CN201100578Y - 一种风光互补储能及大功率led照明系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风光互补储能及大功率LED照明系统，包含太阳能电池板、风力发电机，太阳能电池板和风力发电机的输出端通过蓄放电控制电路与蓄电池和照明装置连接。其中照明装置采用超级大功率的LED照明装置，风力发电机可以采内转子双凸极直流发电机，叶片采用S形旋转连体风叶，太阳能电池板采用可弯曲的光子电池板或单晶硅和多晶硅太阳能板。本实用新型启动风速低(3m/s即可工作)、发电功率范围宽(100W－20KW)、散热性好并节省空间，可以广泛适用于路灯照明、建筑物照明或取暖。
Description
一种风光互补储能及大功率LED照明系统【技术领域】本实用新型涉及一种环保储能和照明系统，尤其涉及一种风光互补储能及 大功率LED照明系统。【背景技术】单独的太阳能或风能系统，由于受时间和地域的约束，4艮难全天候利用太 阳能和风能资源。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，白天 光照强时风小，夜间光照弱时，风能由于地表温差变化大而增强，太阳能和风 能在时间上的互#卜性是风光互补发电系统在资源利用上的最佳匹配。综合利用了风能、光能的风光互补独立电源系统是一种合理的电源系统。 不仅能为电网供电不便的地区，如边防哨所，通讯的中继站，交通的信号站， 勘探考察的工作站以及农牧区提供低成本、高可靠性的电源，而且也为解决当 前的能源危机和环境污染开辟了 一条新路。中国专利"风光互补大功率LED照明灯具"(专利号:200620131935.4，申 请日2006.08.18),公开了一种利用风能发电技术和太阳能光电技术结合采用大 功率LED发光二极管的风光互补大功率LED照明灯具，包括大功率LED发光 二极管、恒流驱动模块、基板和灯壳，恒流驱动模块的驱动输出端串联多个 LED，形成LED组，还包括风能发电机、太阳能光伏电池板、管理电路和蓄电 池，其中风能发电机和太阳能光伏电池板的电输出端分别接入管理电路的输入 端，管理电路输出端接蓄电池，蓄电池的电输出端接入恒流驱动模块。还包括 交流电源输入端，接入整流电路，整流电路的直流输出接入恒流驱动模块。每 个LED都并联一个齐纳二级管。每个LED都加有聚光透镜或反光杯。该专利的 不足之处在于：所用的大功率LED灯具散热性不能满足大功率的要求；使用较 多的透镜增加了功率损耗；常规的风能发电机对风速要求较高，低风速下不能有效利用风能；太阳能电池板釆用的是多晶硅，易碎不能弯曲，形状和空间受 到限制。【实用新型内容】本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种散热性好， 功率大的风光互补储能及大功率LED照明系统。本实用新型还可以提供一种低 风速即可使用，节省空间的风光互补储能及大功率LED照明系统。为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案： 一种风光互补储能及大功率LED照明系统，包含太阳能电池板、风力发电机、 蓄电池和照明装置，太阳能电池板和风力发电机的输出端通过蓄放电控制电路 与蓄电池和照明装置连接，其特征在于：照明装置采用大功率的LED照明装置， 大功率的LED照明装置包括LED芯片和散热器，散热器与LED芯片之间设有 LED芯片可安装于其上的平面式超导传热件。其中：散热器为带有限位栅格的散热器，其与平面式超导传热件之间设有第 二级超导传热件，第二级超导传热件利用化学沉金的方法沉积在散热器的传热 界面上。其中：第二级超导传热件为镀金层。其中：若干LED芯片可通过金线将正负电极相连，两端的LED的正或负极 通过金线分别与正极线引端或负极线引端相连，再通过正极线引端和负极线引 端与控制驱动线^各板的相应正负极相连。其中：风力发电机为内转子双凸极直流发电机。其中：风力发电机包含叶片和叶片轴，叶片为绕叶片轴自下而上旋转180 度所形成的S形连体构件。其中：叶片上均匀设有与其断面形状吻合且与其加工为一体之加强筋，加 强筋上有可容叶片轴穿越的中心孔。其中：加强筋之间的叶片上设有可容风穿过的风孔。其中：风孔为位于叶片轴交汇处各加强筋之间的叶片^皮镂空形成。其中：太阳能电池板釆用单晶硅电池板、多晶硅电池板或可随意放置的光 子电池板。本实用新型具有以下技术效果：1. 本实用新型的LED灯，通过在超导传热件上设置有带有安装平面而使 LED芯片能直接连接在超导传热件上，优化了结构，而且金属金的采用使得热 传递速率更快，提高LED点亮后的散热性能和芯片的发光放率，延长了 LED灯 的使用寿命，便于制成超级大功率的LED灯具。目前单颗灯可达70W。2. 本实用新型风力发电机采用一体制成的垂直旋转的S型风叶，不仅节省 空间，而且安装简单，成本低廉。3. 本实用新型的风力发电机采用内转子双凸极直流发电机，能够在低风速 (3m/s)的情况下发电，适用地域广。4. 本实用新型的太阳能电池板采用光子电池板，不仅转换率比普通太阳能 电池板高20%左右，而且可以弯曲，包裹在电线杆或贴在建筑物的表面，极大 地节省空间。【附图说明】图1本实用新型的系统构成图图2本实用新型照明装置采用的LED照明装置图图3本实用新型采用新型太阳能电池板的示意图图4本实用新型的风力发电机采用S形旋转连体风叶的示意图其中:1-太阳能电池斧反3-照明装置34-散热器2-风力发电机31 - LED芯片35-金线21-叶片32-第二级热超导件36-正极线引端 37 -负极线引端 4 -蓄电池211-加强筋33-平面式热超导件 331 - LED安装面【具体实施方式】本实用新型包含太阳能电池板、风力发电机、蓄电池和照明装置，太阳能 电池板和风力发电机的输出端通过蓄放电控制电路与蓄电池和照明装置连接。照明装置采用大功率的LED照明装置。大功率的LED照明装置包括LED芯片和 散热器，散热器与LED各芯片之间包括一平面式超导传热件，超导传热件上设 有一安装平面，LED芯片设于安装平面上。本实用新型可以用于路灯照明系统， 也可以用于建筑物照明或取暖。下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明：实施例一如图1所示，本实用新型包含太阳能电池板l、风力发电机2、蓄电池4和 照明装置3，太阳能电池板1和风力发电机2的输出端通过蓄放电控制电路与蓄 电池4和照明装置3连接。本实施例的照明装置3采用大功率的LED照明装置。如图2所示，大功率LED的照明装置3包括LED芯片31以及位于其底部 的散热器34,其中，LED芯片31阵列和散热器34之间设置有一平面式超导传 热件33。平面式超导传热件33和散热器34通过第二级超导传热件32热传递连 接，平面式超导传热件33上表面包括一具有带有限位栅格的LED安装面331, 这样平面式超导传热件33安装于所述安装面331上，LED芯片31安装于平面式 超导传热件33上，平面式热超导件33的下表面通过第二级超导传热件32与散 热器34相连接。散热器34的传热界面与第二级超导传热件32通过化学沉金方法融为一体， 点阵排列的LED芯片31在平面式超导传热件33的安装面331上根据限位栅格 与使用要求进行串并联，达到高度集成的要求。若干LED芯片31可通过金线35正负电极相连，两端的LED的正或负极通 过金线35分别与正极线引端36或负极线引端37相连，再通过正极线引端36 和负极线引端37与控制驱动线路板的正负极相连。平面式超导传热件33可为超导热银胶，第二级超导传热件32可为镀金层， 带有限位栅格的散热器34可为镀镍红铜材质。LED芯片在通电瞬间其底部的热度可达600°C- 700°C,如果不及时进行散热，将会极大地影响LEDA灯的使用寿命。因此，大功率LED的主要问题在于解 决热传导的问题。本实施例采用的LED照明装置，使用了两层超导传热件和热 传导效率高的金属金，且LED芯片能直接连接在超导传热件上，不仅优化了结 构，更主要的是提高了热传递速率，提高LED点亮后的散热性能和芯片的发光 放率，延长了 LED灯的使用寿命。由于很好地解决了散热性问题，可以在单颗 灯内集成多个LED芯片，制成超级大功率的LED灯具。采用本结构使用2个 70W的LED灯最高功率即可达140W(现有技术决定了 LED灯在150W之内最 节能），而且只有2个发光点，无需利用透镜进行二次配光，减少了功率损耗。 本实用新型的适用范围非常广，既可以适用小功率路灯照明的需要，既可以适 用建筑物大功率照明的需要。将本系统中的照明装置更换为取暖装置，还可满 足建筑物供暖的需要。本实施例中风力发电机可釆用常规的风力发电机，太阳能电池板采用单晶 硅或多晶硅。实施例二在实施例一的&出上，本实施例对太阳能电池板进行改进。现有技术中使用的太阳能电池板一般采用单晶硅或多晶硅，这种电池板易 脆且不能折叠，在使用时必须由支架使其保持在一个平面内。本实施例的太阳能电池板1采用美国联合太阳能有限公司（United Solar OvonicLLC)生产的光子电池板，这种电池板转换率高于普通电池板20%左右， 而且可以弯曲折叠。如图3所示，本实用新型使用在路灯上时，可以将太阳能 电池板1包裹在电线杆的外表面，极大地节省了空间。本实用新型使用在建筑 物上时，太阳能电池板1可以粘贴在建筑物的表面。相对于现有技术而言，不 仅不需要支架固定太阳能电池板1,而且可以根据实际需要最大面积地使用太阳 能电池板l。实施例三在上述实施例的&出上，本实施例对其中的风力发电机进行改进。 本实施例的风力发电机2为内转子双凸极直流发电机。双凸极内置电子整 流直流发电机采用低速内转子结构，省去增速箱等多余部件，输出直接为直流，使逆变控制器的设计变得筒单化。本实施例采用此种发电机能够保证输出功率 随风速增大到 一定程度后不再继续增大，在超风速的情况下仍能保持恒定的功率输出，同时在风速极低（3m/s)的情况下也能够发电。内转子双凸极直流发电机的具体结构已经在申请人的另一发明申请中公开 (申请号：2007100730682 )，具体结构不再赘述。本实施例同样可以使用在建筑物的照明和取暖系统中。采用这种风力发电 机的风光互补储能系统，其发电功率可达100W-20KW，功率范围宽，适用范围广。实施例四在上述实施例的基础上，本实施例对风力发电机的叶片21进行改进。如图4所示，本实施例的风力发电机2采用垂直在旋转的S型旋转叶片21。 叶片21采用玻璃钢或环保塑料一体制成，为绕叶片轴（图中叶片轴被遮挡）自 下而上旋转180度所形成的S形连体构件，叶片21上均匀设有与其断面形状吻 合且与其加工为一体之加强筋211，加强筋211上有可容实心叶片轴穿越的中心 孔。各加强筋211之间的叶片被镂空在叶片轴交汇处分^皮镂空形成风孔以加强 叶片的转动效果。即使风向来自地面，叶片21也能够转动，适用范围非常广。本实施例的叶片21不仅节省空间，外形美观，而且生产加工简单、容易安 装、强度高，成本低。本实施例同样可以使用在建筑物上，带有S型旋转叶片21的风力发电机2、 太阳能电池板1设置在建筑物顶部，它们的输出端通过蓄放电控制电路与蓄电 池和室内的照明装置3或与供暖设备连接。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和 详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是， 对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以 做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型 专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种风光互补储能及大功率LED照明系统，包含太阳能电池板、风力发电机、蓄电池和照明装置，所述太阳能电池板和风力发电机的输出端通过蓄放电控制电路与蓄电池和照明装置连接，其特征在于：所述照明装置采用大功率的LED照明装置，所述大功率的LED照明装置包括LED芯片和散热器，所述的散热器与LED芯片之间设有LED芯片可安装于其上的平面式超导传热件。
2. 如权利要求1所示的一种风光互补储能及大功率LED照明系统，其特征 在于：所述散热器为带有限位栅格的散热器，其与所述平面式超导传热件之间 设有第二级超导传热件，所述的第二级超导传热件利用化学沉金的方法沉积在散热器的传热界面上。
3. 如权利要求2所述的一种风光互补储能及大功率LED照明系统，其特征 在于：所述第二级超导传热件为镀金层。
4. 如权利要求2所述的一种风光互补储能及大功率LED照明系统，其特征 在于：所述若干LED芯片可通过金线将正负电极相连，两端的LED的正或负极 通过金线分别与正极线引端或负极线引端相连，再通过正极线引端和负极线引 端与控制驱动线路板的相应正负极相连。
5. 如权利要求1或2所述的一种风光互补储能及大功率LED照明系统，其 特征在于：所述风力发电机为内转子双凸极直流发电机。
6.如权利要求5所述的一种风光互补储能及大功率LED照明系统，其特征 在于：所述风力发电机包含叶片和叶片轴，所述叶片为绕所述叶片轴自下而上 旋转180度所形成的S形连体构件。
7. 如权利要求6所述的所述一种风光互补储能及大功率LED照明系统， 其特征在于：所述叶片上均勻设有与其断面形状吻合且与其加工为 一体之加强 筋，所述加强筋上有可容叶片轴穿越的中心孔。
8. 如权利要求7所述的所述一种风光互补储能及大功率LED照明系统， 其特征在于：所述加强筋之间的叶片上设有可容风穿过的风孔。
9. 如权利要求8所述的所述一种风光互补储能及大功率LED照明系统， 其特征在于：所述风孔为位于叶片轴交汇处各加强筋之间的叶片被镂空形成。10.如权利要求1或2所述的一种风光互补储能及大功率LED照明系统， 其特征在于：所述太阳能电池板采用单晶硅电池板、多晶硅电池板或可随意放 置的光子电池板。
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