Солнечные лампы , также известные как солнечный свет или солнечный фонарь , является система освещения состоит из светодиодной лампы , солнечных батарей , батарей , контроллера заряда , и также могут быть инвертором . Лампа работает от электричества от аккумуляторов , заряжаемых с помощью солнечной панели (солнечной фотоэлектрической панели).
Домашнее освещение на солнечных батареях может заменить другие источники света, такие как свечи или керосиновые лампы . Солнечные лампы имеют более низкие эксплуатационные расходы, чем керосиновые лампы, потому что возобновляемая энергия солнца бесплатна, в отличие от топлива. Кроме того, солнечные лампы не загрязняют воздух в помещении, в отличие от керосиновых ламп. Однако солнечные лампы обычно имеют более высокую начальную стоимость и зависят от погоды.
Солнечные лампы для использования в сельской местности часто могут обеспечивать электроэнергией другие устройства, например, для зарядки сотовых телефонов . Стоимость солнечных ламп в последние годы продолжала снижаться, поскольку их компоненты и лампы производились массово.
В некоторых солнечных фотоэлектрических элементах используются панели из монокристаллического кремния или поликристаллического кремния, в то время как в более новых технологиях используются тонкопленочные солнечные элементы . [1] С тех пор, как в 1954 году в лабораториях Bell были внедрены современные солнечные элементы , [2] [3] достигнуты успехи в повышении эффективности солнечных элементов при преобразовании света в электроэнергию, а современные производственные технологии в сочетании с эффективностью масштабирования привели к международному росту фотоэлектрической энергии. .
По состоянию на 2016 год светодиодные лампы потребляют только около 10% энергии, необходимой лампе накаливания. [4] Эффективность производства светодиодных ламп привела к более широкому распространению в качестве альтернативы более старым электрическим светильникам.
Полная структура солнечной лампы показана на рисунке 1.
Большинство солнечных панелей сделано из монокристаллического кремния, полупроводникового материала. [6] солнечный элемент имеет два различных слоя кремния. Нижний слой имеет меньше электронов и, следовательно, имеет небольшой положительный заряд из-за отрицательного заряда электронов. Кроме того, верхний слой имеет больше электронов и имеет слегка отрицательный заряд. Между этими двумя слоями создается потенциальный барьер.
Когда входит поток световых частиц, называемых фотонами, они отдают свою энергию атомам кремния. Он продвигает один электрон из ковалентной связи на следующий энергетический уровень от верхнего слоя к нижнему. [1] Это продвижение электрона позволяет более свободно перемещаться внутри кристалла, который производит ток. Проходит больше света, перемещается больше электронов, следовательно, между ними протекает больше тока. Этот процесс называется фотоэлектрическим и фотоэлектрическим эффектом. [6] Фотоэлектрические системы напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. [7]
Солнечные панели состоят из слоев различных материалов, как вы можете видеть на Рисунке 2, в следующем порядке: стекло, инкапсуляция, кристаллические элементы, инкапсуляция, задний лист, распределительная коробка и, наконец, рама. Инкапсулят не пропускает влагу и загрязнения, которые могут вызвать проблемы. [8]
Батареи , как правило , размещается в металлическом или пластиковом корпусе. Внутри корпуса находятся электроды, включая катоды и аноды, где происходят химические реакции. Между катодом и анодом также существует разделитель, который предотвращает взаимодействие электродов, одновременно позволяя электрическому заряду свободно течь между ними. Наконец, коллектор проводит заряд от аккумулятора наружу. [10]
В батареях внутри солнечных ламп обычно используется технология гелевого электролита с высокой эффективностью при глубокой разрядке, что позволяет использовать их в экстремальных диапазонах температур. [11] Он также может использовать свинцово-кислотный, металлогидрид никеля, никель-кадмий или литий.
Эта часть лампы экономит энергию солнечной панели и обеспечивает питание, когда это необходимо в ночное время, когда нет доступной световой энергии.
В общем, эффективность фотоэлектрического преобразования энергии ограничена по физическим причинам. Около 24% длинноволнового солнечного излучения не поглощается. 33% - это потери тепла в окружающую среду, а дальнейшие потери составляют примерно 15-20%. Только 23% поглощается, что означает, что батарея является важной частью солнечной лампы. [12]
Этот раздел контролирует все рабочие системы для защиты заряда аккумулятора. Это гарантирует, что при любых обстоятельствах, включая экстремальные погодные условия с большой разницей температур, аккумулятор не перезарядится или не разрядится и не повредит аккумулятор еще больше. [13]
Этот раздел также включает в себя дополнительные компоненты, такие как контроллер света, контроллер времени, звук, температурная компенсация, защита от молнии, защита от обратной полярности и переключатели переменного тока, которые обеспечивают нормальную работу чувствительных резервных нагрузок при отключении питания. [11]
Светодиодные фонари используются из-за их высокой светоотдачи и длительного срока службы. Под управлением контроллера заряда постоянного тока бесконтактное управление автоматически включает свет в темноте и выключает в дневное время. Иногда он также комбинируется с контроллерами времени, чтобы установить время шторки для автоматического включения и выключения света. [13]
Как показано на рисунке 3, микросхема включает микрочип (R), B-, B +, S- и S +. S + и S- оба подключены к солнечным панелям с помощью провода, одна из которых имеет положительный заряд, а другая - отрицательный. В этом случае B- и B + подключаются к двум батареям. Когда все они подключены, свет будет показан через светодиодный индикатор.
Клиентам легче установить и обслуживать солнечные лампы, поскольку для них не требуется электрический кабель. Солнечные лампы могут принести пользу владельцам за счет снижения затрат на техническое обслуживание и затрат на счета за электроэнергию. Солнечные лампы также можно использовать в районах, где нет электросети или в удаленных районах, где отсутствует надежное электроснабжение. [15]Есть много историй о людях с заболеваниями легких, ухудшением состояния глаз, ожогами, а иногда и смертью просто потому, что у них нет здоровой альтернативы ночному свету. Женщины чувствовали себя небезопасно ходить в туалет на улице после наступления темноты. Младенцев рожают акушерки, используя только свечу, и студенты не могут заниматься, когда садится солнце из-за отсутствия света, что ведет к росту неграмотности и постоянной бедности. Таковы реалии более 1 миллиарда человек во всем мире. Отсутствие освещения означает продолжающуюся бедность, ощущаемую во всем мире. [16] В лампе солнечной энергии он преобразует световую энергию в электрическую, т.е. она удобна для нашей повседневной жизни.
Выработка солнечной энергии ограничена погодой и может быть менее эффективной в пасмурную, влажную или зимнюю погоду. [17]
Домохозяйства, переходящие на солнечные лампы с керосиновых ламп, также выигрывают от риска для здоровья, связанного с выбросами керосина. Керосин часто оказывает негативное воздействие на легкие человека. [18]
Использование солнечной энергии сводит к минимуму загрязнение в помещениях, где керосин был связан со случаями проблем со здоровьем. Однако фотоэлектрические панели сделаны из кремния и других токсичных металлов, в том числе свинца, который трудно утилизировать . [19]
Использование солнечного света улучшает образование студентов, живущих в семьях без электричества. Когда некоммерческая организация Unite to Light пожертвовала солнечные лампы школам, в отдаленном районе Ква-Зулу-Натал в Южной Африке результаты тестов и показатели сдачи улучшились более чем на 30%. Свет дает студентам дополнительное время для занятий после наступления темноты. [20]
Экспериментальное исследование, проведенное в 2017 году в неэлектрифицированных районах северной части Бангладеш, показало, что использование солнечных фонарей привело к сокращению общих расходов домохозяйства, увеличению количества часов домашнего обучения детей и увеличению посещаемости школ. Однако это не улучшило успеваемость детей в значительной степени. [21]
Эти фонари обеспечивают удобный и экономичный способ освещения улиц в ночное время без использования электрических сетей переменного тока для пешеходов и водителей. Они могут иметь отдельные панели для каждой лампы системы или могут иметь большую центральную солнечную панель и батарею для питания нескольких ламп.
В сельских районах Индии солнечные лампы, обычно называемые солнечными фонарями, использующие либо светодиоды, либо КЛЛ, используются для замены керосиновых ламп и других дешевых альтернатив освещения. Солнечные лампы очень полезны, особенно в районах, где доступ к электричеству затруднен, и они также улучшают качество жизни. [22]
Американские инвесторы работают над созданием солнечного фонаря стоимостью 10 долларов за единицу для замены керосиновых ламп. [23]
|title=
( справка )