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基于太陽能的HBLED照明

2010年01月26日 08:49 www.solar-ruike.com.cn 作者:佚名 用戶評論(0
關鍵字:太陽能(114357)

基于太陽能的HBLED照明

 過去十五年,能源需求增長了十倍,能源成本上漲了四倍。斷電和限電情況已經出現在美國和其他一些國家,并且隨著能源需求的增長和能源生產的不能維擊,這一情形會繼續惡化。根據北美Electric Reliability Corp的最新報告,預計未來十年,僅美國的電力需求就將增長141,000兆瓦,而同期已經確認的新資源只有57,000兆瓦。這樣就產生了84,000兆瓦的缺口,相當于160座大型發電廠的發電總量。

  根據美國能源資訊局的報告,發電(大部分為照明應用提供電源)制造了37%的溫室氣體,因此,我們應開始尋找替代能源資源,如太陽能。太陽能是一種綠色技術,并且成本沒有水電、地熱或核子能源發電那么高。

  在21世紀,發展中國家高達3億家庭缺少充足照明。原因可能各不相同,但可能都包括購買力(成本太高)、缺乏基礎設施、供需不平衡。眾多家庭使用自制的煤油燈和蠟燭進行照明,這些錯暗的、黃色的、冒著黑煙的光源危害性非常大,并且不環保。從長期來看,它們的費用要比明亮的、白色的、以太陽能為動力的高亮度發光二極管(HBLED)光源更昂貴。

 

   圖1? LED效率(LUMEN/瓦)(資料來源:Philips-Lumileds, Cree, Seoul Semi)

1、為什么選擇HBLED進行照明

  (1)壽命更長

  LED的生命比其他任何光源都長,在很多應用中的使用壽命都超過十年。它們包含類似于最新微處理器中采用的固狀技術,這種固狀設備沒有移動部件,沒有易脆玻璃環境、沒有水銀、沒有有害氣體、沒有燈絲。沒有任何可以斷開、破裂、粉碎、露或污染的東西。與典型的傳統光源不同的是,LED不會出現突然故障或燒掉。LED光源不會在任何時間突然停止工作,只是LED性能會隨著時間的推移逐漸下降。據預測,大多數LED在運行5萬個小時后的平均亮度仍有最初亮度的70%。比如在光源每年365天每天使用12小時的應用環境中,使用時間超過十一年的系統只有初始亮度輸出的30%衰減(70%的光通維持率)。

  (2)降低維護成本

  由于基于LED的光源的持續使用時間是常規光源的十倍,不需要頻繁更換,因此降低甚至消除了日常維護成本和定期更換費用。這在關鍵的、調制照明應用中尤其重要,例如浮標、信標燈、應急出口照明、備份照明和安全照明,它們通常都需要定期燈泡更換。

  (3)能效更高

圖2? 基于太陽能的LED照明

  LED光源比白熾燈和大多數四角鎢燈源的效率更高。白色LED每瓦能提供20多個光通量單位,預計未來將達到每瓦50多個光通一單位。當選擇大態照明作為替代照明時,必須考慮系統級的總體優勢。例如,由于每瓦的出眾光通量性能,樓宇照明系統中采用的LED要比與競爭光源每小時消耗的能源更少,這使得它們更環境友好、更經濟高效。

  (4)LED的優點

  LED的優點主要體現在:

  可靠(10萬個小時):維持成本降低

  能效更高:綠色的、經濟高效的解決方案

  即時開啟和安全可調光,無顏色變化:脈寬調制(PWM)控制

  沒有水銀:符合環境規定

  低壓DC操作:不需要高壓連接

  2、以太陽能為動力的LED照明工作原理

  圖2是一個闡釋基于太陽能的LED照明實施的結構圖。太陽能面板將太陽能轉換成電壓,然后儲存在電池中。帶有兩通道、16位元計時器的飛思卡爾8位HCS08QG4/8 MCU被用于電池充電和監視,驅動LED。PWM用于電池充電,ADC有于監視電池電壓。

  如果電壓下降到滿充的50%。目的是為了提供更長持續時間的照明,即使亮度減少。如果電池電壓降到10%,MCU將關閉LED,確保電池不會完全耗盡。

  3、選擇正確的微控制器

 在選擇以太陽能為動力的LED應用的MCU時,有多種備選方案。HCS08QG4/8器件以極有競爭力的價格,出色地將所需功能組合在一起。

  MC9S08QG8/4將飛思卡爾HCS08內核的優勢擴展到低管腳數、小封裝選件。QG器件是低壓器件,其片上在線閃存可編程電壓低至1.8V。它包括HCS08MCU的所有標準特性,如等待模式、多停止模式、強大模擬功能、一整套串列模塊、溫度傳感器和強大內存選件。

  4、應用

  以太陽能為動力的HBLED照明可以用于街道照明、家庭照明、應急燈和鄉村照明。
通信號燈在大多數城市盡夜開啟,街道照明在一天中的大部分時間開啟。使用HBLED技術代替傳統鹵素燈和節能燈(CFL)的解決方案能夠在能耗和維護成本方面實現巨大節省。

  國際金融公司(IFC)是世界銀行集團的“照亮金字塔的土地”工程的私營投資機構,計劃向全世界還沒有連接到電網的16億人銷售以太陽能為動力的LED照明系統。由于缺乏電氣照明,他們中的很多人及其企業改為依靠碳燃料(如煤油)來滿足他們的照明需求。通過在這些地點使用太陽能和LED照明,我們可以減少與礦物燃料燃燒有關的健康危害和溫室氣體排放。

  5、結論

  2006年,中國是全球第二大電力消費國,總共消耗了24,750億千瓦時的電力,其中12%用于照明。到2020年,如果LED效率達到150lm/W,即使是只滲透30%的中國市場,每年的能源節省就能達到2,000億千瓦時。因此,LED照明技術是影響深遠的、可量化的、可節省能源和成本的替代照明方案,為各種照明應用提供了低維護成本解決方案。由于使用的電要比很多傳統照明方法少很多,LED還能通過減少發電及其相應的溫室氣體排放,壽命改善環境。

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