太阳能灯具技术篇.doc

太阳能灯具相关介绍光学的几个基本参量一、 光通量：英文：luminous flux 定义：光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量，以表示。光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为555107米的绿光与波长为65106米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。光通量的单位为“流明” 英文缩写：lm。光通量通常用来表示，在理论上其功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色有关。所以度量单位采用，依标准光源及正常视力另定之“流明”来度量光通量。符号：lm 光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。流明 (lm) 是国际单位体系 (SI) 和美国单位体系 (AS) 的光通量单位。如果您想将光作为穿越空间的粒子（光子），那么到达曲面的光束的光通量与 1 秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例。 光源的辐射能通量；对人眼所引起视觉的物理量。即单位时间内某一波段内的辐射能量与该波段的相对视见率的乘积。人眼对不同波段的光，视见率不同；故不同波段的光辐射功率相等，而光通量不等。二、光效：全称：发光效率简称：光效率/光效英文：Luminous Efficacy单位：亮度/瓦、流明/瓦（lm/w）定义：光源所发出的总光通量（流明、亮度）与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称为该光源的光效。发光效率值越高，表明照明器材将电能转化为光能的能力越强，即在提供同等亮度的情况下，该照明器材的节能性越强；在同等功率下，该照明器材的照明性越强，即亮度越大。Luminous原意即为光亮，计量用luminance，意为亮度，缩写为lm。发光效率单位为亮度/瓦，有时取Luminance的音译“流明”，叫做流明/瓦。真空白炽灯的光效约为7-8 lm/w，充气普通白炽灯的光效约为10-13 lm/w，高色温卤钨白炽灯的光效可达26-28 lm/w，日光色荧光灯的光效约为50-80 lm/w，超高压氙气灯的光效约为30-46 lm/w，高压钠灯的光效约为100-140 lm/w，金属卤化物灯光效约为70-90 lm/w，低压钠灯的光效约为175 lm/w。三、色温：英文：colo(u)r temperature 定义：表示光源光谱质量最通用的指标。色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。低色温光源的特征是能量分布中，红辐射相对说要多些，通常称为“暖光”；色温提高后，能量分布中，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为：标准烛光为1930K（开尔文温度单位）；钨丝灯为2760-2900K；荧光灯为3000K；闪光灯为3800K；中午阳光为5400K；电子闪光灯为6000K；蓝天为12000-18000K。 在讨论彩色摄影用光问题时，摄影家经常提到“色温”的概念。色温究竟是指什么? 我们知道，通常人眼所见到的光线，是由7种色光的光谱所组成。但其中有些光线偏蓝，有些则偏红，色温就是专门用来量度和计算光线的颜色成分的方法，是19世纪末由英国物理学家洛德开尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体确定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。 开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。例如，当黑体受到的热力相当于500550摄氏度时，就会变成暗红色（某红色波长的辐射强度最大），达到1050一1150摄氏度时，就变成黄色因而，光源的颜色成分是与该黑体所受的温度相对应的。色温通常用开尔文温度(K)来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理，用K来对应表示物体在特定温度辐射时最大波长的颜色。根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。颜色实际上是一种心理物理上的作用，所有颜色印象的产生，是由于时断时续的光谱在眼睛上的反应，所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。四、光照度：定义：表示表面被照明程度的量称为光照度（简称照度）E，它是每单位面积上受到的光通量数：E=/S，单位是lx。照度(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒克斯(Lux,lx)，即1m/m。1勒克斯等于 1流明(lumen,lm)的光通量均匀分布于1m面积上的光照度。照度是以垂直面所接受的光通量为标准，若倾斜照射则照度下降。 生活场所中照度的标准，下表中所列的是几种不同工作情况下的标准照度值：工作性质或场所照度Lux（勒克司）夏季中午在太阳能直接照射下100，000没有太阳的室外10，000-1000明朗夏天的室内500-100细小精致的工作（如修理钟表、雕刻制板、制图等）100使用危险性的小的带刃工具（削刀、钻、旋刀）的工作100在工作台上作细小精致的工作（如用缝纫机缝纫、书写等）75阅读、观看各种仪器所示的读数，纺织50走廊10楼梯8在满月底下0.2一般而言，居家空间到底适用何种光源，除依据室内的整体规划外，也应考虑用电之效率及各场所所需之应有照度。每一不同使用目的的场所，均有其合适的照度来配合。例如：起居间所需之照明照度为150300Lux；一般书房照度为100Lux，但阅读时所需之照明照度则为600Lux，所以最好再使用台灯作为局部照明。 场所照度Lux（勒克司）书房、办公室5001000客厅（不阅读书报）150300 浴厕、更衣室200500餐桌300500走廊、楼梯3575电梯、走道100200 车库、仓储3075一般情况：夏日阳光下为100000LUX；阴天室外为10000LUX；室内日光灯为100LUX；距60W台灯60cm桌面为300LUX；电视台演播室为1000LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为0.1LUX；烛光（20cm远处）1015LUX。天气照度Lux（勒克司）晴天30000300000阴天3000 日出日落300月圆0.30.03星光0.00020.00002 阴暗夜晚0.0030.0007室内场所3075生产车间10500办公室3050餐厅1030走廊510停车场15室内刚能辨别人脸的轮廓，照度为20LX，下棋打牌的照度为150LX，看小说约需250LX，即25瓦白炽灯离书30-50厘米，书写约需要500LX，即40瓦白炽灯离书30-50厘米，看电视约需30LX，用一支3瓦的小灯放在视线之外就行了。保持合适的照度，对提高工作和学习效率都有很大的好处；在过于强烈或过于阴暗的光线照射下工作学习，对眼睛都是有害的。五、光出度定义：光源的光出度就是光源上每单位面积向半个空间内发出的光通量：M=/S光出度单位是lx。光出度在数值上等于通过单位面积所传送的光通量。六、光强度定义：光源在给定方向的（，）的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的光强度（简称光强），即=/。单位是cd光源的光强度一般是对点光源（或光源的大小和使用的照明距离相比很小）的情况而言。如果考虑到一定表面积的面光源，就要考虑到光源的光出度和光强度。七、光亮度定义：光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。（cd/m）对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。光亮度(luminance)是指一个表面的明亮程度,以L表示, 即从一个表面反射出来的光通量.不同物体对光有不同的反射系数或吸收系数.光的强度可用照在平面上的光的总量来度量,这叫入射光(inci-dent light)或照度(illuminance).若用从平面反射到眼球中的光量来度量光的强度,这种光称为反射光(reflection light)或亮度(brightness). 例如,一般白纸大约吸收入射光量的20%,反射光量为80%;黑纸只反射入射光量的3%.所以,白纸和黑纸在亮度上差异很大。太阳能灯具的组成太阳能灯具主要有五部分组成：太阳能电池组件、太阳能专用蓄电池、太阳能智能控制器、环保节能光源（LED）、灯具配套的灯杆。下面对这五部分进行一下介绍：一：太阳能电池组件什么是太阳能电池太阳能电池：Solar Cell太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把把光能转化成电能的装置。太阳能电池的原理：太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，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。太阳能电池的分类：太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。 按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、V族(GaAs,InP等)、族(Cds系)和磷化锌 (Zn 3 p 2 )等。太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。（1） 硅太阳能电池硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。（2） 多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普及。铜铟硒薄膜电池（简称CIS）适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。（3） 聚合物多层修饰电极型太阳能电池以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。（4） 纳米晶太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/51/10寿命能达到2O年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。(5) 有机太阳能电池有机太阳能电池，顾名思义，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95以上是硅基的，而剩下的不到5也是由其它无机材料制成的。1.1 单晶硅太阳能电池硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达233。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为1944%，国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池（2cm X 2cm）转换效率达到19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm X 5cm）转换效率达8.6%。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。12 多晶硅薄膜太阳能电池通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350450m的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZ Si衬底上制得的多晶硅电池转换效率为19，日本三菱公司用该法制备电池，效率达16.42%。液相外延（LPE）法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。美国Astropower公司采用LPE制备的电池效率达122。中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池，称之为“硅粒”太阳能电池，但有关性能方面的报道还未见到。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。二：太阳能专用蓄电池LNT系列太阳能专用免维护铅酸蓄电池免维护蓄电池的含义 阀控式铅酸蓄电池的主要优点是在充电时正极板上产生的氧气，通过再化合反应在负极板上还原成水，使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，所以又称为免维护铅酸蓄电池。可见，免维护只是与普通蓄电池相比，运行中免去了添加纯水或蒸馏水，调整电解液液面的项目，并非免去一切维护工作。免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。铅酸蓄电池与胶体电池的区别胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。 广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到 70wh/kg 的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。 胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为：用较小的工业代价，沿已有 150 年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池，其放电曲线平直，拐点高，比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大 20% 以上，寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。产品简介：LNT系列产品是根据太阳能,风能,风光互补储能型蓄电池的使用要求,配合市场的需求, 在原有的铅酸电池基础上进行技术整改后推出的新型太阳能专用储能铅酸蓄电池,改良后的产品适应了太阳能系统每天循环充放电和长时间,深循环放电的工作要求.产品优越性： 环保:电池密封性好,无电池泄漏现象,电池配方中不含对环境有污染和不易回收的锑,镉等金属物质,真正保证了电池的环保和安全。 适应性: 较宽的使用温度范围（-3050），电池可横向放置，可适应户外使用 安装方便：设有端子和连接线两种输出方式,适合各种安装方式 深放电性能:深度放电后回充电性能强,甚至在放电后未及时补充电的情况下,容量也能 100%得到回充.能迎合了高频率、深程度放电的需要. 长寿命: 采用厚极板设计,增强了板栅的耐腐蚀性,并极大地提高了循环寿命. 自放电小, 且无须均衡充电. 抗短路性能: 超高机械强度的隔板的应用,避免了短路的产生 内阻低,充电接受能力5F3A一般规格说明 标称电压: 12V /6V /2 V 板栅: 由计算机精设计的钙,铅,锡合金板栅构成 极板: 正极板骨架由铅钙锡多元合金压铸成型，其合金组织结构晶粒细小致密，耐腐蚀性能好。负极板为涂膏式极板，板栅为放射状结构，有利于提高活物质的利用率和大电流放电。 隔板: 采用超强AGM隔板，防止正负极短路和活性物质脱落,有效地降低了电池内阻。 电池壳及盖材料: 采用高强ABS耐腐蚀材料制作，热熔封合，确保无泄漏。 电解液: 采用进口电解质主材料，为电池提供内部离子导体,其富液量设计，使电池在高温及过充电情况下，不易出现干涸现象，其热容量大，散热性好，不会产生热失控现象。 极柱：内嵌铜芯组合式铅极柱，焊接密封+专用胶粘剂密封，双重密封设计，从而确保了极柱密封的可靠性。 安全阀：采用德国技术安全阀，开闭阀压力恒定，可靠性高，可避免蓄电池外壳膨胀、 破裂和电解液干涸现象。 连接线: 端子或者连线LNT系列产品技术参数产品说明产品名称太阳能专用免维护铅酸蓄电池生产商产品系列LNT系列（12V/6V/2V,容量43000AH ）电池容量自放电率20，两年内小于40不同温度下电池容量40105251000851070不同小时率容量10hr100%C1030hr110%C10电池存放容量1个月（25）953个月（25）906个月（25）88充电模式最大充电电流0.25C10（A）充电限压均充充电电压14.4V/12V25mV/浮充充电电压13.5 V/12V20mV/过充保护14.4V/12V,恢复充电电压13.5 V/12V过放保护10.8V/12V,恢复放电电压12.3 V/12V温度补偿-3.3mV/单体适应环境可适应温度-30至55最佳使用环境20,通风,干燥,清洁,远离火源蓄电池安装温馨提示由于蓄电池通常在室外使用,使用环境温度和湿度将影响蓄电池正常工作和寿命,安装时,请注意保持电池使用环境的通风,干燥,清洁，同时注意电池的防盗措施,采用地埋时,请注意电池的防水设计。三、太阳能智能控制器太阳能路灯庭院灯控制器原理：应用在太阳能户外路灯和庭院灯上，适合于各种直流光源，大批量配套的光源有12V和24V(0-10A)LED、无极灯、节能灯等。 在夜晚时，光控智能自动开启点亮负载，采用满电压的打开方式:对节能灯和高压钠灯等，可以一次性点亮负载，避免多次启动负载，延长光源的寿命。 避免过放恢复，只要出现一次过放，控制器就会锁定，自动切断负载，彻底保护电池，再避免负载来回闪烁，损坏光源。 充电方式采用高效的PWM充电方式，增加了用电时间；正常的直充、多次浮充、定电压小电流均充自动控制方式使系统有更长的使用寿命；提高系统的使用效率。在蓄电池达到过充电压时，采用断开充电回路方式。为了实现过充保护，市场中常见的方式是短路太阳能的电池板，这样会对太阳能电池板的寿命有影响，其实太阳能电池板严禁短路。 采用先进的无触点控制，能在寒冷、潮湿、高温环境正常使用，可以适应环境恶劣的室外场所。 具有光控智能开启模式(天黑当太阳能电池电压小于5V时负载自动开通，当天亮电池电压高于6.5V以上时负载自动切断)，系统工作有以下两种工作模式，任意设置，光控启动+过放保护关闭+定时延时关闭模式，定时延时关闭的时间可以任意设置(2h4h6h8h等)。 具有过充、过放、蓄电池极性反接保护，蓄电池开路保护、太阳能电池极性反接保护、防反充等全自动控制。 内有直观的LED发光管，反映当前系统的工作状态，让用户了解使用状况。 工作方式:单路输出，单路负载，光控启动、过放保护关闭、定时关闭;双路输出，两路负载，其中第一路为光控启动、过放保护关闭，第二路负载在第一路的功能基础上再加时控功能。保证先二路负载亮，第二路定时到以后熄灭，只剩第一路负载一路亮，提高系统的效率。四、环保节能光源（LED）LED基础介绍LED名词解释：LED就是light emitting diode ，发光二极管的英文缩写，简称LED。LED的种类 随着LED在60年代进出商业后，经过几十年的发展已经发展了很多很多种类，其主流的大类有：1）LED（Light emitting diode）：我们有叫它LAMP LED产品的、有叫它P2产品的、也有叫它插件LED的，不管怎么样只要是直插式的都归与一种。而LED种类里面还有很多种类： A按胶体形状分：3mm、4mm、5mm、8mm、10mm、12mm、方形、椭圆形、墓碑形、还有一些特殊形状等等； B按胶体颜色分：无色透明、有色透明、有色散射、无色散射等；按颜色分：红色（red）、橙色（orange）、黄色（yellow）、黄绿色（green yellow）、绿色 （green）、蓝绿色（blue green）、蓝色（blue)、紫色（pink）、紫外线（uv）、白色（white）、红外线等等； 2）SMD（Suface mount device）:表面贴装二极管或表面贴装元器件都是他的叫法，这个里面也有多 别： 按形状大小分：0603、0805、1210、5060、1010等等，一般smd都是菱形的，所以其叫法都是根据长*宽的尺寸来叫，行业善用的都是英寸，不是毫米，也有用毫米叫的，比如1608（1.6*0.8mm)等。 发光颜色和胶体的种类和LED产品一样，只是产品的形状发生了很大的变化。 3）食人鱼（Flux led）：这个是因LED的发光效率不能满足汽车使用其要求，所以就开发了这个产品，是小功率产品，其驱动电流一般在50MA、一般LED用的20MA，最高电流可以达到70mA，就是因为其散热比较好，一般用在汽车后尾灯。 4）大功率（power led）：现有照明的LED产品,它有以下分类： 按功率分：1w、3w、5w、等等 按顶部发光透镜分:平头、聚光、酒杯形状等 按工艺还有铝基板的和防luminous的。 5）数码管（Display）：最早用在来做显示屏和数码显示用的 A按外形分：1位、2位、3位、4位等等 B表面颜色：灰面黑胶的、也有黑面白胶的 等等 C极性：共阴、共阳 D颜色也和LED一样可以做很多种类。 6）点阵（LED Dot Matrix）:这个产品和数码管差不多，都是应用在信息显示的。其间距和孔的直径有改变都是不同的产品，现在一般分5*7和8*8的，其颜色有单色、双色、三基色的 等等。 A按颜色分：单红，单绿，双基色，三基色等； B按孔的直径分：2.0，3.0，3.75，5.0等； C按点数分：5*7，8*8，16*16等 D还有一些其他的产品：如像素管（cluster）、测光源（LED Side Light Source）、红外线接收和发射产品（Infrared & PhotoDiode）等等。大功率LED为什么要加驱动？这是由于LED的特性决定的，LED特性是必须在恒定的电流下才能高效率、长寿命工作。目前无论那种电源都不能提供一个恒定的电流。所以必须在电源的输出端接入一个能提供给LED恒定电流的器件我们称其为LED驱动电路。在这样的驱动电路下输出给LED的是一个恒定电流，这样LED才能正常高效、长寿命的工作。LED特点：一、高光效 LED光效达50200流明/瓦，光谱窄，单色性好，几乎所有发出的光都可利用，且无需过滤直接发出色光。 二、高节能 具有电压低、电流小、亮度高的特性。一个1012瓦的LED光源发出的光能与一个35150瓦的白炽灯发出的光能相当。同样照明效果LED比传统光源节能80%90%。 三、光色多 可以选择白色或彩色光，红色、黄色、蓝色、绿色、黄绿色、橙红色等。 四、安全性高 LED光源使用低电压驱动, 发光稳定，无污染，没有50HZ频闪，没有紫外线B波段，白色色温5000K，最接近太阳色温5500K。 五、寿命长 LED利用固态半导体芯片将电能转化为光能，外加环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击，LED单管寿命10万小时，光源寿命在2万小时以上，按每天工作12小时寿命也在5年以上。 六、快速响应 LED发光管响应时间很短。采用专用电源给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10ms。 七、运行成本低 其他光源不仅耗电是LED光源的210倍，而且几乎每月都要更换，在器件更换和人工方面的花费很大。因此选用使用寿命长的LED光源从长远看非常经济。LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光源，它有着广泛的用途。1、体积小，LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常的小，非常的轻。2、耗电量低 LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电不超过0.1W。 3、使用寿命长，在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可达10万小时。 4、高亮度、低热量，比HID或白炽灯更少的热辐射。 5、环保，LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。 6、坚固耐用，LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特点使得LED可以说是不易损坏的。 7、可控性强，可以实现各种颜色的变化。五、灯具配套的灯杆 根据不同系列，不同型号的灯具选择优质的灯杆，保证灯具的稳定的安装和牢固的固定在指定位置。太阳能灯具与普通灯具的对比太阳能路灯的优势太阳能本世纪人类的主要能源之一。到2030年，世界电力生产将主要依靠太阳能。太阳能作为一个不污染环境，又取之不尽的新能源将无处不在。太阳能光电产品是通过太阳在光的作用下，转化为电能的过程，是一种利用高新技术研制的新能源，是21世纪人类所向往、所追求的新光源。太阳能路灯和太阳能发电系统等产品的主要创新点：01、节能，它利用自然光源，无需消耗电能，而且取之不尽用之不完；02、环保，符合绿色环保要求，无污染、无辐射，保护生态；03、安全，由于产品不使用交流电，而且采用蓄电池吸收太阳能，通过低压直流电转化为光能，是最安全的电源；04、科技含量高，产品的核心装置是智能控制器，设置的自控、时控开关装置可根据一天24小时内的天空亮度和人们在各种环境中需要的亮度自动调节；05、产品使用寿命长，安装成本低，维修方便。随着地球资源的日益贫乏，基础能源的投资成本日益攀高，各种安全和污染隐患可谓是无处不在。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的安全、环保新能源越来越受到重视。这样，太阳能照明产品随着太阳能热水器普及之后应运而生，在这里就太阳能路灯和使用市电路灯的效果作实用对比。对比一：市电照明路灯安装复杂：在市电照明路灯工程中有复杂的作业程序，首先要铺设电缆，这里就要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的安装调试，如任何一条线路有问题，则要大面积返工。而且地势和线路要求复杂、人工和辅助材料成本高昂。太阳能路灯安装简便：太阳能路灯安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥基座，然后用不锈钢螺丝固定就可。对比二：市电照明路灯电费高昂：市电照明路灯工作中有固定高昂的电费，要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换，维护成本逐年递增。太阳能路灯具免电费：太阳能路灯是一次性投入，无任何维护成本，三年可收回投资成本，长期受益。对比三：市电照明路灯有安全隐患：市电照明路灯由于在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。太阳能路灯没有安全隐患：太阳能路灯是超低压产品，运行安全可靠。太阳能路灯的其它优势：绿色环保，能为高尚生态小区的开发和推广增加新的卖点；可持续降低物业管理成本，减少业主公共分摊部分的费用。综上对比所述，太阳能路灯安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性，将为楼盘的销售、市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。太阳能路灯由以下几部分组成：太阳能电池、蓄电池、太阳能路灯专用控制器、发光体及灯杆。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。太阳能路灯是理想的道路照明灯具，随着人们生活的提高和社会的不断发展，它将被广泛利用，使太阳赐给大地的光明在夜晚为人类照明。道路照明光源介绍及其对光源的要求摘要:道路照明使用光源从煤油灯到白炽灯。随着新光源的相继制成, 二十世纪六十年代用高压汞灯代替白炽灯,七十年代开始逐步用高压钠灯替代了高压汞灯和白炽灯, 现今又出现了高频无极灯、发光二极管等新的照明光源。本文介绍了道路照明几种常用的光源，对其主要性能指标进行比较，简单介绍了道路照明对光源的要求和各种道路对光源的选择。关键词:光源 显色性 光效 色温 平均寿命一、光源介绍根据发光原理不同,各种电光源的分类如图1.1所示。下面对各种主要光源的结构、类型、特性和应用予以简要介绍。图1 有代表性的各种电光源的分类 1、热辐射光源是通过热辐射原理发光的光源有白炽灯和卤钨灯两种。1.1 白炽灯是根据热辐射原理制成的,它靠电流加热灯丝至白炽而发光.工作在钨的熔点(3653K)的白炽灯,如果没有热导和对流的损失,则理论上的光效可以达到53lm/W，实际白炽灯的光效远比此值低,以额定寿命1000h的普通照明白炽灯为例,其光效为8-21.5lm/W，白炽灯的光效之所以这样低,主要是由于它的大部分能量变成红外辐射,可见光辐射所占的比例很小,一般不到10%.随着时间的推移，白炽灯灯丝中的钨蒸发附着灯泡壁上，灯泡黑化，光效更差。白炽灯的灯丝有钨丝制成，由于钨有正的电阻特性，在工作温度时的电阻是冷电阻的12-16倍，因此在使用大批量白炽灯时，灯要分批启动。白炽灯的优点是可以进行调光，没有限制。1.2 卤钨灯是在普通的白炽灯的填充气体中添加卤素气体，高温下灯丝中的钨蒸发游离，卤原子与其发生反应，生成卤化钨，灯丝附近的卤化钨又受热分解，还原成钨存储在灯丝上，不断地化合、分解，有效防止灯泡黑化，提高光效。卤钨灯分为市电型和低电压型。市电型的卤钨灯直接在市电电压下工作，这类卤钨灯有单端、双端和双泡壳之分；MR型卤钨灯是低电压卤钨灯的代表。卤钨灯的光效与相应的普通白炽灯相比高出很多，由于卤钨灯中的钨卤循环有效地制止了灯泡发黑，因此卤钨灯在寿命期内的光效几乎没有什么变化。一般照明用的卤钨灯的色温为28003200K，显色性指数R可以达到100。卤钨灯也可以进行调光，但过分调光会导致灯泡发黑，影响光效。2、气体放电光源按发光物质分为金属类：汞灯，它又分低压汞灯（又称荧光灯、日光灯）、高压汞灯（简称荧光高压汞灯）2种；钠灯，它又分低压钠灯、高压钠灯（普通型高压钠灯和高显色高压钠灯）2种。惰性气体类：氙灯；汞氙灯。金属卤化物类：钠铊铟灯；镝灯。气体放电光源按照气压等级分为高气压发光光源和低气压发光光源。2.1 荧光灯具有光效高、使用寿命长等优点，其光效为白炽灯的34倍，尤其是在普通荧光灯内改用稀土三基色荧光粉的荧光灯，光效达85lm/W，显色指数可达85，在目前国际上被认为是较理想的室内新光源。将它制成直径为26mm(T8)、16mm(T5)的细管径荧光灯，耗电仅为白炽灯的1/6，节电80%以上。T5型荧光灯属高科技节能产品，是21世纪荧光灯的发展方向。紧凑型荧光灯由于节电率高，安装、使用方便而成为直接替代白炽灯的首选产品。2.2 钠灯是高效节能光源，分高压钠灯和低压钠灯两种，光效为白炽灯的810倍，为高压汞灯的22.5倍，是金属卤化物灯的1.21.5倍。它的寿命可达12万h，电能至光能的转换率可达30%。这种光源不但具有光效高、光色柔和、寿命长、节能效果显著等优点，而且还具有透雾能力强、照明清晰的特征。低压钠灯发光效率更高达200lm/w，由于它的显色指数太低，限制了它的使用。2.3 金属卤化物灯具有光色好、光效高、寿命长、尺寸小、性能稳定等优点。陶瓷金属卤化物灯代表了高强度气体放电灯的发展方向，前景广阔。3、电致发光光源主要由高频无极灯和发光二极管（LED灯）。3.1 高频无极灯和金属卤化物灯相比，由于较低的眩光而可见度高。目前较多的是LVD感应无极荧光灯和微波硫灯。以LVD感应无极荧光灯为代表，相对传统的光源有以下一些主要优点：1.长寿命：LVD感应无极荧光灯因为没有电极，所以不存在由于电极消耗而造成灯寿命终止的可能,因此它有寿命超长,通常可使用1015年以上。2.优良的光性能：LVD感应无极荧光灯可以同时达到好的光效和显色性能，光效可以达到80lm/w以上，显色指数也能达到80以上，色温范围广泛，色彩可以调节，可以满足各种场合的绿色照明工程的需求。3.可调光：LVD感应无极荧光灯有良好的调光性能，具备在其额定功率的30%到100%范围内,它都能稳定工作的良好调光性能,在节约能源同时，也能减少光污染现象 。4.降低Hg污染：由于LVD感应无极荧光灯内是使用汞齐,不是直接充入液体汞,这就极大地降低了生产过程中的汞污染,而且它的超长工作寿命,使实际应用的汞消耗量和废弃光源数量都较荧光灯大大减少,从而有效地降低了对环境的汞污染.5、瞬时的启动和再启动：LVD感应无极荧光灯启动位相从E放电到H放电在电磁感应灯中仅需几个微秒，因此灯的启动和再启动时间非常短。6、无闪烁：LVD感应无极荧光灯 光源采用了高频(230KHz)电子镇流器来驱动，因此不会产生眼睛可以感受到的闪烁。7、其他优点：LVD感应无极荧光灯具有高功率因数，电磁干扰低以及造型新颖美观等其他优点。3.2LED发光二极管是一种将电能直接转换为光能的半导体电致发光（EL）器件。和传统的光源相比，LED作为一种新型的半导体光源，其特点表现在以下几个方面：1、寿命长：LED的使用寿命可以长达100000小时，虽然无极放电灯的寿命可以达到60000小时，但是整灯的寿命受制于电路中的电子元件和微波振荡管的寿命，因此在维护和换灯困难的场合，使用LED作为光源，可以大大降低维护费用。2、启动时间短：LED的响应时间只需要几十纳秒，相对于传统光源的几十秒或者几十分钟来讲，不可同日而语。3、结构牢固：LED是采用环氧树脂封装的半导体发光的固体光源，其结构不包含玻璃、灯丝等易损坏的部件，是一种实心的固体结构，其受冲击和耐震性很高。4、功耗低：LED功耗低，是一种节能光源，光效方面还有较大的上升空间。5、其他：LED发光体接近点光源，利于对灯具的设计，应用前景广阔。二、几种照明光源主要性能比较表2-1 几种照明光源主要特性比较光源种类白炽灯卤钨灯低压汞灯高压汞灯高压钠灯低压钠灯金属卤化物灯无极荧光灯LED额定功率范围(W)10-150020-50004-20050-100035-100018-18035-35004-2002-12光效(lm/w)6.5-2514-3044-10032-5564-140100-20052-13060-10015-60平均寿命(h)1000-20001500-20005000-150001000-200012000-240002000-3000300-1000060000100000一般显色指数Ra95-9995-9970-9530-4023-852060-9070-9580-95相关色温2400