太阳能路灯设计原理与思考

 新闻资讯     |      2018-04-28 13:48
    太阳能路灯以太阳能辐射(紫外线)作为能源,有太阳光的时候太阳能电池给蓄电池充电,把转换的电能存储到蓄电池中,夜间蓄电池放电给负载(LED光源)使用,同时太阳能控制器可调节蓄电池的输出功率,达到节能的目的,控制器具有光控+时控的功能,天黑自动亮灯,可调节夜间亮灯时间,所以太阳能路灯具有安全节能,绿色环保,无需人工操作工作稳定可靠,节省电费免维护。
 
1、太阳能路灯的基本原理和结构。
 
1.1 系统基本组成简介
 
太阳能路灯系统由太阳能电池板、太阳能控制器(光控+时控)、LED光源、蓄电池和灯杆几部分构成;太阳能电池板光效达到120Wp/m2,效率较高,对系统的抗风设计非常有利。
 
蓄电池箱以不锈钢或者镀锌铁板喷塑为材质,美观耐用;控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。一般情况下太阳能路灯系统选用阀控密封式铅 酸蓄电池,由于其维护很少,故又被称为“免维护电池”,有利于系统维护费用的降低;充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备(具备光控、时控、过充保护、过放 保护和反接保护等)与成本控制,实现很高的性价比。
 
1.2 工作原理介绍
 
太阳能路灯系统工作原理简单,太阳能路灯生产厂家利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出,经过 充放电控制器储存在蓄电池中,夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右,充放电控制器侦测到这一电压值后动作,蓄电池对灯 头放电。通常,蓄电池放电时间可以自行设定,也可以光控,充放电控制器的主要作用是保护蓄电池,并对路灯的开关进行控制。
 
2、系统设计思想
 
根据太阳能路灯厂家的思考,太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比,基本原理相同,但是需要考虑的环节更多。下面将以江苏承煦电气集团的太阳能路灯为例子,分几个方面做分析。
 
2.1 太阳能路灯的太阳能电池组件选型
 
设计要求:深圳地区,负载输入电压24V功耗34.5W,每天工作时间为8小时,保证连续阴雨天数6天。路灯设计为26W,3600LM。
 
⑴ 深圳地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2,经简单计算深圳地区峰值日照时数约为3.424h;
 
选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件2块,应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
 
2.2 太阳能路灯的蓄电池选型
 
太阳能路灯厂家在此情况下可选用2颗12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。
 
2.3 太阳能路灯的太阳能电池组件支架
 
2.3.1 太阳能路灯的倾角设计
 
太阳能路灯厂家为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多,我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。
 
关于太阳能路灯的太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨,近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为深圳地区,依据本次设计参考相关文献中的资料[1],选定太阳能电池组件支架倾角为16o。
 
2.4 太阳能路灯控制器
 
太阳能控制器主要功能是控制太阳能电池向蓄电池充电,夜间控制蓄电池输出电流给LED光源,同时具有光控和时控功能,光控功能是指天黑自动亮灯,主要原理是天黑控制值感应到太阳能电池没有电流输入,自动识别天黑,这时候就会自动控制蓄电池放电给LED光源,达到光控功能。时控是指每天亮灯的时间,比如每天可以亮灯4小时,5小时,6小时,12小时。