太陽能LED燈具技術要求

隨著太陽能光伏技術的發展和進步,太陽能電池作為一種新能源,在民用方面首先應用在照明燈具上,太陽能燈具產品由於環保節能的雙重優勢。太陽能LED照明產品是新一代的綠色環保照明產品,它的主要部件包括太陽能光伏電池(PV技術)和半導體照明光源(LED)。因為LED太陽能燈集成了太陽能光伏發電和LED固態照明優點的太陽能LED照明系統,實現了新一代能源和新型光源的完美結合。但是,在太陽能照明燈具的設計中,涉及光源、太陽能電池系統、蓄電池充放電控制許多因素,其中任何一個環節出現問題都會造成產品缺陷。


一、先瞭解一下太陽能燈具組成:
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。
1、太陽能電池板
2、充放電控制器
3、蓄電池
4、負載
5、燈具外殼

二、設計使用時需注意的問題:(以LED草坪燈為例)

1、LED的特性接近穩壓二極體,工作電壓變化0、1V,工作電流可能變化20mA左右。為了安全,普通情況下使用串聯限流電阻,極大的能量損失顯然不適合太陽能草坪燈,並且LED亮度隨工作電壓變化。採用升壓電路是一個好辦法,也可以用簡單的恒流電路,總之一定要自動限流,否則將損壞LED。

2、一般LED的峰值電流50~100mA,反向電壓6V左右,注意不要超過這個極限,尤其在太陽能電池反接或者蓄電池空載,升壓電路峰值電壓過高時,很可能超過這個極限,損壞LED。

3、LED溫度特性不好,溫度上升5℃,光通量下降3%,夏季使用要注意。

4、工作電壓離散性大,同一型號,同一批次的LED工作電壓都有一定差別,不宜並聯使用。一定要並聯使用,應該考慮均流。

5、超高亮白光LED色溫為6400k~30000k。目前,低色溫的超高亮白光LED尚沒有進入市場,因此用超高亮白光LED製造的太陽能草坪燈光穿透能力比較差,所以在光學設計上要注意。

6、靜電對超高亮白光LED影響很大,在安裝時要有防靜電設施,工人要佩帶防靜電手腕。受靜電傷害的超高亮白光LED當時可能憑眼睛看不出來,但是使用壽命將變短。

7、系統組合中要注意光敏感測器,太陽能燈需要光控開關,有的設計者往往會使用光敏電阻來自動開關燈,實際上太陽能電池本身就是一個極好的光敏感測器,用它做光敏開關,特性比光敏電阻要好。對於太陽能庭院燈的應用問題不大,但是對於僅僅使用一隻1、2VNi-Cd電池的太陽能草坪燈來說,太陽能電池元件由四片太陽能電池串聯組成,電壓低,弱光下電壓更低,以至天沒有黑電壓已經低於0、7V,造成光控開關失靈。在這種情況下,只要加一隻電晶體直接耦合放大,即可解決問題。

8、按蓄電池電壓高低控制負載大小,太陽能燈往往對連續陰雨天可維持時間要求很高,這就增加了系統的成本。我們在連續陰雨天蓄電池電壓降低時減少LED或者節能燈接入的個數,或者減少太陽能燈每天的發光時間,這就減少了系統的成本。

9、閃爍變光,漸亮漸暗是節能的好辦法,它一方面可以增加太陽能草坪燈照射效果,另一方面可以通過改變閃爍占空比控制蓄電池平均輸出電流,延長系統工作時間,或者在同等條件下,可降低成本。
10、三色基色高效節能燈的開關速度。這個問題非常重要,它甚至決定了太陽能草坪燈的使用壽命,三色基色高效節能燈啟動時有高達10~20倍的啟動電流,系統在承受這樣大的電流情況下會造成電壓的大幅度下降,太陽能草坪燈就無法啟動或者反復啟動,導致最後的損壞。

11、目前太陽能電池還不能夠使用在主幹道照明上。公路主幹道的照明有法定的照度要求,就目前太陽能電池的轉換效率和價格而言,還不能夠滿足這個要求。但在不久的將來隨著各方面技術水準的提高,太陽能電池一定會應用於公路主幹道的照明上。

12、關於儲能電容,太陽能電池的使用壽命在25年以上,普通蓄電池的使用壽命在2~3年,所以蓄電池是太陽能電力系統中最薄弱的環節。儲能電容可以在一定程度上解決這個問題。儲能電容的使用壽命可以達到10年以上,而且控制電路簡單,但是昂貴的價格限制了它的應用,目前僅僅應用在部分交通信號燈和裝飾燈上。隨著技術水準的提高,產品價格的下降,它將是一種最有希望成為太陽能電池配套的理想儲能元件。

綜上所述,太陽能電池是一個巨大的PN結,它把太陽能轉換為電能。LED則是另一個可以將電能轉換為光線的PN結,它的轉換效率在不斷提高,相信不久就可以達到節能燈的水準,而使用壽命可以卻可以達到10萬小時以上,這才是真正意義上的綠色照明。

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