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      太陽能LED照明系統構成

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      人氣:-發表時間:2017-12-21 15:17【

      太陽能LED照明系統的規模和應用形式各異,系統規??缍群艽?,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。

      (1)太陽能電池組件
      太陽能電池主要劃分為:晶體硅電池(包括單晶硅Monoc-Si、多晶硅Multi-Si、帶狀硅Ribbon/Sheetc-Si)、非晶硅電池(a-Si)、非硅電池(包括硒化銅銦CIS、碲化鎘CdTe)。太陽能電池的類型及特性見表1。


      在太陽能LED照明系統中最重要的是太陽能電池,因其是收集太陽光的核心組件。由于技術和材料的原因,單一太陽能電池的發電量是十分有限的,實用中的太陽能電池是單一電池經串、并聯組成的太陽能電池組件。近年來,作為太陽能電池主流技術的晶體硅電池的原材料價格不斷上漲,從而致使晶體硅電池的成本大幅攀升,這使得非晶硅電池成本優勢更加明顯。另外,薄膜電池(大大節約原材料使用,從而大幅降低成本)已成為太陽能電池的發展方向,但是其技術要求非常高,而非晶硅薄膜電池作為目前技術最成熟的薄膜電池,是目前薄膜電池中最富增長潛力的品種。
      (2)蓄電池
      蓄電池組是太陽能LED照明系統中的貯能裝置,由它將太陽能電池組件從太陽輻射能轉換來的直流電轉換為化學能貯存起來,以供負載應用。由于太陽能電池組件輸出的能量極不穩定,所以一般需要配置蓄電池才能使負載正常工作。太陽能電池產生的電能以化學能的形式儲存蓄電池中,在負載需要供電時,蓄電池將化學能轉換為電能供應給負載。蓄電池的特性直接影響太陽能LED照明系統的工作效率、可靠性和價格。蓄電池容量的選擇一般要遵循的原則是:首先在能夠滿足負載用電的前提下,把白天太陽能電池組件產生的電能盡量多的存儲下來,同時還要能夠存儲預定的連續陰雨天時負載需要的電能。
      蓄電池容量受到末端負載需用電量,日照時間(發電時間)的影響。因此蓄電池瓦時容量由預定的負載需用電量和連續無日照時間決定,因此蓄電池的性能直接影響著太陽能LED照明系統的工作特性。目前太陽能LED照明系統常用的是閥控密封鉛酸蓄電池、深放電吸液式鉛酸蓄電池、太陽能專用膠體蓄電池等。
      (3)控制器
      控制器的作用是使太陽能電池和蓄電池高效安全可靠地工作,以獲得最高效率并延長蓄電池的使用壽命??刂破鲗π铍姵氐某?、放電進行控制,并按照負載的電源需求控制太陽能電池組件和蓄電池對負載輸出電能,是整個太陽能LED照明系統的核心部分。通過控制器對蓄電池充放電條件加以限制,防止蓄電池反充電、過充電及過放電。另外,還應具有電路短路保護、反接保護、雷電保護及溫度補償等功能。由于太陽能電池的輸出能量極不穩定,對于太陽能發電系統的設計來說,控制器充放電控制電路的質量至關重要。
      控制器應使太陽能LED照明系統中的太陽能電池組件始終處于發電的最大功率點附近,以獲得最高效率。而充電控制通常采用脈沖寬度調制技術即PWM控制方式,放電控制主要是指當蓄電池缺電、系統故障,如蓄電池開路或接反時切斷開關。
      集成有LED驅動器的控制器,應具有恒流驅動LED特性,使流過LED的電流不隨蓄電池的電壓變化。并具有光控功能,天亮時自動關燈,天黑時自動開燈。并能通過檢測太陽能電池組件輸出和蓄電池電量,從而確定系統工作狀態,實現了整個系統的自動控制和智能管理。
      (4)LED光源
      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

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