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
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 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(tái)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(shí),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(tái)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(tái)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(hào)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(tái)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(tái)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(shí)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(tái)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。