超级电容在太阳能光伏产品上的应用

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超级电容器太阳能灯器件选择

1、光源的选择

   LED有寿命长,节能,安全,绿色,环保等显著优点。LED的寿命可以长达10万小时以上,工作电压也很低,很适合与太阳能配合使用。数量可根据需要照明的亮暗程度调整。由于LED的离散性很大,同一型号也有很大差别,并联时需均流。一般选择额定电压为3V,额定电流为20mA的高亮的LED作为光源,颜色为白色。颜色也有多种，也可选择其他颜色有绿,蓝,紫.也可选择超高亮度的LED.

2、超级电容的选择

由于太阳能电池输入电压不稳定,同时太阳能灯当周围光线弱时才发光,必须配备蓄电装置。但是由于现在的蓄电池的寿命短,有污染而且太阳能电池和LED灯的寿命都在10年以上,这样由于蓄电池的寿命与太阳能电池和LED灯的差距给整个草坪灯系统的维护带来了麻烦。并且蓄电池还需要过充过放保护,并且其化学结构使其不能大电流充电,所以可以选择超级电容器做为储能装置。超级电容器是最近几年才兴起的一种储能装置。他的功率性能要比蓄电池好的多,充电速度快,不存在过放的问题,寿命长充放电可以达到数十万次,它是一种绿色能源，并且超级电容器可焊接,因而不存在蓄电池那样的不牢固现象.

超级电容器太阳能灯电路设计

太阳能灯可由控制电路、升压稳压电路、光控电路构成电路结构如图1所示。

一、控制电路

1、充电稳压电路

   由于太阳能电池的电压会随着光照的强度变化不稳定，会对电容造成损害，所以需要在充电系统中设计稳压电路。

   2、防止反充电控制电路

防止反充电路保证在太阳能电池输出电压低于超级电容的电压时，超级电容不会反向充点给太阳能电池，以免造成不必要的能量损耗。

二、LED驱动升压稳压电路

  由于选用的LED额定电压为3V，而超级电容的单只电压为2.5V，低于3V因此需要有升压电路来驱动LED。市场上这种DC/DC种类很多。还有专门为太阳能产品生产的DC/DC，根据不同的负载可以选择不同的芯片。

三、光控电路

由于太阳能草坪灯需要光控开关来控制LED，当周围的光线变暗时，点亮LED，光线变亮时关闭LED。可以直接采用太阳能电池作为光敏开关，因其光特性比光敏电阻要好。

该设计主要适用于各种装饰灯，草坪灯，手电筒等小功率的太阳能照明装置。在光控电路中加上脉冲触发器后可以使LED闪烁，因此还可以用做道路警示产品如太阳道钉灯、分道灯等。

超级电容器充放电时间计算方法
一般应用在太阳能指示灯上时,LED都采用闪烁发光,例如采用一颗LED且控制每秒闪烁放电持续时间为0.05秒,对超级电容器充电电流100mA,LED放电电流为15mA.

下面以2.5V/50F超级电容器在太阳能交通指示灯上的应用为例,超级电容器充电时间计算如下：
C×ΔV=I×t
C:电容器额定容量，单位F；
ΔV：电容器工作电压变化量，单位V；
I：电容器充电电流，单位A；
t:电容器充电时间，单位s
故2.5V50F超级电容器充电时间为：

t =(C×ΔV)/I
=(50×2.5)/0.1
=1250s
超级电容器放电时间为：
C×ΔV -I×C×R=I×t
C:电容器额

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