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太陽能路燈LED工作原理與設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間：2014/12/8 9:23:03 來源：本站
前語：跟著國(guó)際動(dòng)力危機(jī)的加重，各國(guó)都在尋求處理動(dòng)力危機(jī)的辦法，一條路途是尋求新動(dòng)力和可再生動(dòng)力的運(yùn)用；另一條是尋求新的節(jié)能技能，下降動(dòng)力的消耗，進(jìn)步動(dòng)力的運(yùn)用功率。
太陽能是地球上最直接最遍及也是最清洗的動(dòng)力，太陽能作為一種巨量可再生動(dòng)力，每天到達(dá)地球外表的輻射能大概等于2.5億萬桶石油，能夠說是取之不盡、用之不竭。LED的光譜簡(jiǎn)直悉數(shù)集中于可見光頻段，所以發(fā)光功率高，通常人都以為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是巨大的壯舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源更巨大的改革。
太陽能LED照明集成了太陽能與LED的長(zhǎng)處。
本文對(duì)一款太陽能LED大功率路燈做了深入討論與具體介紹，如圖1。
1、體系介紹
1.1 體系根本構(gòu)成簡(jiǎn)介
如圖2，體系由太陽能電池組件有些（包含支架）、LED燈頭、操控箱 （內(nèi)有操控器、蓄電池）和燈桿幾有些構(gòu)成；太陽能電池板光效到達(dá)127Wp/m2，功率較高，對(duì)體系的抗風(fēng)規(guī)劃十分有利；燈頭有些以1W白光LED和1W黃光LED集成于打印電路板上排列為一定距離的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源。
操控箱箱體以不銹鋼為原料，漂亮耐用；操控箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電操控器。本體系選用閥控密封式鉛酸蓄電池，因?yàn)槠渚S護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于體系維護(hù)費(fèi)用的下降；充放電操控器在規(guī)劃上統(tǒng)籌了功用完備（具有光控、時(shí)控、過充維護(hù)、過放維護(hù)和反接維護(hù)等）與成本操控，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。
1.2 作業(yè)原理介紹
體系作業(yè)原理簡(jiǎn)略，運(yùn)用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白日太陽能電池板接納太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，通過充放電操控器儲(chǔ)存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐步下降至10lux擺布、太陽能電池板開路電壓4.5V擺布，充放電操控器偵測(cè)到這一電壓值后動(dòng)作，蓄電池對(duì)燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后，充放電操控器動(dòng)作，蓄電池放電完畢。充放電操控器的首要效果是維護(hù)蓄電池。
2、體系規(guī)劃思維
太陽能路燈的規(guī)劃與通常的太陽能照明對(duì)比，根本原理一樣，可是需求思考的環(huán)節(jié)更多。下面將以香港真明媚集團(tuán)有限公司的這款太陽能LED大功率路燈為例，分幾個(gè)方面做剖析。
2.1 太陽能電池組件選型
規(guī)劃需求：廣州區(qū)域，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W，每天作業(yè)時(shí)數(shù)8.5h，確保接連陰雨天數(shù)7天。
⑴ 廣州區(qū)域近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2，經(jīng)簡(jiǎn)略核算廣州區(qū)域峰值日照時(shí)數(shù)約為3.424h；
⑵ 負(fù)載日耗電量 = = 12.2AH
⑶ 所需太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A
在這里，兩個(gè)接連陰雨天數(shù)之間的規(guī)劃最短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件體系歸納損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電功率。
⑷ 太陽能組件的起碼總功率數(shù) = 17.2×5.9 = 102W
選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的標(biāo)準(zhǔn)電池組件，應(yīng)當(dāng)能夠確保路燈體系在一年大多數(shù)情況下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.2 蓄電池選型
蓄電池規(guī)劃容量核算對(duì)比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡(jiǎn)略。
依據(jù)上面的核算曉得，負(fù)載日耗電量12.2AH。在蓄電池充溢情況下，能夠接連作業(yè)7個(gè)陰雨天，再加上第一個(gè)晚上的作業(yè)，蓄電池容量：
12.2×（7+1） = 97.6 （AH），選用2臺(tái)12V100AH的蓄電池就能夠滿意需求了。
2.3 太陽能電池組件支架
2.3.1 傾角規(guī)劃
為了讓太陽能電池組件在一年中接納到的太陽輻射能盡可能的多，咱們要為太陽能電池組件挑選一個(gè)最好傾角。
對(duì)于太陽能電池組件最好傾角疑問的討論，這些年在一些學(xué)術(shù)刊物上呈現(xiàn)得不少。本次路燈運(yùn)用區(qū)域?yàn)閺V州區(qū)域，依據(jù)本次規(guī)劃參閱有關(guān)文獻(xiàn)中的材料[1]，選定太陽能電池組件支架傾角為16o。
2.3.2 抗風(fēng)規(guī)劃
在太陽能路燈體系中，構(gòu)造上一個(gè)需求十分重視的疑問即是抗風(fēng)規(guī)劃�？癸L(fēng)規(guī)劃首要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)規(guī)劃，二為燈桿的抗風(fēng)規(guī)劃。下面按以上兩塊別離做剖析。
⑴ 太陽能電池組件支架的抗風(fēng)規(guī)劃
依據(jù)電池組件廠家的技能參數(shù)材料，太陽能電池組件能夠接受的頂風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s（相當(dāng)于十級(jí)颶風(fēng)），依據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件接受的風(fēng)壓只需365Pa。所以，組件自身是完全能夠接受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，規(guī)劃中關(guān)鍵要思考的是電池組件支架與燈桿的銜接。
在本套路燈體系的規(guī)劃中電池組件支架與燈桿的銜接規(guī)劃運(yùn)用螺栓桿固定銜接。
⑵ 路燈燈桿的抗風(fēng)規(guī)劃
路燈的參數(shù)如下：
電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m
規(guī)劃選擇燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm
如圖3，焊縫地點(diǎn)面即燈桿損壞面。燈桿損壞面反抗矩W 的核算點(diǎn)P到燈桿遭到的電池板效果荷載F效果線的距離為PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿損壞面上的效果矩M = F×1.545。
依據(jù)27m/s的規(guī)劃最大答應(yīng)風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的根本荷載為730N。思考1.3的安全系數(shù)，F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。
所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
依據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形損壞面的反抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。
上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。
損壞面反抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）
=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3
=88.768×10－6 m3
風(fēng)荷載在損壞面上效果矩導(dǎo)致的應(yīng)力 = M/W
= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa
其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。
所以，規(guī)劃選擇的焊縫寬度滿意需求，只需焊接質(zhì)量能確保，燈桿的抗風(fēng)是沒有疑問的。
2.4 操控器
太陽能充放電操控器的首要效果是維護(hù)蓄電池。根本功用必須具有過充維護(hù)、過放維護(hù)、光控、時(shí)控與防反接等。
蓄電池防過充、過放維護(hù)電壓通常參數(shù)如表1，當(dāng)蓄電池電壓到達(dá)設(shè)定值后就改動(dòng)電路的狀況。
在選用器件上，當(dāng)前有選用單片機(jī)的，也有選用對(duì)比器的，計(jì)劃較多，各有特色和長(zhǎng)處，應(yīng)當(dāng)依據(jù)客戶群的需求特色選定相應(yīng)的計(jì)劃，在此不逐個(gè)臚陳。
2.5 外表處理
該系列商品選用靜電涂裝新技能，以FP專業(yè)建材涂料為主，能夠滿意客戶對(duì)商品外表色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的需求，一起商品自潔性高、抗蝕性強(qiáng)，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工技能規(guī)劃為熱浸鋅的基礎(chǔ)上涂裝，使商品功能大大進(jìn)步，到達(dá)了最嚴(yán)格的AAMA2605.2005的需求，其它指標(biāo)均已到達(dá)或超越GB的有關(guān)需求。
3、完畢語
全體規(guī)劃根本上思考到了各個(gè)環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型規(guī)劃與蓄電池容量選型規(guī)劃選用了當(dāng)前最通用的規(guī)劃辦法，規(guī)劃思維對(duì)比科學(xué)；抗風(fēng)規(guī)劃從電池組件支架與燈桿兩塊做了剖析，剖析對(duì)比全部；外表處理選用了當(dāng)前最領(lǐng)先的技能技能；路燈全體構(gòu)造精約而漂亮；通過實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。
當(dāng)前，太陽能LED照明的初出資疑問仍然是困惑咱們的一個(gè)首要疑問�？墒牵柲茈姵毓庑г谥鸩竭M(jìn)步，而報(bào)價(jià)會(huì)逐步下降，同樣地市場(chǎng)上LED光效在疾速地進(jìn)步，而報(bào)價(jià)卻在下降。與太陽能的可再生、清洗無污染以及LED的環(huán)保節(jié)能對(duì)比，慣例化石動(dòng)力日趨嚴(yán)重，而且運(yùn)用后對(duì)環(huán)境會(huì)造成了日益嚴(yán)重的污染。所以，太陽能LED照明作為一種方興未艾的野外照明，展現(xiàn)給咱們的將是無量的生命力和寬廣的前景。
