太阳能LED路灯教案解析.ppt

目前太阳能光伏技术在城市亮化照明中的应用业已起步并以快速发展的势头逐步普及应用。 学校、公园、住宅小区、别墅等场所的指示牌、警示牌、草坪灯、路灯等均可采用太阳能光伏照明技术，使公共照明更方便、安全、环保、节能。 2.2 太阳能LED路灯简介 太阳能亮化照明的工作原理是： 由太阳能电池板作为发电系统，让电池板电源经过大功率二极管及控制系统给蓄电池充电，当蓄电池电源达到一定程度时，控制系统内设的自动保护系统动作，电池板自动切断电源，实行自动保护。 到晚上，太阳能电池板又起到了光控作用，给控制系统发出指令，此时控制系统自动开启，输出电压，使各式灯具达到设计的照明效果，并可调节所需的照明时间。 太阳能路灯是以照明为主，环保、节能为目的制作的采用高效单晶(多晶)硅太阳能电池供电，采用免维护密封型蓄电池储存电能，用高效节能灯照明，发光效率高、亮度大，并采用先进的充放电和照明控制电路，光敏控制性能可靠、安装方便、无需专人控制和管理。 直流供电，无需铺设电缆电线，无需交流电能和电费，节能、经济、环保，实用(保证连续阴雨天3～7天能工作)，寿命长(太阳能电池可用15～20年，蓄电池可用3～5年)，是未来户外照明的发展方向。 太阳能亮化照明技术具有一次性投资、无长期运行费用、安装方便、免维护、使用寿命长等特点，不会对原有植被、环境造成破坏，同时也降低了各项费用，节约能源，可谓“一举多得”。 太阳能路灯是一个自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式，就会自动运行工作。 太阳能路灯的特点如下： ① 采用高性能低功耗的微处理器控制技术； ② 运用快速充电和浮充充电的控制技术，充分利用太阳能给蓄电池充电； ③ 用低损耗、长寿命的MOSFET场效应管作为控制器的主要开关器件； ④ 具有多种保护功能，包括蓄电池和太阳电池接反、蓄电池开路、蓄电池过充和过放、负载过压和过流、夜间防反充电等多种保护功能； ⑤ 利用蓄电池的充放电曲线修正的放电过程，消除了单纯的压控过放的不准确的缺点，完全符合电池的固有特性； ⑥ 具有温度补偿功能； ⑦ 控制器的最大自身耗电不超过其额定充电电流的1％； ⑧ 充电或放电通过控制器的电压降不超过系统额定电压的5％； ⑨ 当蓄电池从电路中去掉时，控制器在1h内能够承受高于太阳能电池组件标称开路电压1.25倍的冲击； ⑩ 具有可选配的无线或有线的通信功能，方便监视控制； ⑾ 电压等级有DC 12V/24V、AC 110V/220V； ⑿ 特殊封胶处理，防水防潮。 电池行业是21世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔。在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池，太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视。 太阳能电池是一种近年发展起来的新型的电池。太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏特效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。 3 太阳能电池 3.1 太阳能电池简介 目前，技术最成熟并具有商业价值的太阳电池要属硅太阳电池。 在远离输电线路的地方，使用太阳能电池给电器供电是节约能源降低成本的好办法。芬兰制成了一种用太阳能电池供电的彩色电视机，太阳能电池板就装在住家的房顶上，还配有蓄电池，保证电视机的连续供电，既节省了电能又安全可靠。日本则侧重把太阳能电池应用于汽车的自动换气装置、空调设备等民用工业。 当前，太阳能电池的开发应用已逐步走向商业化、产业化；小功率小面积的太阳能电池在一些国家已大批量生产，并得到广泛应用；同时人们正在开发光电转换率高、成本低的太阳能电池。 太阳光照在半导体PN结上，形成新的空穴一电子对，在PN结电场的作用下，光生空穴由N区流向P区，光生电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换方式，另一种是光-电直接转换方式。 3.2 太阳能电池的原理与构造 光-热-电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光-热转换过程，后一个过程是热-电转换过程。 与普通的火力发电一样，太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。 (1) 光-热-电转换 光-电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光-电转换的基本装置就是太阳能电池。 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管。 当太