建筑照明節能新途徑―太陽(yáng)能驅動(dòng)LED

引言

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統已經(jīng)出現很多年了，但是由于其初期投入高，在建筑照明系統中還沒(méi)有得到廣泛應用。隨著(zhù)發(fā)光二極管技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是白光二極管的高效特性，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統與LED燈結合的照明系統將成為建筑照明節能的新途徑。

　　1 光伏發(fā)電原理

　　作為世界第二大能源消費國，我國政府一直高度重視能源和節能工作，早在20世紀80年代初就提出了“能源開(kāi)發(fā)與節約并重，把節約放在優(yōu)先位置”的方針，將節能納入國家經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展計劃。解決中國的能源問(wèn)題，一方面要開(kāi)源，加大國內能源勘探開(kāi)發(fā)力度；另一方面要節流，必須堅持節約優(yōu)先，大幅度提高能源利用效率，加快建設節約型社會(huì )。

　　上個(gè)世紀50年代，在美國貝爾實(shí)驗室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)電池，誕生了將太陽(yáng)光能轉換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)電池工作原理的基礎是半導體PN 結的光生伏打效應，就是當物體受到光照時(shí)，物體內的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢和電流的一種效應。即當太陽(yáng)光或其他光照射半導體的PN 結時(shí)，就會(huì )在PN 結的兩邊出現電壓，叫做光生電壓，使PN結短路，就會(huì )產(chǎn)生電流。

　　太陽(yáng)光發(fā)電是指無(wú)需通過(guò)熱過(guò)程直接將光能轉變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能及半導體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，并使之轉變成電能的直接發(fā)電方式，是當今太陽(yáng)光發(fā)電的主流。時(shí)下，人們通常所說(shuō)太陽(yáng)光發(fā)電就是太陽(yáng)能光伏發(fā)電（PV），亦稱(chēng)太陽(yáng)能電池發(fā)電。

　　2 固體發(fā)光原理

　　近年來(lái)，固態(tài)照明得到了快速發(fā)展。固態(tài)照明是指用全固態(tài)發(fā)光器件作為光源的照明技術(shù)，目前主要包含半導體照明的發(fā)光二極管（LED）和有機物發(fā)光二極管（OLED）。LED 燈作為照明光源，其優(yōu)越性在于：光電轉換效率高，低壓供電，使用壽命長(cháng)，既可以有選擇地發(fā)出單色光，也可以高效地發(fā)出白光，所以可以大大節約電能。半導體發(fā)光二極管（LED）利用注入PN結的少數載流子與多數載流子復合，從而發(fā)出可見(jiàn)光，是一種直接把電能轉化為光能的發(fā)光器件。發(fā)光二極管的結構主要由PN結芯片、電極和光學(xué)系統組成。當在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區和N區，當非平衡少數載流子與多數載流子復合時(shí)，就會(huì )以輻射光子的形式將多余的能量轉化為光能。其發(fā)光過(guò)程包括三個(gè)部分；正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。發(fā)光二極管有許多的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓低，耗電量少；性能穩定，壽命長(cháng)（一般為10萬(wàn)到1000 萬(wàn)h）；抗沖擊，耐振動(dòng)性強；重量輕，體積小，成本低。