太阳能LED原理图-LED照明结构、作用、应用领域等-KIA MOS管
信息来源：本站 日期：2018-01-15
太(tai)(tai)(tai)阳能(neng)(neng)LED照明系统的规(gui)模和(he)应(ying)(ying)(ying)用形式各异，系统规(gui)模跨度很(hen)大(da)，小到0.3～2W的草坪灯(deng)，大(da)到几百瓦(wa)的太(tai)(tai)(tai)阳能(neng)(neng)LED高杆灯(deng)。其应(ying)(ying)(ying)用形式也(ye)多种多样，在家用、交(jiao)通、通信、空间等诸多领域(yu)都(dou)能(neng)(neng)得到广(guang)泛的应(ying)(ying)(ying)用。尽管太(tai)(tai)(tai)阳能(neng)(neng)LED照明系统规(gui)模大(da)小不一，但其组成结构(gou)和(he)工作原(yuan)理(li)基(ji)本(ben)相(xiang)同。太(tai)(tai)(tai)阳能(neng)(neng)LED照明系统由太(tai)(tai)(tai)阳能(neng)(neng)电(dian)池方阵;蓄电(dian)池;控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)(有的控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)集成有LED驱(qu)动(dong)器(qi)功(gong)能(neng)(neng)，也(ye)有将控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)和(he)LED驱(qu)动(dong)器(qi)分立);LED光源构(gou)成。太(tai)(tai)(tai)阳能(neng)(neng)LED照明系统构(gou)成如图1所示(shi)。
LED具有光线(xian)质量高，基(ji)本(ben)上(shang)无辐射，可靠耐(nai)用，维护(hu)费用极为低(di)廉等优势(shi)，属于典(dian)型的绿色照明光源。超高亮LED的研制成(cheng)功，大(da)(da)大(da)(da)地(di)降低(di)了太阳(yang)能LED照明灯具使用成(cheng)本(ben)，使之达到或接近工频交(jiao)流电照明系统初装的成(cheng)本(ben)，并且具有保(bao)护(hu)环境、安(an)装简便、操(cao)作(zuo)安(an)全、经济节能等优点。
采用平(ping)(ping)头LED的(de)(de)(de)柱式和(he)炬(ju)式组(zu)合光(guang)源(yuan)结构(gou)，通(tong)过合理控(kong)制(zhi)平(ping)(ping)头LED安装倾斜角度(du)，可(ke)使LED组(zu)合光(guang)源(yuan)所发(fa)(fa)出光(guang)的(de)(de)(de)均匀度(du)及照度(du)得到大(da)幅(fu)提升(sheng)。为太阳能(neng)(neng)LED照明(ming)系统(tong)专门研制(zhi)的(de)(de)(de)组(zu)合十字型和(he)矩形组(zu)合发(fa)(fa)光(guang)源(yuan)，充分发(fa)(fa)挥平(ping)(ping)头LED开光(guang)角度(du)大(da)、光(guang)均匀度(du)好和(he)圆头LED点(dian)面(mian)积亮度(du)高(gao)的(de)(de)(de)优点(dian)，使两者取长补短(duan)，发(fa)(fa)挥最大(da)的(de)(de)(de)光(guang)效，克服了平(ping)(ping)头LED点(dian)面(mian)积亮度(du)不如(ru)圆头LED，而圆头LED光(guang)均匀度(du)不如(ru)平(ping)(ping)头LED的(de)(de)(de)缺点(dian)。通(tong)过对传(chuan)统(tong)太阳能(neng)(neng)LED照明(ming)灯具(ju)结构(gou)、智能(neng)(neng)控(kong)制(zhi)器、光(guang)源(yuan)结构(gou)的(de)(de)(de)更新和(he)技术改(gai)进，进行最佳(jia)倾斜角设(she)计，使平(ping)(ping)头和(he)圆头LED的(de)(de)(de)优势互补，从(cong)而使其发(fa)(fa)光(guang)更均匀、整体亮度(du)更高(gao)、成本更低、更有(you)利于应用推(tui)广。
对于(yu)独立太(tai)阳(yang)能(neng)LED照明系统(tong)(tong)，提高能(neng)量(liang)利用率，研究科(ke)学的(de)系统(tong)(tong)能(neng)量(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)策(ce)略，可以降低独立太(tai)阳(yang)能(neng)LED照明系统(tong)(tong)的(de)投资费(fei)用。目前太(tai)阳(yang)能(neng)电池组件、控(kong)制(zhi)(zhi)器、蓄电池、LED光源是太(tai)阳(yang)能(neng)LED照明灯(deng)具产品的(de)四个主要部件，它们各(ge)自的(de)使用寿命参(can)考值见表2。
| 主要部件 | 太阳能电池组件 | 控制器 | 蓄电池 | 照明光源 |
| 参考寿命 | 25年 | 10年 | 3-5年 | 150000小时 |
1)LED发光效率高(gao)、亮(liang)度大。LED的光源效率目前已达(da)100lm/W，而(er)且(qie)还(hai)有很(hen)大的发展空间，理论值达(da)250lm/W。采用(yong)LED光源可(ke)相应(ying)减小(xiao)太阳能电池板(ban)面(mian)积(ji)和蓄(xu)电池容量，或在同样太阳能电池板(ban)面(mian)积(ji)和蓄(xu)电池容量情况(kuang)下，可(ke)以延长连续阴雨天(tian)使用(yong)天(tian)数。
2)LED寿(shou)命(ming)长、产(chan)品质(zhi)量可(ke)靠。LED使(shi)用(yong)寿(shou)命(ming)在50000h以上(shang)(shang)(shang)，基本(ben)上(shang)(shang)(shang)与(yu)太阳能电池板使(shi)用(yong)寿(shou)命(ming)同步，使(shi)太阳能照(zhao)明系统的(de)(de)总体性(xing)能大大提高(gao)。而一(yi)般太阳能照(zhao)明灯具通(tong)常使(shi)用(yong)电子(zi)节(jie)能灯作(zuo)为光源，电子(zi)节(jie)能灯寿(shou)命(ming)在3000～5000h，并(bing)且(qie)，光衰明显，基本(ben)上(shang)(shang)(shang)每年(nian)(nian)要更(geng)换(huan)一(yi)次。LED光源的(de)(de)光衰小，一(yi)年(nian)(nian)的(de)(de)光衰不到3%，使(shi)用(yong)10年(nian)(nian)仍(reng)达到道路使(shi)用(yong)照(zhao)度要求，而高(gao)压(ya)钠灯光衰大，一(yi)年(nian)(nian)左(zuo)右已经下降(jiang)30%以上(shang)(shang)(shang)，因此(ci)，LED光源在使(shi)用(yong)功率的(de)(de)设计上(shang)(shang)(shang)可(ke)以比高(gao)压(ya)钠灯低。
3)太(tai)(tai)阳能LED路(lu)灯(deng)、LED庭(ting)院灯(deng)采(cai)用(yong)(yong)新型(xing)全(quan)自动太(tai)(tai)阳能照(zhao)(zhao)(zhao)明控制器(qi)，具有光(guang)(guang)控、时(shi)控和发(fa)光(guang)(guang)亮(liang)度(du)可(ke)调(diao)的功能。天(tian)(tian)黑时(shi)全(quan)功率开始工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)，夜深时(shi)半(ban)功率工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)，天(tian)(tian)亮(liang)后自动关(guan)闭。半(ban)功率工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)时(shi)段可(ke)根据用(yong)(yong)户要求进行设定(ding)，每(mei)天(tian)(tian)设置时(shi)段可(ke)以不同。设定(ding)好(hao)后，以七天(tian)(tian)为周期自动循环工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)。使用(yong)(yong)传统照(zhao)(zhao)(zhao)明灯(deng)具控制光(guang)(guang)亮(liang)，只能是让部分灯(deng)具熄(xi)灭，致使道路(lu)照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)出(chu)现肋(lei)条(tiao)暗(an)区(qu)，造成安全(quan)隐患(huan)，已为世界部分国(guo)家所禁止(zhi)。太(tai)(tai)阳能LED灯(deng)具独特的二次光(guang)(guang)学设计，将LED光(guang)(guang)源发(fa)出(chu)的光(guang)(guang)照(zhao)(zhao)(zhao)射到所需(xu)照(zhao)(zhao)(zhao)明的区(qu)域，进一步提高了(le)光(guang)(guang)照(zhao)(zhao)(zhao)效(xiao)率，以达到节(jie)能目的。
4)太(tai)阳能(neng)LED草坪灯(deng)、LED地灯(deng)配合LED专用(yong)(yong)控制器，可(ke)实现七彩跳(tiao)变、渐变、追逐、流水(shui)、扩张、压缩等(deng)(deng)多(duo)种动态效果，也(ye)可(ke)以根据应用(yong)(yong)要(yao)求组合排列成一定动态图形，广(guang)泛(fan)应用(yong)(yong)园(yuan)林广(guang)场、步行街(jie)、庭院、公园(yuan)、道路、花(hua)园(yuan)等(deng)(deng)场合。
5)LED是(shi)低电(dian)(dian)压(ya)工作产(chan)品，不需将太阳(yang)能(neng)电(dian)(dian)池产(chan)生的直(zhi)(zhi)流电(dian)(dian)压(ya)逆变成AC220V就(jiu)能(neng)直(zhi)(zhi)接使用(yong)(yong)。既(ji)提高了(le)太阳(yang)能(neng)LED照(zhao)(zhao)明系统的工作效率(逆变器会产(chan)生20%的用(yong)(yong)电(dian)(dian)损耗(hao))，又不存在用(yong)(yong)电(dian)(dian)安全隐患。LED是(shi)低压(ya)器件，驱动单只LED的电(dian)(dian)压(ya)为安全电(dian)(dian)压(ya)，所(suo)以它是(shi)一个比使用(yong)(yong)高电(dian)(dian)压(ya)照(zhao)(zhao)明灯(deng)具更安全的照(zhao)(zhao)明灯(deng)具，特(te)别(bie)适(shi)用(yong)(yong)于公共(gong)场所(suo)(例(li)如(ru)：路灯(deng)照(zhao)(zhao)明、厂(chang)矿(kuang)照(zhao)(zhao)明、汽车照(zhao)(zhao)明、民(min)用(yong)(yong)照(zhao)(zhao)明等)。
6)LED作为点(dian)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)，如(ru)果设计合理，很(hen)大程度(du)上(shang)可以(yi)直接解决(jue)传统(tong)球状光(guang)(guang)(guang)源(yuan)必须(xu)依(yi)靠光(guang)(guang)(guang)发射来解决(jue)的二(er)次取光(guang)(guang)(guang)及光(guang)(guang)(guang)损(sun)耗问题。对光(guang)(guang)(guang)照射面的均(jun)匀(yun)度(du)可控，理论(lun)上(shang)可以(yi)做到(dao)在目标(biao)区域内完全均(jun)匀(yun)，这也能(neng)避免传统(tong)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)“灯下亮”现象而减(jian)少光(guang)(guang)(guang)浪费。
7)色(se)温可(ke)(ke)选，在不同场合(he)应(ying)用(yong)LED光(guang)源，是(shi)提高效率、降低成本的一个重(zhong)要途(tu)径(jing);技术进步空间依然很(hen)大。太(tai)阳能LED路灯(deng)的光(guang)显色(se)性比(bi)高压钠(na)灯(deng)高许多，高压钠(na)灯(deng)显色(se)指(zhi)数(shu)只有(you)23左右，而(er)LED显色(se)指(zhi)数(shu)达到75以(yi)(yi)上，从(cong)视觉心理(li)角度考虑(lv)，达到同等(deng)亮度，LED的光(guang)照度平均(jun)值可(ke)(ke)以(yi)(yi)比(bi)高压钠(na)灯(deng)降低20%以(yi)(yi)上，(参照英国道理(li)照明标准)。
8)LED发光(guang)具(ju)有(you)单向性，没有(you)光(guang)的(de)漫射，保证光(guang)照(zhao)(zhao)效率;每个单元(yuan)LED只有(you)很小(xiao)体积，所(suo)以可以制(zhi)备成各种形状的(de)器件，并(bing)且适(shi)合于易变的(de)环(huan)境(jing)。传统的(de)高(gao)压(ya)钠(na)灯(deng)必须依靠灯(deng)杆的(de)高(gao)度才(cai)能(neng)达到(dao)足够的(de)照(zhao)(zhao)射面积，而LED路灯(deng)自身发光(guang)角度可达到(dao)140度，可扩(kuo)大道路照(zhao)(zhao)射面积。同时降低灯(deng)杆的(de)高(gao)度，一般高(gao)压(ya)钠(na)灯(deng)10m的(de)灯(deng)杆，用LED光(guang)源只需8m就可达到(dao)同样照(zhao)(zhao)射面积。
9)施工(gong)快(kuai)捷、方(fang)便，每一(yi)个太(tai)阳能LED照明系统都(dou)是(shi)一(yi)个独(du)立的照明单(dan)元，充电、放电、控(kong)制都(dou)是(shi)独(du)立完成，无需挖沟(gou)、布线、回填，即时安装(zhuang)，即时应(ying)用(yong)。
10)维护(hu)成(cheng)本低(di)：相对于传统路(lu)灯，由(you)于LED光源寿命(ming)长，可降低(di)维护(hu)成(cheng)本。
目前的太(tai)阳(yang)能(neng)LED照明(ming)灯(deng)具(ju)主要(yao)是应用在城市(shi)次干道和乡村道路等场合，还不能(neng)完(wan)全代替市(shi)电(dian)道路照明(ming)，但(dan)是从长远看，随着太(tai)阳(yang)能(neng)电(dian)池板价(jia)格的下降和节能(neng)光源的研究(jiu)，太(tai)阳(yang)能(neng)LED照明(ming)灯(deng)具(ju)一(yi)定会发挥越来越重(zhong)要(yao)的作用。
太阳能(neng)LED照明(ming)灯具主要应用于以下领域：
1)太阳能(neng)LED交(jiao)通信(xin)号灯。在我国，早(zao)在20世纪(ji)70年代初太阳能(neng)电(dian)池就被使用在航(hang)标灯上，由于太阳能(neng)光(guang)伏照明装(zhuang)置具有可(ke)以不需要(yao)电(dian)网、不需要(yao)敷设电(dian)线、灵活机动等优点，无论在航(hang)海(hai)、航(hang)空、还是(shi)公路交(jiao)通信(xin)号灯上都得到了(le)非(fei)常广泛的(de)应用，并取得了(le)良好的(de)经济效益(yi)和社会(hui)效益(yi)。
2)太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能(neng)LED草坪灯(deng)。这(zhei)是(shi)我(wo)国(guo)目前最(zui)大的太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能(neng)电(dian)池应用项(xiang)目，也是(shi)我(wo)国(guo)产量最(zui)大的太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能(neng)光伏(fu)LED照(zhao)明装置，它的产量远远超过其他太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能(neng)光伏(fu)照(zhao)明装置的总(zong)和，2006年出口近2亿只，世界范围内90%以(yi)上的太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能(neng)LED草坪灯(deng)都(dou)是(shi)我(wo)国(guo)制造的。
3)太阳能(neng)LED手电筒。这是最(zui)近几年刚(gang)刚(gang)兴起的一种太阳能(neng)产品，产量每年在递增。
4)太阳能LED标示灯(deng)。用于在(zai)夜晚指(zhi)示需要标示的(de)物体。
5)太阳能(neng)(neng)LED道(dao)路(lu)照明灯(deng)(deng)具(ju)。这就是目(mu)前人们所(suo)指(zhi)的(de)太阳能(neng)(neng)LED路(lu)灯(deng)(deng)，近年来(lai)在(zai)国内受到各级政府和(he)媒(mei)体(ti)关注(zhu)，许多(duo)制(zhi)造厂和(he)开发商对这个(ge)项目(mu)的(de)投资热情非常(chang)高(gao)，尽管太阳能(neng)(neng)LED道(dao)路(lu)照明灯(deng)(deng)具(ju)在(zai)整个(ge)道(dao)路(lu)照明灯(deng)(deng)具(ju)中所(suo)占(zhan)的(de)比例很小，但是人们似乎感觉到它将(jiang)成为太阳能(neng)(neng)光伏照明装置的(de)主流(liu)，甚至将(jiang)来(lai)可以取(qu)代传统的(de)道(dao)路(lu)照明灯(deng)(deng)具(ju)。
6)太(tai)阳能(neng)(neng)LED景(jing)观(guan)灯。太(tai)阳能(neng)(neng)LED景(jing)观(guan)灯外观(guan)设计大多采用金属与工程(cheng)塑料相结合压铸成型，灯体可(ke)呈(cheng)现出圆形(xing)、方形(xing)、几何图案等多种(zhong)形(xing)状，仪态万千、风格(ge)迥异(yi)，或豪华典雅、或简洁明快。灯体颜(yan)色有(you)白、红、绿(lv)、兰、紫(zi)、黄(huang)等，依(yi)次渐变或闪烁。天(tian)黑后景(jing)观(guan)照(zhao)明控制系统自动启动亮灯装置，太(tai)阳能(neng)(neng)LED景(jing)观(guan)灯可(ke)发出均匀柔和的光线，几种(zhong)颜(yan)色跳跃渐变，使(shi)整个城市的夜晚在一瞬间律动起来(lai)。
7)太(tai)阳能LED高(gao)杆灯(deng)。太(tai)阳能高(gao)杆灯(deng)一般杆高(gao)8～13m，照(zhao)明功率50W～130W，有效照(zhao)明面积可达几百平(ping)方(fang)米。
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