板与发光二极管分离工作的格局；充分利用太阳能电池的表面空间，提升了现有太阳能电池板的应用功能，而且根据该应用方法构建而成的系统结构简单、成本低廉，易实现批量生产以及安装使用维护方便，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明应用方法一较佳实施方案状态一的实施示意图；

图1a是图1所示实施例的LED发光示意图；

图2是上述较佳实施方案状态二的实施示意图；

图3是本发明优先选用的非晶硅太阳能电池板的外观正视示意图；

图4是本发明可用的单晶硅或多晶硅太阳能电池板的外观正视示意图。

具体实施方式

鉴于上述背景技术部分详细介绍的缺陷，本发明研究并创新地提出了一种光伏发光一体化装置及其应用方法，解决太阳能电池板与发光二极管两者各自独立工作的技术缺陷，同时能充分利用太阳能电池板的表面空间，极大提升了现有太阳能电池板的应用功能。其实现的技术方案概括来看：

该太阳能一体化照明应用方法涉及太阳能电池板，以及基于太阳能电池板集成的复数个发光二极管和设于太阳能电池板表面透光层上的定制文字或图案。其中该些发光二极管沿太阳能电池板的边缘分布而设，出光方向朝向电池板内部，且太阳能电池板设有一外联的接口，接入发光二极管相连形成的照明回路；所述太阳能电池板输出连接至储能单元或外部电力电路。光照状态下太阳能电池板为光伏应用：吸收、转换太阳能并输出电能；且无光照状态下太阳能电池板为发光应用，其中发光二极管受控取能自储能单元或外部电力电路而开启或发光强度增强，照亮并透过透光层在暗夜环境下映衬呈现定制文字或图案，所述太阳能电池板的光伏应用与发光应用相互独立，或者通过储能单元或外部电力电路相关联。

从可选的优化方案来看：上述透光层上的定制文字或图案为通过至少选自粘贴、印制、喷涂或表面腐蚀太阳能电池板的工艺，以线条形式勾勒出与应用需求相符的文字框架或图案框架，该应用需求至少包括指示标记和公告牌。而且该文字框架或图案框架为与太阳能电池板正视外观颜色相反差的涂层、墨水或胶质；或者为透光层上表面腐蚀形成的、具漫反射性的糙面线条或糙面带，或为粘贴于透光层上表面形成的，具有折射性或颜色反差的立体文字及图案。

上述太阳能电池板选自单晶硅、多晶硅或非晶硅中任意一种太阳能电池板。优选无框结构的非晶硅太阳能电池板，复数个发光二极管出光朝向电池板内部且贴装于太阳能电池板的边缘之上。

上述储能单元为化学电池，可选自锂电池，镍氢电池，镍镉电池，铅酸蓄电池及超级电容中的一种或几种，以实现白天储电夜晚放电工作。

上述应用方法还涉及一个发光二极管控制器，该控制器为手动开关或可编程处理的单片机，而且复数个发光二极管采用串联、并联或分组串并联的方式相联结，并与太阳能电池板、储能单元和发光二极管控制器连成控制回路；以此实现通过发光二极管控制器手动或基于时钟编程自动的方式对太阳能发一体化照明装置的工作状态进行控制。

上述发光二极管控制器和该储能单元可以集成设于太阳能电池板受光面以外的任意位置，比较优选的是太阳能电池板的背光面或应用系统的外框之中。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

如图1、图1a和图2所示，是本发明太阳能一体化照明应用方法一较佳实施方案的实施示意图。两图结合可见：该应用方法的实施例涉及一种无框太阳能电池板1，基于该太阳能电池板集成的复数个发光二极管14，且发光二极管14贴装于太阳能电池板边缘之上，该些发光二极管相连形成的照明回路所引出的量输入极点引出形成用于外接控制器的接口15；在太阳能电池板表面透光层12上设有定制的文字或图案13，且以线条的形式勾勒出与应用需求相符的文字框架或图案框架，该文字或图案并非大面积铺设，以减少太阳能电池板工作效率的降低。太阳能电池板表面上的文字或图案根据不同应用需求进行设计，可以是广告用语、道路指示标识或作为夜晚景观用途，本实施例中仅用“太阳能”三个字作为示例给出。此外，其中太阳能电池板采用无框非晶硅太阳能电池板。原因是：同样功率的太阳能电池组件，非晶硅太阳能电池组件比单晶硅、多晶硅太阳能电池组件的年发电量要多约10％，同时非晶硅太阳能电池组件的弱光性较好，使得太阳能电池板在安装时可以朝向任何方向，其发电量的衰减较单晶硅组件和多晶硅组件要小，通过在配置上根据不同安装条件进行配置，可以达到产品的夜间照明要求；而现有太阳能电池板的边框需去除，以实现发光二极管的贴装应用。再者，本实施例的应用方法实施例还配备了基于单片机可编程控制的控制器和一定容量的锂电池，以实现通过将锂电池作为储能单元储存太阳能电池板吸收转化的能量，同时按照预编好的程序，有控制地开启或关闭发光二极管，进行照明应用。

需要强调说明的是：本发明中太阳能电池板表面上的文字或图案虽然在一定程度上影响了太阳能电池板的工作效率，但整个装置依然切实可行，究其原因：一方面太阳能电池板表面的文字或图案采用线条的形式勾勒就减少了其对太阳能电池板接收阳光辐照的遮挡影响，并且由于所采用的非晶硅的电池结构4(如图3所示)，每一个电池体均为达到整个宽度或长度的矩形，显然不同于单晶硅或多晶硅的电池结构5(如图4所示)，因此，局部的遮挡对发电效率的影响较小。

另一方面由于降低了应用系统的整体结构成本，可增加少许的太阳能组件配置，以此来弥补文字或图案遮挡部分太阳能电池板的缺憾，达到易生产、低成本、结构简单、功能强、安装使用维护方便的效果。

如图1所示，基于上述太阳能电池板1所构成的应用系统，在光照状态下为光伏应用，即接受太阳光的辐照，透过透光层12太阳能电池板的背板11将能量吸收、转换并存储至储能单元2或发送给外部电力电路，且此状态下发光二极管呈关断状待用。

如图2所示，同样的应用系统配合储能单元2和发光二极管控制器3(部分应用组件省略)在夜晚无光照状态下为发光应用，与光伏发光一体化装置接口15相连的发光二极管控制器3根据预编的程序，连通储能单元2或外部电力电路与太阳能电池板上所设的发光二极管14，该些发光二极管14受控取能自储能单元2(或外部电力电路)并开启点亮，出光方向朝向电池板内部，透过透光层照亮背板，并映衬呈现太阳能电池板表面的文字“太阳能”，使远距离的人能清晰地看到太阳能电池板表面的文字。

从应用多样性的角度来看：该些定制的文字或图案为通过至少选自粘贴、印制、喷涂或表面腐蚀太阳能电池板的工艺，以线条形式勾勒出与应用需求相符的文字框架或图案框架，且文字框架或图案框架为与太阳能电池板正视外观颜色相反差的涂层、墨水或胶质；或者所述文字框架或图案框架为透光层上表面腐蚀形成的、具漫反射性的糙面线条或糙面带，或为粘贴于透光层上表面形成的，具有折射性或颜色反差的立体文字及图案。。上述文字框架或图案框架从内容上来看，可以根据不同应用场合的需要进行自由设置，例如各种规格的道路指示牌等。

上述实施例仅作为本发明一较优选的实施方式提供，事实上，其最简单的实施方式可视作为一个仅具有朝内排布的LED发光二极管和经特殊定制的文字或图案的太阳能电池板，且具有必要的能量输出端或接入端。该种实施方式下，其光伏应用和发光应用可区分来看，两者为相互独立的应用模式。其亦可以是基于储能单元一体集成实现的白天产能储存并晚间放能照明的单一装置。

本发明所提出的一种光伏发光一体化装置及其应用方法，将太阳能电池板、发光二极管以及指示标记性文字或图案结合于一体，打破了现有太阳能电池板与发光二极管分离工作的格局，充分利用太阳能电池的表面空间，不仅提升了现有太阳能电池板的功能，而且结构简单、降低了成本，易实现批量生产以及安装使用维护方便，具有广阔的应用前景。

Claims (9)

1.光伏发光一体化装置，其特征在于：所述应用装置涉及太阳能电池板，基于所述太阳能电池板集成的复数个发光二极管，以及设于太阳能电池板表面透光层上的定制文字或图案，所述发光二极管沿太阳能电池板的边缘分布而设，出光方向朝向电池板内部，且太阳能电池板设有一外联的接口，接入发光二极管相连形成的照明回路；所述太阳能电池板输出连接至储能单元或外部电力电路。

2.根据权力要求1所述的光伏发光一体化装置，其特征在于：所述太阳能电池板选自单晶硅、多晶硅或非晶硅中任意一种太阳能电池板。

3.根据权利要求2所述的光伏发光一体化装置，其特征在于：所述太阳能电池板为非晶硅太阳能电池板，复数个发光二极管出光朝向电池板内部且贴装于太阳能电池板的边缘之上。

4.权利要求1所述光伏发光一体化装置的应用方法，其特征在于：光照状态下太阳能电池板为光伏应用：吸收、转换太阳能并输出电能；且无光照状态下太阳能电池板为发光应用：发光二极管受控取能自储能单元或外部电力电路而开启或发光强度增强，照亮并透过透光层在暗夜环境下映衬呈现所述定制文字或图案，所述太阳能电池板的光伏应用与发光应用相互独立，或者通过储能单元或外部电力电路相关联。

5.根据权利要求4所述的光伏发光一体化装置的应用方法，其特征在于：所述透光层上的定制文字或图案为通过至少选自粘贴、印制、喷涂或表面腐蚀太阳能电池板的工艺，以线条形式勾勒出与应用需求相符的文字框架或图案框架，所述应用需求至少包括指示标记和公告牌。

6.根据权利要求5所述的光伏发光一体化装置的应用方法，其特征在于：所述文字框架或图案框架为与太阳能电池板正视外观颜色相反差的涂层、墨水或胶质。

7.根据权利要求5所述的光伏发光一体化装置的应用方法，其特征在于：所述文字框架或图案框架为透光层上表面腐蚀形成的、具漫反射性的糙面线条或糙面带，或为粘贴于透光层上表面的，具有折射性或颜色反差的立体文字及图案。

8.根据权利要求4所述的光伏发光一体化装置的应用方法，其特征在于：所述储能单元选自化学电池及超级电容中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的光伏发光一体化装置的应用方法，其特征在于：所述太阳能电池板的光伏应用与发光应用通过储能单元或外部电力电路相关联，所述应用方法还涉及一个与接口相连的发光二极管控制器，所述发光二极管控制器为手动开关或可编程处理的单片机，而且复数个发光二极管采用串联、并联或分组串并联的方式相联结成照明回路，并与储能单元和发光二极管控制器连成控制回路。

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