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太阳能路灯原理详解

 

太阳能路灯原理图

太阳能路灯由以下几个部分组成:太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳,有的还要配置逆变器。

太阳能系统工作原理:

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、长沙光合太阳能电池板开路电压4.5V左右,充放电控制器侦测到这一电压值后动作,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。

1、太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中,推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场,而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率,大约是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%,多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。

2、太阳能控制器

太阳能灯具系统中最重要的一环是控制器,其性能直接影响到系统寿命,特别是蓄电池的寿命。控制器用工业级MCU做主控制器,通过对环境温度的测量,对蓄电池和太阳能电池组件电压、电流等参数的检测判断,控制MOSFET器件的开通和关断,达到各种控制和保护功能。智能型太阳能灯具控制器能为蓄电池提供全面保护,使蓄电池更能可靠地长久工作。

3、蓄电池

由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定,所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则:首先在能满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来,同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要,蓄电池过大,一方面蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷(路灯)相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上,系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20~30%,才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。

4、光源

太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标,一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。 LED灯光源,寿命长,可达1000000小时,工作电压低,不需要逆变器,光效较高,国产50Lm/w,进口80Lm/w。随着技术进步,LED的性能将进一步提高。笔者认为LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。 目前多数草坪灯选用LED作为光源,主要利用太阳能电池的能源来进行工作。当白天太阳光照射在太阳能电池上,把光能转变成电能存贮在蓄电池中,再由蓄电池在晚间为草坪灯的LED(发光二极体)提供电源。LED节能、安全、寿命长,工作电压低,非常适合应用在太阳能草坪灯上。特别是LED技术已经经历了其关键的突破,并且其特性在过去5年中有很大提高,其性能价格比也有较大的提高。

5、灯杆及灯具外壳

灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距,道路的照度标准确定。灯具外壳根据我们收集了许多国外太阳灯资料,在美观和节能之间,大多数都选择节能,灯具外观要求不高,相对实用就行。

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