太阳能路灯技术原理与设计详解

太阳能路灯技术原理与设计详解

太阳能路灯系统可以保障阴雨天气8-15天以上正常工作！它的系统组成是由（包括支架）、LED灯头、太阳能灯具控制器、蓄电池（包括蓄电池保温箱）和灯杆等几部分构成。

太阳能路灯系统组成

太阳能路灯系统主要由以下几个部分组成：

• 太阳能电池组件：一般选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件
• LED灯头：一般选用大功率LED光源
• 控制器：一般放置在灯杆内，具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护等功能
• 蓄电池：一般放置于地下或专门的蓄电池保温箱，可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等
• 灯杆：需要装置在预埋件（混凝土底座）上

LED光源的特点

LED光源具有以下显著特点：

1. 发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低
2. 安全可靠性强
3. 反应速度快，单元体积小，绿色环保
4. 耗电量仅为白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一
5. 寿命是白炽灯的50倍，荧光灯的20倍
6. 是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明产品
7. 单颗大功率LED的问世，是LED应用领域跨至高效率照明光源的重要突破

电池组件支架设计

倾角设计

为了让太阳能电池组件在一年四季中接收到的太阳辐射量最大，需要选择最佳倾角。以河南信阳地区为例，选定太阳能电池组件支架倾角为35°。

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。抗风设计主要分为两大块：

1. 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。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。

2. 路灯灯杆的抗风设计：通过详细的数学推导和计算，可以得出灯杆的抗风设计是否满足要求。以27m/s的设计最大允许风速为例，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N。通过计算，可以得出风荷载在破坏面上作用矩引起的应力为16.5 Mpa，远低于Q235钢的抗弯强度215 Mpa，因此设计选取的焊缝宽度满足要求。

控制器的功能与特点

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、防反接、充电涓流保护、欠压保护、防水保护等。控制器在选用器件上，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，是根据客户群的需求特点选定相应的方案。

控制器的表面处理采用静电涂装新技术，以FP专业建材涂料为主，可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的AAMA2605.2005的要求，其它指标均已达到或超过GB的相关要求。

控制器还具有充电涓流保护功能，太阳能电池板对蓄电池充电时，蓄电池在达到峰值电压后，如果继续高压充电容易造成蓄电池的失水或失控；如果停止充电时，蓄电池又无法饱和。此款控制器在充到峰值电压后立即降压1V，然后进入涓流充电状态，保证了蓄电池可以稳定于饱满状态，同时又避免了失水或失控，类似于对蓄电池进行循环充，不仅高效的保护了蓄电池，还提升了蓄电池的充电次数，使用寿命更长。