探討太陽能樓道照明系統

張松濱

【摘 要】隨著能源危機的發生，我國開始注重能源利用的問題。目前，最為主流的樓道節能方式是太陽能樓道照明系統，它主要是利用可再生能源太陽能實現照明，能夠有效的節約能源，具有很大的發展空間。

【關鍵詞】太陽能；樓道照明；節約能源

1 太陽能樓道照明系統實現的背景

目前，國內的樓宇樓道照明都是采用傳統的220V的白熾燈或節能燈，每層樓道裝上手控或聲控等控制開關，加上時間控制器。這種樓道照明系統使用已經幾十年了，現在還在被廣泛采用。但這種樓道照明系統存在著其與生俱來的缺點，給住戶帶來很大的不便。節能與環保已經成為當代產品開發的首要考慮因素。近幾年樓宇智能化，智能家居是以家為平臺，兼備建筑、網絡通訊、信息家電、網絡家電、自動化和智能化，集系統、結構、服務、管理、控制于一體的高效、舒適、安全、便利、節能、健康、環保的家居環境。如何有效的減少照明用電的浪費和更好的管理照明系統已成為一個不可忽視問題。太陽能樓宇樓道照明系統，不僅可應用在普通的住宅，也可應用在學校、機關、工廠、商廈等所有的樓道照明上；它不僅僅能解決傳統樓宇照明系統中存在的普遍問題，使所有樓道燈真正起到樓道照明的作用，還能節約大量的人力、物力；尤其是提倡低碳經濟的現在，它還是真正意義上的節能環保、安全可靠的照明系統；一旦市電系統出現故障，它也能保證樓道照明的正常。這種照明系統如果在全國推廣，它的經濟價值是無法估量的，它的社會價值是不可低估的。

2 太陽能樓道照明系統工作原理分析

太陽能光伏發電是依靠太陽能電池組件，利用半導體材料的電子學特性，當太陽光照射在半導體PN結上，由于P-N結勢壘區產生了較強的內建靜電場，因而產生在勢壘區中的非平衡電子和空穴或產生在勢壘區外但擴散進勢壘區的非平衡電子和空穴，在內建靜電場的作用下，各自向相反方向運動，離開勢壘區，結果使P區電勢升高，N區電勢降低，從而在外電路中產生電壓和電流，將光能轉化成電能。太陽能光伏發電系統大體上可以分為兩類，一類是并網發電系統，即和公用電網通過標準接口相連接，像一個小型的發電廠；另一類是獨立式發電系統，即在自己的閉路系統內部形成電路。并網發電系統通過光伏數組將接收來的太陽輻射能量經過高頻直流轉換后變成高壓直流電，經過逆變器逆變后向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發電系統光伏數組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載，并將多余能量經過充電控制器后以化學能的形式儲存在蓄電池中。白天的時候，太陽能電池吸收太陽光子能產生電能，通過控制器吧電能儲存在蓄電池里，當夜幕降臨或者燈具周圍的廣度較低時，蓄電池通過控制器向光源供電設定的時間后切斷，這樣就可以照明了。

3 太陽能樓道照明系統設計時需要考慮的問題

元件的散熱問題：熱阻Rth是限制熱流自結散出的熱阻。熱阻和電阻是相似的概念。如同電阻公式R=V/I，有相應的熱阻公式Rth=T /P，這里T是溫升，以K（Kelvin）為單位；P是功率耗散，以W為單位；因此Rth的單位為K/W。對于垂直安裝在大氣中的器件，熱阻決定于結至環境熱阻Rth j-a；電子電路的靜電保護：靜電放電（ESD）是大家熟知的電磁兼容問題，它可引起電子設備失靈或使其損壞，當半導體器件單獨放置或裝入電路模塊時，即使沒有加電，也可能找成這些器件的永久性損壞。對靜電放電敏感的元件被稱為靜電放電敏感元件（ESDS）。如果一個元件的兩個針腳或更多針腳之間的電壓超過元件介質的擊穿強度，就會對元件造成損壞。這是MOS器件出現故障的最主要的原因。氧化層越薄，則元件對靜電放電的敏感性也越大。故障通常表現為元件本身對電源有一定阻值的短路現象。

4 實現太陽能樓道照明系統的三個特點

4.1 使用光能，降低能源消耗

本系統由太陽能電池板供電，整棟住宅樓道照明采用整體布局、分體安裝集中供電方式。白天屋頂的大功率太陽能電池把光能轉換為電能，儲入大容量可充放的免維護蓄電池，夜晚光亮度不足時，聲、光或紅外感應系統自動開啟，當探測到有人走動信息后，自動啟動亮燈裝置，并延時30秒～180秒后自行關閉。與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應相比，太陽能不僅使用范圍廣，而且更經濟。在近期的民意調查中，當受訪對象被問及哪類能源最適合子孫后代時，太陽能的得分高出所有其它能源。光伏系統在提供電力的同時，不會排放二氧化碳。一塊光伏組件在25年的有效使用期內，可減少約7.5噸的碳排放量。

4.2 采用太陽能非晶硅層壓電池組件代替常規單晶或多晶硅組件

硅太陽能電池分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位，但由于單晶硅成本價格高，大幅度降低其成本很困難，為了節省硅材料，發展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽能電池的替代產品。多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，非晶硅薄膜太陽能電池成本低重量輕，轉換效率較高，便于大規模生產，有極大的潛力。非晶硅層壓電池不久將會在太陽能電地市場上占據主導地位。如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題，那么，非晶硅大陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。

4.3 太陽能樓道燈工作狀態的控制技術優化整合

太陽能樓道燈工作狀態控制優化整合主要具有以下幾個特點：①具有特大功率，光亮度相當于白熾燈150W-250W時，每天8小時照明，可在連續陰雨9天內正常工作；②應用了具有充放電保護功能、光敏自控裝置和時控裝置的光電智能控制器，使產品可有效地節約能源，增加有效照明時間，降低生產成本；③中央控制器單元采用單片機控制，并在智能控制器中建立了全球不同緯度的全年日照時間數據。使用時在控制器中輸入所在地區緯度，調整好年、月、日和開/關機的時間，就能夠長年自動跟蹤環境光線；④在大面積使用后，啟動和關閉的時差很小，從而比較好的克服了傳統太陽能燈因啟動時差過大而產生的種種弊端。

5 結語

近十年以來，我國建筑體系的不斷發展，也對照明系統提出了更高的要求。隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化出現。使用太陽能樓道照明系統是未來發展的必然趨勢，但是這種系統也存在一定的問題，我們積極去解決就能為人們造福，建造一個環保的社會。

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[責任編輯：丁艷]