阅读说明：本技术 人造三色led光源及光伏发电系统 (Artificial three-color LED light source and photovoltaic power generation system ) 是由 张明在 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种人造三色LED光源及光伏发电系统,涉及光伏发电技术领域,人造三色LED光源设置特定的波段,发射红、蓝、白三色光,设定光源的功率、亮度、照射角度及照射距离,实现光伏板的持续发电,提高光发电系统的利用率；另外人造三色LED光源发射的光不包含紫外线和红外线,能够延长光源光伏发电系统的寿命；光伏发电系统包括人造三色LED光源、超容电池、光伏板、安装支架及控制系统,超容电池为人造三色LED光源供电实现光伏发电系统发电性能最大化,光伏板设置在安装支架上接收太阳光和人造三色LED光源的照射；该光源及发电系统解决了光伏发电系统在夜间及无日照时不能持续发电,紫外线和红外线损坏光伏板的技术问题。(The invention provides an artificial three-color LED light source and a photovoltaic power generation system, and relates to the technical field of photovoltaic power generation, wherein the artificial three-color LED light source is provided with a specific waveband, emits red, blue and white light, sets the power, brightness, irradiation angle and irradiation distance of the light source, realizes continuous power generation of a photovoltaic panel, and improves the utilization rate of a light power generation system; in addition, light emitted by the artificial three-color LED light source does not contain ultraviolet rays and infrared rays, so that the service life of the light source photovoltaic power generation system can be prolonged; the photovoltaic power generation system comprises an artificial three-color LED light source, a super-capacity battery, a photovoltaic panel, a mounting bracket and a control system, wherein the super-capacity battery supplies power for the artificial three-color LED light source to realize the maximization of the power generation performance of the photovoltaic power generation system, and the photovoltaic panel is arranged on the mounting bracket to receive the irradiation of sunlight and the artificial three-color LED light source; the light source and the power generation system solve the technical problems that the photovoltaic power generation system cannot continuously generate power at night or in the absence of sunshine, and ultraviolet rays and infrared rays damage a photovoltaic panel.)

人造三色LED光源及光伏发电系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其是一种人造三色LED光源，以及利用该人造三色LED光源的光伏发电系统。

背景技术

目前常见的太阳能光伏发电系统，主要依靠白天的太阳光进行发电。在日光弱或夜晚期间，光伏系统不能发电，光伏发电系统的工作受到太阳光照有无及光照强弱的限制。

现有的太阳能光伏系统，使用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件和自然光照条件关系密切，在夜间或阴雨天就不能或很少发电；因此光伏系统在一天24小时中，白天光照好的情况下，光伏系统的发电时间一般不超过6小时；太阳能光伏系统只能在有太阳光照射的情况下才能发电，因此造成了光伏系统的发电时间受限。

另外，通过研究发现，太阳光中可以用于光伏发电的太阳光仅为太阳光中的冷光，而太阳光中的紫外线和红外线会损坏太阳能电池板，甚至导致太阳能电池板被烧，缩短使用寿命。

由于现有的光伏发电系统存在上述缺点，为了克服光伏系统发电受时间和太阳光照量限制的问题，提高光伏发电系统的利用率，为此设计一种人造光源并用于光伏发电系统。

发明内容

为了解决光伏发电时长短、光伏发电受自然光照影响、紫外线和红外线损坏光伏板的技术问题，本发明提供了一种人造三色LED光源及光伏发电系统，具体技术方案如下。

根据对现有光伏发电系统的研究，太阳光中可以用于光伏发电的太阳光仅为太阳光中的冷光，而太阳光中的紫外线和红外线会损坏太阳能电池板，对应相应的波长设置一种人造的光源，保证光源照射的光满足光伏板发电需要，并去除红外线和紫外线，进而延长光伏板的使用寿命。将该人造光源应用与光伏发电系统，得到可以长时间发电的光伏发电系统，从而克服了光伏发电系统的应用缺陷，缩短了光伏发电的投资回报周期，最终实现光伏发电系统的持续发电，从而扩大光伏发电的适用范围。

人造三色LED光源，人造三色LED光源发射三色光，三色光是波段在400nm到700nm之间的红、蓝、白三色光。

进一步的，人造三色LED光源的功率在40-60W之间。

进一步的，人造三色LED光源的光亮度在5500-5800lm之间。

还进一步的，人造三色LED光源发射的光照射在光伏板表面的，人造三色LED光源的光量子通量密度为70μmol/m²/s。

人造三色LED光源光伏发电系统，具有上述的人造三色LED光源，还包括AGM电池混合模块储能装置、光伏板、安装支架及控制系统；所述AGM电池混合模块储能装置使用超容蓄电池，电压为12V,其容量为120-150Ah，采用被动串联13.5V超级电容，并联后稳定电压为13V,电容平均值为67F；所述人造三色LED光源距离光伏板的尺寸在500-800mm之间，光照射角度在120°-150°之间；所述光伏板设置在安装支架上。

进一步的，人造三色LED光源照射三色光至光伏板，人造三色LED光源的光合光子通量密度移动光伏板光子从P结转移到N结实现发电。

更进一步的，三色光中除去了对光伏板寿命有损害的紫外线和红外线。

更进一步的，安装支架还设置有遮光罩和菲涅尔透镜罩。

更进一步的，人造三色LED光源光伏发电系统还包括控制系统，控制系统监测光伏板接受太阳光照射的强度，并控制AGM电池混合模块储能装置给人造三色LED光源供电；当人造三色LED光源照射光伏板发电时，少于十分之一的电能继续为人造三色LED光源供电。

更进一步的，光伏板呈V形或W形布置在安装支架上。

本发明的有益效果是，

(1)人造三色LED光源通过设置特定的波段，发射红、蓝、白三色光，设定该光源的功率、亮度、照射角度及照射距离，实现了光伏板的持续发电，并提高了光发电系统的光能利用率。

(2)人造三色LED光源发射的光不包含紫外线和红外线，因此能够延长光源光伏发电系统的寿命；合理设置人造三色LED光源的光量子通量密度及光照强度，实现了24小时人造光源发电性能的最大化。

(3)利用人造三色LED光源、超容电池、光伏板、安装支架及控制系统实现自然光和人造三色光的光伏发电，超容电池为人造三色LED光源供电实现光伏发电系统发电性能最大化，光伏板设置在安装支架上接收太阳光和人造三色LED光源的照射；克服了光伏发电时长短、光伏发电系统在夜间及无日照时不能持续发电、紫外线和红外线损坏光伏板的缺陷，实现了更有效、更持续的光伏发电。

附图说明

图1是太阳光源波长范围图；

图2是人造三色LED灯示意图；

图3是人造三色LED光源光伏发电系统结构示意图；

图4是人造三色LED光源光伏发电系统侧视图；

图5是光伏板间固定装置结构示意图；

图中：1-人造三色LED光源；2-光伏板；3-安装支架；4-固定夹；41-上固定块；42-下固定块；43-螺母。

具体实施方式

结合图1至图5所示，本发明提供的人造三色LED光源及光伏发电系统的具体实施方式如下。

通过对现有光伏发电系统的研究，如图1所示，太阳光中可以用于光伏发电的太阳光仅为太阳光中的冷光，而太阳光中的紫外线和红外线会损坏太阳能电池板，对应相应的波长设置一种人造的光源，保证光源照射的光满足光伏板发电需要，并去除红外线和紫外线，进而延长光伏板的使用寿命。

应用的人造三色LED光源，人造光源其有色光谱波长类似于可以激发光伏电池发电的太阳光的波长，特定波长的光能够推挤光子在光伏电池中释放从而产生电流，实现在日光弱和夜晚期间光伏系统仍能持续发电。

人造三色LED光源，人造三色LED光源发射三色光，三色光是波段在400nm到700nm之间的红、蓝、白三色光，人造光源中不包含红外光和紫外光，因此其优于太阳光。如图1，太阳光中47％的红外线和7％的紫外线对单晶或多晶硅太阳能天池板是有损害的，当强的紫外线、红外线的热量在光伏板内部积聚，会导致光伏板的发电功率降低，甚至会导致光伏板被烧毁。

人造三色LED光源的功率在40-60W之间，人造三色LED灯的单个灯芯的功率为3W，人造三色LED光源的光亮度在5500-5800lm之间。该人造三色LED光源可以在夜间或阴雨天代替太阳光持续正常发电，可以使用单晶硅光伏板也可用于多晶硅光伏板板，在两种板上的应用，其输出功率差别很小；但用于单晶perc板要更有优势，因为人造光源不含紫外线和红外线，可使其得到更长的使用寿命。

人造三色LED光源发射的光照射在光伏板表面的，人造三色LED光源的光量子通量密度为70μmol/m²/s，该合适的光强度实现了24小时人造光源发电性能的最大化。应用了人造三色LED光源后，一块Perc太阳能电池板上产生的能量比普通设计的太阳能电池板要多。

人造三色LED光源通过设置特定的波段，发射红、蓝、白三色光，设定该光源的功率、亮度、照射角度及照射距离，实现了光伏板的持续发电，并提高了光发电系统的光能利用率。

据统计除沙漠地区外，普通光伏发电对阳光的利用估计从平均4.5小时到最佳6小时不等；一般来说，应用人造三色LED光源光伏发电系统，每天24小时约可产生17个小时的电力输出，人造三色LED光源光伏发电系统将比普通光伏板多产生约3.5倍以上的电力。

将该人造光源应用与光伏发电系统，得到可以长时间发电的光伏发电系统，从而克服了光伏发电系统的应用缺陷，缩短了光伏发电的投资回报周期，最终实现光伏发电系统的持续发电，从而扩大光伏发电的适用范围。

人造三色LED光源光伏发电系统，如图3所示，具有上述的人造三色LED光源，还包括AGM电池混合模块储能装置、光伏板、安装支架及控制系统。AGM电池混合模块储能装置使用超容蓄电池，电压为12V,其容量为120-150Ah，采用被动串联13.5V超级电容，并联后稳定电压为13V,电容平均值为67F。AGM电池混合模块储能装置为人造三色LED光源光伏发电系统的模块化安装单元，AGM电池混合模块储能装置为人造三色LED光源供电，该储能装置是使用AGM深循环和超级电容器混合技术的蓄电池组，即超容蓄电池，此超容蓄电池可以实现自充电。

该光伏发电系统中，人造三色LED光源距离光伏板的尺寸在500-800mm之间，光照射角度在120°-150°之间，以保证光照射装置的有效照射，光伏板设置在安装支架上，方便固定安装。

人造三色LED光源照射三色光至光伏板，其中人造三色LED光源的光合光子通量密度移动光伏板光子从P结转移到N结实现发电；三色光中除去了对光伏板寿命有损害的紫外线和红外线，可以使得人造三色LED光源光伏发电系统的设计寿命最长为50000小时(2083天)，或略高于5年。

人造三色LED光源光伏发电系统还包括控制系统，控制系统监测光伏板接受太阳光照射的强度，并控制AGM电池混合模块储能装置给人造三色LED光源供电；当人造三色LED光源照射光伏板发电时，少于十分之一的电能继续为人造三色LED光源供电。将人造三色LED光源引入光伏发电系统的成本约为总材料成本的15％，该情况下，长时间的发电应用其生产回报将系统的投资回收期提高2.5倍，可以达到3年的投资回报率。

其中，AGM电池混合模块储能装置是一个独立的单元，具有足够的功率分配，在太阳光不好或天黑时，通过控制系统检测的信号，超级电容会自动给人造三色LED光源供电，确保此LED光源被点亮，进而使光伏板持续发电。发电总的一小部分电又被系统传回AGM电池混合模块储能装置，为持续给LED灯供电提供能源，所采用的人造三色LED光源激发光伏板发电并不需较多的电能。光伏发电系统所产生的电能中约有不到十分之一的电用来为人造三色LED光源提供电能，这样就实现了光伏发电系统持续发电。

安装支架还设置有遮光罩和菲涅尔透镜罩，光伏板呈V形或W形布置在安装支架上。安装支架采用铝或镀锌角钢结构采用铆接技术连接在一起，支架上配有遮光罩和菲涅尔透镜罩，安装支架尺寸由光伏板类型和输出功率大小决定；其中遮光罩设置在V形光伏板之间的位置，以使光线大量的照射至光伏板表面。光伏板之间通过固定夹调整角度并固定，固定夹包括螺母、上固定块和下固定块，螺母连接上固定块和下固定块，上固定块设置有下凸的凸台，上固定块和下固定块之间的距离通过螺母调节，光伏板的边缘被夹在上固定块和下固定块之间。

该人造三色LED光源光伏发电系统的应用范围广，光伏发电产生的电能可以随意并入电网，例如6KWH的系统设计由20块板组成，每块320W单晶硅光伏板纵向铺设成宽V或W形。(视可用空间而定)，V型组安装尺寸为宽X长＝2.2米X10米，W型组安装尺寸为宽X长＝4米X 10米，适用于露天安装。在水上的应用时，光伏板安装支架必须至少高出高水位3米，支架可以安装在浮板上。在弱光和夜间的环境下，人造光源会提供6kWh电能激发光伏板发电，为逆变器提供交流电源。人工光源由独立的电源供电，AGM电池混合模块储能装置随时为人造光源提供必要的电力。

利用人造三色LED光源、超容电池、光伏板、安装支架及控制系统实现自然光伏发电和人造光伏发电，超容电池为人造三色LED光源供电实现光伏发电系统发电性能最大化，光伏板设置在安装支架上接收太阳光和人造三色LED光源的照射；克服了光伏发电时长短、光伏发电受自然光照影响、紫外线和红外线损坏光伏板的缺陷，实现了更有效、更持续的光伏发电。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。