陽光發生裝置的製作方法

2024-03-07 08:48:15

所屬領域：太陽能光伏發電(屬新能源。國家新興戰略產業)。

技術背景

能源是國家經濟發展的動力，它關係到國家經濟現代化的命脈和民生大計。面對化石能源日益枯竭和價格大幅波動，面對溫室氣體排放和氣候變化，面對西方國家的技術挑戰，科學技術及新發明的競爭更加激烈。事實上，誰首先佔領關鍵核心技術的制高點，誰就相應佔據了主動。

中國雖然是光伏電池生產第一大國，佔全球電池產量的40％以上，但發電應用較少。近年來，由於經濟危機，光伏行業經歷的寒冬，很可能催生光伏發電的春天。一方面，光伏電池組件價格大幅下降，可降低電站一次性投資成本。另一方面，我們的「陽光發生裝置「的應用，將攻破光伏電站「間歇性」難題，可使成本大大降低。第三，「國家的金太陽示範工程」政策。所有這些將催生我國光伏電站快速持續發展。中國成為光伏發電應用大國，強國的時代很快就會到來。

光和光源的引入

光、水和空氣一樣為所有生物賴以生存的最重要三要素之一，從地球上生命出現的那一天起，人類就對光有自然的需求和渴望，只要有生命的地方就會有對光和光源的需求。

因為太陽，才有光明、才有想往。光是人類生存和發展的生命之源。

據研究，人類在獲得周圍環境及生存的外界信息中，有80％通過光刺激視覺得到的。

早在石器時代，人類開始有目的使用火取暖，燒熟食品。以人造火把(動物油脂浸漬木條)作為光源。

所謂光源，就是能發光的物體。從而揭開了光源的序幕。

光源分為天然光源和人造光源兩大類。

太陽、月亮、星球等均為天然光源。

人造火把，各種火焰光源及燈具光源、電光源等均為人造光源。愛迪生1978年發明了碳極白熾燈，開創了人類電光源的新時代。二十世紀發明的高效固體第四代光源(led)等也是人造光源。這是電光源發展的又一裡程碑。

電光源的發展歷程

電應用於發光是從碳極弧光燈開始，該燈的問世開闢了電光源的新時代，它標誌著人類實現了由電到光的轉化過程。

從1878年到1928年，愛迪生申請了電燈碳絲的相關專利1093個，從此取代了傳統的火焰光源，引發了一場技術革命，開創了人類電光源的新時代。一百多年來，白熾燈成了人們生活中必不可缺少的東西。1910年美國通用電器ge公司研製出鎢絲白熾燈，該燈的光效和壽命又提高一個水準，這是電光源技術發展史上又一裡程碑，鎢絲白熾燈的使用，使白熾燈同煤油燈，汽油燈的競爭中取得決定性勝利。

1947年12月23日。貝爾實驗室發明了半導體電晶體，獲得了1956年諾貝爾物理學獎。電晶體是二十世紀的重大發明，推動了信息革命，開闢了億萬個就業崗位，改變了人類的工作和生活方式，影響廣泛而深刻，非其他發明能相提並論。

1962年人類又在電晶體發明的基礎上，掌握了半導體發光材料的知識，由美國通用ge公司開發出世界上第一種實用的可見光發生二極體(led)，從此，開創了半導體固體發光技術應用的新時代。

20世紀90年代末，隨著半導體材料氮化鎵研究實現突破，半導體新型高效第四代固體光源(led)取得更大突破，led光源具有壽命長，電光轉化效率高，節能等優點，受到廣泛關注。

固體光源(led)發光原理

完全純淨的半導體為本徵半導體。如果在本徵半導體分別擴散不同的雜質，就會各自形成p型半導體和n型半導體。此時將在p型半導體和n型半導體的結面上形成pn結。這就構成了半導體二極體，共主要特性是單向導電性。

(lde)發光二極體主要是由pn晶片和電極等組成。由於二極體使用材料特殊，擴散摻雜有利於發光的雜質，led就能成為一種電致發光的二極體器件。這就是led電致發光的基本原理。

固體電光源led的科學選擇。

固體電光源led是綠色環保第四代電光源，其發光強度大，安全可靠，電光轉化效益高，壽命長等優點作為本發明核心設備發光小太陽的首選。

自熾燈的電光轉化效率只有10％，而(led)電光轉化效率可達70％以上。且(led)使用的安全性大大提高。

人類歷史上第一個(led)使用的材料是砷化鎵(gaas)，另一種常用的(led)是磷化鎵(gap)。

其固體發光，低壓軀動等特性使很多傳統技術迅速推向了高新境界。(led)除促進光隔離和光耦合技術及其器件的延生外，半導體發光技術支撐光纖通信的成就已成為人類通信技術的主流。

今天，世界(包括中國)已進入光傳輸時代，均基於(led)固體光源的貢獻。特別是從二十世紀九十年代初日本中村修二成功發明監光後，led輻射目光色應運而生，日光色大功率固體光源的應用是我們發光小太陽光源的科學選擇。

「陽光發生裝置」的主要購成。

「陽光發生裝置」主要曲低壓軀動裝置和發光小太陽構成。

低壓軀動裝置

1、軀動裝置：該裝置是以光伏電源直流電為軀動源，點亮發光小太陽。

由於(led)固體光源是低壓大電流軀動的器件，其發光強度是由電流流過(led)大小決定的，同時(led)的軀動需要恆流電源，以保證(led)的安全，從而得到理想的發光強度和長壽命。

隨著材料生長和製作技術的進步，(led)的發光效率已取得明顯提高。實驗室已達到230lm/w的發光效率，商品化量產和市場銷售已達到85-100lm/w。(led)器件也從早期(恆流20ma)發展到功率型(led)(恆流350ma、700ma、1400ma)。

2、軀動電路有電荷泵，開關電源等多種方式。

電荷泵電路受儲能電容限制，輸出電路一般不超過輸入電壓的3倍，輸出電流則不超過300ma，大功率軀動受到了限制。

而恆流開關電源具有效率高、可靠性好、升降壓控制方便、輸出功率大等優點，不僅能滿足電學特性的要求，而且具有集軀動保護控制電路和附助電路，傳感器等封裝成一個獨立的相對完整的通用裝置。

發光小太陽主要參數的選擇。

由於發光小太陽是本發明「陽光發生裝置」中最關健的核心技術設備，其發光效率直接關係到產生陽光的光照強度(輻射度)、溫度、色溫等技術指標。事實上，發明設備產生的陽光的質量直接關係到光伏電站產生電能的數量和質量，這是重中之重，非常重要。這是光伏電站發電連續性，穩定性的根本保證，也是確保光伏電站發電有效小時數的根本保證。

由於在標準狀態(太陽輻射1000w/m2，25℃)下，晶矽電池在受光生伏特效應下，由光轉為電的效率可達到最理想的指標。我們選擇(led)的電工率為3400w，電壓3.4伏，恆電流1000ma，驅動電路選用開關電源，以確保人造小太陽發生的光能滿足光伏電站光電轉化必須的主要技術指標，實現電量成倍以上增長和發電成本大大降低的目的。

附圖說明

圖1是led光源驅動原理。

「陽光發生裝置」軀動是以光伏電源為軀動源，而光伏電源是低壓的直流電源ac/dc，再通過高效的dc/dc開關穩壓器降壓並變換成恆流源，輸出恆定的電流驅動點亮(led)光源(小太陽)。

(led)光源的設計要求由大功率(led)多串多並組成。每串的1f電流是按光源要求設計，總的正向電壓vf按要求給定。

按設計要求(led)光源被點亮後，其產生的陽光可供光伏電站白天黑夜，陰雨天氣一年四季使用。供電站使用的陽光的光照強度、溫度、色溫(光譜)均可控制在一定範圍之內，確保光伏電站連續穩定發電。