0  引言

　　太陽輻射能是取之不盡、用之不竭的、是人類能夠自由利用的能源。在世界能源短缺、環(huán)境污染日益嚴重的今天，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。與傳統(tǒng)的照明工具相比，超高亮白光LED 照明光源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面均有不可比擬的優(yōu)越性，再加上太陽能燈具的節(jié)能性和安裝簡便，所以凡有工頻交流電燈具的地方，LED 燈具的觸角就會到達。

　　1  超高亮白光LED

　　1. 1  發(fā)光原理

　　超高亮度LED （UHB） 是指光效達到或超過100lm/W的LED.LED 外施電壓后在其內(nèi)部會產(chǎn)生受激電子躍遷光輻射。按照不同半導(dǎo)體基本材料的物理特性，所產(chǎn)生的光波長是不同的。發(fā)光二極管的實質(zhì)性結(jié)構(gòu)是P -N 結(jié)，在半導(dǎo)體P -N 結(jié)通以正向電流時注入少數(shù)載流子，少數(shù)載流子的發(fā)光復(fù)合就是發(fā)光二極管的工作機理。半導(dǎo)體P -N 結(jié)發(fā)光實質(zhì)為固體發(fā)光，而各種固體發(fā)光都是固體內(nèi)不同能量狀態(tài)的電子躍遷的結(jié)果。半導(dǎo)體材料的發(fā)光機理決定了單一LED 芯片不可能發(fā)出連續(xù)光譜的白光，必須以其它的方式合成白光。白光LED 通常是在發(fā)射藍光的InGaN 基材上涂熒光材料， 熒光材料在受到藍光激勵時會發(fā)出黃光， 藍光和黃光的混合物形成白光。

　　1. 2  工作特性

　　由于LED 是直流供電器件，很容易制成直流燈具，廣泛應(yīng)用于直流系統(tǒng)，如太陽能燈具產(chǎn)品。超高亮白光LED 應(yīng)用于太陽能燈具，單個束光型超高亮度LED 發(fā)光管其產(chǎn)生的光線方向性太強，綜合視覺效果較差，因此應(yīng)首選平光型超高亮LED 或平光型與束光型超高亮LED 組合使用，將多個LED 集中于一起，排列組合成一定規(guī)則的LED 發(fā)光源。

　　超高亮白光LED 發(fā)光源既要保證有一定的照射強度，又要使其具有較高的光效，然而電流的增大，光通量雖然增大，但是，另一方面電流的增加會引起光源熱損耗的增加，通常導(dǎo)致管溫的增加，其綜合效果是光效降低，所以把光通量和光效的交合點為最佳工作點，一般為17. 5 mA.

　　超高亮白光LED 發(fā)光源具有如下優(yōu)點：

　?。?） 壽命長。LED 的壽命長達10 萬h ,而白熾燈的壽命一般不超過2 000 h ,熒光燈的壽命也不過5 000 h左右。

　?。?） 效率高。相對于傳統(tǒng)的第一代照明光源白熾燈，LED 的功耗只有前者的10 %~20 %.

　　（3） 綠色環(huán)保。與廣泛使用的第二代照明熒光燈相比，LED 不含汞、無頻閃，是一種環(huán)保光源。

　?。?） 耐低溫。環(huán)境使用溫度在- 40 ℃~80 ℃，環(huán)境適應(yīng)性非常強。

　　2  超高亮白光LED 在太陽能燈具中的應(yīng)用

　　2. 1  太陽能LED 燈具的原理

圖1  太陽能燈具結(jié)構(gòu)框圖

　　太陽能LED 燈具在白天通過太陽能電池組件采集太陽光的能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，在晚上點亮LED 用于照明，是現(xiàn)代化綠色環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。

　　具有智能控制系統(tǒng)，全天候供電無需管理人員。在系統(tǒng)設(shè)計時考慮連雨天氣，把平時多余的電能儲存到蓄電池內(nèi)，確保用于陰雨天有足夠的電能使用。

　　如圖1 所示，詳細原理為：用太陽能電池光伏板將太陽光轉(zhuǎn)換的電能，通過智能太陽能控制器轉(zhuǎn)存在蓄電池組中，當(dāng)自然光照度降到需要照明光源時，經(jīng)過智能控制器比較電路再將蓄電池中的電能輸出給LED 發(fā)光源發(fā)出可見光。當(dāng)自然光照度升高到不再需要照明光源時，再經(jīng)過智能控制器比較電路關(guān)斷輸出給LED 發(fā)光源的電源，使LED 發(fā)光源不再發(fā)光耗能。