太陽能LED詳解：太陽能半導體照明系統(tǒng)并不神秘
文章來源:恒光電器
發(fā)布時間:2015-12-16
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近年來,，全球能源危機日益加劇,，常規(guī)能源已經(jīng)無法滿足世界經(jīng)濟發(fā)展的需求，太陽能作為一種重要的可再生綠色能源受到世界各國的青睞,。太陽能半導體照明系統(tǒng)集成了半導體和太陽能資源的優(yōu)勢,，有效提高了照明效率和綠色節(jié)能性，在實際應用中應加大對太陽能半導體照明系統(tǒng)的分析研究,，充分發(fā)揮太陽能半導體照明系統(tǒng)優(yōu)勢,。
太陽能半導體器件特性概述
太陽能半導體主要由光學系統(tǒng)、電極,、PN 結芯片等組成,，綠色照明，晶片發(fā)光體面積約0.025 平方毫米,，整個發(fā)光過程經(jīng)歷三個階段：在正向偏壓條件下注入載流子,；光能傳輸；復合輻射,。在環(huán)氧樹脂物中封裝半導體晶片,，電子流過晶片時，帶正電的電子和帶負電的電子在空穴區(qū)域復合,，空穴和電子消失產(chǎn)生光子,，光子能量與空穴、電子之間的帶隙成正比，光顏色和光子能量相對應,，產(chǎn)業(yè)資訊,，根據(jù)可見光頻譜分析，紅色光和桔色光的光能量最少,，紫色光和藍色光的光能量最多,。
隨著封裝技術、材料技術的快速發(fā)展,，綠色LED 光效約50lm/W,，橙色和紅色LED 光效100lm/W，LED 的全色化,、超高亮度和高效化特點,，企業(yè)資訊，其應用范圍越來越廣泛,，特別是在戶外照明系統(tǒng)中應用效果較好,。LED 在色度方面實現(xiàn)了所有的可見光，尤其是超高亮度白光LED 的涌現(xiàn),，推動了照明光源的快速發(fā)展,。
一般情況下，光強1cd 是高亮度LED 和普通LED 的分界點,，GalnAs,、AIlnGaP 和A1GaAs 材料主要用于加工高亮度LED，其中高亮度紅光LED 采用A1GaAs 材料,，高亮度黃綠,、黃、橙和紅LED 采用AIlnGaP,，LED照明工程,，高亮度紫、藍和深綠LED 采用GalnAs,。
LED 半導體的發(fā)光效率較高,，鹵鎢燈、白熾燈的光效為12~20 流明/ 瓦,，高壓鈉90~130 流明/ 瓦,，熒光燈50~60 流明/ 瓦，并且光譜窄,、單色性好,，不需要經(jīng)過過濾就可發(fā)出有色可見光。同時,，LED 是一種全固體發(fā)光體,，耐沖擊、耐震不容易破碎，無污染,，可開發(fā)為小型輕薄的照明產(chǎn)品,，方便維護檢修和安裝。并且LED 光源的啟動時間較短,，氣體放電光源的特性在很大程度上決定了啟動時間，這種采用環(huán)氧封裝的半導體光源,，內(nèi)部不含有燈絲,、玻璃等容易損壞的元器件，可經(jīng)得起沖擊和震動,。
太陽能半導體照明系統(tǒng)設計
（1）系統(tǒng)組成
太陽能半導體照明系統(tǒng)由半導體照明負載,、控制器、蓄電池和太陽能電池等組成,，在基本結構框架中設置備用電源,，通過備用電源，即使長時間連續(xù)下雨,，半導體照明負載由備用電源也可以持續(xù)進行供電,，確保在蓄電池不能及時供電時太陽能半導體照明系統(tǒng)也能安全、穩(wěn)定運行,。
太陽能半導體照明系統(tǒng)運行時,，太陽輻射能通過太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，太陽輻射強度和溫度對于太陽能電池輸出功率有著直接的影響,，當輻射強度較弱,、溫度偏低時，電池輸出功率無法始終保持穩(wěn)定性,，因此必須在太陽輻射強度較大的時間段通過蓄電池及時存儲電能,，便于在照明系統(tǒng)運行過程中可靠、穩(wěn)定地向半導體照明系統(tǒng)供電,。
控制器是太陽能半導體照明系統(tǒng)的核心,，通過控制器科學管理蓄電池充放電過程，恒光,，有效控制照明系統(tǒng)工作狀態(tài),，使太陽能半導體照明系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下平穩(wěn)運行。
（2）轉(zhuǎn)換過程
半導體材料是太陽能電池的重要結構材料,，CCC認證,，其最重要的特性就是光伏效應，P-N 結太陽能半導體等效電路圖,， led商業(yè)照明,，如圖所示，半導體接收太陽能輻射后發(fā)生光伏效應，經(jīng)過以下三個轉(zhuǎn)換階段,。
1）產(chǎn)生電子對,。半導體在絕對零度狀態(tài)下，其內(nèi)部形成介電子帶,，導帶上不含有電子,，正常狀態(tài)下，半導體可看作是絕緣體,，酒店led照明,，不顯示導電性。當太陽能輻射到半導體時,，禁帶寬度比光子能量小很多,，家用照明，工程照明,，半導體會快速吸收這種光,，若半導體晶格對太陽能輻射量吸收較多，這時可脫離電子對半導體晶格的約束,，產(chǎn)生大量自由電子,，形成空穴。因此為了使半導體晶格約束電子轉(zhuǎn)換為大量自由電子,， LED置換工程,，半導體禁帶寬度應小于光子能量，例如,，硅禁帶寬度為1.15ev,，半導體禁帶寬度和入射光能保持一致的條件下，光吸收效率較高,，可產(chǎn)生大量空穴—電子對,，然而當比攜帶能量大的光子射入半導體時，由于一部分光子被半導體晶格吸收,，會損失一部分能量,，造成發(fā)光效率下降；
2）空穴—電子對分離,。當太陽能半導體照明系統(tǒng)周圍沒有電場時,，半導體中均勻的分布著大量光激發(fā)的空穴—電子對，由于外電路沒有電流流過,，室外照明,，需要利用某種方式在太陽能半導體中產(chǎn)生勢壘，確保激發(fā)的空穴—電子對分開,，持續(xù)的向照明系統(tǒng)外電路進行供電,。通常情況下,，P-N 結主要用于實現(xiàn)這種勢壘，P-N 結對于空穴—電子分離發(fā)揮的作用是有限的,，若沒有設置外部電路,，分離后的電子聚集在P、N 兩層中,，P-N 結正向,，逐漸朝著電位勢壘降低方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，分離停止后,，恢復到正常狀態(tài),。P-N 結之間電壓稱為開路電壓，照射光量和短路電流成正比,；
3）載流子移動�,？昭ā娮訉υ诠饽茌椛錀l件下不一定全部分離開來,，分離數(shù)目和產(chǎn)生數(shù)目的比值稱為收集效率，在電荷濃度梯度和電場偏移效應作用下發(fā)生移動,。通常情況下,，載流子具有自動恢復平衡狀態(tài)的傾向，ROSH認證,，若過剩載流子壽命比P-N 結電子移動時間短,，P-N 結位置和過剩載流子壽命對于收集效率有著決定性影響，酒店led照明,，空穴移動到P 層,，電子移動到N 層，正電荷和負電荷分別集中在半導體梁,，使用導線連接這兩端,，可產(chǎn)生電流。
結束語
近年來,，太陽能半導體照明系統(tǒng)快速發(fā)展,，被廣泛的應用在各個照明領域，照明資質(zhì),，結合太陽能半導體器件應用特性,，在未來發(fā)展過程中進一步優(yōu)化和完善半導體照明系統(tǒng)，不斷提高其發(fā)光效率,。
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