LED太陽能路燈系統匹配設計解決方案

作者：時間：2012-01-29 來源：網絡

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LED發光原理為固體發光，按固體發光物理學原理，LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以發光效率高達90%以上，因此，LED被譽為21世紀新光源，即將成為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源，被公認為當前十大前沿技術之一，LED光源這種新型照明光源必將會取代傳統照明光源，正帶動著一場新的產業革命——照明革命。針對世界金融風暴的應對，中央發改委拿出4萬億連同地方財政的支持預計將有1O多萬億的資金投入到國家交通、扶持企業、完善基礎建設上。最近國家科技部在全國啟動“十城萬盞”LED路燈半導體照明應用工程，在這股強勁東風下，一貫得到政府支持的半導體照明產業，將是一個大發展的契機。

　　1系統簡介

　　一套完整的LED太陽能 路燈系統包括：LED光源、控制器、蓄電池、太陽能電池組件及燈體。白天，太陽能電池組件將光能轉化為電能通過控制器儲存到蓄電池內，晚上蓄電池通過控制器給光源供電，使其轉化為光能，照明道路。燈體主要起系統防護及白天的裝飾作用，保障這一循環正常運行。其中LED光源、控制器、蓄電池是決定路燈系統性能的關鍵，在設計中必須對其進行優化設計，合理配置。

　　1)系統匹配問題

　　現在做太陽能燈具的廠家往往過多的追求造型設計，而把最重要的系統匹配設計忽略了，不經過深入考慮，簡單計算了事，最后導致燈具出現大量問題;還有些廠家為了營造自己產品的價格優勢，不惜犧牲系統穩定性，這些作法都是不可取的。

　　匹配設計是關系到系統可靠性和穩定性的重要因素，要引起重視，主要應考慮以下幾個方面：

　　(1)太陽電池發電量和負載耗電量配比合理。

　　(2)耗電量和蓄電池容量配比應滿足持續陰雨天數要求且放電深度合理。

　　(3)太陽電池充電電流和蓄電池容量配比合理。

　　(4)負載放電電流與蓄電池容量配比合理。

　　2)LED路燈技術特點

　　道路照明的目的是為夜間行車者提供一個視覺安全可靠的條件，高亮度的LED路燈，它的亮度必須在符合現有道路條件下，交通安全所必須達到的亮度要求。其發光效率和發光強度能夠達到現有道路照明所需要的亮度要求。道路照明自2007年7月1日起實施建設部的行業標準CJJ45—2006《城市道路照明設計標準》，對道路照明照度要求見表1。為了使設計更趨于完美，主要應該對以下幾點進行精心的考慮：

(1)光源的選擇

　　與常規照明相比，LED優勢明顯。LED屬于低壓供電，絕緣要求不高，不需要變壓器、鎮流器、啟動器等附件，明顯節省投資;結構簡單，屬于固體光源，不需要充氣，不需要玻璃外殼，也不存在氣體密封等問題，而且耐沖擊，耐震動，不易破碎;LED是冷光源，可控性好，響應時間快，可反復頻繁亮滅，不會疲倦;超低能耗，超長壽命等。

　　LED路燈的智能化核心在于開關電源的設計。目前使用較廣泛的LED路燈開關電源一般具有整流濾波電路、調整電路、采樣電路、過流保護電路和DC恒流輸出電路。

　　在大功率LED應用中，散熱是另一個主要考慮的方面，目前LED的能耗中約80%以上轉化為熱量，而半導體器件是不耐高溫的，散熱做不好，會引起很嚴重的光衰，一些嚴重的半年內可能降到原來的一半，在路燈上大功率LED多是多顆串并聯應用，必需采用鋁合金多翅片風)令散熱器。

　　(2)蓄電池的選擇

　　閥控式密封鉛酸電池在我國推廣應用已有十多年了，由于其具有體積小、重量輕、自放電小、壽命長、節省投資、安裝簡便、安全可靠、使用方便、少維護不溢酸霧、對環境無腐蝕、無污染等優良特性，并可實現無人值守和微機監控的現代化管理方式;因而在光電路燈、光伏工程中被大量使用。但要正確理解“免維護”的含義，確保系統的安全可靠。

　　在使用過程中，對閥控式鉛酸蓄電池的維護需要建立精確的充放電制度并加以實施，才能使該蓄電池達到最優的性能和最長的使用壽命。國內外大量研究的結果表明，充放電方式決定了蓄電池使用的壽命，有一些蓄電池與其說是使用壞的，不如說是充電方式不妥被損壞的。

　　太陽能燈具從經濟性和可靠性角度綜合考慮，一般以全年平均日照時數設計計算燈具配置，而實際工作時，往往都是由控制器時控功能設定一個工作時數，如6小時、8小時、1O小時等，這樣就造成了一年里每天工作時間都一樣，即每天耗電量一樣，但太陽能燈具是靠太陽工作的，而太陽輻射量隨不同的季節是有很大差異的，即每個燈具(太陽電池組件一定)各個季節的平均日發電量是大不相同的。

　　德州地區全年平均峰值日照時數約為4.44小時，春季：4.43小時、夏季：6.17小日寸、秋季：4.47小時、冬季：2.65小日寸。因平均每天發電量是和平均峰值日照實數成正比的，所以可得春季和秋季發電量和耗電量基