家用太陽能照明產(chǎn)品設計探究

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1太陽能產(chǎn)品及光伏技術概述

隨著能源短缺和環(huán)境污染的不斷加劇，太陽能作為新能源之一，其技術的發(fā)展應用一直備受關注。近年來，太陽能的產(chǎn)品設計不斷開發(fā)，大到建筑住宅之中的光伏發(fā)電系統(tǒng)，小到相機背帶設計。此外我們常見戶外的太陽能路燈、草坪燈等以及家庭中的太陽能熱水器、太陽能音響、太陽能洗衣機、太陽能空調(diào)都已得到越來越人的認可與使用。太陽能光伏發(fā)電技術具有巨大的潛能并日趨成熟，其發(fā)電方式利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。太陽能光伏系統(tǒng)組成主要包括：太陽能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成。其中，太陽能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng)，控制器和逆變器為控制保護系統(tǒng)，負載為系統(tǒng)終端。如今，太陽能光伏發(fā)電技術能在一定程度上緩解現(xiàn)代城市居民的用電緊張、浪費過度等問題，對現(xiàn)代家庭低碳節(jié)能生活有著積極的意義。

2現(xiàn)代家庭照明產(chǎn)品設計趨勢

照明產(chǎn)品以創(chuàng)造良好可見度與舒適度為首要目的，家庭生活中的照明產(chǎn)品通過各種光源照亮家庭生活整體空間環(huán)境以及家中獨立物品，傳統(tǒng)照明產(chǎn)品分為主光源、局部光源、輔助光源三種類型。家庭照明產(chǎn)品在提供視覺清晰可見的基本功能以外，還可讓人的心理不再感到孤獨與害怕。但目前很多家用住宅都存在著采光能力不足的問題，因而推動現(xiàn)代家庭照明產(chǎn)品設計的發(fā)展，現(xiàn)代家庭照明趨勢主要可分為兩種：一是以功能為主的明視照明；另一種以舒適感為主的輔助氣氛照明。LED照明產(chǎn)品作為一種新穎的半導體光源，擁有節(jié)能、健康、裝飾、智能等優(yōu)點，LED燈在家庭用電功率低于傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的十幾倍、直流供電等特點。研究開發(fā)太陽能光伏LED照明產(chǎn)品設計，從技術上看，省去逆變器裝置使LED直接與太陽能電池的蓄電池相連，既減小不必要的能量損失，又達到降低經(jīng)濟成本的效果；從經(jīng)濟效益上看，太陽能與LED同為現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品技術的代表，具有長遠發(fā)展的經(jīng)濟效益；從產(chǎn)品的創(chuàng)新性上看，太陽能提供產(chǎn)品技術系統(tǒng)支撐，通過賦予家居LED照明產(chǎn)品，體現(xiàn)家用太陽能照明產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，將現(xiàn)代家用太陽能照明產(chǎn)品與LED進行有機的結合可達到最優(yōu)節(jié)能的照明效果。

3家用太陽能照明產(chǎn)品設計分析

由于家用太陽能照明產(chǎn)品設計受到自然環(huán)境、現(xiàn)代技術發(fā)展以及人機使用等方面的共同影響，使得設計存在一定的制約性條件，同時家用太陽能照明產(chǎn)品不僅要考慮與家用環(huán)境的融合性，更多地考慮人使用的舒適性，進而反映出產(chǎn)品的人性化設計。因而，家用太陽能照明產(chǎn)品以人性化設計為出發(fā)點，從照明產(chǎn)品功能的適應性、結構的可用性、界面的友好性三個層面進行分析研究。

3.1照明功能的適應性

適應性概念最先出自生物學達爾文的進化論，原意用于解釋生物種群的進化與生存環(huán)境的關系，指有機體和自然之間相互協(xié)調(diào)的關系。家用太陽能照明產(chǎn)品設計的適應性主要體現(xiàn)在自然環(huán)境、家用環(huán)境這兩種環(huán)境形式內(nèi)產(chǎn)生直接式接觸，即產(chǎn)品功能與自然環(huán)境相適應、產(chǎn)品形式與家用環(huán)境相融合。由于家用太陽能照明產(chǎn)品的使用性能無論在功能與使用環(huán)境上都離不開太陽能技術，太陽能技術的實現(xiàn)受到日照輻射變化的制約。通過對現(xiàn)有太陽能電池分析，可采用多晶硅和非晶硅薄膜式兩種類型的太陽能電池板，根據(jù)其各自的轉(zhuǎn)換率決定負載產(chǎn)品的不同對象。以目前技術考慮，若采用多晶硅太陽能板能實現(xiàn)整個家居環(huán)境的照明供電困難較大，因而更傾向于采用非晶硅薄膜式太陽能板供應部分直流照明產(chǎn)品用電，集中選取向陽面環(huán)境空間內(nèi)的照明。例如，臥室、書房。根據(jù)家用太陽能照明功能的普遍性，集中選取向陽面環(huán)境空間內(nèi)的照明較為合理。

3.2照明結構的可用性

可用性是產(chǎn)品固有的屬性，家用太陽能照明產(chǎn)品結構的可用性通過分配內(nèi)部裝置結構后作用于外部的形態(tài)設計上。根據(jù)對家用太陽能照明產(chǎn)品結構屬性分析，采用移動分離式，即可分離太陽能發(fā)電裝置中的蓄電池（家用太陽能照明產(chǎn)品的主機）與控制器（家用太陽能照明產(chǎn)品的面板）。此外，家用太陽能照明產(chǎn)品可采用移動分離式設計，可將主機隱藏在家庭角落或櫥柜中，主機與面板通過無線技術進行傳輸與操作，進而將操作面板解放出來，可省去連接布線造成的不便，使用戶通過智能操作面板控制整體家用太陽能照明產(chǎn)品。因此，家用太陽能照明產(chǎn)品操作面板設計成為人性化設計的重點表現(xiàn)部分之一。

3.3照明界面的友好性

現(xiàn)代家庭用戶越來越多憑借設計產(chǎn)品顯示界面的雙向性與互相性進行交互體驗，形成產(chǎn)品的界面成為人和機器進行交流的媒介。家用太陽能照明產(chǎn)品的界面設計主要為了反饋使用情況，往往通過顏色、數(shù)字、圖標的形式反映蓄電池的蓄電量和照明產(chǎn)品負載所需電量，預計持續(xù)供應的電量與時間，家用太陽能照明產(chǎn)品顯示界面應具有引導功能，易學易操作，在使用中感到愉悅、樂趣，從而增加興致。

4家用太陽能照明產(chǎn)品設計方案

該款家用太陽能照明產(chǎn)品設計主要是針對非晶硅太陽能板供給臥室的照明，在整體形態(tài)設計上與現(xiàn)有的開關相結合。界面設計由色環(huán)顯示器、瓦數(shù)顯示以及開關三個部分組成，通過藍、綠、黃、紅四個不同顏色組成色環(huán)顯示器，反映出此時家用太陽能照明產(chǎn)品的用電情況，四個顏色的變化主要是將太陽能板的工作狀態(tài)與蓄電池儲存情況綜合起來，體現(xiàn)在色塊色彩分布面積大小的不同，可以更為直觀地反饋太陽能主機的工作狀態(tài)。其中，藍色為最佳使用狀態(tài)；綠色為可用狀態(tài)僅次于最佳狀態(tài)；黃色為維持狀態(tài)代表較為勉強的工作運行；紅色為危險狀態(tài)表示太陽能嚴重不足，家用太陽能照明產(chǎn)品蓄電池儲存的電量已消耗無幾。通過這四種色塊劃分使用狀態(tài)，讓用戶更好地使用家用太陽能照明產(chǎn)品，在面板中間位置用數(shù)字顯示負載照明產(chǎn)品的功率，告知太陽能照明產(chǎn)品已使用的電量。操作面板的造型整體采用塑料材質(zhì)并以灰白色調(diào)為主，開啟后在色環(huán)與圖標呈現(xiàn)較為亮麗的色彩，其融合LED顯示技術。這款家用太陽能照明產(chǎn)品設計方案與太陽能光伏技術相結合，主要供給臥室照明，對未來家居照明具有一定的設計創(chuàng)新意義，更重要的是對此類新能源產(chǎn)品在現(xiàn)代家庭生活中應用推廣具有積極的意義。

作者:晉詩寧 單位:福建工程學院