太陽(yáng)能LED路燈工作原理

1、太陽(yáng)能LED路燈工作原理本文詳細(xì)介紹了太陽(yáng)能LED路燈工作原理深入的分析了各個(gè)部分的問(wèn)題及解決辦法,相信對(duì)要了解LED太陽(yáng)能路燈的人會(huì)有很大的幫助1、系統(tǒng)介紹1.1 系統(tǒng)基本組成簡(jiǎn)介系統(tǒng)由太陽(yáng)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(yáng)能電池板光效達(dá)到127Wp/m2,效率較高,對(duì)系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利;燈頭部分以1W的白光LE D大顆粒或者白光LED小顆粒組成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“

2、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(guò)充保護(hù)、過(guò)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(jiǎn)單,利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽(yáng)能電池白天太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過(guò)充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池中,夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、太陽(yáng)能電池板開(kāi)路電壓4.5V左右,充放電控制器偵測(cè)到這一電壓值后動(dòng)作,蓄電池對(duì)燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后,充放電控制器動(dòng)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LED太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)與一般的太陽(yáng)能照明相比,基本原理相同,

3、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(yáng)能LED大功率路燈為例,分幾個(gè)方面做分析。2.1 太陽(yáng)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。廣州地區(qū)近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2,經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算廣州地區(qū)峰值日照時(shí)數(shù)約為3.424h;負(fù)載日耗電量= = 12.2AH所需太陽(yáng)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(yáng)能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù),0.85為蓄電池充

4、電效率。太陽(yáng)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(yáng)能組件的峰瓦數(shù)要簡(jiǎn)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(tái)12V100AH的蓄電池就可以滿足要求了。2.3 太陽(yáng)能電池組件支架為了讓太陽(yáng)能電池組件在一年中接收到的太陽(yáng)輻射能盡可能的多,我們要為太陽(yáng)能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。

5、關(guān)于太陽(yáng)能電池組件最佳傾角問(wèn)題的探討,近年來(lái)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(yáng)能電池組件支架傾角為16o。在太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)中,結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問(wèn)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。太陽(yáng)能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料,太陽(yáng)能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s(相當(dāng)于十級(jí)臺(tái)風(fēng),根據(jù)非粘性流體力學(xué),電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以,組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所

6、以,設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計(jì)使用螺栓桿固定連接。路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)路燈的參數(shù)如下:電池板傾角A = 16o 燈桿高度= 5m設(shè)計(jì)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(jì)算點(diǎn)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(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。根據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)最大允許風(fēng)速,2×30W的雙燈頭太陽(yáng)能路

7、燈電池板的基本荷載為730N。考慮1.3的安全系數(shù),F = 1.3×730 = 949N。所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo),圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = ×(3r2+3r2+3。上式中,r是圓環(huán)內(nèi)徑,是圓環(huán)寬度。破壞面抵抗矩W = ×(3r2+3r2+3=×(3×842×4+3×84×42+43= 88768mm3=88.768×10-6 m3風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力= M/W= 1466/(88.768×10-6=

8、16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa其中,215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。所以,設(shè)計(jì)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(fēng)是沒(méi)有問(wèn)題的。2.4 控制器太陽(yáng)能充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池?；竟δ鼙仨毦邆溥^(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、光控、時(shí)控與防反接等。蓄電池防過(guò)充、過(guò)放保護(hù)電壓一般參數(shù)如表1,當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)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(jī)的,也有采用比較器的,方案較多,各有特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),應(yīng)該根據(jù)客戶群的需求特點(diǎn)選定相應(yīng)的方案,在此不一一詳述。2.5 表面處理該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術(shù),以FP專業(yè)建材涂料為主

9、,可以滿足客戶對(duì)產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求,同時(shí)產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強(qiáng),耐老化,適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設(shè)計(jì)為熱浸鋅的基礎(chǔ)上涂裝,使產(chǎn)品性能大大提高,達(dá)到了最嚴(yán)格的AAMA2605.2005的要求,其它指標(biāo)均已達(dá)到或超過(guò)GB的相關(guān)要求。3、結(jié)束語(yǔ)整體設(shè)計(jì)基本上考慮到了各個(gè)環(huán)節(jié);光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前最通用的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)思想比較科學(xué);抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組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(jìn)的技術(shù)工藝;路燈整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約而美觀;經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。目前,太陽(yáng)能LED照明的初投資問(wèn)題仍然是困擾我們的一個(gè)主要問(wèn)題。但是,太陽(yáng)能電池光效在逐漸