太阳能路灯方案、太阳能路灯设计、太阳能LED路灯配置

1.系统组成

系统由太阳能电池组件部分(包括支架)、LED灯头、控制器、蓄电池

箱和灯杆几部分构成;太阳能电池板光效达到127Wp/m2，效率较高，

对系统的抗风设计非常有利;灯头部分以1W白光LED集成于印刷电路

板_上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。

蓄电池箱以红砖材质砌成，美观耐用;箱内放置免维护铅酸蓄电

池。充放电控制器放置于灯杆内。本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。

2.工作原理

系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天

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- -电压值后动作，蓄电池对灯头放

电。蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充

放电控制器的主要作用是保护蓄电池。

3.设计思想

1,太阳能电池组件选型

设计要求:长沙地区，负载输入电压24V功耗34.5W， 每天工作时

数8.5h，保证连续阴雨天数7天。.

(1)长沙 地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简单计算北京

地区峰值日照时数约为3.424h;

(2) 负载日耗电量= = 12.2AH

(3)

所需太阳能组件的总充电电流= 1.05*12.2x+ (3.424x0.85)

=5.9A

在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天， 1.05为太

阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。

(4) 太阳能组件的最少总功率数= 17.2x5.9 = 102W

选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证

路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。

4.蓄电池选型

太阳能供电 系统中，蓄电池的性能好坏直接影响系统的综合成本及

运行好坏和使用寿命，本方案中选用我公司与中国科学院金属研究所联

合研制的最新成果储能型胶体蓄电池，与普通的铅酸电池相比，它在

设计.上和制造工艺上有以下突出特点:

使用寿命超长，正常情况下使用寿命为4到8年。

采用适合的正负极合金配方及活性物质配比，使电池更加适合储能

电池循环充、放电的使用特点。

胶体电解液的设计，有效的抑制活性物质的脱锈和极板的盐化现

象，从而延缓了电池在使用过程中的性能衰降。大大改善了电池的深充

放循环寿命。

光源选用笫四代照明产品LED光源。

LED光源优势.

1.发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低。

2.安全可靠性强。

3.反应速度快，单元体积小，绿色环保。

4.同亮度下，耗电是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而

寿命却是白炽灯的40倍，荧光灯的15倍，是继白炽灯、荧光灯、气体

放电灯之后的第四代照明产品。

5.单颗大功率超亮度LED的问世，是LED应用领域跨至高效率照

明光源市场成为可能，将是人类继爱迪生发明白炽灯后最伟大的发明

之一。

5.电池组件支架

1)倾角设计

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长沙地区，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160。

在本套路灯 系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺

栓杆固定连接。

(2) 路灯灯杆的抗风设计

路灯的参数如下:

电池板倾角A = 16o灯杆高度= 5m

设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mmk灯杆底部外径= 168mm

焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯

杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为

PQ

=

[5000+ (168+6) /tan16o]x

Sin1 60

=:

1545mm=1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M

=

Fx1. 545。

根据27m/s的设计 最大允许风速，2*30W的双灯头太阳能路灯电

池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F

=

1.3x730

=

949N。

所以，M = Fx1.545 = 949x1 .545 = 1466N.m

根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = πx (3r2δ+ 3r52 +

63)

上式中，r是 圆环内径，δ是圆环宽度。

破坏面抵抗矩W=πx(3r2δ+3rδ2+3)

=πx (3x842*4+3*84x42+43) = 88768mm3

=88.768x10-6 m3

6.控制器

太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具

备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。

蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表

1)当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态

在选用器件上， 目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案

较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方

案，在此不一一详述。

2)表面处理

该系列产品采用静电涂装新技术，以FP专 业建材涂料为主，可以

满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性

高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸

锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的