一種太陽能LED照明系統(tǒng)的設(shè)計與維護(hù)

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。

1、太陽能LED照明系統(tǒng)簡介及工作原理

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)費用的降低;充放電控制器在設(shè)計上兼顧了功能齊備(具備光控、時控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等)與成本控制，實現(xiàn)很高的 性價比。

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101ux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、太陽能LED照明系統(tǒng)設(shè)計思想

2.1　太陽能電池組件選型

設(shè)計要求：廣州地區(qū)，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時數(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)簡單計算廣州地區(qū)峰值日照時數(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，兩個連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計最短天數(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.c　=　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)情況下的正常運行。

2.2　蓄電池選型

蓄電池設(shè)計容量計算相比于太陽能組件的峰瓦數(shù)要簡單。

根據(jù)上面的計算知道，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個陰雨天，再加上第一個晚上的工作，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設(shè)計

2.3.1　傾角設(shè)計

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最佳傾角。

關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，本次路燈使用地區(qū)為廣州地區(qū)，選定太陽能電池組件支架傾角為16度。