1、国际电气工程先进技术译丛太阳能照明 （印度）R a m c h a n d r aP o d e 著（塞内加尔）B o u c a rD i o u f吕毅军 高玉琳 朱丽虹 陈 忠 施天谟 译 机 械 工 业 出 版 社本书从清洁能源出发，围绕太阳能光伏、L E D/O L E D这两种清洁能源和绿色光源 进行了详细的讨 论，深入浅出地介 绍 了 太 阳 能 光 伏 系 统 和L E D、O L E D的基本理论和工艺技术，并以图文并茂的形式详述了太阳能照明系统集成、标准、存在的障碍及其未来的发展等问题。同时还针对我国西藏、坦桑尼亚等地区使用太阳能驱动照明案例进行调研与分析。本书内容丰富，可
2、供物理、材料、工程等相关专业的照明科技工作者以及照明产业界等多层次人员参考。T r a n s l a t i o nf r o mE n g l i s h l a n g u a g ee d i t i o n：S o l a rL i g h t i n gb yR a m c h a n d r aP o d ea n dB o u c a rD i o u fC o p y r i g h t2 0 1 1，S p r i n g e rL o n d o nS p r i n g e rL o n d o n i sap a r to fS p r i n g e rS c i
3、e n c e+B u s i n e s sM e d i aA l lR i g h t sR e s e r v e d.本书中文简体字版由S p r i n g e r授权机械工业出版社出版，未经出版者书面许可，不得以任何方式复制或发行本书的任何部分。版权所有，翻印必究。北京市版权局著作权合同登记图字：0 1-2 0 1 2-4 6 5 2号。图书在版编目（C I P）数据太阳能照明/（印）波德（P o d e，R.），（塞）迪乌夫（D i o u f，B.）著；吕毅军等译.北京：机械工业出版社，2 0 1 4.8（国际电气工程先进技术译丛）书名原文：S o l a rL i g h
4、t i n g I S B N9 7 8-7-1 1 1-4 7 6 5 7-3 .太 .波迪吕 .太阳能-照明设计.TU 1 1 3.5中国版本图书馆C I P数据核字（2 0 1 4）第1 8 6 7 5 0号 机械工业出版社（北京市百万庄大街2 2号 邮政编码1 0 0 0 3 7）策划编辑：刘星宁 责任编辑：刘星宁版式设计：张玉琴封面设计：霍永明 责任校对马精明 责任印制 2 0 1 4年1 0月第1版第1次印刷 1 6 9 mm2 3 9 mm1 0印张1 4 5千字00012800册标准书号：I S B N9 7 8-7-1 1 1-4 7 6 5 7-3定价：48.00元凡购本书
5、，如有缺页、倒页、脱页，由本社发行部调换电话服务网络服务社 服 务 中 心：（0 1 0）8 8 3 6 1 0 6 6销售一部：（0 1 0）6 8 3 2 6 2 9 4销售二部：（0 1 0）8 8 3 7 9 6 4 9教 材 网：h t t p：/w w w.c m p e d u.c o m机工官网：h t t p：/w ww.c m p b o o k.c o m机工官博：h t t p：/w e i b o.c o m/c m p 1 9 5 2读者购书热线：（0 1 0）8 8 3 7 9 2 0 3封面无防伪标均为盗版乔 宇北京铭城印刷有限公司印刷译 者 序能源向来是困扰经
6、济发展的难题，节约能源、保护全球环境已成为全人类的共识。开源与节流一直是人类解决能源问题的主要途径。随着全球气候变暖的日益严重和“可持续发展”观念逐渐深入人心，太阳能逐渐受到世界各国的关注。太阳能取之不尽，适用范围广，既可免费使用，又无需运输，对环境无污染，为人类创造了一种新的生活形态，是一种可持续使用的绿色能源。我国的太阳能资源非常丰富，理论储量达到每年1 7 0 0 0亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。对太阳能的开发利用，对于保障能源安全、保护生态环境、实现可持续发展，具有重要意义。提及太阳能利用技术，我们首先想到的可能是太阳能光伏发电。太阳能光伏发电应用广泛，其中照明就是主要
7、应用之一。照明是当今能源消耗的一个主要部分，现阶段全球照明占电力消耗的比重达1 9%，耗能总量达到2 6 5 1 TWh。人类照明历经原始的火把，油灯，电灯，发展至以发光二极管（L E D）为代表的固态照明。L E D具有体积小、寿命长、光效高、功耗低以及无汞污染等诸多优点，成为各国争相发展的新一代绿色照明光源。2 0 1 4年3月，美国L E D巨头科锐（C R E E）公司发布的白光功率L E D的光效已达3 0 3 l m/W，远远超过其他类型照明光源的光效。有机发光二极管（O L E D）虽然在光效、寿命方面还不如L E D，但以其柔性、超薄、透明、重量轻、适合大面积发光等优点在下一代
8、照明应用中独具特色。太阳能光伏发电作为可靠的可再生能源与L E D/O L E D的结合是解决电网未能覆盖的偏远地区最有效的离网照明方案。太阳能照明一书既涉及太阳能光伏、L E D和O L E D的基本理论和工艺技术，又拓展到系统集成、标准、多国实际应用的案例分析。本书以生动易懂的语言详细地介绍了如何利用太阳能进行发电的主要技术，以及L E D和O L E D的原理、应用等相关知识；并以图文并茂的形式以及生动翔实的实例分析了各种太阳能照明技术的经济学、存在的障碍及其可接受性评估。本书内容丰富，可供物理、材料、工程等相关专业的照明科技工作者以及照明产业界等多层次人员参考。本书的翻译出版希望能够助
9、广大太阳能照明技术领域的设计、开发和生产、应用等相关技术人员一臂之力，为我国的太阳能技术、节能环保照明技术尽一份绵薄之力。本书的翻译主要由吕毅军、高玉琳、朱丽虹完成。另外，参与本书部分翻译工作和资料整理等相关工作的还有陈忠教授、施天谟教授，郭自泉、张纪红、卢红丽等研究生。书中少量专有名词国内尚无统一译法，有些组织机构、公司及网站在国内没有统一或者相应的称呼，我们参考大量资料，力求准确译出，为避免读者产生歧义，仍然保留原英文名称。另外，由于译者水平所限，疏漏、错误和不妥之处在所难免，希望广大读者不吝指正。译 者于厦门大学嘉庚四2 0 1 4年7月 太阳能照明前 言进入2 1世纪，电作为人类最基本
10、的需求，其发展仍然十分不平衡。众多的发展中国家面临着发达国家一般不会存在的电力缺乏问题；然而，其发展所依赖的能源主要是基于化石燃料，化石燃料对环境的影响引起了越来越多的关注。为了改善这种局面，真正地保护环境，可再生能源是一个较好的选择。但除非得到政府在政策上的大力支持与深入推广，否则可再生能源的利用难以得到贯彻执行。可再生能源不是奢侈品，而是降低成本的替代品，它在提高人们生存条件的同时，还可带来新的工作机会。联合国千年发展计划的目标之一就是为全球1 4亿人（大部分位于农村）提供正常的电力。完善的电力与家庭照明被认为是体面生活的必要条件。然而在一些农村地区则缺乏安全、持续的电力供应，而安全稳定的
11、电力也是各种经济开发不可或缺的基础设施。对一些发展中国家来说，电网扩展是一项重要目标，但其成本昂贵且不可在短期内实现。然而，对于许多农村地区，地处偏远，电力需求较低，使得扩展的电网也难以企及。因此，自主的离网发电系统，如光伏和风能，对这些偏远的农村地区来说或许是最合适的选择。本书内容源自多年来在无机和有机L E D照明的深入研究以及家用太阳能系统的实践。本书也全面展示了过去几年来相关文献在这方面研究的最新进展。本书的大部分内容是基于家用太阳能系统与未来的节能照明器件如L E D与O L E D的实际应用。我们要感谢首尔庆熙大学物理系和信息显示系的同事们给予的开放而热情的讨论以及在L E D照明
12、与光伏系统研讨会上的参与。S y e dA b d u sS a m a d教授，前韩国外国语大学工商管理分部教授，现孟加拉国达卡政府投资委员会执行主席，在我们关于加强太阳能L E D照明与能源安全方面可接受性研究论文的写作中给予了有价值的建议与投入，现在这些内容也是本书的组成部分，在此一并致谢。我们相信，在未来几年内高效节能照明设备与家用太阳能系统的应用将显著增长。我们期望本书能供学术界、商业界及可再生能源工程团体作为教科书或参考书。2 0 1 1年6月于首尔R a m c h a n d r aP o d eB o u c a rD i o u f目 录译者序前言第1章 发展清洁能源的原因
13、1 1.1 引言1 1.2 目前的能源结构方案2 1.3 气候变化6 1.4 环境与健康8 1.5 可再生能源1 0 1.6 C O2排放量估计1 4 1.7 小结1 4 参考文献1 5第2章 太阳能光伏发电1 7 2.1 太阳能1 7 2.1.1 太阳能光伏发电1 7 2.1.2 光子：能量、波长和频率1 8 2.1.3 太阳光谱1 9 2.2 太阳电池2 0 2.2.1 无机太阳电池的结构2 0 2.2.2 光伏太阳电池的特点2 1 2.2.3 光伏太阳电池的理论电流-电压特性2 2 2.2.4 短路电流2 3 2.2.5 开路电压2 3 2.2.6 最大功率2 4 2.2.7 填充因子2
14、 4 2.2.8 光伏太阳电池的效率2 5 2.2.9 并联电阻RS H和串联电阻RS2 5 2.2.1 0 温度影响2 6 2.2.1 1 薄膜太阳电池2 7 2.2.1 2 有机太阳电池2 8 2.3 太阳电池板2 9 2.3.1 从太阳电池到太阳电池板2 9 2.3.2 太阳电池模块的I-V特性3 2 2.3.3 太阳电池板的大小3 2 2.3.4 太阳电池板的定位3 2 2.3.5 太阳辐射数据3 2 2.4 光伏系统3 6 2.4.1 标准的独立光伏系统3 6 2.4.2 太阳能充电控制器3 7 2.4.3 逆变器3 9 2.4.4 电池4 2 2.4.5 独立光伏系统的选择4 4
15、2.4.6 并网光伏发电系统4 7 2.5 太阳能发电和农村电气化4 7 参考文献4 9第3章 发光二极管5 1 3.1 光度量和辐射度量5 1 3.1.1 辐照度5 1 3.1.2 辐亮度5 1 3.1.3 发光强度5 1 3.1.4 亮度5 1 3.1.5 光通量5 1 3.1.6 衡量照明水平的单位：照度5 2 3.1.7 户外常见的自然照明水平5 2 3.1.8 在不同工作空间的推荐照明水平5 4 3.1.9 发光效能5 4 3.1.1 0 平方反比定律5 5 3.2 半导体和p-n结5 6 3.3 发光二极管（L E D）与照明技术5 8 3.3.1 L E D5 8 3.3.2 L
16、 E D材料及其发展6 0目 录 3.3.3 肖克莱二极管方程6 2 3.3.4 L E D的电流-电压特性6 2 3.3.5 L E D的驱动6 3 3.3.6 交流驱动L E D6 3 3.3.7 大功率L E D6 4 3.3.8 L E D灯6 5 3.3.9 H a i t z定律6 8 3.3.1 0 L E D灯6 9 3.3.1 1 L E D基本电路7 0 3.3.1 2 太阳能L E D路灯7 1 3.4 其他电光源7 3 3.4.1 白炽灯光源7 3 3.4.2 荧光灯光源7 4 3.4.3 高强度放电灯7 5 3.4.4 低压钠灯7 5 参考文献7 6第4章 有机发光二极管（O L E D）照明技术7 7 4.1 简介7 7 4.2 白光O L E D备受关注的原因7 7 4.3 O L E D概述7 8 4.3.1 O L E D发光原理7 8 4.3.2 O L E D种类8 0 4.4 O L E D光源的基本特性8 6 4.4.1 光学特性8 6 4.4.2 颜色问题8 6 4.5 白光O L E D8 7 4.6 O L E D制作工艺流程8 8 4.
