太阳能LED照明系统(第2版)

3.1.1 LED的发光机理 LED是Light Emitting Diode（发光二极管）的简称，本质上就是一种半导体二极管，包括正负电极、P型半导体层、N型半导体层、发光层和基底层（如图3.2所示），实际的LED需要考虑发光和散热等因素结构要复杂很多。所谓P型半导体，是掺杂了受主杂质的半导体材料，这样会产生一定数量的空穴；N型半导体则是掺杂了施主杂质的半导体材料，产生一定数量的自由电子。由于发光层很薄，P型半导体层与N型半导体中的空穴和电子在界面的复合，在发光层形成了PN结。PN结具有一定的势垒，能阻止电子和空穴进一步扩散，使整个PN结处于平衡状态。LED的工作原理如图3.3所示，当PN结外加一个正向偏置电压时，PN结的势垒将会降低，N型半导体中的电子将注入到P型半导体中，P型材料中的空穴将注入N型材料中，从而打破了PN结内载流子原先的平衡状态。

本书系统地介绍了太阳能LED照明系统的基本原理、系统构成及设计、应用等内容。全书共8章：第1章简述了太阳能LED照明技术的基本知识；第2~5章介绍了构成太阳能LED照明系统主要部件的基本原理和使用特性，包括太阳电池、LED光源及其驱动技术、蓄电池、控制系统；第6章介绍了太阳能LED照明系统的设计；第7章介绍了太阳能LED照明系统的应用；第8章介绍了太阳能LED照明系统的安装与维护。
本书可供从事太阳能光伏系统设计、应用、研究、管理以及太阳能LED照明设计的人员阅读，也可用作高等院校相关专业师生的学习参考书。

陈育明，复旦大学电光源研究所，副教授，1998年取得复旦大学光源与照明工程专业本科学位，2001年取得复旦大学光源与照明工程专业等离子体物理专业硕士学位，2007取得复旦大学光源与照明工程专业物理电子学博士学位。

第1章绪论1
1.1太阳能资源应用概述3
1.1.1太阳能替代化石能源3
1.1.2太阳能利用与环境保护5
1.1.3我国的太阳能资源7
1.2光伏发电技术9
1.2.1光伏发电简介9
1.2.2光伏发电的现状和发展10
1.3太阳能LED照明系统11
1.3.1从PN结到PN结的绿色照明11
1.3.2太阳能LED系统的组成13
1.3.3太阳能LED系统应注意问题15
1.3.4太阳能LED的技术发展趋势19
第2章太阳电池21
2.1太阳电池概述23
2.1.1半导体的基本知识23
2.1.2太阳电池的基本原理28
2.1.3太阳电池的基本结构32
2.1.4太阳电池的分类33
2.2太阳电池的基本特性36
2.2.1太阳电池的极性36
2.2.2太阳电池的电流-电压特性37
2.2.3太阳电池的输出功率和填充因子40
2.2.4光电转换效率42
2.3太阳电池的外部特性44
2.3.1光谱响应44
2.3.2温度特性和光照特性44
2.3.3负载特性46
2.4太阳电池的发展47
2.4.1太阳电池的发展进程47
2.4.2太阳电池发展趋向48
2.5太阳电池组件54
2.5.1原材料对光伏组件功率的影响54
2.5.2生产工艺对光伏组件功率的影响58
第3章LED光源及其驱动技术61
3.1LED的工作原理63
3.1.1LED的发光机理63
3.1.2LED发光器件的结构特点71
3.1.3白光LED的实现方法76
3.2LED的光学特性82
3.2.1LED常用光学参数及其测量82
3.2.2LED的一次与二次光学设计84
3.3LED的电学特性87
3.3.1LED的伏安特性87
3.3.2LED的工作电路特点87
3.3.3LED的调光88
3.4LED的热学特性89
3.4.1LED器件发热的原因89
3.4.2温度对LED光输出的影响89
3.4.3常用LED散热技术介绍90
3.5LED的封装技术91
3.5.1LED的封装形式和结构92
3.5.2LED的封装技术综述92
3.6半导体照明驱动和控制技术95
3.6.1大功率LED的连接方式96
3.6.2LED驱动电路介绍98
3.6.3控制技术101
3.7LED的分选技术103
3.7.1LED分选的必要性103
3.7.2LED的分选方法104
3.7.3LED的分选现状与趋势105
3.8LED灯及太阳能LED系统106
3.8.1LED灯106
3.8.2太阳能LED系统109
第4章蓄电池111
4.1蓄电池基本概念与特性113
4.1.1蓄电池的基本结构113
4.1.2蓄电池的主要参数114
4.1.3蓄电池的基本特性118
4.2蓄电池种类及其工作原理121
4.2.1酸性蓄电池结构及原理121
4.2.2碱性蓄电池结构及原理122
4.2.3其他光伏采用的蓄电池124
4.2.4光伏系统中蓄电池的选择131
4.3铅酸蓄电池135
4.3.1铅酸蓄电池的发展135
4.3.2铅酸蓄电池充放电原理136
4.3.3充放电中电流规律138
4.3.4充放电中的极化过程139
4.4蓄电池充放电控制141
4.4.1蓄电池的充电控制方法141
4.4.2蓄电池充放电过程中常见的几个问题143
4.5VRLA电池145
4.5.1VRLA电池结构特点145
4.5.2VRLA电池密封原理147
4.5.3VRLA电池的使用147
4.6锂离子电池149
4.6.1锂离子电池的基本原理150
4.6.2太阳能锂离子电池152
第5章控制系统155
5.1控制系统的原理和要求157
5.2充电控制158
5.2.1充电基本特性158
5.2.2主要充电方法161
5.3放电控制164
5.4控制器的分类167
5.4.1并联型控制器167
5.4.2串联型控制器168
5.4.3脉宽调制型控制器169
5.4.4智能型控制器170
第6章系统设计173
6.1设计要求175
6.2容量配置177
6.2.1设计的基本原理177
6.2.2蓄电池容量设计178
6.2.3太阳电池方阵设计183
6.2.4设计的校对185
6.3太阳电池方阵的位置186
6.3.1很好倾角的计算186
6.3.2太阳电池方阵的方位角189
6.4配电设计189
6.4.1配电箱190
6.4.2导线191
6.4.3接地与防雷装置196
第7章太阳能LED照明的应用199
7.1照明设计基础201
7.1.1照明设计的目的201
7.1.2照明的方式与种类204
7.1.3照明灯具的选择206
7.1.4照明质量的评价209
7.2照明基础215
7.2.1光度学基础215
7.2.2视觉基础221
7.2.3色度学基础235
7.3灯具254
7.3.1灯具的控光器件254
7.3.2灯具的分类265
7.3.3灯具的电学性能268
7.4太阳能LED灯具271
7.4.1太阳能LED道路照明271
7.4.2太阳能LED草坪灯276
7.4.3太阳能LED景观照明278
7.4.4太阳能LED广告照明282
第8章安装与维护291
8.1系统的安装293
8.1.1部件的安装293
8.1.2电气安装295
8.2检查测试297
8.2.1系统的检查297
8.2.2光伏发电系统的测试298
8.3系统的管理与维护300
8.3.1太阳能LED照明装置的管理300
8.3.2太阳能LED照明装置的维护301
参考文献307