【正文】 高亮度 LED 混合成白光；三是用紫外光 LED 激發(fā)三基色熒光粉或其它熒光粉，產(chǎn)生多色光混合成白光。 LED 的光強(qiáng)分布曲線都可用 ?? cosII ? 示。亮度正比于電流密度這種特性，對于采用脈沖驅(qū)動的方式來說是很有利得，它可以在平均電流與直流電流相等的情況下獲得較直流電流更高的亮度。若不控制溫度，穩(wěn)定的電功率就會產(chǎn)生不同的工作條件。在同樣的照明效果下， LED 的耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一。白熾燈是熱輻射光源，而 LED 得相應(yīng)時(shí)間只有幾十納秒，因此在一些需要快速相應(yīng)或高速運(yùn)動的場合，應(yīng)用 LED 作為光源是很合適的。 (3) 光色不佳 LED 發(fā)出的光與自然光仍有一定的差距，譬如白熾燈具有非常強(qiáng)的黃色光的成分，給人一種溫暖的感覺，而白光 LED 發(fā)出的白光帶有藍(lán)色光的成分，在這種光的照明下，人們的視覺不很自然。 (3) LED 的電流 — 電壓特性是非線性的，流過 LED 的電流在數(shù)值上等于供電電源的電動勢減去 LED 的勢壘電勢后再除以回路的總電阻 (電源內(nèi)阻、引線電阻和 LED 體電阻之和 )。如果加在 LED 上的電功率超過一定數(shù)值， LED 也可能損壞。 圖 光伏發(fā)電 LED 照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 Photovoltaic power generation LED lighting system structure diagram in figure 1) 太陽能電池板 太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件，利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射在半導(dǎo)體 PN 結(jié)上， 由于 PN 結(jié)勢壘區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場，因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴，在內(nèi)建靜電場的作用下，各自向相反方向運(yùn)動，離開勢壘區(qū)，結(jié)果使 P 區(qū)電勢升高， N 區(qū)電勢降低，從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，將光能轉(zhuǎn)化成電能，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類：一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口相連接，像一個(gè)小型的發(fā)電廠，另一類是獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路。 LED 的發(fā)光機(jī)理是：半導(dǎo)體材料的電子和空穴在 P— N 結(jié)處結(jié)合，發(fā)出與電子和正電荷空穴之間的能量差相對應(yīng)的光子而發(fā)光。 4) LED 驅(qū)動電路 這也是系統(tǒng)的核心控制電路的一部分，它要完成發(fā)光二極管的恒流驅(qū)動控制，使流過發(fā)光管的電流不隨蓄電池的電壓變化。而 LED也是需要直流供電，則對于 LED 的驅(qū)動我們選用 DC/DC 變換器。因此，應(yīng)該使 LED 在一個(gè)發(fā)光效率比較高的電流值下工作。 (2) LED 是一個(gè)具有 PN 結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體期間，具有勢壘電勢，這就形成了導(dǎo)通門限電壓，加在 LED 上的電壓值超出這個(gè)門限電壓時(shí) LED 才會充分導(dǎo)通。但是， LED 想要在照明中全面普及，還需要解決一些技術(shù)性的問題： (1) 光提取效率低 雖然 LED 的電光轉(zhuǎn)化效率較高，但傳統(tǒng)的正裝結(jié)構(gòu) LED 的光提取效率只有百分之幾，嚴(yán)重影響 LED 的光輸出功率，采用 LED 作為照明光源，必須可以發(fā)出更多的光，必須具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率。 (4) 安全環(huán)保 LED 為全固態(tài)發(fā)光體、耐震、耐沖擊不易破碎、發(fā)熱量低、無熱輻射，屬冷光源 ，且不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)，廢棄物可回收，沒有污染。目前，世界各國均加緊提高 LED 光效的研究，在不遠(yuǎn)的將來其發(fā)光效率將有更大的提高。除此之外，溫度變化對 LED 的主波長也有影響。相同的管壓降是不同的，流過 LED 的電流 i 與其兩端電壓 V 的關(guān)系如下式： )1( / ?? kTeVr eIi ? 式中： T— 溫度 rI — LED 的反向 飽和電流； e— 電子電荷； k— 波爾茲曼常數(shù)； β — 正向電流較大時(shí)近似為 1。 ③ LED 的光強(qiáng)分布特性 目前 LED 發(fā)出光束的角度用 1/2 半寬度角 2/1? 表示，即光強(qiáng)降到峰值光強(qiáng) 1/2 時(shí)的光束角，見圖 33。 顧宇航：光伏發(fā)電 LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 圖 32 （ a) PN 結(jié)二極管示意圖 (b)PN 結(jié)二極管法度昂模型示意圖 Figure 32（ a)PN junction diode (b)A model for the pn junction diode testimonies 1) 單色 LED 光源的發(fā)光原理 當(dāng)電流從 PN 結(jié)的陽極流向陰極時(shí)，管芯半導(dǎo)體晶體就會發(fā)光，光的顏色取決于使用的晶體材料的種類，從 LED 發(fā)光過程看出，一是發(fā)光的光為單色光；二是不同的管芯半導(dǎo)體材料發(fā)出不同的單色光， LED 能發(fā)出紫外到紅外不同顏色的光；三是發(fā)光的強(qiáng)弱和正向電流有關(guān)。 LED 光源的發(fā)光原理 LED 光源其實(shí)是一個(gè) PN 結(jié)的二極管。日本企業(yè)近年計(jì)劃量產(chǎn) 100 lm/W 以上的白光發(fā)光二極管，這一指標(biāo)超過了 80lm/W 的稀土三基色熒光燈，逼近光效 140lm/W 的鈉燈，就發(fā)光二極管的技術(shù)潛力和發(fā)展 趨勢來看，其發(fā)光效率將達(dá)到 200lm/W 以上，超過當(dāng)前光效最高的高強(qiáng)度氣體放電燈，成為世界上最亮的光源。 2）照明光源的分類 照明光源種類很多，室外照明光源一般采用 CFL 節(jié)能燈、汞燈、高壓或低壓鈉燈、金鹵燈，近年來有出現(xiàn)了無極燈和半導(dǎo)體發(fā)光器件 LED。 20 世紀(jì) 60 年代開發(fā)了高壓鈉燈和金屬鹵化物燈， 80 年代出現(xiàn)了緊湊型節(jié)能熒光燈、小功率高壓鈉燈和小功率金屬鹵化物燈，照明用發(fā)光二極管的開發(fā)，使電光源進(jìn)入了高性能化、節(jié)能化和電子化 的新時(shí)期。如果出于某種考慮，方陣不是正南設(shè)置，那應(yīng)盡可能偏西南 20176。因此受其它串聯(lián)組件的驅(qū)動，電流被迫通過遮光區(qū)域，產(chǎn)生不希 望有的加熱，嚴(yán)重時(shí)可能對組件造成永久性的損壞。 修正后公式如下： 蓄電池容量 = ??自 給 天 數(shù) 日 平 均 負(fù) 載最 大 允 許 放 電 深 度 溫 度 修 正 因 子 太陽能電池組件配置計(jì)算 1) 基本公式 計(jì)算太陽能電池組件數(shù)量的基本方法是用負(fù)載平均每天所需要的能量（安時(shí)數(shù)）除以一塊太陽能電池組件在一天中可以產(chǎn)生的能量即組件日輸出（安時(shí)數(shù)），這樣就可以算出系統(tǒng)需要并聯(lián)的太陽能電池組件數(shù)，其中組件日輸出的計(jì)算為太陽能光伏組件最大工作點(diǎn)電流（安）乘以每日太陽輻照最小時(shí)數(shù)（小時(shí)），使用遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 這些組件并聯(lián)可以產(chǎn)生系統(tǒng)負(fù)載所需要的電流。在顧宇航：光伏發(fā)電 LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 蓄電池匹配計(jì)算中我們常用到平均放電率這一參數(shù)。所謂負(fù)載不嚴(yán)格的光伏應(yīng)用系統(tǒng)通常指用戶遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 可以稍微調(diào)節(jié)一下負(fù)載需求從而適應(yīng)惡劣天氣帶來的不便，而嚴(yán)格系統(tǒng)指負(fù)載用電比較重要，如通信、導(dǎo)航、醫(yī)院、診所等。實(shí)際上，某些較大功率的負(fù)載可安排在不同的時(shí)間內(nèi)使用。然后，按負(fù)載分類和按工作電壓分組，計(jì)算每一組的總功率。但是很少有獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)是建立在太陽輻射數(shù)據(jù)資料齊全的城市的，而且偏遠(yuǎn)地區(qū)的太陽輻射數(shù)據(jù)可能并不類似于附近的城市。逆變器的選型和設(shè)計(jì)，以及控制和測量系統(tǒng)的選型和設(shè)計(jì)。 C） A， B 兩者混合系統(tǒng)，這是介于上述兩個(gè)方之間的系統(tǒng)。 A）離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)。 防反沖二極管 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防反充二極管又稱阻塞二極管，在太陽電池組件中其作用是避免由于太陽電池方陣在陰雨和夜晚不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時(shí)，擂電池組通過太陽電池方陣放電。逆變器按運(yùn)行方式，可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。 蓄電池組 其作用是貯存 太陽能電池方陣 受光照時(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。 圖 22 太陽能電池圖 Figure 22 solar cells figure 玻璃 ： 采用低鐵鋼化絨面玻璃 (又稱為白玻璃 )， 厚度 ,在太陽電池光譜響應(yīng)的波長范圍內(nèi) (3201100nm)透光率達(dá) 91%以上，對于大于 1200 nm 的紅外光有較高的反射率。蓄電池技術(shù)是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時(shí)間（發(fā)電時(shí)間）的影響。光伏電站系統(tǒng)還應(yīng)有限荷保護(hù)和防雷裝置，以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的過負(fù)載運(yùn)行及免遭雷擊， 維護(hù)系統(tǒng)設(shè)備的安全使用。 縱覽國內(nèi)外的種種太陽能電池，大多數(shù)是采用非跟蹤式接收裝置，這種方式下提高光 電轉(zhuǎn)換效率的研究方向主要有提高采 光面積，研發(fā)蓄電池新型材料及智能充放電和控制燈具關(guān)、開等。一旦國外光伏產(chǎn)業(yè)政策有變或者為保護(hù)本國產(chǎn)業(yè)采取限制進(jìn)口的措施，中國近年來大量上馬的光伏項(xiàng)目將面臨困境 )。一塊光伏組件在 25 年的有效使用期內(nèi)，可減少約 噸的碳排放量 。即使是商業(yè)電力公司，也正在尋求通過利用太陽能來構(gòu)建更為穩(wěn)定的成本結(jié)構(gòu)。 太陽能照明的優(yōu)點(diǎn) 無論是現(xiàn)在還是將來，太陽能都擁有廣闊的市場前景。目前，功率型白光 LED 光視效能（發(fā)光效率）已經(jīng)達(dá)到 100 lm/W，研究水平達(dá)到160 lm/W。河北某太陽能光伏發(fā)電企業(yè)獨(dú)家研發(fā)出了具有世界領(lǐng)先水平、成本低廉、簡單易用、不用計(jì)算各地太陽位置數(shù)據(jù)、無軟件、可在移動設(shè)備上隨時(shí)顧宇航：光伏發(fā)電 LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 隨地準(zhǔn)確跟蹤太陽的智能太陽能跟蹤系統(tǒng)。我國政府對太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)也給予了充分的扶持，先后出臺了一系列法律、政策，有力的支持了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 1973年，美國制定了政府級陽光發(fā)電計(jì)劃； 1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計(jì)投資達(dá) 8億多美元； 1994年度的財(cái)政預(yù)算中，光伏發(fā)電的預(yù)算達(dá) 7800多萬美元，比 1993年增加了 ％； 1997年美國和歐洲相繼宣布“百萬屋頂光伏計(jì)劃”，美國計(jì)劃到 2020年安裝 100O～ 3000MW太陽電池。如果把人力、物力計(jì)算在內(nèi)，普通燈具的輔助費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用都將比預(yù)算的高。太陽能燈是光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的一種應(yīng)用產(chǎn)品，憑借其節(jié)能、環(huán)保、無需布線、自動控制、隨時(shí)變換位置等優(yōu)點(diǎn)，在照明行業(yè)中樹立起神圣的地位。不包含任何運(yùn)轉(zhuǎn)部件，系統(tǒng)可連續(xù)工作、使用壽命超過數(shù)十年。 遼寧工程技術(shù)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 1. 概述 太陽能照明是節(jié)能照明的發(fā)展趨勢 太陽的能源非常巨大，大約 40 分鐘照射在地球上的太陽光所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于全球人類一年消耗的能量。 太陽能、風(fēng)能等清潔能源 憑借其自身優(yōu)勢得到了越來越多的關(guān)注 ,其開發(fā)利用在最近兒年能得到如此長足的發(fā)展 ,究其原因 ,可以簡單歸納如下 : A)一次能源 ,可再生能源； B)可以免費(fèi)使用 ,無需運(yùn)輸； C）可以替代部分常規(guī)能源 ,增強(qiáng)能源供應(yīng)的安個(gè)性和可靠性； D)可以降低二氧化碳的排放 ,減緩個(gè)球的氣候變暖。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）