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一、太(tai)阳(yang)能LED照明系(xi)统(tong)构(gou)成

太(tai)阳能LED照(zhao)(zhao)明系(xi)(xi)统的(de)规(gui)模(mo)(mo)和(he)应用(yong)形式各异，系(xi)(xi)统规(gui)模(mo)(mo)跨度很大，小到(dao)(dao)0.3～2W的(de)草坪灯，大到(dao)(dao)几百瓦(wa)的(de)太(tai)阳能LED高杆灯。其应用(yong)形式也多(duo)种(zhong)多(duo)样，在家用(yong)、交通、通信、空间等诸多(duo)领域都能得到(dao)(dao)广泛的(de)应用(yong)。尽(jin)管太(tai)阳能LED照(zhao)(zhao)明系(xi)(xi)统规(gui)模(mo)(mo)大小不一(yi)，但其组成结构(gou)和(he)工(gong)作原理基本相同。太(tai)阳能LED照(zhao)(zhao)明系(xi)(xi)统由太(tai)阳能电池方阵;蓄电池;控制(zhi)器(qi)(qi)(有的(de)控制(zhi)器(qi)(qi)集成有LED驱动器(qi)(qi)功(gong)能，也有将控制(zhi)器(qi)(qi)和(he)LED驱动器(qi)(qi)分立);LED光源构(gou)成。太(tai)阳能LED照(zhao)(zhao)明系(xi)(xi)统构(gou)成如图(tu)1所示。

二、LED光源

LED具(ju)有光(guang)线(xian)质量高，基本(ben)(ben)上无辐射，可靠耐用(yong)，维(wei)护费(fei)用(yong)极(ji)为低廉等优(you)势，属于典型(xing)的(de)绿色照(zhao)明光(guang)源。超(chao)高亮LED的(de)研(yan)制成功，大大地降(jiang)低了太阳(yang)能LED照(zhao)明灯具(ju)使用(yong)成本(ben)(ben)，使之达到(dao)或(huo)接(jie)近工频交流电(dian)照(zhao)明系(xi)统初装的(de)成本(ben)(ben)，并(bing)且具(ju)有保护环境、安装简(jian)便(bian)、操(cao)作安全、经(jing)济节能等优(you)点。

采(cai)用平头(tou)LED的(de)(de)(de)柱式和(he)炬(ju)式组合光(guang)源(yuan)结构(gou)，通过合理控制(zhi)平头(tou)LED安装倾(qing)斜(xie)角(jiao)(jiao)度，可(ke)使LED组合光(guang)源(yuan)所发(fa)出光(guang)的(de)(de)(de)均匀(yun)(yun)度及照(zhao)度得到大幅(fu)提(ti)升。为太阳能(neng)(neng)LED照(zhao)明系统专门研制(zhi)的(de)(de)(de)组合十字型和(he)矩形组合发(fa)光(guang)源(yuan)，充分发(fa)挥(hui)平头(tou)LED开光(guang)角(jiao)(jiao)度大、光(guang)均匀(yun)(yun)度好和(he)圆头(tou)LED点面(mian)积亮度高的(de)(de)(de)优点，使两者(zhe)取长补短，发(fa)挥(hui)最大的(de)(de)(de)光(guang)效，克服(fu)了平头(tou)LED点面(mian)积亮度不(bu)如圆头(tou)LED，而圆头(tou)LED光(guang)均匀(yun)(yun)度不(bu)如平头(tou)LED的(de)(de)(de)缺点。通过对传统太阳能(neng)(neng)LED照(zhao)明灯具结构(gou)、智能(neng)(neng)控制(zhi)器、光(guang)源(yuan)结构(gou)的(de)(de)(de)更新和(he)技(ji)术改进，进行最佳倾(qing)斜(xie)角(jiao)(jiao)设计，使平头(tou)和(he)圆头(tou)LED的(de)(de)(de)优势互补，从而使其发(fa)光(guang)更均匀(yun)(yun)、整体亮度更高、成本更低(di)、更有利于应用推广。

对于独(du)立太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能LED照明系(xi)统，提高能量利用率，研究科(ke)学的(de)系(xi)统能量控(kong)制策略，可(ke)以降低独(du)立太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能LED照明系(xi)统的(de)投资费用。目前太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能电(dian)池组(zu)件(jian)、控(kong)制器、蓄电(dian)池、LED光(guang)源是太(tai)(tai)阳(yang)(yang)(yang)能LED照明灯(deng)具产品的(de)四(si)个主要部件(jian)，它们各自的(de)使用寿命参(can)考值见表(biao)2。

三、太阳(yang)能LED照明系统特点

1)LED发光(guang)(guang)效(xiao)(xiao)率(lv)高、亮(liang)度大(da)(da)。LED的光(guang)(guang)源效(xiao)(xiao)率(lv)目(mu)前已达(da)100lm/W，而且还有(you)很大(da)(da)的发展空间，理(li)论值达(da)250lm/W。采用LED光(guang)(guang)源可(ke)相应减小太(tai)阳能电(dian)池板面(mian)积(ji)和蓄(xu)(xu)电(dian)池容量，或(huo)在同样太(tai)阳能电(dian)池板面(mian)积(ji)和蓄(xu)(xu)电(dian)池容量情况下(xia)，可(ke)以延长连(lian)续阴雨天(tian)使用天(tian)数。

2)LED寿命(ming)长、产(chan)品质(zhi)量可(ke)靠(kao)。LED使用(yong)寿命(ming)在(zai)50000h以(yi)上(shang)，基本(ben)上(shang)与太(tai)阳(yang)能电池板(ban)使用(yong)寿命(ming)同步，使太(tai)阳(yang)能照(zhao)明系统(tong)的总体性能大大提高(gao)(gao)。而一般太(tai)阳(yang)能照(zhao)明灯具(ju)通常使用(yong)电子(zi)节(jie)能灯作为光(guang)(guang)(guang)源(yuan)，电子(zi)节(jie)能灯寿命(ming)在(zai)3000～5000h，并且，光(guang)(guang)(guang)衰(shuai)明显，基本(ben)上(shang)每年要更换一次。LED光(guang)(guang)(guang)源(yuan)的光(guang)(guang)(guang)衰(shuai)小，一年的光(guang)(guang)(guang)衰(shuai)不到3%，使用(yong)10年仍达到道(dao)路(lu)使用(yong)照(zhao)度要求，而高(gao)(gao)压钠灯光(guang)(guang)(guang)衰(shuai)大，一年左右已经下(xia)降30%以(yi)上(shang)，因此，LED光(guang)(guang)(guang)源(yuan)在(zai)使用(yong)功率的设计上(shang)可(ke)以(yi)比高(gao)(gao)压钠灯低(di)。

3)太(tai)阳能LED路灯(deng)、LED庭院灯(deng)采用(yong)新型全(quan)自动太(tai)阳能照(zhao)(zhao)(zhao)明控制器，具有光(guang)控、时(shi)控和发光(guang)亮(liang)度(du)可(ke)调的(de)功(gong)(gong)能。天(tian)黑时(shi)全(quan)功(gong)(gong)率开始工(gong)(gong)作(zuo)，夜(ye)深时(shi)半功(gong)(gong)率工(gong)(gong)作(zuo)，天(tian)亮(liang)后自动关闭。半功(gong)(gong)率工(gong)(gong)作(zuo)时(shi)段(duan)可(ke)根据用(yong)户(hu)要求进(jin)行设定(ding)(ding)，每天(tian)设置时(shi)段(duan)可(ke)以不同。设定(ding)(ding)好后，以七天(tian)为(wei)周期自动循环工(gong)(gong)作(zuo)。使用(yong)传统照(zhao)(zhao)(zhao)明灯(deng)具控制光(guang)亮(liang)，只能是(shi)让部分(fen)灯(deng)具熄灭，致(zhi)使道路照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)出现肋条(tiao)暗区，造成安(an)全(quan)隐患，已为(wei)世(shi)界部分(fen)国家所禁止。太(tai)阳能LED灯(deng)具独特(te)的(de)二(er)次光(guang)学设计，将LED光(guang)源(yuan)发出的(de)光(guang)照(zhao)(zhao)(zhao)射到所需照(zhao)(zhao)(zhao)明的(de)区域，进(jin)一步提高了光(guang)照(zhao)(zhao)(zhao)效率，以达(da)到节能目的(de)。

4)太阳能LED草坪灯、LED地灯配合LED专用(yong)控制器，可实(shi)现(xian)七(qi)彩跳变、渐变、追逐、流水(shui)、扩张、压缩等多种动(dong)态效果(guo)，也可以根据应用(yong)要求组(zu)合排列成一定(ding)动(dong)态图形，广泛应用(yong)园林广场、步行(xing)街、庭(ting)院、公(gong)园、道路、花园等场合。

5)LED是低(di)电(dian)(dian)压工作产(chan)品，不(bu)需将太(tai)阳能电(dian)(dian)池产(chan)生的(de)直流电(dian)(dian)压逆变(bian)成AC220V就(jiu)能直接(jie)使用。既提高(gao)了太(tai)阳能LED照(zhao)明系统的(de)工作效率(逆变(bian)器会(hui)产(chan)生20%的(de)用电(dian)(dian)损耗)，又不(bu)存在用电(dian)(dian)安(an)全隐(yin)患(huan)。LED是低(di)压器件，驱动单只LED的(de)电(dian)(dian)压为安(an)全电(dian)(dian)压，所(suo)以它是一(yi)个比使用高(gao)电(dian)(dian)压照(zhao)明灯(deng)具更安(an)全的(de)照(zhao)明灯(deng)具，特别适(shi)用于公共场(chang)所(suo)(例如(ru)：路灯(deng)照(zhao)明、厂矿照(zhao)明、汽车照(zhao)明、民用照(zhao)明等)。

6)LED作为(wei)点光(guang)源(yuan)，如(ru)果设计合理，很大(da)程度上可(ke)以直接(jie)解(jie)决传(chuan)统球状光(guang)源(yuan)必(bi)须依靠光(guang)发射来解(jie)决的二次(ci)取光(guang)及光(guang)损耗问题。对光(guang)照射面(mian)的均匀(yun)度可(ke)控，理论(lun)上可(ke)以做到(dao)在目标区域内完全(quan)均匀(yun)，这也(ye)能避免传(chuan)统光(guang)源(yuan)“灯下亮”现象而减少(shao)光(guang)浪费。

7)色(se)温(wen)可选，在不同场(chang)合应(ying)用LED光(guang)源(yuan)，是提(ti)高(gao)效率、降(jiang)低(di)(di)成本的(de)一个重要(yao)途径;技术进步空间依然很大。太阳能LED路灯(deng)的(de)光(guang)显(xian)色(se)性比(bi)高(gao)压钠(na)(na)灯(deng)高(gao)许多，高(gao)压钠(na)(na)灯(deng)显(xian)色(se)指数只有23左右(you)，而LED显(xian)色(se)指数达到(dao)75以上(shang)(shang)，从视觉(jue)心理(li)角度考虑(lv)，达到(dao)同等(deng)亮度，LED的(de)光(guang)照度平均(jun)值可以比(bi)高(gao)压钠(na)(na)灯(deng)降(jiang)低(di)(di)20%以上(shang)(shang)，(参照英国道理(li)照明标准)。

8)LED发光(guang)具有单向性，没有光(guang)的漫(man)射，保(bao)证光(guang)照(zhao)效率;每个单元LED只(zhi)有很小(xiao)体积，所以可(ke)(ke)以制备(bei)成各种形状的器件，并且(qie)适(shi)合于易变的环境。传统的高压钠灯(deng)必(bi)须(xu)依靠灯(deng)杆的高度(du)(du)才(cai)能达到足够的照(zhao)射面(mian)积，而LED路灯(deng)自(zi)身发光(guang)角度(du)(du)可(ke)(ke)达到140度(du)(du)，可(ke)(ke)扩大道路照(zhao)射面(mian)积。同时降低灯(deng)杆的高度(du)(du)，一(yi)般高压钠灯(deng)10m的灯(deng)杆，用LED光(guang)源只(zhi)需(xu)8m就可(ke)(ke)达到同样照(zhao)射面(mian)积。

9)施(shi)工快捷(jie)、方便，每(mei)一个太阳能(neng)LED照明(ming)系(xi)统都是一个独立的照明(ming)单元，充电、放电、控(kong)制都是独立完成，无需挖沟(gou)、布线(xian)、回填，即时(shi)安装，即时(shi)应用。

10)维护(hu)成本(ben)低：相对于(yu)传统路灯(deng)，由(you)于(yu)LED光源寿命长，可降(jiang)低维护(hu)成本(ben)。

四(si)、太阳能LED照明(ming)灯(deng)具应用领域

目前的(de)太(tai)(tai)阳能LED照(zhao)明灯(deng)具(ju)主要(yao)是(shi)(shi)应用(yong)在(zai)城市次干道和乡村道路等(deng)场合，还不能完(wan)全代替(ti)市电(dian)道路照(zhao)明，但是(shi)(shi)从(cong)长(zhang)远看(kan)，随着(zhe)太(tai)(tai)阳能电(dian)池板价格(ge)的(de)下降和节能光(guang)源的(de)研究，太(tai)(tai)阳能LED照(zhao)明灯(deng)具(ju)一定会(hui)发挥越(yue)来越(yue)重要(yao)的(de)作用(yong)。

太阳能(neng)LED照明(ming)灯(deng)具主要应用于(yu)以(yi)下(xia)领域：

1)太阳(yang)能LED交通(tong)信(xin)号灯。在我国，早在20世纪(ji)70年(nian)代初(chu)太阳(yang)能电(dian)池就被使用(yong)在航(hang)标灯上(shang)(shang)，由于太阳(yang)能光伏照明装置具有可以不需要电(dian)网、不需要敷设电(dian)线、灵活机(ji)动等优(you)点，无论在航(hang)海、航(hang)空(kong)、还是公路交通(tong)信(xin)号灯上(shang)(shang)都得到了非常(chang)广(guang)泛的应用(yong)，并取得了良好的经济效益(yi)和(he)社会效益(yi)。

2)太(tai)(tai)阳(yang)能(neng)LED草(cao)坪灯。这是(shi)我(wo)国(guo)目(mu)前最大(da)的(de)太(tai)(tai)阳(yang)能(neng)电池应用项目(mu)，也(ye)是(shi)我(wo)国(guo)产量最大(da)的(de)太(tai)(tai)阳(yang)能(neng)光伏(fu)LED照明(ming)装置(zhi)，它(ta)的(de)产量远(yuan)远(yuan)超过其他太(tai)(tai)阳(yang)能(neng)光伏(fu)照明(ming)装置(zhi)的(de)总和，2006年(nian)出(chu)口近2亿只，世界范围内90%以上的(de)太(tai)(tai)阳(yang)能(neng)LED草(cao)坪灯都是(shi)我(wo)国(guo)制造的(de)。

3)太阳能(neng)LED手电筒。这是最近几年刚(gang)刚(gang)兴起的(de)一种(zhong)太阳能(neng)产(chan)品，产(chan)量每年在(zai)递增。

4)太(tai)阳(yang)能(neng)LED标(biao)(biao)示灯。用于在夜晚指示需要标(biao)(biao)示的物体。

5)太(tai)阳(yang)能LED道路照明(ming)灯(deng)具(ju)(ju)(ju)。这(zhei)就是目前人们所(suo)指的太(tai)阳(yang)能LED路灯(deng)，近年来在国内受到各级政府和媒体关注，许(xu)多制造厂和开发商对(dui)这(zhei)个项目的投(tou)资热(re)情非常高，尽管太(tai)阳(yang)能LED道路照明(ming)灯(deng)具(ju)(ju)(ju)在整(zheng)个道路照明(ming)灯(deng)具(ju)(ju)(ju)中(zhong)所(suo)占的比(bi)例很小，但是人们似(si)乎(hu)感觉到它将成为太(tai)阳(yang)能光伏照明(ming)装置(zhi)的主(zhu)流，甚至将来可以取代传统(tong)的道路照明(ming)灯(deng)具(ju)(ju)(ju)。

6)太阳(yang)能LED景(jing)观(guan)(guan)灯(deng)(deng)(deng)(deng)。太阳(yang)能LED景(jing)观(guan)(guan)灯(deng)(deng)(deng)(deng)外(wai)观(guan)(guan)设(she)计大多采用金(jin)属(shu)与工程塑料相(xiang)结合(he)压铸成(cheng)型，灯(deng)(deng)(deng)(deng)体可(ke)呈现(xian)出圆形、方形、几何图案等多种形状，仪态(tai)万千(qian)、风格迥(jiong)异，或豪(hao)华典雅、或简洁明快。灯(deng)(deng)(deng)(deng)体颜色有白、红、绿、兰、紫、黄等，依次(ci)渐(jian)变(bian)(bian)或闪烁。天黑后(hou)景(jing)观(guan)(guan)照明控制(zhi)系(xi)统自动(dong)启动(dong)亮灯(deng)(deng)(deng)(deng)装置，太阳(yang)能LED景(jing)观(guan)(guan)灯(deng)(deng)(deng)(deng)可(ke)发(fa)出均匀柔和(he)的光线(xian)，几种颜色跳(tiao)跃渐(jian)变(bian)(bian)，使整个城市的夜晚在一瞬间律动(dong)起(qi)来(lai)。

7)太阳能(neng)LED高杆灯。太阳能(neng)高杆灯一般杆高8～13m，照明(ming)功(gong)率50W～130W，有效(xiao)照明(ming)面(mian)积(ji)可(ke)达几(ji)百平方米。

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