CN215336078U - 低能耗高效率蓄光板及光能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低能耗高效率蓄光板及光能装置，涉及照明技术领域，提供一种可进一步降低能耗的同时能保持蓄光板有足够亮度输出的蓄光板。本实用新型中的LED光源模块发出的脉冲光束通过采光板、反光板与扩散板提升视觉亮度的同时，也提供了进一步提升效率的空间，因为扩大脉冲光束采光面后，LED光源模块的消耗功率可以不用增加，尤其是瞬间强大的脉冲光束具有极强的穿透能力，能传输到更大的采光面并保持发光面有均匀的亮度。在光源模块消耗功率不变的前提下，通过增加光源模块的发光面能提高光源模块发光效率，成为提高LED光源模块光效新的途径。

Description

低能耗高效率蓄光板及光能装置

技术领域

本实用新型属于半导体光源、光伏、电能存储与控制技术在照明领域中的跨界集成应用，具体涉及一种将白天吸收的自然光转换成电能后再按需输出的低能耗高效率的蓄光板及光能装置。

背景技术

授权公告号为CN207716293U的实用新型专利提供了一种蓄光板，该装置包括器件集成基板，器件集成基板的正面为蓄光板吸光面，蓄光板吸光面上设置有太阳能光伏硅片，器件集成基板的背面为蓄光板出光面，蓄光板出光面上设置有面阵LED光源模块；器件集成基板上设置有蓄电池组件和电源控制器，且有蓄电池组件和电源控制器位于面阵LED光源模块的四周。具有光电转换效率高、节省成本，提高安全性和可靠性等优势。参见图1和图2为上述专利蓄光板的外观图。由于原型蓄光板1的LED面阵光源功率较高的原因，需要大容量电池的充电配置、大功率的光伏板。

受蓄光板面积的限制与日照的影响，每天光伏板能提供的充电量是有限的。为了提高蓄光板的续航能力，最佳的技术方案是进一步降低能耗的同时能保持蓄光板有足够的亮度输出。

PWM脉冲宽度调制是LED光源中常用的调光技术，通过增加占空比可成倍下降LED光源模块的功耗，如果能使LED光源模块的亮度输出的占空比的变化小于电流占空比的变化，就能利用PWM对光源模块瞬间输出的脉冲光束实现扩展功能，降低蓄光板光源模块的能耗的同时提升效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供低能耗高效率蓄光板及光能装置，提供一种可进一步降低能耗的同时能保持蓄光板有足够亮度输出的蓄光板。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种低能耗高效率蓄光板，包括LED光源模块和采光板，其中，所述LED光源模块上形成有LED灯条出光面，所述采光板上形成有釆光板进光面，所述釆光板进光面的面为所述采光板厚度方向上的面，所述釆光板进光面朝向所述釆光板进光面且所述LED光源模块发出的光能从所述釆光板进光面射入所述采光板。

进一步地，所述LED光源模块设置在所述采光板的一侧；或者，所述采光板上设置有采光板凹槽，所述LED光源模块设置在所述采光板凹槽内，所述采光板凹槽靠近所述采光板的一侧。

进一步地，所述低能耗高效率蓄光板包括反光板和扩散板，所述反光板和所述扩散板分别设置在所述采光板的两侧；或者，所述低能耗高效率蓄光板包括扩散板，所述采光板的两侧均设置有所述扩散板。

本实用型采用PMMA有机玻璃板作为LED模块发出的脉冲光束采光板，与背面白色PET反光板和前面PS扩散板组合使用，成为成脉冲光束亮度扩展的介质。

PMMA化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，具有非常好的透光性能，是做光导纤维的材料。在面板灯具中用PMMA材料做成导光板，将LED灯条发出的光经导光板导出后由背面反光板折射到前面扩散板形成灯具发光面。由于本实用新型中的LED光源模块发出的脉冲光束是毫秒级的，人眼视觉直接不能快速有效分辨与捕捉成为视觉中真实的亮度，釆用PMMA采光板、PET反光板与PS扩散板组合使用，实现亮度扩展。

进一步地，所述低能耗高效率蓄光板还包括光伏板、电池、控制器以及PCB电路板，所述电池、所述控制器、所述LED光源模块、所述光伏板以及所述PCB电路板形成第一模块单元；所述低能耗高效率蓄光板为板状结构；或者，所述第一模块单元形成的板状结构与所述采光板不平行。本实用新型提供的蓄光板，外形可制成方形、圆形、弧形、多边形等各种形状，可也是立体结构。

蓄光板将光源、光伏、电源存储与控制器部件紧凑整合在一起，缩短了部件之间的距离降低了部件之间电流传输过程中的损耗，高占空比的脉冲电流使蓄光板具备瞬间输出高强度的脉冲光束的能力。本实用新型釆用内阻更小瞬间放电电流超大的超级电容作为电能存储装置，由于蓄光板的光伏、光源、电源存储与控制部件的紧凑集成后的整体内阻及内部损耗很小，给低内阻超级电容的优势提供了良好的使用环境。

本实用新型内置的LED光源模块可采用LED贴片灯珠灯条，也可以采用LED芯片直接封装成COB灯条使用，内置的电池可采用超级电容及各种锂电池等。

进一步地，所述低能耗高效率蓄光板呈平板状或曲面板，所述光伏板、所述电池、所述控制器以及所述PCB电路板形成条形光能LED模组，所述采光板上设置一个以上所述条形光能LED模组；所述PCB电路板的一侧或两侧设置有所述光伏板，所述光伏板封装在所述低能耗高效率蓄光板的对应侧。

进一步地，所述条形光能LED模组靠近所述低能耗高效率蓄光板的一侧，所述光伏板占所述低能耗高效率蓄光板对应侧面的面积不大于20％。由于通过过采光板、反光板与扩散板提升视觉亮度，本实用新型加大发光面的尺寸的同时不需要增加能耗，因此，光伏板的占用面积就可进一步减小。

进一步地，所述低能耗高效率蓄光板形成有进光面和出光面，当所述低能耗高效率蓄光板处于使用状态时，所述进光面和所述出光面位于同一侧或者所述进光面和所述出光面分别位于两侧或者所述低能耗高效率蓄光板的两侧均能进光和出光。从蓄光板的进光面不再局限于设置在背面，可与进光面安置在同一平面上，这样蓄光板就可以固定在墙上，解决了标牌标识晚上需要背光源的需求(可参见图9-图11)。

蓄光板还可取代普通玻璃使用(可参见图12-图16)，白天蓄光板在室外的进光面仍可透过部分自然光从正面的出光面照射到室内，白天采用自然光的窗户仍是明亮的。到了晚上没有自然光后，蓄光板背面的光伏板将白天产生储存在电池里的电能释放出来点亮整扇窗户的发光面，如白天窗户一样的自然光的照明效果。蓄光板在建筑照明上直接模拟自然光使用，将跨越室内照明必须采用带光源的灯具固定安装在建筑面上的传统照明方式，给今后的绿色建筑照明带来新的发展空间。

本实用新型还可采用双面进出光的方式(可参见图19-图23)，将在双面都需要背光源的广告灯箱、路牌中能得到广泛的应用。

进一步地，所述采光板围成筒形结构，所述第一模块单元设置在所述采光板的顶部，当所述低能耗高效率蓄光板处于使用状态时，所述第一模块单元的顶部用以形成进光面，所述低能耗高效率蓄光板的周向外侧面用以形成出光面。

本实用新型可将多片发光面围成柱型发光面后(可参见图24-图30)，将光伏板置于柱型发光板的顶部，柱型蓄光板配上支架与底盘后可直接作为灯具使用。

一种光能装置，包括所述的低能耗高效率蓄光板，其中，所述光能装置为灯具或玻璃板。本实用新型低能耗高效率蓄光板的控制可采用红外、蓝牙等无线传感等方式。

本实用新型中的LED光源模块发出的脉冲光束通过采光板、反光板与扩散板提升视觉亮度的同时，也提供了进一步提升效率的空间，因为扩大脉冲光束采光面后，LED光源模块的消耗功率可以不用增加，尤其是瞬间强大的脉冲光束具有极强的穿透能力，能传输到更大的采光面并保持发光面有均匀的亮度。在光源模块消耗功率不变的前提下，通过增加光源模块的发光面能提高光源模块发光效率，成为提高LED光源模块光效新的途径。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有一种蓄光板原型的外观图；

图2是现有一种蓄光板原型的外观图；

图3是本实用新型提供的采用PWM脉冲调制技术使LED光源模块发出的脉冲光束经过采集亮度得到扩展的原理示意图；

图4是本实用新型提供的条型光能LED模组外形图；

图5是本实用新型提供的条型光能LED模组外形图；

图6是本实用新型提供的条型光能LED模组内部结构图；

图7是本实用新型提供的条型光能LED模组部件连接示意图；

图8是本实用新型提供的一种单面蓄光板的外观图；

图9是本实用新型提供的一种单面蓄光板的内部结构图；

图10是本实用新型提供的一种单面蓄光板的应用实施例；

图11是本实用新型提供的一种双模组单面蓄光板外观图；

图12是本实用新型提供的一种背进光蓄光板的外观图；

图13是本实用新型提供的一种背进光蓄光板的外观图；

图14是本实用新型提供的一种背进光蓄光板的内部结构图；

图15是本实用新型提供的一种背进光蓄光板的应用实施例；

图16是本实用新型提供的一种背进光蓄光板的应用实施例；

图17是本实用新型提供的一种双模组背进光蓄光板外观图；

图18是本实用新型提供的一种双模组背进光蓄光板外观图；

图19是本实用新型提供的一种双面进光蓄光板的外观图；

图20是本实用新型提供的一种双面进光蓄光板的外观图；

图21是本实用新型提供的一种双面进光蓄光板的内部结构图；

图22是本实用新型提供的一种双面进光蓄光板的应用实施例；

图23是本实用新型提供的一种双面进光蓄光板的应用实施例；

图24是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(方筒形)外观图；

图25是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(方筒形)内部结构图；

图26是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(方筒形)爆炸示意图；

图27是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(方筒形)应用实施例；

图28是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(圆柱形)外观图；

图29是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(圆柱形)的爆炸示意图；

图30是本实用新型提供的一种顶部进光柱型蓄光板(圆柱形)的爆炸示意图。

图中1-原型蓄光板；2-出光面；3-进光面；4-LED光源模块；5-LED贴片灯珠；6-LED贴片灯条柔性电路板；7-柔性灯条固定板；8-LED灯条正极汇流条；9-LED灯条负极汇流条；10-LED灯条出光面；11-光伏板；12-光伏电池片；13-光伏电池片汇流条；14-光伏板正极汇流条；15-光伏板负极汇流条；16-电池；17-电池正极；18-电池负极；19-电池正极汇流条；20-电池负极汇流条；21-控制器；22-釆光板；23-釆光板正面出光面；24-釆光板背面匀光面；25-釆光板进光面；26-釆光板凹槽；27-反光板；28-扩散板；29-背板；30-条型光能LED模组；31-单面蓄光板；32-双模组单面蓄光板；33-背进光蓄光板；34-双模组背面进光蓄光板；35-方型光能LED模组；36-顶部进光柱型蓄光板；37-双面蓄光板；38-支架；39-底座；40-灯箱；41-窗框；42-庭院灯；43-标牌；44-PCB电路板；45-透明EV热熔胶；46-透明PET膜；47-圆型光能LED模组。

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，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

图3中的电池16通过控制器21釆用PWM脉冲调制技术提供的瞬时脉冲大电流使LED光源模块4发出高强脉冲光束，增加占空比的方法来减少LED光源模块4的实际能耗。由于LED光源模块4的LED灯条出光面10发出的是亳秒级的瞬间脉冲光束，人眼已无法快速清晰捕获到实际的发光。与LED灯条出光面10对接的釆光板进光面25发出的光，经反光背板27的反射与扩散前板28的均光处理实现发光面2的视觉亮度得到扩展。

参见图4和图5，示意出了条型光能LED模组30，条型光能LED模组30包括LED光源模块4、光伏板11、电池16、控制器21以及PCB电路板44，LED光源模块4、光伏板11、电池16、控制器21以及PCB电路板44集成在PCB电路板44上。

参见图6是条型光能LED模组30的内部结构图。在PCB电路板44上置有LED光源模块4，LED光源模块4上有LED贴片灯珠5，LED光源模块4的LED灯条出光面10在LED光源模块4的侧面，PCB电路板44的背面有8片光伏电池片12由光伏电池片汇流条13串联后经光伏板正极汇流条14与光伏板负极汇流条15连接到控制器21上，光伏电池片12通过透明EV热熔胶45与透明PET膜46层压封装，其中，连接后的光伏电池片12形成光伏板11。另外，关于光伏板正极汇流条14与光伏板负极汇流条15，主要表达出光伏板11与控制器21的接线关系。

参见图7，为条型光能LED模组30连接示意图，柔性灯条固定板7的外侧有LED贴片灯条柔性电路板6，LED光源模块4的LED灯条出光面10面向侧面；LED光源模块4的上下两侧有LED灯条正极汇流条8与LED灯条负极汇流条9；电池16电池正极17与电池负极18分别通过电池正极汇流条19与电池负极汇流条20连接控制器21。控制器21上的光伏板正极汇流条14与光伏板负极汇流条15与背面串联的光伏电池片12相连，并固定在PCB电路板44上。在PCB电路板44的背面将透明PET膜46用透明EV热熔胶45将光伏电池片12密封在在PCB电路板44的背面。

另外，要说明的是，图4-图7示意出了条型光能LED模组30上设置有一个光伏板11，条型光能LED模组30上还可以设置两个光伏板11，条型光能LED模组30两个侧面上设置有光伏板11，光伏板11连接在控制器21上。

本实用新型的LED光源模块4采用171颗工作电压为3V的3030LED灯珠单串全并；光伏板11采用8片156mmX78mm光伏电池片串联输出电压4V、电流4.5A；电池采用9000F、4.2V超级电容四块；蓄光板外形尺寸可以为8mm(厚度)X600mmX1200mm；控制器占空比设置1-99/100、最小工作电流0.3A、脉冲峰值电流30A。

参见图8是一种单面蓄光板31的外观图。由于LED光源模块4的能耗减小，蓄光板内置的电池容量也减小，所需的光伏板可减少到仅占整块蓄光板面积的20％以下，这样就可将光伏板11与出光面2置于同一个平面上，不遮挡出光面2的正常发光。参见图9是单面蓄光板31的内部结构图。单面蓄光板31包括条型光能LED模组30、釆光板23、反光板27与扩散板28组成。条型光能LED模组30的LED灯条出光面10与釆光板23上的釆光板进光面25对准；釆光板凹槽26可安置条型光能LED模组30。参见图8，光伏板11通过光能发电并存储至电池16内，当电池16为LED光源模块提供电能时，与LED灯条出光面10对接的釆光板进光面25发出的光，经反光背板27的反射与扩散前板28的均光处理实现发光面2的视觉亮度得到扩展。

参见图10是单面蓄光板31在广告灯箱展板40上用于背光源应用实施例。其外型尺寸可满足市场上各种规格灯箱的需求，由于所配置的光伏板的尺寸较小不会影响到广告版面的正常使用。

参见图11是一种双模组单面蓄光板32的实施例，由于出光面居中使用安装使用更方便。即相对于图9中的单面蓄光板31，分别上下设置了两个条型光能LED模组30。

参见图12和图13是一种背进光蓄光板33的外观图。由于整个进光面3釆用半透光的材料制成，背进光蓄光板33不仅白天可当乳白色玻璃使用，到了晚上还可以模似自然光的当窗户使用。

参见图14是一种背进光蓄光板33的内部结构图，背进光蓄光板33包括条型光能LED模组30、釆光板22、反光板27和扩散板28(其中，反光板27侧形成进光面3、扩散板28侧形成出光面2)，由条型光能LED模组30上的LED灯条出光面10与釆光板22上的的釆光板进光面25对准，釆光板凹槽26可安置条型光能LED模组30，釆光板22的背面为有点状图案的采光板背面均光面24。参见图15和图16是背进光蓄光板33安装在的窗户41上应用实施例。

参见图17和图18是一种双模组背面进光蓄光板34的外观图。在双模组背面进光蓄光板34的进光面3的两侧有两组条型光能LED模组30。即双模组背面进光蓄光板34与背进光蓄光板33相比，双模组背面进光蓄光板34上、下设置两个条型光能LED模组30。

参见图19和图20，是一种双面蓄光板37的外观图；参见图21是一种双面蓄光板37的内部结构图；在条型光能LED模组30包括两光伏板11，在采光板22的两面都采用了扩散板28，确保双面蓄光板37能双面进光出光。参见图22和图23是一种双面蓄光板37在标牌43中的应用实施例。

参见图24是一种顶部进光柱型蓄光板36(方筒形)外观图。图中出光面2在顶部进光柱型蓄光板36的四周，进光面3在顶部进光柱型蓄光板36的顶部。参见图25和图26，是一种顶部进光柱型蓄光板36内部结构图。由方向光能LED模组35上的LED光源模块4的LED灯条出光面10对准采光板22上的采光板进光面25；采光板22由四片围成，内置反光板27外置扩散板28(即采光板22夹设在反光板27与扩散板28之间，扩散板28侧形成出光面2)。参见图27，是一种顶部进光柱型蓄光板36的应用实施例，配置支架38与底盘39后可当灯具使用。

参见图28是一种顶部进光柱型蓄光板36(圆柱形)外观图。图中出光面2在顶部进光柱型蓄光板36的四周，进光面3在顶部进光柱型蓄光板36的顶部。参见图29和图30，是一种顶部进光柱型蓄光板36内部结构图。由圆型光能LED模组47上的LED光源模块4的LED灯条出光面10对准采光板22上的采光板进光面25；采光板22呈圆筒形，内置反光板27外置扩散板28(即采光板22夹设在反光板27与扩散板28之间，扩散板28侧形成出光面2)。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低能耗高效率蓄光板，其特征在于，包括LED光源模块(4)和采光板(22)，其中，

所述LED光源模块(4)上形成有LED灯条出光面(10)，所述采光板(22)上形成有釆光板进光面(25)，所述釆光板进光面(25)的面为所述采光板(22)厚度方向上的面，所述釆光板进光面(25)朝向所述釆光板进光面(25)且所述LED光源模块(4)发出的光能从所述釆光板进光面(25)射入所述采光板(22)。

2.根据权利要求1所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述LED光源模块(4)设置在所述采光板(22)的一侧；或者，所述采光板(22)上设置有采光板凹槽(26)，所述LED光源模块(4)设置在所述采光板凹槽(26)内，所述采光板凹槽(26)靠近所述采光板(22)的一侧。

3.根据权利要求1所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述低能耗高效率蓄光板包括反光板(27)和扩散板(28)，所述反光板(27)和所述扩散板(28)分别设置在所述采光板(22)的两侧；或者，

所述低能耗高效率蓄光板包括扩散板(28)，所述采光板(22)的两侧均设置有所述扩散板(28)。

4.根据权利要求1或3所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述低能耗高效率蓄光板还包括光伏板(11)、电池(16)、控制器(21)以及PCB电路板(24)，所述电池(16)、所述控制器(21)、所述LED光源模块(4)、所述光伏板(11)以及所述PCB电路板(24)形成第一模块单元；

所述低能耗高效率蓄光板为板状结构；或者，

所述第一模块单元形成的板状结构与所述采光板(22)不平行。

5.根据权利要求4所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述低能耗高效率蓄光板呈平板状或曲面板，所述光伏板(11)、所述电池(16)、所述控制器(21)以及所述PCB电路板(24)形成条形光能LED模组(30)，所述采光板(22)上设置一个以上所述条形光能LED模组(30)。

6.根据权利要求5所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述PCB电路板(24)的一侧或两侧设置有所述光伏板(11)，所述光伏板(11)封装在所述低能耗高效率蓄光板的对应侧。

7.根据权利要求5所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述条形光能LED模组(30)靠近所述低能耗高效率蓄光板的一侧，所述光伏板(11)占所述低能耗高效率蓄光板对应侧面的面积不大于20％。

8.根据权利要求5所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述低能耗高效率蓄光板形成有进光面(3)和出光面(2)，当所述低能耗高效率蓄光板处于使用状态时，所述进光面(3)和所述出光面(2)位于同一侧或者所述进光面(3)和所述出光面(2)分别位于两侧或者所述低能耗高效率蓄光板的两侧均能进光和出光。

9.根据权利要求4所述的低能耗高效率蓄光板，其特征在于，所述采光板(22)围成筒形结构，所述第一模块单元设置在所述采光板(22)的顶部，当所述低能耗高效率蓄光板处于使用状态时，所述第一模块单元的顶部用以形成进光面(3)，所述低能耗高效率蓄光板的周向外侧面用以形成出光面(2)。

10.一种光能装置，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的低能耗高效率蓄光板，其中，所述光能装置为灯具或玻璃板。

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