阳光发生装置的制作方法

所属领域：太阳能光伏发电(属新能源。国家新兴战略产业)。

技术背景

能源是国家经济发展的动力，它关系到国家经济现代化的命脉和民生大计。面对化石能源日益枯竭和价格大幅波动，面对温室气体排放和气候变化，面对西方国家的技术挑战，科学技术及新发明的竞争更加激烈。事实上，谁首先占领关键核心技术的制高点，谁就相应占据了主动。

中国虽然是光伏电池生产第一大国，占全球电池产量的40％以上，但发电应用较少。近年来，由于经济危机，光伏行业经历的寒冬，很可能催生光伏发电的春天。一方面，光伏电池组件价格大幅下降，可降低电站一次性投资成本。另一方面，我们的“阳光发生装置“的应用，将攻破光伏电站“间歇性”难题，可使成本大大降低。第三，“国家的金太阳示范工程”政策。所有这些将催生我国光伏电站快速持续发展。中国成为光伏发电应用大国，强国的时代很快就会到来。

光和光源的引入

光、水和空气一样为所有生物赖以生存的最重要三要素之一，从地球上生命出现的那一天起，人类就对光有自然的需求和渴望，只要有生命的地方就会有对光和光源的需求。

因为太阳，才有光明、才有想往。光是人类生存和发展的生命之源。

据研究，人类在获得周围环境及生存的外界信息中，有80％通过光刺激视觉得到的。

早在石器时代，人类开始有目的使用火取暖，烧熟食品。以人造火把(动物油脂浸渍木条)作为光源。

所谓光源，就是能发光的物体。从而揭开了光源的序幕。

光源分为天然光源和人造光源两大类。

太阳、月亮、星球等均为天然光源。

人造火把，各种火焰光源及灯具光源、电光源等均为人造光源。爱迪生1978年发明了碳极白炽灯，开创了人类电光源的新时代。二十世纪发明的高效固体第四代光源(led)等也是人造光源。这是电光源发展的又一里程碑。

电光源的发展历程

电应用于发光是从碳极弧光灯开始，该灯的问世开辟了电光源的新时代，它标志着人类实现了由电到光的转化过程。

从1878年到1928年，爱迪生申请了电灯碳丝的相关专利1093个，从此取代了传统的火焰光源，引发了一场技术革命，开创了人类电光源的新时代。一百多年来，白炽灯成了人们生活中必不可缺少的东西。1910年美国通用电器ge公司研制出钨丝白炽灯，该灯的光效和寿命又提高一个水准，这是电光源技术发展史上又一里程碑，钨丝白炽灯的使用，使白炽灯同煤油灯，汽油灯的竞争中取得决定性胜利。

1947年12月23日。贝尔实验室发明了半导体晶体管，获得了1956年诺贝尔物理学奖。晶体管是二十世纪的重大发明，推动了信息革命，开辟了亿万个就业岗位，改变了人类的工作和生活方式，影响广泛而深刻，非其他发明能相提并论。

1962年人类又在晶体管发明的基础上，掌握了半导体发光材料的知识，由美国通用ge公司开发出世界上第一种实用的可见光发生二极管(led)，从此，开创了半导体固体发光技术应用的新时代。

20世纪90年代末，随着半导体材料氮化镓研究实现突破，半导体新型高效第四代固体光源(led)取得更大突破，led光源具有寿命长，电光转化效率高，节能等优点，受到广泛关注。

固体光源(led)发光原理

完全纯净的半导体为本征半导体。如果在本征半导体分别扩散不同的杂质，就会各自形成p型半导体和n型半导体。此时将在p型半导体和n型半导体的结面上形成pn结。这就构成了半导体二极管，共主要特性是单向导电性。

(lde)发光二极管主要是由pn芯片和电极等组成。由于二极管使用材料特殊，扩散掺杂有利于发光的杂质，led就能成为一种电致发光的二极管器件。这就是led电致发光的基本原理。

固体电光源led的科学选择。

固体电光源led是绿色环保第四代电光源，其发光强度大，安全可靠，电光转化效益高，寿命长等优点作为本发明核心设备发光小太阳的首选。

自炽灯的电光转化效率只有10％，而(led)电光转化效率可达70％以上。且(led)使用的安全性大大提高。

人类历史上第一个(led)使用的材料是砷化镓(gaas)，另一种常用的(led)是磷化镓(gap)。

其固体发光，低压躯动等特性使很多传统技术迅速推向了高新境界。(led)除促进光隔离和光耦合技术及其器件的延生外，半导体发光技术支撑光纤通信的成就已成为人类通信技术的主流。

今天，世界(包括中国)已进入光传输时代，均基于(led)固体光源的贡献。特别是从二十世纪九十年代初日本中村修二成功发明监光后，led辐射目光色应运而生，日光色大功率固体光源的应用是我们发光小太阳光源的科学选择。

“阳光发生装置”的主要购成。

“阳光发生装置”主要曲低压躯动装置和发光小太阳构成。

低压躯动装置

1、躯动装置：该装置是以光伏电源直流电为躯动源，点亮发光小太阳。

由于(led)固体光源是低压大电流躯动的器件，其发光强度是由电流流过(led)大小决定的，同时(led)的躯动需要恒流电源，以保证(led)的安全，从而得到理想的发光强度和长寿命。

随着材料生长和制作技术的进步，(led)的发光效率已取得明显提高。实验室已达到230lm/w的发光效率，商品化量产和市场销售已达到85-100lm/w。(led)器件也从早期(恒流20ma)发展到功率型(led)(恒流350ma、700ma、1400ma)。

2、躯动电路有电荷泵，开关电源等多种方式。

电荷泵电路受储能电容限制，输出电路一般不超过输入电压的3倍，输出电流则不超过300ma，大功率躯动受到了限制。

而恒流开关电源具有效率高、可靠性好、升降压控制方便、输出功率大等优点，不仅能满足电学特性的要求，而且具有集躯动保护控制电路和附助电路，传感器等封装成一个独立的相对完整的通用装置。

发光小太阳主要参数的选择。

由于发光小太阳是本发明“阳光发生装置”中最关健的核心技术设备，其发光效率直接关系到产生阳光的光照强度(辐射度)、温度、色温等技术指标。事实上，发明设备产生的阳光的质量直接关系到光伏电站产生电能的数量和质量，这是重中之重，非常重要。这是光伏电站发电连续性，稳定性的根本保证，也是确保光伏电站发电有效小时数的根本保证。

由于在标准状态(太阳辐射1000w/m²，25℃)下，晶硅电池在受光生伏特效应下，由光转为电的效率可达到最理想的指标。我们选择(led)的电工率为3400w，电压3.4伏，恒电流1000ma，驱动电路选用开关电源，以确保人造小太阳发生的光能满足光伏电站光电转化必须的主要技术指标，实现电量成倍以上增长和发电成本大大降低的目的。

附图说明

图1是led光源驱动原理。

“阳光发生装置”躯动是以光伏电源为躯动源，而光伏电源是低压的直流电源ac/dc，再通过高效的dc/dc开关稳压器降压并变换成恒流源，输出恒定的电流驱动点亮(led)光源(小太阳)。

(led)光源的设计要求由大功率(led)多串多并组成。每串的1f电流是按光源要求设计，总的正向电压vf按要求给定。

按设计要求(led)光源被点亮后，其产生的阳光可供光伏电站白天黑夜，阴雨天气一年四季使用。供电站使用的阳光的光照强度、温度、色温(光谱)均可控制在一定范围之内，确保光伏电站连续稳定发电。