摘要
    文章介紹了由香港真明麗集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款太陽能led大功率路燈的工作原理和設(shè)計(jì)思想。

關(guān)鍵詞
    太陽能   led   路燈

前言
    隨著世界能源危機(jī)的加劇，各國都在尋求解決能源危機(jī)的辦法，一條道路是尋求新能源和可再生能源的利用；另一條是尋求新的節(jié)能技術(shù)，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。
    太陽能是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源，太陽能作為一種巨量可再生能源，每天達(dá)到地球表面的輻射能大約等于2.5億萬桶石油，可以說是取之不盡、用之不竭。
    LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以發(fā)光效率高，一般人都認(rèn)為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但LED比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源更偉大的改革。
    太陽能led照明集成了太陽能與LED的優(yōu)點(diǎn)。本文對香港真明麗集團(tuán)有限公司的一款太陽能LED大功率路燈做了深入探討與詳細(xì)介紹，如圖1。
    
1、系統(tǒng)介紹
    1.1 系統(tǒng)基本組成簡介
    如圖2，系統(tǒng)由太陽能電池組件部分（包括支架）、led燈頭、控制箱 （內(nèi)有控制器、蓄電池）和燈桿幾部分構(gòu)成；
    太陽能電池板光效達(dá)到127Wp/m2，效率較高，對系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利；燈頭部分以1W白光LED和1W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源。
    控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用；控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低；充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備（具備光控、時(shí)控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等）與成本控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。
    1.2  工作原理介紹
    系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天太陽能電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、太陽能電池板開路電壓4.5V左右，充放電控制器偵測到這一電壓值后動作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后，充放電控制器動作，蓄電池放電結(jié)束。
充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。
    2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
    太陽能路燈的設(shè)計(jì)與一般的太陽能照明相比，基本原理相同，但是需要考慮的環(huán)節(jié)更多。下面將以香港真明麗集團(tuán)有限公司的這款太陽能LED大功率路燈為例，分幾個(gè)方面做分析。
    2.1  太陽能電池組件選型
    設(shè)計(jì)要求：廣州地區(qū)，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時(shí)數(shù)8.5h，保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。
    ⑴  廣州地區(qū)近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2，經(jīng)簡單計(jì)算廣州地區(qū)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)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電效率。
    ⑷  太陽能組件的最少總功率數(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)該可以保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運(yùn)行。
    2.2  蓄電池選型
    蓄電池設(shè)計(jì)容量計(jì)算相比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡單。
    根據(jù)上面的計(jì)算知道，負(fù)載日耗電量12.2AH。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作7個(gè)陰雨天，再加上第一個(gè)晚上的工作，蓄電池容量：
    12.2×（7+1） = 97.6 （AH），選用2臺12V100AH的蓄電池就可以滿足要求了。
    2.3  太陽能電池組件支架
    2.3.1 傾角設(shè)計(jì)
    為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。
    關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。本次路燈使用地區(qū)為廣州地區(qū)，依據(jù)本次設(shè)計(jì)參考相關(guān)文獻(xiàn)中的資料[1]，選定太陽能電池組件支架傾角為16o。
    2.3.2 抗風(fēng)設(shè)計(jì)
    在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。下面按以上兩塊分別做分析。
    ⑴  太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)<