太阳能LED照明原理与技能剖析
中心提示：太阳能是地球上最直接最遍及也是最清洁的动力，太阳能作为一种巨量可再生动力，每天到达地球外表的辐射能大约等于2.5亿万桶石油，能够说是取之不尽、用之不竭。
前语：跟着国际动力危机的加重，各国都在寻求处理动力危机的办法，一条路途是寻求新动力和可再生动力的运用；另一条是寻求新的节能技能，下降动力的耗费，进步动力的运用功率。
太阳能是地球上最直接最遍及也是最清洁的动力，太阳能作为一种巨量可再生动力，每天到达地球外表的辐射能大约等于2.5亿万桶石油，能够说是取之不尽、用之不竭。LED的光谱简直悉数集中于可见光频段，所以发光功率高，一般人都以为，节能灯可节能4/5是巨大的壮举，但LED比节能灯还要节能1/4，这是固体光源更巨大的变革。太阳能LED照明集成了太阳能与LED的长处。
本文对一款太阳能LED大功率路灯做了深入讨论与具体介绍
1、体系介绍
1.1 体系根本组成简介
体系由太阳能电池组件部分（包含支架）、LED灯头、操控箱 （内有操控器、蓄电池）和灯杆几部分构成；太阳能电池板光效到达127Wp/m2，功率较高，对体系的抗风规划十分有利；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必定间隔的点阵作为平面发光源。
操控箱箱体以不锈钢为原料，漂亮经用；操控箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电操控器。本体系选用阀控密封式铅酸蓄电池，因为其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于体系维护费用的下降；充放电操控器在规划上统筹了功用完备（具有光控、时控、过充维护、过放维护和反接维护等）与本钱操控，完成很高的性价比。
1.2 作业原理介绍
体系作业原理简略，运用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白日太阳能电池板接纳太阳辐射能并转化为电能输出，通过充放电操控器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐步下降至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电操控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，充放电操控器动作，蓄电池放电完毕。充放电操控器的首要效果是维护蓄电池。
2、体系规划思维
太阳能路灯的规划与一般的太阳能照明比较，根本原理相同，可是需求考虑的环节更多。下面将以香港真明媚集团有限公司的这款太阳能LED大功率路灯为例，分几个方面做剖析。
2.1 太阳能电池组件选型
规划要求：广州区域，负载输入电压24V功耗34.5W，每天作业时数8.5h，确保接连阴雨天数7天。
⑴ 广州区域近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简略核算广州区域峰值日照时数约为3.424h；
⑵ 负载日耗电量 = = 12.2AH
⑶ 所需太阳能组件的总充电电流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A
在这里，两个接连阴雨天数之间的规划最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件体系归纳丢失系数，0.85为蓄电池充电功率。
⑷ 太阳能组件的最少总功率数 = 17.2×5.9 = 102W
选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该能够确保路灯体系在一年大多数情况下的正常运转。
2.2 蓄电池选型
蓄电池规划容量核算比较于太阳能组件的峰瓦数要简略。
依据上面的核算知道，负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充溢情况下，能够接连作业7个阴雨天，再加上第一个晚上的作业，蓄电池容量：
12.2×（7+1） = 97.6 （AH），选用2台12V100AH的蓄电池就能够满意要求了。
2.3 太阳能电池组件支架
2.3.1 倾角规划
为了让太阳能电池组件在一年中接纳到的太阳辐射能尽可能的多，咱们要为太阳能电池组件挑选一个最佳倾角。
关于太阳能电池组件最佳倾角问题的讨论，近年来在一些学术刊物上呈现得不少。本次路灯运用区域为广州区域，依据本次规划参阅相关文献中的材料，选定太阳能电池组件支架倾角为16o。
2.3.2 抗风规划
在太阳能路灯体系中，结构上一个需求十分重视的问题便是抗风规划。抗风规划首要分为两大块，一为电池组件支架的抗风规划，二为灯杆的抗风规划。下面按以上两块别离做剖析。
⑴ 太阳能电池组件支架的抗风规划
依据电池组件厂家的技能参数材料，太阳能电池组件能够接受的顶风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级飓风），依据非粘性流体力学，电池组件接受的风压只需365Pa。所以，组件自身是完全能够接受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，规划中要害要考虑的是电池组件支架与灯杆的衔接。
在本套路灯体系的规划中电池组件支架与灯杆的衔接规划运用螺栓杆固定衔接。
⑵ 路灯灯杆的抗风规划
路灯的参数如下：
电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m
规划选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm
焊缝地点面即灯杆损坏面。灯杆损坏面反抗矩W 的核算点P到灯杆遭到的电池板效果荷载F效果线的间隔为PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，风荷载在灯杆损坏面上的效果矩M = F×1.545。
依据27m/s的规划最大答应风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的根本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N。
所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
依据数学推导，圆环形损坏面的反抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。
上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。
损坏面反抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）
=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3
=88.768×10－6 m3
风荷载在损坏面上效果矩引起的应力 = M/W
= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa
其间，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。
所以，规划选取的焊缝宽度满意要求，只需焊接质量能确保，灯杆的抗风是没有问题的。
2.4 操控器
太阳能充放电操控器的首要效果是维护蓄电池。根本功用有必要具有过充维护、过放维护、光控、时控与防反接等。
蓄电池防过充、过放维护电压一般参数如表1，当蓄电池电压到达设定值后就改动电路的状况。
在选用器材上，现在有选用单片机的，也有选用比较器的，计划较多，各有特色和长处，应该依据客户群的需求特色选定相应的计划，在此不逐个胪陈。
2.5 外表处理
该系列产品选用静电涂装新技能，以FP专业建材涂料为主，能够满意客户对产品外表颜色及环境协调一致的要求，一起产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺规划为热浸锌的基础上涂装，使产品功能大大进步，到达了最严厉的AAMA2605.2005的要求，其它目标均已到达或超越GB的相关要求。
3、完毕语
规划根本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型规划与蓄电池容量选型规划选用了现在最通用的规划办法，规划思维比较科学；抗风规划从电池组件支架与灯杆两块做了剖析，剖析比较全面；外表处理选用了现在最先进的技能工艺；路灯全体结构精约而漂亮；通过实践运转证明各环节之间匹配性较好。
太阳能LED照明的初出资问题仍然是困扰咱们的一个首要问题。可是，太阳能电池光效在逐步进步，而价格会逐步下降，同样地市场上LED光效在快速地进步，而价格却在下降。与太阳能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能比较，惯例化石动力日趋严重，而且运用后对环境会造成了日益严重的污染。所以，太阳能LED照明作为一种方兴未已的野外照明，展示给咱们的将是无量的生命力和宽广的远景。
