太陽(yáng)能在照明燈具上的應(yīng)用.doc

太陽(yáng)能在照明燈具上的應(yīng)用概述太陽(yáng)能電池作為一種新能源，在民用方面首先應(yīng)用在照明燈具上。目前，在西部光明工程，非主干道太陽(yáng)能路燈，太陽(yáng)能庭院燈和太陽(yáng)能草坪燈，太陽(yáng)能裝飾燈等方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模。在太陽(yáng)能照明燈具的設(shè)計(jì)中，涉及光源、太陽(yáng)能電池系統(tǒng)、蓄電池充放電控制許多因素，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)造成產(chǎn)品缺陷。那就讓我們先了解一下太陽(yáng)能燈具組成吧！ 1、太陽(yáng)能電池板 2、充放電控制器 3、 蓄電池 4、負(fù)載 5、燈具外殼 太陽(yáng)能電池 太陽(yáng)能電池主要功能在將光能轉(zhuǎn)換成電能，這個(gè)現(xiàn)象稱之為光伏效應(yīng)。在眾多太陽(yáng)光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池及非晶硅太陽(yáng)能電池等三種，在太陽(yáng)光充足日照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽(yáng)能電池為好，因多晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格比單晶低。轉(zhuǎn)換效率在近幾年不斷提高。在陰雨天比較多陽(yáng)光相對(duì)不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽(yáng)能電池為好，因單晶硅太陽(yáng)能電池電性能參數(shù)比較穩(wěn)定。當(dāng)然非晶硅太陽(yáng)能電池在室內(nèi)陽(yáng)光很弱的情況下比較好，因?yàn)榉蔷Ч杼?yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光照條件要求比較低。 首先，任何一款太陽(yáng)能燈具產(chǎn)品我們必須先了解太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池有五大電性能參數(shù)： 1、Isc是短路電流 2、Im是峰值電流 3、Voc是開(kāi)路電壓 4、Vm是峰值電壓 5、Pm是峰值功率 Pm是峰值功率= Im是峰值電流Vm是峰值電壓 注：以上計(jì)算跟據(jù)太陽(yáng)能電池的外特性 對(duì)于單片太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)PN結(jié)，除了當(dāng)太陽(yáng)光照射在上面時(shí)，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結(jié)的一切特性。在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽(yáng)能照明燈具使用中的太陽(yáng)能電池組件都是由多片太陽(yáng)能電池連接構(gòu)成的。 用戶可以先看太陽(yáng)能電池來(lái)知道價(jià)格，性能及太陽(yáng)能燈具照明的穩(wěn)定性，下面我會(huì)根據(jù)和負(fù)載，蓄電池之間作介紹。 充放電控制器 無(wú)論太陽(yáng)能燈具大小，一個(gè)性能良好的充放電控制電路是必不可少的。為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過(guò)充電及深度放電，.另外，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)蓄電池充電的控制要比普通蓄電池充電的控制要復(fù)雜些。對(duì)于太陽(yáng)能燈具的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，成功與失敗往往就取決于充放電控制電路的成功與失敗。 沒(méi)有一個(gè)性能良好的充放電控制電路，就不可能有一個(gè)性能良好的太陽(yáng)能燈具。充放電控制器必須要到以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1、防反充電控制 2、防過(guò)充電控制 3、防過(guò)放電控制 4、溫度補(bǔ)償 蓄電池 由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作，太陽(yáng)能燈具也不例外，必須配置蓄電池才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池，它們的容量選擇直接影響系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)價(jià)格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過(guò)小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池容量過(guò)大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。 蓄電池的選擇也是要看太陽(yáng)能電池，負(fù)載來(lái)確定的，下面我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中作介紹。 負(fù)載 太陽(yáng)能燈具產(chǎn)品以節(jié)能環(huán)保為優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然負(fù)載要節(jié)能，壽命長(zhǎng)。我們一般采用LED燈與12V直流節(jié)能燈及低壓鈉燈等。 目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源，LED壽命長(zhǎng)，可以達(dá)100000小時(shí)以上，工作電壓低，非常適合應(yīng)用在太陽(yáng)能草坪燈上。 庭園燈一般采用12V直流節(jié)能燈，直流節(jié)能燈電壓為直流，無(wú)需逆變，方便安全。 路燈一般采用12V直流節(jié)能燈與低壓鈉燈，低壓鈉燈光效高（可達(dá)200LM/W）。但由于低壓鈉燈價(jià)格比較昂貴，采用較少。 燈具外殼 我們收集了許多國(guó)外太陽(yáng)能燈資料，在美觀和節(jié)能兩者之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能。燈具外觀要求不要很高，相對(duì)實(shí)用就行。目前有很多廠家外觀很漂亮，選用不銹鋼外殼。但性能到底怎樣呢？這又讓我們深思！ 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一款好的太陽(yáng)能燈具產(chǎn)品，關(guān)鍵在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，怎樣才是合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)呢？那就讓我們先了解一下影響系統(tǒng)的幾個(gè)重要因素吧！ 緯度 太陽(yáng)能方陣面上的年總輻射量 最長(zhǎng)無(wú)日照天數(shù) 日耗電量 平均每日峰值日照時(shí)數(shù) 讓我們?cè)囅胍幌拢喝绻?yáng)能電池充電量不足每天放電量會(huì)怎樣呢？如果連續(xù)幾年陰雨天系統(tǒng)還能照明嗎？這些問(wèn)題都要我們?cè)O(shè)計(jì)人員的精心設(shè)計(jì)。下面我又給大家介紹一種簡(jiǎn)單判斷太陽(yáng)能燈具系統(tǒng)性能的方法：我們必須知道系統(tǒng)負(fù)載功率，1：太陽(yáng)能電池功率必須比負(fù)載功率高出4倍以上系統(tǒng)才能正常工作。2：蓄電池容量必須比負(fù)載日耗電量高出3倍以上（西部地區(qū)），南方地區(qū)要高出5倍以上為好。 接下來(lái)就太陽(yáng)能電池的外特性、蓄電池充放電控制、太陽(yáng)能照明燈具經(jīng)常使LED與三基色高效節(jié)能燈進(jìn)行比較，分析各自優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)以及使用場(chǎng)合。同時(shí)針對(duì)目前市場(chǎng)上太陽(yáng)能燈電路設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題提出改進(jìn)方法。由于太陽(yáng)能燈其有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到迅速的發(fā)展。草坪燈功率小，主要以裝飾為目的，對(duì)可移動(dòng)性要求高，另外，電路鋪設(shè)困難，防水要求高，上述要求使得由太陽(yáng)能電池能供電的草坪燈顯示出許多前所未有的優(yōu)勢(shì)。尤其是國(guó)外市場(chǎng)對(duì)太陽(yáng)能草坪燈比其它產(chǎn)品需求十分巨大。2002年，僅廣東和深圳用于制造出口太陽(yáng)能草坪燈消耗的太陽(yáng)能電池就達(dá)到2MW，相當(dāng)于當(dāng)年國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池產(chǎn)量的1/3，今年仍然保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，這是人們沒(méi)有預(yù)料到的。太陽(yáng)能庭院燈在公園，生活小區(qū)以及非主要交通道路上得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，由于發(fā)展太快，有些產(chǎn)品技術(shù)上不夠成熟，在光源的選擇以及電路設(shè)計(jì)中存在許多缺陷，降低了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，浪費(fèi)了許多資源。本文針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提出自己的看法，供生產(chǎn)太陽(yáng)能燈具的工廠參考。1太陽(yáng)能電池的外特性從應(yīng)用的角度論述，大家主要關(guān)心的是太陽(yáng)能電池的外特性。首先，對(duì)于單片太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)PN結(jié)，除了當(dāng)太陽(yáng)光照射在上面時(shí)，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結(jié)的一切特性。在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽(yáng)能照明燈具使用中的太陽(yáng)能電池組件都是由多片太陽(yáng)能電池連接構(gòu)成的。它具有負(fù)的溫度系數(shù)，溫度每上升一度，對(duì)于多片太陽(yáng)能電池組成的太陽(yáng)能電池組件，這是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。它的輸出特性曲線如圖1。圖1中，Isc是短路電流，Im是峰值電流，Voc是開(kāi)路電壓。Vm是峰值電壓，Pm是峰值功率。在使用中，太陽(yáng)能電池開(kāi)路或者短路都不會(huì)造成損壞，實(shí)際上我們也正是利用它的這個(gè)特性對(duì)系統(tǒng)蓄電池充放電進(jìn)行控制的。2太陽(yáng)能電池在使用中必須注意的問(wèn)題2.1太陽(yáng)能電池功率的選擇我們所說(shuō)的太陽(yáng)能電池輸出功率Wp是標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照條件下，即：歐洲委員會(huì)定義的101標(biāo)準(zhǔn)，輻射強(qiáng)度1000W/m2，大氣質(zhì)量AM1.5，電池溫度25條件下，太陽(yáng)能電池的輸出功率。這個(gè)條件大約和平時(shí)晴天中午前后的太陽(yáng)光照條件差不多，（在長(zhǎng)江下游地區(qū)只能接近這個(gè)數(shù)值）這并不象有些人想象的那樣，只要有陽(yáng)光就會(huì)有額定輸出功率，甚至認(rèn)為太陽(yáng)能電池在夜晚日光燈下也可以正常使用。這就是說(shuō)，太陽(yáng)能電池的輸出功率是隨機(jī)的，在不同的時(shí)間，不同的地點(diǎn)，同樣一塊太陽(yáng)能電池的輸出功率是不同的。表1是我國(guó)不同地區(qū)太陽(yáng)光照條件。為了更加直觀地了解各地每天太陽(yáng)能輻射的平均分布，表2給出年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)（太陽(yáng)能電池每天可以接受到1000W/m2輻照度的等效時(shí)間）對(duì)應(yīng)關(guān)系。表2年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)對(duì)應(yīng)表通過(guò)上面資料可以看出，太陽(yáng)能燈具的設(shè)計(jì)和燈具的使用地區(qū)有關(guān)。太陽(yáng)能電池組件額定輸出功率和燈具輸入功率之間關(guān)系在華東地區(qū)大約是24:1，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時(shí)間以及對(duì)連續(xù)陰雨天照明要求決定。另外太陽(yáng)能電池的輸出功率大約120W/m2。2.2蓄電池容量的選擇由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作，太陽(yáng)能燈具也不例外，必須配置蓄電池才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池，它們的容量選擇直接影響系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)價(jià)格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過(guò)小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池容量過(guò)大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。2.3太陽(yáng)能電池封裝形式的選擇目前太陽(yáng)能電池的封裝形式主要有2種，層壓和滴膠，層壓工藝可以保證太陽(yáng)能電池工作壽命25年以上，滴膠雖然當(dāng)時(shí)美觀，但是太陽(yáng)能電池工作壽命僅僅12年。因此，1W以下的小功率太陽(yáng)能草坪燈,在沒(méi)有過(guò)高壽命要求的情況下，可以使用滴膠封裝形式，對(duì)于使用年限有規(guī)定的太陽(yáng)能燈，建議使用層壓的封裝形式。另外，有一種硅凝膠用于滴膠封裝太陽(yáng)能電池，據(jù)說(shuō)工作壽命可以達(dá)到10年。2.4太陽(yáng)能電池安裝傾斜角度的選擇和裝飾性外罩為了美觀，許多的太陽(yáng)能燈具的工廠將太陽(yáng)能電池水平放置，在這種情況下，太陽(yáng)能電池的輸出功率將減少15%20%，如果再在太陽(yáng)能電池上面增加一個(gè)裝飾性外罩，太陽(yáng)能電池的輸出功率又將減少5%左右，太陽(yáng)能電池價(jià)格昂貴，我們收集了許多國(guó)外太陽(yáng)能燈資料，在美觀和節(jié)能兩者之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能。在長(zhǎng)江下游太陽(yáng)能電池的最理想傾斜角度是40度左右，方向?yàn)檎戏健?2.5熱島效應(yīng)單片太陽(yáng)能電池一般是不能使用的，實(shí)際應(yīng)用的是太陽(yáng)能電池組件。太陽(yáng)能電池組件是由多片太陽(yáng)能電池組合而成，用以達(dá)到期望的電壓值。太陽(yáng)能電池組件在使用過(guò)程中，如果有一片太陽(yáng)能電池單獨(dú)被遮擋，例如樹(shù)葉鳥(niǎo)糞等，單獨(dú)被遮擋的太陽(yáng)能電池在強(qiáng)烈陽(yáng)太陽(yáng)光照射下就會(huì)發(fā)熱損壞，于是整個(gè)太陽(yáng)能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應(yīng)。為了防止熱島效應(yīng)，一般是將太陽(yáng)能電池傾斜放置，使樹(shù)葉等不能附著，同時(shí)在太陽(yáng)能電池組件上安裝防鳥(niǎo)針。3太陽(yáng)能燈具中蓄電池的充放電控制無(wú)論太陽(yáng)能燈具大小，一個(gè)性能良好的充放電控制電路是必不可少的。為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過(guò)充電及深度放電，.另外，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)蓄電池充電的控制要比普通蓄電池充電的控制要復(fù)雜些。對(duì)于太陽(yáng)能燈具的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，成功與失敗往往就取決于充放電控制電路的成功與失敗。.沒(méi)有一個(gè)性能良好的充放電控制電路，就不可能有一個(gè)性能良好的太陽(yáng)能燈具。3.1防反充電控制防止反充電功能，一般來(lái)說(shuō)，就是在太陽(yáng)能電池回路中串聯(lián)一個(gè)二極管，二極管防止反充電，這個(gè)二極管應(yīng)該是肖特基二極管，肖特基二極管的壓降比普通二極管低。另外，還可以用場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制防止反充電功能，它的管壓降比肖特基二極管更低，只是控制電路要比前面復(fù)雜一些。3.2防過(guò)充電控制防止過(guò)充電功能，可以在輸入回路中串聯(lián)或者并聯(lián)一個(gè)泄放晶體管，電壓鑒別電路控制晶體管的開(kāi)關(guān)，將多余的太陽(yáng)能電池能量通過(guò)晶體管泄放，保證沒(méi)有過(guò)高的電壓給蓄電池充電。關(guān)鍵是防止過(guò)充電壓的選擇，單節(jié)鉛酸蓄電池為2.2V。3.3防過(guò)放電控制除了Ni-Cd電池外，其它蓄電池一般都要具有防止蓄電池過(guò)放電功能，因?yàn)闀?huì)造成蓄電池過(guò)放電永久性損壞。需要注意的是，太陽(yáng)能電池系統(tǒng)一般相對(duì)蓄電池是小倍率放電，所以放電截止電壓不宜過(guò)低。3.4溫度補(bǔ)償溫度補(bǔ)償，蓄電池電壓控制點(diǎn)是隨著環(huán)境溫度而變化的，所以太陽(yáng)能燈系統(tǒng)應(yīng)該有一個(gè)受溫度控制的基準(zhǔn)電壓。對(duì)于單節(jié)鉛酸蓄電池是-3-7mV/，我們通常選用-4mV/。4太陽(yáng)能燈具光源的選擇目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源，LED壽命長(zhǎng)，可以達(dá)到100000小時(shí)以上，工作電壓低，非常適合應(yīng)用在太陽(yáng)能草坪燈上。特別是LED技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了其關(guān)鍵性突破，并且其特性在過(guò)去5年中有很大地提高。同時(shí)性能價(jià)格比也有較大地提高。另外，LED由低壓直流供電，其光源控制成本低，調(diào)節(jié)明暗，頻繁開(kāi)關(guān)都是可能的，并且不會(huì)對(duì)LED的性能產(chǎn)生不良影響?？刂祁伾?，改變光的分布，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)幻景都是可能的，所以它特別適合在太陽(yáng)能草坪燈上應(yīng)用。有許多其固有的特性，使用時(shí)如果不注意就會(huì)造成不良后果。但是LED目前在市場(chǎng)上銷售LED的發(fā)光效率僅能達(dá)到15Lm/W，只能達(dá)到三色基色高效節(jié)能燈1/3，三色基色高效節(jié)能燈的發(fā)光效率可以達(dá)到50Lm/W60Lm/W。從價(jià)格上看，目前生產(chǎn)每Lm的成本：三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）0.022元，2002年f5mm白光LED價(jià)格為1.93.0元，目前生產(chǎn)每Lm的成本高，價(jià)格相差懸殊。從使用壽命上看，三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）的壽命可以達(dá)到6000小時(shí)，LED可以達(dá)到100000小時(shí)以上，從表面上看，LED壽命是三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）的幾十倍，但是事實(shí)并非如此。目前太陽(yáng)能草坪燈大多數(shù)采用超高亮白光LED，它在20mA下超高亮白光LED光通維持率達(dá)到初始強(qiáng)度50%的時(shí)間（壽命）不到10000小時(shí)，復(fù)旦大學(xué)電光源所曾經(jīng)證明了上述論點(diǎn)。這就是說(shuō)，目前在許多情況下LED并非是最好的太陽(yáng)能草坪燈光源，除非它是低檔，使用年限僅12年的太陽(yáng)能草坪燈，或者是1w以下的太陽(yáng)能草坪燈。對(duì)于1W以上的太陽(yáng)能草坪燈，最好使用三色基色高效節(jié)能燈。目前有一些太陽(yáng)能草坪燈用3040只超高亮白光LED，輸入功率2W以上，在這種情況下，如果使如果用三色基色高效節(jié)能燈，價(jià)格只是LED的1/10，光通量為原來(lái)的4倍，現(xiàn)在已經(jīng)研制成功210W的低壓直流三色基色高效節(jié)能燈，壽命可以達(dá)到6000小時(shí)。根據(jù)上述分析，我們認(rèn)為有調(diào)節(jié)明暗、頻繁開(kāi)關(guān)功能的1W以下的小功率太陽(yáng)能草坪燈，一般應(yīng)該使用LED作為光源。但是在使用超高亮白光LED時(shí)特別要注意光通維持率問(wèn)題，否則容易引發(fā)事故。對(duì)于功率較大的太陽(yáng)能草坪燈，目前使用三色基色高效節(jié)能燈比較合理。這里要強(qiáng)調(diào)的是，以上結(jié)論僅僅是目前地分析，當(dāng)LED技術(shù)水平提高以后，價(jià)格下降，以上結(jié)論需要改變。對(duì)于太陽(yáng)能庭院燈，從可靠性、性能價(jià)格比、色溫，和發(fā)光效率幾個(gè)方面綜合考慮，我們認(rèn)為理想的光源目前應(yīng)該是三色基色高效節(jié)能燈。5LED使用注意事項(xiàng)1)LED的特性接近穩(wěn)二極管，工作電壓變化0.1V，工作電流可能變化20mA左右。為了安全，普通情況下使用串聯(lián)限流電阻，極大的能量損失顯然不適合太陽(yáng)能草坪燈，并且LED亮度隨工作電壓變化。采用升壓電路是一個(gè)好辦法，也可以用簡(jiǎn)單的恒流電路，總之一定要自動(dòng)限流，否則將損壞LED。2)一般LED的峰值電流50100mA，反向電壓6V左右，注意不要超過(guò)這個(gè)極限，尤其在太陽(yáng)能電池反接或者蓄電池空載，升壓電路峰值電壓過(guò)高時(shí)，很可能超過(guò)這個(gè)極限，損壞LED。3)LED溫度特性不好，溫度上升5，光通量下降3%，夏季使用要注意。4)工作電壓離散性大，同一型號(hào)，同一批次的LED工作電壓都有一定差別，不宜并聯(lián)使用。一定要并聯(lián)使用，應(yīng)該考慮均流。5)超高亮白光LED色溫為6400k30000k。目前，低色溫的超高亮白光LED尚沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)，因此用超高亮白光LED制造的太陽(yáng)能草坪燈光穿透能力比較差，所以在光學(xué)設(shè)計(jì)上要注意。6)靜電對(duì)超高亮白光LED影響很大，在安裝時(shí)要有防靜電設(shè)施，工人要佩帶防靜電手腕。受靜電傷害的超高亮白光LED當(dāng)時(shí)可能憑眼睛看不出來(lái)，但是使用壽命將變短。6系統(tǒng)組合中的幾個(gè)問(wèn)題1)光敏傳感器，太陽(yáng)能燈需要光控開(kāi)關(guān)，有的設(shè)計(jì)者往往會(huì)用光敏電阻來(lái)自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈，實(shí)際上太陽(yáng)能電池本身就是一個(gè)極好的光敏傳感器，用它做光敏開(kāi)關(guān)，特性比光敏電阻好。對(duì)于太陽(yáng)能庭院燈問(wèn)題不大，但是對(duì)于僅僅使用一只1.2VNi-Cd電池的太陽(yáng)能草坪燈來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池組件由4片太陽(yáng)能電池串聯(lián)組成，電壓低，弱光下電壓更低，以至于天還沒(méi)有黑電壓已經(jīng)低于0.7V，造成光控開(kāi)關(guān)失靈。在這種情況下，只要加一只晶體管直接耦合放大，即可解決問(wèn)題。2)按蓄電池電壓高低控制負(fù)載大小，對(duì)太陽(yáng)能燈在連續(xù)陰雨天時(shí)可維持的時(shí)間要求很高，這就增加系統(tǒng)成本。我們?cè)谶B續(xù)陰雨天蓄電池電壓降低時(shí)減少LED或者減少太陽(yáng)燈接入個(gè)數(shù)，或者減少太陽(yáng)能燈每天的發(fā)光時(shí)間，這就降低了系統(tǒng)成本。3)閃爍變光，漸亮漸暗是節(jié)能的好辦法，它一方面可以增加太陽(yáng)能草坪燈照射效果，另一方面可以通過(guò)改變閃爍占空比控制蓄電池平均輸出電流，延長(zhǎng)系統(tǒng)工作時(shí)間，或者在同等條件下，可降低成本。4)三色基色高效節(jié)能燈的開(kāi)關(guān)速度。這個(gè)問(wèn)題非常重要，它甚至決定了太陽(yáng)能草坪燈的使用壽命，三色基色高效節(jié)能燈啟動(dòng)時(shí)有高達(dá)1020倍的啟動(dòng)電流，系統(tǒng)在承受這樣大的電流情況下，可能電壓有大幅度下降，太陽(yáng)能草坪燈無(wú)法啟動(dòng)或者反復(fù)啟動(dòng)，直至損壞。5)目前太陽(yáng)能電池還不能夠使用在主干道照明上。公路主干道的照明有法定的照度要求，就目前太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和價(jià)格講，還不能夠滿足這個(gè)要求。但在不久的將來(lái)隨著各方面的技術(shù)水平的提高，太陽(yáng)能電池一定會(huì)應(yīng)用在公路主干道的照明上。6)關(guān)于儲(chǔ)能電容，太陽(yáng)能電池的使用壽命在25年以上，普通蓄電池的使用壽命在23年，所以蓄電池是太陽(yáng)能電力系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。儲(chǔ)能電容可以在一定程度上解決這個(gè)問(wèn)題。儲(chǔ)能電容的使用壽命可以達(dá)到10年以上，而且控制電路簡(jiǎn)單，但是昂貴的價(jià)格限制了它的應(yīng)用，目前僅僅應(yīng)用在部分交通信號(hào)燈和裝飾燈上。隨著技術(shù)水平的提高，產(chǎn)品價(jià)格的下降，它將是一種最有希望成為和太陽(yáng)能電池配套的理想儲(chǔ)能元件。7有關(guān)太陽(yáng)能電池在照明燈具上應(yīng)用的技術(shù)及產(chǎn)品專利7.1用于草坪燈高效率升壓電路小功率太陽(yáng)能草坪燈一般都有升壓電路，目前各廠家采用振蕩電路，電感升壓。電感采用標(biāo)準(zhǔn)色碼電感器，標(biāo)準(zhǔn)色碼電感器中使用開(kāi)放磁路，磁通損失大，所以電路效率低。如果采用閉合磁路制造電感升壓，如磁環(huán)，升壓電路效率將有很大提高。曾經(jīng)用f10磁環(huán)制造電感，在同等條件下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，采用閉合磁路制造電感要比采用標(biāo)準(zhǔn)色碼電感器效率提高20%40%。7.2厚膜太陽(yáng)能燈控制電路7.2.1簡(jiǎn)介PV控制器厚膜電路是在PV控制器（太陽(yáng)能充放電控制器）和厚膜混合集成電路的基礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)出來(lái)的高科技產(chǎn)品。它集PV控制器特點(diǎn)與厚膜電路優(yōu)點(diǎn)于一身，是理想的充放電控制電路。其具體優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面：7.2.1.1小型化厚膜混合集成電路是以陶瓷作為線路的基板，將導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)及電阻組件利用網(wǎng)版印制技術(shù)，印于基板表面；利用特定的工藝技術(shù)，把其它主（被）動(dòng)器件（如集成塊，二極管，三極管，22電容等）貼裝于陶瓷基板上；再連接輸出引腳，及封裝作業(yè)，而形成一個(gè)功能完整，保密性高的應(yīng)用IC。PV控制器厚膜電路就是利用厚膜混合集成電路技術(shù)，將電阻印于陶瓷基板上，并且采用貼片技術(shù)，體積大大減小，在同等功率的條件下，體積是普通PV控制器的1/3。對(duì)于小型系統(tǒng)直接可以放置在太陽(yáng)電池的背面，使用十分方便。7.2.1.2模塊化設(shè)計(jì)PV控制器厚膜電路采用模快化設(shè)計(jì)，PV控制器厚膜電路為中心模塊，圍繞中心模塊有功率模塊、定時(shí)模塊、過(guò)載、短路保護(hù)功能模塊等?？蛻舾鶕?jù)自己的需要，選用不同的模塊，采用搭積木的形式組裝適合自己的充放電控制器。由于采用模塊化設(shè)計(jì)，大大縮短太陽(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，對(duì)于小功率充放電的要求，可以單獨(dú)使用本模塊，如果需要增大功率，可以通過(guò)擴(kuò)展功率模塊。同時(shí)還可以擴(kuò)展其它的模塊，如定時(shí)模塊、過(guò)載、短路保護(hù)功能模塊。7.2.1.3功能齊全PV控制器厚膜電路具有以下功能：1）蓄電池過(guò)放電保護(hù)；2）自動(dòng)恢復(fù)放電功能；3）蓄電池過(guò)充電保護(hù)；4）防反充（蓄電池向太陽(yáng)電池充電）；5）溫度補(bǔ)償功能；6）自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈功能（晚上負(fù)載接通，白天負(fù)載切斷）；7）涓流充電（蓄電池達(dá)到過(guò)充保護(hù)點(diǎn)時(shí)，采用定電壓，小電流充電）。當(dāng)外接其它器件或功能模塊時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：1）定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉負(fù)載；2）蓄電池反接保護(hù)；3）太陽(yáng)能電池反接保護(hù)；4）過(guò)載和短路保護(hù)；.2.1.4可靠性高厚膜混合集成電路現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于航空、航天、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域，電阻精度可高達(dá)0.05%，電阻溫度系數(shù)100ppm以下，表面經(jīng)過(guò)三防處理，可適用于不同地域的惡劣環(huán)境。PV控制器厚膜電路采用厚膜混合集成電路技術(shù)，工作溫度范圍寬（-55125），控制精度高。PV控制器厚膜電路采用自動(dòng)化焊接技術(shù)，焊接質(zhì)量有保證。在焊接的美觀方面和可靠性方面，比現(xiàn)有的控制器手工焊接有了顯著提高。表3是傳統(tǒng)PCB和厚膜混合集成電路的比較（1代表最差，5代表最佳）。表3可以看出，厚膜電路的可靠性是普通PCB板電路的四倍，是貼片PCB板電路的兩倍。7.2.2外形尺寸及引腳功能注:1RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，RT=10K(在溫度為25)；型為單片使用型（充放電電流小于3A）；型為功能擴(kuò)展型（需外擴(kuò)功率器件）。本PV控制器厚膜電路共16只引腳，各引腳功能如下：1腳（SOL+/BAT+/LOAD+）：接太陽(yáng)能電池組件、蓄電池、負(fù)載的正極（）和1N5408/1N4007（防反接二極管）的陰極；2腳（LOAD-/d1）：?jiǎn)纹褂茫?2V/10W、I1A），接負(fù)載的負(fù)極（）；作為部件使用（1AI8A，接負(fù)載的負(fù)極（）和Q1管的漏極（d極）。3腳（BAT-d2/s1）：(8腳,13腳同3腳功能一樣)，單片使用（12V/10W、I1A），接蓄電池的負(fù)極（）和1N5408（D5）的陽(yáng)極；作為部件使用（1AI8A，接蓄電池的負(fù)極（）和Q1的源極（s極）Q2管的漏極（d極）。4腳（g1）：?jiǎn)纹褂茫?2V/10W、I1A），不接；作為部件使用（1AI8A，接Q1管的柵極（g極）。