太陽能LED原理圖-LED照明結構、作用、應用領域等-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-01-15
太陽能LED照明系統的規模和應用形式各異，系統規模跨度很大，小到0.3～2W的草坪燈，大到幾百瓦的太陽能LED高桿燈。其應用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間等諸多領域都能得到廣泛的應用。盡管太陽能LED照明系統規模大小不一，但其組成結構和工作原理基本相同。太陽能LED照明系統由太陽能電池方陣;蓄電池;控制器(有的控制器集成有LED驅動器功能，也有將控制器和LED驅動器分立);LED光源構成。太陽能LED照明系統構成如圖1所示。
LED具有光線質量高，基本上無輻射，可靠耐用，維護費用極為低廉等優勢，屬于典型的綠色照明光源。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽能LED照明燈具使用成本，使之達到或接近工頻交流電照明系統初裝的成本，并且具有保護環境、安裝簡便、操作安全、經濟節能等優點。
采用平頭LED的柱式和炬式組合光源結構，通過合理控制平頭LED安裝傾斜角度，可使LED組合光源所發出光的均勻度及照度得到大幅提升。為太陽能LED照明系統專門研制的組合十字型和矩形組合發光源，充分發揮平頭LED開光角度大、光均勻度好和圓頭LED點面積亮度高的優點，使兩者取長補短，發揮最大的光效，克服了平頭LED點面積亮度不如圓頭LED，而圓頭LED光均勻度不如平頭LED的缺點。通過對傳統太陽能LED照明燈具結構、智能控制器、光源結構的更新和技術改進，進行最佳傾斜角設計，使平頭和圓頭LED的優勢互補，從而使其發光更均勻、整體亮度更高、成本更低、更有利于應用推廣。
對于獨立太陽能LED照明系統，提高能量利用率，研究科學的系統能量控制策略，可以降低獨立太陽能LED照明系統的投資費用。目前太陽能電池組件、控制器、蓄電池、LED光源是太陽能LED照明燈具產品的四個主要部件，它們各自的使用壽命參考值見表2。
| 主要部件 | 太陽能電池組件 | 控制器 | 蓄電池 | 照明光源 |
| 參考壽命 | 25年 | 10年 | 3-5年 | 150000小時 |
1)LED發光效率高、亮度大。LED的光源效率目前已達100lm/W，而且還有很大的發展空間，理論值達250lm/W。采用LED光源可相應減小太陽能電池板面積和蓄電池容量，或在同樣太陽能電池板面積和蓄電池容量情況下，可以延長連續陰雨天使用天數。
2)LED壽命長、產品質量可靠。LED使用壽命在50000h以上，基本上與太陽能電池板使用壽命同步，使太陽能照明系統的總體性能大大提高。而一般太陽能照明燈具通常使用電子節能燈作為光源，電子節能燈壽命在3000～5000h，并且，光衰明顯，基本上每年要更換一次。LED光源的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍達到道路使用照度要求，而高壓鈉燈光衰大，一年左右已經下降30%以上，因此，LED光源在使用功率的設計上可以比高壓鈉燈低。
3)太陽能LED路燈、LED庭院燈采用新型全自動太陽能照明控制器，具有光控、時控和發光亮度可調的功能。天黑時全功率開始工作，夜深時半功率工作，天亮后自動關閉。半功率工作時段可根據用戶要求進行設定，每天設置時段可以不同。設定好后，以七天為周期自動循環工作。使用傳統照明燈具控制光亮，只能是讓部分燈具熄滅，致使道路照度出現肋條暗區，造成安全隱患，已為世界部分國家所禁止。太陽能LED燈具獨特的二次光學設計，將LED光源發出的光照射到所需照明的區域，進一步提高了光照效率，以達到節能目的。
4)太陽能LED草坪燈、LED地燈配合LED專用控制器，可實現七彩跳變、漸變、追逐、流水、擴張、壓縮等多種動態效果，也可以根據應用要求組合排列成一定動態圖形，廣泛應用園林廣場、步行街、庭院、公園、道路、花園等場合。
5)LED是低電壓工作產品，不需將太陽能電池產生的直流電壓逆變成AC220V就能直接使用。既提高了太陽能LED照明系統的工作效率(逆變器會產生20%的用電損耗)，又不存在用電安全隱患。LED是低壓器件，驅動單只LED的電壓為安全電壓，所以它是一個比使用高電壓照明燈具更安全的照明燈具，特別適用于公共場所(例如：路燈照明、廠礦照明、汽車照明、民用照明等)。
6)LED作為點光源，如果設計合理，很大程度上可以直接解決傳統球狀光源必須依靠光發射來解決的二次取光及光損耗問題。對光照射面的均勻度可控，理論上可以做到在目標區域內完全均勻，這也能避免傳統光源“燈下亮”現象而減少光浪費。
7)色溫可選，在不同場合應用LED光源，是提高效率、降低成本的一個重要途徑;技術進步空間依然很大。太陽能LED路燈的光顯色性比高壓鈉燈高許多，高壓鈉燈顯色指數只有23左右，而LED顯色指數達到75以上，從視覺心理角度考慮，達到同等亮度，LED的光照度平均值可以比高壓鈉燈降低20%以上，(參照英國道理照明標準)。
8)LED發光具有單向性，沒有光的漫射，保證光照效率;每個單元LED只有很小體積，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環境。傳統的高壓鈉燈必須依靠燈桿的高度才能達到足夠的照射面積，而LED路燈自身發光角度可達到140度，可擴大道路照射面積。同時降低燈桿的高度，一般高壓鈉燈10m的燈桿，用LED光源只需8m就可達到同樣照射面積。
9)施工快捷、方便，每一個太陽能LED照明系統都是一個獨立的照明單元，充電、放電、控制都是獨立完成，無需挖溝、布線、回填，即時安裝，即時應用。
10)維護成本低：相對于傳統路燈，由于LED光源壽命長，可降低維護成本。
目前的太陽能LED照明燈具主要是應用在城市次干道和鄉村道路等場合，還不能完全代替市電道路照明，但是從長遠看，隨著太陽能電池板價格的下降和節能光源的研究，太陽能LED照明燈具一定會發揮越來越重要的作用。
太陽能LED照明燈具主要應用于以下領域：
1)太陽能LED交通信號燈。在我國，早在20世紀70年代初太陽能電池就被使用在航標燈上，由于太陽能光伏照明裝置具有可以不需要電網、不需要敷設電線、靈活機動等優點，無論在航海、航空、還是公路交通信號燈上都得到了非常廣泛的應用，并取得了良好的經濟效益和社會效益。
2)太陽能LED草坪燈。這是我國目前最大的太陽能電池應用項目，也是我國產量最大的太陽能光伏LED照明裝置，它的產量遠遠超過其他太陽能光伏照明裝置的總和，2006年出口近2億只，世界范圍內90%以上的太陽能LED草坪燈都是我國制造的。
3)太陽能LED手電筒。這是最近幾年剛剛興起的一種太陽能產品，產量每年在遞增。
4)太陽能LED標示燈。用于在夜晚指示需要標示的物體。
5)太陽能LED道路照明燈具。這就是目前人們所指的太陽能LED路燈，近年來在國內受到各級政府和媒體關注，許多制造廠和開發商對這個項目的投資熱情非常高，盡管太陽能LED道路照明燈具在整個道路照明燈具中所占的比例很小，但是人們似乎感覺到它將成為太陽能光伏照明裝置的主流，甚至將來可以取代傳統的道路照明燈具。
6)太陽能LED景觀燈。太陽能LED景觀燈外觀設計大多采用金屬與工程塑料相結合壓鑄成型，燈體可呈現出圓形、方形、幾何圖案等多種形狀，儀態萬千、風格迥異，或豪華典雅、或簡潔明快。燈體顏色有白、紅、綠、蘭、紫、黃等，依次漸變或閃爍。天黑后景觀照明控制系統自動啟動亮燈裝置，太陽能LED景觀燈可發出均勻柔和的光線，幾種顏色跳躍漸變，使整個城市的夜晚在一瞬間律動起來。
7)太陽能LED高桿燈。太陽能高桿燈一般桿高8～13m，照明功率50W～130W，有效照明面積可達幾百平方米。
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