技术领域本发明创造涉及一种具有太阳能的长余辉发光系统，具体涉及一种太阳能长余辉发光系统及其激发方法。
背景技术：
长余辉材料是一种蓄光型光致发光材料，当它受到一定时间和一定强度的光激发之后，在激发停止后会持续发光的一种材料，其持续发光强度由高逐渐变低的过程就称作余辉。其发光曲线是负指数函数与双曲线函数的叠加，停止激发后，时间越短亮度越高，时间越长亮度越低。太阳能是指利用太阳光作发电(或者加热)提供能源，其中目前已经广泛应用的太阳能发电就是利用光电转换方式，太阳能发电是一种新兴的可再生环保能源。目前长余辉产品已经广泛应用到室内消防疏散指示标识、船舶标识等诸多领域。尤其是室内长余辉消防疏散指示产品是其主要用途，许多国家颁布了长余辉发光疏散指示标识的相关标准。长余辉消防疏散指示产品一般使用于户内，当它受到户内环境光的激发后，在夜晚或断电情况下起到弱光诱导作用，指引建筑物内的人员疏散逃生。夜晚有人员走到的地方一般都有照明，当紧急情况下突然断电，人员的疏散主要集中在30分钟内(一般情况下也不超过60分钟)；同时由于户内相对封闭，杂散光的强度非常低。因此，多数国家的长余辉发光消防标识产品的发光水平是10分钟在100～300mcd/sqm之间,1小时的发光亮度在14～40mcd/sqm之间。国内外一些研究机构和公司也在尝试将长余辉产品应用到户外，例如中国专利201120106933.0公开了一种长余辉发光反光组合交通安全标志，该产品就是应用到户外公路上。目前可见公开报道的(使用D65标准光源，1000LX的光强下激发10分钟)长余辉发光体的最高亮度水平是在30分钟550mcd/sqm，1小时的亮度250mcd/sqm左右，2小时的亮度130mcd/sqm左右，3小时80mcd/sqm左右，6小时25mcd/sqm左右。由于在户外，从太阳落山到天完全暗下来是一个渐进的过程，通常需要大约2小时，在这个过程中长余辉是处于发光的能量的消耗大于环境光对它补充的能量的过程。因此在户外如果长余辉产品仅仅靠环境光激发，当等到晚上完全黑下来后，人们需要长余辉发光产品提供指引的时候，该产品的亮度已经衰减了大约2小时。由于没有强激发光源，同时由于户外的杂散光相对比较多，环境不是很黑暗，因此人们往往感觉长余辉发光产品在户外的发光效果不理想。提高长余辉产品在户外使用环境条件下的发光亮度是一直困扰本产品在户外推广应用的主要难题。当然，目前市面上已经有一些太阳能LED发光装置在销售，例如太阳能地灯、太阳能公园装饰灯、太阳能道钉等。这些产品都是利用太阳能电池板、蓄电池、控制电路、LED发光体及相关配件等，根据实际需要设计成不同的样式和形状，从而制造成需要的太阳能LED发光装置。目前太阳电池的面积为110W/m2,一个10厘米*10厘米的太阳能电板功率仅仅有1.1瓦，另外由于容易受到气候(天气)的影响和地理位置的限制，一般的太阳能发光装置一般很难保证光器持续整夜发出比较强的光线。为了解决这个问题，一般都是尽可能的采用更大的太阳能电池板，但是过大的太阳能电池板，导致产品成本过高；另外有些发光装置受到安装位置和条件的限制，不宜安装过大的太阳能电池板。
技术实现要素：
本发明创造要解决的技术问题是提供一种太阳能长余辉发光系统及其激发方法。本发明创造的思路：针对上述问题，本发明创造提出一种太阳能长余辉发光系统。以长余辉材料为主体发光器件，在白天太阳光同时对太阳能电池和长余辉材料充电和激发，在夜晚通过太阳能电池定时驱动电致发光器件发光并对长余辉材料补充激发，使长余辉材料在黑暗中始终趋于高位发光状态，由于太阳能系统只是间断性的通过驱动电致发光器件并给长余辉产品补充激发，大大降低了太阳能系统的面积及电池容量等配件的要求。本发明创造改变了以往长余辉产品在户外使用状态下仅依靠环境光源激发的现状，引入太阳能电池并通过IC(电路控制器)间隔性驱动电致发光器件，使其在本身发光的同时激发长余辉材料，这样长余辉发光材料可以受到间隔性的激发，因而长余辉材料在实际工作环境中的发光亮度比以为仅仅靠环境光激发有了数量级的提高。白天太阳光同时给长余辉材料和太阳能电池系统补充能量。当夜晚降临时首先是长余辉发光材料发出可见光，当光敏元件感知环境光的发光亮度低于某一目标值后(也可以让光敏元件感知长余辉材料的发光亮度低于某一目标值后)，控制器控制太阳能电池系统工作，点亮长余辉发光体中的电致发光器件；电致发光器件发光的同时对长余辉发光材料激发补充能量。当电致发光器件停止工作的时候，长余辉发光材料发光，从而使本发明创造的产品维持在一定的发光亮度上(见图1：本发明创造的产品维持发光原理图)。可以根据不同的长余辉材料，专门设计控制器电路；还可以通过控制驱动电池的大小来调节电致发光器件的亮度。通过调节占空比(图2中：电致发光器件的工作时间t1与电致发光器件的停止时间t2之比)来控制电致发光器件的工作和停止的时间比，达到节电和发光效果的最佳平衡点，使之发挥最优性能。另外，还可以根据实际需要将逆反射产品结合到本发明创造的产品上，使本发明创造产品同时具有发光和反光功能。基于本发明创造的原理可以制作许多自发光产品，可广泛用于公路、市政道路、公路、绿道、公园、远离市区的广告牌等户外道路或设施上。可起到弱光照明、安全警示、指示方位等作用。如果制作成公路标识产品，即可对车辆行驶提供安全保障，还可以对行人提供警示和诱导作用，甚至可以制作成产品作为路面分道线使用。由于本发明创造产品不需要市电，是真正的绿色节能环保安全的产品，具有非常广阔的市场前景及社会效益。图2是太阳能电池驱动的电致发光器件工作时候电流和时间的关系：可以通过调节t1和t2的长短及占空比从而控制电致发光器件工作和停止的时间长短及间隔；也可以控制电流I的大小来控制电致发光器件的亮度。图3是发光亮度和时间的关系：b1是电致发光器件工作时，长余辉发光体被电致发光器件激发时候的亮度发光曲线；b2是本发明创造产品电致发光器件停止工作的时候，长余辉发光体发光的的亮度衰减曲线；b4是电致发光器件工作时，电致发光器件本身的发光亮度曲线；Bs1是长余辉发光体被电致发光器件激发停止时长余辉发光体的发光亮度值，当长余辉发光体制成后，Bs1的值由电致发光器件的亮度、波长与工作时长来决定；Bs2是长余辉发光体的衰减曲线上选定的某个余辉亮度的目标值(该目标值可以根据产品的用途和用户需求来设定)；t1是本发明创造产品在单个工作周期内电致发光器件实际工作的时长；t2是本发明创造产品在单个工作周期内电致发光器件实际停止工作的时长，它是Bs2与Bs1对应的时间的差；b3是采用中国专利201120106933.0制作的类似产品的长余辉发光的亮度曲线(仅仅靠环境光激发)，其亮度1小时250mcd/sqm，3小时80mcd/sqm，6小时25mcd/sqm，9小时15mcd/sqm，可见其在后半夜的实际发光亮度很低。本发明创造的产品制造关键点是长余辉发光材料的选择、时间t1和t2的设定、光敏控制元件的设定、电致发光器件的选择及太阳能电池系统的选择：1、长余辉发光材料的选择：根据目前市面上商品化的长余辉发光材料，建议选择铝酸盐体系，发光颜色是黄绿或者蓝绿，颗粒直径范围在5～200um，最佳的颗粒直径范围在约100～200um。2、t1时间的设定：根据已制成的长余辉发光体中长余辉原料的材质(铝酸盐、硅酸盐等)、发光颜色(发出来光的波长)、厚度等因素，首先测试它的激发饱和曲线；t1就是电致发光器件激发长余辉发光体接近饱和态需要的时长。t1在0.1秒到30分钟之间。3、t2时间的设定：根据已制成的长余辉发光体中长余辉原料的材质(铝酸盐、硅酸盐等)、发光颜色(黄绿、蓝绿等)、厚度等因素，首先测试它的发光亮度衰减曲线；结合该衰减曲线设定一个需要的最低发光亮度数值Bs2,t2就是Bs2与Bs1对应的时间点的差。t2在0.5秒到60分钟之间。4、光敏控制元件的设定：通常满月的夜晚照度仅仅0.2lx,而我国城市主干道照度要求不低于15Lx；因此光敏控制元件的激发照度值设定在1到15Lx之间。5、电致发光器件的选择：当t1和t2确定后，结合太阳能电池系统的容量大小，长余辉发光体的形状、激发饱和曲线等因素来确定电致发光体的布置方式和发光强度；特别是要结合长余辉发光材料的激发波长的特性和实际需要来选择电致发光体的发光波长。6、太阳能电池的选择：主要是根据电致发光器件的功率和单个昼夜的工作时长来选择合适的太阳能电板尺寸和蓄电池的容量，太阳能电池已经是成熟的公知技术，不再赘述。本发明创造的产品主要构成部件：1、太阳能电池系统：主要包括太阳能电池板，蓄电池。可以采用一体式的集成系统件，也可以采用分体式的系统，其主要作用就是将太阳能转换成电能并储存起来。2、IC电路控制器：主要作用就是接收光敏控制元件的信号，控制蓄电池的冲放电，以及电致发光器件的工作与停止等。3、光敏控制元件：光敏元件感应器，可以感知环境光(或者长余辉材料)的照度，从而反馈信号给IC控制器。4、电致发光器件：电致发光器件可以是灯泡、灯管，也可以是LED发光器件，可以采用白光、蓝紫光、紫光等易于激发长余辉的光源。电致发光器件可以在长余辉发光体的背面、侧面、内部或者上面，也可以根据需要在其上添加导光板从而使其发光均匀。5、长余辉发光体：通过长余辉发光材料与其它透明介质混合制作而成。使用的透明介质可以是具有一定透光性的塑料、树脂、橡胶或者玻璃等介质；介质中添加的长余辉发光材料可以是黄绿色、蓝绿色等一种或者多种发光颜色的材料的单一物或者混合物；可以是一片或者多片，形状可以是长方、菱形、圆形等形状，厚度可以根据实际需要可厚可薄；也可以根据需要直接浇筑在电致发光器件表面。6、外壳(或者支架)：外壳或者支架材质可以是塑料，金属等固体材料；可以采用注塑、浇注、雕刻等工艺成型。外壳或者支架可以是圆形、路标型、方形、或者其它需要的形状，可以是突起式、柱体式、下嵌式等样式。7、其它配件：包括外壳、紧固件、逆反光体等等。其中，1、太阳能电池系统；2、IC控制电路；3、光敏控制元件；4、电致发光器件；5、长余辉发光体五个主要部件是不可或缺的，其它部件根据实际情况选择。本发明创造的具体技术方案是：一种太阳能长余辉发光系统，包括一个或一个以上长余辉发光体5，其特征在于，一个以上长余辉发光体5为分离式或集中式放置，还包括太阳能电池系统1、IC电路控制器2、光敏控制元件3、电致发光器件4，每个长余辉发光体5周围或内部装有一个或一个以上电致发光器件4，电致发光器件4通过线路连接装有IC电路控制器2，IC电路控制器2分别通过线路连接装有太阳能电池系统1和光敏控制元件3。安装时，将上述器件装入具有保护功能的壳体内。电致发光器件4周围还装有均匀发光用的导光板，长余辉发光体5周围还装有逆反射产品。具体可以是：1、一种太阳能长余辉发光系统，其特征在于，形状为长方体，顶面的一边装有长余辉发光体5，长余辉发光体5旁边装有光敏控制元件3，长余辉发光体5与光敏控制元件3下面的体内部装有电致发光器件4，顶面的另一边装有太阳能电池系统1，太阳能电池系统1下面的长方体内部装有IC电路控制器2；太阳能电池系统1与IC电路控制器2通过线路连接，IC电路控制器2与光敏控制元件3通过线路连接，IC电路控制器2与电致发光器件4通过线路连接，电致发光器件4与长余辉发光体5通过线路连接；所述的台形体顶部还装有透明PMMA外壳7，系统还有铝合金外壳6，长方体装在铝合金外壳6上。2、一种太阳能长余辉发光系统，其特征在于，形状为上小下大的台形体，顶面装有太阳能电池系统1，太阳能电池系统1旁边装有光敏控制元件3，太阳能电池系统1下面的台形体内部装有IC电路控制器2，其中二个相对的斜面装有长余辉发光体5，长余辉发光体5下面的台形体内部装有电致发光器件4；太阳能电池系统1与IC电路控制器2通过线路连接，IC电路控制器2与光敏控制元件3通过线路连接，IC电路控制器2与电致发光器件4通过线路连接，电致发光器件4与长余辉发光体5通过线路连接；所述的台形体底部还装有外壳6，逆反射片7装在外壳6上。3、一种太阳能长余辉发光系统，其特征在于，形状为长方体，底部中间装有IC电路控制器2，IC电路控制器2上面装有太阳能电池系统1，太阳能电池系统1为外壳6，外壳6内装有多个电致发光器件4，电致发光器件4上面装有长余辉发光体5，太阳能电池系统1的一旁装有透明面板7A，太阳能电池系统1的另一旁装有PMMA逆反射材料7B，透明面板7A旁装有光敏控制元件3；太阳能电池系统1与IC电路控制器2通过线路连接，IC电路控制器2与光敏控制元件3通过线路连接，IC电路控制器2与电致发光器件4通过线路连接，电致发光器件4与长余辉发光体5通过线路连接。其它还可以有多种。如上所述的一种太阳能长余辉发光系统，长余辉发光体5为粒度直径一般是5-200um的铝酸盐、硅酸盐(最好是铝酸锶)等其它具有长余辉特性的长余辉发光材料和高透明的树脂按照1：1-5(最好是2:3)的比例的混合体。如上所述的一种太阳能长余辉发光系统的激发方法，其特征在于：在IC控制器控制下，当光敏元件感知到环境照度低于设定照度值,IC控制器收到光敏元件的信号，IC控制电致发光器件开始工作，电致发光器件每发光设定工作时间后再熄灭设定停止时间，如此反复循环；当光敏元件感知到环境照度大于设定照度值，IC控制控制电致发光器件完全停止工作。设定照度值为1-15lx，设定发光时间为0.1秒到30分钟，设定熄灭时间为0.5秒到60分钟。设定发光时间越长或/和设定熄灭时间越短，则本产品亮度越高，可以根据实际需要通过IC控制器来设定。在太阳能电池容量允许的情况下，电致发光器件的功率越大，则本产品亮度越高，可以根据实际需要来设定。设定工作时间内电致发光器件4发光并激发长余辉发光体5，设定停止时间内电致发光器件4不发光，长余辉发光体5发光。本发明创造制作的产品通过实际检测，可以使长余辉发光体的最低发光亮度一直维持在某一目标值之上(目标值可达1000mcd/sqm，甚至更高)。而传统的仅仅依靠户外环境光激发的长余辉发光产品在天黑后发光是一直衰减的，一般天黑以后很难达到150mcd/sqm以上，在黑暗中6个小时的亮度仅仅在25mcd/sqm左右,后半夜的效果更差。但是本发明创造产品如果夜晚电致发光器件每半小时工作2分钟，可以保证长余辉发光体的发光亮度始终维持在300mcd/sqm以上，本发明创造的产品在发光亮度上和传统的产品有质的飞越。本发明创造对行业起到了巨大的推动作用，同时如果本发明创造的产品得到推广应用将起到巨大的社会和经济效益，具体如下：1、解决了多年来困扰长余辉产品在户外应用的难题(发光亮度低)，从而是长余辉发光材料在户外大规模使用成为可能。2、解决了长余辉发光材料的发光亮度是按照负指数自然衰减，余辉亮度越来越低的被动局面，可使长余辉发光产品的发光亮度一直大于设定值Bs2。本发明创造解决了人们一直渴望解决但始终未能获得成功的技术难题。3、使得长余辉发光体的发光亮度由不可控变为人工可控，产品的发光亮度按需设计成为可能，从而大大拓展了长余辉产品的使用范围，市场潜力巨大。特别是可用于道路照明或诱导，可替代市电照明设施，省电节能且省下市电照明设施的巨额投资上百亿元，每年还至少可节约用电费用上百亿元，而且适合于人的视觉感受，不会刺眼等，利于人们安全出行，有巨大的经济效益和社会效益。附图说明图1为本发明创造的产品维持发光原理图。图2是太阳能电池驱动的电致发光器件工作时候电流和时间的关系图。图3是发光亮度和时间的关系图。图4a是本发明创造之一的俯视结构示意图，图4b是本发明创造之一的主视结构剖面示意图。图5a是本发明创造之二的结构示意图，图5b是本发明创造之二的主视结构剖面示意图。图6a是本发明创造之三的主视结构剖面示意图，图6b是本发明创造之三的俯视结构示意图。图7是本发明创造之四的结构示意图。图8a是本发明创造之五的主视结构剖面示意图，图8b是本发明创造之五的俯视结构示意图。具体实施方式具体实施方法实例：一、一种太阳能长余辉发光条如图4：1、太阳能电池系统：太阳能电池板及蓄电池。2、IC控制器：当光敏元件感知到环境照度低于10lx,IC控制器收到光敏元件的信号，IC控制电致发光器件开始工作，电致发光器件每工作2分钟，停止15分钟，如此反复循环；当光敏元件感知到环境照度大于10lx，IC控制控制电致发光器件完全停止工作。3、光敏控制元件：设置光敏控制元件的促发点参数为10lx(环境光线照度值)。4、电致发光器件：发蓝紫光的LED发光器件。5、长余辉发光体：采用粒度大约为200um的铝酸锶黄绿色长余辉发光材料和高透明的丙烯酸树脂按照1:1的比例混合均匀后，填充到透明外壳的凹槽中，填充厚度约3毫米。6、铝合金外壳：铝合金外壳，也可以根据实际需要采用其它材质。7、透明PMMA外壳：透明的PMMA外壳，采用注塑成型。基于本方法制作的太阳能长余辉发光条可以保证在夜晚持续发光亮度大约在1000mcd/sqm以上，按照一个晚上8小时(480分钟)，电致发光器件时间工作时间仅仅约1小时。可以根据实际需要来设计产品的大小，该产品可以用于广场、绿道、公园等户外场所，作为地灯、装饰灯、分道线等使用。二、一种太阳能长余辉发光路面凸起标识如图5：1、太阳能电池系统：太阳能电池板及蓄电池。2、IC控制器：当光敏元件感知到环境照度低于5lx,IC控制器收到光敏元件的信号，IC控制电致发光器件开始工作，电致发光器件每工作2分钟，停止30分钟，如此反复循环；当光敏元件感知到环境照度大于5lx，IC控制控制电致发光器件完全停止工作。3、光敏控制元件：设置光敏控制元件的促发点参数为5lx(环境光线照度值)。4、电致发光器件：发白色的LED发光器件。5、长余辉发光体：采用粒度大约为150um的铝酸锶黄绿色长余辉发光材料和高透明的环氧树脂树脂按照3:2的比例混合均匀后，倒模成型后镶嵌在外壳上。6、外壳：铝合外壳，采用浇注成型。7、逆反射片：PMMA逆反射片镶嵌在外壳上。基于本方法制作的太阳能长余辉发光路面凸起标识，可以保证在夜晚持续发光亮度大约在400mcd/sqm以上，按照一个晚上8小时，电致发光器件时间工作时间仅仅约0.5小时。该发光路面标识可以安装在道路两侧边缘，用于指示道路前进方向，逆反射片起到引导机动车驾驶者驾驶，长余辉自发光材料起到引导行人及非机动车驾驶者行走或者驾驶。三、一种方形下嵌式的太阳能LED长余辉发光反光器件如图6：1、太阳能电池系统：太阳能电池板及蓄电池。2、IC控制器：当光敏元件感知到环境照度低于10lx,IC控制器收到光敏元件的信号，IC控制电致发光器件开始工作，电致发光器件每工作3分钟，停止30分钟，如此反复循环；当光敏元件感知到环境照度大于10lx，IC控制控制电致发光器件完全停止工作。3、光敏控制元件：设置光敏控制元件的促发点参数为10lx(环境光线照度值)。4、电致发光器件：发蓝紫光的LED发光器件。5、长余辉发光体：采用粒度大约为150um的铝酸锶黄绿色长余辉发光材料和高透明的PMMA脂树脂按照3:2的比例混合均匀后，制造板状后加工成相应的形状。6、外壳：外壳采用铝合金浇注成型。7、配件：7A是透明面板，采用钢化玻璃；7B为PMMA的逆反射材料晶格材料。该方形下嵌式太阳能LED长余辉发光反光器件，可以间隔或者连续安装在公路中间作为隔离线，也可以按照在路口作为分道线或者停止线使用，该装置可以保证在夜晚持续发光亮度大约在500mcd/sqm以上。四、一种太阳能长余辉发光带如图7：1、太阳能电池系统：太阳能电池板及蓄电池。2、IC控制器：当光敏元件感知到环境照度低于10lx,IC控制器收到光敏元件的信号，IC控制电致发光器件开始工作，电致发光器件每工作5分钟，停止30分钟，如此反复循环；当光敏元件感知到环境照度大于10lx，IC控制控制电致发光器件完全停止工作。3、光敏控制元件：设置光敏控制元件的促发点参数为10lx(环境光线照度值)。4、电致发光器件：柔性电致发光带。5、长余辉发光体：柔性长余辉发光带，使用粒度在40um左右的铝酸锶长余辉发光粉和透明的PU按照1:1的比例混合，然后通过挤出或者涂布制造带状的长余辉发光体。将柔性电致发光带和带状的长余辉发光体复合在一起，然后同其它部件组合在一起即可。该发光带根据实际需要可长可短，可以固定于地面，作为道路的分道线、标线、人行道斑马线等。实测亮度值在250mcd/sqm以上。五、一种太阳能长余辉发光标志1、太阳能电池系统：太阳能电池板及蓄电池。2、IC控制器：当光敏元件感知到环境照度低于15lx,IC控制器收到光敏元件的信号，IC控制电致发光器件开始工作，电致发光器件每工作2分钟，停止15分钟，如此反复循环；当光敏元件感知到环境照度大于10lx，IC控制控制电致发光器件完全停止工作。3、光敏控制元件：设置光敏控制元件的促发点参数为15lx(环境光线照度值)。4、电致发光器件：发蓝紫光的LED发光器件。5、长余辉发光体：采用粒度大约为180um的铝酸锶黄绿色长余辉发光材料和高透明的丙烯酸树脂按照1:1的比例混合均匀后，然后采用倒模浇注成箭头形状。6、外壳：外壳采用不锈钢材质，浇注成型。7、外壳：透明面板采用钢化玻璃。太阳能长余辉发光标识美观大方，环保节能，可以用于广场、绿道、公园等位置，可以根据实际需要长余辉部分可以是箭头、数字、字母或者图案等。实测亮度值在300mcd/sqm以上。