太阳能草坪灯

太阳能草坪灯

由太阳能电池组件(光电板)、超高亮LED灯(光源)、免维护可充电蓄电池、自动控制电路、灯具等组成。

LED太阳能草坪灯主要利用太阳能电池的能源来进行工作，当白天太阳光照射在太阳能电池上，把光能转变成电能存贮在蓄电池中，再由蓄电池在晚间为草坪灯的LED(发光二极体)提供电源。其优点主要为安全、节能、方便、环保等。适用于住宅社区绿草地美化照明点缀，公园草坪美化点缀。 LED太阳能草坪灯的简介, LED太阳能草坪灯是一种集节能环保、照明与美化环境为一体的新型的

绿色能源景观照明灯具。太阳能草坪灯节能、环保、安全、美观。该太

阳能草坪灯采用高效率单晶硅太阳能电池组件，白天可将太阳光光能转

换成电能储存于蓄电池，夜晚天黑后则自动点亮灯管照明，广泛适用于

公园草坪、花园别墅、广场绿地、旅游景点、度假村、高尔夫球场、企

业工厂绿地亮化美化、住宅小区绿地照明、各种绿化带等的景观点缀、

景观照明。太阳能系列草坪灯主要用来亮化点缀照明，采用高亮度LED

发光二极管设计，具有亮度高、安装简便、工作可靠、不敷设电缆、不

消耗常规能源、使用寿命长等优点。太阳能草坪灯光源及电源系统设计

方法由于太阳能草坪灯独特的优点，近年来得到迅速发展。草坪灯功率

小，主要以装饰为目的，对可移动性要求高，电路铺设困难，防水要求

高的场地适用。这些使得由太阳电池供电的草坪灯显示出许多前所未有

的优势。

LED太阳能草坪灯的优势

, 目前多数草坪灯选用LED作为光源，LED寿命长，可以达到100000

小时以上，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。特别是LED

技术已经经?了其关键的突破，并且其特性在过去5年中有很大提高，其

性能价格比也有较大的提高。另外，LED由低压直流供电，其光源控制

成本低，使调节明暗，频繁开关都成为可能，并且不会对LED的性能产

生不良影响。还可以方便地控制?色，改变光的分?，产生动态幻景，所

以它特别适用在太阳能草坪灯上。

太阳能草坪灯光源及电源系统设计方法由于太阳能草坪灯独特的优点，

近年来得到迅速发展。草坪灯功率小，主要以装饰为目的，对可移动性

要求高，电路铺设困难，防水要求高的场地适用。这些使得由太阳电池供电的草坪灯显示出许多前所未有的优势。

LED太阳能草坪灯的组成

, 太阳能草坪灯主要利用太阳能电池的能源来进行工作，当白天太阳光照射在太阳能电池上，把光能转变成电能存贮在蓄电池中，再由蓄电池在晚间为草坪灯的LED(发光二极体)提供电源。其优点主要为安全、节能、方便、环保等。适用于住宅社区绿草地美化照明点缀，公园草坪美化点缀。LED太阳能草坪灯的结构组成:由太阳能电池组件(光电板)、超高亮LED灯(光源)、免维护可充电蓄电池、自动控制电路、灯具等组成。

LED太阳能草坪灯的系统组成及工作原理

, (1)太阳能草坪灯的系统组成:LED太阳能草坪灯是一个独立的发电系统。它能够独立的完成把太阳能转换为电能，并能把电能转换成热能供照明和装饰使用，而不需要电线的传输。一个独立的光伏系统一般由以下三部分组成:太阳电池组件;充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。光伏系统具有以下的特点:没有转动部件，不产生噪音; 没有空气污染、不排放废水;没有燃烧过程，不需要燃料; 维修保养简单，维护费用低;运行可靠性、稳定性好;作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池

寿命可达到25年以上;根据需要很容易扩大发电规模。 LED太阳能草坪灯是一个

小型的太阳能供电系统。它的结构非常简单主要由太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、照明电路和灯杆等部分组成。

(2)太阳能草坪灯的控制原理:太阳能草坪灯的控制器主要是用于蓄电池充放电的而控制。图1就是一个最基本的充放电控制器。在该图中，由光伏电池板、蓄电池、太阳能控制器和负载组成了一个基本的光伏应用系统。这里的开关K1和K3为充电开关，K3为放电开关，它们均属于太阳能控制中心的一部分。图中开关的开

合由控制电路根据系统的充

放电状态来决定。当蓄电池充满电时断开充电开关，需要充电时闭合充电开关;当蓄电池放电时闭合K2，否则断开。而这些控制电路可以采用三极管、电阻、电容、电感构成的电压比较升压充放电电路，也可以采用光控电路，或者采用集成运放构成的电压滞回比较器，还可以采用单片机。鉴于廉价的考虑一般采用前者。

一般来说，一个合格的太阳能充放电控制器具有以下几种充放电保护模式:

1、直充保护点电压:直充也叫急充，属于快速充电，一般都是在蓄电池电压较低的时候用大电流和相对高电压对蓄电池充电，但是，有个控制点，也叫保护点，就是上表中的数值，当充电时蓄电池端电压高于这些保护值时，应停止直充。直充保护点电压一般也是“过充保护点”电压，充电时蓄电池端电压不能高于这个保护点，否则会造成过充电，对蓄电池是有损害的。

2、均充控制点电压:直充结束后，蓄电池一般会被充放电控制器静置一段时间，让其电压自然下落，当下落到“恢复电压”值时，会进入均充状态。为什么要设计均充,就是当直充完毕之后，可能会有个别电池“落后”(端电压相对偏低)，为了将这些个别分子拉回来，使所有的电池端电压具有均匀一致性，所以就要以高电压配以适中的电流再充那么一小会，可见所谓均充，也就是“均衡充电”。均充时间不宜过长，一般为几分钟~十几分钟，时间设定太长反而有害。对配备一块两

块蓄电池的小型系统而言，均充意义不大。所以，路灯控制器一般不设均充，只有两个阶段。

3、浮充控制点电压:一般是均充完毕后，蓄电池也被静置一段时间，使其端电压自然下落，当下落至“维护电压”点时，就进入浮充状态，目前均采用PWM(既脉宽调制)方式，类似于“涓流充电”(即小电流充电)，电池电压一低就充上一点，一低就充上一点，一股一股地来，以免电池温度持续升高，这对蓄电池来说是很有好处的，因为电池内部温度对充放电的影响很大。其实PWM方式主要是为了稳定蓄电池端电压而设计的，通过调节脉冲宽度来减小蓄电池充电电流。这是非常科学

的充电管理制度。具体来说就是在充电后期、蓄电池的剩余电容量(SOC)>80%时，就必须减小充电电流，以防止因过充电而过多释气(氧气、氢气和酸气)。

4、过放保护终止电压:这比较好理解。蓄电池放电不能低于这个值，这是国标的规定。蓄电池厂家虽然也有自己的保护参数(企标或行标)，但最终还是要向国标靠拢的。需要注意的是，为了安全起见，一般将12V电池过放保护点电压人为加上0.3V作为温度补偿或控制电路的零点漂移校正，这样12V电池的过放保护点电压即为11.10V，那么24V系统的过放保护点电压就为22.20V 。目前很多生产充放电控制器的厂家都采用22.2V(24V系统)标准。

(3)太阳能草坪灯充放电控制器的设计:充电控制器作为光伏电池和铅酸蓄电池的接口电路，一般都希望让其工作在最大功率点，实现更高的效率，但是在实现最大功率点跟踪(MPPT)的同时，还需要考虑进行蓄电池充电控制。目前常用的主电路拓扑主要有降压型电路(Buck)变换器、升压型电路(Boost)变换器、丘克电路(Cuk)变换器等。一般光伏电池输出电压波动较大，而Buck变换器或Boost变换器只能进行降压或升压变换，受此影响，光伏电池不能在大范围内完全工作于最大功率点，从而造成系统效率下降。同时，Buck变换器输入电流纹波较大，如果输入端

不加一个储能电容就会使系统工作在断续状态下，从而导致光伏电池输出电流时断时续，不能处于最佳工作状态;而Boost变换器输出电流纹波较大，用此电流对蓄电池进行充电，不利于蓄电池的使用寿命;Cuk变换器同时具有升压和降压功能，将Cuk变换器应用于光伏系统充电控制器中，可以在较大范围内实现最大功率点跟踪，有利于系统效率的提高。因此，常选用Cuk变换器作为充电控制器的主电路。

(4)太阳能草坪灯的电路原理:太阳能草坪灯的电路原理比较简单。下面我们具体介绍一种简单的太阳能草坪灯的电路原理。它的控制器就是采用升压电路来实现的。

元器件选择:BT1选用3.8V,80mA太阳能电池板，单晶硅为好，多晶硅次之;BT2选用两节1.2V,600mA Ni-Cd电池，如需要增大发

光度或延长时间，可相应提高太阳能板及电池功率。VQ2、VQ3、VQ5的β在200左右，VQ4需β值大的晶体管。VD1尽量选管压低的，如锗管或肖特基二极管。LED可选用白、蓝、绿色超高亮度散光或聚光。当选用红黄橙等低压降LED 时，电路需重新设定。R3、R5建议选用1%精度电阻;R4用亮阻10kΩ,20kΩ，暗阻1MΩ以上的光敏电阻。其他电阻可选用普通碳膜(1,4)W、(1,8)W电阻。L1用(1,4)W色电感，直流阻抗要小。

该电路的工作原理:白天有太阳光时，由BT1把光能转换为电能，由VD1对BT2充电，由于有光照，光敏电阻呈低阻，VQ4 b极为低电平而截止。当晚上无光照时光敏电阻呈高阻，VQ4导通，VQ2 b极为低电平也导通，由VQ3、VQ5、C2、R6、L1组成的DC升压电路工作，LED得电发光。

DC升压电路其核心就是一个互补管振荡电路，其工作过程为:VQ2导通时电源通过L1、R6、VQ4向C2充电，由于C2两端电压不能突变，VQ3 b极为高电平，VQ3不导通，随着C2的充电其压降越来越高，VQ3 b极电位越来越低，当低至VQ3导通电压时VQ3导通，VQ5相继导通，C2通过VQ5 ce结、电源、VQ3 eb结(由于VQ2导通，我们假设其ec结短路，VQ3 e极直接电源正极)放电。

当放完电后VQ3截止，VQ5截止，电源再次向C2充电，之后VQ3导通，VQ5导通，C2放电，如此反复，电路形成振荡，在振荡过程中，VQ5导通时电源经L1和VQ5 ce结到地，电流经L1储能，VQ5截止时L1产生感应电动势，和电源叠加后驱动LED，LED发光。本可以提高电池电压直接驱动LED，以提高效率，但电池电压提高，相应的太阳能电池价格也大幅提高，只要电路元件设置合适，其效率还是可以接受的。当白天充电不够时(如遇上阴雨天等)，BT2可能发生过放电，这样会损坏电池，为此特加R5构成过放保护:当电池电压降至2V时，由于R5的分压使VQ4基极电位不足以使VQ4导通，从而保护电池。增加R5会影响VQ4的导通深度。

LED太阳能草坪灯的问题

, (1)光敏传感器。太阳能草坪灯需要光控开关，设计者往往会用光敏电阻来自动开关灯，实际上太阳能电池本身就是一个极好的光敏传感器，用它做光敏开关，特性比光敏电阻好。对于仅仅使用一只1.2VNi,Cd电池的太阳能草坪灯来说，太阳能电池组件由四片太阳能电池串联组成，电压低，弱光下电压更低，以至天没有黑电压已经低于0.7V，造成光控开关失灵。在这种情况下，只要加一只晶体管直接耦合放大，即可解决问题。

(2)按蓄电池电压高低控制负载大小。太阳能草坪灯往往对连续阴雨可维持时间要求很高，这就增加系统成本。我们在连续阴雨蓄电池电压降低时减少LED接入个数，或者减少太阳能草坪灯每天的发光时间，这样就能减少系统成本。

(3)太阳能电池封装形式。目前太阳能电池的封装形式主要有两种，层压和滴胶。层压工艺可以保证太阳能电池工作寿命25年以上，滴胶虽然当时美观，但是太阳能电池工作寿命仅仅1,2年。因此，1W以下的小功率太阳能草坪灯，在没有过高寿命要求的情况下，可以使用滴胶封装形式，对于使用年限有规定的太阳能草坪灯，建议使用层压的封装形式。

(4)闪烁变光。渐亮渐暗是节能的好办法，它一方面可以增加太阳能草坪照射效果，另一方面可以通过改变闪烁占空比控制蓄电池平均输出电流，延长系统工作时间，或者在同等条件下，可减小太阳能电池的功率，成本将大幅度下降。

(5)三色基色高效节能灯的开关速度。这个问题非常重要，它甚至决定着太阳能草坪灯的使用寿命，三色基色高效节能灯启动时有高达10,20倍的启动电流，系统在承受这样大的电流情况下可能电压有大幅度下降，太阳能草坪灯无法启动或者反复启动，直至损坏。

(6)升压电路效率的提高及对LED灯的影响。小功率太阳能草坪灯一般都有升压电路，如果采用振荡电路，电感升压。电感采用标准色码电感器，标准色码电感器中使用开放磁路，磁通损失大，所以电路效率低。如果采用闭合磁路制造电感升压，如磁环，升压电路效率将有很大提高。

LED的特性接近稳压二极管，工作电压变化0.1V，工作电流可能变化

20mA左右。为了安全，普通情况下使用串联限流电阻，极大的能量损

失显然不适合太阳能草坪灯，并且LED亮度随工作电压变化，而且一定

要自动限流，否则将损坏LED。一般LED的峰值电流50,100mA，

反高能电池反接或者蓄电池空载，升压电路峰值电压过高时很可能超过

这个极限，损坏LED。

型号:太阳能草坪灯图片，太阳能草坪灯配件，太阳能草坪灯技术参数厂商:太阳能草坪灯图片，太阳能草坪灯配件，太阳能草坪灯技术参数

太阳能草坪灯

材质:不锈钢，铁

高度:60cm

光源:3粒超高亮LED灯

电池板功率:0.65W

蓄电池:3.6V2300MA

控制器:智能光控时控制器

使用时间:每天工作8小时，可连续工作3-4个阴雨天

太阳能草坪灯

工作原理，利用光生伏特效应原理制成的，太阳能草坪灯白天接收太阳光并转化为电能经过充放电控制器储存在蓄电池中，阴雨天或夜晚当照度逐渐降低至

10lux左右时(或太阳能电池板开路电压为4.5V左右)，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电，点亮LED灯(发光二极管)。蓄电池放电8个小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束，LED灯熄灭。

太阳能草坪灯节能、环保、安全、美观。广泛适用于公园草坪、花园别墅、广场绿地、旅游景点、度假村、高尔夫球场、企业工厂绿地亮化美化、住宅小区绿地照明、各种绿化带等的景观点缀、景观照明。

一、太阳能'>太阳能电池

太阳能'>太阳能电池的利用光伏效应把太阳的光能转换成电能。对于硅电池来说，在标准条件下(光谱照度: 100W/m 2 ,光谱: AM1.5 ，温度: 25 ? )，它的开路电压为 0.48 , 0.6V 。将多个单体太阳能电池连接，并进行封装，可以构成不同面积、不同功率的太阳能电池组件，也可统称为太阳能电池板。单体太阳能电池一般是不能使用的，实际应用的是太阳能电池组件。

单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池是目前较常见、较实用的三种太阳能电池。

多晶硅太阳能电池的生产工艺相对简单，价格比单晶硅低。近年来，由于多晶硅太阳能电池技术的不断进步，其转换效率得到不断进步。单晶硅太阳能电池的效率比较高，但价格高于多晶硅太阳能电池。非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，可在室内阳光很弱的情况下使用。

目前太阳能电池的封装形式主要层压工艺和滴胶工艺有两种。采用层压工艺封装的太阳能电池可以保证 25 年以上的工作寿命，其工艺特性和使用寿命优于滴胶封装形式。

A、不管哪种太阳能电池都具有以下五大电性能:

1 、 Isc ,短路电流;

2 、 Im ,峰值电流;

3 、 Voc ,开路电压;

4 、 Vm ,峰值电压;

5 、 Pm ,峰值功率,( Im × Vm )

B、太阳能电池组件功率的选择:

太阳能电池峰值功率是标准条件下( STC )太阳能电池(组件)的输出最大功率，单位峰瓦，或用符号 Wp 表示。( STC 即:欧洲委员会定义的 101 标准，辐射强度 1000W/m 2 ，大气质量 AM1.5 ，电池温度 25 ? )

太阳能电池(组件)的输出功率取决于太阳幅照度、太阳光谱分布和太阳能电池(组件)的工作温度。在不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。并不向有些人想象的那样，只要有阳光就会有额定输出功率，甚至以为太阳能电池在灯光下也可以正常使用。

按面积计算，每平米的太阳能电池的输出功率大约为 120W ;随着转换效率的进步，其输出功率也相应的增大。太阳能电池组件输出功率的选择，要根据太阳能灯的光源功率、使用时间和当地的天气地理条件等来确定。

C、太阳能电池组件安装倾角:

由于我国南北纬度跨越较大，太阳能电池组件安装倾斜角度要随安装地区纬度的不同发生变化。一般情况下，长江以南地区的安装倾角在 30 度左右;长江以北地区的安装倾角在 45 度左右;东北地区应在 50 度左右。方向为正南方或偏西 5 度。

水平放置的太阳能电池，其输出功率将降低 15% , 20% 。

D、太阳能电池组件的热岛效应:

太阳能电池组件在使用过程中，假如有一片太阳能电池单独被树叶等遮挡物长时间遮挡，被遮挡的单片太阳能电池在强烈阳光照射下就会发热损坏，甚至会造成整个太阳能电池组件损坏，这就是所谓热岛效应。为了防止热岛效应，一般是将太阳能电池倾斜放置，使太阳能电池表面不能附着遮挡物。

二、控制器

对任何一个太阳能照明系统来说，充放电控制电路的优劣将直接影响到系统应用的成败。由于太阳能光伏发电'>光伏发电系统输进的能量极不稳定，光伏发电'>光伏发电系统中对蓄电池充电的控制要比普通对蓄电池充电的控制要复杂。

一个性能良好的光伏控制器应具有控制蓄电池充放电、温度调节、最大功率跟踪和过充保护、过放保护、短路保护、反接保护等多种保护功能以及自动开关和时间调整功能。从而保证系统可靠运行，同时使太阳能电池组件可以在不同温度和辐照情况下智能输出最大功率，使照明系统具有很高的效率。

三、蓄电池

由于太阳能照明系统蓄电池的充电直接由太阳能电池提供，得到的能量极不稳定 , 所以要配置容量公道、性能可靠的蓄电池，以保证光伏发电系统的正常工作。

在太阳能光伏照明系统中，通常选用的是免维护铅酸蓄电池。

免维护铅酸电池是一种新型的蓄电池，它采用全密封方式，放电率高，特性稳定;无需加水;安装时简单，占地面积小，可水平和垂直安装;期看寿命一般为 5 , 7 年。

选择蓄电池容量的一般原则是:首先够满足夜晚照明要求 , 并能把白天太阳能电池组件产生的能量尽量存储下来，同时还能满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。

蓄电池容量过小不能满足夜晚照明的需要，蓄电池容量过大，蓄电池长期处在亏电状态，缩短蓄电池寿命，同时也浪费不必要的投资。

四、光源负载

太阳能灯以节能环保为上风，负载应该节能、低耗、寿命长。半导体 LED 灯、 12V 直流节能灯、低压钠灯、高压钠灯、无极电磁感应灯等都可以作为太阳能灯的光源。

目前太阳能草坪灯多选用 LED 作为光源。 LED 寿命可达 100000 小时以

上，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。

太阳能庭院灯一般采用 LED 光源和 12V 直流节能灯。直流节能灯电压为直流，无需逆变，方便安全。

太阳能路灯根据实际情况需要，可在 12V 直流节能灯、低压钠灯、高压钠灯、无极电磁感应灯等多种光源中进行选择。

不管选用那种光源，其亮度与光源的功率有直接关系，也直接影响系统配置和投资用度。在相同照明时间条件下，光源功率越大，亮度越高，系统配置越大，用度越高;功率越小，亮度越低，系统配置降低，用度减少。

五、灯具和灯杆

灯具一般是指用于安装照明光源的部分，也就是通常所说的灯头;灯杆分为变径杆、锥形杆、组合杆等多种形式，并通过挑臂与灯具连接。

一般的灯杆、灯具都可作为太阳能灯的选择对象。假如采用在灯杆上直接安装太阳能电池组件的方案，需根据太阳能电池组件面积加工制作太阳能电池组件的支架，同时考虑灯杆的抗风强度题目。

灯具和灯杆的选择面较宽，一般满足实用、美观的要求即可。

六、线缆和连接紧固辅件

线缆用于连接太阳能电池组件、蓄电池、充放电控制器、光源等器件。线缆的线径标准随系统配置需要确定，线缆的长度随灯杆高度和器件安装位置确定。

连接紧固辅件用于固定各器件连线的输进、输出端子;固定灯杆及灯具。

太阳能草坪灯控制器

太阳能草坪灯控制器是根据太阳能草坪灯工作特点专门定制的，它包含集成电路以及部分外围元件。主要功能包含充电电路、驱动电路、光敏控制电路和脉宽调制电路等。

太阳能草坪灯控制器具有高转换效率:80~85,(典型值)，可以减少太阳能电池版功率要求;低启动电压:0.9V(最大值);可调输出电流等。

太阳能草坪灯是以太阳能作为电能供给用来提供亮化点缀照明～光源采用高亮度,LED,发光二极管设计～具有亮度高、安装简便、工作可靠、不敷设电缆、不消耗常规能源、使用寿命长等优点。主要应用于小区绿化带、工业园区绿化带、景观亮化、旅游风景区、公园、庭院、广场绿地等场所的亮化装饰。产品特点:

本公司太阳能草坪灯采用进口高转换率的单晶硅硅片制成太阳能组件。采用高容量体积小寿命长的锂电池组～配合专用的电源管理器～增加了锂电池使用寿命。光源采用目前发光强度高达1800-2200mcd的LED灯组成不同功率的LED光源～达到最佳的光电转换效率～以及减小光衰延长使用寿命。本系统采用高度集成方式将光源、锂电池、控制电路集成在一个小盒子同时联连光源外罩～达到IP65的防水等级～同时便于维护及更换电池～本系统严格撑控产品质量～技术成熟～性能稳定。

产品参数:

一、太阳能组件

结构:钢化玻璃层压,

材料:单晶硅转换效率16%

功率:2-3W,电压:6V,

二、锂电池

规格:

额定电压:3.7V

额定容量:2400MAH

适用温度:-20/+60?

循环次数:?1000次

系统配置:3.7V/4800MAH

三、LED光源

光种:白光光强:1800-2200MCD Φ5 角度100

四、控制器

电池过充过放保护亮灯控制:光控

结构:LED太阳能草坪灯是一个小型的太阳能供电系统(图3是一个简单的太阳能供电系统)。它的结构非常简单主要由太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、照明电路和灯杆等部分组成

光电板)、超高亮LED灯LED太阳能草坪灯的结构组成:由太阳能电池组件( (光源)、免维护可充电蓄电池、自动控制电路、灯具等组成。

, 3.1 太阳能草坪灯的系统组成

LED太阳能草坪灯是一个独立的发电系统。它能够独立的完成把太阳能转换为电能，并能把电能转换成热能供照明和装饰使用，而不需要电线的传输。一个独立的光伏系统一般由以下三部分组成:太阳电池组件;充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。光伏系统具有以下的特点:没有转动部件，不产生噪音; 没有空气污染、不排放废水;没有燃烧过程，不需要燃料; 维修保养简单，维护费用低;运行可靠性、稳定性好;作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上;根据需要很容易扩大发电规模。

, 3.2 太阳能草坪灯的控制原理

太阳能草坪灯的控制器主要是用于蓄电池充放电的而控制。图4-4就是一个最基本的充放电控制器。在该图中，由光伏电池板、蓄电池、太阳能控制器和负载组成了一个基本的光伏应用系统。这里的开关K1和K3为充电开关，K3为放电开关，它们均属于太阳能控制中心的一部分。图中开关的开合由控制电路根据系统的充放电状态来决定。当蓄电池充满电时断开充电开关，需要充电时闭合充电开关;当蓄电池放电时闭合K2，否则断开。而这些控制电路可以采用三极管、电阻、电容、电感构成的电压比较升压充放电电路，也可以采用光控电路，或者采用集成运放构成的电压滞回比较器，还可以采用单片机。鉴于廉价的考虑一般采用前者。

, 3.4 太阳能草坪灯的电路原理

太阳能草坪灯的电路原理比较简单。下面我们具体介绍一种简单的太阳能草坪灯的电路原理。它的控制器就是采用升压电路来实现的。

图9:一种简单的太阳能草坪灯的电路原理图

元器件选择:BT1选用3.8V/80mA太阳能电池板，单晶硅为好，多晶硅次之;BT2选用两节1.2V/600mA Ni-Cd电池，如需要增大发光度或延长时间，可相应提高太阳能板及电池功率。VQ2、VQ3、VQ5的β在200左右，VQ4需β值大的晶体管。VD1尽量选管压低的，如锗管或肖特基二极管。LED可选用白、蓝、绿色超高亮度散光或聚光。当选用红黄橙等低压降LED时，电路需重新设定。R3、R5建议选用1%精度电阻;R4用亮阻10kΩ,20kΩ，暗阻1MΩ以上的光敏电阻。其他电阻可选用普通碳膜(1/4)W、(1/8)W电阻。L1用(1/4)W色电感，直流阻抗要小。

太阳能电池组件

太阳能草坪灯一般都需要蓄电池来给它储存电能。一般会用一个1.2V的蓄电池，加一个二极管;这样它所需要的负载电压需要1.7V左右，那么提供给它的太阳能电池板的负载电压起码要2V以上。充电电流的大小决定于充电速度的快慢，一般可根据蓄电池的大小定格在30~50mA。负载出来后可以计算出电池板的规格一般在50*50mm比较合适，市场价格可控制在3元/片左右

太阳能电池组件是太阳能发电系统将光能转换成电能的核心部件，太阳能电池片就是这些核心部件里的关键器件;太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成电能的能量转换器，就是太阳能电池片。

太阳能硅电池原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压这种现象，就是著名的光生伏打效应，使PN结短路，就会产生电流。众所周知，物质的原子是原子核和电子组成的，原子核带正电、电子带负电。电子就像行星围绕太阳运转一样，按照一定的轨道围绕着原子核旋转。单晶硅的原子是按照一定的规律排列的，硅原了的最外电子壳层带有4个电子。

每个原子的外层电子都有固定的位置，并受原子核的约束。它们在外来能量的激发下，如受到太阳光辐射时，就会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，同时在它原来的地方留出一个空位，即半导体物理学中所谓的“空穴”。由于电子带负电，空穴就表现为带正电。电子和空穴就是单晶硅中可以运动的电荷。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中

掺人能够俘获电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素，那么就构成了空穴型半导体，简称P型半导体。如果在硅晶体中掺入能够释放电子的磷、砷或锑等杂质元素(那么就构成了电子型的半导体，简称N型半导体。若把这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交界面处便会形成PN结，并在结的两边形成内建电场，又称势垒电场。由于此处的电阻特别高，所以也称为阻挡层。当太阳光照射PN结时，在半导体内的原子由于获得了光能而释放电子，同时相应地便产生了电子空穴对(并在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N型区有过剩的电子(P型区有过剩的空穴。于是，就在PN结的附近形成了与势垒电场力方向相反的光生电场。

光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使P型区带正电。N型区带负电;于是，就使得在N型区与P型区之问的薄层产生了电动势，即光生伏打电动势。当接通外电路时便有电能输出。这就是PN结接触型单晶硅太阳能电池发电的基本原

理。若把几十个、数百个太阳能电池单体串联、并联起来，便可获得几十瓦到两百多瓦的输出功率，从而组成太阳能电池组件，太阳能电池组件再经过串联、并联组成太阳能电池方阵，电池方阵能够输出足够功率供负载使用。