時間：2023-12-20 10:48:56
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在全人類都在面臨著氣候變化、空氣污染和資源緊缺的共同危機的今天，低碳型可持續發展已經成為了當代社會發展的主流。而因為建造活動在消耗資源的同時制造了大量的環境污染物，低碳景觀的發展問題需要更多的關注。新能源、新材料在景觀設計中的應用研究和實踐正是為實現這樣的目標而提出的。本文以深圳棲游家園住宅小區設計為例，提出了應用光電轉換技術來實現低碳景觀的思路。
關鍵詞：光電轉換技術；太陽能光電板；低碳景觀；新能源
Abstract: with the global climate change, the problem of environmental pollution has caused great concern in the international. Global warming, the world is thought to be due to the greenhouse gas carbon dioxide emissions caused by excessive. In order to make the trend of ecological environment deterioration has been further curb, develop clean, safe, sustainable development of renewable energy has been put on the agenda.
In all of humanity in the face of climate change, air pollution and resource shortage of common crisis today, low-carbon sustainable development has become the mainstream of contemporary social development. And because the construction activities in the consumption of resources at the same time to create a large number of pollutants in the environment, development of low-carbon landscape should be paid more attention to. Application research and practice of landscape design in the new energy, new material is put forward to realize this goal. This paper takes Shenzhen aquatic tour home residential design as an example, presents the application of photoelectric conversion technology to achieve low carbon landscape ideas.
Keywords: photoelectric conversion technology; solar panel; low carbon landscape; new energy
中圖分類號: O472+.8 文獻標識碼：A文章編號：
太陽能作為目前取之不盡用之不竭的能源，應得到廣泛的推廣應用。據了解，深圳的用電缺口在逐年增大，因地制宜開發和推廣應用太陽能有利于緩解當前能源緊缺狀況，符合我國能源發展戰略。深圳位于北回歸線以南，氣候炎熱，太陽輻射時間長，有利于利用太陽能轉換裝置，一方面降低能源成本，另一方面可減少炎熱天氣下的地表溫度，增加庭院舒適感。
一、項目概況
棲游家園住宅小區位于深圳市南山區后海大道與花果山路交匯處，是一個崇尚人性化、生態環保的年輕時尚的生活社區。作為該項目的景觀設計師，我們在該項目上運用了光伏發電的光電平板技術，建造在二層公共平臺花園打造一組光電轉換景點，并在概念設計之初，建議在高層屋頂設置光電轉換設備，以供樓梯間照明和園林景觀照明的公共用電需求，減輕了住戶的物業電費上的公共分攤費用，倡導新的低碳生活理念。
在收集各方資料后，我們對小區的光照環境及使用者的感受進行了認真的分析，通過日照模擬計算，得出日照時長大于或等于7小時的區域，結合入口小廣場及噴水組合景墻，以景觀設計一體化的手法揉合到現有的景觀系統中，不僅可以使小區景觀美觀，更洋溢著一股綠色低碳的味道，同時可以發電，滿足夜間景觀照明需要，彰顯節能建筑要求，更可以讓住戶加深對光電綠色節能措施的了解，有利于青少年養成保護生態環境和節約能耗的思維習慣。
光電轉換裝置效果如下圖：
六個太陽能光電轉換景觀組，以一種序列排列方式設置在開揚的二層入口平臺小廣場上，將太陽能量轉化為電能以直流電的形式儲存在蓄電池里，通過轉換為交流電，直接驅動噴水景墻的水泵工作，通過相關設計將接線盒、旁路二極管、連接線等隱藏在太陽能光電轉換平板下方的基礎中，這樣既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會影響太陽能光電板的外觀效果，達到與景觀的完美結合。在陽光明媚的日子里，我們可以最直觀地看到能量是怎樣變成人見人愛的一種噴泉景觀。
我們用“生命之源”來述說這樣的一個故事：生命之初，是萬物依靠的太陽提供給生命能量，能量傳遞的結果，產生了生命，水循環使得生命得以生生不息地延續。
二、光伏發電系統節能原理
利用光能轉換電能的效應原理，光伏電池組件在白天接收太陽輻射能并轉換為直流電能輸出，再經由逆變器轉變為可為用電設備供電的交流電力；轉換過程不產生輻射及其它環境污染。但目前太陽能光電板的生產過程中，單晶硅和多晶硅會產生不可逆轉的環境污染，目前科學家們正在研究更好的途徑，如何減少生產過程的污染。
以本項目小型的光電轉換裝置為例，六個太陽能光電轉換景觀組合計可安裝太陽能光電板面積約為60 平方米，按透光率30%計算，可安裝太陽能組件約5.1 千瓦。按照深圳地區日照輻射太陽能組件發電功率計算，5.1KW 每天可發電約18KWH，每年可發電約0.66 萬KWH。現在電價逐年在遞增，每度電暫按1.5 元計算，每年節約電費1萬元；以太陽能電池壽命為25 年計算，約能節約電費25 萬元，其中還未包括火力發電對環境污染的整治投入和煤炭等資源的費用。
本項目單純按發電量來算，其經濟值是較低的，與常規能源相比，初始投入費用仍然比較高，這也是制約太陽能光伏應用的主要因素。然而，我們也應看到，治理常規能源所造成的污染是一項很大的“隱蔽”費用，并且太陽能光伏發電雖一次性投資較大，但其運行費用很低。
太陽能光伏與建筑、景觀相結合是一個方興未艾的領域，有著巨大的市場潛力。它需要太陽能光伏設計制造者與建筑和景觀材料、設計、施工和電力部門密切合作，共同努力才能取得成功。
三、光伏發電電能的利用
住宅小區可采用的太陽能轉換電能的利用方式有以下3種：
1.將太陽能光電轉換裝置白天產生的電量，以直流電方式儲存在設備附近的蓄電池中，夜晚可將蓄電池的電用于附近的路燈照明。優點是所發電量可直接用于小區用電，減少電線鋪設，缺點是路燈照明不穩定，需考慮天氣的影響，并需同時結合市政用電補充。因此，我們可采用太陽能光電轉換的電量連接至照度要求不高的庭院草坪燈，即使受惡劣天氣影響無法正常發電，也不至于對園區生活造成太大的干擾。
2.將太陽能光電轉換裝置白天產生的電量，通過直流交流轉換器，直接并入小區的電網中，實現“局域小并網”，減少白天小區中的用電量，節省開支。優點：所產生的電量及時并入電網，減少損耗，不影響全區的用電效果；缺點：所需的設備較多，比較適合較大規模和面積的太陽能光電轉換板設備。
3.期待在不久的將來，可將所發電量直接并入市政電網，以抵消小區所消耗的電量。
四、關于光伏發電今后的思考
國外許多國家的光伏建筑一體化并網發電系統的技術已經成熟，光伏發電已在國外已取得了許多成功的例子，美國和歐盟已經進入了一個新能源時代，在積極創造一個未來的智能電網。
目前國內的供電系統是單方向的供電，我國正在著手開展智能電網的研究與建設，并開展了可再生能源集中并網及儲能領域的相關研究，我們期待著國家的電網可適應新能源發電的接入要求，實現各類電源及用戶的無憂接入并和用戶雙向互動。屆時，市民可以采用自發電的形式，將通過太陽能光電轉換等可再生能源產生的用電并入市政電網，政府將節省的資源費用返還市民，并采用錯峰用電和錯峰電價的措施，使得市民可在白天用電量少的時候利用太陽能發電，夜間用電高峰期采用自發的電量滿足自身需求。這樣可使得光電轉換技術得以在我國大面積地展開。
結語
棲游家園的景觀光伏發電項目雖然只是一個小小的舉措，但它將展現建設投資方對環境保護的重視，讓使用者培養起對環境保護和科學發展的認知。在住宅小區建設太陽能光伏發電一體化系統不但響應國家節能減排方針，更能為該地區市民更直觀地了解和認識到科學發展與節能環保的重要性，為推動我國新能源開發及全球環境的改善作出催化劑的作用。該項目的建成也有利于優化園區的供電結構，在打造節能建筑理念方面，具有極大的社會、環境等綜合效益。
希望本項目的建成能成為其他公共建筑與房產投資商的效仿對象，將具有較大的標桿示范效應。
光伏發電作為有效地節能措施，不單單在景觀方面可以起到良好的啟示作用，它在建筑設計的光電幕墻、光電屋頂上發揮著更加重要的作用。光伏發電在中國的大規模推廣應用是可以預見的，除了有關研究開發機構及公司企業進一步努力之外，很重要的一個方面，還需要政府有關機構和部門對其重要性和迫切性進一步提高認識，進一步擴展其戰略規劃和發展計劃，進一步制訂有效的扶持政策和措施，進一步加強指導和引導，使光電轉換設備在不太長的時間內，大規模合理應用，大規模健康發展。
參考文獻：
1.智能與綠色建筑文集.北京：中國建筑工業出版社，2005.
2.智能電網技術，劉振亞主編，國家電網報，2010年6月19日
關鍵詞：光電檢測 人機交互 電路設計
中圖分類號：TP27
文獻標識碼：A
文章編號：1007-3973（2012）007-051-02
光電檢測作為光學與電子學相結合而產生的一門新興檢測技術，主要包括光信息獲取、光電變換、光信息測量以及測量信息的智能化處理等，具有精度高、速度快、距離遠、容量大、非接觸、壽命長、易于自動化和智能化等優點,在國民經濟各行業中得到了迅猛的發展和廣泛的應用，如光掃描、光跟蹤測量，光纖測量，激光測量，紅外測量，圖像測量，微光、弱光測量等，是當前最主要和最具有潛力的光電信息技術。伴隨著科學技術的發展，智能光電檢測已成為光電檢測技術的發展方向。
1 智能光電檢測的基本原理
在基于光信息采集和光電轉換的光纖光柵傳感系統中，光電檢測儀器起著關鍵作用，而要使光電檢測儀器能夠適應惡劣環境和檢測出光纖光柵波長的微小位移，并將光信號轉化為易于處理的電信號，就需要設計出光電檢測電路。
本文設計的智能光電檢測電路融合了機、光、電、計算機、人工智能等新技術，其檢測系統的結構隨被測對象的不同而不盡相同。一般智能電子檢測系統由智能信號處理系統、光電傳感系統、測控系統、輸出系統和接口單元等組成。它以智能信號處理系統為核心，集成了光學采集、光學變換、光電轉換、電路調理、接口及信息輸出等技術，可以實現光信息采集、光電信號轉換、信號探測、邏輯運算與推理、記憶存儲及信息傳輸等功能，并自動完成自檢自校和自我診斷與調整等功能。其系統結構與原理參見圖1。
智能信號處理系統由微處理器和智能模塊組成，其中，微處理器承擔數據的處理、運算、存儲、管理及信息傳輸等任務，是智能光電檢測系統的核心，并決定其性能。微處理器通常由高性能的單片機或嵌入式微處理器組成，如 8 位的 51 系列單片機、16 位低功耗 MSP430系列單片機、DSP信息處理系統和ARM系統設計芯片等。智能模塊實際上是一個智能程序，它集光電檢測領域專家知識之大成，代替專家適時解決檢測中出現的各種問題，通常由專家知識庫、數據模塊、邏輯運算與推理程序等組成。
光電傳感器系統主要由光電檢測元件組成，包括光源、光學通路和光電元件等組成，其功能是實現光學變換和光電轉換與傳輸。目前，常用的光電檢測元件有光敏電阻、光電倍增管、光電耦合器件、光電二極管、光電三極管、發光二極管（LED）等。
測控電路是對輸入的光電傳感器信號進行相應的處理，其主要功能是對信號進行放大、濾波、調制、解調、運算、控制、轉換及環境檢測等。
輸出系統用于輸出經過智能信號處理系統確認正確的傳感器信息，供用戶使用，包括信息存儲和輸出顯示等。
接口包括人機交互接口和總線與網絡接口，前者是用于外界對嵌入式智能光電檢測系統進行的人機交互，如對數據的修改、添加、刪除、維護等；后者指設備之間鏈接和網絡間的通信，以方便信息傳輸和共享。
2 智能光電檢測系統的電路設計
智能光電檢測系統主要由光電轉換電路、信號放大電路、濾波電路、環境檢測電路、智能控制電路、接口電路等組成。其系統框架參見圖2。
首先，將采集的光信息通過光電探測器轉換成電信號；其次，針對信號轉換過程中的信號弱和噪聲大的問題進行信號放大和噪聲濾除，并對環境信號適時檢測。光電轉換的信號經A/D轉換器變換成數字信號，進入智能信號處理系統進行處理，隨后由輸出系統傳送處理后的信息，完成一次信息循環。因此，良好的光電轉換電路設計，應充分滿足輸出信噪比高、被測信號無頻率失真和輸出信號功率大的要求。
(1) 光電轉換電路
采用光電檢測技術首先應設計光電轉換電路解決光電轉換問題。在采集光信息時，由于反射光的強弱受反射物表面的形狀、顏色、陽光、燈光照射等多因素的影響，除了選擇好采光點外，還應采用在光源范圍內有較高靈敏度的元器件，如光敏三極管靈敏度比光電池、光敏電阻、光敏二極管高，不僅隨光線變換有較好的線性，而且對光電流有放大作用。圖3為靈敏度可調的光電轉換電路。利用OPT201可以構建靈敏度可調的光電轉換電路，調節分壓電阻，即改變5K%R電位器，可改變放大器增益。
（2）信號放大電路
在光電信號轉換的過程中，由于輸出電壓信號微弱，需要設計放大電路予以放大。圖4提供了T型網絡結構的放大電路。圖4中，
這種放大電路由電阻比值結構決定放大器的增益，且反饋電阻擴展了(1+Rx/R2)倍，減少了熱噪聲和對運放輸入偏置電流的影響，放大器具有精度高、穩定性好的優點。其不足是當單通道輸入的時候，若輸入為不穩定的誤差信號，就會直接影響輸出端，導致電路穩定性下降。
(3)濾波電路
在光信號轉換為電信號的過程中，由于混合有自然光等非檢測光源，加上白噪聲和器件自身的噪聲，使被檢測信號的頻率有可能失真。為了消除光電信號轉換中的這種不利影響，應設計濾波電路，濾除自然光及噪聲的干擾。圖5為有源濾波電路。
有源濾波器是含有半導體三極管等有源器件的濾波器，與無源濾波器相比，具有體積小、重量輕、價格低、結構牢固、便于集成的特點。圖5為壓控電壓源有源濾波器(VCVS)，采用運算放大OP27和雙RC網絡構成性能優良的二階有源濾波電路，可以濾除5Hz以上的信號。
3 結束語
本文分析了智能光電檢測的基本原理，在此基礎上對完整的智能光電檢測系統的各個環節的電路設計進行了系統的探討，包括光電信息采集系統中的光電轉換電路設計、信號放大電路設計、濾波電路設計，環境信號檢測系統的溫度過熱檢測電路設計、溫度補償電路設計，智能信號處理系統的智能模塊電路設計，以及總線及人機交互接口和信息輸出系統中的電路設計。智能光電檢測系統由于環境適應能力強，測量范圍廣，測量精確度高，尤其是強化了人工智能系統，可以自動對噪聲、溫度、電壓波動及光源的變化進行修正，加上良好的人機交互界面，大大簡化了操作程序，提高了數值處理和分析的效率。我們相信，隨著光纖材料、計算機技術和人工智能技術等的不斷進步，智能光電檢測技術將會不斷得到完善和改進，并將引領光電檢測技術未來的發展方向。
參考文獻：
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[2] 王立剛,李晶晶,建天成.智能光電檢測技術研究與電路設計[J].大慶石油學院學報,2009(8):99-102.
[3] 陳張瑋,李玉和,李慶祥,等.光電探測器前級放大電路設計與研究[J].電測與儀表,2005(6):32-34.
[關鍵詞]光電轉換；電力光電接口屏；電力光線通訊
中圖分類號：TM564.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）22-0094-01
一、光電轉換裝置作用
1.1、光纖通訊在電力系統的流程
在電力系統保護中普遍采用光纖通道傳輸各種保護信號，如光縱聯電流差動保護、縱聯允許式保護等，都是將光信號加工成電信號，再由通信設備光端機（PCM）加工成復合信號進行變電站兩側保護信息交換，在中間進行轉換設備（如MUX―2M）尤為重要，它的運行正常與否關系到變電站設備安全運行前提條件，尤其是此裝置的通訊電源的可靠性關系到線路設備是否能運行，因此本文章主要分析光電設備的運行可靠性。如2014年東北某500kV變電站，由于光電轉換設備失電造成500kV線路5條失去光纖主保護、220kV線路10條失去光纖主保護，這時任何一條線路故障將造成保護越級或整個系統區域停電，將給電力系統帶來巨大沖擊，釀成電網一級事故，因此，在現代電網中加強通訊設備的管理顯得尤為重要。
首先，對電網中如何利用光通道進行線路保護的原理進行說明，從而對各個環節中可能出現問題的部分進行加強防范，如圖1所示。
繼電保護將對電流從一次設備電流互感器采樣到模擬量，在保護裝置中將其轉換成數字量，在將轉換成光信號，通過電纜傳輸到通信室光電（MUX-2M）裝置上，MUX-2M裝置將光信號裝換成電信號，通過配線傳輸到PCM光端機上，然后再通^大線路OPGW光纜傳到對側保護裝置上。整個傳輸過程容易出現問題的就是光電轉換裝置本身、PCM、光電轉換裝置、配線架，前兩者很容易由裝置監測到，容易發現，而且回路獨立沒有相聯，而后兩者只有經過實驗才能驗證裝置發現問題，而光電轉換裝置電源混用一組電源很難發現，只有在初裝時認真核實才能發現帶電。本次事故就是由于光電轉換裝置電源一組失電，電源切換繼電器損壞不能進行切換，而兩套光電轉換裝置都接在一組電源上，釀成一條線路保護兩套主保護通道告警，兩套主保護停用，運行線路失去主保護運行狀態。
二、電源接取辦法
2.1、從此次通訊電源故障中分析電源的來源過程
從傳輸圖中可以看出，整個傳輸回路對保護的可靠動作性起到關鍵的作用，因此，在日常工作中加強對通訊設備的維護，確保工作電源的可靠性，保證通訊設備有兩路電源供電和都通暢互為備用，而此事故后來調查發現其中備用電源切換回路的一塊切換繼電器壞了，而且一條線路兩套主保護光電轉換裝置電源都接在一路電源上，因此在一路電源供電中斷，二路電源不能切換供電，通訊設備耗盡蓄電池電量后造成整個通訊光電轉換設備失電。
因此，在整個事故分析得知，加強通訊電源管理，配置雙組通訊電源是保證通訊設施安全運行的必要條件，同時要保證一條線路雙套保護光電轉換裝置電源取自不同回路電源，確保I組帶能源回路故障跳開后，這路光電轉換裝置電源可靠切換到II組通訊電源上供電，保證兩套光電轉換裝置能正常運行，同時也能確保在極端情況下線路保護至少有一套保護在運行，消除了線路無保護運行狀態，滿足了“十八項反措”要求，通訊電源配置圖如圖2。
從圖2分析看出，一條線路兩個光電裝換裝置分別來自不同電源組別是保證裝置不失電的前提條件，這就需要在建設初期就要考慮清楚，在工程建設中電纜鋪設接線中就要區別開不同電源組別，工程驗收中要認真核實電源來源，確保兩個光電轉換裝置電源取自不同組別，這樣能有效防止因為一組通訊電源失電，釀成線路無主保護運行，這時發生故障擴大事故范圍，影響整個電網的安全。
三、結論
3.1、在通訊電源工作中加強注意事項
從上圖中看出和介紹分析得知，保護光電裝換裝置電源的接取都是在工程新建和舊的保護改造過程中（如高頻保護更換光纖差動保護）需要新接取通訊電源過程中，容易將兩套裝置電源接錯在同一段上，容易接錯一般原因：一是新人技術薄弱，在技術上不懂作業規定要求。二是外來人員意識差，不熟悉站內設備情況，從而會倒致通訊電源接錯。針對上述作業錯誤結果要制定一些新的措施加以防范，所以在新建工程中要認真加強驗收，調查清楚電源電纜來源，還要對改造線路舊保護過程中派發技術骨干人員加強監督，及時糾正通訊電源接取同一段的錯誤，從而保證工程的順利安全可靠的完成，保證電網的安全。
不可以。光纖線不是網線，不能插入路由器中，只能插入光貓中。光貓將模擬信號轉換為數字信號，聯網設備通過無線路由器連入互聯網。光貓，是泛指將光以太信號轉換成其它協議信號的收發設備，光貓也稱為單端口光端機，是針對特殊用戶環境而設計的產品。
光電轉換器與光貓的區別：光電轉換器與光貓的區別是光電收發器是用局域網中光電信號的轉換，僅僅是信號轉換，沒有接口協議的轉換。光貓用于廣域網中光電信號的轉換和接口協議的轉換，協議轉換器主要有E1轉V.35和E1轉以太網兩種類型。
其實隨著網絡技術的發展，光電轉換器和光貓的概念越來越模糊，近期兩者基本可以統一為同一種設備了，光電轉換器也成為光貓的學名。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：太陽能；PV；多晶硅；太陽能電池
隨著關鍵技術的不斷突破，光電將成為一種可行的能源，同時在價格上相比傳統能源也極具競爭力。可再生能源的重要性日益凸顯，這源于人們希望減少二氧化碳排放以及對化石類能源強烈的依賴性的迫切需求。光電技術蘊含著巨大的環境效益和政治利益。光電是唯一一種能夠滿足全球長期能源需求又不會排放溫室效應氣體的能源技術。到達地球表面的這一部分太陽光提供的能量相當于目前全球能源需求的1萬倍。而且，我們幾乎隨處都可以使用太陽能。平均而言，地球上暴露在太陽光下的每一平方米面積每年都能夠接收到1700kWh的能量。據歐洲能源研究中心預測，到2050年，太陽能電池將為人類提供總電能需求的20％～30％。
但是，PV(Photovdtaics，光伏)技術的-成本仍然高于傳統電網能源的成本，而且需要占用很大的空間來發電。雖然來自于太陽的能量非常豐富，但是卻非常分散，利用太陽能發電需要很大面積的硅光板。太陽的能量是免費的，但是將其能量轉換成電能卻不是免費的。高成本依然是太陽能開發利用的最大問題。相比住宅用電的價格，太陽能電力的費用平均要高2～5倍。但是，隨著關鍵技術不斷突破，太陽能發電的成本也不斷降低。太陽能電池模塊的價格已經從1982年的峰值功率每瓦27美元降低到今天的每瓦4美元。此外，由于很多國家推出了強制上網電價(一種政府承諾以預定價格購買PV電能的補貼)，全球太陽能發電量在過去5年內以每年50％以上的速度快速增長，并有望繼續高速增長。
根據地球政策研究會(Earth：PolicyInstitute)―一個旨在推動可持續發展技術的國際化組織的研究結果，在過去15年內，光電模塊的價格降低了一半：從1990年的每瓦7.47美元，降低到2006年的每瓦3.84美元。根據這一趨勢，太陽能發電的成本應該在2012年達到與傳統發電成本相同的水平，這要歸功于多種因素的綜合作用，包括硅光板成本的降低、太陽能電池模塊轉換效率的提高、大規模節能措施的推廣以及化石類燃料(如天然氣和汽油)成本的增加。由于需求量的增加，太陽能發電的成本將在2010年降低到每瓦2美元。
在高經濟回報的吸引之下，越來越多的公司正在涉足光伏(PV)市場。全球的光電行業在新的發電設備與技術改造方面正加大投資。光電領域飛速發展的一個明顯跡象出現在2006年，這一年，全球生產的多晶硅第一次有一半以上被應用于光電領域而不是半導體IC生產。其中還包括眾多半導體廠商。例如，半導體設備供應商應用材料組建了一個新的太陽能集團SunFab，專門開發生產太陽能電池和薄膜光電模塊所需的制造工具。此外，賽普拉斯半導體創辦了一個從事太陽能開發的子公司SunPower；美國國家半導體也開始涉足太陽能市場，最近了幾款能夠增強太陽能電池板效率的芯片。
遍及全球的太陽能市場
太陽能電力市場正逐步走向繁榮。到2006年底，全球太陽能光電(PV)系統累計裝機容量已經達到了6500MW以上，2000年底這一數字僅為1200MW。根據美國分析家Solarbuzz觀點，盡管面臨著多晶硅短缺的問題，但是僅在2007年，全球太陽能光電市場的裝機容量就達到了2826MW，比2006年增長了62％。這一數字在2050年將可能增長到6～8GW。在經營收入方面，2007年全球PV行業產值為172億美元，德國咨詢公司Photon Consulting預測，到2011年這個數字將超過310億美元。到2030年，每年太陽能電力系統裝機容量將達到179GW，電池和模塊的生產實現每年翻一番的發展速度。
歐洲，尤其是德國在太陽能市場中具有較強的實力，這得益于以強制入網電價為基礎的良好政策，這一政策已經成為全球效仿的范例。德國已經達到了1328MW的光電裝機總量，占全世界裝機總量的47％。德國國內生產的太陽能電池只能滿足50％的國內需求，因此德國不得不大量進口太陽能電池，主要進口來源是亞洲尤其是中國。西班牙是2007年最具活力的太陽能市場，其裝機容量增長了480％，達到了640MW。意大利也是一個極具吸引力的市場，當地政府效仿德國的模式，為太陽能的應用提供了補貼。由于意大利的光照水平比德國高1.5倍，而且傳統發電的成本更高，因此即使沒有政府補貼，太陽能在意大利相比在其他國家有可能更快地凸顯出競爭力。美國市場實現了57％的增長率，達到了220MW的裝機容量。這些系統中有大約75％安裝在加州。曾經處于世界領先地位的日本廠商發展緩慢，總共只有26％的市場份額。相反，2007年中國廠商的市場份額卻從20％增長到35％，今年的太陽能發電量將超過歐洲和日本。中國市場的增長速度是非常驚人的：2003年，中國的太陽能發電量只占全球的1％。
太陽能的商業化應用是否取得成功取決于三個判斷標準：效率、使用壽命和成本。與半導體和顯示器行業一樣，光電電池的制造與它們有很多共同之處，工藝技術是提高太陽能電池效率確保長期穩定的關鍵。當前的光電市場主要由價格昂貴的晶體硅占主導地位，這一局面很快將被成本更低的新工藝技術所打破。
中國的巨大機遇
2006年和2007年，歐洲是全球最大的區域性太陽能光電市場，中國同樣面臨著巨大的機遇，因為中國存在著龐大的半導體基礎架構。今年，中國光電電池的生產規模超過了德國，在產量方面處于世界領先地位，德國的Q-Ceils和中國無錫尚德分別是處于第二位和第四位的電池生產廠商。江西賽維(LDK)與德國奇夢達公司簽訂了一份為期5年的合同，將從2009年到2013年向其供應裝機容量約540MW的多晶太陽能晶圓。德國公司Aleo太陽能與孚日集團簽訂了合作協議，打算在中國山東新建一個太陽能模塊生產工廠，以滿足亞洲市場對太陽能模塊不斷增長的應用需求。該公司估計，到2012年韓國、日本和中國的市場產值至少將達到120億美元。意大利PV電池與模塊制造商Silfab公司將向常州的天合光能提供足以在6年內生產約225MW太陽能模塊的純多晶硅。
太陽能市場對于中國而言也十分具有戰略意義，到2015年中國將超過美國成為全球主要的CO2排放國。這是中國經濟年均兩位數驚人增長率的必然結果。此外，將在2008年8月舉辦的北京奧運會和之后的殘奧會也是推動光電技術發展的一次難得機遇，包括在體育場館和奧運村內安裝光電模塊在內，中國政府在環保措施上的投入已經超過了
120億美元。例如，豐臺棒球館擁有裝機容量為27kW的光電系統。即將舉辦田徑項目和足球賽的國家體育場也采用了130kW的光電系統。此外，為奧運村中的路燈供電的電力也來自于太陽能。2008年歐洲足球錦標賽也采取了類似的太陽能應用措施。安裝在瑞士伯爾尼范可多夫體育場內的1.35兆瓦光電系統是迄今為止安裝在大型體育場內最強大的光電系統。
現有的與新興的光電技術
一直以來，晶體硅(c-Si)都被用作太陽能電池中吸收光的半導體材料，但是這種材料吸收光的能力相對較弱，是一種間接禁帶半導體材料。用晶體硅制作太陽能電池板需要相當厚的材料：太陽能級晶圓的直徑高達150mm，厚度需要350微米。但實際情況表明，晶體硅是最便捷的PV技術，因為借鑒微電子領域的工藝技術，能夠利用晶體硅制造出穩定而高效的太陽能電池。該技術擁有約90％的市場份額；光電轉換效率可達22％以上。多晶硅(簡稱mcSi或多晶硅)PV單元的轉換效率通常更低，這是由于大塊材料中存在的晶界增加了電子一空穴對的復合，降低了電荷移動性和能量轉換效率。
但是，硅電池制造的主流趨勢仍然是采用多晶技術，因為結晶硅晶圓的成本非常高，占成品模塊成本的40％～50％。去年，多晶硅的總產量增加了30％，但是它畢竟是一種產量有限的技術。2007年，有20多家新公司開始生產多晶硅。在中國，多晶硅工廠像雨后春筍一樣涌現，成為一個新的經濟熱點。有20多家公司開始建立多晶硅制造廠。他們生產的多晶硅總產量將達到商之一英利太陽能公司正力爭在中國保定實現每年3000噸的多晶硅產量。
由Ⅲ-V族元素構成的半導體材料是直接禁帶化合物，因此具有最高的轉換效率。但是，它們的價格非常昂貴，主要用于衛星和軍事應用，通常采用光學聚光和復雜的跟蹤系統，能夠實現40％的轉換效率。長期來看，薄膜技術對于降低太陽能光電系統的成本具有最大的潛力。薄膜太陽能電池中使用的材料，例如碲化鎘(CdTe)和銦化銅(鎵)的二硒化物(CIs或CIGS)都是較強的吸光材料，只需要1μm的厚度。這樣一來，材料成本就可以大大降低了。薄膜太陽能電池也能夠采用非晶硅(a―Si)來制造，非晶硅是第一種實現商用太陽能產品的薄膜材料。這種太陽能電池如果采用非晶體硅基材料或者CdTe和CIGS時，能量轉換效率在10％到18％之間。薄膜太陽能電池的產量從2006年的181MW增長到2007年的400MW，增長了一倍多，占據了約10％的市場份額。這些產品在低功耗(低于50W)和消費電子產品領域具有很好的應用前景。
【關鍵詞】 光生伏打電池 光譜特性 轉換效率
前言
本文主要簡述了光生伏打電池的工作原理，并通過對光譜特性的分析，進行光生伏打電池的改進，從而提高其光電轉換效率。
一、外光電效應
外光電效應是指光照使物體吸收光子并激發出自由電子的現象。當物體表面在特定的光幅照作用下，物體會吸收光子，并發射自由電子，微觀上表現為單個光子把他的全部能量傳遞給一個自由電子，使得自由電子的能量增加一個普朗克常數。當電子獲得的能量大于物體的逸出功時，自由電子克服物體表面的束縛而逸出，形成電子發射，從而產生電動勢，這就是光生伏打電池的基本工作原理。
根據力做功的定義，對于單個光子的能量，得到光子的能量公式：
其中p為單個光子的沖量，λ為波長，h為普朗克常數，f為光譜頻率。
只有當物體中的電子吸收的入射光子能量足以克服物體表面的逸出功時，電子才可以逸出物體表面，產生光電子發射。因為一個光子的能量只能結合一個電子，因此要使一個電子逸出，光子能量必須超過逸出功。
其中A為物體的逸出功，m為電子質量，v為電子逸出物體后的初速度。
光生伏打電池的基本工作元器件就是PN結，即N型半導體和P型半導體結合在一起構成一塊晶體。當光照射到PN結時，如果光子的頻率達到紅限頻率，由于光電效應，就在PN結處激發出了自由電子，產生電子――空穴對。在PN結電場的作用下，N區的光生空穴被拉向P區，P區的光生電子被拉向N區。結果，在N區就聚集了負電荷，P區就聚集了正電荷，于是在N區和P區之間就出現了電位差，產生了光生電動勢。
二、光敏材料的光譜特性
不同的光敏材料對于不同頻率的光有不同的敏感度，而對于光生伏打電池，不同的制作材料則會對不同頻率的光有不同的光電轉換效率。
每一種材料都會在自身的紅限頻率以上對其中某一段頻率的光最敏感，同時也結意味著有可能會產生最高的光電轉換效率。
物質的波長與構成物質的粒子的沖量有關，即與粒子的質量和熱運動的速度有關。不同的物質在不同的環境下，因為有不同的粒子質量和不同的熱運動速度而有不同的物質波長。根據物質的諧振現象，當光源的波長與物質的波長越接近，他們的諧振幅度就越大，就可以產生越大的電流，從而這種物質就會對與其相近波長的光源有很高的敏感度，這意味著這種物質對與其相近波長的光源有可能產生很高的光電轉換效率。
根據光敏材料的光譜特性，不同的物質確實會對不同頻率的光有不同的敏感度，也會產生不同強度的光電效應。每一種光敏材料都會在光譜上有一個敏感度的峰值，會對其中某一頻率段的光最為敏感。
如上圖所示，為硅光電池和硒光電池的光譜特性曲線。從圖中可以看出，硒光電池在可見光譜范圍內有較高的靈敏度，峰值波長在0.54μm附近，適宜可見光的光電轉換。硅光電池應用的范圍在0.4μm～1.1μm，峰值波長在0.85μm附近，因此硅光電池適宜波長較長的光的光電轉換。在實際應用中，我們通常選擇根據光源的性質來選擇光電池，但是光電池的轉換效率依然僅僅維持在20%以下，難以達到我們的預期。
三、電池分層結構提高光電轉換效率假設
由于光敏材料的光譜特性，本文提出電池分層結構來提高光電轉換效率的假設。即在接收光源時，電池分層，每一層都采用不同的材料，從而對不同頻率的光都相對應有一層是可以產生一個較高的光子能量吸收率。
當一個光源產生一束混合光時，照射在分層的電池接收層上，每一層都可以在相對應的頻率范圍內有一個較高的轉換效率，未被上一層吸收的能量就可以繼續在下一層進行能量轉換，從而盡可能多的利用每一種光的能量，達到較高的能量轉換效率。
四、結束語
光電池作為一種可再生能源的能量轉換，必將會在未來有很大的發展。電池分層結構僅僅作為一種可行的辦法來提高光電池的光電轉換效率。
參 考 文 獻
[關鍵詞]硅光電池；單片機；照度；測量
中圖分類號：tp212.9 文獻標識碼：a 文章編號：1009-914x（2014）20-0095-01
1 引言
硅光電池是一種自發電式的光電元件，在受到光照時能夠產生某一方向的電動勢，在沒有電源的條件下，會有電流通過外電路。硅光電池在不同的光照度下，產生的電動勢和光電流是不同的，其線性范圍較寬，接近短路狀態時，可以作為電流源使用。
采用單片機作為主控制器，實現將硅光電池輸出的模擬信號轉換為數字信號，并通過數據處理，還原出照度值，直接顯示在顯示器上，或者對于密封環境采用rs-485通信方式將數據傳輸到外部顯示器顯示。
2 系統組成及電路設計
采用硅光電池檢測照度信號的系統組成如圖1。
單片機采用c8051f410型，它含有12位ad轉換器，基準電壓選擇1.5v。裸片硅光電池的輸出信號通過信號調理電路，接入單片機的a/d端口，通過a/d轉換后進行數據的處理，包括線性化、溫度補償和工程轉換等處理，再經過單片機的i/o接口把相應的電壓數值顯示在lcm046液晶顯示模塊上，并通過uart接口與外部設備通信，比如pc機。
由于單片機的a/d端輸入信號是0～1.5v的電壓信號，硅光電池輸出的電流信號需轉換為對應的電壓信號，才能接至單片機，圖2（a）電路實現弱電流到電壓信號的轉換，u1接在單片機的a/d輸入端。lcm046是一種4位多功能通用型8段式的液晶顯示模塊，具有尺寸小，功耗低，顯示清晰的特點，單片機提供3個端口與lcm046連接，驅動其正常顯示。rs-485接口用于測量數據的遠傳，它是異步、半雙工通信方式，rs-485轉換ic有4個引腳與單片機連接，如圖2（c），當儀表用于測量密封環境中的照度時，啟用此通信電路可實時的將測量值傳輸到外部進行顯示或存儲。
3 程序設計
系統程序主要包括主程序和定時器中斷服務程序。主程序含有系統初始化、數據采集和數據處理兩部分。系統初始化主要是針對系統的將使用的功能進行配置，包括系統時鐘、i/o端口、a/d轉換、定時器、uart端口的參數設定。系統時鐘選用24.5mhz的內部振蕩器；使能端叉功能，使i/o端口具有特殊功能；設置p0.2 作為模擬量輸入端，a/d轉換的基準電壓為內部1.5v；使能uart串口通信功能，采用8 位uart 方式，每個數據字節共使用10 位：一個起始位、8 個數據位（lsb 在先）和一個停止位，數據傳輸速率為9600bit/s。數據的采集和處理包括數字濾波、線性化處理和標度變換，數字濾波采用平均值濾波，連續采集256次數據，取其總和的平均值，為了獲取此平均值與照度之間的對應關系，使用標準照度計進行標定，其對應關系如表1。當采樣值落于表1中的某一區間時，對應照度值在此區間按線性計算，如公式（1）所示，如rn≤r
定時器中斷服務程序主要用于顯示屏定時更新和串口數據遠傳，根據需要可設定更新或傳輸的頻率，對于顯示屏更新一般是3次/秒；串口數據遠傳頻率可高一些。
系統工作流程如圖3所示。
4 結論
硅光電池在一定范圍內線性度較好，將它作為光感傳感器，以單片機作為控制器進行照度的測量，測量準確度高，通過rs-485數據傳輸可以實時的顯示和存儲相關數據，便于后期分析、處理，比如對某些生物、化學發光過程的強度進行精確測量和記錄，可實現對反應物組分含量或功能的測定，對產品性能的測試和優化起著指導性作用，在醫學、食品學、藥理學、農業和環境科學等領域有一定的應用前景。
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作者簡介
馬棟萍，女，碩士，北京聯合大學教師，高級實驗師，主要研究方向：物聯網技術、智能儀器儀表。
關鍵詞：硅光電池；開路電壓；光信號；關系
中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0251-02
一、硅光電池原理及運用
硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件。其具有較多的優點，如性能穩定、光譜范圍寬、頻率特性好、能量轉換效率高、結構簡單、重量輕、壽命長、價格便宜、使用方便等，因而得到廣泛應用。硅光電池是一種直接把光能轉換成電能的半導體器件，用此技術制作的光電池使用方便，特別是近年來微小型半導體逆變器迅速發展，促使其應用更加快捷。[1]硅光電池的應用方面：光敏傳感器的基礎是光電效應，即利用光子照射在器件上，使電路中產生電流或使電導特性發生變化的效應。目前半導體光敏傳感器在數碼攝像、光通信、航天器、太陽能電池等領域得到了廣泛應用，在現代科技發展中起到了十分重要的作用。能源利用方面，硅光電池串聯或并聯組成電池組與鎳鎘電池配合、可作為人造衛星、宇宙飛船、航標燈、無人氣象站等設備的電源；也可做電子手表、電子計算器、小型號汽車、游艇等的電源。光電檢測器件方面，用作近紅外探測器、光電讀出、光電耦合、激光增加準直、電影還音等設備的光感受器。硅光電池是一個大面積的光電二極管，它被設計用于把入射到它表面的光能轉化為電能，光電池的種類很多，常見的有硒、硅、砷化鎵、氧化銅、硫化鉈、硫化鎘等，其中最受重視、應用最廣的是硅光電池。光電池是一種特殊的半導體二極管，能將可見光轉化為直流電。有兩種基本類型的半導體材料，分別叫做正電型（或P型態）和負電型（或N型態）。光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用半導體pn結（pn junction）的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池（solar cell）。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件（module），再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。光伏發電的優點是較少受地域限制，因為陽光普照大地；光伏系統還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電及建設同期短的優點。
二、硅光電池光照實驗
在硅光電池光照試驗中硅光電池負載為零時，短路電流在相當大的范圍由與光照度成線性關系；而開路電壓與光照度的關系，顯非線性。因此，由實驗知，負載電阻愈小，光電流與照度之間線性關系愈好。且線性范圍寬。光功率計中的內部電路，須達到在待測量光照度的范圍內，其等效電阻大小達到規定小的要求。并且通過實驗我們探究到光電池具有以下幾個基本特性：光譜特性：光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。當P-N結受光照時，樣品對光子的本征吸收和非本征吸收都將產生光生載流子。它有一系列優點：性能穩定，光譜范圍寬，頻率響應好，轉換率高，能耐高溫輻射等。它的結構很簡單，核心部分是一個大面積的PN結。因此，可用作光電探測器和光電池，被廣泛用于太空和野外便攜式儀器等的能源。硅光電池光照實驗原理如下：在P型硅片上擴散一層極薄的N型層，形成PN結，再在該硅片的上下兩面各制一個電極（其中光照面的電極成“梳狀”，并在整個光照面鍍上增透膜，利于光的入射。），當光照射在硅光電池的光照面上時，若入射光子能量大于硅的能隙時，光子能量將被半導體吸收，產生電子-空穴對。[2]它們在運動中一部分重新復合，其余部分在到達PN結附近時受PN結內電場的作用，空穴向P區遷移，使P區顯示正性，電子向N區遷移，使N區帶負電，因此在PN結上產生了電動勢。如果在硅光電池兩端連接電阻，回路內就形成電流，這是硅光電池發生光電轉換的原理，這種原理不需外加電源而能直接把光能轉換成電能。在硅光電池光照實驗中，硅光電池在一定的光照條件下的光生電動勢稱為開路電壓，開路電壓與入射光照強度Ee的特性曲線稱為開路電壓曲線，也可以是硅光電池的電動勢與入射光強之間的特性曲線稱為開路電壓曲線，而開路電壓可直接用電位差計讀（當所測電壓超過電位差計量程時，自行設法擴大量程）。
三、硅光電池開路電壓與光信號的關系
光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓。硅光電池照度越大，短路電流越大，開路電壓越大，但開路電壓影響不大電池的開路電壓等于電池在斷路時（即沒有電流通過兩極時）電池的正極電極電勢與負極的電極電勢之差。光敏傳感器的基礎是光電效應，即利用光子照射在器件上，使電路中產生電流或使電導特性發生變化的效應。光電式傳感器在檢測和控制中應用非常廣泛。電池的開路電壓用V開表示，即V開=Ф+-Ф-，其中Ф+、Ф-分別為電池的正負極電極電位。[3]光信號發生器，是一種特殊的信號源，不僅具有一般信號源波形生成能力，而且可以仿真實際電路測試中需要的任意波形。在我們實際的電路的運行中，由于各種干擾和響應的存在，實際電路往往存在各種缺陷信號和瞬變信號，發射頭發出激光信號，信號通過光纖傳播到目的，利用的是激光的集中度高，和反射原理如果在設計之初沒有考慮這些情況，有的將會產生災難性后果。任意波發生器可以幫您完成實驗，仿真實際電路，對您的設計進行全面的測試。由于任意波形發生往往依賴計算機通訊輸出波形數據。在計算機傳輸中，有些任意波形發生器有波形下載功能，在作一些麻煩費用高或風險性大的實驗時，通過數字示波器等儀器把波形實時記錄下來，然后通過計算機接口傳輸到信號源，直接下載到設計電路，更進一步實驗驗證。電池的開路電壓，一般均小于它的電動勢。這是因為電池的兩極在電解液溶液中所建立的電極電位，通常并非平衡電極電位，而是穩定電極電位。光譜響應峰值所對應的入射光波長是不同的；光照特性；頻率響應；溫度特性：溫度特性光電池的溫度特性是描述光電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況；以及穩定性。短路電流隨溫度上升卻是緩慢增加的。硅光電池是近幾年，國際上的準雙光束紫外可見分光光度計使用最多的一種硅光電池。它被分為可見區使用的硅光電池和紫外可見區使用的硅光電池兩種，可見區使用的硅光電池的光譜響應范圍一般為320～1100nm，一般峰值波長位置在960nm左右。如日本浜松公司的S1337-16BR、S13 37-3 3BR等硅光電池就是。紫外可見區使用的硅光電池，其光譜響應范圍一般為190～1100nm，一般峰值波長位置也在960nm左右，如S13 37-BQ、S133 6-8BQ、S23 87SERIES等硅光電池。[4]但近幾年，國外有些硅光電池的光譜響應波長峰值可在400～500nm，如日本浜松公司的S7505硅光電池，其波長范圍為400～540nm，峰值位置在460nm；日本浜松公司的S7686硅光電池，其波長范圍為480～660nm。峰值位置在550nm。還有峰值位置在254nm的、更適合紫外可見分光光度計的使用的硅光電池，如日本浜松公司的S26 48-2 54型硅光電池，其峰值位置在254nm。光電池在不同的光照度下，光生電動勢和光電流是不相同的。而且在光照度為20001x時就趨于飽和，在光信號斷續變化的場合，也可以把光電池作為電壓源使用。硅光電池的工作原理基于光生伏特效應，它是在一塊N型硅片上用擴散的方法摻人一些P型雜質而形成的一個大面積PN結，當光照射P區表面時，若光子能量加大于硅的禁帶寬度，若用導線連接P區和N區，電路中就有光電流流過。[5]
光信號就是說在光里面加入一些元素，使得在光的傳播中帶著這些信息，光是電磁波，比如改變這束光的偏振方向，代表0，未改變的代表1，那么在接收端就能收到信號，然后通過轉換成類似1.0.0.1的信號。通過實驗我們得出硅光電池負載為零時，短路電流在相當大的范圍由與光照度成線性關系；光功率計中的內部電路，須達到在待測量光照度的范圍內，其等效電阻大小達到規定小的要求。特別是近年來微小型半導體逆變器迅速發展，促使其應用更加快捷。美、日、歐和發展中國家都制定出龐大的光伏技術發展計劃。據報道，全球發展、建造太陽能住宅（光電池作屋頂、以下按其材料分類，展示光伏技術、產業及市場發展動向。它被設計用于把入射到它表面的光能轉化為電能，因此，可用作光電探測器和光電池，被廣泛用于太空和野外便攜式儀器等系統也有運用到這種能量轉換。
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【關鍵詞】發光二極管；白光；波長轉換
隨著人類資源的進一步短缺，LED作為新一代照明光源，逐漸取代傳統光源。獲得白光LED的方法有多種，其中包括利用藍光LED與黃色熒光粉配合形成白光，以及利用紫外線LED芯片激發紅色、綠色、藍色熒光粉來產生白光。然而，不論是藍光LED激發黃色熒光粉，還是紫外光LED加RGB三波長熒光粉，關鍵技術都在于如何把熒光粉有效的附著在晶粒上以進行波長轉換。
為了研究與白光LED中波長轉換元件相關的專利技術的發展情況，本文利用S系統中多數據庫，結合相關的IPC分類號、關鍵詞、并使用轉庫檢索等檢索策略進行專利文件篩選。通過S系統中的統計命令以及excel表格對篩選結果進行了統計分析。
根據分析結果可知，關于白光LED中波長轉換元件的專利申請始于1997年，奧斯蘭姆奧普托半導體公司提出了將熒光粉混入透明封裝材料，用于對發光芯片進行封裝以實現波長轉換獲得白光。2000年，該公司提出在上述結構的上方加載透鏡，以實現更好的出光。從2004年起，專利申請出現了迅猛增長，到2013達到高峰，年申請量為18件。期間，2005年，美國安捷倫科技有限公司提出在發光芯片上施加混有熒光粉的透明硅膠，并用透明封裝材料將上述結構整體包覆以實現LED全方位的出光。同年，日本斯坦雷電氣株式會社提出采用帶腔的基體來收納LED芯片以及芯片上方的透明樹脂間隔物，并于透明樹脂間隔物的上方設置混合有熒光體的波長轉換間隔板，此結構在獲得白光的同時，可降低波長轉換間隔板內的熒光體所產生的熱，實現更高的發光效率。2006年，首爾OPTO儀器股份有限公司提出一種高色溫、高顯色指數的發光裝置，其包含紅綠藍三個發光二極管以及上方的波長轉換構件。2007年，臺灣光碩光電股份有限公司提出利用藍光發光二極管芯片與綠光發光二極管芯片做為光源，而以紅色熒光層作為光轉換層，調整芯片數量、電流以及紅色熒光劑的劑量，獲得色溫可調整的白光LED。2009年，臺灣晶元光電股份有限公司提出采用可發出波長相異的色光的三個光源，通過光學元件及載體的設計使光源所發的光進行高效率的混光以獲得均勻的白光。2010年，臺灣億光電子工業股份有限公司提出具有包含不同的濃度分布的波長轉換物質的第一和第二封裝層以及透鏡結構，由發光二極管芯片的各方向所發出的光線經過不同濃度的波長轉換物質，而使各方向的光線受到近似程度的轉換，以得到均勻的白光，同時，通過該透鏡結構，發光二極管裝置所發出的光線可以更集中于一方向射出。2011年，三菱化學株式會社提出在凹槽內的發光芯片上方設置板狀的波長轉換部，在獲得高顯色指數白光的同時實現了散熱。2012年，南通脈銳光電科技有限公司提出采用光學波長轉換的熒光玻璃涂層，有效解決了芯片的散熱問題。
中國申請量從2007年開始崛起，在2009年至2011年期間飛速發展，并于2011年申請量幾乎達到全球申請量的三分之一，期間僅在2009年伴隨著世界金融危機時有少量回調。可見，隨著照明技術的蓬勃發展，有關高色度白光LED的研究在國內已經越發受到重視。需要注明的是，至2014年中期之后的專利申請由于系統原因尚未統計進來。
白光LED中波長轉換元件相關專利技術的專利申請國主要集中在中國、臺灣、日本、美國、韓國、荷蘭、德國、新加坡等國家和地區，其中，中國擁有的專利申請數量最多，達到全球總量的27%，臺灣申請量達到全球總量的24%，日本申請量達到全球總量的14%，韓國申請量達到全球總量的10%，荷蘭申請量達到全球總量的10%，美國申請量達到全球總量的9%。
分析各國專利申請的主要申請人的分布情況得知，皇家飛利浦電子股份有限公司為行業的龍頭老大，申請量遙遙領先，擁有11件專利申請。韓國的三星LED株式會社排行第二，擁有6件專利申請。臺灣的旭明光電股份有限公司、億光電子工業股份有限公司、晶元光電股份有限公司均擁有多項專利申請，可見臺灣在該領域整體實力最強。日本的松下電器產業株式會社、株式會社東芝也有較大的申請量，體現出較強的實力。美國的安捷倫科技有限公司，德國的奧斯蘭姆奧普托半導體公司也在業界具有較大的影響力。中國申請人在該統計中占據了2席，可見我國相關企業在該領域也投入了較大的研發力量。中國的專利申請人主要集中在南通脈銳光電科技有限公司、蘇州晶品光電科技有限公司、四川柏獅光電技術有限公司以及山東華光光電子有限公司等，以中小公司為主，且專利申請量都不超過4件，高校中以華南師范大學為首，專利申請量為3件。
為了進一步了解國外申請人在該領域對中國市場的關注程度，我們分析了其他國家/地區在華專利申請的分布情況。結果表明，白光LED波長轉換元件技術的專利申請除了本國以外，主要來自臺灣和日本，該兩國占有較多的申請量，分別接近25%和15%，臺灣和日本是我國LED企業在發展中應當重點關注的對象。
