太阳能LED路灯解决方案

1、+1，背景介绍 +2，大功率led路灯具有的优点 +3，太阳能路灯的工作原理 +4，太阳能led的其他应用 随着社会的发展，可再生能源的应用越来越受青睐。其中太阳能 作为一种清洁、安全、绿色的可再生能源，被认为是世界上最有 发展前景的新能源技术之一。传统的路灯采用高压市电供电，必 须铺设大量的电缆，并挖掘大量的电缆沟。这势必增加整个系统 的安装成本与维护成本。而太阳能路灯不用铺设复杂的线路，只 需要一个安装基座即可，节省了安装成本，并且太阳能路灯以免 费的太阳能作为能源，绿色环保，无需支付电费。因此太阳能路 灯在城市道路、工业园区、绿化带、广场等场所的照明中将带来 明显的可利用优势。下图为太阳

2、能路灯在城市道路的应用。 +1. 单向光性。led路灯杆本身的特性-光的单向性，没 有光的漫射，保证光照效率。 +2. 光效强。led路灯有独特的二次光学设计，将led路灯 的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率。 已达到节能目的。目前，led的光源效率已达100lm/w， 而且还有很大的发展空间，理论值达到200lm/w。而高 压钠灯的发光效率是随功率增加才有所增加，因此，总 体光效led路灯比高压钠灯强。 +3. 光显色色性高。led路灯的光显色性比高压钠灯高许 多，高压钠灯显色指数只有23左右，而led路灯显色指 数达到70以上，从视觉心理角度考虑，达到同等亮度， led路灯的光

3、照度平均可以比高压钠灯降低30%以上（参 照英国道路照明标准。） +4. 光衰较小。led路灯的光衰小，一年的光衰不到3%， 使用数年仍能达到道路使用照明要求，而高压钠灯光衰 大，一年左右已经下降30%以上，因此led路灯在使用功 率的设计上可以比高压钠灯低。 +5. 节能省电。led路灯有自动控制节能装置，能实现在 满足不同时段照明要求情况下最大可能的降低功率，节 省电能。 +6. 使用相对安全。led是低压器件，驱动单颗led的电压 为安全电压，系列产品单颗功率都为1瓦，所以它是一 个比使用高压电源更安全的电源，特别适合用于公共场 所（例如：路灯照明、厂矿照明、汽车照明、民用照明 等）。

4、+7. 易于维护。每个单元led小片只有很小体积，所以可 以制备成个各种形状的器件，并且适合于易变的环境。 +综合上述原理，大功率led路灯的节能效果显著，代替 高压钠灯可节电60%。尽管大功率led路灯具有很多的优 点，但目前难以大规模替换高压钠灯。究其因，主要是 led路灯质量不够稳定、成本太高所致。尽管如此，led 路灯拥有是节能、理论寿命长、环保灯优点，在全世界 都提倡绿色环保的今天显得十分耀眼，得到了政府和行 业的高度重视与大力支持。 +3.1，工作模式 +在晴朗的白天，太阳能板提供的能量通过控制 器储存到电池中。在夜晚，电池提供能量给 led供电。 +3.2系统基本组成简介 +系统

5、由太阳能电池组件部分（包括支架）、 led灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池）和 灯杆几部分构成；太阳能电池板光效达到 127wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非 常有利；灯头部分以1w白光led和1w黄光led 集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作 为平面发光源。控制箱箱体以不锈钢为材质， 美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和 充放电控制器。本系统选用阀控密封式铅酸蓄 电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护 电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电 控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、 时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与 成本控制，实现很高的性价比。 +3.3工作原理介

6、绍 +系统工作原理简单，利用光生伏特效应原 理制成的太阳能电池白天太阳能电池板接 收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充 放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度 逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路 电压4.5v左右，充放电控制器侦测到这一电 压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池 放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电 池放电结束。充放电控制器的主要作用是 保护蓄电池。 +3.4、系统设计思想 +太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理 相同，但是需要考虑的环节更多。下面将以香港真明丽 集团有限公司的这款太阳能led大功率路灯为例，分几 个方面做分析。 +3.4.1太阳能电池组件选

7、型 +设计要求：广州地区，负载输入电压24v功耗34.5w，每 天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。广州地区 近二十年年均辐射量107.7kcal/cm2，经简单计算广州地 区峰值日照时数约为3.424h； 负载日耗电量=12.2ah 所需太阳能组件的总充电电流=1.0512.2 （3.4240.85）=5.9a 在这里，两个连续阴雨天数之间 的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综 合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。 太阳能组件的 最少总功率数=17.25.9=102w选用峰值输出功率 110wp、单块55wp的标准电池组件，应该可以保证路 灯系统在一年大多数情况下的

8、正常运行。 +3.4.2蓄电池选型 +蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的 峰瓦数要简单。根据上面的计算知道，负 载日耗电量12.2ah。在蓄电池充满情况下， 可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚 上的工作，蓄电池容量： 12.2（7+1） =97.6（ah），选用2台12v100ah的蓄电池 就可以满足要求了。 +3.5太阳能电池组件支架 +3.5.1倾角设计 +为了让太阳能电池组件在一年中接收到的 太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能 电池组件选择一个最佳倾角。关于太阳能 电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在 一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使 用地区为广州地区，依据本次设计参考相 关

9、文献中的资料1，选定太阳能电池组件 支架倾角为16o。 +3.5.2抗风设计 +在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重 视的问题就是抗风设计。抗风设计主要为电池 组件支架的抗风设计。太阳能电池组件支架的 抗风设计依据电池组件厂家的技术参数资料， 太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700pa。 若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风）， 根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只 有365pa。所以，组件本身是完全可以承受 27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中 关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。 在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆 的连接设计使用螺栓杆固定连接。 +3.

10、6控制器 +太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄 电池。基本功能必须具备过充保护、过放 保护、光控、时控与防反接等。蓄电池防 过充、过放保护电压一般参数如表1，当蓄 电池电压达到设定值后就改变电路的状态。 在选用器件上，目前有采用单片机的，也 有采用比较器的，方案较多，各有特点和 优点，应该根据客户群的需求特点选定相 应的方案，在此不一一详述。 +整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰 瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最 通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从 电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面； 表面处理采用了目前最先进的技术工艺；路灯整体 结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹 配性较好。目前，太阳能led照明的初投资问题仍 然是困扰我们的一个主要问题。但是，太阳能电池 光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场 上led光效在快速地提高，而价格却在降低。与太 阳能的可再生、清洁无污染以及led的环保节能相 比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会