太阳能照明的原理、组成及发展趋势[2]

3.2 蓄电池
 3.2.1 太阳能照明必须配备蓄电池
 太阳能照明必须配备蓄电池才能工作，这是因为：
 （1）太阳能电池只能在白天进行光电转化工作，电能在夜晚才能用于照明，因此必须储备在蓄电池内。储备的容量要足够当地连续几个阴天的照明需要。
 （2）太阳能电池板的输出能量极不稳定，配备蓄电池后，太阳能灯等负荷才能正常工作。

3.2.2 蓄电池的种类和应用

 （1）铅酸蓄电池：传统蓄电池，能量密度较低，对环境污染较为严重，将逐渐被淘汰。
 （2）Ｎｉ－Ｃｄ（镍－镉）蓄电池：性能较铅酸蓄电池优越，但能量密度不足，镉的污染严重，多数国家严格控制此类蓄电池的生产和使用。
 （3）Ｎｉ－Ｈ（镍－氢）蓄电池：具有能量密度高、重量轻、寿命长、无环境污染等优点，各国正在积极开发。发达国家在20世纪９０年代已经进入产业化阶段。
 （4）锂电池：新型高能化学电源，具有高容量、高功率、小型化、无污染的特点。锂电池主要用于笔记本电脑和手机。

目前，我国室外照明大量使用全封闭、免维护的铅酸蓄电池。小型照明工程、笔记本电脑和手机等大量使用锂电池、镍氢电池。锂电池的应用领域正在逐步扩大。
 研制、推广无污染蓄电池是发展太阳能照明迫切需要解决的一个重大课题。

3.2.3 蓄电池容量选择

我国地域广阔，气候差异很大，蓄电池白天储存的电能应能满足夜晚照明的需求，同时应该满足当地连续阴雨天气时夜晚照明的需求。但是，所选蓄电池容量也不必过大，否则，蓄电池经常处于亏电状态，将影响蓄电池的寿命，造成不必要的浪费。

对蓄电池容量大小的选择，我国西部地区建议高出照明灯日耗电量的４倍以上；北方地区建议高出照明灯日耗电量５倍以上；南方地区建议高出照明灯日耗电量６倍以上。

3.3 控制器

控制器的作用是控制太阳能灯系统的工作状态，如照明灯的光控或设置开关、调光、雷电保护、电路短路保护，对蓄电池进行过充电保护、反充电保护、过放电保护、温度补偿等。

控制器是太阳能灯的“大脑”。有了合格的控制器，太阳能灯才能顺利工作，同时延长蓄电池等器件的寿命。

3.4 逆变器

逆变器是把蓄电池输出的直流电变成交流电的装置，照明负载为直流时不必设置，照明负载为交流负载时必须使用。根据我国现状，一般蓄电池为２４Ｖ（或１２Ｖ、３６Ｖ），室外照明灯泡（灯管）为２２０Ｖ、５０Ｈｚ交流，因此，逆变器多为ＤＣ２４Ｖ（或１２Ｖ、３６Ｖ）/ＡＣ２２０Ｖ的电压形式。逆变器也应具有电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。

3.5 照明负载

由于太阳能照明存在光电转换率较低，成本价格较高等因素，使得目前其应用范围仅限于交通信号灯、景观照明、装饰照明等范围，以草坪灯、庭园灯、小功率路（非主干道）灯等为主。太阳能照明光源以ＬＥＤ发光二极管、三基色高效节能灯为主，也可能使用低压钠灯、无极灯，个别情况采用小功率ＨＩＤ灯。

ＬＥＤ与节能灯相比，前者寿命较长、光效较低；后者寿命较短、光效较高。在不同情况下，要经过经济技术比较，从中选择合适的光源。

太阳能交通信号灯光源采用ＬＥＤ发光二极管，寿命长，发光性能符合信号灯的要求。

有调节明暗、频繁开关功能的１Ｗ以下的小功率太阳能草坪灯，一般应该使用ＬＥＤ作为光源。对于功率较大的太阳能草坪灯，目前使用三基色高效节能灯比较合理。

庭院灯和路灯以装饰为主时，建议选择ＬＥＤ发光二极管；以照明为主时，建议选择三基色高效节能灯或低压钠灯。

随着ＬＥＤ发光二极管光效的提高，太阳能照明的配套光源将越来越多地使用ＬＥＤ发光二极管。

4、太阳能照明的发展趋势

 （1）提升电池板的光电转换率；
 （2）加大系统容量，满足大功率室外照明灯的要求；
 （3）降低成本。目前，一套太阳能照明灯（全套）是普通照明灯（全套）的几倍，影响了太阳能照明的推广使用；
 （4）延长蓄电池等器件的寿命，从而延长太阳能照明系统的寿命；
 （5）减小电池板、蓄电池等的体积，美化杆型；
 （6）逐步淘汰严重污染的铅酸蓄电池、Ｎｉ－Ｃｄ蓄电池等，加快开发研制无污染蓄电池，实现真正意义的环保；
 （7）太阳能照明在经过技术进步和降低价格后，将成为新世纪的主导光源之一。