对太阳能LED照明系统的研究

摘 要 随着世界能源的日益枯竭，可持续发展观念深入人心。与此同时，世界各国也更加注重新型自然能源的开发与利用。在诸多可利用自然能源之中，太阳能以它独特的清洁、可再生特点受到了世界各国的广泛青睐。LED（Light Emitting Diode）则是一种节能环保的光源，故，如若太阳能够与LED光源相结合，将会成为一种新型的照明系统，而这个系统在新时代更是具有其独特的意义与价值。太阳能LED照明系统之所以能够广泛应用在各种照明场合，是因为它在我们生活中扮演无处不在的角色。本文阐述了太阳能照明系统的组成和特性，并且根据太阳能LED照明系统的特性，制定出与之相适应的太阳能LED照明系统的最佳实施方案。

关键词 太阳能；LED照明；特性；计算系统

中图分类号TM92 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）109-0205-02

在世界经济迅猛发展的大背景下，能源的占有量对世界各国的发展有着不容忽视的意义。新能源的出现无疑给世界带来了新的曙光，并且很好的解决了能源消耗量日益严重的恶劣情况，因此成为了世界各国共同的发展目标。在众多自然能源中，太阳能以其分布广、无污染的特点被认可成为一种新型替代能源。太阳能与LED发光源相结合之后展现出来的优势在日常生活中无处不在。例如，它可以在一定程度上降低功率消耗、降低太阳能灯的工具成本，另一方面，不但提高了灯的照明度，而且提高了其自身的性价比，在照明与环保两个方面都起着重要作用。

1 太阳能LED照明系统的组成与特性

1.1太阳能LED照明系统的组成

太阳能LED照明系统由太阳能电池、控制器、蓄电池、LED照明负载以及备用电源组成。在此，即使蓄电池不能供给太阳能LED照明系统所需要的电源时，备用电源也能直接向LED照明系统负载供电，这样一来，有效的保证了该照明系统的正常使用，与此同时更加降低了经济成本。太阳能LED照明系统中各个组成部分都有其不同的功能。

1）太阳能电池

太阳能LED照明系统中，太阳能电池将太阳的辐射能转换成电能，这是太阳能电池在这一照明系统中起到的最主要的作用。然而，因为太阳辐射强度和温度有着较大的差异，这时就需要利用蓄电池来应对太阳辐射强度较大时的情况，并且能将转化的电能进行存储工作。

2）控制器

控制器总体控制太阳能LED照明系统，它包括蓄电池电压以及太阳能电池电压的采集，分析蓄电池的工作状态，控制蓄电池供电和备用电源之间的转换。

3）蓄电池

蓄电池的主要作用是在白天将太阳能电池所产生的电能进行储存，夜间再将所储存的能量释放出来，供照明使用，也正是这一功能使蓄电池成为太阳能LED照明系统的关键部分。另外，为了保证发电系统能够正常的工作，必须配置具有可靠性能、合理容量的蓄电池。

4）LED照明负载

系统照明的最重要组成部分便是LED照明负载。在这个过程中，需要根据LED自身的特性来选择正确的控制策略，以此来达到它与蓄电池电压的匹配，并且实现太阳能LED照明的独特优势。

5）备用电源

日常应用的过程中，难免会出现连续长时间阴雨天气的状况，这时，由于蓄电池不能及时充电故而导致不能向负载供电，所以系统增加了备用电源这一部分。在设计系统控制器的过程中，为备用电池提供了一个低压直流电输入接口，在出现意外情况的时候，220V交流市电能够通过开关电源而转换为低压直流电，这样就可以供给LED照明系统相关电量。

1.2太阳能LED照明系统的特性

1）节能

太阳能照明系统利用太阳能电池发电，并且选用LED作为光源，在同等亮度下，耗电量极低，由此创造的节能价值使太阳能LED系统有着十分光明的前景。

2）环保

太阳能LED系统将太阳辐射能转化为电能，这一特点与其他发电方法相比，有效的避免了材料污染。这样一来，减轻了材料污染严重的问题。

2 太阳能LED照明系统的设计方案

2.1选用与设计

1）选用太阳能电池

世界上最早的太阳能电池是用单晶硅提炼出来的，虽然用此材料在原料方面占有相对程度上的优势，但是由于提炼它的过程十分困难，所以人们研究了多晶硅太阳能电池和其他的电池种类。考虑到市场取向、应用前景等问题，在选用太阳能电池的时候应该选用原材料资源丰富、成本较低、本身使用寿命较长的电池。

2）选用蓄电池

蓄电池作为太阳能LED照明系统的储能装置，它将白天接收到的阳光存储起来，在夜间向LED照明负载进行供电活动，以此来保证LED照明系统能够正常运行。在认识到蓄电池的重要性之后，在选用方面则需要确定相应的适用标准。例如，应该选取寿命较长且易于维护的蓄电池，只有这样才能保证蓄电池在太阳能LED照明系统中起到其应有的作用。

3）设计光伏系统

在设计光伏系统之前应该将理论与实践相结合，制定出更好的设计方案。在设计的过程中，应该考虑到不同的气候，从而能保证它在阴雨天气的情况下仍然能够正常使用。另外，也要注意考虑到光伏阵列不适合过大，应该制定合理的大小以此来避免该系统过度增加的成本。与此同时，为了能够更好的保证蓄电池寿命较为长久，最好是在阴雨天时也能让蓄电池保持足够的电能。

2.2计算

1）计算太阳能电池容量

由于在此类太阳能照明系统中节约成本占主要部分，所以需要注重节约成本。对太阳能电池容量的计算有其原则，即太阳能电池方阵每天得到的电能需要大于或者等于电池负载所要消耗的能量。按照一般情况来说，应该参照几个标准语参数。例如，安装地点的年平均辐射量、太阳能电池的特性以及照明负载所需要的电流和电压数等。

2）计算蓄电池容量

作为太阳能LED照明系统中的重要组成部分，在计算蓄电池容量时应该更加注意。系统日用电量、自给天数和蓄电池的放电深度共同决定了蓄电池的容量。然而，蓄电池的放电深度应该严格按照蓄电池的类型来确定，一般情况下，铅酸蓄电池的深度应该保持在30%～50%。

日常生活中，太阳能LED照明系统应用的最常见的例子就是街道两旁的路灯。因为道路照明与人们生产生活密切相关，所以在照明方面要求选用寿命长、定向发光、以及绿色又环保的太阳能LED照明系统。

3 结论

本文阐述了太阳能LED照明系统的组成与特性，并且将理论与实践相结合，设计了该系统的应用方案。以此，希望这些研究与设计能够在日后实际应用以及理论创新的过程中起到一定的作用。

参考文献

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