對太陽能LED照明系統(tǒng)的研究

張 哲

張家港市隆達電子科技有限公司，河南平頂山 215600

在世界經(jīng)濟迅猛發(fā)展的大背景下，能源的占有量對世界各國的發(fā)展有著不容忽視的意義。新能源的出現(xiàn)無疑給世界帶來了新的曙光，并且很好的解決了能源消耗量日益嚴重的惡劣情況，因此成為了世界各國共同的發(fā)展目標(biāo)。在眾多自然能源中，太陽能以其分布廣、無污染的特點被認可成為一種新型替代能源。太陽能與LED 發(fā)光源相結(jié)合之后展現(xiàn)出來的優(yōu)勢在日常生活中無處不在。例如，它可以在一定程度上降低功率消耗、降低太陽能燈的工具成本，另一方面，不但提高了燈的照明度，而且提高了其自身的性價比，在照明與環(huán)保兩個方面都起著重要作用。

1 太陽能LED 照明系統(tǒng)的組成與特性

1.1 太陽能LED 照明系統(tǒng)的組成

太陽能LED 照明系統(tǒng)由太陽能電池、控制器、蓄電池、LED 照明負載以及備用電源組成。在此，即使蓄電池不能供給太陽能LED 照明系統(tǒng)所需要的電源時，備用電源也能直接向LED 照明系統(tǒng)負載供電，這樣一來，有效的保證了該照明系統(tǒng)的正常使用，與此同時更加降低了經(jīng)濟成本。太陽能LED 照明系統(tǒng)中各個組成部分都有其不同的功能。

1）太陽能電池

太陽能LED 照明系統(tǒng)中，太陽能電池將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換成電能，這是太陽能電池在這一照明系統(tǒng)中起到的最主要的作用。然而，因為太陽輻射強度和溫度有著較大的差異，這時就需要利用蓄電池來應(yīng)對太陽輻射強度較大時的情況，并且能將轉(zhuǎn)化的電能進行存儲工作。

2）控制器

控制器總體控制太陽能LED 照明系統(tǒng)，它包括蓄電池電壓以及太陽能電池電壓的采集，分析蓄電池的工作狀態(tài)，控制蓄電池供電和備用電源之間的轉(zhuǎn)換。

3）蓄電池

蓄電池的主要作用是在白天將太陽能電池所產(chǎn)生的電能進行儲存，夜間再將所儲存的能量釋放出來，供照明使用，也正是這一功能使蓄電池成為太陽能LED 照明系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。另外，為了保證發(fā)電系統(tǒng)能夠正常的工作，必須配置具有可靠性能、合理容量的蓄電池。

4）LED 照明負載

系統(tǒng)照明的最重要組成部分便是LED 照明負載。在這個過程中，需要根據(jù)LED 自身的特性來選擇正確的控制策略，以此來達到它與蓄電池電壓的匹配，并且實現(xiàn)太陽能LED 照明的獨特優(yōu)勢。

5）備用電源

日常應(yīng)用的過程中，難免會出現(xiàn)連續(xù)長時間陰雨天氣的狀況，這時，由于蓄電池不能及時充電故而導(dǎo)致不能向負載供電，所以系統(tǒng)增加了備用電源這一部分。在設(shè)計系統(tǒng)控制器的過程中，為備用電池提供了一個低壓直流電輸入接口，在出現(xiàn)意外情況的時候，220V 交流市電能夠通過開關(guān)電源而轉(zhuǎn)換為低壓直流電，這樣就可以供給LED 照明系統(tǒng)相關(guān)電量。

1.2 太陽能LED 照明系統(tǒng)的特性

1）節(jié)能

太陽能照明系統(tǒng)利用太陽能電池發(fā)電，并且選用LED 作為光源，在同等亮度下，耗電量極低，由此創(chuàng)造的節(jié)能價值使太陽能LED 系統(tǒng)有著十分光明的前景。

2）環(huán)保

太陽能LED 系統(tǒng)將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能，這一特點與其他發(fā)電方法相比，有效的避免了材料污染。這樣一來，減輕了材料污染嚴重的問題。

2 太陽能LED 照明系統(tǒng)的設(shè)計方案

2.1 選用與設(shè)計

1）選用太陽能電池

世界上最早的太陽能電池是用單晶硅提煉出來的，雖然用此材料在原料方面占有相對程度上的優(yōu)勢，但是由于提煉它的過程十分困難，所以人們研究了多晶硅太陽能電池和其他的電池種類。考慮到市場取向、應(yīng)用前景等問題，在選用太陽能電池的時候應(yīng)該選用原材料資源豐富、成本較低、本身使用壽命較長的電池。

2）選用蓄電池

蓄電池作為太陽能LED 照明系統(tǒng)的儲能裝置，它將白天接收到的陽光存儲起來，在夜間向LED 照明負載進行供電活動，以此來保證LED 照明系統(tǒng)能夠正常運行。在認識到蓄電池的重要性之后，在選用方面則需要確定相應(yīng)的適用標(biāo)準(zhǔn)。例如，應(yīng)該選取壽命較長且易于維護的蓄電池，只有這樣才能保證蓄電池在太陽能LED 照明系統(tǒng)中起到其應(yīng)有的作用。

3）設(shè)計光伏系統(tǒng)

在設(shè)計光伏系統(tǒng)之前應(yīng)該將理論與實踐相結(jié)合，制定出更好的設(shè)計方案。在設(shè)計的過程中，應(yīng)該考慮到不同的氣候，從而能保證它在陰雨天氣的情況下仍然能夠正常使用。另外，也要注意考慮到光伏陣列不適合過大，應(yīng)該制定合理的大小以此來避免該系統(tǒng)過度增加的成本。與此同時，為了能夠更好的保證蓄電池壽命較為長久，最好是在陰雨天時也能讓蓄電池保持足夠的電能。

2.2 計算

1）計算太陽能電池容量

由于在此類太陽能照明系統(tǒng)中節(jié)約成本占主要部分，所以需要注重節(jié)約成本。對太陽能電池容量的計算有其原則，即太陽能電池方陣每天得到的電能需要大于或者等于電池負載所要消耗的能量。按照一般情況來說，應(yīng)該參照幾個標(biāo)準(zhǔn)語參數(shù)。例如，安裝地點的年平均輻射量、太陽能電池的特性以及照明負載所需要的電流和電壓數(shù)等。

2）計算蓄電池容量

作為太陽能LED 照明系統(tǒng)中的重要組成部分，在計算蓄電池容量時應(yīng)該更加注意。系統(tǒng)日用電量、自給天數(shù)和蓄電池的放電深度共同決定了蓄電池的容量。然而，蓄電池的放電深度應(yīng)該嚴格按照蓄電池的類型來確定，一般情況下，鉛酸蓄電池的深度應(yīng)該保持在30%～50%。

日常生活中，太陽能LED 照明系統(tǒng)應(yīng)用的最常見的例子就是街道兩旁的路燈。因為道路照明與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，所以在照明方面要求選用壽命長、定向發(fā)光、以及綠色又環(huán)保的太陽能LED 照明系統(tǒng)。

3 結(jié)論

本文闡述了太陽能LED 照明系統(tǒng)的組成與特性，并且將理論與實踐相結(jié)合，設(shè)計了該系統(tǒng)的應(yīng)用方案。以此，希望這些研究與設(shè)計能夠在日后實際應(yīng)用以及理論創(chuàng)新的過程中起到一定的作用。

[1]周婷婷.太陽能LED照明系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].東華大學(xué)，2011.

[2]馮新紅.太陽能LED照明系統(tǒng)的特點及發(fā)展[J].科技資訊，2011.

[3]郭鳳儀，周坤，姜麗麗，張鳳龍，屠宇.太陽能LED照明控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電工電能新技術(shù)，2012.