太陽能路燈設計(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上          太陽能路燈設計 太陽能路燈以太陽光為能源，白天充電晚上使用，無需復雜昂貴的管線鋪設，可任意調(diào)整燈具的布局，安全節(jié)能無污染，無需人工操作工作穩(wěn)定可靠，節(jié)省電費免維護。    1.系統(tǒng)組成系統(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；濟南先鋒太陽能電池板光效達到127Wp/m2，效率較高，對系統(tǒng)的抗風設計非常有利；燈頭部分以1W-5W白光LED和1W-5W黃光LE

2、D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?？刂葡湎潴w以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用；控制箱內(nèi)放置免維護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，由于其維護很少，故又被稱為“免維護電池”，有利于系統(tǒng)維護費用的降低；充放電控制器在設計上兼顧了功能齊備（具備光控、時控、過充保護、過放保護和反接保護等）與成本控制，實現(xiàn)很高的性價比。 濟南先鋒新型節(jié)能燈具有限公司是專業(yè)的LED路燈生產(chǎn)廠家。    2.工作原理系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏特效應原理制成的太陽能電池白天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

3、池中，夜晚當照度逐漸降低至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LED路燈放電。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蓄電池。    3.設計思想濟南先鋒太陽能路燈的設計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。下面將以濟南先鋒公司的這款太陽能LED路燈為例，分幾個方面做分析。1濟南先鋒太陽能電池組件選型設計要求：濟南地區(qū)，負載輸入電壓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。 濟南地區(qū)近二十年年均

4、輻射量107.7Kcal/cm2，經(jīng)簡單計算濟南地區(qū)峰值日照時數(shù)約為3.424h； 負載日耗電量 = = 12.2AH 所需濟南先鋒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。 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

5、準電池組件，應該可以保證LED路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運行。產(chǎn)品參數(shù)：*主體材料：燈桿為全鋼結(jié)構(gòu)、整體熱鍍鋅/噴塑處理*太陽能電池組件：晶體硅15-80WP（按負載配置）*系統(tǒng)工作電壓：直流12V24V*控制器：太陽能路燈專用控制器,光控+時控，智能控制(天黑燈自開，天亮燈自熄滅)*儲能電池：全封閉免維護鉛酸蓄電池12V17Ah80Ah(根據(jù)負載配置)*光源類型：節(jié)能高功率集成LED,稀土高效節(jié)能燈(可按客戶要求配置)*防護等級：IP65*使用溫度：-30度至70度，抗風力150Km/h*照明時間：414小時（可根據(jù)需要調(diào)節(jié)）*燈桿高度：2米4米（可以按客戶要求制作）*陰雨天保證：可連

6、續(xù)工作45個陰雨天（區(qū)域/季節(jié)不同有差異）（可按客戶要求制作）本產(chǎn)品無需鋪設地下線纜，無需支付照明電費，太陽能路燈所采用的關鍵部件太陽能電池板、太陽能LED路燈智能控制器、免維護蓄電池、照明燈具均經(jīng)過國家發(fā)改委/GEF/世界銀行光伏產(chǎn)品認證。主要適用于城市道路、小區(qū)廣場、工業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)、公園綠化帶等場所的亮化照明。我們所生產(chǎn)的所有產(chǎn)品都按照標準嚴格執(zhí)行材料檢驗、制程巡查、成品出貨檢驗，以確?？蛻臬@得滿意的產(chǎn)品，公司建有一套完善的售前，售中，售后服務體系，處處為您的利益著想，真正實現(xiàn)一對一服務。    4.蓄電池選型太陽能供電系統(tǒng)中，蓄電池的性能好壞直

7、接影響系統(tǒng)的綜合成本及運行好壞和使用壽命，本方案中選用最新成果儲能型膠體蓄電池，與普通的鉛酸電池相比，它在設計上和制造工藝上有以下突出特點：使用壽命超長，正常情況下使用壽命為五到十年。采用適合的正負極合金配方及活性物質(zhì)配比，使電池更加適合儲能電池循環(huán)充、放電的使用特點。膠體電解液的設計，有效的抑制活性物質(zhì)的脫銹和極板的硫酸鹽化現(xiàn)象，從而延緩了電池在使用過程中的性能衰降。大大改善了電池的深充放循環(huán)壽命。選用笫四代照明產(chǎn)品LED路燈 。LED路燈光源優(yōu)勢 發(fā)光效率高，耗電量小，使用壽命長，工作溫度低。 安全可靠性強。 反應速度快，單元體積小，綠色環(huán)保。

8、60;同亮度下，耗電是白熾燈的十分之一，熒光燈的三分之一，而壽命卻是白熾燈的50倍，熒光燈的20倍，是繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后的第四代照明產(chǎn)品。 單顆大功率超亮度LED的問世，是LED應用領域跨至高效率照明光源市場成為可能，將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈后最偉大的發(fā)明之一。    5.電池組件支架1) 傾角設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。關于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學術刊物上出現(xiàn)得不少。本次路燈使用地區(qū)為長沙地區(qū)，依據(jù)本次設計參考相關文獻中

9、的資料1，選定太陽能電池組件支架傾角為45o。2)抗風設計在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個需要非常重視的問題就是抗風設計?？癸L設計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風設計，二為燈桿的抗風設計。下面按以上兩塊分別做分析。 太陽能電池組件支架的抗風設計依據(jù)電池組件廠家的技術參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風壓強為2700Pa。若抗風系數(shù)選定為27m/s（相當于十級臺風），根據(jù)非粘性流體力學，電池組件承受的風壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風速而不至于損壞的。所以，設計中關鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。在本套LED路燈系統(tǒng)的設計中電池組件支架與燈桿的連

10、接設計使用螺栓桿固定連接。 太陽能路燈燈桿的抗風設計路燈的參數(shù)如下：電池板傾角A = 45o 燈桿高度 = 5m設計選取燈桿底部焊縫寬度 = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計算點P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為PQ = 5000+（168+6）/tan16o× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以，風荷載在燈桿破壞面上的作用矩M 

11、= F×1.545。根據(jù)27m/s的設計最大允許風速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N?？紤]1.3的安全系數(shù)，F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。根據(jù)數(shù)學推導，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = ×（3r23r23）。上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，是圓環(huán)寬度。破壞面抵抗矩W = ×（3r23r23

12、）=×（3×842×43×84×4243）= 88768mm3=88.768×106 m3風荷載在破壞面上作用矩引起的應力 = M/W= 1466/（88.768×106） =16.5×106pa =16.5 Mpa215Mpa其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強度。所以，設計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風是沒有問題的。    6.控制器太陽能充放電控制器的主

13、要作用是保護蓄電池?；竟δ鼙仨毦邆溥^充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。蓄電池防過充、過放保護電壓一般參數(shù)如表1)當蓄電池電壓達到設定值后就改變電路的狀態(tài)。在選用器件上，目前有采用單片機的，也有采用比較器的，方案較多，各有特點和優(yōu)點，應該根據(jù)客戶群的需求特點選定相應的方案，在此不一一詳述。2)表面處理該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術，以FP專業(yè)建材涂料為主，可以滿足客戶對產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求，同時產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設計為熱浸鋅的基礎上涂裝，使產(chǎn)品性能大大提高，達到了最嚴格的AAMA2605.2005的要求，其它指標均已達到或超過GB的相關

14、要求。    7.總結(jié)濟南先鋒太陽能有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)太陽能LED路燈、太陽能（無極燈）路燈、太陽能風能互補路燈。是專業(yè)的LED路燈生產(chǎn)廠家，在設計-研發(fā)-生產(chǎn)太陽能LED路燈方面突破了太陽能路燈常見的三大問題（功率高，LED光衰快，無功耗輸出多）等嚴重影響路燈造價與效率的問題。大大減少了成本，增長了使用壽命。更久遠的售后服務與質(zhì)保使太陽能路燈的推廣工作，節(jié)約能源事業(yè)進一步發(fā)展。以下是本公司太陽能路燈方面的設計方案：整體設計基本上考慮到了各個環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型設計與蓄電池容量選型設計采用了目前最通用的設計方法，設計思想比較科學；抗風設計從電池組

15、件支架與燈桿兩塊做了分析，分析比較全面；表面處理采用了目前最先進的技術工藝；路燈整體結(jié)構(gòu)簡約而美觀；經(jīng)過實際運行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。目前，太陽能LED路燈的初投資成本問題仍然是困擾我們大面積擴廣的一個主要問題。但是，濟南先鋒太陽能電池光效在逐漸提高，而價格會逐漸降低，同樣地市場上LED光效在快速地提高，而價格卻在降低。與濟南先鋒太陽能的可再生、清潔無污染以及LED的環(huán)保節(jié)能相比，常規(guī)化石能源日趨緊張，并且使用后對環(huán)境會造成了日益嚴重的污染。所以，濟南先鋒太陽能LED路燈作為一種方興未艾的戶外照明，展現(xiàn)給我們的將是無窮的生命力和廣闊的前景，近期根據(jù)市場需求提供LED技術培訓、太陽能技術培訓

16、服務。太陽能路燈: 濟南先鋒科技太陽能路燈設計中配置常規(guī)計算  隨著傳統(tǒng)能源的日益緊缺，太陽能的應用將會越來越廣泛，尤其太陽能發(fā)電領域在短短 的數(shù)年時間內(nèi)已發(fā)展成為成熟的朝陽產(chǎn)業(yè)。 1： 目前制約太陽能發(fā)電應用的最重要環(huán)節(jié)之一是價格，以一盞雙路的太陽能路燈為例，兩路負載共為60瓦，（以長江中下游地區(qū)有效光照4.5h/天、每夜放電7小時、增加電池板20預留額計算）其電池板就需要160W左右，按每瓦18元計算，電池板的費用就要2880元，再加上180AH左右的蓄電池組費用也在1800左右，整個路燈一次性投入成本大大高于市電路燈，造成了太陽

17、能路燈應用領域的主要瓶頸。 2：蓄電池的使用壽命也應該考慮在整個路燈系統(tǒng)應用中，一般的蓄電池保修三年或五年，但一般的蓄電池在一年、甚至半年以后就會出現(xiàn)充電不滿的情況，有些實際充電率有可能下降到50左右，這必將影響連續(xù)陰雨天時期的夜間正常照明，所以選擇一款較好的蓄電池尤為重要。 3：一些工程商常選用LED路燈做為太陽能路燈的照明，但是LED燈的質(zhì)量層差不齊，光衰嚴重的LED半年就有可能衰減50光照度。所以一定要選擇光衰較慢的LED燈。 4：控制器的選擇往往也是被工程商忽略的一個問題，控制器的質(zhì)量層差不齊，12V/10A的控制器市場價格在100-200元不等，雖然是整

18、個路燈系統(tǒng)中價值最小的部分，但它卻是非常重要的一個環(huán)節(jié)?？刂破鞯暮脡闹苯佑绊懙教柲苈窡粝到y(tǒng)的組件壽命以及整個系統(tǒng)的采購成本，一：應該選擇功耗較低的控制器，控制器24小時不間斷工作，如其自身功耗較大，則會消耗部分電能,最好選擇功耗在1毫安（MA）以下的控制器。二：要選擇充電效率高的控制器，具有MCT充電模式的控制器能自動追蹤電池板的最大電流，尤其在冬季或光照不足的時期，MCT充電模式比其他高出20左右的效率。三：應選擇具有兩路調(diào)節(jié)功率的控制器，具有功率調(diào)節(jié)的控制器已被廣泛推廣，在夜間行人稀少時段可以自動關閉一路或兩路照明，節(jié)約用電，還可以針對LED燈進行功率調(diào)節(jié)。除選擇以上節(jié)電功能外，還應該注

19、重控制器對蓄電池等組件的保護功能，像具有涓流充電模式的控制器就可以很好的保護蓄電池，增加蓄電池的壽命，另外設置控制器欠壓保護值時，盡量把欠壓保護值調(diào)在  11.1V ，防止蓄電池過放。 5： 距離市區(qū)較遠的地方還應該注意防盜工作，很多工程商因為施工疏忽，沒有進行有效的防盜，導致蓄電池、電池板等組件被盜，不僅影響了正常照明，也造成了不必要的財產(chǎn)損失。目前工程案例中被盜居多為蓄電池，蓄電池埋于地下用水泥澆筑是一種有效防盜措施，在燈桿 上加裝蓄電池箱的最好將其進行焊接加固。 6: 控制器的防水，控制器一般裝于燈罩、電池箱

20、中，一般也不會進水，但在實際工程案例中 控制器端子的連接線往往因為雨水順著連接線流入控制器造成短路。所以在施工時應該注意將 內(nèi)部連接線彎成“U”字型并固型，外部連接線也可以固定為“U”型，這樣雨水就無法淋入造成 控制器短路，另外還可在內(nèi)外線接口處涂抹防水膠。 7： 在眾多太陽能路燈實際應用中，很多地方的太陽能路燈不能滿足正常照明需要，尤其在陰雨天更為突出，除使用了質(zhì)量較差的相關組件外，另一個主要的原因就是一味降低組件成本，不按需求設計配置，減小電池板和蓄電池的使用標準，所以導致在陰雨天路燈無法提供照明。以下提供太陽能電池板和蓄電池配置計算公式：

21、 一：首先計算出電流： 如：12V蓄電池系統(tǒng)； 30W的燈2只，共60瓦。 電流  60W÷12V  5 A 二：計算出蓄電池容量需求： 如：路燈每夜累計照明時間需要為滿負載 7小時（h）； （如晚上8：00開啟，夜11：30關閉1路，凌晨4：30開啟2路，凌晨5：30關閉） 需要滿足連續(xù)陰雨天5天的照明需求。（5天另加陰雨天前一夜的照明，計6天） 蓄電池  5A × 7h &

22、#215;（ 51）天  5A × 42h 210 AH 另外為了防止蓄電池過充和過放，蓄電池一般充電到90左右；放電余留20左右。 所以210AH也只是應用中真正標準的70左右。 三：計算出電池板的需求峰值（WP）： 路燈每夜累計照明時間需要為 7小時（h）； ：電池板平均每天接受有效光照時間為4.5小時（h）； 最少放寬對電池板需求20的預留額。 WP÷17.4V  （5A ×

23、60;7h × 120）÷ 4.5h WP÷17.4V  9.33 WP  162（W）  ：4.5h每天光照時間為長江中下游附近地區(qū)日照系數(shù)。 另外在太陽能路燈組件中，線損、控制器的損耗、及鎮(zhèn)流器或恒流源的功耗各有不同，實際應用中可能在5-25左右。所以162W也只是理論值，根據(jù)實際情況需要有所增加。 如何選購LED路燈：1、LED亮度（MCD）不同，價格不同。用于LED燈具的LED應符合雷射等級類標準。2、抗靜電能力抗靜電能力強的L

24、ED，壽命長，因而價格高。通常抗靜電大于700V的LED才能用于LED燈飾3、波長一致的LED，顏色一致，如要求顏色一致，則價格高。沒有LED分光分色儀的生產(chǎn)商很難生產(chǎn)色彩純正的產(chǎn)品。4、漏電電流LED是單向?qū)щ姷陌l(fā)光體，如果有反向電流，則稱為漏電，漏電電流大的LED，壽命短，價格低5、發(fā)光角度用途不同的LED其發(fā)光角度不一樣。特殊的發(fā)光角度，價格較高。如全漫射角，價格較高。6、壽命不同品質(zhì)的關鍵是壽命，壽命由光衰決定。光衰小、壽命長，壽命長，價格高。7、晶片LED的發(fā)光體為晶片，不同的晶片，價格差異很大。日本、美國的晶片較貴，一般臺灣及國產(chǎn)的晶片價格低于日、美（CREE）。8、晶片大小晶片的

25、大小以邊長表示，大晶片LED的品質(zhì)比小晶片的要好。價格同晶片大小成正比。9、膠體普通的LED的膠體一般為環(huán)氧樹脂，加有抗紫外線及防火劑的LED價格較貴，高品質(zhì)的戶外LED燈飾應抗紫外線及防火。每一種產(chǎn)品都會有不同的設計，不同的設計適用于不同的用途，LED燈飾的可靠性設計方面包含：電氣安全、防火安全、適用環(huán)境安全、機械安全、健康安全、安全使用時間等因素。從電氣安全角度看，應符合相關的國際、國家標準。LED路燈特點：1、節(jié)能. 白光LED的能耗僅為白熾燈的1/10，節(jié)能燈的1/4.2、長壽. 壽命可達5萬小時以上,對普通家庭照明可謂"一勞永逸".3、可以工作在高速狀態(tài).節(jié)能燈如果頻繁的啟動或關斷燈絲就會發(fā)黑很快的壞掉.4、led節(jié)能燈固態(tài)封裝，屬于冷光源類型。所以它很方便運輸和安裝，可以被裝置在任何微型和封閉的設備中，不怕振動，基本上用不著考慮散熱。5、LED技術正日新月異的在進步，它的發(fā)光效率正在取得驚人的突破，價格也在不斷的降低。一個白光LED進入家庭的時代正在迅速到來。6、環(huán)保，沒有汞的有害物質(zhì)。LED燈泡的組裝部件可以非常容易的拆裝，不用廠家回收都可以通過其它人回收。7、配光技術使LED點光源擴展為面光源，增大發(fā)光面，消除眩光，升華視覺效果，消除視覺疲勞；8、透鏡與燈罩一