太陽能LED照明系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展

1、太陽能LED照明系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展摘要:太陽能LED照明系統(tǒng)以綠色環(huán)保節(jié)能并具可持續(xù)性的特點(diǎn)而備受關(guān)注，具有廣闊的市場空間和巨大的發(fā)展?jié)摿Α１疚慕榻B了太陽能LED照明系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，闡述了太陽能LED照明系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和發(fā)展障礙，對(duì)下一步研究及未來前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞丄ED照明太陽能成本高太陽能LED照明系統(tǒng)由智能控制器、太陽能電池組件、儲(chǔ)能組件、LED電路及LED光源等部分組成（見圖1）,其工作原理是：白天有太陽光的時(shí)候，太陽電池組產(chǎn)生的電能一部分供LED使用,另一部分通過智能控制器由蓄電池儲(chǔ)存起來，當(dāng)晚上或者陰雨天氣時(shí)丄ED光源由蓄電池供電。因此，太陽能電池組件安裝時(shí)一定要面朝太陽方

2、向,并且盡量保持清潔以確保太陽光的透過率。太陽能LED照明系統(tǒng)因其能源充足、綠色環(huán)保并具可持續(xù)性等特點(diǎn)而備受青睞，具有廣泛的市場空間和發(fā)展?jié)摿Α?太陽能LED照明系統(tǒng)的特點(diǎn)眾所周知，當(dāng)前的太陽能光伏發(fā)電具有清潔無污染、不受地域限制、獲取能源花費(fèi)時(shí)間短等特點(diǎn)丄ED光源也因其環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)成為未來理想的照明光源，而太陽能LED照明系統(tǒng)將這兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步完美的結(jié)合起來，因此更具優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.1環(huán)保更明顯太陽能LED照明系統(tǒng)的能量由太陽能電池組件提供，通過光伏效應(yīng)將太陽光能量轉(zhuǎn)化為電能，再提供給LED使用。與太陽能系統(tǒng)光伏發(fā)電對(duì)環(huán)境不會(huì)有污染和LED光源不存在汞等材料

3、污染相比，太陽能LED照明系統(tǒng)將這兩者的環(huán)保優(yōu)點(diǎn)有效結(jié)合了起來，既不對(duì)環(huán)境構(gòu)成威脅,也不存在材料污染的難題。1.2節(jié)能更突出該系統(tǒng)使用太陽能電池組間發(fā)電，不用燃料,而且選用LED作為光源，在同樣照明亮度下，其耗電量僅為白熾燈的1/8,熒光燈管的1/2。在我國，即使只有1/3的白熾燈被LED代替,每年就可以節(jié)省用電1011度，相當(dāng)于一個(gè)三峽工程的全年的發(fā)電量。在天然氣、煤炭等能源供應(yīng)日益緊張的今天，太陽能LED照明系統(tǒng)巨大的節(jié)能價(jià)值無疑為它的發(fā)展提供了光明的前景。1.3能源利用率更高太陽能電池組件直接將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，并且通過并聯(lián)、串聯(lián)等方式再匹配對(duì)應(yīng)的蓄電池就得到LED所需要的電壓。與傳

4、統(tǒng)供電相比，它既不需要AC/DC轉(zhuǎn)化，也無需進(jìn)行復(fù)雜、昂貴的管線布置,就可獲得較高的能源利用率，并更具安全性和經(jīng)濟(jì)性。1.4安裝更方便每一個(gè)太陽能LED燈具都是獨(dú)立的電源，無需電力設(shè)計(jì)、電力增容及人工電源控制等，而只要像種樹一樣，挖一個(gè)洞，埋一根桿”可以隨意放置，安裝、使用都更加方便。2太陽能LED照明系統(tǒng)發(fā)展存在的障礙當(dāng)前太陽能LED照明系統(tǒng)有許多需要改進(jìn)和完善的地方，在一定程度上影響了該系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮和利用。表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。2.1太陽能電池發(fā)電效率低影響太陽能LED效率太陽能LED照明系統(tǒng)中LED驅(qū)動(dòng)電能主要由太陽能電池組件提供而目前太陽能電池的發(fā)電效率普遍都比較低，所有種類中轉(zhuǎn)化效率

5、最高的單晶硅太陽電池，光電轉(zhuǎn)化效率為15%左右，最高雖可達(dá)24%,但它的制作成本太大。多晶硅太陽能電池和單晶硅太陽電池制作工藝相似且成本較低，但它的光電轉(zhuǎn)化效率又只有12%左右。非晶硅太陽能電池在弱光條件下也能發(fā)電，但是其轉(zhuǎn)化率也只是10%左右,且其轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的延長會(huì)衰減。綜上，太陽能電池組件的轉(zhuǎn)化效率偏低，成為嚴(yán)重影響太陽能LED照明系統(tǒng)效率的主要原因之一。2.2LED發(fā)光效率制約了太陽能LED照明系統(tǒng)發(fā)光性能LED作為太陽能LED照明系統(tǒng)的光源,其發(fā)光性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)光性能。LED的發(fā)光效率由內(nèi)量子效率、外量子效率等因素共同決定。當(dāng)前丄ED內(nèi)部存在大量非輻射缺陷產(chǎn)生的自發(fā)極化和壓

6、電效應(yīng)導(dǎo)致發(fā)光效率下降，即Droop現(xiàn)象。另外丄ED中的無法及時(shí)散出的熱量引起結(jié)溫的升高也是LED發(fā)光效率下降的主要原因。改善LED性能、提高發(fā)光效率成為太陽能LED照明系統(tǒng)的關(guān)鍵性問題之一,制約了太陽能LED照明系統(tǒng)的發(fā)展。2.3成本高是普及太陽能LED照明系統(tǒng)的主要障礙由于硅材料價(jià)格上漲和供應(yīng)瓶頸，太陽能LED照明系統(tǒng)電成本偏高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)一度電太陽能電池組件成本為五元，是傳統(tǒng)火力發(fā)電成本的10倍。太陽能LED照明系統(tǒng)成本偏高的另一原因是系統(tǒng)中光源LED的成本也很高，以產(chǎn)生1000流明的光通量為例，用白熾燈成本小于1美元,用緊湊型熒光燈的成本小于2美元，而使用十顆大功率LED的成本超過20

7、美元,不用電纜的費(fèi)用和后來節(jié)約電費(fèi)又很難抵消光源的價(jià)格差。綜上，由于太陽能發(fā)電及LED光源的成本高導(dǎo)致太陽能LED照明系統(tǒng)價(jià)格偏高，成為影響其廣泛應(yīng)用的主要障礙。2.4蓄電池是太陽能LED照明系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)，影響著照明系統(tǒng)的壽命太陽能LED照明系統(tǒng)中經(jīng)常用的單晶硅太陽能電池的壽命可達(dá)25年，光源LED燈的壽命更是理論上可達(dá)10萬個(gè)小時(shí)，而普通蓄電池的壽命一般為23年儲(chǔ)能電容的壽命雖可達(dá)10年以上，能在一定程度上解決這個(gè)問題，但儲(chǔ)能電容價(jià)格又十分昂貴。蓄電池成為太陽能LED照明系統(tǒng)應(yīng)用急需解決的關(guān)鍵問題。3展望太陽能LED照明系統(tǒng)在應(yīng)用過程中雖存在不少問題，為下一步的研究提出了新的課題，比如如何提高太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)化率和LED燈的光效來提升太陽能LED照明系統(tǒng)的效率；改善蓄電池提高蓄電池的壽命以延長太陽能LED照明系統(tǒng)的使用壽命；加強(qiáng)新技術(shù)的利用降低太陽能LED照明系統(tǒng)成本。但是太陽能LED照明系統(tǒng)對(duì)緩和日益凸顯的能源問題、減少環(huán)境污染、降低溫室效應(yīng)具有重要的作用和意義，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，它的發(fā)展前景更加光明，市場發(fā)展空間愈加廣闊，也必將對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。參考文獻(xiàn)張樓英，周雷，孫云龍，等太陽能照明系統(tǒng)光源的選擇J.現(xiàn)代顯示,2006(11):4144.劉卓.太陽能LED照明系統(tǒng)D.復(fù)旦大學(xué)碩士論文,201