當(dāng)今,石油、煤炭、天然氣等主要能源正面臨資源枯竭的危險,同時,環(huán)保壓力也在不斷增加,因此,環(huán)保、節(jié)能已經(jīng)成為范圍內(nèi)各行各業(yè)努力追求的目標(biāo)。太陽能是一種清潔的綠色能源,半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)也是一種環(huán)保、節(jié)能、高效的固態(tài)電光源。
在過去的一百多年中,照明光源經(jīng)歷了三個重要的階段:白熾燈,熒光燈,HID燈。其中白熾燈是代光源,熒光燈是第二代光源,高強(qiáng)度氣體放電燈是第三代光源(HID)。如今在照明界具有廣闊的發(fā)展前景的LED光源被稱為第四代光源。LED作為新穎的半導(dǎo)體光源,具有壽命長、發(fā)光效率高、功耗低、啟動時間短、結(jié)構(gòu)牢固等特點(diǎn)。
1.太陽能光伏發(fā)電的原理
太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件,利用半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性,當(dāng)太陽光照射在半導(dǎo)體PN結(jié)上,由于P-N結(jié)勢壘區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場,因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴或產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴(kuò)散進(jìn)勢壘區(qū)的非平衡電子和空穴,在內(nèi)建靜電場的作用下,各自向相反方向運(yùn)動,離開勢壘區(qū),結(jié)果使P區(qū)電勢升高,N區(qū)電勢降低,從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流,將光能轉(zhuǎn)化成電能。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類,一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),即和公用電網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口相連接,像一個小型的發(fā)電廠;另一類是獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng),即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏數(shù)組將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電,經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨(dú)立式發(fā)電系統(tǒng)光伏數(shù)組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負(fù)載,并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學(xué)能的形式儲存在蓄電池中。
2.LED照明的優(yōu)點(diǎn)
LED半導(dǎo)體照明光源除具有使用壽命長、發(fā)光效率高、體積小、重量輕、環(huán)保安全可靠等優(yōu)點(diǎn)以外,還有一個顯著優(yōu)點(diǎn)就是由于LED啟動電壓和工作電壓一致,所以不需使用鎮(zhèn)流器。這樣在節(jié)省成本和能耗的同時,也大大縮短了通斷電的響應(yīng)時間。
3.太陽能與LED照明的結(jié)合
太陽能光伏發(fā)電技術(shù)能與LED照明結(jié)合的關(guān)鍵在于兩者同為直流電、電壓低且能互相匹配。因此兩者的結(jié)合不需要將太陽能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電,因此大大提高了整個照明系統(tǒng)的效率。同時,借助于并網(wǎng)技術(shù)或利用蓄電池充放能量,使其優(yōu)勢更加明顯。隨著相關(guān)技術(shù)的深入研究,LED的發(fā)光效率正在不斷提高,超高亮度的LED將要問世,勢必會取代普通照明電光源,并大量節(jié)約能源且無污染。
超高亮度的LED相信是未來的主流,也能夠帶動照明燈具改朝換代,配合風(fēng)力、太陽能,會是相當(dāng)有永續(xù)概念的新指標(biāo)。這種新的模式,已經(jīng)有包括中國、歐洲與日本在測試應(yīng)用中,大規(guī)模商業(yè)化的腳步正在加快。
由于LED的工作電流是直流,且工作電壓較低。太陽電池將光能轉(zhuǎn)化為直流電能,且太陽電池組件可以通過串并聯(lián)方式組合得到實際需要的電壓。這些特點(diǎn)恰好與LED相匹配,兩者結(jié)合將獲得很高的能源利用率、較高的安全性能和可靠性,實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全、高效的照明系統(tǒng),實現(xiàn)十分的結(jié)合。
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