[实用新型]太阳能LED照明设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED照明设备，特别涉及一种太阳能LED照明设备。

背景技术

目前，世界即将面临严重的能源危机和不断增加的环保压力，环保、节能已经成为各行业发展的要求和趋势。随着对晶体性能的研究逐步深入，纳米贴膜等新技术出现，相关领域技术的发展，太阳能光伏技术也在不断提高，同时充电电池制造技术的日益完善，使太阳能的能源转化效率及充电电池的容量等指标大幅提高。LED半导体作为照明光源具有使用寿命长、发光效率高、体积小、重量轻、环保安全可靠等优点。

太阳能LED照明设备主要类型包括庭院灯、草坪灯、景观灯、信号灯等。城市景观照明、公共建筑室内外照明等均是近年各国政府投资的重点，太阳能照明产品将在未来今年内被广泛应用。该设计在节能效率、电池使用效率、成本等方面具有明显优势，随着电子元器件的价格下降，该产品综合优势将更加突出，已经具备产品大范围推广的条件，因此有着巨大的发展空间。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术情况，融合太阳能光伏技术和LED照明技术，从电路设计和软件控制及结构设计等多方面综合考虑，采用综合解决方案，提供一种结构新颖，性能优良的太阳能LED照明设备的设计方案。

本实用新型是通过这样的技术方案实现的：其特征在于太阳能LED照明设备主要由太阳能采集单元、主控单元、电池充放电控制单元、感应单元、LED照明单元五部分构成。

太阳能采集单元主要由太阳能板构成，负责采集太阳能并转化为电能，该单元作为系统能量来源；主控单元主要由电压转换控制电路、主控芯片及相关主控电路等构成；电池充放电控制单元主要包括电池和充放电控制电路；感应单元主要由热感应和光感应器件及其外围电路构成(PIR采集电路)；LED照明单元主要由LED灯及电路板构成。

主控单元的主控芯片通过电路分别连接电池充放电控制单元的充放电控制电路、感应单元的PIR采集电路及LED照明单元的LED控制电路

本实用新型的设计，利用太阳能为能量来源，锂电池为供电方式，由低功耗主控单元协调其他外围各模块完成充放电控制，高亮度LED亮灭控制，热感应控制、光感应控制等功能。系统电源智能管理算法能够针对多种供电方式进行锂电池高效充放电控制；结合太阳电池板及电池特性，采用高效电池管理机制，提高能源转换效率；LED优化PWM控制；高速和高精度的信号采集、转换控制；嵌入式控制系统的低功耗、高可靠性设计，使本系统在节能等性能方面具有优势，该设计是一个节能、环保、低成本的照明解决方案。具有性价比高、绿色环保、安全可靠、质量稳定、使用寿命长、安装维护简便等优点。

附图说明

图1、太阳能LED照明设备电路结构示意图，并作为摘要附图；

图2、系统软件实现流程框图；

具体实施方式

如图1、图2所示，太阳能LED照明设备的主要工作原理是：

产品白天利用光伏效应原理制成的太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充电控制储存在锂电池中，夜晚当充放电控制器检测到太阳能电池板电压低于电池正负极电压，电池板终止对电池充电，电池开始放电，并作为系统工作电源。当外界亮度逐渐降低至一定程度，系统通过光感应检测到环境亮度低于系统设定的参考亮度值时，系统开始根据红外感应结果和系统当前工作模式控制LED明灭。系统工作过程中，充放电控制器实时检测电池电压，同时检测LED工作电压，根据情况，采用优化PWM方式调节LED供电，如果电池电压低于门限值，进行过放控制，停止电池供电。

太阳能板作为产品供电电源对电池进行充电过程中，采用优化的最大峰值追踪技术(MPPT)。通过增大或者减少充电电路开关信号PWMCHG占空比，根据输出功率是和充电电池的特性来决定下一步是增大还是减少占空比。通过对太阳能电池在某一时刻的输出电压、输出电流进行检测，得到该状态下太阳能电池的输出功率，再将它与前一时刻的功率值比较，根据两次(也可多次采样)功率值的差值来确定下一步给定负载端参考电压调整的方向。

从功率比较的角度分析，假设两次采样的功率分别为P1，P2，ΔP＝P2-P1。当ΔP＞0时，说明参考电压调整的方向是正确的，需继续按原方向调整；当ΔP＝0时，说明参考电压调整方向与预期的方向是相反的，需要反向调整。

将参考电压和功率结合起来考虑基本系统变化的真实情况。本系统采用了比值比较的方式来判断参考电压和功率的变化情况，这里设定了一个比较标志Flag。其中：Flag＝ΔP/ΔU，各种变化见下表