一、太陽(yáng)能LED照明系統構成

太陽(yáng)能LED照明系統的規模和應用形式各異，系統規?？缍群艽?，小到0.3～2W的草坪燈，大到幾百瓦的太陽(yáng)能LED高桿燈。其應用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應用。盡管太陽(yáng)能LED照明系統規模大小不一，但其組成結構和工作原理基本相同。太陽(yáng)能LED照明系統由太陽(yáng)能電池方陣;蓄電池;控制器(有的控制器集成有LED驅動(dòng)器功能，也有將控制器和LED驅動(dòng)器分立);LED光源構成。太陽(yáng)能LED照明系統構成如圖1所示。

二、LED光源

LED具有光線(xiàn)質(zhì)量高，基本上無(wú)輻射，可靠耐用，維護費用極為低廉等優(yōu)勢，屬于典型的綠色照明光源。超高亮LED的研制成功，大大地降低了太陽(yáng)能LED照明燈具使用成本，使之達到或接近工頻交流電照明系統初裝的成本，并且具有保護環(huán)境、安裝簡(jiǎn)便、操作安全、經(jīng)濟節能等優(yōu)點(diǎn)。

采用平頭LED的柱式和炬式組合光源結構，通過(guò)合理控制平頭LED安裝傾斜角度，可使LED組合光源所發(fā)出光的均勻度及照度得到大幅提升。為太陽(yáng)能LED照明系統專(zhuān)門(mén)研制的組合十字型和矩形組合發(fā)光源，充分發(fā)揮平頭LED開(kāi)光角度大、光均勻度好和圓頭LED點(diǎn)面積亮度高的優(yōu)點(diǎn)，使兩者取長(cháng)補短，發(fā)揮最大的光效，克服了平頭LED點(diǎn)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(diǎn)。通過(guò)對傳統太陽(yáng)能LED照明燈具結構、智能控制器、光源結構的更新和技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)行最佳傾斜角設計，使平頭和圓頭LED的優(yōu)勢互補，從而使其發(fā)光更均勻、整體亮度更高、成本更低、更有利于應用推廣。

對于獨立太陽(yáng)能LED照明系統，提高能量利用率，研究科學(xué)的系統能量控制策略，可以降低獨立太陽(yáng)能LED照明系統的投資費用。目前太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池、LED光源是太陽(yáng)能LED照明燈具產(chǎn)品的四個(gè)主要部件，它們各自的使用壽命參考值見(jiàn)表2。

三、太陽(yáng)能LED照明系統特點(diǎn)

1)LED發(fā)光效率高、亮度大。LED的光源效率目前已達100lm/W，而且還有很大的發(fā)展空間，理論值達250lm/W。采用LED光源可相應減小太陽(yáng)能電池板面積和蓄電池容量，或在同樣太陽(yáng)能電池板面積和蓄電池容量情況下，可以延長(cháng)連續陰雨天使用天數。

2)LED壽命長(cháng)、產(chǎn)品質(zhì)量可靠。LED使用壽命在50000h以上，基本上與太陽(yáng)能電池板使用壽命同步，使太陽(yáng)能照明系統的總體性能大大提高。而一般太陽(yáng)能照明燈具通常使用電子節能燈作為光源，電子節能燈壽命在3000～5000h，并且，光衰明顯，基本上每年要更換一次。LED光源的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍達到道路使用照度要求，而高壓鈉燈光衰大，一年左右已經(jīng)下降30%以上，因此，LED光源在使用功率的設計上可以比高壓鈉燈低。

3)太陽(yáng)能LED路燈、LED庭院燈采用新型全自動(dòng)太陽(yáng)能照明控制器，具有光控、時(shí)控和發(fā)光亮度可調的功能。天黑時(shí)全功率開(kāi)始工作，夜深時(shí)半功率工作，天亮后自動(dòng)關(guān)閉。半功率工作時(shí)段可根據用戶(hù)要求進(jìn)行設定，每天設置時(shí)段可以不同。設定好后，以七天為周期自動(dòng)循環(huán)工作。使用傳統照明燈具控制光亮，只能是讓部分燈具熄滅，致使道路照度出現肋條暗區，造成安全隱患，已為世界部分國家所禁止。太陽(yáng)能LED燈具獨特的二次光學(xué)設計，將LED光源發(fā)出的光照射到所需照明的區域，進(jìn)一步提高了光照效率，以達到節能目的。

4)太陽(yáng)能LED草坪燈、LED地燈配合LED專(zhuān)用控制器，可實(shí)現七彩跳變、漸變、追逐、流水、擴張、壓縮等多種動(dòng)態(tài)效果，也可以根據應用要求組合排列成一定動(dòng)態(tài)圖形，廣泛應用園林廣場(chǎng)、步行街、庭院、公園、道路、花園等場(chǎng)合。

5)LED是低電壓工作產(chǎn)品，不需將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電壓逆變成AC220V就能直接使用。既提高了太陽(yáng)能LED照明系統的工作效率(逆變器會(huì )產(chǎn)生20%的用電損耗)，又不存在用電安全隱患。LED是低壓器件，驅動(dòng)單只LED的電壓為安全電壓，所以它是一個(gè)比使用高電壓照明燈具更安全的照明燈具，特別適用于公共場(chǎng)所(例如：路燈照明、廠(chǎng)礦照明、汽車(chē)照明、民用照明等)。

6)LED作為點(diǎn)光源，如果設計合理，很大程度上可以直接解決傳統球狀光源必須依靠光發(fā)射來(lái)解決的二次取光及光損耗問(wèn)題。對光照射面的均勻度可控，理論上可以做到在目標區域內完全均勻，這也能避免傳統光源“燈下亮”現象而減少光浪費。

7)色溫可選，在不同場(chǎng)合應用LED光源，是提高效率、降低成本的一個(gè)重要途徑;技術(shù)進(jìn)步空間依然很大。太陽(yáng)能LED路燈的光顯色性比高壓鈉燈高許多，高壓鈉燈顯色指數只有23左右，而LED顯色指數達到75以上，從視覺(jué)心理角度考慮，達到同等亮度，LED的光照度平均值可以比高壓鈉燈降低20%以上，(參照英國道理照明標準)。

8)LED發(fā)光具有單向性，沒(méi)有光的漫射，保證光照效率;每個(gè)單元LED只有很小體積，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境。傳統的高壓鈉燈必須依靠燈桿的高度才能達到足夠的照射面積，而LED路燈自身發(fā)光角度可達到140度，可擴大道路照射面積。同時(shí)降低燈桿的高度，一般高壓鈉燈10m的燈桿，用LED光源只需8m就可達到同樣照射面積。

9)施工快捷、方便，每一個(gè)太陽(yáng)能LED照明系統都是一個(gè)獨立的照明單元，充電、放電、控制都是獨立完成，無(wú)需挖溝、布線(xiàn)、回填，即時(shí)安裝，即時(shí)應用。

10)維護成本低：相對于傳統路燈，由于LED光源壽命長(cháng)，可降低維護成本。

四、太陽(yáng)能LED照明燈具應用領(lǐng)域

目前的太陽(yáng)能LED照明燈具主要是應用在城市次干道和鄉村道路等場(chǎng)合，還不能完全代替市電道路照明，但是從長(cháng)遠看，隨著(zhù)太陽(yáng)能電池板價(jià)格的下降和節能光源的研究，太陽(yáng)能LED照明燈具一定會(huì )發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

太陽(yáng)能LED照明燈具主要應用于以下領(lǐng)域：

1)太陽(yáng)能LED交通信號燈。在我國，早在20世紀70年代初太陽(yáng)能電池就被使用在航標燈上，由于太陽(yáng)能光伏照明裝置具有可以不需要電網(wǎng)、不需要敷設電線(xiàn)、靈活機動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論在航海、航空、還是公路交通信號燈上都得到了非常廣泛的應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

2)太陽(yáng)能LED草坪燈。這是我國目前最大的太陽(yáng)能電池應用項目，也是我國產(chǎn)量最大的太陽(yáng)能光伏LED照明裝置，它的產(chǎn)量遠遠超過(guò)其他太陽(yáng)能光伏照明裝置的總和，2006年出口近2億只，世界范圍內90%以上的太陽(yáng)能LED草坪燈都是我國制造的。

3)太陽(yáng)能LED手電筒。這是最近幾年剛剛興起的一種太陽(yáng)能產(chǎn)品，產(chǎn)量每年在遞增。

4)太陽(yáng)能LED標示燈。用于在夜晚指示需要標示的物體。

5)太陽(yáng)能LED道路照明燈具。這就是目前人們所指的太陽(yáng)能LED路燈，近年來(lái)在國內受到各級政府和媒體關(guān)注，許多制造廠(chǎng)和開(kāi)發(fā)商對這個(gè)項目的投資熱情非常高，盡管太陽(yáng)能LED道路照明燈具在整個(gè)道路照明燈具中所占的比例很小，但是人們似乎感覺(jué)到它將成為太陽(yáng)能光伏照明裝置的主流，甚至將來(lái)可以取代傳統的道路照明燈具。

6)太陽(yáng)能LED景觀(guān)燈。太陽(yáng)能LED景觀(guān)燈外觀(guān)設計大多采用金屬與工程塑料相結合壓鑄成型，燈體可呈現出圓形、方形、幾何圖案等多種形狀，儀態(tài)萬(wàn)千、風(fēng)格迥異，或豪華典雅、或簡(jiǎn)潔明快。燈體顏色有白、紅、綠、蘭、紫、黃等，依次漸變或閃爍。天黑后景觀(guān)照明控制系統自動(dòng)啟動(dòng)亮燈裝置，太陽(yáng)能LED景觀(guān)燈可發(fā)出均勻柔和的光線(xiàn)，幾種顏色跳躍漸變，使整個(gè)城市的夜晚在一瞬間律動(dòng)起來(lái)。

7)太陽(yáng)能LED高桿燈。太陽(yáng)能高桿燈一般桿高8～13m，照明功率50W～130W，有效照明面積可達幾百平方米。

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