储能在太阳能路灯上的应用.doc

路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯360度发光，光损失大的缺点造成了能源的巨大浪费。当前，全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而随着国民经济的高速增长，我国能源供需矛盾日渐突出，电力供应开始存在着严重短缺的局面，节能是目前所急需解决的问题。因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的LED路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。 道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城市化进程的加快，LED路灯以（定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等）优势逐渐走入人们的视野，成为目前世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源。 LED路灯（Light Emitting Diode，发光二级管）即半导体照明灯。它是一种基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源，在一??的正向偏置电压和注入电流下，注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子，将电能直接转化为光能。它是一种固态冷光源，具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，因此，LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。 LED的发光机理 LED是light emitting diode（发光二极管）的简称，本质上就是一种半导体二极管。LED的结构是一个允许电流单向导通的器件，通常是采用两种性质有细微差异的材料构成的PN结组成，P面是带过量的正电荷（通常称“空穴”），N面是带过量的负电荷。当正向导通的电压加在这个半导体材料的PN结上时，电子就会从N型区向P型区移动，而空穴从P型区向N型区移动，在P型区和N型区的交界处电子和空穴发生复合，复合过程中能量就会以光的形式从LED中发射出来。 LED的发光材料主要以Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体为主。根据这两类元素的带隙和晶格常数的不同可以实现不同波长光谱的辐射，这些发光材料的波长范围覆盖了红光到紫外光区域。虽然Ⅱ-Ⅵ族材料也可以得到红光和绿光，但是这族材料的稳定性比较差，制备发光稳定的化合物比较困难，因此目前使用的发光材料大部分是Ⅲ-Ⅴ族。LED发光的颜色是由组成的半导体材料决定的，目前照明领域使用的LED有两大类，一类是磷化铝、磷化镓和磷化铟的合金可以做成红色、橙色和黄色的LED，另一类是氮化铟和氮化镓的合金可以做成绿色、蓝色和白色的LED。图给出了不同发光材料的发射的波长范围。在LED的设计中只要发光材料中各组分有细微变化，发光的波长和颜色就会有比较大的改变。 早期的LED主要用在电器的指示灯上，通常这样的LED发出的光谱带比较窄但单色性不是很好，发光颜色从黄绿色到红色。在AlGaInP和InGaN发光技术使用后，可以使LED发光峰值在可见光的任何部分，并可以通过不同光谱发光的组合来得到白光LED。 在LED做成大型器件和封装以后，使得LED的光输出有很大的提高，已经达到进行某些场合的照明使用的水平。另外LED采用了大尺寸的半导体元件以后，对LED的结构也进行了改变使其发光效率更高。另外LED的基底层的透光性能也进行改进，不再采用原来对光有吸收作用的基底层，采用了透明材料作为基底层，提高了透光率，并对基底形状进行优化，使尽量多的光线从器件中透出来。 传统的LED的基本结构是这样的（图）：LED芯片被固定在导电、导热的带两根导线的金属支架上，有反射杯的引线为阴极，另外一根引线为阳极。芯片外围用环氧树脂材料封装，一方面可以保护芯片，另一方面起到聚光作用。LED芯片是LED器件的核心。芯片两端是金属电极，底部为衬底材料，当中是由P型半导体和N型半导体构成的PN结，发光层位于P型层和N型层之间。 白光LED的实现方法 白光LED的出现为半导体照明打开了一扇崭新的大门。目前越来越多的照明工程都采用了白光LED。在其诞生后的短短几年中，白光LED的光效等都有了长足的进步，白光LED甚至已经开始挑战传统光源的地位。 目前获得白光LED主要有两个途径：第一个是通过荧光粉转换得到白光，第二个是把不同颜色的LED芯片封装到一起，多芯片混合发出白光。对于上述两种途径，根据参与混合白光的基色光源的数目，又可分为二基色体系和多基色体系。 太阳能路灯系统基础知识及构成 太阳能路灯系统有太阳能板，蓄电池，控制器，灯杆及灯具组成，太阳能板负责通过光伏效应发电，蓄电池存储电量，控制器控制充放电及亮灯时间等。通常根据灯具的瓦数来判断需要多大太阳能板，需要多大的蓄电池。 优点： 1、LED路灯本身的特性——光的单向性，没有光的漫射，保证光照效率。　 2、LED路灯有独特的二次光学设计，将LED路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率，以达到节能目的。 3、LED的光源效率目前已达110-130lm/W，而且还有很大的发展空间，理论值达250l