太阳能光伏技术的应用_长寿命高效节能灯
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收稿日期:2004212209作者简介:杨志强(1964—),男,陕西渭南人
,讲师,计算机中心主任,研究方向:计算机硬件(嵌入式系统)1太阳能光伏技术的应用
———长寿命高效节能灯
杨志强
(青海师范大学计算机系,青海西宁 810008)
摘 要:笔者通过对市场上太阳能灯的调查,发现大多数太阳能灯的逆变电路不合理,随着照明时间的延长,电路的电流不断增大,缩短了灯泡的使用寿命。其次,灯的温度在摄氏4度以下时很难启动,为此,经过多次的实验,研制出了一种新型的太阳能灯———长寿命高效节能灯。关键词:太阳能;光伏技术;长寿命高效节能灯中图分类号:TK519 文献标识码:B 文章编号:100224956(2005)0820040203
近30年来,随着科学技术的发展,人们利用太阳能在研究开发、商业化生产、市场开
拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。我国幅员辽阔,太
阳能资源十分丰富,每年中国陆地接收太阳能辐射总量相当于24,000亿号码标准煤,全
国2/3以上地区年日照大于2000小时,年均辐射量5900兆焦耳每平方米,具有利用太阳
能的良好条件,尤其是青藏高原,平均海拔高度在4000米以上,大气层薄而清洁、透明度
好,而且纬度低、日照时间长。
1 太阳能利用
太阳能作为可再生能源的一种,我们可以将太阳能直接转化和利用。20世纪50年
代,太阳能利用领域出现了两项重大技术突破:一是1954年美国贝尔实验室研制出6%的实用型单晶硅电池;二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制
成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术的突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技
术基础。
太阳能利用包括光热转换、光电转换和光化转换等,它是通过转换装置把太阳的辐射
能转换为热能,如:我们熟悉的太阳灶、太阳能热水器、太阳能温室等都已应用得相当广
泛。利用热能进行发电的称为太阳能热发电。太阳能光电转换主要是应用太阳能电池,它的主要原理是:通过使用半导体材料,将较薄的N型半导体置于较厚的P型半导体上,当光子撞击该装置的表面时,P型和N型半导体的接合面有电子扩散产生电流,可利用上
下两端的金属导体将电流引出利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的技术
属于太阳能光发电技术,光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电
转换的,因此又称太阳能光伏技术。利用太阳能化学作用则可治理环境,如去除空气和水04中国科技论文统计源期刊 实 验 技 术 与 管 理 Vol.22 No.8 2005
中的污染物,培育能源作物等。
2 太阳能光伏技术的应用———长寿命高效节能灯太阳能灯是利用太阳能作为能源,采用非晶硅、单晶硅、多晶硅太阳能电池板,把太阳
能转换成直流电能对蓄电瓶充电储存。在白天或阴天,只要有微弱光照时非晶硅太阳能
电池板就可以将太阳能转换为电能储存于蓄电瓶中,在使用过程中,将12伏蓄电瓶的电
压通过逆变电路变为20000赫兹以上的高频交流电流,用于点燃荧光灯,目前,用于太阳
能电源的照明灯尚有许多缺点,如光效低(30lm/W以下)、寿命短(2000小时以下)、故障
率高等,还直接影响蓄电瓶的寿命,为此,经过多次的实验,从电路、元件等方面注重了可
靠性和寿命的设计,研制出了一种新型的太阳能灯———长寿命高效节能灯,它具有体积
小、光效高、使用寿命长等特点。
211 电路原理及其设计电路原理图如图1,整个电路由三部分组成:自激多谐振荡器、钳制电路和逆变电路。
直流变换电路主要由三极管BG1、高频振荡变压器T、旁路电容器C1、偏流电阻R1和W1等组成。他们构成一个自激多谐振荡器,将12V蓄电池电压变换成适合灯管工作的高频
交流电压。7806的三端稳压为三极管提供了稳定的工作电压,BG2、W2、C2、C3、R3等组
成一个钳制电路,将工作电流始终调制在360mA,L3、L6提供灯丝电压,给灯丝进行预热,便于低温启动。
图1 长寿命高效节能灯电路原理图电路元器件参数选择:
BG1:NPN型三极管,要求200≥β≥
110最好选择JE3055或D880
BG2:NPN型三极管8050 D:IN4007型二极管
C1:330μF/25V C2、C3:100μF/25V C4、C5:0.047μF(瓷片电容)耐压160V
R1:100Ω1/4W R2:150Ω1/4W
R3:2Ω1W
W1:4.7kΩ W2:10kΩ
T变压器:骨架选择骨内框为6.5mm×
6.5mm的8脚塑料骨架;硒钢片采用“山”字形,尺寸24×8.5×6.5mm。绕制变压器
的漆包线均为<=0.45mm,L1为17匝;L2为4匝;L3为5匝;L4为65匝;L5为65匝;
L6为5匝。工作点设定:第一步,为了便于荧光灯快速启动,先调节W2使电阻阻值为最大值,再
调节W1使电流为400mA。第二步,为了使荧光灯工作电流稳定在某一固定值,调节W2使整个灯的工作电流在360mA。
212 长寿命高效节能灯解决了如下问题①变应急灯为照明灯,主要用于游牧民族照明。
②电路中使用的元器件最少以减少成本和降低故障率。14杨志强:太阳能光伏技术的应用———长寿命高效节能灯
③灯在长时间照明时工作电流必须稳定在某一值(360mA)。④能在低温下快速启动(摄氏零下15度)。
⑤耗电最少,亮度最高(光效约50lm/W)。
3 结束语
目前,太阳能这一“绿色能源”的利用正处在快速发展时期,被称之为“阳光产业”,到
21世纪中叶是开发和利用的主要能源之一,尤其是光伏电源,同时,我国中西部的内蒙、甘肃、新疆、青海、西藏等经济欠发达省、区,特别是游牧地区,由于人口居住非常分散,电
力输送困难,无法满足用电需求,但这些地区光照时间长,阳光充足,年总辐射量为
5000MJ/m2~7000MJ/m2,因此,长寿命高效节能灯在这些地区的推广应用前景十分广阔。
参考文献:
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(上接第37页)
工作时打开电源开关数字显示器显示当时的室温t2,操作者记下该温度;打开测量开关,制冷系统接通电源,工作指导灯(绿色)亮,进行制冷。当半导体冷端表面结露时,露
点控制检测电路通过传感器检测出该信号,结露指示灯(黄色)亮,同时,控制器切断制冷
系统电源,数字显示器显示当时的露点温度t1,记下露点温度,查出t1对应的饱和蒸汽压e和t2对应的饱和蒸汽压E,即可计算出相对湿度R。
5 结束语
半导体制冷的特点如下:①半导体制冷不用制冷剂,不用蒸发源,故无泄漏,不污染,清洁卫生
;②半导体制冷无噪声、寿命长,可靠性高;③冷却速度和制冷温度可通过改变工作电流的大小任意调节,灵活方便。
参考文献:
[1]陈醒亚1物理实验[M]1安徽.安徽教育出版社,1988,121[2]冯朝岭1大学物理实验[M]1北京:气象出版社,1999,91[3]赵继文1传感器与应用电路设计[M]1北京:科学出版社,2002,9124实 验 技 术 与 管 理