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基本信息

項(xiàng)目名稱：
＿太陽能光伏發(fā)電及LED發(fā)光特性的實(shí)驗(yàn)研究
小類：
能源化工
簡介：
我們研制了太陽能光伏發(fā)電測試系統(tǒng)、直流LED照明測試系統(tǒng)、交流照明測試系統(tǒng)以及LED綜合特性測試系統(tǒng)，用于監(jiān)測電壓、電流、功率及電能使用情況，LED綜合特性測試系統(tǒng)用于辨別市場上LED性能的優(yōu)劣。利用太陽能的光伏照明系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)中的所有的光源提供電能，可同時(shí)輸出交直流電用來滿足不同種類的燈的需要，將LED引入照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)LED和太陽能的綠色化結(jié)合。測試平臺設(shè)計(jì)簡潔，制作精巧。
詳細(xì)介紹：
當(dāng)代隨著不可再生資源的頻頻告急，世界性的能源危機(jī)愈演愈烈，環(huán)境問題也日益突出。毋庸置疑，以高效，低碳，低污染為特征的“低碳經(jīng)濟(jì)”已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢。其中，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的新型可再生能源受到越來越廣泛的重視。2008年中國光伏企業(yè)生產(chǎn)的約98%的太陽能電池都出國到國外，只有2%在國內(nèi)應(yīng)用，制造太陽電池要消耗很大的能量，污染在中國，收益在國外，因此在我國太陽能電池的應(yīng)用還有很大的空間，對太陽能電池系統(tǒng)進(jìn)行研究有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。LED以其高效的光電轉(zhuǎn)化率，優(yōu)秀的穩(wěn)定性及無污染的良好特性而為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)所青睞。但是，國內(nèi)與LED光電特性的測試系統(tǒng)卻遲遲沒有推出，造成與市場脫節(jié)的現(xiàn)象。有鑒于此，我們研制了太陽能光伏發(fā)電測試系統(tǒng)，用于加強(qiáng)對太陽能電池的應(yīng)用，直流LED照明測試系統(tǒng)、交流照明測試系統(tǒng)以及LED綜合特性測試系統(tǒng)，用于加強(qiáng)人們對LED的認(rèn)識，其中加入了各種電表，用于監(jiān)測電壓、電流、功率及電能使用情況，LED綜合特性測試系統(tǒng)可以用于辨別市場上的LED性能的優(yōu)劣，為大眾購買節(jié)能高效的LED提供數(shù)據(jù)參考，希望能為節(jié)能減排盡一份綿薄之力。 本作品的創(chuàng)新之處一是利用太陽能的光伏照明系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)中的所有的光源提供電能；二是將LED引入照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)LED和太陽能的綠色化結(jié)合。三是可同時(shí)輸出交直流電用來滿足不同種類LED、以及白熾燈和節(jié)能燈的需要；四是測試平臺設(shè)計(jì)簡潔，制作精巧，既能測試LED光學(xué)特性又能測試LED電學(xué)特性，科學(xué)地檢測LED的光效，特別是比較同類型的測試儀器（如工業(yè)上用的積分球）實(shí)用性更強(qiáng)。太陽能電池發(fā)出電之后的穩(wěn)定處理，交流系統(tǒng)的逆變器的工作電壓，直流系統(tǒng)中電壓的調(diào)節(jié)，其中采用多種電表用于各種參量的監(jiān)測, 舵機(jī)轉(zhuǎn)角的準(zhǔn)確控制。

作品圖片

  • ＿太陽能光伏發(fā)電及LED發(fā)光特性的實(shí)驗(yàn)研究
  • ＿太陽能光伏發(fā)電及LED發(fā)光特性的實(shí)驗(yàn)研究
  • ＿太陽能光伏發(fā)電及LED發(fā)光特性的實(shí)驗(yàn)研究

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

當(dāng)代隨著不可再生資源的頻頻告急，世界性的能源危機(jī)愈演愈烈，環(huán)境問題也日益突出。毋庸置疑，以高效，低碳，低污染為特征的“低碳經(jīng)濟(jì)”已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢。其中，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的新型可再生能源受到越來越廣泛的重視，而LED以其高效的光電轉(zhuǎn)化率，優(yōu)秀的穩(wěn)定性及無污染的良好特性而為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)所青睞。但是國內(nèi)與LED光電特性的測試系統(tǒng)卻遲遲沒有推出，造成與市場脫節(jié)的現(xiàn)象。鑒于此，我們研制了太陽能光伏發(fā)電測試系統(tǒng)、直流LED照明測試系統(tǒng)、交流照明測試系統(tǒng)以及LED綜合特性測試系統(tǒng)。 本作品的創(chuàng)新之處一是利用太陽能的光伏照明系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)中的所有的光源提供電能。二是將LED引入照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)LED和太陽能的綠色化結(jié)合。三是可同時(shí)輸出交直流電用來滿足不同種類LED、以及白熾燈和節(jié)能燈的需要；四是測試平臺設(shè)計(jì)簡潔，制作精巧，既能測試LED光學(xué)特性又能測試LED電學(xué)特性，科學(xué)地檢測LED的光效，特別是比較同類型的測試儀器（如工業(yè)上用的積分球）實(shí)用性更強(qiáng)，非常經(jīng)濟(jì)適用。 本作品分為四個(gè)系統(tǒng)：一、太陽能光伏照明系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)是峰值日照時(shí)數(shù)t；光伏發(fā)電部分總效率 ,通常取0.65；蓄電池逆變系統(tǒng)總效率 ，通常取0.6。二、交流照明測試系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)是逆變器的工作電壓。三、LED直流照明測試系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)太陽能控制器穩(wěn)定的電壓的大小。四、LED綜合特性測試系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)照度計(jì)正常工作溫度、波長范圍；舵機(jī)工作電壓，PWM信號占空比。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品符合當(dāng)前低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢，太陽能無污染，LED節(jié)能效果顯著。采用獨(dú)立型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)為各種光源提供能量，實(shí)現(xiàn)太陽能的充分利用，太陽能與LED綠色化結(jié)合，更加節(jié)能環(huán)保，突出低碳主題，多種電表的實(shí)時(shí)監(jiān)測，有利于觀察各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，采集數(shù)據(jù)利用MATLAB作圖分析。LED綜合特性測試系統(tǒng)測出光學(xué)電學(xué)參數(shù)，并利用MATLAB分析，研究LED的發(fā)光效率和伏安特性，為測試LED的節(jié)能效率提供可靠的參數(shù)，進(jìn)而甄別市場上良莠不齊的LED。一是利用太陽能的光伏照明系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)中的所有的光源提供電能；二是將LED引入照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)LED和太陽能的綠色化結(jié)合。三是可同時(shí)輸出交直流電用來滿足不同種類LED、以及白熾燈和節(jié)能燈的需要；四是測試平臺設(shè)計(jì)簡潔，制作精巧，既能測試LED光學(xué)特性又能測試LED電學(xué)特性，科學(xué)地檢測LED的光效，特別是比較同類型的測試儀器（如工業(yè)上用的積分球）實(shí)用性更強(qiáng)，非常經(jīng)濟(jì)適用。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

山西大學(xué)評審： 山西大學(xué)第十五屆“創(chuàng)新挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽科技發(fā)明制作類二等獎(jiǎng)。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

暫時(shí)未定

作品可展示的形式

太陽能光伏發(fā)電測試系統(tǒng)，LED燈不可移動(dòng)。LED綜合特性測試系統(tǒng)，可以移動(dòng)，并在適合的地點(diǎn)進(jìn)行測量。

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

太陽能電池發(fā)出的電，直接接入太陽能光伏發(fā)電測試系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流和交流電，按照所使用的光源規(guī)定的電壓接入即可。LED綜合特性測試系統(tǒng)，接入要測量的燈之后，接通電源，舵機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一次，記錄一次數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)輸入MATLAB程序中，得出光效值。優(yōu)勢一利用太陽能的光伏照明系統(tǒng)為實(shí)驗(yàn)中的所有的光源提供電能；二將LED引入照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)LED和太陽能的綠色化結(jié)合。三可同時(shí)輸出交直流電用來滿足不同種類的燈的需要；四測試平臺設(shè)計(jì)簡潔，制作精巧，既能測試LED光學(xué)特性又能測試LED電學(xué)特性，科學(xué)地檢測LED的光效，特別是比較同類型的測試儀器（如工業(yè)上用的積分球）實(shí)用性更強(qiáng)。在中國，每年用于照明的能源占總能源的12%，如果能將這部分能源善加利用則可以為國家節(jié)約很多的資源。本作品利用太陽能為整個(gè)系統(tǒng)的提供能源，結(jié)合LED的節(jié)能特性，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行LED的光電參數(shù)的測試，利用MATLAB分析市場上LED的發(fā)光節(jié)能特性，以甄別不同類型的LED的優(yōu)劣，為大眾提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

同類課題研究水平概述

光伏發(fā)電前景廣闊，并有可能在世界范圍內(nèi)取代常規(guī)發(fā)電，世界各國都高度重視光伏系統(tǒng)的技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性研究。美國、德國、日本等都制定了光伏系統(tǒng)技術(shù)研究與開發(fā)計(jì)劃。 太陽能光伏發(fā)電是可再生清潔能源。近年來世界上光伏電池總產(chǎn)量以每年超過30%的速度增長。中國2/3的地區(qū)年日照時(shí)數(shù)在2000小時(shí)以上，中國將大力發(fā)展光伏系統(tǒng)發(fā)電，預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)到1000兆瓦，中國有條件和能力成為世界光伏發(fā)電大國。 中國光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是：太陽能電池只做軀體，頭和腳兩端在國外。我國生產(chǎn)的太陽能電池絕大部分硅原料都是從國外進(jìn)口的，多晶硅的核心生產(chǎn)技術(shù)掌握在國外。我國企業(yè)生產(chǎn)出來的太陽能電池絕大部分都出口到國外。2008年中國光伏企業(yè)生產(chǎn)的約98%的太陽能電池都出國到國外，只有2%在國內(nèi)應(yīng)用，制造太陽電池要消耗很大的能量，污染在中國，收益在國外，因此在我國太陽能電池的應(yīng)用還有很大的空間，對太陽能電池系統(tǒng)進(jìn)行研究有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 LED作為一種固體照明光源，以其長壽命、環(huán)保、低功耗、高光效、多光色、響應(yīng)迅速，可連續(xù)開關(guān)閃斷、可在安全低電壓下工作等諸多優(yōu)點(diǎn)，日漸成為新一代照明光源的發(fā)展方向。美國在LED照明產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)上一直處于領(lǐng)先地位，擁有LED外延片、芯片和相關(guān)設(shè)備的知識產(chǎn)權(quán)和科研開發(fā)的技術(shù)優(yōu)勢。日本在功率型高亮度LED及其外延片、芯片的研制和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)方面處于國際領(lǐng)先水平。相較于其他傳統(tǒng)光源已趨于成熟下，LED發(fā)光效率目前仍是呈現(xiàn)持續(xù)增長情形。 我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)具有很好的發(fā)展前景和巨大的潛力，但必須看到除了中低檔led封裝和下游應(yīng)用產(chǎn)品已形成較大的規(guī)模，并在世界上占有一定的地位外，我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)與國外相比尚存在較大的差距，主要表現(xiàn)在：研發(fā)投入不足，科研與生產(chǎn)結(jié)合得不好，科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的能力較差。 在我國并沒有形成科學(xué)成套的LED光電學(xué)檢測系統(tǒng)，也沒有對LED特性參數(shù)形成統(tǒng)一的規(guī)范，更沒有將LED與太陽能光伏系統(tǒng)相結(jié)合的具體范例。將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為LED的供源系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)之上對LED光學(xué)電學(xué)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的測量這一方法是新能源利用的一次有益的嘗試，更重要的是利用LED測試平臺甄別良莠不齊的LED，為大眾發(fā)提供一個(gè)簡潔而有效的照明節(jié)能測試的方法。相信不久的將來，用太陽能發(fā)電且高效節(jié)能的LED 就會(huì)走進(jìn)千家萬戶。
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