光电子技术课程设计报告-校园内LED路灯节能分析精选.doc

吉林建筑工程学院 电气与电子信息工程学院 光电子技术课程设计报告 设计题目： 校园内LED路灯节能分析 专业班级： 信科081 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 2011.02.28－2011.03.04 光电子技术课程设计报告 设计的作用、目的 课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等有特殊作用。本次课程设计一方面通过对校园内LED路灯的节能分析，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。 本次课程设计以争强我们的逻辑思维能力，同时加深我们对所学理论知识的理解和记忆，争强我们对这门课程的兴趣为目的。通过设计过程能提高学习质量，塑造自身能力。 二、设计内容及要求 校园内LED路灯的使用情况。（包括布置、数量(大约120)、作用等） 太阳能电池的工作原理 除了原理还要对学校的太阳能电池进行储能计算 ，一天光照8小时，每个路灯的光照面积自己估算(我个人估算大约0.5平方米)，计算一天的太阳能储能。在书上、网上查阅资料。 LED灯的工作原理 同时进行耗电计算和光照强度的计算 比较相同光照强度下，若采用电力照明需要的消耗电能，能够节省多少电能 说明使用LED路灯的好处或意义 三、设计内容 1、校园内LED路灯的使用情况 我们校园内的LED路灯主要分布在校园主干道的两侧，在人群密集区如教学楼、寝室楼、食堂等。我们校园内的LED路灯大约有120盏。安装路灯的主要目的是为了给广大师生提供方便，保证校园生活的安全性、舒适性，并在一定程度上提高了校园的美观，简洁、漂亮，与优美的校园环境协调一致，相得益彰，给人清新亮丽的感觉不仅提高了照明光效和照明均匀度，而且维护成本低，使用寿命长，实现了可持续发展。太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成电能的能量转换器，就是太阳能电池。 太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。所谓光生伏打效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。这种现象，就是著名的光生伏打效应。使PN结短路，就会产生电流。 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 　　图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： ??? 　　图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。??? 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。 ??? ??? 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，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。 ??? 当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 ??? 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示）  由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图 梳状电极），以增加入射光的面积。　　另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。LED是light emitting diode的缩写