太阳能LED夜晚照明指示灯电路设计与仿真实现(4)
1．3 应用现状及发展趋势
1.3.1 太阳能及LED的发展历史及应用现状
1.3.2 未来的发展趋势
1．4 太阳能LED路灯照明系统中存在的问题
太阳能照明优点有很多，但是我们也应看到它目前存在的局限性，在推广应用的过程中要注意解决以下这些问题：
（1）太阳能电池板的转换效率还不高，目前太阳能电池的转换率只有17%左右，而且价格偏高，单位功率造价成本有待降低。
（2）蓄电池寿命较短，普通蓄电池的使用寿命很短，铅酸蓄电池最理想的也只有10-15年，而太阳能电池的使用寿命在25年以上，所以整个太阳能光伏系统中，蓄电池是最薄弱的环节。
尽管太阳能供电的LED照明系统目前尚有一系列关键技术问题需要解决，但随着科技的发展，太阳能电池组件的价格不断下降，LED发光效率的不断提高，太阳能光伏系统和LED灯具制造工艺的进一步改善，一些经济和技术上的障碍将逐步消除，相信在不久的将来，太阳能照明系统会在很多领域获得更广泛的应用。
太阳能LED照明系统在今后发展中需研究的课题主要有以下几类：提升太阳能电池板的光电转换效率；蓄电池的研究及发展；智能化高效控制管理系统技术。
1．5 本文研究的主要内容
本课题的主要内容包括对太阳能LED路灯照明系统的各组成部分：太阳能电池板、蓄电池、控制电路、LED驱动和LED光源进行分析和研究。在充电部分主要分析了蓄电池过充的现象，并设计了相应的电路来阻止这种情况的发生，从而能更好的保护蓄电池，合理的降低整个电路的功耗。在放电部分分析了过放的现象，也设计了相应的电路来避免这种现象的产生。在LED驱动方面，就LED芯片的电气特性、功率选取、组合方式等问题进行分析和研究。在控制电路部分，要通过光敏电阻的检测来判断外界光照的强度以实现自动开关路灯。
2 太阳能电池的特性和应用研究
2．1 前言
太阳能电池是使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件。太阳能电池表面有一层金属薄膜似的半导体薄片，当太阳光照射时，薄片的另一侧和金属薄膜之间将产生一定的电压，这一现象称为光生伏打效应（简称光伏效应），因此太阳能电池又称为“光伏电池”，它是太阳能LED照明系统的最主要的部件。长期以来，太阳能电池光电转换的效率较低成为影响其发展的主要原因。如何有效的降低成本，提高太阳能电池的转换效率，已经成为光伏发电领域必须解决的关键问题。
近十几年来，随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重，太阳能电池的清洁性、安全性、长寿命，免文护以及资源可再生性等优点更加显现。由于单个太阳能电池功率极小，所以在实际应用中是将许多单个太阳电池经过串、并联组合并进行封装后构成太阳电池组件使用。光伏阵列就是由许多太阳电池组件经过相应的串、并联后构成。
2．2 太阳能电池的分类
2.2.1 单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池是当前开发最快的一种太阳能电池，它的结构和生产工艺基本上已经定型了，产品也已经广泛用于实际中。这种太阳能电池以高纯的单晶硅为原料，纯度要求达到99.999%。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为17%左右，最高的能达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，技术也最为成熟，但它的制作成本很大，所以它还不能被大量普遍地使用。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。单晶硅太阳能电池的单体片制成后，经过检验，就可以按所需要的规格组装成太阳能电池组件，在实际应用中通过串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流，为负载所用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。