太陽能與LED結合創造綠色新能源

當今世界,石油、煤炭、天然氣等主要能源正面臨資源枯竭的危險,同時,環保壓力也在不斷增加,因此,環保、節能已經成為世界範圍內各行各業努力追求的目標。太陽能是一種清潔的綠色能源,半導體發光二極體(LED)也是一種環保、節能、高效的固態電光源。

在過去的一百多年中,照明光源經歷了三個重要的階段:白熾燈,螢光燈,HID燈。其中白熾燈是第一代光源,螢光燈是第二代光源,高強度氣體放電燈是第三代光源(HID)。如今在照明界具有廣闊的發展前景的LED光源被稱為第四代光源。LED作為新穎的半導體光源,具有壽命長、發光效率高、功耗低、啟動時間短、結構牢固等特點。

1. 太陽能光伏發電的原理:
太陽能光伏發電是依靠太陽能電池元件,利用半導體材料的電子學特性,當太陽光照射在半導體PN結上,由於P-N結勢壘區產生了較強的內建靜電場,因而產生在勢壘區中的非平衡電子和空穴或產生在勢壘區外但擴散進勢壘區的非平衡電子和空穴,在內建靜電場的作用下,各自向相反方向運動,離開勢壘區,結果使P區電勢升高,N區電勢降低,從而在外電路中產生電壓和電流,將光能轉化成電能。太陽能光伏發電系統大體上可以分為兩類,一類是並網發電系統,即和公用電網通過標準介面相連接,像一個小型的發電廠;另一類是獨立式發電系統,即在自己的閉路系統內部形成電路。並網發電系統通過光伏陣列將接收來的太陽輻射能量經過高頻直流轉換後變成高壓直流電,經過逆變器逆變後向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發電系統光伏陣列首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載,並將多餘能量經過充電控制器後以化學能的形式儲存在蓄電池中。

2.LED照明的優點:
LED半導體照明光源除具有使用壽命長、發光效率高、體積小、重量輕、環保安全可靠等優點以外,還有一個顯著優點就是由於LED啟動電壓和工作電壓一致,所以不需使用鎮流器。這樣在節省成本和能耗的同時,也大大縮短了通斷電的回應時間。

太陽能電池的回應時間相當多,

3. 太陽能與LED照明的結合
太陽能光伏發電技術能與LED照明完美結合的關鍵在於兩者同為直流電、電壓低且能互相匹配。因此兩者的結合不需要將太陽能電池產生的直流電轉化為交流電,因此大大提高了整個照明系統的效率。同時,借助於並網技術或利用蓄電池充放能量,使其優勢更加明顯。隨著相關技術的深入研究,LED的發光效率正在不斷提高,超高亮度的LED將要問世,勢必會取代普通照明電光源,並大量節約能源且無污染。

超高亮度的LED相信是未來的主流,也能夠帶動照明燈具改朝換代,配合風力、太陽能,會是相當有永續概念的新指標。這種新的模式,已經有包括中國、歐洲與日本在測試應用中,大規模商業化的腳步正在加快。

由於LED的工作電流是直流,且工作電壓較低。太陽電池將光能轉化為直流電能,且太陽電池元件可以通過串並聯方式組合得到實際需要的電壓。這些特點恰好與LED相匹配,兩者結合將獲得很高的能源利用率、較高的安全性能和可靠性,實現節能、環保、安全、高效的照明系統,實現十分完美的結合。

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