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太陽能草坪燈
具有安全、節(jié)能等特點(diǎn)的燈具
基本信息
| 外文名 | Solar Lawn Lamp |
| 能源 | 太陽能 |
| 光源 | LED |
系統(tǒng)組成
一套完整的太陽能草坪燈系統(tǒng)包括：光源、控制器、蓄電池、太陽能電池組件及燈體。
當(dāng)白天太陽光照射在太陽能電池上時，太陽能電池將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑼ㄟ^控制電路將電能存儲在蓄電池中。天黑后，蓄電池中的電能通過控制電路為草坪燈的LED光源供電。第二天早晨天亮?xí)r，蓄電池停止為光源供電，草坪燈熄滅，太陽能電池繼續(xù)為蓄電池充電，周而復(fù)始、循環(huán)工作?？刂破饔?/span>單片機(jī)、傳感器組成，通過對光信號的采集和判斷控制光源部分的開、關(guān)。燈體主要起到系統(tǒng)防護(hù)及白天的裝飾作用，保障這一系統(tǒng)正常運(yùn)行。其中光源、控制器、蓄電池是決定草坪燈系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。系統(tǒng)樞圖如右圖所示。
太陽能電池
1、類型
2、工作電壓
太陽能電池的工作電壓為配套電池電壓的1.5倍，才能保證給蓄電池正常充電。如給3.6V蓄電池充電需要用4.0~5.4V太陽能電池；給6V蓄電池充電需要用8~9V太陽能電池；給12V蓄電池充電需要用15~18V太陽能電池。
3、輸出功率
太陽能電池的單位面積輸出功率約為 127 Wp/m2。太陽能電池一般由多個太陽能單元電池串聯(lián)組成，其容量取決于照光源、線路傳輸部件所消耗的總功率以及當(dāng)?shù)靥柲茌椛淠芰俊?/span>太陽能電池組輸出功率宜超過光源功率的 3~5 倍，光照豐富、開燈時短地區(qū)為（3~4）倍以上；反之為（4~5）倍以上。
蓄電池
1、類型
（3）鎳氫（Ni-H）蓄電池：高倍率放電、低溫性能好、價格便宜、無污染，為綠色環(huán)保電池?？蔀樾⌒拖到y(tǒng)采用，這種產(chǎn)品宜大力提倡。目前，廣泛采用的有鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池三種。
2、蓄電池連接
并聯(lián)連接時，要考慮各單體電池間的不平衡影響，并聯(lián)組數(shù)不宜超過四組。安裝時要注意，蓄電池的防盜問題。
工作原理
電路結(jié)構(gòu)
以光敏電池為光敏器件的太陽能草坪燈電路如圖1所示。所謂以
光敏電池為光敏器件是指利用太陽能電池本身的光感特性，即有光太陽能電池輸出電壓，輸出端呈現(xiàn)高電平；當(dāng)無光時，太陽能電池沒有電壓輸出，輸出端出現(xiàn)低電平。
該電路主要由蓄電池充電電路、開關(guān)電路、驅(qū)動電路組成。充電電路由太陽能嗲吃哪行V1、二極管D1、蓄電池V2構(gòu)成；開關(guān)電路由三極管Q1和電阻R2構(gòu)成；驅(qū)動電路由三極管Q2組成。
電路工作原理
在圖1中，當(dāng)有光照射時，相等于開關(guān)S1閉合，連接6點(diǎn)。此時三極管Q1基極出現(xiàn)高電位，Q1三極管導(dǎo)通（集電極與發(fā)射極導(dǎo)通），Q1三極管處于飽和區(qū)，通過R2電阻的電流將全部通過Q1三極管的集電極向發(fā)射極接地，而流向Q2三極管基極電流幾乎為零，所以Q2三極管截止，即Q2的集電極和發(fā)射極無電流，負(fù)載LED1無電流，停止工作。
同時太陽能電池產(chǎn)生的電能通過D1二極管一部向蓄電池V2充電，另外一部分通過R2電阻、Q1集電極、Q1發(fā)射極接地。由于蓄電池內(nèi)阻遠(yuǎn)小于R2電阻，所以太陽能電池產(chǎn)生的電能幾乎流向蓄電池V2。
當(dāng)無光照射時，相等于開關(guān)S1斷開。此時三極管Q1基極出現(xiàn)低點(diǎn)位，Q1三極管截止（集電極與發(fā)射極截止），Q1三極管處于截止區(qū)，通過R2電阻的電流將全部通過Q2三極管的基極向發(fā)射極接地，所以Q1三極管處于放大區(qū)，即Q1的基極電流和集電極電流成β倍關(guān)系，負(fù)載LED1正常工作。
發(fā)展概況
市場發(fā)展現(xiàn)狀
隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國太陽能草坪燈生
產(chǎn)企業(yè)數(shù)量及規(guī)模不斷增加，目前產(chǎn)量已占全世界產(chǎn)量的90%以上，年銷售3億只以上，太陽電池的消耗量50～60MW。根據(jù)國內(nèi)行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國太陽能草坪燈產(chǎn)量近年平均增長速度超過20%，2013年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3.6億只。表1為 2007～2013年太陽能草坪燈產(chǎn)量及同比增長統(tǒng)計(jì)表；2013年太陽能草坪燈生產(chǎn)區(qū)域分布見圖1。
市場需求分析
（1）國外市場需求規(guī)模
美國、日本、歐盟等發(fā)達(dá)國家，近年對太陽能草坪燈的需求呈現(xiàn)快速增長趨勢。太陽能草坪燈樣式簡單，沒有長長的電纜，內(nèi)部有個蓄電池，白天吸收日光儲備起來，每當(dāng)黃昏點(diǎn)燈之時便會點(diǎn)亮，發(fā)出柔和的燈光，一般能持續(xù)8h。
歐洲綠化非常好，草坪覆蓋率高。歐洲的一些城市及鄉(xiāng)村草坪遍布，不少城市公園都以草坪為主角，成為人們休閑、娛樂的最佳場所；另外，別墅建筑草坪面積也非常龐大。在太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的今天，歐洲太陽能草坪燈的使用率位居世界前列，太陽能草坪燈已經(jīng)成為歐洲綠化景觀的一部分。
在美國銷售的太陽能草坪燈中，超過90%均采用鎳鎘電池作儲能電池。太陽能草坪燈只能用容量介于600～900m Ah的鎳鎘電池。由于鎳鎘電池（1.2V）有記憶效應(yīng)，會導(dǎo)致電池在無完全放電時容量大幅降低，而且鎳鎘電池含有有毒物質(zhì)，美國逐漸開始禁用鎳鎘電池，由此將使美國太陽能草坪燈產(chǎn)品市場需求結(jié)構(gòu)有所改變，同時替換需求也加大了市場對太陽能草坪燈需求的增長。
在日本和韓國，城市街巷規(guī)劃設(shè)計(jì)、改善工程和長效管理中體現(xiàn)的是以人為本的設(shè)計(jì)理念、精益求精的質(zhì)量意識、精致和諧的街巷景觀、功能完善的服務(wù)設(shè)施、高度文明的公眾素質(zhì)，在道路綠化、公園綠化等草坪上已廣泛使用太陽能草坪燈。
目前國外每年從中國進(jìn)口的太陽能草坪燈已經(jīng)超過1億只，并且今后幾年這一市場仍將保持較快的增長趨勢。
（2）國內(nèi)市場需求
規(guī)模
太陽能草坪燈主要用于城市草坪，包括廣場、公園、小區(qū)、道路等綠地。城市化進(jìn)程的加快和城市綠地水平的提高，刺激了草坪生產(chǎn)及科研的發(fā)展。目前全國已有上千家從事草坪供應(yīng)的企業(yè)，其中千畝左右的骨干企業(yè)有數(shù)十家。國內(nèi)草坪年產(chǎn)量已經(jīng)超過2億平方米。表4為2007～2013年我國草坪產(chǎn)量及
同比增長統(tǒng)計(jì)表；2013年我國太陽能草坪燈的需求統(tǒng)計(jì)見表5 。
（3）太陽能草坪燈產(chǎn)品需求增長情況
我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)市場對太陽能產(chǎn)品的潛在需求規(guī)模也十分巨大。近年太陽能草坪燈由于其節(jié)能、環(huán)保、安裝方便等特點(diǎn)，在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛，雖然我國產(chǎn)品的應(yīng)用還未完全普及，但其需求潛力巨大。隨著城市綠化面積的進(jìn)一步增加，國內(nèi)市場將進(jìn)一步加大對太陽能草坪燈的供應(yīng)需求。表6為2007～2013年太陽能草坪燈產(chǎn)品需求及同比增長統(tǒng)計(jì)表；圖2為2013年太陽能草坪燈需求地區(qū)分布統(tǒng)計(jì)。
存在的問題
1．產(chǎn)品良莠不齊、質(zhì)量問題突出
目前，雖然太陽能草坪燈的產(chǎn)量巨大，產(chǎn)品質(zhì)量卻令人擔(dān)憂。許多產(chǎn)品第一年質(zhì)量比較好，以后就一年比一年差，互相仿造、偷工減料、打價格仗，一些產(chǎn)品出口以后成了垃圾貨，敗壞了我國制造業(yè)的聲譽(yù)。
2．沒有產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)
上敘問題產(chǎn)生的主要原因是：到目前為止，在我國還沒有一個可以指導(dǎo)太陽能草坪燈生產(chǎn)和判斷其質(zhì)量好壞的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，雖然許多企業(yè)也制定了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于大多數(shù)的廠家對于光伏照明技術(shù)理解上的偏差，這些標(biāo)準(zhǔn)基本上都比較片面，不能夠涵蓋太陽能草坪燈的全部技術(shù)要求。比如太陽能草坪燈的最關(guān)鍵的部分—微型太陽電池組件，它通常是由環(huán)氧樹脂封裝或者PCB板層壓封裝，目前在整個光伏行業(yè)里就沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，沒有這個標(biāo)準(zhǔn)，其它的太陽能草坪燈的標(biāo)準(zhǔn)就失去了技術(shù)基礎(chǔ)，難怪整個太陽能草坪燈市場呈現(xiàn)出一片混亂的現(xiàn)象。
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