一種自持式發光交通標識牌的製作方法
2023-12-04 04:28:11
一種自持式發光交通標識牌的製作方法
【專利摘要】本新型涉及一種自持式發光交通標識牌，包括：印刷有交通標識的透明層，該透明層的背面設有自持複合光電板作為背光源；所述自持複合光電板由若干個光電單元拼接而成，所述光電單元為多層複合結構，其中，第一層為發光層，第二層為可控反射/透射層，第三層為光伏層，第四層為控制電路層，第五層為蓄電池層，且各層之間通過相應的泛連接的層間接口相連。本新型通過在透明層背面採用自持複合光電板作為背光源，利用了自持複合光電板的優點，即將光伏電池，蓄電池，相關控制電路及發光器件使用印刷，塗敷、自封裝、面安裝等工藝薄膜化，並用粘合及擠壓工藝把各部分組合到一起，組成完整的自持複合光電板，構成板狀太陽能照明系統。
【專利說明】一種自持式發光交通標識牌
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種交通標識牌，尤其涉及一種發光交通標識牌。
【背景技術】
[0002]交通標識牌是道路交通管理必不可少的設施，但是現有的交通標識牌絕大多數不具有自發光功能，多數採用螢光粉等反光材料在標識牌上製作成各種標誌，以實現在夜間當車燈或其他光源照射時，反射一定的光線，以起到警示作用。螢光類標識牌是被動發光標識牌，這種標識牌夜間對無燈車輛或行人起不到警示作用。而現有的主動發光標識牌由於需要外部電源支持，難以廣泛應用。
[0003]目前也提出一種自發光交通標識牌，其後側安裝一背光源，通過蓄電池供電；這種方案後側的背光源體積大，且通過蓄電池，電路構造成本也高，無法普及。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種太陽能自持式發光交通標識牌，以解決交通標識牌自持發光照明的技術問題。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種自持式發光交通標識牌，包括:印刷有交通標識的透明層，該透明層的背面設有自持複合光電板作為背光源；所述自持複合光電板由若干個光電單元拼接而成，所述光電單元，包括依次上下疊層設置的發光層、可控反射/透射層、光伏層、控制電路層和蓄電池層，且相鄰層之間通過相應的泛連接的層間接口相連；其中，所述發光層，用於發光；所述可控反射/透射層，對射入或射出複合光電板的光線進行透射或反射控制；所述光伏層，將光能轉換為電能；所述控制電路層，分別對發光層、可控反射/透射層和蓄電池層進行相應控制；所述蓄電池層，用於對光伏層產生的電能進行存儲。
[0006]進一步，為了保證光伏層的薄膜形態及柔性，提高光電轉換效率，所述光伏層為採用非晶娃、CIS、CIGS材料中的任一種製成的光電米集板,所述光伏層的上端面與可控反射/透射層的下端面之間粘合有透明EVA膠。
[0007]進一步，為保證自持複合光電板具有大容量存儲電能的能力，所述蓄電池層為三層複合結構的固態鋰離子電池層，其中，上層為鋁電極，中間層為固態鋰離子電解質，下層為銅電極；或，所述電池層為超級電容電池層，該超級電容電池層包括上、下分布的兩塊電極板，兩塊電極板之間均勻分布有適於構成若干密封空腔的網格，各密封空腔內設有電解質，其中，電極板為活性炭材料製作成的多孔電極板。
[0008]進一步，所述發光層為OLED層，且該層為多層複合結構，包括:金屬陰極層、有機發射層、有機導電層、金屬陽極及OLED基板；且所述OLED層的上端面通過透明EVA膠與保護層的下端面相連。
[0009]進一步，為了實現透射或反射控制，以達到白天打開光閥，使陽光投射到光伏電池上，晚上關閉光閥，提供高反射率背景，提高複合光電板的照明效果的目的；所述可控反射/透射層採用高反射率液晶薄膜作為光閥控制光線的反射或透射。
[0010]進一步，為了實現各層之間的控制，所述控制電路層包括:微控制器單元、電池充放電控制單元、發光控制單元、光閥控制單元和光控單元，其中，所述電池充放電控制單元適於將光伏層轉換的電能傳輸至蓄電池層中存儲，並控制電流的輸出，防止蓄電池過充、過放；所述發光控制單元包括:恆流驅動電路，且該恆流驅動電路適於控制所述OLED層發光；所述微控制器單元適於分別與所述光控單元、光閥控制單元相連，且該微控制器單元適於根據光控單元的感光信號通過相應的層間接口實現控制光閥控制單元、恆流驅動電路以及電池充放電控制單元；即，若微控制器單元根據感光信號判定為晚上時，則控制光閥控制單元使可控反射/透射層的光閥關閉以變為反射層，並控制恆流驅動電路啟動OLED層發光；若微控制器單元根據感光信號判定為白天時，則控制光閥控制單元使可控反射/透射層的光閥打開以變為透射層，並控制電池充放電控制單元啟動，以將電能傳輸至蓄電池層中存儲。
[0011]進一步，為了實現各層之間的連接，所述層間接口採用位於上、下層間的FPC膜電路，所述FPC膜電路包括:若干對連接點，各對連接點上、下分別成對位於上層的下端面和下層的上端面，且上、下連接點之間通過導電膠相連。
[0012]本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:本新型通過在透明標識層背面採用自持複合光電板作為背光源，利用了自持複合光電板的優點，即將光伏電池，蓄電池，相關控制電路及發光器件使用印刷，塗敷、自封裝、面安裝等工藝薄膜化，並用粘合及擠壓工藝把各部分組合到一起，組成完整的自持複合光電板，以實現板狀太陽能照明系統。本自持複合光電板可以實現獨立的光-電-光轉換過程，白天自動處於發充電狀態，把太陽光能轉換為電能，並對蓄電池充電；當環境亮度低於規定的閾值時，自動打開發光部件照明；本自持複合光電板不需要任何外部支持就能夠提供長時間的自持照明，無需維護；本自持複合光電板由若干光電單元拼接而成，光電單元為小功率單元化結構，以保證了使用的安全性、散熱性，並使亮度均勻，若某一光電單元損壞，僅需更換該光電單元即可，無需更換整個自持複合光電板，維修成本低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0014]圖1是自持式發光交通標識牌的結構示意圖。
[0015]圖2是光電單元的主要分層的結構示意圖；
[0016]圖3是光電單元中蓄電池層的結構示意圖；
[0017]圖4是光電單元中蓄電池層的另一種實施方式的結構示意圖；
[0018]圖5是控制電路層的電路原理框圖；
[0019]圖6是層間接口的結構示意圖。
[0020]其中,透明層O、自持複合光電板10、發光層1、可控反射/透射層2、光伏層3、控制電路層4、蓄電池層5、層間接口 6、保護層7、基底8、鋁電極501、銅電極502、固態鋰離子電解質503、網格504、連接點601。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合【具體實施方式】並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本實用新型的範圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。
[0022]實施例1
[0023]圖1示出了自持式發光交通標識牌的結構示意圖。
[0024]圖2示出了光電單元中主要層的結構示意圖。
[0025]如圖1和圖2所示，一種自持式發光交通標識牌，包括:印刷有交通標識的透明層O (可簡稱透明標識層)，該透明層的背面設有自持複合光電板10作為背光源。
[0026]所述自持複合光電板10由若干個光電單元拼接而成，所述光電單元為多層複合結構，其中，第一層為發光層I，第二層為可控反射/透射層2，第三層為光伏層3，第四層為控制電路層4，第五層為蓄電池層5依次上下疊層，且各層之間通過相應的泛連接的層間接口 6相連；其中，所述發光層I，用於發光；所述可控反射/透射層2，對射入或射出的複合光電板的光線進行反射或透射控制；所述光伏層3，將光能轉換為電能；所述控制電路層4，分別對發光層1、可控反射/透射層2和蓄電池層5進行相應控制；所述蓄電池層5，用於對光伏層3產生的電能進行存儲。
[0027]其中，所述光電單元可以為正方形，且邊長在5-20cm之間；優選的，當邊長為1cm時，散熱效果最好。或者也可以採用長方形。每個光電板單元提供約IW的輸出功率，能夠滿足大多數照明需求。因此，製成的自持複合光電板10具有發光均勻的特點，並且，由於功率小，其散熱效果好。
[0028]優選的，所述光伏層3為米用非晶娃、CIS、CIGS中的任一種製成的光電米集板,使所述光伏層3具有柔性，所述光伏層3的上端面與可控反射/透射層2的下端面之間粘合有透明EVA膠。具體的光伏層3有多種材料可以選用，不同材料可以形成不同特性的光電板。為保證複合光電板的薄形結構及轉換效率、結構重量、結構柔性的綜合要求，複合光電板選用非晶矽、CIS (銅銦硒)、CIGS (銅銦鎵硒化物)中任一種作為基本的光伏層3的材料。上述材料製成的薄膜光伏層可以獲得系統柔性及更薄的結構。CIS/CIGS薄膜光伏層具有更寬的波段範圍，可以有更長的光電轉換時間。且CIS/CIGS薄膜光伏層的寬帶特性和累積效應能有效的提高光電轉換效率。其中，CIGS薄膜最高轉換率已經達到20.8%[ NREL BRCE]，光譜範圍覆蓋0.0lym到1.5 μ m波段，在0.3 μ m-0.7 μ m可見光段吸收率達到90%, CIS/CIGS的柔性基材能滿足光電板的技術要求。
[0029]圖3示出了光電單元中蓄電池層5的結構示意圖。
[0030]所述蓄電池層5包括兩種可選的實施方式。
[0031]如圖3所示，例如，所述蓄電池層5為三層複合結構的固態鋰離子電池層5，其中，上層為鋁電極501，中間層為固態鋰離子電解質503，下層為銅電極502。具體的固態鋰離子電池層5是用鋰系電解質塗覆在金屬電極內面，經固化後成為固態電解質形成的新型鋰離子電池，具有鋰離子電池的高比能特徵，同時具有結構柔性及可剪裁性。固態鋰離子電池同時有較好的安全性，在剪切，衝擊、刺穿條件下不燃不爆，能夠滿足複合光電板系統的結構、容量及安全性要求。
[0032]圖4示出了光電單元中蓄電池層5的另一種實施方式的結構示意圖。
[0033]如圖4所示，所述蓄電池層5的另一種可選的實施方式是，所述蓄電池層5為超級電容電池層5，該超級電容電池層5包括上、下分布的兩塊電極板，兩塊電極板之間均勻分布有適於構成若干密封空腔的網格504,各密封空腔內設有電解液,其中，電極板為活性炭材料製作成的多孔電極板。所述電解液通過各網格504以及上、下電極板密封起來，形成若干個並聯連接的超級電容。所述網格504的形狀不限於圖3中的正方形，也可以成蜂窩狀網格分布。
[0034]所述發光層I為OLED層，且該層為多層複合結構，包括:金屬陰極層、有機發射層、有機導電層、金屬陽極及OLED基板；優選的，所述OLED層的上端面通過透明EVA膠與保護層7的下端面相連，以保證透光率。OLED是通過在玻璃、聚酯膜等片基上塗覆有機薄層及透明金屬電極，構成有機二極體。當在有機二極體兩端施加電壓時，有機材料會激發出光線，其機理與常見的LED發光相似。OLED的透明超薄及面發光特性使它成為光電板最理想的發光層I材料；且01^0是平面發光，光線柔和，沒有炫目現象；光譜完全落在可見光區，光色接近日光，顯色性好。OLED的薄膜厚度小於I毫米，有良好的柔性。OLED可以容易地實現彩色發光。複合光電板以OLED作為發光層I材料,能夠滿足光電板在結構,性能上的要求。可選的，OLED層也可以採用面封裝的LED陣列來替代，進一步，所述LED陣列的LED發光晶片稀疏排列，晶片之間有較大間隔，以便於光線穿過發光層。
[0035]優選的，所述可控反射/透射層2採用高反射率液晶薄膜，該液晶薄膜作為光閥控制光線的透射或反射。具體的，由於所述光電單元中存在光伏層3與發光層I兩種層，需要使用可控反射/透射層2協調兩層的關係。可控反射/透射層2位於發光層I和光伏層3之間。可控反射/透射層2使用光閥實現反射或透射控制，所述可控反射/透射層2可以採用高反射率液晶薄膜製成。利用高反射液晶薄膜在沒有電壓施加在兩端時呈現透明，有電壓時呈現高反射率特徵。
[0036]所述可控反射/透射層2的作用是，白天在控制電路層4的作用下打開光閥，使陽光投射到光伏電池上；晚上關閉光閥，提供高反射率背景，提高複合光電板的照明效果。
[0037]圖5示出了控制電路層4的電路原理框圖。
[0038]如圖5所示，所述控制電路層4包括:微控制器單元、電池充放電控制單元、發光控制單元、光閥控制單元和光控單元；其中，所述電池充放電控制單元適於將光伏層3轉換的電能傳輸至蓄電池層5中存儲；所述發光控制單元包括:恆流驅動電路，且該恆流驅動電路適於控制所述OLED層發光；所述微控制器單元適於分別與所述光控單元、光閥控制單元相連，且該微控制器單元適於根據光控單元的感光信號通過相應的層間接口 6實現控制光閥控制單元、恆流驅動電路以及電池充放電控制單元；即，若微控制器單元根據感光信號判定為晚上時，則控制光閥控制單元使可控反射/透射層2的光閥關閉以變為反射層，並控制恆流驅動電路啟動OLED層發光；若微控制器單元根據感光信號判定為白天時，則控制光閥控制單元使可控反射/透射層2的光閥打開以變為透射層，並控制電池充放電控制單元啟動，以將電能傳輸至蓄電池層5中存儲。具體的，所述控制電路層4為FPC薄膜控制電路層4，其中的各單元電路均採用ASIC電路或者利用相應的ASIC晶片。所述光控單元可以採用光敏電阻或光敏傳感器來實現。可選的，所述控制電路層4還包括:接口控制模塊，所述控制電路層4適於通過該接口控制模塊實現與外電路通訊，程序下載等功能。具體的，所述微控制器單元也可以是超小超低功耗微控制器，例如ST公司的STM8S系列低成本8位MCU，其採用UFPQFPN 20腳封裝，體積為3*3*0.5 mm ;或STM8L系列超低功耗8位MCU，其採用UFQFPUN20封裝，體積為3*3*0.5 mm ;也可以採用Lapis公司的ML610Q101/102系列8超低功耗8位MCU，其採用SSOP16小體積封裝，體積為5*4*1.3_。
[0039]圖6示出了層間接口 6的結構示意圖，其中，圖(a)為層間接口 6的上層或下層中各連接點的示意圖，圖(b )為FPC膜電路的側視圖。
[0040]如圖6所示，所述層間接口 6採用位於上、下層間的FPC膜電路，所述FPC膜電路包括:若干對連接點601，各對連接點601上、下分別成對位於上層的下端面和下層的上端面，且上、下連接點601之間通過導電膠相連。具體的，層間接口 6是上下層間的連接點601。該接口是使用附屬各層的FPC膜電路實現的，以提供層間的廣泛連接，簡稱泛連接；該層提供連接電路布線及泛連接的連接點601，以滿足複合光電板的電氣性能及電氣結構需要。泛連接的概念是指在連接層，同一對電連接點601會反覆出現在連接面的不同位置。重複接點均勻分布在整個接口層上，接點數量根據功率大小和電路特點決定。泛連接層使用真空低溫膠接工藝連接。泛連接接口可以在層間提供更好的連接質量和可靠性，滿足PV、0LED、蓄電池層5等功率元件的使用要求。
[0041]應當理解的是，本實用新型的上述【具體實施方式】僅僅用於示例性說明或解釋本實用新型的原理，而不構成對本實用新型的限制。因此，在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。此外，本實用新型所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求範圍和邊界、或者這種範圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。
【權利要求】
1.一種自持式發光交通標識牌，其特徵在於，包括:印刷有交通標識的透明層，該透明層的背面設有自持複合光電板作為背光源； 所述自持複合光電板由若干個光電單元拼接而成，所述光電單元，包括依次上下疊層設置的發光層、可控反射/透射層、光伏層、控制電路層和蓄電池層，且相鄰層之間通過相應的泛連接的層間接口相連；其中， 所述發光層，用於發光； 所述可控反射/透射層，對射入或射出的複合光電板的光線進行反射或透射控制； 所述光伏層，將光能轉換為電能； 所述控制電路層，分別對發光層、可控反射/透射層和蓄電池層進行相應控制； 所述蓄電池層，用於對光伏層產生的電能進行存儲。
2.根據權利要求1所述的自持式發光交通標識牌，其特徵在於，所述光伏層為採用非晶矽、CIS、CIGS材料中的任一種製成的光電採集板， 所述光伏層的上端面與可控反射/透射層的下端面之間粘合有透明EVA膠。
3.根據權利要求2所述的自持式發光交通標識牌，其特徵在於，所述蓄電池層為三層複合結構的固態鋰離子電池層，其中，上層為鋁電極，中間層為固態鋰離子電解質，下層為銅電極； 或，所述蓄電池層為超級電容電池層，該超級電容電池層包括上、下分布的兩塊電極板，兩塊電極板之間均勻分布有適於構成若干密封空腔的網格，各密封空腔內設有電解液，其中，電極板為活性炭材料製作成的多孔電極板。
4.根據權利要求3所述的自持式發光交通標識牌，其特徵在於，所述發光層為OLED層，且該層為多層複合結構，包括:金屬陰極層、有機發射層、有機導電層、金屬陽極及OLED基板；且所述OLED層的上端面通過透明EVA膠與保護層的下端面相連。
5.根據權利要求4所述的自持式發光交通標識牌，其特徵在於，所述可控反射/透射層採用光閥控制光的反射或透射。
6.根據權利要求5所述的自持式發光交通標識牌，其特徵在於，所述控制電路層包括:微控制器單元、蓄電池充放電控制單元、發光控制單元、光閥控制單元和光控單元，其中， 所述電池充放電控制單元適於將光伏層轉換的電能傳輸至蓄電池層中存儲； 所述發光控制單元包括:恆流驅動電路，且該恆流驅動電路適於控制所述OLED層發光; 所述微控制器單元適於分別與所述光控單元、光閥控制單元相連，且該微控制器單元適於根據光控單元的感光信號通過相應的層間接口實現控制光閥控制單元、恆流驅動電路以及電池充放電控制單元；即 若微控制器單元根據感光信號判定為晚上時，則控制光閥控制單元使可控反射/透射層的光閥關閉以變為反射層，並控制恆流驅動電路啟動OLED層發光； 若微控制器單元根據感光信號判定為白天時，則控制光閥控制單元使可控反射/透射層的光閥打開以變為透射層，並控制電池充放電控制單元啟動，以將電能傳輸至蓄電池層中存儲。
7.根據權利要求6所述的自持式發光交通標識牌，其特徵在於，所述層間接口採用位於上、下層間的FPC膜電路， 所述FPC膜電路包括:若干對連接點，各對連接點上、下分別成對位於上層的下端面和下層的上端面，且上、下連接點之間通過導電膠相連。
【文檔編號】G09F13/04GK204066672SQ201420483079
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月25日 優先權日:2014年8月25日
【發明者】王建穎, 潘曉博, 周宏生 申請人:徐州工程學院