畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于光伏系統(tǒng)控制的路燈照明設(shè)計(jì)

1、<p>　　學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告</p><p>　　系 別： 電子與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 光伏發(fā)電技術(shù)及其應(yīng)用 </p><p>　　班 號(hào)： 光伏111 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于光伏系統(tǒng)控制的路燈照明設(shè)計(jì) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　設(shè) 計(jì)

3、 地 點(diǎn)： </p><p>　　起 迄 日 期： </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　一、課題名稱：基于光伏系統(tǒng)控制的路燈照明設(shè)計(jì) </p>

4、<p>　　二、主要技術(shù)指標(biāo)（或基本要求）： </p><p>　　1)電池板功率的計(jì)算和選用； </p><p>　　2)蓄電池容量的計(jì)算和選擇；

5、 </p><p>　　3)連續(xù)陰雨天路燈仍能照明； </p><p>　　4)光伏發(fā)電需要應(yīng)地制宜。

6、 </p><p>　　三、主要工作內(nèi)容： </p><p>　　1.光伏的發(fā)展史及國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 &l

7、t;/p><p>　　2.收集光伏發(fā)電部件的重要參數(shù) </p><p>　　3.計(jì)算光伏發(fā)電的輸出電量

8、 </p><p>　　4.計(jì)算陰天蓄電池供電的情況 </p><p>　　四、主要參考文獻(xiàn)：______________________________________________________________

9、</p><p>　　[1] 鄭詩程．光伏發(fā)電系統(tǒng)及其控制的研究．合肥工業(yè)大學(xué)研究生部．2005．4 </p><p>　　[2] 劉恩科等．光伏電池及其應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，1991：81—95． </p><p>　　[3] 新型太陽能照明燈[J].發(fā)明與創(chuàng)新,2005（01） </

10、p><p>　　[4] 黃文軒.太陽能電源的應(yīng)用與展望[J].通訊世界，2002（02）:7 </p><p>　　[5] 趙爭鳴,劉建政等.太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2005.10 </p><p>　　[6] 黃吉淳，劉春，《太陽能路燈設(shè)計(jì)》第二版．重慶大學(xué)出版社，2005

11、 </p><p>　　[7] 陳維，丁孔賢 《太陽能 LED照明系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)》 中山大學(xué)學(xué)報(bào)2005年.</p><p>　　[8] 黃國華．太陽能路燈．太陽能，2001，(4)：17~18 </p><p&

12、gt;　　[9] 張耀明.中國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與前景.新能源與新材料，2007(l) </p><p>　　學(xué) 生（簽名） 年 月 日</p><p>　　指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 </p><p>　　教研室主任（簽名）

13、 年 月 日</p><p>　　系 主 任（簽名） 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p>

14、<p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 引言.........................................................................................................

15、..............1</p><p>　　1.2 中國太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展及意義...................................................................1</p><p>　　1.2.1 發(fā)展優(yōu)勢(shì)..............................................................

16、..........................................1</p><p>　　1.2.2 發(fā)展歷程........................................................................................................1</p><p>　　1.2.3 前景規(guī)劃......

17、..................................................................................................2</p><p>　　1.2.4 最新政策........................................................................................

18、................2</p><p>　　1.2.5中國發(fā)展太陽能的意義.................................................................................2</p><p>　　1.3 太陽能資源利用的優(yōu)勢(shì)..............................................

19、.........................................2</p><p>　　1.4 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)...................................................................3</p><p>　　1.5 光伏發(fā)電的起源及發(fā)展...............................

20、........................................................3</p><p>　　第2章 太陽能路燈的綜述............................................................................................5</p><p>　　2.1 太陽能路燈的組成

21、...............................................................................................5</p><p>　　2.2 太陽能電池板...........................................................................................

22、............6</p><p>　　2.2.1 太陽能電池板發(fā)電原理................................................................................6</p><p>　　2.2.2太陽電池板的輸出特性I-V特性............................................

23、.....................6</p><p>　　2.2.3太陽能電池板的選擇.....................................................................................7</p><p>　　2.3 蓄電池.............................................

24、......................................................................7</p><p>　　2.3.1 蓄電池的容量................................................................................................7</p><p

25、>　　2.3.2 影響蓄電池輸出容量的因素........................................................................8</p><p>　　2.3.3 蓄電池的壽命及其影響因素........................................................................8</p>

26、;<p>　　2.3.4 蓄電池的選擇................................................................................................9</p><p>　　2.4 太陽能控制器................................................................

27、.......................................9</p><p>　　2.4.1 太陽能控制器的功能....................................................................................9</p><p>　　2.4.2 控制器的選擇......................

28、........................................................................10</p><p>　　2.4.3 光伏充電流程圖..........................................................................................11</p><p&

29、gt;　　2.5 逆變器.................................................................................................................12</p><p>　　2.6 LED照明功能..........................................................

30、........................................12</p><p>　　2.6.1 LED照明簡介..............................................................................................12</p><p>　　2.6.2 LED照明的特點(diǎn).........

31、.................................................................................12</p><p>　　第3章 太陽能路燈方案..............................................................................................14</p&

32、gt;<p>　　3.1 光伏電池相關(guān)計(jì)算公式.....................................................................................14</p><p>　　3.2 光伏路燈預(yù)算方案....................................................................

33、.........................15</p><p>　　第4章 太陽能路燈設(shè)計(jì)..............................................................................................18</p><p>　　4.1 照明時(shí)間................................

34、..........................................................................18</p><p>　　4.2 防雷接地.................................................................................................................

35、............18</p><p>　　第5章 總結(jié)與分析......................................................................................................19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p><

36、;b>　　答謝辭</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　全球能源短缺，環(huán)境污染，全球變暖等問題正日益困擾人類社會(huì)“尋求綠色替代能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”已成為世界面臨的共同課題。太陽能光伏發(fā)電不排放二氧化碳和二氧化硫，有沒有常規(guī)電源噪聲，固體廢物等污染，是最重要的可再生能源技術(shù)。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，太陽能發(fā)電技術(shù)，太陽

37、能燈環(huán)保，能源，安全等優(yōu)勢(shì)，成為城市道路照明行業(yè)的新寵，市場潛力是巨大的。在不同的領(lǐng)域，如城市或農(nóng)村，太陽能路燈照明要求的密度是不同的，本文通過研究太陽能燈和太陽能電池的工作原理，太陽能電池的基本特性。根據(jù)不同的要求，主要是從實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的考慮，適當(dāng)?shù)膮^(qū)域的需要的太陽能光伏電池和太陽能光伏電池的配置選擇適當(dāng)?shù)娜萘俊?lt;/p><p>　　關(guān)鍵詞 ：太陽能路燈，伏電池，化配置</p><p>&

38、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　Global energy shortages, environmental pollution, climate warming and other issues are increasingly troubled by the human society, "to find the green alternative so

39、urces of energy and achieve sustainable development" has become a common task facing all countries in the world. Solar PV does not emit CO2 and SO2, there is no noise of conventional power generation, solid waste an

40、d other pollution, is the most important renewable energy technologies. With the continuous development of solar power te</p><p>　　Keywords :solarl light, PV, optimization</p><p><b>　　第1章

41、緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　能源是人類經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的動(dòng)力來源，隨著世界的發(fā)展，能源不斷開采和過量使用，不再生資源已經(jīng)逐步走向枯竭。然而這并不能阻止人類發(fā)展的前進(jìn)，相反，可再生資源已經(jīng)逐步嶄露頭角，并將超越甚至替代其他能源。太陽能是資源最豐富的可再生資源，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和巨大的開發(fā)潛力。目前全球能源消費(fèi)

42、的總和只相當(dāng)于太陽在四十分鐘內(nèi)照射在地球表面的能量。太陽能隨處可得，不必遠(yuǎn)距離輸送，無噪聲，無污染，安全可靠。充分利用太陽能有利于保持人與自然的和諧相處以及能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。目前太陽能的利用還處于發(fā)展階段，主要是光和熱，光伏發(fā)電技術(shù)為太陽能的使用開辟了廣闊的領(lǐng)域。</p><p>　　1.2 中國太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展及意義</p><p>　　1.2.1 發(fā)展優(yōu)勢(shì)</p>

43、<p>　　中國太陽能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。中國地處北半球，南北距離和東西距離都在5000公里以上。在中國廣闊的土地上，有著豐富的太陽能資源。大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時(shí)以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米7千瓦時(shí)。年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)。與同緯度的其他國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。 </p><

44、p>　　1.2.2 發(fā)展歷程</p><p>　　中國太陽電池的研究始于1958年，1959年研制成功第1個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽電池。中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于20世紀(jì)70年代起步，1971年3月首次成功地應(yīng)用于我國第2顆衛(wèi)星上，1973年太陽電池開始在地面應(yīng)用，1979年開始生產(chǎn)單晶硅太陽電池。20世紀(jì)90年代中期后光伏發(fā)電進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期，太陽電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。經(jīng)過30多年的努力，21世紀(jì)初迎來了快速發(fā)展

45、的新階段。 </p><p>　　中國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有2次跳躍，第一次是在20世紀(jì)80年代末，中國的改革開放正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，國內(nèi)先后引進(jìn)了多條太陽電池生產(chǎn)線，使中國的太陽電池生產(chǎn)能力由原來的3個(gè)小廠的幾百千瓦一下子上升到6個(gè)廠的4.5兆瓦，引進(jìn)的太陽電池生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的投資主要來自中央政府、地方政府、國家工業(yè)部委和國家大型企業(yè)。第二次光伏產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展在2000年以后，主要是受到國際大環(huán)境的影響、國際項(xiàng)目/

46、政府項(xiàng)目的啟動(dòng)和市場的拉動(dòng)。2002年由國家法改委負(fù)責(zé)實(shí)施的“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程以及2006年實(shí)施的送電到村工程均采用了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。在這些措施的有力拉動(dòng)下，中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的勢(shì)頭日漸明朗。 </p><p>　　到2007年年底，中國光伏系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)達(dá)到50余家，太陽能電池生產(chǎn)能力達(dá)到290萬千瓦（2900MW），太陽能

47、電池年產(chǎn)量達(dá)到1188MW，超過日本和歐洲，并已初步建立起從原材料生產(chǎn)到光伏系統(tǒng)建設(shè)等多個(gè)環(huán)節(jié)組成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，特別是多晶硅材料生產(chǎn)取得了重大進(jìn)展，突破了年產(chǎn)千噸大關(guān)，沖破了太陽能電池原材料生產(chǎn)的瓶頸制約，為中國光伏發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2007年是中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一年。受益于太陽能產(chǎn)業(yè)的長期利好，整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了前所未有的投資熱潮，但也存在諸如投資盲目、惡性競爭、創(chuàng)新不足等問題[4]。 </p>&l

48、t;p>　　2009年6月，由中廣核能源開發(fā)有限責(zé)任公司、江蘇百世德太陽能高科技有限公司和比利時(shí)Enfinity公司組建的聯(lián)合體以1.0928元/度的價(jià)格，競標(biāo)成功我國首個(gè)光伏發(fā)電示范項(xiàng)目——甘肅敦煌10兆瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電場項(xiàng)目，1.09元/千瓦時(shí)電價(jià)的落定，標(biāo)志著該上網(wǎng)電價(jià)不僅將成為國內(nèi)后續(xù)并網(wǎng)光伏電站的重要基準(zhǔn)參考價(jià)，同時(shí)亦是國內(nèi)光伏發(fā)電補(bǔ)貼政策出臺(tái)、國家大規(guī)模推廣并網(wǎng)光伏發(fā)電的重要依據(jù)。 </p><p&g

49、t;　　1.2.3 前景規(guī)劃</p><p>　　根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，中國力爭使太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.8GW（百萬千瓦），到2050年將達(dá)到600GW（百萬千瓦）。預(yù)計(jì)，到2050年，中國可再生能源的電力裝機(jī)將占全國電力裝機(jī)的25%，其中光伏發(fā)電裝機(jī)將占到5%。預(yù)計(jì)2030年之前，中國太陽能裝機(jī)容量的復(fù)合增長率將高達(dá)25%以上。 </p><p>　　1.2

50、.4 最新政策</p><p>　　2009年七月十六日國家三部委財(cái)政部、科技部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施金太陽示范工程的通知》，隨后又公布了具體的《金太陽示范工程財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》決定綜合采取財(cái)政補(bǔ)助、科技支持和市場拉動(dòng)方式，加快國內(nèi)光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展，并計(jì)劃在2－3年內(nèi)，采取財(cái)政補(bǔ)助方式支持不低于500兆瓦的光伏發(fā)電示范項(xiàng)目；各種利好都給中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)注入了強(qiáng)勁的生命活力！希望在不遠(yuǎn)

51、的將來，我國的光伏發(fā)電整體競爭力能夠達(dá)到國際領(lǐng)先水平，光伏發(fā)電電力供應(yīng)量在國內(nèi)總電力供應(yīng)中的占比能夠達(dá)到更高水平，從而更加有力的推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化！</p><p>　　1.2.5中國發(fā)展太陽能的意義</p><p>　　中國作為發(fā)展中國家，發(fā)展太陽能資源應(yīng)當(dāng)作為能源開發(fā)的首要要目標(biāo)，我國西部地區(qū)日照廣度強(qiáng)，時(shí)間長，以其獨(dú)具的自然條件，給太陽能發(fā)電技術(shù)帶來很大的發(fā)展空間，由

52、此可拉動(dòng)其他相關(guān)的行業(yè)，從而帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也將解決我國資源缺乏人口眾多的問題。因此，能源供應(yīng)問題，已經(jīng)成為國家發(fā)展的首要因素之一。</p><p>　　1.3 太陽能資源利用的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　與傳統(tǒng)的資源相比，光伏電源具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.可靠、機(jī)動(dòng)靈活。光伏電源很少用到運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠。目前已有數(shù)千套光伏系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，晶體硅的壽命

53、可達(dá)數(shù)年以上。發(fā)電系統(tǒng)可按需要以模塊方式集成，可大可小、擴(kuò)容方便；且易安裝、易運(yùn)輸、建設(shè)周期短；</p><p>　　2.安全、無噪聲、無污染。不產(chǎn)生任何固體、液體和氣體等有害物質(zhì)。同時(shí)太陽能可再生且無限，可直接輸出商品，具有理想的可持續(xù)發(fā)展屬性；</p><p>　　3.安裝維護(hù)簡單，運(yùn)行成本低，適合無人值守等。尤其以可靠性高而備受人們重視；</p><p>　　

54、4.兼容性好。光伏發(fā)電可以與其他能源配合使用，也可以根據(jù)需要是光伏系統(tǒng)很方便的增容；</p><p>　　5.資源普通。太陽能無處不有，應(yīng)用范圍廣，基本不受地域限制，只是受限制于地域之間資源分布的差別；</p><p>　　6．獨(dú)立光伏路燈系統(tǒng)，就是把太陽能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在電池中，在夜間利用儲(chǔ)存的電能驅(qū)動(dòng)高光效節(jié)能燈工作的系統(tǒng)。獨(dú)立的光伏路燈系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：</p><

55、;p>　　綠色環(huán)保，無任何污染物排放：</p><p>　　7．一般采用6V，12V和24V的安全電壓，可以杜絕觸電事故的發(fā)生：</p><p>　　8．運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)工作量小，實(shí)現(xiàn)了可再生能源的利用：</p><p>　　在輸電成本高或者根本無法輸電的地區(qū)尤其適用。由于獨(dú)立光伏路燈的工作是不依賴供電電網(wǎng)的，而是由蓄電池直接供電，供電平穩(wěn)，可以避免用電高峰和

56、低谷的影響。</p><p>　　1.4 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　光伏利用以電能作為最終表現(xiàn)形式，具有傳輸方便、無污染、可再生、可存儲(chǔ)性安全可靠，無噪聲，不受地域限制，無需消耗燃料，無機(jī)械傳動(dòng)部件，故障率低，維護(hù)簡單，建設(shè)周期短，規(guī)模大小隨意，無需架設(shè)輸電線路等方面的強(qiáng)勁優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)點(diǎn)斗士常規(guī)發(fā)電和其他發(fā)電方式所不及的。由于太陽能電池的原料硅的儲(chǔ)存量十分豐富，所

57、以隨著太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷下降，太陽能光伏發(fā)電將在能源、環(huán)境和人類社會(huì)未來發(fā)展中占據(jù)重要地位。</p><p>　　1.5 光伏發(fā)電的起源及發(fā)展</p><p>　　早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾（Becqurel）就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝

58、爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。 </p><p>　　20世紀(jì)70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機(jī)和大氣污染問題日益突出，傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對(duì)環(huán)境造成的危害日益突出，同時(shí)全球約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個(gè)時(shí)候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展，這之中太陽能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成

59、為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價(jià)、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量可達(dá)5.6×1012千瓦小時(shí)，相當(dāng)于世界上能耗的40倍。正是由于太陽能的這些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，20世紀(jì)80年代后，太陽能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場規(guī)模也逐步擴(kuò)大。 </p><p>　

60、　20世紀(jì)90年代后，光伏發(fā)電快速發(fā)展，到2006年，世界上已經(jīng)建成了10多座兆瓦級(jí)光伏發(fā)電系統(tǒng)，6個(gè)兆瓦級(jí)的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。美國是最早制定光伏發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計(jì)劃。日本1992年啟動(dòng)了新陽光計(jì)劃，到2003年日本光伏組件生產(chǎn)占世界的50%，世界前10大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，大大推動(dòng)了光伏市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使德國成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。瑞士、法國、意

61、大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。 </p><p>　　世界光伏組件在1990年——2005年年平均增長率約15%。20世紀(jì)90年代后期，發(fā)展更加迅速，1999年光伏組件生產(chǎn)達(dá)到200兆瓦。商品化電池效率從10%～13%提高到13%～15%，生產(chǎn)規(guī)模從1～5兆瓦/年發(fā)展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦擴(kuò)大。光伏組件的生產(chǎn)成本降到3美元/瓦以下

62、。 </p><p>　　2006年的光伏行業(yè)調(diào)查表明，到2010年，光伏產(chǎn)業(yè)的年發(fā)展速度將保持在30%以上。年銷售額將從2004年的70億美金增加到2010年的300億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來的虧本轉(zhuǎn)為盈利。</p><p>　　第2章 太陽能路燈的綜述</p><p>　　2.1太陽能路燈的組成</p><p>　　太陽能路燈

63、由以下幾個(gè)部分組成：太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、LED路燈、燈桿及燈具外殼。如輸出電源為交流220V或110V，還要配置逆變器。</p><p>　　圖2.2太陽能電池板給直流負(fù)載供電的系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖2.3太陽能電池板給交流負(fù)載供電的系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.2 太陽能電池板</p><p>　　2.2.1

64、 太陽能電池板發(fā)電原理</p><p>　　太陽能電池通常由半導(dǎo)體硅材料制成。其作用是把太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流形式的電能，是光伏陣列中光電轉(zhuǎn)換的最小單元。由于單個(gè)太陽電池的功率極小，因此一般不單獨(dú)作為電源使用。實(shí)際應(yīng)用中是將許多單個(gè)太陽電池經(jīng)過串、并聯(lián)組合并進(jìn)行封裝后構(gòu)成太陽電池組件使用。光伏陣列就是由許多太陽電池組件經(jīng)過相應(yīng)的串、并聯(lián)后構(gòu)成。</p><p>　　圖2.4所示的硅電池，它的

65、基體材料為P型單晶硅，厚度在0.4mm以下。上表面層為N型層，是受光層，它和基體在交界面處形成一個(gè)P一N結(jié)。在上表面上加有柵狀金屬電極，可提高轉(zhuǎn)換效率;另外，在受光面上，覆蓋著一層減反射膜，它是一層很薄的天藍(lán)色氧化硅薄膜，用以減少入射太陽光的反射，使太陽電池對(duì)入射光的吸收率達(dá)到90%以上。</p><p>　　太陽電池的工作原理為:當(dāng)太陽光照射P一N結(jié)時(shí)，在半導(dǎo)體內(nèi)的電子由于獲得了光能而釋放電子，相應(yīng)地便產(chǎn)生了電

66、子-空穴對(duì)，并在勢(shì)壘電場的作用下，電子被驅(qū)向N型區(qū)，空穴被驅(qū)向P型區(qū)，從而使N區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴;于是就在P一N結(jié)的附近形成了與勢(shì)壘電場方向相反的光生電場。光生電場的一部分抵消勢(shì)壘電場，其余部分使P型區(qū)帶正電、N型區(qū)帶負(fù)電;于是就使得N區(qū)與P區(qū)之間的薄層產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，即光生伏電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路時(shí)，便有電能輸出。這就是太陽能電池發(fā)電的基本原理。</p><p>　　2.2.2太陽電池板的輸出特性I-

67、V特性</p><p>　　太陽電池的特性曲線可以表示為圖2.5所示。它表明在某一確定的日照強(qiáng)度和溫度下，太陽電池的輸出電流和輸出電壓之間的關(guān)系，簡稱I一V特性。從圖2.5可以看出，該伏安特性曲線具有非線性，不可能為負(fù)載提供任意大的功率，是一種非線性直流電源，其輸出電流在大部分工作電壓范圍內(nèi)近似恒定，在接近開路電壓時(shí)，電流下降率很大。</p><p>　　太陽電池的額定功率是在以下條件下定

68、義的:當(dāng)日照S=l000w/㎡，太陽電池溫度T=25℃，大氣質(zhì)量AM=1.5時(shí)，太陽電池輸出的最大功率便定義為它的額定功率，它對(duì)應(yīng)于圖中的M點(diǎn)。太陽電池額定功率的單位是“峰瓦”。曲線上的M點(diǎn)表示在相應(yīng)日照強(qiáng)度下太陽電池輸出最大功率的位置，稱“最大功率點(diǎn)(MPP)”。</p><p>　　假定負(fù)載為純電阻負(fù)載，和特性曲線相交于M點(diǎn)，則根據(jù)公式R=V/I，可以畫出負(fù)載線為一條直線，其斜率由負(fù)載的阻值決定。根據(jù)圖中所示

69、特性曲線，定義如下幾個(gè)主要參數(shù):</p><p>　　短路電流Isc(short circuit current):當(dāng)V=0時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大電流值:</p><p>　　開路電壓Voc(open circuit voltage):當(dāng)I=0時(shí)，對(duì)應(yīng)的最大電壓值;</p><p>　　工作點(diǎn)(working point):負(fù)載線與伏安特性曲線的交點(diǎn)。</p>

70、<p>　　從圖2.5可知，特性曲線上任意一點(diǎn)均為太陽電池的工作點(diǎn)。每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著負(fù)載電阻從太陽電池處獲得的功率，即圖中矩形OIMV所圍成的面積。當(dāng)調(diào)節(jié)負(fù)載電阻的阻值R時(shí)，總可以找到一點(diǎn)M，對(duì)應(yīng)的I·V為最大，此時(shí)，稱M點(diǎn)為最佳功率點(diǎn)，也稱為最大功率點(diǎn)。為MPP。這一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的負(fù)載R為最佳負(fù)載電阻，P功率為最大輸出功率。定義填充因子FF=PM／Voc·Isc(P=I×V);FF是衡量太陽電池好壞

71、的重要指標(biāo)，越大越好。</p><p>　　2.2.3 太陽能電池板的選擇</p><p>　　太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分，也是太陽能路燈中價(jià)值最高的</p><p>　　部分。其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲(chǔ)起來。在眾多太陽光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池等三種。</p>&

72、lt;p>　　在太陽光充足日照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽能電池為好，因?yàn)槎嗑Ч杼柲茈姵厣a(chǎn)工藝相對(duì)簡單，價(jià)格比單晶低。在陰雨天比較多、陽光相對(duì)不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽能電池為好，因?yàn)閱尉Ч杼柲茈姵匦阅軈?shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽能電池在室外陽光不足的情況下比較好，因?yàn)榉蔷Ч杼柲茈姵貙?duì)太陽光照條件要求比較低。</p><p><b>　　2.3 蓄電池</b></

73、p><p>　　蓄電池組是太陽能電池方陣的儲(chǔ)能裝置，其作用是將方陣在有日照時(shí)發(fā)出的多余電能儲(chǔ)存起來，在晚間或陰雨天時(shí)供負(fù)載使用。蓄電池組由若干蓄電池串并聯(lián)而成。一般容量要能在無太陽輻射的日子里，滿足用戶要求的供電時(shí)間和供電量。</p><p>　　2.3.1蓄電池的容量</p><p>　　容量就是蓄電池的蓄電能力。通常以充足電后的蓄電池、放電至其端電壓到終止電壓時(shí)，電

74、池所放出的總電量。當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時(shí)，它的容量(Ah)等于放電電流(A)與其持續(xù)時(shí)間(h)的乘積。蓄電池容量有理論容量、實(shí)際容量和額定容量之分:理論容量是根據(jù)活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算而得的最高值。實(shí)際容量是指蓄電池在一定條件下能輸出的電量，它低于理論容量。蓄電池的額定容量(C )常指在溫度20-25℃時(shí)，充滿其容量，并擱置24小時(shí)后，以10(20)小時(shí)放電率或0.1C(0 .05 C)電流數(shù)值的電流放電至其終止電壓(1.75

75、～1.8V /單體)所輸出的容量。它是國家或有關(guān)部門、行業(yè)頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證在一定條件下，應(yīng)該放出的最低的容量值。</p><p>　　蓄電池的荷電狀態(tài)SOC用來反映蓄電池的剩余容量。其數(shù)值上定義為蓄電池剩余容量占其總?cè)萘康陌俜直? </p><p>　　式中: Qr——電池在當(dāng)前條件下還能輸出的容量〔剩余容量);</p><p>　　Qsum——電池在當(dāng)前條件下所能

76、放出的最大容量。</p><p>　　放電深度是指蓄電池放出的容量占其能輸出總?cè)萘康陌俜直取?lt;/p><p>　　2.3.2 影響蓄電池輸出容量的因素</p><p>　　蓄電池的容量的影響因素很多且關(guān)系復(fù)雜，從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、放電機(jī)理及所表現(xiàn)的特征分析，一般將其分為可恢復(fù)性影響因素和不可恢復(fù)性影響因素兩類。</p><p>　　可恢復(fù)性影響因素

77、是指當(dāng)蓄電池受到這些因素影響時(shí)，可能造成輸出容量低于額定輸出容量。但當(dāng)改變這些因素后，蓄電池還能輸出其剩余的容量。這些因素包括：放電電流、電解液溫度、終止電壓（蓄電池的放電終止電壓是為防止蓄電池過放電，而損害極板，影響蓄電池的壽命而設(shè)）</p><p>　　不可恢復(fù)性影響因素主要是指如電池極板硫酸鹽化、活性物質(zhì)脫落、極板腐蝕、自放電、酸層化等因素，它們使極板上的有效活性物質(zhì)總量減少了，即電池喪失的容量在放電過程中

78、不可能因?yàn)榉烹姉l件的改變而恢復(fù)的。</p><p>　　2.3.3 蓄電池的壽命及其影響因素</p><p>　　鉛酸蓄電池在使用初期，隨著使用時(shí)間的增加，其放電容量也增加，逐漸達(dá)到最大值;然后，隨著充放電次數(shù)的增加，放電容量減少。直到通過對(duì)它充電，其容量再也不能恢復(fù)到規(guī)定的程度，這時(shí)表明蓄電池的使用壽命己經(jīng)終結(jié)。</p><p>　　預(yù)測蓄電池的使用壽命很難，因?yàn)?/p>

79、有許多的因素對(duì)它都產(chǎn)生較大的影響。有諸如活性物質(zhì)的組成、晶型、孔化率、極板尺寸、板柵材料和結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，也有對(duì)蓄電池壽命產(chǎn)生負(fù)面影響的外在因素:放電深度、過充電量、充電電流和電壓、環(huán)境溫度等。為提高對(duì)蓄電池的管理，下面對(duì)外在因素的影響加以討論。</p><p>　　放電深度對(duì)壽命的影響主要表現(xiàn)在，放電深度越大，相對(duì)使用壽命越短。蓄電池放電深度與過充系數(shù)對(duì)循環(huán)壽命的影響有如圖2-12所示關(guān)系。對(duì)比圖中曲線1與3可

80、知，再相同的放電深度50%情況下，不過充時(shí)的蓄電池的循環(huán)使用壽命是過充10%時(shí)的近1倍，控制蓄電池的過充將可大大提高其使用壽命。</p><p>　　溫度的升高雖然使蓄電池的輸出容量增大，但它加速了蓄電池電極的腐蝕，提高了蓄電池的出氣量，使電解液損失。特別在充電期間，酸濃度大。電極的腐蝕造成活性物質(zhì)的脫落，使蓄電池的壽命降低。在低溫充電時(shí)引起氣體析出造成內(nèi)部壓力增大和電解液減少，也縮短了蓄電池壽命。</p&

81、gt;<p>　　隨著充放電電流的增大，蓄電池的壽命降低，這是由于在大的電流和高硫酸濃度下，均促使正極Pb02松散脫落。而小的充放電電流可能形成蓄電池電解液的酸分層。</p><p>　　蓄電池根據(jù)放電率的不同，其終止電壓也不同，大電流放電時(shí)規(guī)定較低的終止電壓，反之小電流放電則規(guī)定較高的終止電壓。低于規(guī)定的終止電壓并不能獲得較大的輸出容量，相反由于蓄電池的過放電，使蓄電池中的活性物質(zhì)因?yàn)榕蛎洰a(chǎn)生應(yīng)力

82、，會(huì)造成極板彎曲或活性物質(zhì)脫落，從而影響其壽命。</p><p>　　2.3.4 蓄電池的選擇</p><p>　　由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd 蓄電池、Ni-H 蓄電池</p><p>　　鉛酸蓄電池有多種充電形式，主要為:恒流充電、恒壓充電和 3 階段最優(yōu)形式充電。一般來講，這種蓄電池

83、充電時(shí)，應(yīng)在外接一直流電源（充電極或整流器），使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來。其過充時(shí)間與充電速率有關(guān)實(shí)際工作中，可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。</p><p>　　鎳鎘(Ni-Cd)蓄電池的正極為氧化鎳，其負(fù)極為海綿狀金屬鎘，電解液多為氫氧化鉀，氫氧化鈉堿性水溶液。小型密封鎘鎳電池的結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，耐沖擊，震動(dòng)，成品電池自放電小，在使

84、用上適合大電流放電，適用溫度范圍廣,零下 40 度到零上 60 度。</p><p>　　鎳氫（Ni-H）蓄電池鎳氫電池的設(shè)計(jì)源于鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應(yīng)上，有極大的進(jìn)展。其主要的改變，在以儲(chǔ)氫合金取代負(fù)極原來使用之鎘，因此鎳氫電池說是材料革新的典型代表。鎳氫電池所造成之污染，會(huì)比含有鎘之鎳鎘電池小很多。</p><p>　　蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能滿足夜晚

85、照明的前提下，把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負(fù)荷（路燈）相匹配。可用一種簡單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負(fù)載功率高出 4 倍以上，系統(tǒng)才能正常工作。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓 20~30%，才能保證給蓄電池正常供電

86、。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗量高 6 倍以上為宜。</p><p>　　2.4 太陽能控制器</p><p>　　2.4.1 太陽能控制器的功能</p><p>　　無論太陽能燈具大小，一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充電放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。同時(shí)

87、太陽能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能，具有光控、時(shí)控功能，并應(yīng)具有夜間自動(dòng)切控負(fù)載功能，便于陰雨天延長路燈工作時(shí)間。</p><p>　　蓄電池是整個(gè)光伏系統(tǒng)中較薄弱的環(huán)節(jié)，使其在獨(dú)立光伏系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行壽命中蓄電池成為最昂貴的部件，這主要由于許多蓄電池達(dá)不到其使用壽命，而提前失效，系統(tǒng)不得不更換。這些問題的解決除了對(duì)蓄電池本身進(jìn)行性能提高外，系統(tǒng)能量管理的好壞對(duì)評(píng)價(jià)整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比影響重大，特別是對(duì)蓄電池的充、放電控制。

88、</p><p>　　正如前所述在獨(dú)立光伏系統(tǒng)的蓄電池是系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，而且它在系統(tǒng)中的作用不可替代的，因而針對(duì)大多系統(tǒng)中采用的免維護(hù)鉛酸蓄電池的管理研究成為研究中的重點(diǎn)。而對(duì)蓄電池來說充電控制和容量預(yù)測是其核心。有一個(gè)好的充電器將對(duì)提高系統(tǒng)性能起重要作用。對(duì)于充電控制器，國外研究比較深入，已經(jīng)有不少的充電器產(chǎn)品具有很高的性能: (1)內(nèi)部溫度補(bǔ)償、(2)動(dòng)態(tài)過充保護(hù)、(3)智能充電控制策略(太陽能陣列輸出最

89、大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)等)、(4)抗操作錯(cuò)誤等。而蓄電池的當(dāng)前容量和還能充入的容量是充電控制必須考慮的一個(gè)因素，因?yàn)楫?dāng)蓄電池容量損失后，如果充電控制不知道容量損失為多少，則充電策略為使蓄電池盡快充滿而不停地努力著，甚至在實(shí)際已經(jīng)充滿的情況下，還不停進(jìn)行充電操作，容易造成過充的現(xiàn)象。而且它也是用戶想了解的一個(gè)重要參數(shù):當(dāng)前負(fù)荷下電源還能維持多長時(shí)間，特別是對(duì)于某些有重要負(fù)荷的場所，為保證重要負(fù)荷的運(yùn)行，在一定的容量下必須切斷其它負(fù)荷來保證其重要

90、負(fù)荷的繼續(xù)運(yùn)行。因而對(duì)于容量的預(yù)測也是相當(dāng)重要。正如文獻(xiàn)指出在光伏系統(tǒng)中最重要的設(shè)備是能使蓄電池保持長壽命、高性能、少維護(hù)，因而它不僅能控制充電，而且能在蓄電池放電期</p><p>　　2.4.2 控制器的選擇</p><p>　　在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，能快速、平穩(wěn)高效的為蓄電池充電，同時(shí)保護(hù)蓄電池，避免過充現(xiàn)象的發(fā)生，并在充電過程中減少損

91、耗，盡量延長蓄電池的使用壽命。選擇控制器的關(guān)鍵取決于芯片的不同和電路的不同，以下從三方面進(jìn)行對(duì)比論證。</p><p>　　首先是簡易并聯(lián)調(diào)節(jié)的控制器，其近似可以看作是恒流源對(duì)蓄電池充電。因此，當(dāng)在蓄電池達(dá)到浮充電壓點(diǎn)時(shí)，蓄電池并沒有充滿，切斷電源后，蓄電池電壓會(huì)有很大的降落。如果將浮充電電壓點(diǎn)值設(shè)定的太高，意識(shí)蓄電池盡量充滿，這樣又會(huì)導(dǎo)致蓄電池的過早損壞。其充放電曲線不是很好，因此只是用于小功率的用戶和要求不高

92、的場合，特別適用于 12v 和 24v 輸入的 200w一下的用戶系統(tǒng)。</p><p>　　其次是 CPM2AH PLC，該芯片是整體式結(jié)構(gòu)的，雖然有豐富靈活的可編指令，運(yùn)算速度快，硬件組態(tài)方便，通訊功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于光伏照明系統(tǒng)就顯得有太高的技術(shù)要求，整體性價(jià)比并不是很高。</p><p>　　最后，對(duì)于芯片 PIC1F6716 的單片，眾所周知的 PIC 系列單片機(jī)具有的特點(diǎn)有

93、，哈佛總線結(jié)構(gòu)，精簡指令集技術(shù)，尋址方式簡單、尋址空間獨(dú)立，代碼壓縮率高、程序保密性強(qiáng)，功耗低，驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)，擁有兩種串行總線端口，外接電路簡潔，開發(fā)方便，運(yùn)用 C 語言編程，程序存儲(chǔ)器版本齊全等。具有性能完善，功能強(qiáng)大，學(xué)習(xí)容易，開發(fā)應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)?；谶@些特點(diǎn)的單片機(jī)，該控制器為結(jié)合鉛酸蓄電池充放電特性和太陽電池伏安特性，專為負(fù)載LED 燈具設(shè)計(jì)的一款充放電控制器，使用脈沖寬度調(diào)節(jié)技術(shù)，能夠最大程度地發(fā)揮蓄電池的充電能力，將蓄電池完全充

94、滿，進(jìn)而減少氣化；并且，具備優(yōu)良的溫度補(bǔ)償功能，有效延長了蓄電池的使用壽命。對(duì)于應(yīng)用大型大功率無人看守的光伏發(fā)電系統(tǒng)，直接關(guān)系到運(yùn)行、維修的成本級(jí)系統(tǒng)的可靠性，因此選擇此款芯片。</p><p>　　2.4.3 光伏充電流程圖</p><p><b>　　2.5 逆變器</b></p><p>　　逆變器是將直流電變換為交流電的設(shè)備。由于太陽能

95、電池方陣和蓄電池組發(fā)出的是直流電，當(dāng)負(fù)載是交流電時(shí)，逆變器是不可缺少的。對(duì)逆變器的基本要求是：①能輸出一個(gè)電壓穩(wěn)定的交流電。無論是輸入電壓出現(xiàn)的波動(dòng)，還是負(fù)載發(fā)生變化，它都要達(dá)到一定的電壓穩(wěn)定精確度，靜態(tài)時(shí)一般為±2%。②能輸出一個(gè)頻率穩(wěn)定的交流電。要求該交流電能達(dá)到一定的頻率穩(wěn)定精確度，靜態(tài)時(shí)一般為±0.5%。③輸出的電壓及其頻率在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)。一般輸出電壓可調(diào)范圍為±5%，輸出頻率可調(diào)范圍為

96、77;2Hz。④具有一定的過載能力，一般能過載125%~150%。當(dāng)過載150%時(shí)，應(yīng)能持續(xù)30s；當(dāng)過載125%時(shí)，應(yīng)能持續(xù)1min及以上。⑤輸出電壓波形含諧波成分應(yīng)盡量小。一般輸出波形的失真率應(yīng)控制在7%以內(nèi)。以利于縮小濾波器的體積。⑥具有短路、過載、過熱、過電壓、欠電壓等保護(hù)功能和報(bào)警功能。⑦啟動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)電流小，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。⑧換流損失小，逆變功率高，一般在85%以上。⑨具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。</p><p&g

97、t;　　逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器，電路簡單，造價(jià)低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對(duì)諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器，成本高，但可用于各種負(fù)載。</p><p>　　2.6 LED照明功能<

98、;/p><p>　　2.6.1 LED照明簡介</p><p>　　LED外施電壓后在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生受激電子躍遷光輻射。按照不同半導(dǎo)體基本材料的物理特性，所產(chǎn)生的光波長是不同的。發(fā)光二極管的實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是P—N結(jié)，在半導(dǎo)體P—N結(jié)通以正向電流時(shí)注入少數(shù)載流子，少數(shù)載流子的發(fā)光復(fù)合就是發(fā)光二極管的工作機(jī)理。半導(dǎo)體P—N結(jié)發(fā)光實(shí)質(zhì)為固體發(fā)光，而各種固體發(fā)光都是固體內(nèi)不同能量狀態(tài)的電子躍遷的結(jié)果。半導(dǎo)體

99、材料的發(fā)光機(jī)理決定了單一LED芯片不可能發(fā)出連續(xù)光譜的白光，必須以其它的方式合成白光。白光LED通常是在發(fā)射藍(lán)光的InGaN基材上涂熒光材料，熒光材料在受到藍(lán)光激勵(lì)時(shí)會(huì)發(fā)出黃光，藍(lán)光和黃光的混合物形成白光。</p><p>　　由于LED是直流供電器件，很容易制成直流燈具，廣泛應(yīng)用于直流系統(tǒng)，如太陽能燈具產(chǎn)品。超高亮白光LED應(yīng)用于太陽能燈具，單個(gè)束光型超高亮度LED發(fā)光管其產(chǎn)生的光線方向性太強(qiáng)，綜合視覺效果較差

100、，因此應(yīng)首選平光型超高亮LED或平光型與束光型超高亮LED組合使用，將多個(gè)LED集中于一起，排列組合成一定規(guī)則的LED發(fā)光源。超高亮白光LED發(fā)光源既要保證有一定的照射強(qiáng)度，又要使其具有較高的光效，然而電流的增大，光通量雖然增大，但是，另一方面電流的增加會(huì)引起光源熱損耗的增加，通常導(dǎo)致管溫的增加，其綜合效果是光效降低，所以把光通量和光效的交合點(diǎn)為最佳工作點(diǎn)。</p><p>　　2.6.2 LED照明的特點(diǎn)<

101、;/p><p>　　1．壽命長。其使用壽命可達(dá)十萬小時(shí)；</p><p>　　2．發(fā)光效率高。LED經(jīng)過幾十年的技術(shù)改良，光效達(dá)到50～200明流/瓦，是白熾燈的5～8倍，是熒光燈的2～3倍，是鈉燈的2倍。其光的單色性好，光譜窄，無需過濾可直接發(fā)出有色可見光；</p><p>　　3．有利于環(huán)保。LED為全固體發(fā)光，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，無污染。光源體積小

102、，接近點(diǎn)光源，可隨意組合，易開發(fā)成輕便薄小的照明產(chǎn)品。</p><p>　　4．啟動(dòng)時(shí)間短。LED的響應(yīng)時(shí)間只有幾十納秒，因此在一些需要快速響應(yīng)的場合，LED很適合。</p><p>　　5．結(jié)構(gòu)牢固。LED是用環(huán)氧樹脂封裝的半導(dǎo)體發(fā)光的實(shí)心固體光源，其結(jié)構(gòu)不包含玻璃、燈絲等易損部件。</p><p>　　6．功耗低。LED的功耗十分小，是一種節(jié)能光源。</p

103、><p>　　第3章 太陽能路燈方案</p><p>　　3.1 光伏電池相關(guān)計(jì)算公式</p><p><b>　　日均耗電量 =</b></p><p>　　=光源工作電流×光源日工作時(shí)間（Ah）</p><p>　　2、蓄電池容量 =（Ah）</p><p>

104、　　3、太陽電池組件的輸出電流=（A）</p><p>　　4、太陽電池的輸出功率=太陽電池輸出電壓×輸出電流（W）</p><p>　　5、太陽電池板傾角設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6、抗風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分

105、為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2 光伏路燈預(yù)算方案</p><p>　　24VLED：選擇LED照明，LED燈使用壽命長，光照柔和，價(jià)格合理，可以在夜間行人稀少時(shí)段實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，有利于節(jié)電，從而可以減少電池板的配置，節(jié)約成本。每瓦80-105lm左右，光衰小于年≤5％； </p><p>　　12V 蓄電池（串2