探讨太阳能楼道照明系统

【摘 要】随着能源危机的发生，我国开始注重能源利用的问题。目前，最为主流的楼道节能方式是太阳能楼道照明系统，它主要是利用可再生能源太阳能实现照明，能够有效的节约能源，具有很大的发展空间。

【关键词】太阳能；楼道照明；节约能源

1 太阳能楼道照明系统实现的背景

目前，国内的楼宇楼道照明都是采用传统的220V的白炽灯或节能灯，每层楼道装上手控或声控等控制开关，加上时间控制器。这种楼道照明系统使用已经几十年了，现在还在被广泛采用。但这种楼道照明系统存在着其与生俱来的缺点，给住户带来很大的不便。节能与环保已经成为当代产品开发的首要考虑因素。近几年楼宇智能化，智能家居是以家为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化，集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境。如何有效的减少照明用电的浪费和更好的管理照明系统已成为一个不可忽视问题。太阳能楼宇楼道照明系统，不仅可应用在普通的住宅，也可应用在学校、机关、工厂、商厦等所有的楼道照明上；它不仅仅能解决传统楼宇照明系统中存在的普遍问题，使所有楼道灯真正起到楼道照明的作用，还能节约大量的人力、物力；尤其是提倡低碳经济的现在，它还是真正意义上的节能环保、安全可靠的照明系统；一旦市电系统出现故障，它也能保证楼道照明的正常。这种照明系统如果在全国推广，它的经济价值是无法估量的，它的社会价值是不可低估的。

2 太阳能楼道照明系统工作原理分析

太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏数组首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。白天的时候，太阳能电池吸收太阳光子能产生电能，通过控制器吧电能储存在蓄电池里，当夜幕降临或者灯具周围的广度较低时，蓄电池通过控制器向光源供电设定的时间后切断，这样就可以照明了。

3 太阳能楼道照明系统设计时需要考虑的问题

元件的散热问题：热阻Rth是限制热流自结散出的热阻。热阻和电阻是相似的概念。如同电阻公式R=V/I，有相应的热阻公式Rth=T /P，这里T是温升，以K（Kelvin）为单位；P是功率耗散，以W为单位；因此Rth的单位为K/W。对于垂直安装在大气中的器件，热阻决定于结至环境热阻Rth j-a；电子电路的静电保护：静电放电（ESD）是大家熟知的电磁兼容问题，它可引起电子设备失灵或使其损坏，当半导体器件单独放置或装入电路模块时，即使没有加电，也可能找成这些器件的永久性损坏。对静电放电敏感的元件被称为静电放电敏感元件（ESDS）。如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度，就会对元件造成损坏。这是MOS器件出现故障的最主要的原因。氧化层越薄，则元件对静电放电的敏感性也越大。故障通常表现为元件本身对电源有一定阻值的短路现象。

4 实现太阳能楼道照明系统的三个特点

4.1 使用光能，降低能源消耗

本系统由太阳能电池板供电，整栋住宅楼道照明采用整体布局、分体安装集中供电方式。白天屋顶的大功率太阳能电池把光能转换为电能，储入大容量可充放的免维护蓄电池，夜晚光亮度不足时，声、光或红外感应系统自动开启，当探测到有人走动信息后，自动启动亮灯装置，并延时30秒～180秒后自行关闭。与高成本的化石燃料污染和全球温室效应相比，太阳能不仅使用范围广，而且更经济。在近期的民意调查中，当受访对象被问及哪类能源最适合子孙后代时，太阳能的得分高出所有其它能源。光伏系统在提供电力的同时，不会排放二氧化碳。一块光伏组件在25年的有效使用期内，可减少约7.5吨的碳排放量。

4.2 采用太阳能非晶硅层压电池组件代替常规单晶或多晶硅组件

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低廉，非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。非晶硅层压电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。

4.3 太阳能楼道灯工作状态的控制技术优化整合

太阳能楼道灯工作状态控制优化整合主要具有以下几个特点：①具有特大功率，光亮度相当于白炽灯150W-250W时，每天8小时照明，可在连续阴雨9天内正常工作；②应用了具有充放电保护功能、光敏自控装置和时控装置的光电智能控制器，使产品可有效地节约能源，增加有效照明时间，降低生产成本；③中央控制器单元采用单片机控制，并在智能控制器中建立了全球不同纬度的全年日照时间数据。使用时在控制器中输入所在地区纬度，调整好年、月、日和开/关机的时间，就能够长年自动跟踪环境光线；④在大面积使用后，启动和关闭的时差很小，从而比较好的克服了传统太阳能灯因启动时差过大而产生的种种弊端。

5 结语

近十年以来，我国建筑体系的不断发展，也对照明系统提出了更高的要求。随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化出现。使用太阳能楼道照明系统是未来发展的必然趋势，但是这种系统也存在一定的问题，我们积极去解决就能为人们造福，建造一个环保的社会。

【参考文献】

[1]张世冬.单片机在楼宇照明中的应用[J].科技致富向导，2011（11）.

[2]冯永锋.太阳能与建筑拥抱[J].知识就是力量，2005（10）.

[3]徐娜.太阳能发光树扮靓城市街道[J].科学之友（上旬），2010（07）.