作为目前国内外比较热门的新兴产业,LED一度被人们冠以可改变人类文明进程的称号,事实上,通过不断的研发与改进,当人们将LED与路灯相辅制作而成后,它则在较短的时间内被大幅的运用于社会的诸多角落,当然,能够支撑LED太阳能路灯被大幅采纳运用的根本原因,在于它是一种拥有较多优势的照明设施。
① 节能标准
无论经过多长时间的使用,LED太阳能路灯所产生的电能耗可谓是非常低的,以往在LED照明设施还未使用到路灯设施之前,仅是每一路段的路灯每日都会消耗较高的能源。单单从节能标准来看,LED可以称得上新时代的标志性产物。也因这一路灯被称之为太阳能,则更为细致的向人们展现出了这一节能路灯拥有的优势,它仅需较少的能源供应,即可自给自足般的照明。
② 养护代价
可能很多人对路灯这一大型照明设施并不了解,要知道,它并非是安装后便可长时间使用的设施,如若出现阴天下雨,亦或是意外状况,都会使其出现一定程度的破损,仅仅是维修费用,便会带来较高的成本。但如今却不然,当LED太阳能路灯广泛的运用到诸多区域后,它的实用性也得到了较高程度的增长,即便的长时间使用,也不会对其带来任何的影响。
人类对太阳能的利用有着悠久的历史,我国早在两千多年前的战国时期,就知道利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,包括太阳能路灯、太阳能热水器、LED太阳能路灯等等。太阳能的优缺点分别有以下几点。
优点:
巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤,其总量属现今世界上可以开发的较大能源。
长久:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。
普遍:太阳光普照大地,无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且勿须开采和运输。
无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是较清洁的能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是较其宝贵的。
太阳能路灯发电系统工作原理:
白天,在光照条件下,太阳电池组件产生一定的电动势,通过组件的串并联形成太阳能电池方阵,使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电,将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上,蓄电池组为光源提供直流电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制,保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置,以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击,维护系统设备的安全使用。
太阳能LED路灯的优点:
1、太阳能路灯使用太阳能光伏电池提供电能,太阳能作为一种绿色环保的新能源,“取之不竭、用之不尽”。充分利用太阳能资源,对缓解常规能源紧张的情况有积极意义。
2、太阳能路灯的安装简单、方便,*像普通路灯那样做铺设电缆等大量基础工程,只需要有一个基座固定,所有的线路和控制部分均放置在灯架之中,形成一个整体。
3、太阳能路灯的运行维护成本低廉。太阳能路灯使用的太阳能供电,运行成本为零。整个系统运行均为自动控制,*人为干预,几乎不产生维护成本。
太阳能路灯系统可以**阴雨天气15天以上正常工作!它的系统组成是由LED光源(含驱动)、太阳能电池板、蓄电池(包括蓄电池保温箱)、太阳能路灯控制器、路灯灯杆(含基础)及辅料线材等几部分构成。
太阳能电池组件一般选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件;LED灯头一般选用大功率LED光源;
控制器一般放置在灯杆内,具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护,更高级的控制器更具备四季调整亮灯时间功能、半功率功能、智能充放电功能等;
蓄电池一般放置于地下或则会有专门的蓄电池保温箱,可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等。
太阳能灯具全自动工作,不需要挖沟布线,但灯杆需要装置在预埋件(混凝土底座)上。
LED光源
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50倍,荧光灯的20倍,是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的*四代照明产品。
5.单颗大功率**亮度LED的问世,是LED应用领域跨**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较伟大的发明之一。
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较佳倾角。
关于太阳能电池组件较佳倾角问题的探讨,在不同地区使用,是根据不同地区而定。
2)抗风设计
在太阳能路灯系统中,结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块,一为电池组件支架的抗风设计,二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。
⑴太阳能电池组件支架的抗风设计
依据电池组件厂家的技术参数资料,太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。
若抗风系数选定为27m/s(相当于十级台风),根据非粘性流体力学,电池组件承受的风压只有365Pa。
所以,组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以,设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
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。
⑵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 = 4mm 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]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以,风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。
根据27m/s的设计较大允许风速,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 = 1.3×730 = 949N。
所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
根据数学推导,圆环形破坏面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。
上式中,r是圆环内径,δ是圆环宽度。
破坏面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)
=π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3
=88.768×10-6 m3
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W
= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa
其中,215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。
所以,设计选取的焊缝宽度满足要求,只要焊接质量能保证,灯杆的抗风是没有问题的。
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、防反接、充电涓流保护、欠压保护、防水保护等。 [1]
1)器件选用
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,达到了较严格的AAMA2605.2005的要求,其它指标均已达到或**过GB的相关要求。
3)充电涓流保护
易佳太阳能电池板对蓄电池充电时,蓄电池在达到峰值电压后,如果继续高压充电容易造成蓄电池的失水或失控;如果停止充电时,蓄电池又无法饱和。
此款控制器在充到峰值电压后立即降压1V,然后进入涓流充电状态,保证了蓄电池可以稳定于饱满状态,同时又避免了失水或失控,类似于对蓄电池进行循环充,不仅高效的保护了蓄电池,还提升了蓄电池的充电次数,使用寿命更长。