中華民國第55屆中小學科學展覽會
作品說明書
日光燈充電器
摘要
此次實驗，是拿生活中常見到之照明設備，「日光燈」。因為在燈管的某些角度的照射量，實質上是用不到的，為了不要白白浪費此看似微乎其微的能源，所以希望在照明的同時，也能從中取得電量。所以做此實驗，將太陽能充電迴路與日光燈結合，所取得之電量先儲存於USB接頭充電中，也不會增加原始電力消耗量，減少對環境的汙染，希望可以達到回收能源的目的，也能以所學的機械領域的概念，跨足能源科技的研究。
(一)蒐集太陽能相關資訊 (二)擬定概略實驗流程 (三)討論實驗中所需控制的變因 (四)設計充電電路 | (五)實驗測試 (六)正式實驗 (七)統計數據 (八)完成作品、攥寫報告 |
二、實驗方法
(一)充電電路
太陽能板固定於燈罩上，日光燈的正後方。以一片太陽能板充電，兩片並聯、三片並聯…六片並聯，來進行實驗。
因為考量到有無太陽能板有可能會影響到室內亮度的關係，所以我們做了一些實驗，看看有無太陽能板會不會影響太大。
圖3、實驗距離示意圖 圖4、距離實驗數據圖
(三)公式
1.
2.
3. 
An︰代表各電流 (以mA為單位)
Tn ︰代表各電流持續的時間 (以秒為單位)
實驗結果
一、並聯電流預估
圖5中可看出，太陽能板並聯數目越多，實際值會有漸緩的趨勢。而我們以實際值的點，得到電流特性曲線公
y1= －0.1598X2 ＋2.013X －0.525 X：太陽能板並聯數目 y1：預估電流量 圖5、電流量實際值與理論值比較
二、依並聯電流再預估充電量
我們將預估電流量代入公式1中，先算出1小時、2小時、3小時的太陽能發電量的數據。且如圖六所示，將太陽能發電量假設全部充入電池之中，所以也可以叫做預估充電量。
圖6、單位小時預估充電量
實驗中，依實際值所取得的數據曲線，與預估值的比較圖如下:
圖7、一小時比較 圖8、兩小時比較 圖9、三小時比較
三、充電效率曲線圖
如圖10所示，將圖7、圖8及圖9的充電實際值，算出充電效率。其中，扣除掉較超過120%之較為極端的百分比，作平均後，可得充電效率則為95%。
圖10、充電效率
四、依照實驗結果找預估公式
將所有的實際值數據，全部換算成每小時的充電量後。在每單位小時的數據中，找出一條特性曲線，從中可以得到公式 ：
y2=0.0589X2 +0.5067X +2.3277 X ：太陽能板數目 y2：每小時預估充電量
圖11、充電量特性曲線
五、充電量預估法比較
依實驗結果內容中，總充電量預估，主要有兩種方法：
方法一是先以電流特性曲線公式，找出理論電流後，再乘上單位小時。 (y1×H)
方法二種是以實驗結果的特性曲線公式，直接做總電量的預估。 (y2)
另外，採用第一種加上第二種後的平均，作為第三種預估法。 [(y1×H)+y2]/2
我們利用，比值=(實際值/預估值)，來做比較，所得結果下表：
結果中得知，預估法二較為接近實驗值，其次是預估法三。所以用預估法二的經驗公式來做預估，是較為準確的。
六、預估教室每小時充電量
如圖12敝校教室照明設備，每個燈座是由4根瓦數20W 的日光燈組成。依照預估法二的算法，一個燈座每小時總充電量為48.4mAh，而在平均充電效率為95%的情況下，大約為46mAh。且一天上課時間，開燈至少10小時下，估計可將2600mAh的手機充飽3次。
圖12、教室照明設備
結論
1.本團隊日光燈的概念設計，可把多餘無用的日光燈光線加以收集，變成電能。
充電效率約在95%上下。
2.日光燈為一般教室、辦公室中常見的燈具，如配合3V、95mA的單晶太陽能板並
聯充電。
3.充電電池中的電量，可做很多的應用，如給小型電器使用，或是用於緊急指示
燈。
4.利用日光燈當作光源，太陽能板光線取得來源穩定，不受天候、季節的影響。
5.充電電路中，使用電壓1.2V的電池。太陽能發電過程中，不會發出噪音、過熱
、走火的現象。對學生而言，安全無虞。
6.根據照度實驗，太陽能板對於照度有些許影響，減少月在10%以內，但因為教室光燈管較多，同學幾乎沒有感覺。
