分析太陽能LED燈具在城市照明中的應用 太陽能, 再生能源, 中國經濟, 社會主義, 系統工程

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前言

    城市照明是一門科學、一種文化、一項藝術。城市照明體現了一個城市的形象，反映了一個城市的科學管理，是一項社會系統工程[1]。太陽能LED燈具以其優越的節能效果、人文的光源照明控制，倍受客戶青睞，其性價比與工頻交流電燈具基本持平，且具有不破壞環境、不消耗不可再生能源的特點，易于客戶接受，所以只要光源充足的地方就有太陽能LED燈具開發應用的市場。

    1、太陽能LED燈具的市場分析

    隨著中國經濟的快速發展，對能源的需求日益擴大，能源短缺問題已經成為影響中國經濟快速發展的一個重要問題，充分開發利用太陽能是世界各國政府可持續發展的能源戰略決策。同時在國際光電市場巨大潛力的推動下，各國的光電制造業都爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。中國作為世界能源消耗第二大國家也不例外。

    與國際上蓬勃發展的光電發電相比，我國落后于發達國家10-15年，甚至明顯落后于印度。我國光電產業正以每年30%速度增長，2008奧運會在北京舉辦，以及國家建設社會主義新農村的號召，還有未來5年能源下降20%的硬指標，這三條給太陽能產業提供了空前的商機，市場容量十分龐大，再加上國家對可再生資源開發利用的優惠政策已經施行，在這種情況下，我們有這么好的產業基礎，整個社會和國家只要投入一小部分就可以有大的產出。太陽能作為一種可再生能源替代傳統的不可再生能源將成為一種必然[2]。

    太陽能LED燈具的特性：

    (1)低成本：高亮度、低功耗，所需太陽能電池及蓄電池組配置較低、成本下降。

    (2)壽命長:單晶硅或多晶硅太陽能組件的質量保證期為20年，20年后電池組件可繼續使用，但發電量略有下降。超高亮白光LED使用壽命可達10萬小時，智能控制器靜態功耗低、使用壽命長。

    (3)可靠穩定:單晶硅或多晶硅太陽能組件具有抗臺風、抗潮濕、抗紫外線輻射等特點。

    (4)無人值守:運行中無需管理人員，完美的智能控制系統給用戶足夠的放心。

    (5)10小時以上供電:系統設計時考慮到當地陰雨天氣，將平均多余的電能儲存到蓄電池內，確保用戶連續陰雨天有足夠的電能使用。

    再加上使用太陽能LED燈具一不用架設或埋設電力線路；二不用電網的電能；三不用保養維護，真可謂一次投資，終身受益。

    所以太陽能LED燈具可以方便安裝在廣場、校園、公園、街道等，需求量也越來越大。目前太陽能燈具在戶外照明領域市場占有量不到20%，預計在2008年以后，太陽能燈具在戶外照明領域市場占有量可達10%以上，五年以后有望達到20%左右。太陽能燈具是目前最環保、最節能、最易推廣的新燈具，市場前景不言而喻。

    2、太陽能LED燈具的工作原理

    如圖所示：白天太陽光照射到太陽能組件上，使太陽能電池組件產生一定幅度的直流電壓，把光能轉換為電能，再傳送給智能控制器，經過智能控制器的過充保護，將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進行儲存；
到了夜晚太陽能組件因接收不到光能，其輸出的直流電壓降到接近為零時，智能控制器自動開啟控制裝置，向LED提供電能，促使LED發光源發出足夠的亮度用于照明；到天亮時，太陽能組件又接收到光能產生電壓時，智能控制器又自動轉換到充電模式工作。
   

    3、太陽能LED燈具在城市照明中的應用

    3.1、主要技術改進

    由于傳統LED光源發光角小，點面積亮度高，光的散射具有極強的方向性[3]。從而使光源形成光點，而光均勻度不好，正是因為圓頭超高亮白光LED沒有良好的發光角度，而束縛了其在照明燈具領域的應用。

    因此提出了將圓頭外型改成平頭外型的新型LED結構設計方案，通過相關實驗發現，超高亮白光LED通過外型的改變，發出光的結構得到了全面改善，首先平頭LED的發光角度由過去的5°提升到了180°以上，光源總亮度得到了提升，光效得到加強，光源在單位面積的均勻度得到提高，消除了圓頭LED組合光源有光點，點亮度高而總面積內亮度低的難點，完成了超高亮白光LED在實際照明課題領域的應用。

    在實際LED組合光源應用中，又大膽突破傳統觀念，在庭院燈與景觀燈方面使用平頭超高亮白光LED的柱式和炬式組合光源結構，并且合理控制平頭超高亮白光LED的安裝傾斜角度，使以上兩種LED組合光源所發出照明光的均勻度及照度得到了大幅提升，同時由于光效加強，此種組合光源耗能僅3.5W左右，但所發出光的亮度已達到了20W節能燈或40W白熾燈的亮度。但成本卻比較低，通過實際測算使用本技術生產出的太陽能庭院燈和太陽能景觀燈，已可與同等規格的工頻交流電燈具在初裝工程上進行比較，并且如此組合發光源的結構更加美觀大方，更加適用于庭院燈和景觀燈的景觀效果。

    在路燈領域的組合發光源使用上研制了十字型和矩型組合發光源，在超高亮白光LED使用上采取平頭和圓頭LED合理比例搭配。克服了平頭LED點面積亮度不如圓頭LED，而圓頭LED光均勻度不如平頭LED的缺點，充分發揮平頭LED發光角度大光均勻度好，圓頭LED點面積亮度高的優點，使兩者互相取長補短，發揮最大的光效，同時合理控制圓頭LED的安裝傾斜角度，使LED光源均勻分布于各個照明面上，在組合使用中，通過找到每個LED之間的最佳排列間隙，使組合發光源既有光源亮度，也保證了光源的均勻度，并提高了LED的使用壽命。

    在控制器[4]方面，采用智能比較技術，使控制器的自身功耗降到4mA左右，使之更適合于太陽能控制系統，并且合理地設置蓄電池組的過充和過放電壓點，延長了蓄電池的使用壽命，同時通過精簡智能控制器的結構，使之結構更加簡單，故障率更低，為進一步降低成本做好了技術準備。

    3.2安裝調試方法

    安裝燈具固定地腳前，應首先確定無遮擋到太陽能電池組件采光的障礙物，如有采光障礙物時，此燈具必須避開安裝。然后按照相關技術要求預埋燈具地腳，并等預埋件達到規定的安裝強度要求后，才能安裝燈具。將地腳螺絲必須上緊，不得松馳或漏上螺母，再按照接線方法將線接好，并將燈具正確安裝，保證燈桿垂直，不得傾斜。
調節太陽能電池組件面板使其面向正南方，方向差≤5度，燈具安裝完成后，可將控制器的黃線與黑線組接線短路一下，試驗LED發光源是否正常發光。如發光則接線及控制器正常；如不發光則檢查接線是否正確。
    3.2應用實例

    現太陽能LED燈具的應用已成熟，開發出的太陽能照明產品有：公路燈系列，草坪燈系列，庭院燈系列，廣告燈箱燈系列，霓虹燈系列、造型景觀燈系列，信號燈系列，水下燈、地埋燈系列及家居照明燈系列等，它高亮度、低成本的特點得到了社會及消費者的認可。通過開展“節能工程”，會繼續增加人們對太陽能LED燈具的認知度，太陽能產品將會推向社會的每個角落。

    4結論

    隨著人們對太陽能LED燈具的認知度越來越高，太陽能LED燈具及太陽能產品的普及率也會越來越高，市場越來越廣闊。同時也隨著太陽能LED燈具成本的降低，太陽能產品會進入更廣闊的領域走進千家萬戶，實現“太陽能的綠色照明工程”[6]，成為城市照明的一道閃亮風景。太陽能LED燈具是人們能直接感受到的低成本高節能的燈具，在太陽能的引用與推廣上定會走在前頭。
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