关于草坪灯前期调研报告.docx
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关于草坪灯前期调研报告
太阳能草坪灯前期调研报告
为更好设计出适合如今的草坪灯产品，做有关于草坪灯的前期调研是很有必要的。
在本文中，我们会先介绍国内外关于草坪灯的应用情况、应用领域、产能状况、一些先进的技术以及我们所大量使用中的产品的优缺点。
而且我们还会对一些产品提出相应的改进方案，为我们后面的产品设计打下牢固的基础。
1太阳能草坪灯发展及产能现状
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。
太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。
通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。
70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。
1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。
1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。
日本在70年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。
德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。
90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。
开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。
由此可见，光伏发展势在必行，光伏应用也将全面普及到我们身边的种种应用。
在这里值得一提的是，太阳能草坪灯是我国太阳能光伏应用领域每年消耗太阳电池最多的项目，是世界上唯一采用专用集成电路控制的太阳电池应用产品，是完全由半导体材料提供电能、并且同时用半导体材料发光的、真正的半导体照明产品。
预计未来伴随着全球经济的复苏，国际市场需求总量会有所增加，同时国内市场需求也会逐步显现，别墅、公园、高尔夫球场等场所可能是市场需求最多的地方。
随着太阳能产业的快速发展，我国太阳能草坪灯生产企业数量及规模不断增加，目前产量已占全世界产量的90%以上，年销售3亿只以上，太阳电池的消耗量50～60MW。
根据国内行业统计数据，我国太阳能草坪灯产量近年平均增长速度超过20%，2013年产量已经达到3.6亿只。
表1为2010～2013年太阳能草坪灯产量及同比增长统计表；2013年太阳能草坪灯生产区域分布图表2.
表12010--2013年太阳能草坪灯产量及增长统计表
年份
2010
2011
2012
2013
产量（亿只）
2.04
2.54
3.01
3.60
同比增长（%）
20.14
24.59
18.32
20.13
表2国内主要生产草坪灯厂商区域分布
从上面两个表里可以看出，草坪灯的生产量正在快速上升，而且生产地主要集中在华南地区。
太阳能草坪灯之所以发展如此迅速，和他的优点是密不可分的。
比如说他无需安装其他电源就可以工作，可以根据环境光线的强弱自动控制灯的开关，安装方便，不用布线，工作稳定可靠，免维护，应用地区广泛等等。
（1）部分国内太阳能草坪灯主要生产企业产品及特点（表3）
（2）部分国外太阳能草坪灯主要生产企业产品及特点（表4）
表3
企业名称
产品名称、规格、特点
产量
（万只）
广东中山铨欣照明
草坪灯电池类型：
单晶硅光源类型：
LED
高效能太阳能电池板：
高效率、充电快、寿命长
5500
福建文创太阳能
材料：
不锈钢太阳能板：
2.5W蓄电池：
6V/4ah
光源：
LED0.8W可连续工作时间：
8-10H/d
可持续阴雨天：
3-5天
4500
深圳珈伟光伏照明
太阳能电池类型：
单晶硅光源类型：
LED
光源颜色：
白色可连续工作时间：
8-10H/d
2500
宁波江北龙祥能源
型号：
L9901多晶硅太阳能4.5V80mA2PCS120mAh
镍氢充电电池、高品质LED、连续工作时间：
8-10H
380
江苏振发太阳能科技
太阳能电池：
5W免维护铅酸电池6V/12AH该系统具有过充过放、光控时控颜色：
红、绿、蓝、白
420
常州尚友联谊电子
阴雨天数：
5-7D日照时间：
6-8H电压：
6V
功率：
0.5W光源类型：
LED
400
北京创意博能新能源
材料：
铝灯体外壳光源：
LED性能稳定、寿命长耐冲击、不易破碎等优点。
300
深圳奥格欣科技公司
太阳能电池板：
单晶硅光源：
LED蓄电池：
24V/600MAH
280
表4
企业名称
产品名称
产品特点
加拿大
CAMANAH公司
FP-50太阳能LED泛光灯
FP-50由若干个LED光源和系统配置来驱动，可以定时、自动从黄昏到佛晓运行，可根据要求采用一个外部移动传感器和其他类型开关。
防震动，工作条件可以在极其条件下正常运行。
荷兰
UDING公司
太阳能草坪灯
采用国际领先的4大主件：
（1）荷兰GBB胶体蓄电池容量保存率高
（2）UDING控制器、逆变器性能稳定（3）飞利浦光源使用寿命长（4）日本夏普电池组光电转化率高
从表3可以看出，国内的厂商生产的太阳能草坪灯基本上都是以单晶硅电池板为供电器件，以LED为光源类型。
设计原理也基本一样，价格稍低的都是由简单的控制电路、电池板、蓄电池（或者大型电容）、LED发光构成，这就导致了产品的单一性，功能的稀少性。
为了弥补其不足的地方，我们小组将在最后的设计上对已经问世的产品加以改进。
以提高太阳能草坪灯的实用性。
下面我将介绍关于草坪灯所固有的优缺点，以便于最后能设计出实用性最大的产品。
2太阳能草坪灯优缺点
就目前上市的产品中，大多数太阳能草坪灯都具有较强的自动化，即能根据外界环境的不同而变化其工作状态，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技术已经经历了其关键的突破，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。
还可以方便地控制顏色，改变光的分佈，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。
这也是我们前面分析为什么太阳能草坪灯在如今如此受欢迎的原因所在。
但是每个物质的存在都有两面性，太阳能草坪灯也不例外。
由于太阳能草坪灯发展速度过于快速，因此许多新问题的出现也变的情有可原了，我将现在已经上市的太阳能草坪灯的共同具有的缺点归为以下几点：
（1）LED温度特性不好,温度上升5℃,光通量下降3%,夏季使用要注意。
因为温差等外界的变化比较大，相对于其他季节对草坪灯的影响也会最大。
（2）工作电压离散性大,同一型号,同一批次的LED工作电压都有一定差别,不宜并联使用。
一定要并联使用,应该考虑均流。
这种问题的产生和国内的工业水平有很大关系的。
（3）超高亮白光LED色温为6400K-30000K,目前低色温的超高亮白光LED尚没有进人市场,所以用超高亮白光LED制造的太阳能草坪灯光穿透能力比较差.大大减低了草坪灯的发光性能。
（4）三色基色高效节能灯的开关速度。
这个问题非常重要,它甚至决定了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10一20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。
这个问题是固有特性，如果操作不当也就会造成系统的损坏。
（5）大多数草坪灯的设计都重在其外观的美观程度，仅仅是以作为一种照明和美观的设备生产，这就好比是在开始给草坪灯只能是一种好看的灯而已。
大大降低了其实用性。
（6）根据太阳能草坪灯的使用情况可以知道，许多产品的寿命非常短，没有达到预期收益时间，也就是说，我们所投资后的回报并没有收回，出现这样的问题大多数是由于产品的蓄电池经常处于潮湿、冷热交替的环境下后，其工作效率、寿命也随之降低。
由于许多缺点和不足是产品本身固有的特性，所以并不能按人们所想象的那样完美的设计出来，我相信随着科技的进步和工业的发展，以后在太阳能草坪灯这块的应用也会更加先进，进而改变其固有缺点也是没有不可能的。
因此在后面的产品改进方面，我基本还是沿用了当今普遍使用的技术，只是在其应用领域和功能上稍加创新和增加。
3关于草坪灯的优化设计
根据不同地区、不同功能、不同阴雨天数，我们所用的草坪灯类型也应该有所差别。
比如在阴雨天连续多的地区不仅要考虑蓄电池在几个夜晚能正常放电，还应该注意其材料应该具有抗腐蚀、密封性优良等性能。
而这些材料的改变也必将增加我们初期的投入，增加投资者的风险。
又比如在人烟希小的地方，草坪灯不仅可以作为防走失的一个导向设备还可以作为紧急补充电源设备的角色，即在引导走失的游人到安全地点后，可以将其多余的电源供给通讯设备或者照明设备等等，而这些只需在其容量上设计偏大一点和补充一个万能数据线就可以满足我们上面的需求了。
可以发现，我们在很多方面都还没完全开发，太阳能草坪灯的前景也是相当可观的。
为了更好的落实创新思想以及确定其可行性，下面我就这个小小的设计与改进与大家分享。
首先，我们假设在野外环境下的连续阴雨天为3天、太阳能电池的功的效率为40%、选用的光源为LED、额定电压3.0V、额度电流0.008A、为了满足简单的提示作用，我们可以安装10个LED灯，工作时间为5个小时、太阳能电池板工作8个小时、太阳能电池额定输出与蓄电池额定输入之比为2-4：
1则本系统的太阳能电池功率为：
3*3.0*10*0.008*=P*40%*1.5*8电池组件规格3W/6V即可满足本设计所需要的电量。
下图即是我在普通的草坪灯的基础上在功能上有所优化的简易图；即在其内部设有多种供设备充电用的数据线，以此达到紧急充电的效果。
30CM
24CM
75CM
太阳能电池片尺寸图
4太阳能草坪灯应用展望
太阳能草坪灯样式简单，没有长长的电缆，内部有个蓄电池，白天吸收日光储备起来，每当黄昏点灯之时便会点亮，发出柔和的灯光，一般能持续8h。
不少城市公园都以草坪为主角，成为人们休闲、娱乐的最佳场所；另外，别墅建筑草坪面积也非常庞大。
太阳能草坪灯主要用于城市草坪，包括广场、公园、小区、道路等绿地。
城市化进程的加快和城市绿地水平的提高，刺激了草坪生产及科研的发展。
我国太阳能产业发展迅速，国内市场对太阳能产品的潜在需求规模也十分巨大。
近年太阳能草坪灯由于其节能、环保、安装方便等特点，在国内外应用广泛，虽然我国产品的应用还未完全普及，但其需求潜力巨大。
随着城市绿化面积的进一步增加，国内市场将进一步加大对太阳能草坪灯的供应需求。
可以看出，太阳能草坪灯作为一种新型的节能灯，以其特别的功能和实用性与我们生活息息相关，未来的一段时间也将是太阳能应用的井喷时代。
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