LED照明系统及其方法技术方案

一种照明系统具有由太阳能板和电池组件形成的电源；具有布置为多个照明群的多个照明装置的照明组件，该照明组件具有预定的最大功率；以及多输入功率转换器，该多输入功率转换器电耦合至电源和照明组件，以用于使用电源为照明组件供电，并用于使用太阳能板为电池组件充电。该多输入功率转换器被配置用于基于电池组件中的存储能量水平和夜间长度来计算功率上限，并选择照明群的至少一个子集，并且使用电池组件为选定的照明群供电以进行照明，以用于防止在电池组件能够由太阳能板充电之前耗尽电池组件的存储能量。

LED lighting system and its method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LED照明系统及其方法对相关申请的引用本专利申请要求于2017年9月20日提交的美国临时专利申请62/560,780的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用结合在此。
本公开涉及照明系统，尤其涉及一种使用功率转换器的发光二极管(LED)路灯系统，以及一种控制该系统的LED并为其供电的方法。
技术介绍
发光二极管(LED)是众所周知的，并已广泛用于许多行业，主要用作低功率发光指示灯。近年来，已经开发了具有更高功率输出或更高发光强度的LED，并将其用于照明。例如，LED灯具有更高能效、安全性和可靠性，正在取代市场上其他类型的灯，例如白炽灯、紧凑型荧光灯(CFL)等。由于日常照明极大地增加了电网负担，并大大增加了对于发电的总体需求，因此LED的能效在将来的节能中会发挥关键作用。LED可能会因其卓越的能效而主导照明市场。高效的LED已经取代了路灯的传统照明方案。由于LED提供的各种优势(例如高光强度、高能效和高可靠性)，LED路灯是一个快速发展的行业。由于LED路灯需要能够在恶劣天气条件下长时间在室外运行，因此其可靠性和坚固性至关重要。可再生能源系统和储能系统已用于路灯系统。例如，现有技术的路灯系统通常包括用于收集太阳能的光伏(PV)面板和用于存储所收集的能量的电池。电池在白天接收并存储通过光伏面板从太阳能转换而来的电能，并在晚上为LED灯供电。图1是示出具有PV面板12和电池14的现有技术LED路灯系统10的示意图。如图所示，LED路灯系统10包括安装在灯杆18上的LED灯16。LED灯16通常通过功率转换器(未示出)连接至电池14。PV面板12也连接至电池14，以在白天为电池14充电。LED路灯系统10还可包括交流(AC)电源输入，例如用于为LED灯16供电的交流公用电网(未示出)。电池14有低温变化。此外，由于电池14的重量较重，因此通常将其置于地面上或地下。但是，这种布置需要在电池14与LED灯16之间以及电池14与PV面板12之间使用长接线。长接线可能会导致电阻增大，并且长接线会增加无用功耗。由于大功率LED灯(例如高速公路灯)的电池电压较低且电流较大，因此这一问题对于大功率LED灯尤为明显。图2是图1所示的现有技术LED路灯系统10的框图。如图所示，LED路灯系统10包括多个功率转换器。尤其是，第一直流(DC)/直流转换器(DC/DC转换器)24将PV面板12的输出转换成适合于给电池14充电的直流电源。第一DC/DC转换器24可在适用条件下使用最大功率点跟踪(MPPT)来从PV面板12收集最大可用功率。电池14经由第二DC/DC转换器26连接至LED路灯16。第二DC/DC转换器26将电池26的直流输出转换为适合于LED16的电压/电流。如果在电池14中存储的能量不足，则LED路灯16还由交流电源22通过AC/DC转换器28供电。现有技术LED路灯系统面临着各种挑战和困难。例如，·电池14与其他组件(例如LED灯16和PV面板12)之间的长接线导致严重的功率损失。因此，路灯系统的总体能效通常很差；·系统需要多个功率转换器，例如图2所示的功率转换器24、26和28，从而导致系统复杂性增加，成本增加、并且可靠性降低；和·当电池14中存储的能量不够时需要公用电网22为系统供电，从而导致公用电网22的能量需求负担。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种照明系统。该照明系统包括太阳能板、电池组件，具有布置为多个照明群的多个照明装置的照明组件、以及多输入功率转换器，该多输入功率转换器电耦合至太阳能板、电池组件和照明组件，以使用电池组件和/或太阳能板为照明组件供电，并使用太阳能板为电池组件充电。在使用电池组件为照明组件供电时，多输入电源转换器工作，以确定为照明组件供电的所需时间，确定电池组件的功率水平，根据电池组件的功率水平和所需时间计算所需功率消耗速率，并将多个照明群中的一个或多个照明群电连接至电池组，以使多个照明群中的一个或多个照明群的功率消耗速等于或大约为所需耗电速率。在一些实施例中，所述照明装置包括发光二极管(LED)。在一些实施例中，太阳能板、电池组件、照明组件和多输入功率转换器在空间上彼此靠近。根据本公开的一个方面，公开了一种照明系统。该照明系统包括：具有太阳能板和电池组件的电源；具有布置为多个照明群的多个照明装置的照明组件，该照明组件具有预定的最大功率；以及多输入功率转换器，该多输入功率转换器电耦合至电源和照明组件，以使用电源组件为照明组件供电，并使用太阳能板为电池组件充电。所述多输入功率转换器配置为用于：确定具有可预测的时间长度的时间段的开始，在该时间段内，通过电池组件对照明组件供电，并且不使用太阳能板对电池组件充电；确定该时间段的长度；确定电池组件中的存储能量水平；根据电池组件中的存储能量水平和所述时间段长度计算功率上限；将该功率上限与照明组件的最大功率比较，并选择照明群的至少一个如下子集：其具有小于或等于计算的功率上限的总功率；并使用电池组件为选定的照明群供电。在一些实施例中，所述比较和选择步骤包括：将功率上限与照明组件的最大功率进行比较，并选择照明群的至少一个如下子集：其具有总功率在照明群的所有组合中最大且小于或等于计算的功率上限。在一些实施例中，所述比较和选择步骤包括：若功率上限小于照明群的最小功率，则选择具有最小功率的照明群。在一些实施例中，所述照明系统还包括时钟；并且所述确定时间段的开始的操作包括：至少使用时钟来确定时间段的开始。在一些实施例中，所述确定时间段的长度的操作包括：至少使用时钟来确定时间段的长度。在一些实施例中，所述照明系统还包括光传感器；并且所述确定时间段的开始的操作包括：至少使用所述光传感器确定时间段的开始。在一些实施例中，所述确定时间段的长度的操作包括：至少使用所述光传感器来确定时间段的长度。在一些实施例中，所述照明装置包括发光二极管(LED)。在一些实施例中，太阳能板、电池组件、照明组件和多输入功率转换器在空间上处于彼此相邻的位置。在一些实施例中，所述照明系统还包括用于耦合至交流电源并有选择性地为照明组件供电的交流(AC)功率输入。根据本公开的一个方面，公开了一种用于使用电池组件为照明组件供电的方法。该照明组件包括布置为多个照明群的多个照明装置。该电池组件可由太阳能板充电。所述方法包括：确定具有可预测的时间长度的时间段的开始，在该时间段内，通过电池组件对照明组件供电，并且不使用太阳能板对电池组件充电；确定该时间段的长度；确定电池组件中的存储能量水平；根据电池组件中的存储能量水平和所述时间段长度计算功率上限；将该功率上限与照明组件的最大功率比较，并选择照明群的至少一个如下子集：其具有小于或等于计算的功率上限的总功率；并使用电池组件为选定的照明群供电。在一些实施例中，所述比较和选择步骤包括：将功率上限与照明组件的最大功率进行比较，并选择照明群的至少一个如下子集：其具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明系统，包括：/n电源，具有太阳能板和电池组件；/n照明组件，具有布置为多个照明群的多个照明装置，所述照明组件具有预定的最大功率；和/n多输入功率转换器，所述多输入功率转换器电耦合至所述电源和所述照明组件，以用于使用所述电源为所述照明组件供电，并用于使用所述太阳能板为所述电池组件充电；/n其中，所述多输入功率转换器被配置用于：/n确定具有可预测的时间长度的时间段的开始，在所述时间段内所述照明组件通过所述电池组件而被供电，并且所述太阳能板不适用于为所述电池组件充电；/n确定所述时间段的长度；/n确定所述电池组件中的存储能量的水平；/n基于所述电池组件中的存储能量的所述水平和所述时间段的所述长度来计算功率上限；/n将所述功率上限与所述照明组件的所述最大功率比较，并选择所述照明群的至少一个如下子集：具有小于或等于所计算的功率上限的总功率；和/n使用所述电池组件为选定的照明群供电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 US 62/560,7801.一种照明系统，包括：
电源，具有太阳能板和电池组件；
照明组件，具有布置为多个照明群的多个照明装置，所述照明组件具有预定的最大功率；和
多输入功率转换器，所述多输入功率转换器电耦合至所述电源和所述照明组件，以用于使用所述电源为所述照明组件供电，并用于使用所述太阳能板为所述电池组件充电；
其中，所述多输入功率转换器被配置用于：
确定具有可预测的时间长度的时间段的开始，在所述时间段内所述照明组件通过所述电池组件而被供电，并且所述太阳能板不适用于为所述电池组件充电；
确定所述时间段的长度；
确定所述电池组件中的存储能量的水平；
基于所述电池组件中的存储能量的所述水平和所述时间段的所述长度来计算功率上限；
将所述功率上限与所述照明组件的所述最大功率比较，并选择所述照明群的至少一个如下子集：具有小于或等于所计算的功率上限的总功率；和
使用所述电池组件为选定的照明群供电。


2.根据权利要求1所述的照明系统，其中所述比较和选择步骤包括：
将所述功率上限与所述照明组件的所述最大功率比较，并选择所述照明群的至少一个如下子集：具有在所述照明群的所有组合中最大的且小于或等于所计算的功率上限的总功率。


3.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中所述比较和选择步骤包括：
若所述功率上限小于所述照明群的最小功率，则选择具有所述最小功率的所述照明群。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明系统，还包括时钟；并且其中所述确定时间段的开始包括：
至少使用所述时钟来确定所述时间段的所述开始。


5.根据权利要求4所述的照明系统，其中所述确定时间段的长度包括：
至少使用所述时钟来确定所述时间段的所述长度。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明系统，还包括光传感器；并且其中所述确定所述时间段的所述开始包括：
至少使用所述光传感器来确定所述时间段的所述开始。


7.根据权利要求6所述的照明系统，其中所述确定时间段的长度包括：
至少使用所述光传感器来确定所述时间段的所述长度。


8.根据权利要求1至7...

【专利技术属性】
技术研发人员：马希德·帕勒万尼奈扎得，山姆·施沃维兹，达沃·S·拜拉赫，
申请(专利权)人：一零六四四一三七加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA