新型太阳能LED路灯系统的研究与设计
新型太阳能LED路灯系统的研究与设计[20191223193201]
随着当代社会的能源的需求量不断增加，能源急剧消耗。节约能源迫在眉睫，人们开始开发各种新型能源。其中，太阳能作为一个天然可再生，环保无污染的新能源，倍受青睐。它已经成为了研究的重点。晶硅太阳能发电技术正在稳步发展。照明电器业相继推出节能型产品，其中的LED照明灯则是节能环保的典型产品。本课题研究的是利用太阳能板发电，通过电控制技术的处理，对负载LED灯源供电，和对蓄电池充电，最终制作为了太阳能路灯。
关键词：晶硅太阳能发电、LED照明、电路控制技术
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2晶硅太阳能发电介绍 1
1.2.1晶硅太阳能发展趋势 1
1.3太阳能发电系统的介绍 3
1.4太阳能路灯系统及其研究现状 4
1.4.1国内外的研究现状 4
1.5 LED简介 5
1.5.1 LED的发展历程和影响 5
1.5.2 LED灯主要特点 6
第二章 新型太阳能LED路灯系统的研究与设计 7
2.1 材料的选材 7
2.2 如何提高太阳能电池的受光强度 9
2.3控制器电路的研究 10
2.4路灯外形和布线的设计 12
2.5路灯测试 14
2.6实验结果的讨论。 19
2.7 总结与展望 19
参考文献 20
致 谢 21
.1课题研究背景
随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，化石能源正逐步消耗，世界各国将要面临的共同难题：能源危机。现代科技正在飞速发展，人类对能源的需求越来越大，每天人类消耗了大量的资源，地球上可利用的资源日益减少，人们已经察觉到问题的严重性，并采取一系列措施缓解资源紧缺的情况。于是，新的能源被开发出来了，它就是太阳能。太阳能取之不尽用之不竭，可行性高，成为当代科学家研究的重点并取得成果。本课题研究的是利用晶硅太阳能发电原理而制作的太阳能路灯，它高效节能方便经济，很有研究价值，新能源的开发利用研究正在不断开展。
1.2晶硅太阳能发电介绍
晶硅太阳能发电就是光伏发电，光伏发电就是把太阳能直接转换为电能。1839年贝克勒尔 （A.E.Becqurel）发现了“光生伏打效应(Photovoltaic Effect)” 1954年第一个单晶硅光伏电池在美国研制成功。20世纪70年代光伏产业开始快速发展。
光伏发电主要原理是半导体的光生伏打效应。其电池是由PN结构成，PN结两侧因为多数载流子扩散形成空间电荷区W，它的宽度很窄，形成了电场E1。势垒阻挡了向对方扩散。两边的少数载流子形成了牵引作用，将其拉到对方区域。待其相对平衡后，因为少数载流子数量不够，不足以输出电流。 然而，太阳能电池受到光子的冲击，光伏电池内产生了大量电子-空穴对，他们都处于不平衡状态，光生载流子，内建电场E1把它拉到对方区域，PN结电场内产生了电场，接通电路后，就产生了电流，形成了电能。我们吧这些组件通过串并联的方式组合在一起，就可以正常工作，在太阳光的照射下形成电能。
1.2.1晶硅太阳能发展趋势
太阳能作为可再生能源，一直是科学家们研究和利用的重点，其技术已经渐渐走向成熟，其应用也日益广泛，如太阳能汽车，太阳能路灯，太阳能充电器，光伏水泵等。（图1.2.1）随着光伏系统种类的日益增多，其系统的运用方式也越来越多。目前，光伏并网技术的太阳能发电已经成为科学家研究的热点，运用方面也渐渐普遍。随着太阳能电池行业的发展，科学家们
研究的主要方向是不断减少成本，扩大其运用范围，和不断增加电池的光电转换效率。目前世界各国相继推出“光伏屋顶计划”、“新阳光计划”等，过去的20年内，光伏行业稳步发
展，全球的光伏企业，正以25%的年均增长率增长。很多光伏企业迅速崛起。尽管原料有点空缺，光伏技术还是在不断发展。
图1.2.1 太阳能电站
由于其造价比较昂贵，目前还没有大规模的应用，后于的技术维护费用也是一笔不小的数目，所以尽可能降低成本，已成为现在研究的主题和热点。晶硅太阳能电池是目前光伏产品的主导产品（图1.2.2）。未来主要的发展方向是薄膜太阳能光伏电池技术的开发和利用。
图1.2.2 晶硅太阳能电池板
当前太阳能光伏行业正在稳健快速发展，市场很广阔，是一条见效很快的发展道路。
1.3太阳能发电系统的介绍
一般来说 太阳能光伏系统分为两大类：并网系统及混合系统。
1.3.1并网供电系统
并网供电系统最大的特点是电池组件产生的直流电流经过逆变器，变成交流电，然后接入到公共电网。这样的话，太阳能电池组件产生的电能除了供应负载工作之外，多余的电量返回到电网继续利用。当连续阴雨天气太阳能无法正常工作不能满足负载的供电的时候，就 利用电网供电。此系统免去了蓄电池的过量充电导致电能利用不充分的情况。缺点是由于逆变器的问题，可能部分能量会损失。
1.3.2并网混合供电系统
并网混合供电系统，并网混合供电系统的供电保障率相对较好。然而技术相对来说比较复杂，但它能提供稳定的电能供系统使用，以备系统不稳定的特殊情况。该系统的本质是逆变器和控制器实行一体化。从而保证整个系统的稳定供电，使系统达到最佳的工作状态。该系统中，当负载耗能很低或者处于一定范围内，太阳能组件产生的电能会输送到蓄电池或者并网传输电能，当出现紧急情况的时候，系统会自动断开与电网的连接，形成独立的供电系统。当特殊情况解决好后，则一切又恢复正常，再次切换到并网模式，正常供电。
并网发电效率是由三部分决定的：交流并网效率、光伏阵列的效率、逆变器效率。其中，交流并网效率主要是由变压器的效率决定的。光伏阵列的效率是由光照度、光伏电池板的 光电转换效率、表面尘埃阻挡物等因素共同决定的，逆变器效率则是逆变器输出的交流电功率与输出的直流功率之比。
随着当代社会的能源的需求量不断增加，能源急剧消耗。节约能源迫在眉睫，人们开始开发各种新型能源。其中，太阳能作为一个天然可再生，环保无污染的新能源，倍受青睐。它已经成为了研究的重点。晶硅太阳能发电技术正在稳步发展。照明电器业相继推出节能型产品，其中的LED照明灯则是节能环保的典型产品。本课题研究的是利用太阳能板发电，通过电控制技术的处理，对负载LED灯源供电，和对蓄电池充电，最终制作为了太阳能路灯。
关键词：晶硅太阳能发电、LED照明、电路控制技术
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2晶硅太阳能发电介绍 1
1.2.1晶硅太阳能发展趋势 1
1.3太阳能发电系统的介绍 3
1.4太阳能路灯系统及其研究现状 4
1.4.1国内外的研究现状 4
1.5 LED简介 5
1.5.1 LED的发展历程和影响 5
1.5.2 LED灯主要特点 6
第二章 新型太阳能LED路灯系统的研究与设计 7
2.1 材料的选材 7
2.2 如何提高太阳能电池的受光强度 9
2.3控制器电路的研究 10
2.4路灯外形和布线的设计 12
2.5路灯测试 14
2.6实验结果的讨论。 19
2.7 总结与展望 19
参考文献 20
致 谢 21
.1课题研究背景
随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，化石能源正逐步消耗，世界各国将要面临的共同难题：能源危机。现代科技正在飞速发展，人类对能源的需求越来越大，每天人类消耗了大量的资源，地球上可利用的资源日益减少，人们已经察觉到问题的严重性，并采取一系列措施缓解资源紧缺的情况。于是，新的能源被开发出来了，它就是太阳能。太阳能取之不尽用之不竭，可行性高，成为当代科学家研究的重点并取得成果。本课题研究的是利用晶硅太阳能发电原理而制作的太阳能路灯，它高效节能方便经济，很有研究价值，新能源的开发利用研究正在不断开展。
1.2晶硅太阳能发电介绍
晶硅太阳能发电就是光伏发电，光伏发电就是把太阳能直接转换为电能。1839年贝克勒尔 （A.E.Becqurel）发现了“光生伏打效应(Photovoltaic Effect)” 1954年第一个单晶硅光伏电池在美国研制成功。20世纪70年代光伏产业开始快速发展。
光伏发电主要原理是半导体的光生伏打效应。其电池是由PN结构成，PN结两侧因为多数载流子扩散形成空间电荷区W，它的宽度很窄，形成了电场E1。势垒阻挡了向对方扩散。两边的少数载流子形成了牵引作用，将其拉到对方区域。待其相对平衡后，因为少数载流子数量不够，不足以输出电流。 然而，太阳能电池受到光子的冲击，光伏电池内产生了大量电子-空穴对，他们都处于不平衡状态，光生载流子，内建电场E1把它拉到对方区域，PN结电场内产生了电场，接通电路后，就产生了电流，形成了电能。我们吧这些组件通过串并联的方式组合在一起，就可以正常工作，在太阳光的照射下形成电能。
1.2.1晶硅太阳能发展趋势
太阳能作为可再生能源，一直是科学家们研究和利用的重点，其技术已经渐渐走向成熟，其应用也日益广泛，如太阳能汽车，太阳能路灯，太阳能充电器，光伏水泵等。（图1.2.1）随着光伏系统种类的日益增多，其系统的运用方式也越来越多。目前，光伏并网技术的太阳能发电已经成为科学家研究的热点，运用方面也渐渐普遍。随着太阳能电池行业的发展，科学家们
研究的主要方向是不断减少成本，扩大其运用范围，和不断增加电池的光电转换效率。目前世界各国相继推出“光伏屋顶计划”、“新阳光计划”等，过去的20年内，光伏行业稳步发
展，全球的光伏企业，正以25%的年均增长率增长。很多光伏企业迅速崛起。尽管原料有点空缺，光伏技术还是在不断发展。
图1.2.1 太阳能电站
由于其造价比较昂贵，目前还没有大规模的应用，后于的技术维护费用也是一笔不小的数目，所以尽可能降低成本，已成为现在研究的主题和热点。晶硅太阳能电池是目前光伏产品的主导产品（图1.2.2）。未来主要的发展方向是薄膜太阳能光伏电池技术的开发和利用。
图1.2.2 晶硅太阳能电池板
当前太阳能光伏行业正在稳健快速发展，市场很广阔，是一条见效很快的发展道路。
1.3太阳能发电系统的介绍
一般来说 太阳能光伏系统分为两大类：并网系统及混合系统。
1.3.1并网供电系统
并网供电系统最大的特点是电池组件产生的直流电流经过逆变器，变成交流电，然后接入到公共电网。这样的话，太阳能电池组件产生的电能除了供应负载工作之外，多余的电量返回到电网继续利用。当连续阴雨天气太阳能无法正常工作不能满足负载的供电的时候，就 利用电网供电。此系统免去了蓄电池的过量充电导致电能利用不充分的情况。缺点是由于逆变器的问题，可能部分能量会损失。
1.3.2并网混合供电系统
并网混合供电系统，并网混合供电系统的供电保障率相对较好。然而技术相对来说比较复杂，但它能提供稳定的电能供系统使用，以备系统不稳定的特殊情况。该系统的本质是逆变器和控制器实行一体化。从而保证整个系统的稳定供电，使系统达到最佳的工作状态。该系统中，当负载耗能很低或者处于一定范围内，太阳能组件产生的电能会输送到蓄电池或者并网传输电能，当出现紧急情况的时候，系统会自动断开与电网的连接，形成独立的供电系统。当特殊情况解决好后，则一切又恢复正常，再次切换到并网模式，正常供电。
并网发电效率是由三部分决定的：交流并网效率、光伏阵列的效率、逆变器效率。其中，交流并网效率主要是由变压器的效率决定的。光伏阵列的效率是由光照度、光伏电池板的 光电转换效率、表面尘埃阻挡物等因素共同决定的，逆变器效率则是逆变器输出的交流电功率与输出的直流功率之比。
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