一种太阳能光控照明电路的设计与制作
目 录
一、引言 1
（一）太阳能光控电路的背景及意义和可行性 1
（二）本论文的主要工作 1
二、主要元器件介绍 1
（一）太阳能光伏板 1
（二）光敏电阻 2
（三）恒流源 2
三、太阳能光控电路的方案设计 3
（一）供电电路方案设计 3
（二）光控电路方案设计 4
（三）照明电路方案设计 4
四、整体电路设计 5
五、硬件电路的设计 6
（一）供电电路的设计及其主要元器件的选择 6
（二）光控电路的设计及其主要元器件的选择 7
（三）照明电路的设计及其主要元器件的选择 8
六、制作调试 8
谢辞 10
总结 10
参考文献资料 11
附录 12
一、引言
（一）太阳能光控电路的背景及意义和可行性
太阳能是一次性能源，也是可再生能源。太阳能具有资源丰富，可免费使用，无需运输，对环境无任何污染等优点。它为人类带来了一种新的生活形态，使社会及我们进入了一个节约能源减少污染的清洁能源时代。太阳能（Solar Energy），一般指的是太阳光的辐射能量，在当代一般用作发电。目前，世界各国在对太阳能的应用方面还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低等问题，但其在照明方面现已取得一定成果。例如现在在农村推行的“千灯万盏”便民计划，就大多采用了由太阳能电池板供电的路灯来铺设在路边。这种太阳能供电路灯，既使用了太阳能这一清洁能源来减轻火力发电造成的环境污染，也在控制方面采用了光控电路设计，减少了因人为原因造成的不必要的能源消耗，而且 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
因这一新型路灯采用的是太阳能供电，所以这也形成了其单体供电储能的设计，较之于传统路灯减少了运输电能的导线费用和铺设费用。总而言之，新型的太阳能光控路灯较之传统路灯，具备所用能源污染小、费用开支少及能有效减少不必要的能源消耗等优点。在家庭照明方面，其优点更为突出。一块80cm*30cm的太阳能板配上一个足够大的蓄电池，经太阳光照一天，即可供应正常的家庭用节能led灯，不间断照明八小时以上！光控电路在家庭里的应用，更可使住户感受到智能照明生活的方便。以此可见在家庭照明方面，太阳能光控电路也有不俗的表现！
随着现代科技不断日新月异的改进，太阳能这一清洁能源必将普及进入百姓家中。先阶段已能做到代替用户家中大部分的照明用电及室外路灯照明用电。传统的电路照明方式，存在因人为因素造成的耗电过多、所用能源不清洁及搭设电网所用成本高等缺点。而采用太阳能光控电路，将有效减少因人为因素造成的耗电过多的问题。在供电能源方面，太阳能这一清洁能源较之传统的火力发电能，有效减少环境污染。在电路搭设方面，太阳能光控电路的搭设成本比传统电路要经济、环保的多。
（二）本论文的主要工作
本电路以一组LED为供电目标和控制对象，研究太阳能的供电电路、电能储存方法及光控电路的搭设，在电路中还加入了保护电路的设计，以确保电路稳定、高效的工作。本电路能够对周围光线的强度做出反应，即当周围光强较弱（以人眼感官为准）时，能自动打开照明装置，当周围光线足够强烈时，能自动关闭照明装置；可做到完全由太阳能板供电，不需要接入外部电源。本论文主旨为，使太阳能供电照明系统可以进入百姓家中，逐步改善家庭照明用电结构，减少家庭照明用电消耗和开支。带领用户体验光控照明生活。
二、主要元器件介绍
（一）太阳能光伏板
太阳能光伏板是太阳能发电体系中的核心组件之一，其主要功能是将太阳光中的光能转化为电能，其可以输出能够存入蓄电池中的直流电。太阳能光伏板是太阳能发电体系中最重要的核心部件。根据国际电工委员会IEC：1215：1993的标准要求，其大多采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的电池组件。该电池组件可用于各种光伏系统、独立光伏电站以及并网光伏电站等。
太阳能光伏板的使用寿命，主要取决于钢化玻璃、电池片、TPT及EVA等组件的材质，一般使用较好一点材料的厂家做出来的电池板，其使用寿命可以达到25年之久，但随着周围环境的影响，构成太阳能光伏板的材料组件会随着时间的流逝而老化。一般情况下，太阳能光伏板用满20年后功率会衰减30%，用满25年后功率会衰减70%。
本电路中采用的太阳能光伏板单块可提供9V电压，共计两块太阳能光伏板以串联形式接入电路，提供18V电压输出。
（二）光敏电阻
光敏电阻在实际中一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的信号变化转换为电的信号变化）等方面。常用的光敏电阻是硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的，它的电阻值会随着入射光的强弱而发生改变。周围入射光强则自身电阻减小，周围入射光弱则自身阻值增大。本电路采用的是5715型光敏电阻，其封装类型为属环氧树脂封装，为直插型（DIP)元器件。
（三）恒流源
在实际电路中，恒流源大多相当于一个高压稳压电源和一个高阻值电阻的串联，恒流源的主要特点是外部阻抗的改变对其输出的电流的大小影响极小（因为其内部的“高阻值”可能高出外部阻抗很多个数量级，所以其外部阻抗改变对整个串联阻值的影响极小）。本电路采用的恒流源芯片为2861.最高耐压为40V，最大电流1.2A。
三、太阳能光控电路的方案设计
（一）供电电路方案设计
如图1所示：供电电路由太阳能光伏板、蓄电池和保护电路等部分构成。太阳能光伏板可转换光能为电能，并向蓄电电池供电，蓄电电池存储电能，并在电路工作时，向后续电路提供由光能转换来的电能。在供电电路中，保护电路部分起到阻止夜间电流，由蓄电池倒流向太阳能板以及保证太阳能板输出电压能够使蓄电电池正常工作等作用。
在电能存储方面，本电路采用的是应用广泛的蓄电电池储能方式，该储能方式是将太阳能光伏板提供的电能转化为化学能存储在蓄电电池中。并在需要时，向后续电路供电。
（二）光控电路方案设计
如图2所示：光控电路主要由光敏电阻及继电器这两部分组成，当时间为白天时，光敏电阻受阳光照射，这时它的阻值呈低阻状态，继电器单元（开关部分未画出）无法正常工作，其常开触点未闭合，所以电源无法向照明设备供电。当夜晚来临或光线昏暗时，光敏电阻呈现高阻状态，继电器单元（开关部分未画出）将变为电流导通状态，继电器常开触点吸合，此时电源向照明设备供电，并使其正常工作。
（三）照明电路方案设计
如图3所示：照明电路由LED照明电路以及保护电路等部分组成。在照明电路中，保护电路部分将起到稳定输入电流、降低能耗并输出能够保障LED设备正常工作的电流的作用。
四、整体电路设计
如图4所示：本论文所叙述的电路主要由太阳能光伏板、蓄电电池、光控开关（由光敏电阻及继电器等组成）、LED照明设备及各保护电路等部分组成。太阳光照充足时，太阳光照中蕴含的光能将由供电电路进行转化并存储；当夜晚来临或光线昏暗时，光控开关闭合使蓄电电池与照明电路之间形成通路，蓄电电池输出的电流将使照明电路正常工作并点亮LED照明设备，开始照明。
一、引言 1
（一）太阳能光控电路的背景及意义和可行性 1
（二）本论文的主要工作 1
二、主要元器件介绍 1
（一）太阳能光伏板 1
（二）光敏电阻 2
（三）恒流源 2
三、太阳能光控电路的方案设计 3
（一）供电电路方案设计 3
（二）光控电路方案设计 4
（三）照明电路方案设计 4
四、整体电路设计 5
五、硬件电路的设计 6
（一）供电电路的设计及其主要元器件的选择 6
（二）光控电路的设计及其主要元器件的选择 7
（三）照明电路的设计及其主要元器件的选择 8
六、制作调试 8
谢辞 10
总结 10
参考文献资料 11
附录 12
一、引言
（一）太阳能光控电路的背景及意义和可行性
太阳能是一次性能源，也是可再生能源。太阳能具有资源丰富，可免费使用，无需运输，对环境无任何污染等优点。它为人类带来了一种新的生活形态，使社会及我们进入了一个节约能源减少污染的清洁能源时代。太阳能（Solar Energy），一般指的是太阳光的辐射能量，在当代一般用作发电。目前，世界各国在对太阳能的应用方面还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低等问题，但其在照明方面现已取得一定成果。例如现在在农村推行的“千灯万盏”便民计划，就大多采用了由太阳能电池板供电的路灯来铺设在路边。这种太阳能供电路灯，既使用了太阳能这一清洁能源来减轻火力发电造成的环境污染，也在控制方面采用了光控电路设计，减少了因人为原因造成的不必要的能源消耗，而且 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
因这一新型路灯采用的是太阳能供电，所以这也形成了其单体供电储能的设计，较之于传统路灯减少了运输电能的导线费用和铺设费用。总而言之，新型的太阳能光控路灯较之传统路灯，具备所用能源污染小、费用开支少及能有效减少不必要的能源消耗等优点。在家庭照明方面，其优点更为突出。一块80cm*30cm的太阳能板配上一个足够大的蓄电池，经太阳光照一天，即可供应正常的家庭用节能led灯，不间断照明八小时以上！光控电路在家庭里的应用，更可使住户感受到智能照明生活的方便。以此可见在家庭照明方面，太阳能光控电路也有不俗的表现！
随着现代科技不断日新月异的改进，太阳能这一清洁能源必将普及进入百姓家中。先阶段已能做到代替用户家中大部分的照明用电及室外路灯照明用电。传统的电路照明方式，存在因人为因素造成的耗电过多、所用能源不清洁及搭设电网所用成本高等缺点。而采用太阳能光控电路，将有效减少因人为因素造成的耗电过多的问题。在供电能源方面，太阳能这一清洁能源较之传统的火力发电能，有效减少环境污染。在电路搭设方面，太阳能光控电路的搭设成本比传统电路要经济、环保的多。
（二）本论文的主要工作
本电路以一组LED为供电目标和控制对象，研究太阳能的供电电路、电能储存方法及光控电路的搭设，在电路中还加入了保护电路的设计，以确保电路稳定、高效的工作。本电路能够对周围光线的强度做出反应，即当周围光强较弱（以人眼感官为准）时，能自动打开照明装置，当周围光线足够强烈时，能自动关闭照明装置；可做到完全由太阳能板供电，不需要接入外部电源。本论文主旨为，使太阳能供电照明系统可以进入百姓家中，逐步改善家庭照明用电结构，减少家庭照明用电消耗和开支。带领用户体验光控照明生活。
二、主要元器件介绍
（一）太阳能光伏板
太阳能光伏板是太阳能发电体系中的核心组件之一，其主要功能是将太阳光中的光能转化为电能，其可以输出能够存入蓄电池中的直流电。太阳能光伏板是太阳能发电体系中最重要的核心部件。根据国际电工委员会IEC：1215：1993的标准要求，其大多采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的电池组件。该电池组件可用于各种光伏系统、独立光伏电站以及并网光伏电站等。
太阳能光伏板的使用寿命，主要取决于钢化玻璃、电池片、TPT及EVA等组件的材质，一般使用较好一点材料的厂家做出来的电池板，其使用寿命可以达到25年之久，但随着周围环境的影响，构成太阳能光伏板的材料组件会随着时间的流逝而老化。一般情况下，太阳能光伏板用满20年后功率会衰减30%，用满25年后功率会衰减70%。
本电路中采用的太阳能光伏板单块可提供9V电压，共计两块太阳能光伏板以串联形式接入电路，提供18V电压输出。
（二）光敏电阻
光敏电阻在实际中一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的信号变化转换为电的信号变化）等方面。常用的光敏电阻是硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的，它的电阻值会随着入射光的强弱而发生改变。周围入射光强则自身电阻减小，周围入射光弱则自身阻值增大。本电路采用的是5715型光敏电阻，其封装类型为属环氧树脂封装，为直插型（DIP)元器件。
（三）恒流源
在实际电路中，恒流源大多相当于一个高压稳压电源和一个高阻值电阻的串联，恒流源的主要特点是外部阻抗的改变对其输出的电流的大小影响极小（因为其内部的“高阻值”可能高出外部阻抗很多个数量级，所以其外部阻抗改变对整个串联阻值的影响极小）。本电路采用的恒流源芯片为2861.最高耐压为40V，最大电流1.2A。
三、太阳能光控电路的方案设计
（一）供电电路方案设计
如图1所示：供电电路由太阳能光伏板、蓄电池和保护电路等部分构成。太阳能光伏板可转换光能为电能，并向蓄电电池供电，蓄电电池存储电能，并在电路工作时，向后续电路提供由光能转换来的电能。在供电电路中，保护电路部分起到阻止夜间电流，由蓄电池倒流向太阳能板以及保证太阳能板输出电压能够使蓄电电池正常工作等作用。
在电能存储方面，本电路采用的是应用广泛的蓄电电池储能方式，该储能方式是将太阳能光伏板提供的电能转化为化学能存储在蓄电电池中。并在需要时，向后续电路供电。
（二）光控电路方案设计
如图2所示：光控电路主要由光敏电阻及继电器这两部分组成，当时间为白天时，光敏电阻受阳光照射，这时它的阻值呈低阻状态，继电器单元（开关部分未画出）无法正常工作，其常开触点未闭合，所以电源无法向照明设备供电。当夜晚来临或光线昏暗时，光敏电阻呈现高阻状态，继电器单元（开关部分未画出）将变为电流导通状态，继电器常开触点吸合，此时电源向照明设备供电，并使其正常工作。
（三）照明电路方案设计
如图3所示：照明电路由LED照明电路以及保护电路等部分组成。在照明电路中，保护电路部分将起到稳定输入电流、降低能耗并输出能够保障LED设备正常工作的电流的作用。
四、整体电路设计
如图4所示：本论文所叙述的电路主要由太阳能光伏板、蓄电电池、光控开关（由光敏电阻及继电器等组成）、LED照明设备及各保护电路等部分组成。太阳光照充足时，太阳光照中蕴含的光能将由供电电路进行转化并存储；当夜晚来临或光线昏暗时，光控开关闭合使蓄电电池与照明电路之间形成通路，蓄电电池输出的电流将使照明电路正常工作并点亮LED照明设备，开始照明。
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