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太阳能的电池原理

2015-07-17 09:25 | 来源:河南宝鸿光电股份有限公司
      直流供电。太阳能电池单体电压为0.5~1.2V。通过串、并联可获得各种直流电压的供电电源,而LED的驱动也用直流电源,单管工作电压一般为0.8~3.8V,可通过串、并联使两者非常相配,这样既可提高能源利用率,又可节约成本,还可改善系统可靠性。

      结构牢固。太阳能电池组件是用平板玻璃和高分子材料密封而成的,的直接用高分子材料分装,整个系统没有转动部件。LED是用有机高分子材料封装的固体光源其结构中没有玻璃泡、灯丝等易损坏的部件,是一种全固体结构,因此能经受震动、冲击,结构牢固。

      目前,LED在道路灯具中使用的最普遍形式主要有两类:一类是采用传统的道路灯具外壳,只是在灯具内,在一个几乎是平板的安装面(也是反光面)上装有矩阵LED,这种设计方式是不可能得到良好配光的;另一类是把多个LED集成在一个圆形的区域内(区域直径为30·40mm),使这一小区域的光输出密度接近于高强度气体放电灯,再利用灯具反射器进行配光,这种设计方式的灯具分布光度也不会优于传统的道路灯具,并且由于在一个很小的区域内集成了高密度的LED,使LED的散热情况明显不良,不仅影响到LED的发光效率,而且也往往影响到LED的使用寿命。


 
      目前,照明用LED的最大特点是具有定向发射光的功能,因为目前功率型LED几乎都装有反射器,并且这种反射器的效率都明显高于普通灯具反射器的效率。另外,在LED光效检测时已经包括了自身反射器的效率。采用LED的道路灯具应尽可能地利用LED的定向发射光特性,使道路道具中的各只LED分别直接把光线射向被照路面的各个区域,再利用灯具反射器辅助配光,来实现很合理的道路灯具的综合配光。应该说,道路灯具要真正做到符合OJJ45--2006、CIE 31及CIE 115标准的照度和照度均匀要求,灯具内应包含三次配光功能才能比较好地实现。而带反射器的并具有合理的光束输出角度的LED本身就具有良好的一次配光功能。在灯具内,能按照路灯的高度及路面宽度设计各个LED的安装位置和发射光的方向,就能实现良好的二次配光功能。在此类灯具中的反射器,只作为辅助的三次配光手段,来保证更好的道路照度均匀度。

      的照度比较均匀,处于道路两边的人或物也能看见,可了解突发的情况。路灯的照明达到了上述要求,它的配光一定是合理的。因此,LED路灯虽然拥有较好光色、寿命长、具有调光功能等优点,但它的配光水平仍然是至关重要的。目前,LED路灯刚刚起步,需要不断完善,无论是路灯的光学结构设计,还是散热技术,都还在不断改进中。

      LED是一种符合绿色照明要求的光源,它与“绿色能源”----太阳能电池结合使用,可制成各类组合式灯具,形成一种非常典型“绿色照明”系统。

      太阳能LED路灯在公路和街道上应用的照明效果。它对加强交通管理、减少交通事故已起到显著作用。太阳能LED路灯目前还只能用于一些特殊场合,要普遍使用这类照明系统,尚有一些技术上的问题需要研究解决。广泛使用的照明光源应该是白光LED,而目前国内外已研制成的白光LED光效和功率不够高,价格较高。白光LED要能够作为普通光源而广泛应用,其发展目标是单个LED的功率能达到0W,发光效率达到100lm/W,并且价格能降到每流明0.1元以下。目前用于给照明供电的太阳能电池,其光电转换效率还不理想,而且价格偏高,若要普通用做照明电源,则其光电转换效率越高越好,而供电成本应该接近市电,电价不能高于每千瓦时1元。预测实现上述目标还需要5·10年。在今后太阳能LED路灯推广应用中需要解决以下问题。

      太阳能电池是由P型半导体和N型半导体结合而成,N型半导体中含有较多的空穴,而P型半导体中含有较多的电子,当晶片在受光工程中,带正电的空穴P型区移动,带负电子的电子往N型区移动,在接上连线和负载后,就形成电流。

      太阳能电池有两层半导体:一层为正极;另一层为负极。当N型和P型两种不同型号的半导体材料接触后,由于扩散和漂移作用,在界面处形成由P型指向N型的内建电场。当光照在太阳能电池的表面后,能量大于禁带宽度的光子便激发出电子和空穴对,这些非平衡的少数载流子在内电场的作用下分离开,在电池的上下两极累积,这样电池便可以给外接负载提供电流。这就是光伏效应太阳能电池的工作原理。
     





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