一种LED太阳能路灯系统匹配设计的方法

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1、一种LED太阳能路灯系统匹配设计的方法皇明技术开发部杨希焱王昌斌摘要：由于目前行业内没有统一的标准，有些产品技术上不够成熟，在部件选择和系统设计中存在许多缺陷，甚至有些厂家相互模仿，在还不甚了解半导体道路照明制作的特点下，急于上马，降低了产品的稳定性和可靠性。因此，在设计过程中必须合理计算配置。本文介绍了一种太阳能路灯系统部件设计匹配的方法。关键词：太阳能、光源、蓄电池、控制器1前言LED发光原理为固体发光,按固体发光物理学原理，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，所以发光效率高达90％以上，因此，LED被誉为21世纪新光源，

2、即将成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，被公认为当前十大前沿技术之一,LED光源这种新型照明光源必将会取代传统照明光源，正带动着一场新的产业革命---照明革命。针对世界金融风暴的应对，中央发改委拿出4万亿连同地方财政的支持预计将有10多万亿的资金投入到国家交通、扶持企业、完善基础建设上。最近国家科技部在全国启动“十城万盏”LED路灯半导体照明应用工程，在这股强劲东风下，一贯得到政府支持的半导体照明产业，将是一个大发展的契机。2系统简介一套完整的LED太阳能路灯系统包括：LED光源、控制器、蓄电池、太阳能电池组

3、件及灯体。白天，太阳能电池组件将光能转化为电能通过控制器储存到蓄电池内，晚上蓄电池通过控制器给光源供电，使其转化为光能，照明道路。灯体主要起系统防护及白天的装饰作用，保障这一循环正常运行。其中LED光源、控制器、蓄电池是决定路灯系统性能的关键，在设计中必须对其进行优化设计，合理配置。2.1系统匹配问题现在做太阳能灯具的厂家往往过多的追求造型设计，而把最重要的系统匹配研究忽略了，不经过深入考虑，简单计算了事，最后导致灯具出现大量问题；还有些厂家为了营造自己产品的价格优势，不惜牺牲系统稳定性，这些作法都是不可取的。匹配设计是关系到系

4、统可靠性和稳定性的重要因素，要引起重视，主要应考虑以下几个方面：(1)太阳电池发电量和负载耗电量配比合理。(2)耗电量和蓄电池容量配比应满足持续阴雨天数要求且放电深度合理。(3)太阳电池充电电流和蓄电池容量配比合理。(4)负载放电电流与蓄电池容量配比合理。2.2LED路灯技术特点道路照明的目的是为夜间行车者提供一个视觉安全可靠的条件，高亮度的LED路灯，它的亮度必须在符合现有道路条件下，交通安全所必须达到的亮度要求。其发光效率和发光强度能够达到现有道路照明所需要的亮度要求。道路照明自2007年7月1日起实施建设部的行业标准《城市

5、道路照明设计标准》CJJ45-2006，对道路照明照度要求如下表：表1机动车交通道路照明标准值级别道路类型路面亮度路面照度眩光限制阈值增量T1(%)最大初始值环境比SR最小值平均亮度Lav(cd/m2)总均匀度Uo最小值纵向均匀度UL最小值平均照度Eav(lx)维持值均匀度UE最小值Ⅰ快速路、主干路(含迎宾路、通向政府机关和大型公共建筑的主要道路，位于市中心或商业中心的道路)1.5/2.00.40.720/300.4100.5Ⅱ次干路0.75/1.00.40.510/150.35100.5Ⅲ支路0.5/0.750.4—8/100

6、.315—为了使设计更趋于完美，主要应该对以下几点进行精心的考虑：2.2.1光源的选择与常规照明相比，LED优势明显。LED属于低压供电，绝缘要求不高，不需要变压器、镇流器、启动器等附件，明显节省投资；结构简单，属于固体光源，不需要充气，不需要玻璃外壳，也不存在气体密封等问题，而且耐冲击，耐震动，不易破碎；LED是冷光源，可控性好，响应时间快，可反复频繁亮灭，不会疲倦；超低能耗，超长寿命等。LED路灯的智能化核心在于开关电源的设计。目前使用较广泛的LED路灯开关电源一般具有整流滤波电路、调整电路、采样电路、过流保护电路和DC恒流

7、输出电路。在大功率LED应用中，散热是另一个主要考虑的方面，目前LED的能耗中约80%以上转化为热量，而半导体器件是不耐高温的，散热做不好，会引起很严重的光衰，一些严重的半年内可能降到原来的一半，在路灯上大功率LED多是多颗串并联应用，必需采用铝合金多翅片风冷散热器。2.2.2蓄电池的选择阀控式密封铅酸电池在我国推广应用已有十多年了，由于其具有体积小、重量轻、自放电小、寿命长、节省投资、安装简便、安全可靠、使用方便、少维护不溢酸雾、对环境无腐蚀、无污染等优良特性，并可实现无人值守和微机监控的现代化管理方式；因而在光电路灯、光伏工

8、程中被大量使用。但要正确理解“免维护”的含义，确保系统的安全可靠。在使用过程中，对阀控式铅酸蓄电池的维护需要建立精确的充放电制度并加以实施，才能使该蓄电池达到最优的性能和最长的使用寿命。国内外大量研究的结果表明，充放电方式决定了蓄电池使用的寿命，有一些蓄电池与其