LED太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)解決方案

LED發(fā)光原理為固體發(fā)光，按固體發(fā)光物理學(xué)原理，LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段，所以發(fā)光效率高達(dá)90%以上，因此，LED被譽(yù)為21世紀(jì)新光源，即將成為繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源，被公認(rèn)為當(dāng)前十大前沿技術(shù)之一，LED光源這種新型照明光源必將會(huì)取代傳統(tǒng)照明光源，正帶動(dòng)著一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命——照明革命。針對(duì)世界金融風(fēng)暴的應(yīng)對(duì)，中央發(fā)改委拿出4萬(wàn)億連同地方財(cái)政的支持預(yù)計(jì)將有1O多萬(wàn)億的資金投入到國(guó)家交通、扶持企業(yè)、完善基礎(chǔ)建設(shè)上。最近國(guó)家科技部在全國(guó)啟動(dòng)“十城萬(wàn)盞”LED路燈半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程，在這股強(qiáng)勁東風(fēng)下，一貫得到政府支持的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，將是一個(gè)大發(fā)展的契機(jī)。

　　1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　一套完整的LED太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)包括：LED光源、控制器、蓄電池、太陽(yáng)能電池組件及燈體。白天，太陽(yáng)能電池組件將光能轉(zhuǎn)化為電能通過(guò)控制器儲(chǔ)存到蓄電池內(nèi)，晚上蓄電池通過(guò)控制器給光源供電，使其轉(zhuǎn)化為光能，照明道路。燈體主要起系統(tǒng)防護(hù)及白天的裝飾作用，保障這一循環(huán)正常運(yùn)行。其中LED光源、控制器、蓄電池是決定路燈系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)中必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理配置。

　　1)系統(tǒng)匹配問(wèn)題

　　現(xiàn)在做太陽(yáng)能燈具的廠家往往過(guò)多的追求造型設(shè)計(jì)，而把最重要的系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)忽略了，不經(jīng)過(guò)深入考慮，簡(jiǎn)單計(jì)算了事，最后導(dǎo)致燈具出現(xiàn)大量問(wèn)題;還有些廠家為了營(yíng)造自己產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，不惜犧牲系統(tǒng)穩(wěn)定性，這些作法都是不可取的。

　　匹配設(shè)計(jì)是關(guān)系到系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的重要因素，要引起重視，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：

　　(1)太陽(yáng)電池發(fā)電量和負(fù)載耗電量配比合理。

　　(2)耗電量和蓄電池容量配比應(yīng)滿足持續(xù)陰雨天數(shù)要求且放電深度合理。

　　(3)太陽(yáng)電池充電電流和蓄電池容量配比合理。

　　(4)負(fù)載放電電流與蓄電池容量配比合理。

　　2)LED路燈技術(shù)特點(diǎn)

　　道路照明的目的是為夜間行車(chē)者提供一個(gè)視覺(jué)安全可靠的條件，高亮度的LED路燈，它的亮度必須在符合現(xiàn)有道路條件下，交通安全所必須達(dá)到的亮度要求。其發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度能夠達(dá)到現(xiàn)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(shí)施建設(shè)部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45—2006《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)道路照明照度要求見(jiàn)表1。為了使設(shè)計(jì)更趨于完美，主要應(yīng)該對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行精心的考慮：

(1)光源的選擇

　　與常規(guī)照明相比，LED優(yōu)勢(shì)明顯。LED屬于低壓供電，絕緣要求不高，不需要變壓器、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器等附件，明顯節(jié)省投資;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wèn)題，而且耐沖擊，耐震動(dòng)，不易破碎;LED是冷光源，可控性好，響應(yīng)時(shí)間快，可反復(fù)頻繁亮滅，不會(huì)疲倦;超低能耗，超長(zhǎng)壽命等。

　　LED路燈的智能化核心在于開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)。目前使用較廣泛的LED路燈開(kāi)關(guān)電源一般具有整流濾波電路、調(diào)整電路、采樣電路、過(guò)流保護(hù)電路和DC恒流輸出電路。

　　在大功率LED應(yīng)用中，散熱是另一個(gè)主要考慮的方面，目前LED的能耗中約80%以上轉(zhuǎn)化為熱量，而半導(dǎo)體器件是不耐高溫的，散熱做不好，會(huì)引起很?chē)?yán)重的光衰，一些嚴(yán)重的半年內(nèi)可能降到原來(lái)的一半，在路燈上大功率LED多是多顆串并聯(lián)應(yīng)用，必需采用鋁合金多翅片風(fēng))令散熱器。

　　(2)蓄電池的選擇

　　閥控式密封鉛酸電池在我國(guó)推廣應(yīng)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(zhǎng)、節(jié)省投資、安裝簡(jiǎn)便、安全可靠、使用方便、少維護(hù)不溢酸霧、對(duì)環(huán)境無(wú)腐蝕、無(wú)污染等優(yōu)良特性，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守和微機(jī)監(jiān)控的現(xiàn)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(hù)”的含義，確保系統(tǒng)的安全可靠。

　　在使用過(guò)程中，對(duì)閥控式鉛酸蓄電池的維護(hù)需要建立精確的充放電制度并加以實(shí)施，才能使該蓄電池達(dá)到最優(yōu)的性能和最長(zhǎng)的使用壽命。國(guó)內(nèi)外大量研究的結(jié)果表明，充放電方式?jīng)Q定了蓄電池使用的壽命，有一些蓄電池與其說(shuō)是使用壞的，不如說(shuō)是充電方式不妥被損壞的。

　　太陽(yáng)能燈具從經(jīng)濟(jì)性和可靠性角度綜合考慮，一般以全年平均日照時(shí)數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算燈具配置，而實(shí)際工作時(shí)，往往都是由控制器時(shí)控功能設(shè)定一個(gè)工作時(shí)數(shù)，如6小時(shí)、8小時(shí)、1O小時(shí)等，這樣就造成了一年里每天工作時(shí)間都一樣，即每天耗電量一樣，但太陽(yáng)能燈具是靠太陽(yáng)工作的，而太陽(yáng)輻射量隨不同的季節(jié)是有很大差異的，即每個(gè)燈具(太陽(yáng)電池組件一定)各個(gè)季節(jié)的平均日發(fā)電量是大不相同的。

　　德州地區(qū)全年平均峰值日照時(shí)數(shù)約為4.44小時(shí)，春季：4.43小時(shí)、夏季：6.17小日寸、秋季：4.47小時(shí)、冬季：2.65小日寸。因平均每天發(fā)電量是和平均峰值日照實(shí)數(shù)成正比的，所以可得春季和秋季發(fā)電量和耗電量基

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