1引言

20世纪石油、煤炭、天然气等主要能源面临资源枯竭的危险，同时加上环保压力的不断增加，提倡环保、节能已是各行各业发展的趋势所在。太阳能作为地球上真正取之不尽的清洁能源将是21世纪最理想的新能源，而利用光伏发电技术将太阳能转化为电能是其利用的有效途径；LED（lightemittingdiode）是一种能将电能转化为可见光的半导体器件，凭其节能无污染的特点如今已运用于照明领域中，因此作为集成了太阳能光伏发电和LED固态照明优点的太阳能LED照明系统，是新一代能源和新一代光源的完美结合。

2太阳能光伏发电的技术特点

太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件（Solarcells）利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P2N结势垒区产生一个较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴，或者产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各向相反方向运动。离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低从而在外电路中产生电压和电流，实现将光能转化成电能。

太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类，一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路，不和外部电网产生关系。并网发电系统通过光伏阵列将接收来的太阳辐射能量经过高频直流变换后变成高压直流电，然后经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频同相的正弦交流电流。而独立式发电系统光伏阵列首先将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载，并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中，在日照不足时，储存在蓄电池中的能量经过全桥逆变器后变成SPWM波，然后再经过滤波和工频变压器升压后变成交流220V,50Hz的正弦电压供给交流负载使用。

3LED半导体照明的技术特点

LED是一种在P2N结上施加正向电流时能发出紫外光、可见光、红外光的半导体固体发光器件。

其发光机理的核心在于P2N结，当外加正向电压时，P2N结平衡被打破，P区空穴进入P2N结中和原来的一部分负离子，N区电子进入P2N结中和原来的一部分正离子，这样就使P2N结变窄，由于外加电场使P2N结电场降低，引起电子势能的减少，减少的势能则转化为电磁能，会以光子的形式释放出来。

电子减少的能量越多，释放的光子的能量也就越高。

LED释放的光的能量与电子的电量和点亮二极管的电压有关，即E=qV（J）（q=-116×10-19C）。而释放的光的峰值波长则与发光芯片所用的半导体材料有关，即：λ≈1240PEg（nm）（半导体材料禁带宽度Eg（eV）），由计算可知若产生可见光，则芯片用的半导体材料的Eg应在1160eV～3126eV之间，这是研制和选择发光不同的波长光的芯片材料的主要依据。

LED半导体照明光源具有广泛的优越性：使用寿命长、发光效率高、体积小重量轻、环保安全可靠等优点以外，还有一个显着优点就是由于LED启动电压和工作电压一致，所以就不需使用镇流器，这样在节省成本和相关能耗的同时，也大大缩短了通断电的响应时间。

4太阳能与LED照明的结合运用

4.1系统效率分析

太阳能光伏发电技术能与LED照明完美结合关键在于两者同为直流电、电压低并能互相匹配等特点。两者的结合不需要变频器将太阳能（PV）电池产生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率。同时借助于并网技术或可充放蓄电池，所具有的优势是显而易见的。为了能充分说明两者的匹配性，为此我们建立以下模型来进行分析，分别选择卤素灯、紧凑型荧光灯（CFL）、线形荧光灯（LFL）和LED四种光源应用于PV供电照明系统中来进行比较，对不同系统的整体效率来进行评估，以此来确定影响系统效率的因素及各种不同应用领域中最佳的系统配置方案。模型如图1所示。