CN203934068U - 一种 led 灯具及照明系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及照明技术，公开了一种LED灯具及照明系统。本实用新型包含：直流高压太阳能电池、太阳能控制单元MPPT、市电电网、交流-直流电源模块与LED灯具；其中，LED灯具包含直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠；直流-直流恒流驱动芯片与LED灯珠相连；直流高压太阳能电池经与MPPT并接后依次与交流-直流电源模块的直流端口、LED灯具并接；交流-直流电源模块的交流端口与市电电网相连。由于直流-直流恒流驱动芯片使用寿命长，使得LED灯具的寿命得以延长；同时，交流-直流电源模块将市电的交流高压电信号转换为直流高压电信号，避免了低压大电流线损与功率损耗的问题，提高了能源利用率。

Description

一种 LED 灯具及照明系统
技术领域
本实用新型涉及照明技术，特别涉及一种LED灯具及照明系统。
背景技术
目前，太阳能照明方式有两种：太阳能离网独立照明方式(如太阳能路灯)与太阳能并网交流供电照明方式。
对于太阳能离网独立照明，如图1所示，需要配置蓄电池，尤其是类似路灯分散照明方式，蓄电池的管理和维护难度大。并且，一般照明在无光照条件下使用，照明时段主要靠蓄电池供电。由于蓄电池充放电寿命短，蓄电池失效后，存在系统故障与蓄电池次生污染问题。同时，夜间照明正是城市用电低谷，使用太阳能离网独立照明方式，加剧了城市供电的峰谷矛盾，缺乏普遍推广的价值。
对于太阳能并网交流供电照明，如图2所示，太阳能直流需通过DC(Direct Current，直流电)-AC(Alternating Current，交流电)逆变器转换成交流，再由LED灯具上的AC-DC驱动器转换成直流给LED供电。在本方式中，存在太阳能供电的2次功率变换，系统效率降低，节能效果大打折扣。同时，LED灯具上的AC-DC驱动器不可避免地采用电解电容，寿命一般不会超过2年，无法真正体现LED本身寿命高于5年的优势。尤其针对一些特殊照明场合：路灯、隧道灯、高大空间高挂灯等，与传统照明比较，维护成本没有得到明显的降低。
然而，采用高压LED太阳能并网交流供电，如图3所示，虽然可以取消LED灯具上的AC-DC驱动器，但必须包含整流器，用以整流。虽然太阳能供电只存在DC-AC一次功率变换，系统效率高，寿命达到或接近LED本身的寿命，但该方式存在交流频闪，在一些特殊照明场合使用受到限制(如道路照明)，照度比直流供电低15％。而且，交流电与LED灯具非隔离，存在严重的安全隐患。
同时，太阳能照明系统还可以采用离网独立照明和市电互补方式，如图4所示。市电通过AC-DC降压至太阳能电压，并接在太阳能直流母线上给LED供电，但该方式存在低压大电流供电造成的线压降问题，如果将太阳能板串接成直流高压，如图5所示，则LED灯具仍需具备DC-DC降压驱动电源，则仍然存在2次功率变换的效率损失和和电解电容的寿命问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种LED灯具及照明系统，使得LED灯具寿命得以延长；同时，太阳能电池与市电并网时，避免了市电为照明系统供电时低压大电流线损与功率损失的问题，提高了能源的利用率。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种照明系统，包含：直流高压太阳能电池、太阳能控制单元MPPT、市电电网、交流-直流电源模块与LED灯具；
其中，所述LED灯具包含直流-直流恒流驱动芯片(Integrated Circuit，简称IC)与至少一个LED灯珠；所述直流-直流恒流驱动芯片与所述LED灯珠相连；
所述直流高压太阳能电池经与所述MPPT并接后依次与所述交流-直流电源模块的直流端口、所述LED灯具并接；所述交流-直流电源模块的交流端口与所述市电电网相连。
本实用新型还提供了一种LED灯具，包含：直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠；
所述直流-直流恒流驱动芯片与所述LED灯珠相连。
本实用新型实施方式相对于现有技术而言，在直流高压太阳能电池与市电并网时，是利用直流高压太阳能电池在MPPT的控制下输出稳定的直流高压电信号，直接驱动LED灯具照明；或者，市电电网输出的交流电信号通过交流-直流电源模块转换为直流电信号，直接驱动LED灯具照明；其中，LED灯具包含直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠。具体地讲，直流高压太阳能电池经与MPPT并接后依次与交流-直流电源模块的直流端口、LED灯具并接；交流-直流电源模块的交流端口与市电电网相连；直流-直流恒流驱动芯片与LED灯珠相连。LED灯具可通过内置的直流-直流恒流驱动芯片直接利用直流高压电信号驱动LED灯珠照明，由于直流-直流恒流驱动芯片使用寿命长，使得LED灯珠的寿命高于5年的优势得以发挥，进而使得LED灯具的寿命得以延长。而且，太阳能电池与市电并网时，由于交流-直流电源模块将市电电网输出的交流高压电信号转换成直流高压电信号，直接驱动LED灯具照明，不但避免了避免了市电为照明系统供电时低压大电流线损的问题，而且，减少了功率转换的次数，避免了功率损失的问题，提高了能源的利用效率。
另外，还包含双向并网逆变器；
其中，所述双向并网逆变器包含智能开关；
所述双向并网逆变器的交流端经所述智能开关与所述市电电网相连，直流端与所述直流高压太阳能电池并接。
智能开关在太阳能多余时闭合，这样，双向并网逆变器可以将直流高压太阳能电池输出的直流高压电信号转换为交流高压电信号，并输出至市电电网，供交流负载使用，使得提高了太阳能的利用率。
另外，所述交流-直流电源模块包含至少两个交流-直流转换器；
所述交流-直流转换器并依次并接。
其中，所述交流-直流转换器的电压低于所述直流高压太阳能电池的电压。
由于交流-直流转换器的电压低于直流高压太阳能电池的电压，确保在太阳能充足时直流高压太阳能电池优先给LED灯具供电。
另外，所述LED灯具还包含整流器；
所述整流器与所述直流-直流恒流驱动芯片相连。
由于整流器用于防反接，可以避免LED灯具在反接时遭到损坏，起到保护作用。
另外，所述LED灯具包含一个LED灯珠；
所述LED灯珠为高压LED灯珠。
由于高压LED灯珠是现有的成熟器件，保证了本实用新型实施方式的可行性。
另外，所述LED灯具包含一个以上LED灯珠；
所述LED灯珠为低压LED灯珠，且所述低压LED灯珠依次串接。
一个以上的低压LED灯珠串接成高压LED组串，在直流高压电信号的驱动下照明，保证了本实用新型实施方式的多样性。
另外，还包含蓄电池；
所述蓄电池经所述MPPT与所述直流高压太阳能电池并接。在太阳能不足时，蓄电池可以提供备用应急照明。
另外，所述MPPT还用于蓄电池充电管理。
在直流高压太阳能电池对蓄电池进行充电时，MPPT还对蓄电池进行充电管理，提高充电效率。
附图说明
图1是根据现有技术中的太阳能离网独立照明系统示意图；
图2是根据现有技术中的太阳能并网交流供电照明系统示意图；
图3是根据现有技术中的高压LED太阳能并网交流供电照明系统示意图；
图4是根据现有技术中的市电互补太阳能低压直流供电照明系统示意图；
图5是根据现有技术中的市电互补太阳能高压直流供电照明系统示意图；
图6是根据本实用新型第一实施方式的照明系统的示意图；
图7是根据本实用新型第三实施方式的照明系统的示意图；
图8是根据本实用新型第四实施方式的照明系统的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本实用新型的第一实施方式涉及一种照明系统，具体如图6所示，包含：直流高压太阳能电池、太阳能控制单元MPPT、市电电网、交流-直流电源模块与LED灯具。
其中，LED灯具包含直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠；直流-直流恒流驱动芯片与LED灯珠相连。在本实施方式中，LED灯具包含一个LED灯珠，该LED灯珠为高压LED灯珠。由于高压LED灯珠是现有的成熟器件，保证了本实用新型实施方式的可行性。
如图6所示，直流高压太阳能电池经与MPPT并接后依次与交流-直流电源模块的直流端口、LED灯具并接；交流-直流电源模块的交流端口与市电电网相连。其中，直流高压太阳能电池由太阳能电池板(Photovoltaic，简称PV)串联而成，并形成相应的高压。
在太阳能充裕时，直流高压太阳能电池在MPPT的控制下工作在最大工作点，并输出直流高压电信号，直接驱动LED灯具照明。由于LED灯具照明内置的直流-直流恒流驱动芯片使用寿命长，使得LED灯珠的寿命高于5年的优势得以发挥，进而使得LED灯具的寿命得以延长。
同时，太阳能电池与市电并网，在太阳能不足时，由市电电网为LED灯具供电。交流-直流电源模块将市电电网输出的交流高压电信号转换为直流高压电信号，直接驱动LED灯具照明。其中，交流-直流电源模块包含至少两个交流-直流转换器，且所有交流-直流转换器依次并接，以给LED灯具集中供电；同时，交流-直流转换器的电压低于直流高压太阳能电池的电压，以确保在太阳能充足时直流高压太阳能电池优先给LED灯具供电。由于交流-直流电源模块将市电电网输出的交流高压电信号转换成直流高压电信号，直接驱动LED灯具照明，不但避免了市电为照明系统供电时低压大电流线损的问题，而且，减少了功率转换的次数，避免了功率损失的问题，提高了能源的利用效率。
与现有技术相比，LED灯具通过内置的直流-直流恒流驱动芯片直接利用直流高压电信号驱动LED灯珠照明，由于直流-直流恒流驱动芯片使用寿命长，使得LED灯珠的寿命高于5年的优势得以发挥，进而使得LED灯具的寿命得以延长。而且，太阳能电池与市电并网，由于交流-直流电源模块将市电电网输出的交流高压电信号转换成直流高压电信号，直接驱动LED灯具照明，不但避免了避免了市电为照明系统供电时低压大电流线损的问题，而且，减少了功率转换的次数，避免了功率损失的问题，提高了能源的利用效率。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本实用新型的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本实用新型所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本实用新型第二实施方式涉及一种照明系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要不同之处在于：在本实用新型的第一实施方式中，LED灯具包含一个高压LED灯珠，保证了本实用新型实施方式的可行性；而在第二实施方式中，LED灯具包含一个以上LED灯珠；所有LED灯珠为低压LED灯珠，且所有低压LED灯珠依次串接成高压LED组串，保证了本实用新型实施方式的多样性。
本实用新型的第三实施方式涉及一种照明系统。第二实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在本实用新型第二实施方式中，LED灯具还包含整流器，具体如图7所示。整流器用于防反接，可以避免LED灯具在反接时遭到损坏，起到保护作用。
如图7所示，在本实施方式中，整流器采用全桥整流器，目的在于防反接。由于整流器可以防反接，避免了LED灯具在反接时遭到损坏，起到保护作用。采用整流器防反接只是防反接的一种具体实施方式，也可以采用其他方式的防反接方式，本实用新型不限于这一方式。
本实用新型的第四实施方式涉及一种照明系统。第四实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在本实用新型第四实施方式中，还包含双向并网逆变器，其中，双向并网逆变器包含智能开关，具体如图8所示。智能开关在太阳能多余时闭合，这样，双向并网逆变器将直流高压太阳能电池输出的直流高压电信号转换为交流高压电信号，并输出至市电电网，供交流负载使用，使得提高了太阳能的利用率。
如图8所示，双向并网逆变器的交流端经智能开关与市电电网相连，直流端与直流高压太阳能电池并接。
在本实施方式中，智能开关对直流高压太阳能电池进行实时监测，并在太阳能足以驱动LED灯具照明并有剩余时闭合。智能开关闭合后，直流高压太阳能电池将多余的能量经双向并网逆变器输出至市电电网，以供交流负载使用。具体地说，双向并网逆变器将直流高压太阳能电池输出的直流高压电信号转换为交流高压电信号，并输出至市电电网，供交流负载使用，使得提高了太阳能的利用率。同时，在这个过程中，只发生了一次功率转换，避免了因功率转换造成的能源利用率低的问题。
本实用新型的第五实施方式涉及一种照明系统。第五实施方式在第一实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在第五实施方式中，还包含蓄电池，同时，MPPT还用于蓄电池充电管理。在太阳能不足时，蓄电池可以提供备用应急照明。
在本实施方式中，蓄电池经MPPT与直流高压太阳能电池并接。
在直流高压太阳能电池对蓄电池进行充电时，MPPT还对蓄电池进行充电管理，提高充电效率。
本实用新型的第六实施方式涉及一种LED灯具，包含：直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠。
其中，直流-直流恒流驱动芯片与LED灯珠相连。在本实施方式中，LED灯具包含一个LED灯珠，该LED灯珠为高压LED灯珠。由于高压LED灯珠是现有的成熟器件，保证了本实用新型实施方式的可行性。
由于直流-直流恒流驱动芯片不采用电解电容，且使用寿命长，使得LED灯珠的寿命高于5年的优势得以发挥，进而使得LED灯具的寿命得以延长。
本实用新型的第七实施方式涉及一种LED灯具。第七实施方式与第六实施方式大致相同，主要不同之处在于：在第六实施方式中，LED灯具包含一个LED灯珠，该LED灯珠为高压LED灯珠；而在第七实施方式中，LED灯具包含一个以上LED灯珠，所有LED灯珠均为低压LED灯珠，且所有低压LED灯珠依次串接成高压LED组串，保证了本实用新型实施方式的多样性。
本实用新型的第八实施方式涉及一种LED灯具。第八实施方式在第六实施方式的基础上作了进一步改进，主要改进之处在于：在第八实施方式中，LED灯具还包含整流器，整流器与直流-直流恒流驱动芯片相连。由于整流器可以防反接，这样避免了LED灯具在反接时遭到损坏，起到保护作用。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (13)

1.一种照明系统，其特征在于，包含：直流高压太阳能电池、太阳能控制单元MPPT、市电电网、交流-直流电源模块与LED灯具；
其中，所述LED灯具包含直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠；所述直流-直流恒流驱动芯片与所述LED灯珠相连；
所述直流高压太阳能电池经与所述MPPT并接后依次与所述交流-直流电源模块的直流端口、所述LED灯具并接；所述交流-直流电源模块的交流端口与所述市电电网相连。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包含双向并网逆变器；
其中，所述双向并网逆变器包含智能开关；
所述双向并网逆变器的交流端经所述智能开关与所述市电电网相连，直流端与所述直流高压太阳能电池并接。
3.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述LED灯具还包含整流器；
所述整流器与所述直流-直流恒流驱动芯片相连。
4.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述LED灯具包含一个LED灯珠；
所述LED灯珠为高压LED灯珠。
5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述LED灯具包含一个以上LED灯珠；
所述LED灯珠为低压LED灯珠，且所述低压LED灯珠依次串接。
6.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，所述交流-直流电源模块包含至少两个交流-直流转换器；
所述交流-直流转换器并依次并接。
7.根据权利要求6所述的照明系统，其特征在于，所述交流-直流转换器的电压低于所述直流高压太阳能电池的电压。
8.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包含蓄电池；
所述蓄电池经所述MPPT与所述直流高压太阳能电池并接。
9.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于，所述MPPT还用于蓄电池充电管理。
10.一种LED灯具，其特征在于，包含：直流-直流恒流驱动芯片与至少一个LED灯珠；
所述直流-直流恒流驱动芯片与所述LED灯珠相连。
11.根据权利要求10所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包含一个LED灯珠；
所述LED灯珠为高压LED灯珠。
12.根据权利要求10所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯具包含一个以上LED灯珠；
所述LED灯珠为低压LED灯珠，且所述低压LED灯珠依次串接。
13.根据权利要求10所述的LED灯具，其特征在于，所述LED灯具还包含整流器；
所述整流器与所述直流-直流恒流驱动芯片相连。
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