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摘要：太阳能LED微型手电筒是设计以太阳能电池作为光源来代替充电式插头，其能够自动蓄电，有效的避免了出门在外没有充电插座的不便，还降低了充电式手电筒存在的用电隐患。此种太阳能LED微型手电筒在设计上与新型绿色环保光源LED进行了有效的结合，并将LED作为了照明灯，其所散发出的热量极少，但是却能够发出超高强度的光，应用前景极好。
关键词：太阳能；LED；微型手电筒；设计；应用前景
LED光源的发光体是一种发光二极管，LED灯泡在结构与发光原理上，与传统的白炽灯均存在着较大的区别。白炽灯是采用电子光场辐射发光，灯丝发光后容易燃烧，导致大部分的耗电变成热量损耗。与传统的白炽灯相比较来看，LED灯泡体积小，重量轻，由环氧树脂封装，可承受高强机械冲击和震动，只需要耗费极少的电量就能够发出超高强度的光，因此使用效率比较高，并且LED灯泡的使用寿命还比较长，具有较高的安全性和可靠性，还有利于环保。有专家对LED灯泡进行预测后结果发现，在未来的5年，甚至10年，LED灯泡都将会成为下一代为人类提供照明的主流产品。下面就对太阳能LED微型手电筒的设计以及其应用前景进行了详细的分析。
1、太阳能LED微型手电筒的设计
1.1太阳能LED微型手电筒设计的基本思路
在对太阳能LED微型手电筒进行设计时，首先要考虑的是手电筒的光源，其次考虑的是手电筒的照明灯，为了设计一款太阳能LED微型手电筒，本次设计思路中，利用了太阳能电池作为手电筒的光源，在照明灯的选择上则选择了LED灯泡。由于要设计的是一款太阳能LED微型手电筒，因此，其也应该是一种便携式的手电筒，利用了太阳能电池的优点，有效的将光能转化成了电能，并且还能将电能进行存储，便于后期的使用。由于LED灯泡是由超导发光晶体进行发光的，此种材料所发出的光热量少，但是光的强度超高，与白炽灯相比较，不会浪费较多的热量，与荧光灯相比较，其也不会因消耗了较高的能量而产生一些有毒的气体，与霓虹灯相比较，其只需要正常电压就可以，并且还不容易被损坏，因此，本次设计的基本思路也就是使用LED灯泡作为新一代的高科技环保光源。
1.2太阳能LED微型手电筒设计的基本原理
（1）多晶硅薄膜太阳能电池
太阳能电池是由P型半导体和N型半导体结合而成的，当掺杂在太阳能电池中的硅晶片受到光的刺激后，N型半导体的空穴就会向着P型半导体的区域移动，但是P型半导体中的电子则会向着N型半导体区域移动，就是说N型半导体中的空穴与P型半导体中电子进行了交换，使得出现了一种由N型区域到P型区域的电流，这种电流在PN结中就会形成一种电势差，最终形成了电源。如下图1所示：
目前，在我国，单晶硅太阳能电池技术虽然已经发展的比较成熟，但是在实际应用中，由于其价格比较昂贵，导致对其在市场上的应用造成了一定的阻碍。而多晶硅薄膜太阳能则是由多晶体硅采用一种特殊的方法去除了其中在纯化过程中的杂质，有效的避免了硅结晶在切片过程中出现的浪费，不但降低了太阳能电池的制作成本，还不会对外界环境造成任何的污染，极大的提高了光电转换的效率。
（2）LED光源
LED实际上是一种会发光的半导体组件，具备了同二极管极其相似的电子极性。一般情况下，LED的发光过程被分成了正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能的传输等三个部分，但是其总的核心依旧是PN结。如下图2所示：
当给PN结的两端加一个正向的偏置电压时，也就是在P型半导体的一边加上一个正电压时，N型半导体中的空穴就会与P型半导体中电子进行互相移动，促使PN结内部形成一个内电场。然后新注入的空穴和P型半导体中的自由电子就会出现再次重新复合，在复合的过程中，空穴有时还会以光子的形式将多余的能量释放出去，此时我们就会看到LED发出了的光。但是大多时候，由于这种光的光谱范围比较窄，并且不同的材料其禁带的宽度也存在着比较明显的差异，导致其释放出来的光子的波长也大为不同，所以，研究人员也可以通过使用不同的材料来对LED灯发出的光的颜色进行变换，这样所得到的也就会是色彩不同的LED灯泡。
（3）将太阳能作为光源的一种微型手电筒
在设计以太阳能作为光源的微型手电筒时，设计人员需要充分的考虑到微型手电筒实际的工作环境以及材料的特性等多个方面的因素，可将太阳能电池作为微型手电筒的电源，将其安装在整个手电筒的内部，并且还要注意最好将手电筒的外部结构做成可拆卸型的。当手电筒需要充电时，使用人员只需要将手电筒可拆卸部分的外壳卸下，将电池放在能够照射到阳光的地方，使其充分的吸收光照，完成太阳能向电能的转换，并将多余的电能储存在电池内供其后期的使用。
2、太阳能LED微型手电筒的应用前景
随着社会经济的快速发展，社会对能源的需求量不断增加，加上人们对环保意识的提高，太阳能在社会各个领域中的应用得到了越来越多部门、人员的重视。目前，在我国，太阳能技术已经得到了广泛的应用。尤其在照明领域，LED发光产品的应用可以说是供不需求。由于其属于一种新型的绿色光源产品，不但不会对环境造成任何的污染，使用效率好比较高，因此，一定会是近几年来市场上的一种极大需求。如我们常见的应急灯、闪光灯、手电筒等产品，其多元化形式的发展。而太阳能LED微型手电筒，不但解决了充电的烦恼，还解决了使用中存在的隐患问题，此种太阳能LED微型手电筒能够被应用在多个场合，避免了外出没有充电插座给手电筒充电的尴尬，还消除了手电筒充电过程中发生的漏电隐患。LED以诸多的优势得到了迅速的普及和推广，一方面更好的满足了社会发展对能源的需求，另一个方面还促进了人类与自然的和平共处。因此，在未来的一段时间，LED的发展前景必然是非常广阔的。
本次研究所介绍的太阳能LED微型手电筒，其在使用过程中避免了充电的麻烦和尴尬，并且有着较高的安全性，再加上其携带起来比较方便，使用寿命比较长，所以，也一定会受到广大群众的青睐，其同样有着极其广阔的发展前景。
3、结束语
本次研究主要分析了太阳能LED微型手电筒的设计以及应用前景，根据本项目的实用性和可行性，本次在对太阳能LED微型手电筒的设计中，用太阳能电池代替了充电电池而作为太阳能LED微型手电筒的发光光源，用LED灯泡作为太阳能LED微型手电筒的照明灯，所设计的这种太阳能LED微型手电筒不但能够自动存储电能，并且还具有发光率高、耗电量少、使用寿命长、绿色环保等多个方面的优势。因此，在未来的一段时间中，太阳能LED微型手电筒也必然会得到更加广泛的应用，并且在社会经济高速发展的现代化，其必然会被迅速的普及在促进社会发展的各个领域。
参考文献：
[1]张隆恩,宋仲康.太阳能LED照明用一体化电源设计[J].信息记录材料,2018,19(07):103-104.
[2]谢昭勉,何莹,赵雅婧.基于太阳能LED照明系统的智能伞设计[J].兰州石化职业技术学院学报,2018,18(02):27-29.
[3]郦文忠,李常杰,张宁.太阳能LED庭院灯智能控制系统的设计[J].照明工程学报,2018,29(03):107-110.
[4]孙天意,薛松,赵婧含等.太阳能路灯智能控制系统设计[J].科学技术创新,2018.22(14):176-177.
[5]吴娟,韩芳芳,吕丹.太阳能LED微型手电筒的设计和应用前景[J].科技与创新,2015,16(13):111.