1、泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！1学 习 资 料一、 太阳能的基本知识太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能等都来自太阳能，太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能量，这就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长时间，据估计约有几十亿至几百亿年，相对于人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭的。 太阳能的总量很大，我国陆地表面每年接受的太阳能就相当于 1700 亿吨标准煤，但十分分散，能流密度较低，到达地面的太阳能每平方米只有 1
2、000 瓦左右。同时，地面上太阳能还受季节、昼夜、气候等影响，时阴时晴，时强时弱，具有不稳定性。根据太阳能的特点，必须解决以下四个基本技术问题，才能有效地加以利用。 1、太阳能采集 2、太阳能转换 3、太阳能贮存 4、太阳能输运 太阳能开发利用是当今国际上一大热点，经过最近 20 多年的努力，太阳能技术有了长足进步，太阳能利用领域已由生活热水，建筑采暖等扩展到工农业生产许多部门，人们已经强烈意识到，一个广泛利用太阳能和可再生能源的新时代太阳能时代即将来到。 （1） 、太阳的基本结构 太阳能是一个炽热气体构成的球体，主要由氢和氦组成，其中氢占 80，氦占19。 （2） 、太阳常数 太阳常数是指在
3、太阳地球间平均距离外，在地球大气层以上垂直于太阳光线的平面上，单位面积，单位时间内的太阳辐射能的数值，该数值是个常数，一般取 1367 瓦/米 2。 （4920 千焦/米 2 时） 。 由于通过地球外大气层吸收反射，太阳光到达地面的辐射强度大大降低。 泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！2（3） 、太阳辐射能和到达地球的太阳能 整个太阳每秒钟释放出来的能量是无比巨大的，高达 3.8261033 尔格或37.3106 兆焦，相当于每秒钟燃烧 1.28 亿吨标准煤所放出的能量。 太阳辐射到达地球陆地表面的能量，大约为 1
4、7 万亿千瓦，仅占到达地球大气外层表面总辐射量的 10。即使这样，它也相当目前全世界一年内能源总消耗量的 3.5 万倍。 （4） 、我国的太阳能资源 我国太阳能资源十分丰富，全国有 2/3 以上的地区，年辐照总量大于 502 万千焦/米 2，年日照时数在 2000 小时以上。 （5） 、太阳能的特点 太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大优点： 第一，它是人类可以利用的最丰富的能源，据估计，在过去漫长的 11 亿年中，太阳消耗了它本身能量的 2，可以说是取之不尽，用之不竭。 第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利
5、用的价值。 第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。 太阳能的利用有它的缺点： 第一，能流密度较低，日照较好的，地面上 1 平方米的面积所接受的能量只有1 千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。 第二，大气影响较大，给使用带来不少困难。 （6） 、太阳能利用的技术领域 人类直接利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化学转换，泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！3此外，还有储能技术。 太阳能
6、转换技术的产品很多，如热水器、开水器、干燥器，采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置、水泵、光伏发电、太阳能照明、热力发电装置及太阳能医疗器具。二、 光伏发电太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伏打效应 ”，太阳电池就是利用这种效应制成的。 当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子-空穴对。这样，光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在-结，则在型和型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向区，空穴
7、驱向区，从而使得区有过剩的电子，区有过剩的空穴，在-结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。 光生电场的一部分除抵销势垒电场外，还使型层带正电，型层带负电，在区与区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在型层和型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 (一) 太阳能电池组件制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳电池要算硅太阳电池。硅是地球上极丰富的一种元素，几乎遍地都有硅的存在，可说是取之不尽。用硅来制造太阳电池，原料可谓不缺。但是提
8、炼它却不容易，所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时，又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池，至今商业规模生产的太阳电池，还没有跳出硅的系列。其实可供制造太阳电池的半导体材料很多，随着材料工业的发展、太阳电池的品种将越来越多。目前已进行研究和试制的太阳电池，除硅系列外，还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型的太阳电池，举不胜举，以下介绍几种较常见的太阳电池。 泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！4单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池，它的构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯
9、的单晶硅棒为原料，纯度要求 99.999。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成片，一般片厚约 0.3 毫米。硅片经过形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成 P?/FONTN 结。然后采用丝网印刷法，精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表
10、面反射掉。因此，单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验，即可按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板） ，用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和装材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵，亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为 18左右，实验室成果也有 20以上的。多晶硅太阳电池晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂，电耗很大，在太阳电池生产总成本中己超二分之一。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳电池也是圆片，组成太阳能组件平面利用率低。因此，80年代以来，欧美一些国家投入了
11、多晶硅太阳电池的研制。目前太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100300 欧姆 厘米的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用 1：5 的氢氟酸和硝酸混台液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料，加人适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约 20 分钟，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材制利用率泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训
12、 资 料 妥 善 保 存！5和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约 16左右，稍低于单晶硅太阳电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池是 1976 年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。制造非晶硅太阳电池的方法有多种，最常见的是辉光放电法，还有反应溅射法、化学气相沉积法、电子束蒸发法和热分解硅烷法等。辉光放电法是将一石英容器抽成真空，充入氢气或氩气稀释的硅烷，用射频电源加热，使硅烷电离，形成等离子体。非晶硅膜就沉积在被加热的
13、衬底上。若硅烷中掺人适量的氢化磷或氢化硼，即可得到 N 型或 P 型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。这种制备非晶硅薄膜的工艺，主要取决于严格控制气压、流速和射频功率，对衬底的温度也很重要。非晶硅太阳电池的结构有各种不同，其中有一种较好的结构叫 PiN 电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的 N 型非晶硅，再沉积一层未掺杂的 i 层，然后再沉积一层掺硼的 P 型非晶硅，最后用电子束蒸发一层减反射膜，并蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次
14、制作多个串联电池，以获得较高的电压。因为普通晶体硅太阳电池单个只有 0.5 伏左右的电压，现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达 2.4 伏。目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为 10左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型太阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。估计效率衰降问题克服后，非晶硅太阳电池将促进太阳能利用的大发展，因为它成本低，重量轻，应用更为方便，它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。多元化合物太阳电池多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，虽然大多
15、数尚未工业化生产，但预示着光电转换的满园春色。泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！6现在简要介绍几种：（1）硫化镉太阳电池-早在 1954 年雷诺兹就发现了硫化镉具有光生伏打效应。1960 年采用真空蒸镀法制得硫化镉太阳电池，光电转换效率为 3.5%。到 1964年美国制成的硫化镉太阳电池，光电转换效率提高到 46。后来欧洲掀起了硫化镉太阳电池的研制高潮，把光电效率提高到 9，但是仍无法与多晶硅太阳电池竞争。不过人们始终没有放弃它，除了研究烧结型的块状硫化镉太阳电池外，更着重研究簿膜型硫化镉太阳电池。它是用硫化亚铜为
16、阻挡层，构成异质结，按硫化镉材料的理论计算，其光电转换效率可达 16.4。中国科学院长春应用化学研究所于 80 年代初曾把薄膜硫化镉太阳电池的光电转换效率做到7.6。尽管非晶硅薄膜电池在国际上有较大影响，但是至今有些国家仍指望发展硫化镉太阳电池，因为它在制造工艺上比较简单，设备问题容易解决。（2）砷化镓太阳电池-砷化镓是一种很理想的太阳电池材料，它与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在 250的条件下，光电转换性能仍很良好，其最高光电转换效率约 30，特别适合做高温聚光太阳电池。已研究的砷化镓系列太阳电池有单晶砷化镓、多晶砷化镓、镓铝砷-砷化镓异质结、金属-半导体砷化镓、金属-绝缘体- 半导体
17、砷化镓太阳电池等。砷化镓材料的制备类似硅半导体材料的制备，有晶体生长法、直接拉制法、气相生长法、液相外延法等。由于镓比较稀缺，砷有毒，制造成本高，此种太阳电池的发展受到影响。（3）铜铟硒太阳电池-以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料制成的太阳电池。它是一种多晶薄膜结构，一般采用真空镀膜、电沉积、电泳法或化学气相沉积法等工艺来制备，材料消耗少，成本低，性能稳定，光电转换效率在10以上。因此是一种可与非晶硅薄膜太阳电池相竞争的新型太阳电池。近来还发展用铜铟硒薄膜加在非晶硅薄膜之上，组成叠层太阳电池的可能，借此提高太阳电池的效率，并克服非晶硅光电效率的衰降。晶体硅太阳能电池的制作过程： 硅是我们这
18、个星球上储藏最丰量的材料之一。自从 19 世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20 世纪末，我们的生活中处处可见“ 硅” 的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近 15 年来形成产业化泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！7最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。 太阳能电池的应用： 上世纪 60 年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直
19、接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉） 、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势太阳能电池（组件）生产工艺 组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意
20、的关键，所以组件板的封装质量非常重要。 流程： 1、电池检测2、正面焊接检验3、背面串接检验4、敷设（玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设）5、层压6、去毛边（去边、清洗）7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）8、焊接接线盒9、高压测试10、组件测试外观检验11、包装入库 组件高效和高寿命如何保证： 1、高转换效率、高质量的电池片 ； 2、高质量的原材料，例如：高的交联度的 EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶） 、高透光率高强度的钢化玻璃等； 3、合理的封装工艺 4、员工严谨的工作作风； 由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应
21、该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！8敌，所以除了制定合理的制作工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。 太阳电池组装工艺简介： 在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识. 1、 电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。 2、 正面焊接：是将汇流带
22、焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应） 。焊带的长度约为电池边长的 2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连 3、 背面串接：背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有 36 个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池” 的正面电极（负极）焊接到“ 后面电池” 的背面电极（正极）上，这样依次将 36 片
23、串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。 4、 层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加玻璃和 EVA 的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。 （敷设层次：由下向上：玻璃、EVA 、电池、EVA、玻璃纤维、背板） 。 5、 组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使 EVA 熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据 EVA 的性质决
24、定。我们使用快速固化 EVA 时，层压循环时间约为 25 分钟。固化温度为 150。 泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！96、 修边：层压时 EVA 熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。 7、 装框：类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。 8、 焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。 9、 高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间
25、施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。 10、 组件测试：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。(二) 几种常见的光源无极灯无极路灯的发光原理是：在输入一定范围的电压后，高频发生器产生的2.65MHz 高频恒电压发给功率耦合器，由功率耦合器在玻壳的放电空间内建立静电强磁场，对放电空间内的大气进行电离，并产生强紫外光，玻璃泡壳内壁的三基色荧光粉受强紫外光的激励发光。 在电源设计上，由于采用 APFC 电源控制技术和采用 IC 技术，一方面使得电源的功率因数高达 0.95 以上；另一方面使得高频发生器始终以高
26、频恒电压点灯。所以，输入的电源电压在一定范围内波动时，其发光亮度不变。又由其点灯频率高达 2.65MHz,长期以来，普通荧光灯的频闪问题被彻底解决，在此灯光下工作和学习，人眼再不疲劳感觉！因此，防爆无极灯是典型的环保、节能、健康型、具有无限应用前景的新一代高科技照明光源产品。绿色无极灯以其高光效（系列光效63Lm/w） 、高显色性（80） 、长寿命（5万小时） 、无频闪（工作频率 2.65MHz） 、真环保（不含液态汞） ，可立即启动和再启动，不怕震动，可在任意方向安装等优势成为绿色照明新秀。在电气设计上，它采用了有源功率因数补偿（APFC，n0.98） ，在电源电压大范围变动泰安市德丰光电能
27、源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！10下能恒压供电，输出稳定的光通量。输入端的净化电路和防辐射处理使电磁干扰 EMC 完全符合国家检测标准。由于其启动电压、电流和正常工作电压电流基本一样，因此特别适合用于太阳能路灯系统，是专门为太阳能系统开发的新型光源。由于灯泡体内无灯丝，因此具有超常使用寿命，长达 100000 小时。此外，由于灯泡的发光涂层为三基色粉，发光柔和，眩光大大降低。使用寿命和照明相同的情况下，高频等离子无极灯比其他灯（还不包括其他方面）可以直接节省电费使用成本： 比白炽灯低 72%-73% 比节能灯低 20%-30%
28、 比荧光灯低 11%-28% 比高压汞低 59% 高频无极放电灯不需或较少维护，具有高可靠性使用寿命高达 80，000 小时与其他灯相比较： 是白炽灯的 60 倍； 是节能灯的 12 倍； 是荧光灯的 12 倍； 是高压汞灯的 20 倍 高频无极放电灯的超长寿命从而大大减少了维修烦恼和更换次数，节省了材料成本和人工费用，并能确保长期正常使用。高频无极灯以其高光效（系列光效63Lm/w） 、高显色性（80） 、长寿命（5万小时） 、无频闪（工作频率 2.65MHz） 、真环保（不含液态汞） ，可立即启动和再启动，不怕震动，可在任意方向安装等优势成为绿色照明新秀。在电气设计上，它采用了有源功率因数
29、补偿（APFC，n0.98） ，在电源电压大范围变动（160W265W）下能恒压供电，输出稳定的光通量。输入端的净化电路和防辐射处理使电磁干扰 EMC 完全符合国家检测标准。此外，由于灯泡的发光涂层为三基色粉，发光柔和，眩光大大降低。 高频无极放电灯型号对照表型号命名 备注名称 功率 W 灯泡型号 色温 K 外径 mm 形状简称 灯泡高度WJ 50 T 85 小拍 155mmPA 110 小梨 188mmP 130 大梨 220mmB 120 橄榄 248mmWJ 85BT 120 汞灯型 230mmWJ 135 PA2700K5000K6500K红绿兰黄 130 大梨 220mm泰安市德丰光
30、电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！11B 120 橄榄 248mmWJ 165 PA 130 大梨 220mm实例：WJ50T2700K，表示无极灯、50W 、T 型灯泡、色温 2700KLED 发光二极管LED 光源在照明领域的应用，是半导体发光材料技术高速发展及“ 绿色照明”概念逐步深入人心的产物。 “绿色照明” 是国外照明领域在上世纪 80 年代未提出的新概念，我国“ 绿色照明工程 ”的实施始于 1996 年。实现这一计划的重要步骤就是要发展和推广高效、节能照明器具，节约照明用电，减少环境及光污染，建立一个优质高效、经济
31、舒适、安全可靠、有益环境的照明系统一、 LED 照明概念 LED（Light Emitting Diode） ，又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。 （一） LED 的发展历史 应用半导体 PN 结发光源原理制成 LED 问世于 20 世纪 60 年代初，1964 年首先出现红色发光二极管，之后出现黄色 LED。直到 1994 年，蓝色、绿色 LED才研制成功。1996 年由日本 Nichia 公司（日亚）成功开发出白色 LED。 LED以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动、响应速度快、冷光
32、源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，家用电器、电话机、仪表板照明、汽车防雾灯、交通信号灯等。但由于其亮度差、价格昂贵等条件的限制，无法作为通用光源推广应用。近年来，随着人们对半导体发光材料研究的不断深入，LED 制造工艺的不断进步和新材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发和应用，各种颜色的超高亮度 LED 取得泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！12了突破性进展，其发光效率提高了近 1000 倍，色度方面已实现了可见光波段的所有颜色，其中最重要的是超高亮度白光 LED 的
33、出现，使 LED 应用领域跨越至高效率照明光源市场成为可能。曾经有人指出，高亮度 LED 将是人类继爱迪生发明白炽灯泡后，最伟大的发明之一。 （二） LED 发光原理 发光二极管主要由 PN 结芯片、电极和光学系统组成。其发光体晶片的面积为 10.12 mil ( 1 mil = 0.0254 平方毫米)，目前国际上出现大晶片 LED，晶片面积达 40 mil。其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。电子和空穴之间的能量（带隙）越
34、大，产生的光子的能量就越高。光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。 LED 照明光源的主流将是高亮度的白光 LED。目前，已商品化的白光 LED 多是二波长，即以蓝光单晶片加上 YAG 黄色荧光粉混合产生白光。未来较被看好的是三波长白光 LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及 LED 背光源等市场。 （三） LED 光源的基本特征1、发光效率高 LED 经过几十年的技术改良，其发光效率有了较大的提升。白炽
35、灯、卤钨灯光效为 1224 流明/瓦，荧光灯 5070 流明/ 瓦，钠灯 90140 流明/瓦，大部分的耗电变成热量损耗。LED 光效经改良后将达到达 50200流明/瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高 LED 光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！132、 耗电量少 LED 单管功率 0.030.06 瓦，采用直流驱动，单管驱动电压 1.53.5 伏，电流 1518 毫安，反应速度快，可在高频操作。同样照明效果的
36、情况下，耗电量是白炽灯泡的万分之一，荧光灯管的二分之一、日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的 LED 替代日本一半的白炽灯和荧光灯。每年可节约相当于 60 亿升原油。就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯 40 多瓦，而采用 LED 每支的功率只有 8 瓦，而且可以七彩变化。3、使用寿命长 采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采用 LED 灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。平均寿命达 10 万小时。LED 灯具使用寿命可达 510年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。4、安全可靠性强发热量低，无热辐射性，冷光源，可以安全
37、抵摸：能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统可以控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。5、有利于环保 LED 为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，没有污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节能是我们考虑使用 LED 光源的最主要原因，也许 LED 光源要比传统光源昂贵，但是用一年时间的节能收回光源的投资，从而获得 49 年中每年几倍的节能净收益期。二、LED 照明光源技术的应用前景及趋势 长期以来，由于 LED 光效低的原因，其应用主要集中在各种显示领域。随着超高亮度
38、 LED（特别是白光 LED）的出现，在照明领域的应用成为可能。据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以 LED 为代表的新型照明光源时代，被称为第四代新光源。 （一）前景及发展趋势 目前，照明消耗约占整个电泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！14力消耗的 20，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这一目标，业界已研究开发出许多种节能照明器具，并达到了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还远远不够，开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。LED 以其固有的优越性正吸引着世界的目光。美国、日本等
39、国家和台湾地区对 LED 照明效益进行了预测，美国 55的白炽灯及 55的日光灯被LED 取代，每年节省 350 亿美元电费，每年减少 7.55 亿吨二氧化碳排放量。日本 100的白炽灯换成 LED，可减少 12 座核电厂发电量，每年节省 10 亿公升以上的原油消耗。台湾地区 25的白炽灯及 100的日光灯被白光 LED 取代，每年节省 110 亿度电。日本早在 1998 年就编制“21 世纪计划” ，针对新世纪照明用 LED 光源进行实用性研究。近年来，日本日亚化工、丰田合成、SONY、佳友电工等都已有 LED 照明产品问世。世界著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE 等也投入大量的人力物力进
40、行 LED 照明产品的研究开发和生产。美国GE 公司和 EMCORE 公司合作成立新公司，专门开发白光 LED，以取代白炽灯、紧凑型荧光灯、卤钨灯和汽车灯。德国欧司朗公司与西门子公司合作开发 LED 照明系统。台湾目前的 LED 产量仅次于日本列在美国之前，从 1998 年开始投入 6 亿台币进行相关开发工作。 LED 发展历史已经几十年，但在照明领域的应用还是新技术。随着 LED 技术的迅猛发展，其发光效率的逐步提高，LED的应用市场将更加广泛，特别在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，LED在照明市场的前景更备受全球瞩目，被业界认为在未来 10 年成为最被看好的市场以及最大的市场，也将是取
41、代白炽灯、钨丝灯和荧光灯的最大潜力商品。 （二）照明应用中存在的主要技术问题 近年来，LED 的发光效率正在逐步提高，商品化的器件已达到白炽灯的水平，景观灯采用的白色 LED 发光效率接近荧光灯的水平，并在稳步增长中。但是，在照明普及应用方面仍存在一些技术性问泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！15题：一是光通量有待进一步提高。采用 LED 作为照明光源，必须可以发出更多的光，必须具有更高的能量效率。 二是 LED 发出的光与自然光仍有一定的差距。白炽灯具有非常强的黄色光的成分，给人一种温暖的感觉。而白光 LED 发
42、出的白光带有蓝色光的成分，在这种光的照明下，人们的视觉不很自然。三是价格较高。这是影响 LED 照明普及的主要原因。但是，近年来出于晶片技术的改良，制造成本正在急剧下降，近三年来 LED 的价格下降了近 50，其正朝着高效率、低成本的方向发展，这为 LED 在照明领域的应用提供了有利条件。此外，较好的性价比也可以弥补成本价格方面的不足。三、LED 照明技术在灯光环境中的应用 由于 LED 光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强，有利于环保等特性，近几年来在城市灯光环境中得到了广泛的应用。目前已应用于数码幻彩、护栏照明、广场照明、庭院照明、投光照明、水下照明系列。许多城市利用 L
43、ED 光源照明技术应用于城市灯光环境建设中，产生了良好的效果，积累了丰富的经验。如广州电力大厦、广州鹤洞大桥、广州工商行大厦、珠海迎宾南路灯光工程、东莞中心城区灯光工程、郑州河南医科大立交桥、上海延安路灯光工程、湖南常德市丹阳天桥、南通市通讯塔灯光工程等。随着全国城市化的进一步发展，灯光环境（包括路灯、景观灯、艺术灯等）建设领域将不断扩大，LED 光源的应用也将不断发展。LED 作为第四代新光源，在城市景观灯建设领域中已得到了有效的应用，但要在路灯建设和维护中取代大功率的高压钠灯、高压汞灯、金卤灯等光源，还需进一步的研究和探讨，认真解决 LED 光源在照明应用中存在的技术问题，还需 LED 光
44、源生产厂家结合路灯行业的实际情况，生产符合路灯建设和维修所需的新产品，使第四代新光源在城市照明建设中发挥更大的作用。泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！16太阳能路灯专用高压钠灯直流 24V（12V）输入到电子镇流器，输出低频（或高频）供给灯泡，高压脉冲启动灯由于是电子镇流器点灯，对灯泡的寿命大有益处，可提高灯泡寿命 30以上（前提是电子镇流器 必须有可靠的设计和质量） ，如配用我公司的电子镇流器，对灯泡和电器都将有益处。双电弧管高压钠灯的优点： 1.使用寿命特别长，是单管的两倍。 2.两管交替使用，重新启动后自动更
45、换另一根灯管工作。 3.遇到突发情况后，立刻就可以重新启动。 4.有一只电弧管坏仍能保亮。 5.适用于对光源使用寿命要求较高及不易更换维修的场所。太阳能路灯专用低压钠灯低压钠灯相比常用光源,同样的光通 量及照度，节电可达 50%以上 。由于低压钠灯的发光管密封在高真空并涂有红外线反射膜的玻璃壳中,它的发光效率基本不受部环境温度的影响,其辐射光谱纯正、稳定、无杂散光，该波长光线透雾性强，再配上远东优质电子镇流器，使低压钠灯更易于使用在各种电源条件下，尤其适合太阳能路灯、隧道照明及高原高寒等特殊环境地区使用。低压钠灯发出 589.0 和 589.6nm 的单色黄光，其光效最高可达 200lm/w，
46、就35W 而言，总光通量为 4600lm，光效为 137lm/w，在低功率电光源产品中光效最高。 寿命为 18000 小时。太阳能路灯专用金卤灯金卤灯的最大优点是发光效率特别高，光效高达 8090Lm/W，正常发光时发热少。由于金卤灯的光谱是在连续光谱的基础上迭加了密集的线状光谱，故显色指数特别高，即彩色还原性特别好，可达 90%。另外，金卤灯的色温高，可达 50006000K，专用投影机灯可达 70008000K（在同等亮度条件下，色温越高，人眼感觉越亮） 。泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！17金卤灯因亮度高、
47、体积小，故相对寿命较短。我公司长期致力于金卤灯的研究，致力于做高品质的精品灯，通过严格选材、严格控制生产工艺和采用最先进的设备及最先进的工艺来保证灯的质量，目前我公司生产的金卤灯寿命已经远远超出了同类产品，寿命可达 2000h 到 18000h 。金卤灯的缺点是启动困难，小功率金卤灯启动困难表现的更为特出。金卤灯启动后亮度系逐渐增加，如果启动能量过大，启动速度过快，会影响灯泡寿命，所以在电路设计时应充分考虑。我公司生产的直流金卤灯电子镇流器充分考虑了金卤灯的这些特性，能确保灯的无害启动和保持优异的工作状态，与我公司生产的灯泡能完美地匹配。太阳能路灯专用节能灯特点: 电流小，可大大延长蓄电池的放
48、电时间光效：40LM/W、色温：2700K 4000K 64000K 颜色：白、红，绿，兰等寿命:6000H额定电压： DC12V 、DC24V电压范围：DC10.8V-DC14.4V 、DC22V-DC28V规格：3W、 5W、7W、9W、11W、13W 、15W、 18W、20W、24W、26W、30W、 40W、 45W、65W、(三) 控制器和逆变器控制器充放电控制器专为太阳能直流供电系统、太阳能直流路灯系统设计，并使用了专用电脑芯片的智能化控制器。采用一键式轻触开关，完成所有操作及设置。具有短路、过载、独特的防反接保护，充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施，详细的充电指示、蓄电池
49、状态、负载及各种故障指示。本控制器通过电脑芯片对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，通过专用控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高效、高准确率控制，并采了用高效 PWM 蓄电池的充电模式，保证蓄电泰安市德丰光电能源科技有限公司 内部培训资料 2008-07-14业 务 学 习 培 训 资 料 妥 善 保 存！18池工作在最佳的状态，大大延长蓄电池的使用寿命。具有多种工作模式、输出模式选择，满足用户各种需要。主要特点：1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终了电压。3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；4、采用了串联式 PWM 充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非 PWM 高 3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动
