CN110081374A - 一种带有光伏锂电储电的led灯组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有光伏锂电储电的LED灯组，它包含光伏发电板、保护壳体、锂电池蓄放电模组、相变蓄热层、保温层、LED灯；所述的保温层、相变蓄热层、锂电池蓄放电模组均放置在保护壳体的内部；保护壳体的上端设有上盖；光伏发电板设在上盖的上方；LED灯设在保护壳体的下部；锂电池蓄放电模组分别与光伏发电板、LED灯电性连接；白天通过光伏发电板对锂电池蓄放电模组进行充电，在夜间锂电池包作为LED的电源进行以达到正常照明的需求；相变蓄热层在白天吸收并储存光伏发电板进行能量转换时产生并传递到电池侧的热量及电池本身进行充电时产生的热量，在晚上温度较低时进行放热，保证电池温度不会低于正常工作温度。
Description
技术领域
本发明涉及利用太阳能光伏发电、被动式热管理的锂电储电及利用LED进行照明的一体式路灯系统，具体涉及一种带有光伏锂电储电的LED灯组。
背景技术
随着LED技术的迅速发展，LED灯逐渐普及到各个领域，LED灯具有节能、长寿、抗震、环保及寿命长等诸多优点。对于离网地区或者电网成本较高的路灯等照明，采用太阳能光伏发电，并利用锂电池组储电为节电的LED提供电力，晚上照明，这样的系统是最理想的。但LED与电池都有严格的热管理需要，尤其是路灯，由于是高空，且无人值守，热管理还必须是被动式的，即尽可能不用风扇、液冷等主动散热系统。高温不仅严重影响锂电池、LED的性能与寿命，还严重影响电池的安全，低温也严重影响锂电池的充放电性能。因此，无论是在高温地区还是寒冷地区，有效热管理技术是太阳能光伏发电、锂电池储电及LED一体照明系统不可或缺的。
现有技术还无法满足LED灯组在高温、寒冷地区及偏远地区的正常使用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便的带有高效热管理的光伏锂电储电的LED灯组。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含光伏发电板，光伏发电板利用白天太阳能发电；一组带有被动热管理的锂电池蓄放电模组，用于蓄放太阳能光伏发的电；一组LED灯，利用锂电池蓄的电进行照明；所述的带有被动热管理的锂电池蓄放电模组放置在保护壳体的内部，带有被动热管理的锂电池蓄放电模组包含有保温层、相变蓄热层；保护壳体的上端设有上盖；光伏发电板设在上盖的上方；光伏发电板与上盖之间留有通风散热通道；LED灯设在保护壳体的下部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组分别与光伏发电板、LED灯电性连接；
进一步地，所述的带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的上部与保护壳体之间设置有隔热保温层，防止光伏板的高温转递给锂电池模组；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的下部与保护壳体直接接触，由保护壳体下部直接对大气放热起到散热作用；
进一步地，所述的带有被动热管理的锂电池蓄放电模组与保护壳体之间均设有隔热保温层，锂电池在蓄放电过程中释放的热量存储于带有被动热管理的锂电池蓄放电模组内，起到防止锂电池低温的作用；
进一步地，带有被动热管理的锂电池蓄放电模组内设有单向导热的微热管阵列，微热管阵列的冷凝段与相变蓄热层贴合，微热管阵列的蒸发段设置在保护壳体外部，用于白天吸收太阳能板释放的热量并存储在所述相变蓄热层内；微热管阵列采用重力热管，反向传热只是微热管阵列的金属导热；
进一步地，所述的保护壳体由金属铝制成；保护壳体与上盖通过紧固件固定连接；
进一步地，保护壳体的一侧设有灯柱连接孔；保护壳体通过灯柱连接孔与灯柱的顶端固定连接；
进一步地，寒冷地区，相变蓄热层设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的上方，保温层包裹在相变蓄热层、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的外侧；高温地区，相变蓄热层设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的下方，保温层设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组、相变蓄热层之间；
进一步地，相变蓄热层为金属材料经焊接或冲压或挤压形成的内部具有通孔的板状结构体，通孔内封装固液相变材料，通孔壁面起到强化传热及强化结构强度的作用；
进一步地，相变蓄热材料采用月桂酸或芒硝或其他固液相变点温度在30℃-45℃的相变材料；
进一步地，保护壳体的一侧设有灯柱连接孔；保护壳体通过灯柱连接孔与灯柱的顶端固定连接
进一步地，所述的保温层为聚氨酯板层。
采用上述结构后，本发明一种带有光伏锂电储电的LED灯组具有以下优点：
1、在白天通过光伏发电板对带有被动热管理的锂电池蓄放电模组进行充电，在夜间带有被动热管理的锂电池蓄放电模组作为LED的电源进行以达到正常照明的需求；
2、相变蓄热层在白天吸收并储存光伏发电板进行能量转换时产生并传递到电池侧的热量及电池本身进行充电时产生的热量，在晚上温度较低时进行放热，保证电池温度不会低于正常工作温度；
3、本发明为带有光伏锂电储电的LED灯组，解决了高温地区、寒冷地区等偏远地区的道路照明问题；在高温地区，即温度在35℃以上地区，选用月桂酸作为相变蓄热材料，月桂酸相变点为44℃，可在白天保证电池温度不会超过最高正常工作温度范围；在寒冷地区，即温度在-20℃以下地区，选用芒硝作为相变蓄热材料，芒硝相变点为32℃，保证在晚上电池温度不会低于最低正常工作范围；
3、在高温地区，保温层可有效减少光伏发电板在能量转换过程中产生的热量向电池侧传递；在寒冷地区，带有被动热管理的锂电池蓄放电模组及相变蓄热层整体被聚氨酯保温材料包围，在白天，相变蓄热层吸收带有被动热管理的锂电池蓄放电模组充电过程中产生的热量及光伏发电板能量转换过程中产生并向电池侧传递的热量，通过保温层减少热量损失；
4、本发明具有不消耗二次能源、适用于高温及寒冷地区、成本较低等优点，且结构简单、安全实用、布置灵活，及降低了能源消耗，又解决了特殊环境下的照明问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的LED灯组与灯柱组装后的整体结构示意图；
图2是本发明的LED灯组的整体示意图；
图3是实施例1的结构示意图；
图4是实施例2的结构示意图。
附图标记说明：
1、灯柱；2、保护壳体；3、LED灯；4、紧固件；5、上盖；6、太阳能光伏发电板；7、相变蓄热层；8、保温层；9、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组；2-1、灯柱连接孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
实施例1-3，参看图1所示，它包含太阳能光伏发电板6、保护壳体2、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9、相变蓄热层7、保温层8、LED灯3；所述的相变蓄热层7设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9的上方，保温层8包裹在相变蓄热层7、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9的外侧；保温层8、相变蓄热层7、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9均放置在保护壳体2的内部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9内设有单向导热的微热管阵列，微热管阵列的冷凝段与相变蓄热层贴合，微热管阵列的蒸发段设置在保护壳体外部；微热管阵列采用重力热管；相变蓄热层7为金属材料经焊接或冲压或挤压形成的内部具有空间的板状结构体，板状结构体内部填充有芒硝；保温层8为聚氨酯板层，聚氨酯板层导热系数为0.03W/(m*K)，厚度为30mm；保护壳体2为由金属铝经工艺加工形成的具有内部空间的壳状结构体；保护壳体2的上端通过紧固件4与上盖5连接；太阳能光伏发电板6设在上盖5的上方；LED灯3设在保护壳体2的下部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9分别与太阳能光伏发电板6、LED灯3电性连接；保护壳体2的一侧设有灯柱连接孔2-1；保护壳体2通过灯柱连接孔2-1与灯柱1的顶端固定连接；
在白天，太阳能光伏发电板6进行能量转换，将太阳能转换为电能，为带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9进行充电；同时，太阳能光伏发电板6在能量转换过程中产生的热量和带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9充电过程中产生的热量被相变蓄热层7吸收，相变蓄热层7中的蓄热材料芒硝将热量吸收并储存，同时进行相变；在晚上，带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9作为LED灯的电源对其进行充电，同时相变蓄热层7释放热量，防止在夜间带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9温度过低而影响电池性能；锂电池蓄放电模组9内的单体电芯既可以是圆柱状的，也可以是方形的。
实施例2，参看图1-2、4所示，它包含太阳能光伏发电板6、保护壳体2、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9、相变蓄热层7、保温层8、LED灯3；所述的相变蓄热层7设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9的下方，保温层8设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9、相变蓄热层7之间；保温层8、相变蓄热层7、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9均放置在保护壳体2的内部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9内设有单向导热的微热管阵列，微热管阵列的冷凝段与相变蓄热层贴合，微热管阵列的蒸发段设置在保护壳体外部；微热管阵列采用重力热管；相变蓄热层7为金属材料经焊接或冲压或挤压形成的内部具有空间的板状结构体，板状结构体内部填充有月桂酸；保温层8为聚氨酯板层，聚氨酯板层导热系数为0.03W/(m*K)，厚度为30mm；保护壳体2为由金属铝经工艺加工形成的具有内部空间的壳状结构体；保护壳体的上端通过紧固件与上盖连接；太阳能光伏发电板6设在上盖5的上方；LED灯3设在保护壳体2的下部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组9分别与太阳能光伏发电板6、LED灯3电性连接；保护壳体2的一侧设有灯柱连接孔2-1；保护壳体2通过灯柱连接孔2-1与灯柱1的顶端固定连接；
在白天，太阳能光伏发电板进行能量转换，将太阳能转换为电能，为带有被动热管理的锂电池蓄放电模组进行充电；同时，太阳能光伏发电板在能量转换过程中产生的热量和带有被动热管理的锂电池蓄放电模组充电过程中产生的热量被相变蓄热层吸收，相变蓄热层中的蓄热材料月桂酸将热量吸收并储存，同时进行相变；在晚上，带有被动热管理的锂电池蓄放电模组作为LED灯的电源对其进行充电，同时相变蓄热层释放热量，防止在夜间带有被动热管理的锂电池蓄放电模组温度过低而影响电池性能。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案,而非限制本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于它包含光伏发电板、保护壳体、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组、LED灯；所述的带有被动热管理的锂电池蓄放电模组放置在保护壳体的内部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组上设有保温层、相变蓄热层；保护壳体的上端设有上盖；光伏发电板设在上盖的上方；光伏发电板与上盖之间留有通风散热通道；LED灯设在保护壳体的下部；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组分别与光伏发电板、LED灯电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于所述的带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的上部与保护壳体之间设有隔热保温层；带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的下部与保护壳体直接接触。
3.根据权利要求1所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于所述的带有被动热管理的锂电池蓄放电模组与保护壳体之间均设有隔热保温层。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于带有被动热管理的锂电池蓄放电模组内设有单向导热的微热管阵列，微热管阵列的冷凝段与相变蓄热层贴合，微热管阵列的蒸发段设置在保护壳体外部；微热管阵列采用重力热管。
5.根据权利要求1所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于所述的保护壳体由金属铝制成；保护壳体与上盖通过紧固件固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于寒冷地区，相变蓄热层设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的上方，保温层包裹在相变蓄热层、带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的外侧；高温地区，相变蓄热层设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组的下方，保温层设在带有被动热管理的锂电池蓄放电模组、相变蓄热层之间。
7.根据权利要求1所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于相变蓄热层为金属材料经焊接或冲压或挤压形成的内部具有通孔的板状结构体，通孔内封装固液相变材料。
8.根据权利要求7所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于相变蓄热材料为月桂酸或芒硝或其他固液相变点温度在30℃-45℃的相变材料。
9.根据权利要求1所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于保护壳体的一侧设有灯柱连接孔；保护壳体通过灯柱连接孔与灯柱的顶端固定连接。
10.根据权利要求1或6所述的一种带有光伏锂电储电的LED灯组，其特征在于所述的保温层为聚氨酯板层。
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