【正文】 Solar LED lamp is one new type of street lamp by uniting solar photo voltaic (PV) power generation technology and LED technology. The system stores electrical energy via battery, generated by ponents of solar cells, to supply night illumination of street lamps. Solar street lamps based on MCU control have many advantages: safety, reliability, easy to maintain。太陽(yáng)能LED 燈具以其優(yōu)越的節(jié)能效果、人文的光源照明控制，倍受客戶青睞，其性價(jià)比與工頻交流電燈具基本持 平，且具有不破壞環(huán)境、不消耗不可再生能源的特點(diǎn)，易于客戶接受，所以只要光源充足的地方就有太陽(yáng)能 LED 燈具開(kāi)發(fā)應(yīng)用的市場(chǎng)。 (2)安裝在交通路段、港口等作為指示燈，保證交通航海的安全有序。而能源問(wèn)題更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開(kāi)發(fā)利用更加劇了環(huán)境的惡 化。因此，人類遲早要面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面?；?源的利用不僅造成環(huán)境污染，同時(shí)會(huì)排放大量的溫室氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。 為貫徹落實(shí)科學(xué)第一章 緒論 2 發(fā)展觀，把節(jié)約資源作為基本國(guó)策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì) ，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與人口、資源、環(huán)境相 互 協(xié)調(diào)發(fā)展的要求 。各種各樣的利用太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能電子產(chǎn)品發(fā)展非常迅速 。 綜上，太陽(yáng)能路燈較傳統(tǒng)路燈的優(yōu)勢(shì)有如下幾點(diǎn)： ： 據(jù)統(tǒng)計(jì)，所有路燈改為太陽(yáng)能路燈可以節(jié)省一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。若按使用壽命 15年把運(yùn)行費(fèi)用和路燈維護(hù)費(fèi)用考慮進(jìn)吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 3 去的話，太陽(yáng)能路燈在壽命周期內(nèi)所發(fā)生的總費(fèi)用要比普通路燈的總費(fèi)用要低。 ：離網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能路燈具有供電的自主性、靈活性。超高亮 LED 的研 制成功，大大地降低了太陽(yáng)能燈具使用成本，使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià)，并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡(jiǎn)便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。 太陽(yáng)能路燈的應(yīng)用現(xiàn)狀 在國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推動(dòng)下 ， 太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有、從小到大發(fā)第一章 緒論 4 展起來(lái)。為此，建設(shè)部和發(fā)改委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展。 歐洲各國(guó)都在開(kāi)辟通向持久能源的通道 ， 影響他們決策的主要因素是環(huán)境保護(hù)、創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和能源供應(yīng)的安全可靠 ， 可再生能源技術(shù)在這些方面有著較大優(yōu)勢(shì)。它的利用有助于降低 CO2的排放 ， 因而達(dá)到保護(hù)環(huán)境，很多國(guó)家，如丹麥、芬蘭、德國(guó)和瑞士 ， 都認(rèn)為 氣候變暖是推動(dòng)太陽(yáng)能研究開(kāi)發(fā)、發(fā)展和銷售活動(dòng)的主要因素。 。其作用是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)。如 6V 蓄電池充電需要用 8~9V 太陽(yáng)能電池，給 12V 蓄電池充電需要用 15~18V 太陽(yáng)能電池。一般來(lái)講，這種蓄電池充電時(shí)， 應(yīng)外接直流電源（充電極或整流器），使正、 負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來(lái)的活性物 質(zhì)，吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 7 并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。 鎳氫（ NiH） 蓄電池鎳氫電池的設(shè)計(jì)源于鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應(yīng)上，有極大的發(fā)展。 蓄電池容量的選擇一般遵循以下原則：首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽(yáng)能電池組件吸收的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。太陽(yáng)能電池功率必須比負(fù)載功率高出 4 倍以上，系統(tǒng)才能正常工作。目前市場(chǎng)上蓄電池因酸液不同分為鉛酸蓄電池和膠體蓄電池（固體蓄電池）。 照明燈具的選擇 太陽(yáng)能路燈采用何種光源，是判斷太陽(yáng)能燈具能否正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽(yáng)能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無(wú)極燈、 LED 光源。該燈在 220V（純正弦波，頻率 50 赫茲）普通市電條件下使用，壽命可以達(dá)到 5萬(wàn)小時(shí)，但在太陽(yáng)能燈具上使吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 9 用壽命大大減少，與普通節(jié)能燈差不多（因?yàn)樘?yáng)能燈具都是方波逆變器，太陽(yáng)能電源 220V 輸出頻率、相位、電壓都是不能和普通市電相比的）。 因此，為達(dá)到最佳性能要求，選擇 LED 燈具作為光源。選擇控制器的關(guān)鍵取決于芯片的不同和電路的不同，以下從三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比論證。其充放電曲線不是很好，因此只適用于小功率的用戶和要求不高的場(chǎng)合，特別適用于 12V 和24V 輸入的 220W 以下的用戶系統(tǒng)。 AT89C51 單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)。 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 5個(gè)中斷源 圖 21 AT89C51芯片管腳 方案的配置與計(jì)算 在眾多太陽(yáng)能路燈實(shí)際應(yīng)用中，很多地方的太陽(yáng)能路燈不能滿足正常照明需要，尤其在陰雨天的情況下更為突出，除使用了質(zhì)量較差的相關(guān)組件外，另一個(gè)主要的原因就是一味的降低組件成本，不按需求設(shè)計(jì)配置，減小電池板和蓄電池的使用標(biāo)準(zhǔn)，所以導(dǎo)致在陰雨天路燈無(wú)法提供照明。光源功率大小直接影響整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)。此參數(shù)決定了蓄電池容量大小及陰雨天過(guò)后恢復(fù)電池容量所需要的太陽(yáng)能電池組件功率。當(dāng)?shù)貣|經(jīng) 114 度，北緯 23度，年平均日太陽(yáng)輻射為 ，年平均月氣溫為 度，兩個(gè)連續(xù)的陰雨天間隔時(shí)長(zhǎng) 25 天。 如 圖 31 所示。 圖 31 系統(tǒng)組成 吉林工 程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 15 太陽(yáng)能路燈 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 總體分析 太陽(yáng)能路燈以控制、工作方式的不同，可分為兩 種系統(tǒng)： 光控開(kāi)－光控關(guān) 原理： 白天，太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)電池組件表面時(shí)，光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能，并通過(guò)控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電；隨著光線逐漸減弱，太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的電壓不斷下降，當(dāng)電壓值低于控制器設(shè)置的啟動(dòng)電壓值時(shí)，控制器啟動(dòng)負(fù)載工作。 由于單片機(jī)程序設(shè)計(jì)十分靈活，所以可由軟件設(shè)計(jì)選擇控制方式。空穴代表著正電荷，正電荷的移動(dòng)就形成了電流，這個(gè)電流就叫 “ 光生電流 ” ，它與光電池板的面積、光照度、光電池板表面溫度等因素有關(guān)?；芈分须娏鞯姆较蛴肋h(yuǎn)與電子流動(dòng)的方向相反。 光生電流的產(chǎn)生，表面上看是 “ 空穴導(dǎo)電 ” 形成的，但實(shí)質(zhì)上還是電子的 “ 定向填充空穴 ” 形成的。原子間的空格也叫晶格，是自由電子活動(dòng)的空間。與 P型半導(dǎo)體相類似，單晶硅在高溫高壓下形成結(jié)晶態(tài)之前，在純硅當(dāng)中摻雜了五價(jià)的磷原子，結(jié)晶形成后，某一個(gè)磷原子吉林工程技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文 17 占據(jù)了硅原子的位置混在晶格中，結(jié)果必定有一價(jià)電子找不到配對(duì)、無(wú)家可歸因而成為不安定因素。 PN 結(jié)是半導(dǎo)體器件技術(shù)和電子科學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在太陽(yáng)光子的激發(fā)下， N區(qū)的自由電子異常活躍，終于沖破 PN 結(jié)的阻擋，逐次開(kāi)始填充 P 區(qū)中的空穴。但是，空穴