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一种太阳能LED照明系统的设计与维护

导读: 利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天太阳能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101ux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一电压值后动作...

  太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源,太阳能作为一种巨量可再生能源,每天达到地球表面的辐射能大约等于2.5亿万桶石油,可以说是取之不尽、用之不竭。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,所以发光效率高,一般人都认为,节能灯可节能4/5是伟大的创举,但LED比节能灯还要节能1/4,这是固体光源更伟大的改革。

  太阳能LED照明集成了太阳能与LED的优点。

  1、太阳能LED照明系统简介及工作原理

  系统由太阳能电池组件部分(包括支架)、LED灯头、控制箱(内有控制器、蓄电池)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和1W黄光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。

  控制箱箱体以不锈钢为材质,美观耐用;控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。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。

  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太阳能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101ux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。

  2、太阳能LED照明系统设计思想

  2.1 太阳能电池组件选型

  设计要求:广州地区,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。

  ⑴ 广州地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2,经简单计算广州地区峰值日照时数约为3.424H;

  ⑵ 负载日耗电量=12.2AH

  ⑶ 所需太阳能组件的总充电电流=1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=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。

  ⑷ 太阳能组件的最少总功率数 = 17.2×5.c = 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。

  2.2 蓄电池选型

  蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。

  根据上面的计算知道,负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充满情况下,可以连续工作7个阴雨天,再加上第一个晚上的工作,蓄电池容量:

  12.2×(7+1) = 97.6 (AH),选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。

  2.3 太阳能电池组件支架设计

  2.3.1 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,本次路灯使用地区为广州地区,选定太阳能电池组件支架倾角为16度。

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