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基于太陽能LED燈具的工作原理分析及其市場應用研究

2015-10-18 02:52:46鄧忠彬王曉雷孟凡貴羅小昌
天津科技 2015年4期
關(guān)鍵詞:路燈燈具電能

李 浩,鄧忠彬,王曉雷,孟凡貴,羅小昌

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300452)

0 引 言

有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,照明在全球能源消費中占了 20%,,我國戶外道路照明約占整個照明用電量的 30%,,節(jié)電新能源與節(jié)能減排不僅是全世界追求的目標,也是我國貫徹落實科學發(fā)展觀、構(gòu)建社會主義和諧社會的重大舉措,是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇,對于調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變增長方式、提高人民生活質(zhì)量、維護中華民族長遠利益,具有極其重要而深遠的意義,也是我國對國際社會應該承擔的責任。

自 2003年我國啟動國家半導體照明工程以來,太陽能LED照明產(chǎn)業(yè)被列為國家優(yōu)先發(fā)展的第一重點領(lǐng)域(能源)的第一優(yōu)先主題。我國的太陽能 LED照明產(chǎn)業(yè)在政府的大力推動下,得到了跨越式的發(fā)展。[1]

本文針對太陽能 LED燈具的工作原理加以分析,通過具體數(shù)據(jù)對世界范圍內(nèi)的太陽能 LED燈具市場進行研究,介紹了目前我國太陽能LED燈具的使用現(xiàn)狀及今后的發(fā)展前景。

1 太陽能LED燈具的工作原理及其使用優(yōu)勢

1.1 工作原理

首先,太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?,這種光電轉(zhuǎn)換的過程通常叫做“光生伏打效應”,簡稱為光伏效應。白天太陽光照射到太陽能組件上,使太陽能電池組件產(chǎn)生一定幅度的直流電壓,把光能轉(zhuǎn)換為電能,再傳送給智能控制器,經(jīng)過智能控制器的過充保護,將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進行儲存;到了夜晚太陽能組件因接收不到光能,其輸出的直流電壓降到接近為零時,智能控制器自動開啟控制裝置,向 LED提供電能,促使 LED發(fā)光源發(fā)出足夠的亮度用于照明;到天亮時,太陽能組件又接收到光能產(chǎn)生電壓時,智能控制器又自動轉(zhuǎn)換到充電模式工作,其工作原理如圖1所示。[2]

圖1 太陽能LED燈具的工作原理圖Fig.1 Schematic diagram of solar energy LED luminaries

1.2 使用優(yōu)勢

太陽能 LED燈具的問世,是對上百年傳統(tǒng)照明理論顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新,此半導體照明技術(shù)將當之無愧地成為最具發(fā)展?jié)摿Φ恼彰魈娲a(chǎn)品,其使用優(yōu)勢主要有:①節(jié)能:以太陽能光電轉(zhuǎn)換提供電能,取之不盡,用之不竭。②環(huán)保:無污染、無噪音、無輻射。③安全:可避免觸電、火災等意外事故。④方便:安裝簡潔,不需要架線、挖地施工。⑤壽命長:產(chǎn)品科技含量高,質(zhì)量可靠。⑥投資少:一次性投資,可長期使用。⑦適用廣:太陽能源于自然,所以凡是有日照的地方都可以使用,特別適用于綠地景觀燈光配備,高檔住宅及室外照明,旅游景點海岸景觀照明及點綴,工業(yè)開發(fā)區(qū)、工礦企業(yè)路燈,各大院校室外燈光照明等。

2 太陽能LED燈具的市場應用研究與應用實例分析

2.1 市場應用研究

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對能源的需求日益擴大,能源短缺問題已經(jīng)成為影響我國經(jīng)濟快速發(fā)展的一個重要問題,充分開發(fā)利用太陽能是世界各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。同時在國際光電市場巨大潛力的推動下,各國的光電制造業(yè)都爭相投入巨資,擴大生產(chǎn),以爭一席之地。我國也不例外。

據(jù) 2014年國際照明市場分析,太陽能 LED燈具增長將對通用照明市場帶來巨大變化。LED太陽能燈具顯示出誘人的市場前景是毫無疑問的,2014年以來,普通照明的全球市場為595億美元,其中,太陽能LED燈具占33%,這是一個了不起的功績,因為兩年前太陽能 LED燈具的市場滲透率還不到1%,,圖 2顯示了全球太陽能燈具市場的分布,北美、中國和西歐出貨量最多。可看到太陽能 LED照明在我國市場具有巨大的牽引力,究其原因是曾經(jīng)純粹的傳統(tǒng)照明廠商或是由于需求增加、或是面臨不改變就整合或關(guān)停的危機,而被迫生產(chǎn)太陽能 LED照明。北美地區(qū)在全球太陽能 LED照明市場占據(jù)大份額通常是因為產(chǎn)品平均銷售價格較低和消費者較高的光質(zhì)量要求。至于西歐,因其具有嚴格的節(jié)能減排目標,太陽能LED產(chǎn)品即使在高價位也有利于被采用。

圖2 全球太陽能LED燈具市場分布圖Fig.2 Distribution of global markets of solar energy LED luminaries

2.2 應用實例分析

2009年初,我國開始在城市功能照明中研究、試驗及應用太陽能LED光源,到2011年底,天津市區(qū)及濱海新區(qū)非主干道、部分主干道完成太陽能 LED照明改造,新建非主干道全部采用太陽能LED照明。2012年1月初,天津市濱海新區(qū)塘沽新港地區(qū)一批太陽能 LED節(jié)能路燈投入使用。據(jù)了解,這種節(jié)能環(huán)保的新型燈具,代替了傳統(tǒng)的250,W高壓鈉燈,其核心裝置是智能控制器,設置了光控、時控開關(guān)裝置,可根據(jù)一天24,h內(nèi)的天空亮度和人們在各種環(huán)境中需要的亮度自動調(diào)節(jié),無需專人送電和管理。這種燈具利用太陽能組件吸收太陽光并轉(zhuǎn)換為電能,通過控制器存儲到蓄電池中,當夜晚來臨或天空亮度不夠時,控制器再控制蓄電池給高效節(jié)能太陽能LED燈光源供電,實現(xiàn)環(huán)境照明,其應用使得節(jié)能減排效果明顯,[3]具體對比參數(shù)及節(jié)能減排效果如表1、2所示。

表1 LED路燈與傳統(tǒng)路燈的對比Tab.1 Comparison of LED street lamps and traditional street lamps

表2 節(jié)能減排效果Tab.2 Comparison of effects of energy saving and emission reduction

3 結(jié) 語

隨著人們對太陽能 LED燈具的認知度越來越高,太陽能LED燈具及太陽能產(chǎn)品的普及率也將逐漸提高,市場前景廣闊。太陽能 LED燈具以其優(yōu)越的節(jié)能效果、人文的光源照明控制,倍受使用者青睞,其性價比與工頻交流電燈具基本持平,且擁有不破壞環(huán)境、不消耗不可再生能源、節(jié)能減排等特點,易于被使用者所接受,因此只要是在光源充足的地方,就存在太陽能LED燈具開發(fā)應用的市場。

同時,隨著太陽能 LED燈具成本的降低,太陽能產(chǎn)品將進入更廣闊的領(lǐng)域,成為城市照明的一道閃亮風景,也將為我國節(jié)能減排做出更大貢獻?!?/p>

[1]上海半導體照明工程技術(shù)研究中心.2007年度上海半導體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[R].2007.

[2]田英.淺談太陽能 LED 路燈原理與設計[J].漢中科技,2011(5):59-60.

[3]濱海新區(qū)塘沽新港太陽能 LED節(jié)能燈投入使用[EB/OL].http://news.jwb.com.cn/art/2012/1/12/art_181_ 448794.html,2012-1-12.

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