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从光源、太阳能电池和充放电操控谈太阳能照明环亚娱乐ag88真人版

来源:http://www.yiyoumask.com 编辑:环亚娱乐ag88真人版 时间:2018/09/21

  从光源、太阳能电池和充放电操控谈太阳能照明

  跟着太阳能光伏技能的开展和前进,在民用方面首要运用在照明灯具上,近几年来,太阳能灯具产品因为环保节能的两层优势,太阳能庭院灯和太阳能草坪灯,太阳能装饰灯等方面的运用现已逐步构成规划。如安在许多耀眼的商业广告中,挑选一款比较合适当地气候条件而又经济有用的太阳能灯具产品呢?这一直是用户的终究疑问?

  在太阳能照明灯具的规划中,触及光源、太阳能电池体系、蓄电池充放电操控许多要素,其间任何一个环节出现问题都会形成产品缺点。那就让咱们先了解一下太阳能灯具组成吧!

  1、太阳能电池板

  2、充放电操控器

  3、 蓄电池

  4、负载

  5、灯具外壳

  太阳能电池

  太阳能电池首要功用在将光能变换成电能,这个现象称之为光伏效应。在许多太阳光电池中较遍及且较有用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种,在太阳光足够日照好的东西部区域,选用多晶硅太阳能电池为好,因多晶硅太阳能电池出产工艺相对简略,价格比单晶低。变换功率在近几年不断进步。在阴雨天比较多阳光相对不是很足够的南边区域,选用单晶硅太阳能电池为好,因单晶硅太阳能电池电功用参数比较安稳。当然非晶硅太阳能电池在室内阳光很弱的情况下比较好,因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。

  首要,任何一款太阳能灯具产品咱们有必要先了解太阳能电池,太阳能电池有五大电功用参数:

  1、Isc是短路电流

  2、是峰值电流

  3、Voc是开路电压

  4、Vm是峰值电压

  5、Pm是峰值功率

  Pm是峰值功率= Im是峰值电流×Vm是峰值电压

  注:以上核算跟据太阳能电池的外特性

  关于单片太阳能电池来说,它是一个PN结,除了当太阳光照耀在上面时,它能够发生电能外,它还具有PN结的全部特性。在规范光照条件下,它的额外输出电压为0.48V。在太阳能照明灯具运用中的太阳能电池组件都是由多片太阳能电池衔接构成的。

  用户能够先看太阳能电池来知道价格,功用及太阳能灯具照明的安稳性,下面我会依据和负载,蓄电池之间作介绍。

  充放电操控器

  不管太阳能灯具巨细,一个功用杰出的充放电操控电路是必不可少的。为了延伸蓄电池的运用寿数,有必要对它的充放电条件加以约束,避免蓄电池过充电及深度放电,.别的,因为太阳能光伏发电体系的输入能量极不安稳,光伏发电体系中对蓄电池充电的操控要比一般蓄电池充电的操控要杂乱些。关于太阳能灯具的规划来说,成功与失利往往就取决于充放电操控电路的成功与失利。

  没有一个功用杰出的充放电操控电路,就不可能有一个功用杰出的太阳能灯具。充放电操控器有必要要到以下几个特色:

  1、防反充电操控

  2、防过充电操控

  3、防过放电操控

  4、温度补偿

  蓄电池

  因为太阳能光伏发电体系的输入能量极不安稳,所以一般需求装备蓄电池体系才干作业,太阳能灯具也不破例,有必要装备蓄电池才干作业。一般有铅酸蓄电池、Ni -Cd蓄电池、Ni-H蓄电池,它们的容量挑选直接影响体系的可靠性以及体系价格。蓄电池容量的挑选一般要遵从以下准则:首要在能够满意夜晚照明的前提下,把白日太阳能电池组件的能量尽量存储下来,一起还要能够存储满意接连阴雨天夜晚照明需求的电能。蓄电池容量过小不能够满意夜晚照明的需求,蓄电池容量过大,一方面蓄电池一直处在亏电状况,影响蓄电池寿数,一起形成糟蹋。

  蓄电池的挑选也是要看太阳能电池,环亚ag88。负载来断定的,下面咱们在体系规划中作介绍。

  负载

  太阳能灯具产品以节能环保为优势,当然负载要节能,寿数长。咱们一般选用LED灯与12V直流节能灯及低压钠灯等。

  现在大都草坪灯选用LED作为光源,LED寿数长,能够达100000小时以上,作业电压低,十分合适运用在太阳能草坪灯上。

  庭园灯一般选用12V直流节能灯,直流节能灯电压为直流,无需逆变,便利安全。

  路灯一般选用12V直流节能灯与低压钠灯,低压钠灯火效高(可达200LM/W)。但因为低压钠灯价格比较贵重,选用较少。

  灯具外壳

  咱们收集了许多国外太阳能灯材料,在漂亮和节能两者之间,大大都都挑选节能。灯具外观要求不要很高,相对有用就行。现在有许多厂家外观很漂亮,选用不锈钢外壳。但功用究竟怎样呢?这又让咱们沉思!

  体系规划

  一款好的太阳能灯具产品,关键在于体系规划,怎样才是合理的体系规划呢?那就让咱们先了解一下影响体系的几个重要要素吧!

  纬度

  太阳能方阵面上的年总辐射量

  最长无日照天数

  日耗电量

  均匀每日峰值日照时数

  让咱们试想一下:假如太阳能电池充电量缺乏每天放电量会怎样呢?假如接连几年阴雨天体系还能照明吗?这些问题都要咱们规划人员的精心规划。下面我又给咱们介绍一种简略判别太阳能灯详细系功用的办法:咱们有必要知道体系负载功率,1:太阳能电池功率有必要比负载功率高出4倍以上体系才干正常作业。2:蓄电池容量有必要比负载日耗电量高出3倍以上(西部区域),南边区域要高出5倍以上为好。

  太阳能灯具之一

  1太阳能电池的外特性

  从运用的视点论说,咱们首要关怀的是太阳能电池的外特性。首要,关于单片太阳能电池来说,它是一个PN结,除了当太阳光照耀在上面时,它能够发生电能外,它还具有PN结的全部特性。在规范光照条件下,它的额外输出电压为0.48V。在太阳能照明灯具运用中的太阳能电池组件都是由多片太阳能电池衔接构成的。它具有负的温度系数,温度每上升一度,电压下降2mV,关于多片太阳能电池组成的太阳能电池组件。

  太阳能电池一般都如下参数:Isc是短路电流,Im是峰值电流,Voc是开路电压。Vm是峰值电压,Pm是峰值功率。

  在运用中,太阳能电池开路或许短路都不会形成损坏,实践上咱们也正是利用它的这个特性对体系蓄电池充放电进行操控的。

  太阳能电池在运用中有必要留意的问题

  2.1 太阳能电池功率的挑选

  咱们所说的太阳能电池输出功率Wp是规范太阳光照条件下,即:欧洲委员会界说的101规范,辐射强度1000W/m2,大气质量AM1.5,电池温度 25℃条件下,太阳能电池的输出功率。这个条件大约和平常晴天正午前后的太阳光照条件差不多,(在长江下游区域只能挨近这个数值)这并不象有些人幻想的那样,只需有阳光就会有额外输出功率,乃至以为太阳能电池在夜晚日光灯下也能够正常运用。这就是说,太阳能电池的输出功率是随机的,在不同的时刻,不同的地址,相同一块太阳能电池的输出功率是不同的。

  太阳能灯具的规划和灯具的运用区域有关。太阳能电池组件额外输出功率和灯具输入功率之间联系在华东区域大约是2~4:1,详细份额要依据灯具每天作业时刻以及对接连阴雨天照明要求决议。别的太阳能电池的输出功率大约120W/m2。

  2.2 蓄电池容量的挑选

  因为太阳能光伏发电体系的输入能量极不安稳,所以一般需求装备蓄电池体系才干作业,太阳能灯具也不破例,有必要装备蓄电池才干作业。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池,它们的容量挑选直接影响体系的可靠性以及体系价格。蓄电池容量的挑选一般要遵从以下准则:首要在能够满意夜晚照明的前提下,把白日太阳能电池组件的能量尽量存储下来,一起还要能够存储满意接连阴雨天夜晚照明需求的电能。蓄电池容量过小不能够满意夜晚照明的需求,蓄电池容量过大,一方面蓄电池一直处在亏电状况,影响蓄电池寿数,一起形成糟蹋。

  2.3 太阳能电池封装方式的挑选

  现在太阳能电池的封装方式首要有2种,层压和滴胶,层压工艺能够确保太阳能电池作业寿数25年以上,滴胶尽管其时漂亮,可是太阳能电池作业寿数只是1~2年。因而,1W以下的小功率太阳能草坪灯,在没有过高寿数要求的情况下,能够运用滴胶封装方式,关于运用年限有规则的太阳能灯,主张运用层压的封装方式。别的,有一种硅凝胶用于滴胶封装太阳能电池,听说作业寿数能够到达10年。

  2.4 太阳能电池装置歪斜视点的挑选和装饰性外罩

  为了漂亮,许多的太阳能灯具的工厂将太阳能电池水平放置,在这种情况下,太阳能电池的输出功率将削减15%~20%,假如再在太阳能电池上面添加一个装饰性外罩,太阳能电池的输出功率又将削减5%左右,太阳能电池价格贵重,咱们收集了许多国外太阳能灯材料,在漂亮和节能两者之间,大大都都挑选节能。在长江下游太阳能电池的最抱负歪斜视点是40度左右,方向为正南边。

  2.5 热岛效应

  单片太阳能电池一般是不能运用的,实践运用的是太阳能电池组件。太阳电池组件是由多片太阳能电池组合而成,用以到达期望的电压值。太阳能电池组件在运用过程中,假如有一片太阳能电池独自被遮挡,例如树叶鸟粪等,独自被遮挡的太阳能电池在激烈阳光照耀下就会发热损坏,所以整个太阳能电池组件损坏。这就是所谓热岛效应。为了避免热岛效应,一般是将太阳能电池歪斜放置,使树叶等不能附着,一起在太阳能电池组件上装置防鸟针。

  3 太阳能灯具中蓄电池的充放电操控

  不管太阳能灯具巨细,一个功用杰出的充放电操控电路是必不可少的。为了延伸蓄电池的运用寿数,有必要对它的充放电条件加以约束,避免蓄电池过充电及深度放电,别的,因为太阳能光伏发电体系的输入能量极不安稳,光伏发电体系中对蓄电池充电的操控要比一般蓄电池充电的操控要杂乱些。关于太阳能灯具的规划来说,成功与失利往往就取决于充放电操控电路的成功与失利,没有一个功用杰出的充放电操控电路,就不可能有一个功用杰出的太阳能灯具。

  3.1 防反充电操控

  避免反充电功用,一般来说,就是在太阳能电池回路中串联一个二极管,二极管避免反充电,这个二极管应该是肖特基二极管,肖特基二极管的压降比一般二极管低。别的,还能够用场效应晶体管操控避免反充电功用,它的管压降比肖特基二极管更低,只是操控电路要比前面杂乱一些。

  3.2 防过充电操控

  避免过充电功用,能够在输入回路中串联或许并联一个泄放晶体管,电压辨别电路操控晶体管的开关,将剩余的太阳能电池能量经过晶体管泄放,确保没有过高的电压给蓄电池充电。关键是避免过充电压的挑选,单节铅酸蓄电池为2.2V。

  3.3 防过放电操控

  除了Ni-Cd电池外,其它蓄电池一般都要具有避免蓄电池过放电功用,因为会形成蓄电池过放电永久性损坏。需求留意的是,太阳能电池体系一般相对蓄电池是小倍率放电,所以放电截止电压不宜过低。

  3.4 温度补偿

  温度补偿,蓄电池电压操控点是跟着环境温度而改动的,所以太阳能灯体系应该有一个受温度操控的基准电压。关于单节铅酸蓄电池是-3~-7mV/℃,咱们一般选用-4mV/℃。

  4 太阳能灯具光源的挑选

  现在大都草坪灯选用LED作为光源,LED寿数长,能够到达100000小时以上,作业电压低,十分合适运用在太阳能草坪灯上。特别是LED技能现已完成了其关键性打破,并且其特性在曩昔5年中有很大地进步。一起功用价格比也有较大地进步。别的,LED由低压直流供电,其光源操控本钱低,调理明暗,频频开关都是可能的,并且不会对LED的功用发生不良影响。操控色彩,改动光的散布,发生动态幻景都是可能的,所以它特别合适在太阳能草坪灯上运用。有许多其固有的特性,运用时假如不留意就会形成不良后果。可是LED现在在市场上出售LED的发光功率仅能到达15Lm/W,只能到达三色基色高效节能灯 1/3,三色基色高效节能灯的发光功率能够到达50 Lm/W ~60Lm/W。从价格上看,现在出产每Lm的本钱:三色基色高效节能灯(含电子镇流器)0.022元,2002年f5mm白光LED价格为 1.9~3.0元,现在出产每Lm的本钱高,价格相差悬殊。从运用寿数上看,三色基色高效节能灯(含电子镇流器)的寿数能够到达6000小时,LED能够到达100000小时以上,从表面上看,LED寿数是三色基色高效节能灯(含电子镇流器)的几十倍,可是现实并非如此。现在太阳能草坪灯大大都选用超高亮白光LED,它在20mA下超高亮白光LED光通保持率到达初始强度50%的时刻(寿数)不到10000小时,复旦大学电光源所从前证明了上述观点。这就是说,现在在许多情况下LED并非是最好的太阳能草坪灯火源,除非它是等级低,运用年限仅1~2年的太阳能草坪灯,或许是1w以下的太阳能草坪灯。关于1W 以上的太阳能草坪灯,最好运用三色基色高效节能灯。现在有一些太阳能草坪灯用30~40只超高亮白光LED,输入功率2W以上,在这种情况下,假如使假如用三色基色高效节能灯,价格只是LED的1/10,光通量为本来的4倍,现在现已研制成功2~10W的低压直流三色基色高效节能灯,寿数能够到达6000 小时。依据上述剖析,咱们以为有调理明暗、频频开关功用的1W以下的小功率太阳能草坪灯,一般应该运用LED作为光源。可是在运用超高亮白光LED时特别要留意光通保持率问题,不然简略引发事端。关于功率较大的太阳能草坪灯,现在运用三色基色高效节能灯比较合理。这儿要着重的是,以上定论只是是现在地剖析,当LED技能水平进步今后,价格下降,以上定论需求改动。

  关于太阳能庭院灯,从可靠性、功用价格比、色温,和发光功率几个方面归纳考虑,咱们以为抱负的光源现在应该是三色基色高效节能灯。

  5 LED运用留意事项

  1)因为LED的作业电压改动0.1V,作业电流可能改动20mA左右。为了安全,一般情况下运用串联限流电阻,极大的能量丢失明显不合适太阳能草坪灯,并且LED亮度随作业电压改动。选用升压电路是一个好办法,也能够用简略的恒流电路,总归必定要主动限流,不然将损坏LED。

  2)一般LED的峰值电流50~100mA,反向电压6V左右,留意不要超越这个极限,尤其在太阳能电池反接或许蓄电池空载,升压电路峰值电压过高时,很可能超越这个极限,损坏LED。

  3)LED温度特性欠好,温度上升5℃,光通量下降3%,夏日运用要留意。

  4)作业电压离散性大,同一类型,同一批次的LED作业电压都有必定不同,不宜串联运用。必定要并联运用,应该考虑均流。

  5)超高亮白光LED色温为6400k~30000k。现在,低色温的超高亮白光LED尚没有进入市场,因而用超高亮白光LED制作的太阳能草坪灯火穿透才能比较差,所以在光学规划上要留意。

  6)静电对超高亮白光LED影响很大,在装置时要有防静电设备,工人要佩戴防静电手腕。受静电损伤的超高亮白光LED其时可能凭眼睛看不出来,可是运用寿数将变短。

  6 体系组合中的几个问题

  1)光敏传感器,太阳能灯需求光控开关,有的规划者往往会用光敏电阻来主动开关灯,实践上太阳能电池自身就是一个极好的光敏传感器,用它做光敏开关,特性比光敏电阻好。关于太阳能庭院灯问题不大,可是关于只是运用一只1.2VNi-Cd电池的太阳能草坪灯来说,太阳能电池组件由4片太阳能电池串联组成,电压低,弱光下电压更低,以至于天还没有黑电压现已低于0.7V,形成光控开关失灵。在这种情况下,只需加一只晶体管直接耦合扩大,即可处理问题。

  2)按蓄电池电压凹凸操控负载巨细,对太阳能灯在接连阴雨地利可保持的时刻要求很高,这就添加体系本钱。咱们在接连阴雨天蓄电池电压下降时削减LED或许削减太阳灯接入个数,或许削减太阳能灯每天的发光时刻,这就下降了体系本钱。

  3)闪耀变光,渐亮渐暗是节能的好办法,它一方面能够添加太阳能草坪灯照耀作用,另一方面能够经过改动闪耀占空比操控蓄电池均匀输出电流,延伸体系作业时刻,或许在同等条件下,可下降本钱。

  4)三色基色高效节能灯的开关速度。这个问题十分重要,它乃至决议了太阳能草坪灯的运用寿数,三色基色高效节能灯发动时有高达10~20倍的发动电流,体系在接受这样大的电流情况下,可能电压有大幅度下降,太阳能草坪灯无法发动或许重复发动,直至损坏。

  5)现在太阳能电池还不能够运用在主干道照明上。公路主干道的照明有法定的照度要求,就现在太阳能电池的变换功率和价格讲,还不能够满意这个要求。但在不久的将来跟着各方面的技能水平的进步,太阳能电池必定会运用在公路主干道的照明上。

  6)关于储能电容,太阳能电池的运用寿数在25年以上,一般蓄电池的运用寿数在2~3年,所以蓄电池是太阳能电力体系中最单薄的环节。储能电容能够在必定程度上处理这个问题。储能电容的运用寿数能够到达10年以上,并且操控电路简略,可是贵重的价格约束了它的运用,现在只是运用在部分交通信号灯和装饰灯上。跟着技能水平的进步,产品价格的下降,它将是一种最有期望成为和太阳能电池配套的抱负储能元件。当然现在也有选用胶体蓄电池的,一般质量好的能够确保寿数在5~7年,如此大大进步了太阳能庭院灯与路灯的初次维护期。

  7 有关太阳能电池在照明灯具上运用的技能

  7.1 用于草坪灯高功率升压电路

  小功率太阳能草坪灯一般都有升压电路,现在各厂家选用振荡电路,电感升压。电感选用规范色码电感器,规范色码电感器中运用敞开磁路,磁通丢失大,所以电路功率低。假如选用闭合磁路制作电感升压,如磁环,升压电路功率将有很大进步。从前用f10磁环制作电感,在同等条件下进行比照试验,选用闭合磁路制作电感要比选用规范色码电感器功率进步20%~40%。但出于本钱考虑现在绝大大都厂家仍是选用规范色码电感器。

7.2 RJ01型太阳能灯操控电路

  RJ01型操控器选用贴片化规划,具有以下功用:

  1)蓄电池过放电维护;
2)充电后主动康复放电功用;
3)蓄电池过充电维护;
4)防反充(蓄电池向太阳电池充电);
5)温度补偿功用;
6)主动开关灯功用(晚上负载接通,白日负载堵截);

  7.3 分时/分压太阳能灯控智能制器

  太阳能灯作为一种新式节能灯具,它与传统灯具比较有许多长处,可是它的价格贵重又是推广运用的瓶颈,因而,怎么下降太阳能灯的本钱是一个重要的课题。分时,分压操控太阳能灯技能就是处理这个问题的好办法。
分时、分压操控太阳能灯技能的中心就是依据夜晚不一起间段,人们对照度不同要求,操控太阳能灯的输入功率,以及依据太阳能电池白日吸收能量的巨细,操控太阳能灯的输入功率,到达用最小本钱规划出能够满意最恶劣气候条件下人们对太阳能灯的最基本要求。

  展望——从PN结到PN结的绿色照明

  太阳能电池正在以出乎人们意料的惊人速度开展。依据科学家的保存估量,在未来的10年里,环亚娱乐ag88真人版,太阳能电池的均匀变换功率要到达20%以上,而价格要下降一半,这就是说,10年今后的今日,咱们用于照明电力的一半可能来源于太阳能,到达从PN结到PN结真实的绿色照明。咱们知道,太阳能电池是一个巨大的PN结,它把太阳能变换为电能。LED是另一个能够将电能变换为光线的PN结,它的变换功率一天一六合在进步,将来就能够到达节能灯的水平,而运用寿数能够到达 10万小时以上,这是真实意义上的绿色照明。

  (修改:xiaoyao)
 

  

   太阳能照明太阳能电池光源