太阳能LED照明系统的设计(最终方案)
LED光伏太阳能照明系统设计
LED光伏太阳能照明系统设计引言：随着能源危机的日益严重和环保意识的增强，太阳能作为一种可再生能源，逐渐成为一种绿色、清洁、可持续发展的能源替代品。
光伏太阳能照明系统以其节能、环保的特点，逐渐在各个领域得到应用。
本文将介绍一套基于LED光源和光伏太阳能电池板的照明系统设计。
一、系统工作原理介绍：该照明系统主要由光伏太阳能电池板、蓄电池、LED光源和控制电路组成。
光伏太阳能电池板将太阳能转化为电能，通过充电控制电路将电能存储到蓄电池中。
当环境光线不足时，控制电路将蓄电池的电能供给LED 光源，实现照明功能。
二、系统组成及功能介绍：1.光伏太阳能电池板：该电池板采用高效率光伏电池，能够将光能转化为电能，并且具有良好的耐候性和光电转化效率。
电池板可安装在适当的位置，确保充分接收太阳能来供电。
2.蓄电池：该系统使用可充电的蓄电池，一方面可以存储白天光伏电池板转化的电能，另一方面可以在夜间或光线不足时供给LED光源使用，保证正常照明。
3.LED光源：LED的照明效果好，寿命长，能效高，使用寿命可达数万小时，比传统照明设备更加节能环保。
因此，该系统采用LED光源来提供照明。
4.控制电路：该电路主要根据环境光线的强弱来控制蓄电池的充放电状态，确保系统能够根据需要自动调控照明状态。
三、系统设计要点：1.确定电池板的安装位置和角度：根据所在地的纬度和经度以及光照强度来确定太阳能电池板的安装角度和位置。
确保能够获得充足的太阳光照射。
2.选用高效率的太阳能电池板：根据需要确保选用高效率的太阳能电池板，以最大限度地将太阳能转化为电能。
3.选择合适的蓄电池容量：根据LED光源的功率和持续时间来选择合适容量的蓄电池，以确保充足的照明时间。
4.合理安排LED光源：根据实际需求，合理分布LED光源，确保照明均匀。
5.控制电路设计：设计一个控制电路来控制蓄电池的充放电状态，根据环境光照强弱自动调节蓄电池的充放电状态，以保证系统的正常运行。
太阳能LED路灯系统设计方案
太阳能LED路灯系统设计方案一、引言二、系统结构1.太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能路灯系统的主要能源供给设备，通过接收太阳能并转化为电能。
为了提高能量转化效率，可以选用单晶硅或多晶硅材质的太阳能电池板，并且设立在一个角度合适的位置，以便日照能量充足。
2.LED光源：LED作为一种半导体发光器件，具有耐用、节能、寿命长等优点，是太阳能LED路灯系统的主要照明光源。
选择能效高、色温适宜的LED光源，保证灯光效果，并且减少功耗，延长电池使用寿命。
3.电池组：电池组是储存太阳能电能的设备，主要用于夜间或阴天时为LED光源供电。
为了确保电能的稳定供应，选用容量适当的铅酸蓄电池，并合理配置充放电保护控制器。
4.控制电路：控制电路负责控制太阳能LED路灯系统的开关机、照明亮度等功能。
可以通过光控开关和时间控制器实现智能控制，根据环境光线和时间自动调节亮度。
5.外壳：外壳是保护系统内部部件，具有防水、防尘、抗冲击等功能。
选用耐用的铝合金材质，加强外壳的密封性，防止雨水侵入，延长系统的使用寿命。
三、系统原理太阳能LED路灯系统原理为在白天通过太阳能电池板将光能转换为电能，并将电能储存在电池组中，夜间或阴天利用电池组为LED光源供电，实现路灯的照明功能。
控制电路根据光线和时间设定的条件，自动调节LED灯的亮度。
四、系统特点1.绿色环保：太阳能作为能源，无需燃料，无污染排放，不产生二氧化碳等有害气体，符合低碳环保理念。
2.能源节约：太阳能作为可再生能源，光照条件充足时可以持续供电，最大限度节约能源。
3.寿命长：LED光源寿命长达数万小时，减少维护和更换成本。
4.控制智能：控制电路自动识别光线和时间，根据需求自动调节亮度，实现智能控制。
5.综合成本低：虽然太阳能LED路灯系统的投资成本相对高一些，但长期使用下来，能够节约能源和维护成本，综合成本较低。
五、系统优化1.高效太阳能电池板优化：选用转换效率高的太阳能电池板，增加光电转化效率。
太阳能LED照明系统的研究与设计
综上所述，基于LED的智能照明系统的设计与实现方法涵盖了硬件选型、电路 设计、软件编程等多个环节。随着科技的不断发展，我们有理由相信，基于 LED的智能照明系统在未来的发展中将会有着更为广泛的应用，为人们的生活 带来更多便捷和舒适。
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3、控制器的选用：控制器是太阳能LED照明系统的核心部件之一，主要作用是 控制电池板的充电和LED的放电。选择合适的控制器需要考虑电池板的功率、 LED的电流和电压要求等因素，以确保太阳能LED照明系统的ED照明系统存在的问题，可以采取以下优化措施： 1、采用高效LED：采用高效LED可以有效降低能耗，提高照明质量。
在过去的几年中，LED智能照明系统得到了快速的普及和发展。这主要得益于 其灵活的系统架构、多样的硬件设备以及智能化的软件控制。系统架构方面， LED智能照明系统通常采用模块化设计，便于扩展和升级；硬件设备方面， LED灯具、传感器、控制器等设备不断发展，为系统提供了更多功能和更高效 的实现方式；软件控制方面，借助嵌入式系统和云计算技术，可以实现远程控 制、场景设置、定时开关灯等功能，极大提升了用户的使用体验。
具体实现方法包括以下步骤：
1、LED灯具的选择与布局：根据应用场景和照度需求，选择合适的LED灯具型 号和功率，并确定灯具的布局方案。
2、传感器的选型与安装：选择合适的传感器型号，如光感、人感、温湿度等 传感器，根据实际需求进行安装和调试。
3、控制器的设计：选择合适的微控制器，如Arduino、Raspberry Pi等，根 据具体需求编写控制程序，实现对照明系统的智能化控制。
在实现LED智能照明系统的过程中，需要对其功能进行验证和测试。具体来说， 可以通过实验来验证系统的可行性和有效性。例如，通过调节LED灯具的亮度， 观察照明效果是否达到预期；通过定时控制功能，检查灯具是否能准时开关； 通过设置不同的场景模式，检查系统是否能根据环境自动调节照明效果。
太阳能LED路灯控制系统设计
太阳能LED路灯控制系统设计一、设计目标随着人们对环境保护意识的增强和能源消耗的压力，太阳能照明系统作为一种新型照明方式逐渐被广泛应用。
本设计旨在设计一套太阳能LED路灯控制系统，使其能够实现按需调节光照亮度、延长路灯使用寿命、提高能源利用效率和减少能源浪费。
二、系统组成该太阳能LED路灯控制系统主要由三部分组成：太阳能光电转换装置、储能装置和LED路灯控制装置。
1.太阳能光电转换装置：通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并将其充电送到储能装置。
太阳能电池板应根据实际情况选择合适的功率，以满足夜间照明需求。
2.储能装置：由电池组成，用于存储白天由太阳能电池板转化的电能，以供夜晚照明使用。
储能装置应具有较大的容量和高效的充放电特性，以确保路灯能够持续工作数天。
3.LED路灯控制装置：主要由控制器、传感器和LED路灯组成。
控制器采用微处理器控制，能够根据不同的环境条件和光照需求调节路灯的亮度，实现节能调光。
传感器可以负责检测环境亮度和电池电量，以便对路灯的亮度进行调节，并进行充电和放电管理。
LED路灯采用高效节能的LED光源，能够提供优质的照明效果。
三、系统工作原理当太阳能电池板接收到太阳能并转化为电能时，控制器通过传感器来调节LED路灯的亮度。
在光线较暗的时候，控制器会自动提高LED路灯的亮度，以确保良好的照明效果。
当光线足够亮时，控制器会自动降低LED路灯的亮度，以实现节能减排的目的。
储能装置起到了存储电能的作用，当夜晚来临时，路灯可以从储能装置中获取电能来提供照明。
当电池电量较低时，控制器会自动调整LED路灯的亮度，以延长电池的寿命。
同时，控制器也会监测电池电量，当电量过低时，会自动调节LED路灯的亮度或者关停路灯，以充电恢复电量。
四、系统特点1.节能环保：太阳能光电转换装置将太阳能转化为电能，具有非常高的能源利用效率，是一种非常环保的照明方式。
而LED路灯作为光源，比传统的荧光灯和白炽灯更加节能。
太阳能LED路灯照明控制系统的设计
照明ＩＥｌｅｃｔｒｉｃＬｉｇｈｔｉｎｇ太阳能ＬＥＤ路灯照明控制系统的设计给出了太阳能ＬＥＤ路灯照明控制系统的硬件实现与控制策略。
控制器能够正确地转换充电、供电和等待三种状态。
充电电路依据蓄电池的不同状态能准确切换到最大功率充电、恒压充电和浮充补偿三种方式。
对ＬＥＤ照明负载采用了恒流控制以确保其发光效率。
目前该系统已经稳定运行半年以上。
观察和测试结果符合设计要求。
杨晓光１。
２寇臣锐２汪友华２／１．佛山市国星光电股份有限公司２．河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室杨晓光／副教授太阳能作为一种新兴的绿色能源，正迅速地得到推广应用。
太阳能照明系统包括：太阳能电池、蓄电池、照明灯、充电电路、供电电路和控制系统。
在白天，太阳能电池将所接收的光能转换为电能，经充电电路对蓄电池充电；蓄电池将电能转换为化学能储存起来。
天黑后，太阳能电池无输出，充电电路停止工作，蓄电池再将化学能转换回电能输出到照明灯。
全天控制系统的电源一直由蓄电池供给。
系统设计所设计的太阳能ＬＥＤ照明系统如图１所示。
太阳能电池板在标准测试条件的参数为：短路电流，。
＝５．３５Ａ，开路关键影Ｋｅｙｗｏｒｄｓ电压Ｕ。
＝４６．０Ｖ，最大功率点电流Ｌ＝太阳能‘４．７８Ａ，最大功率点电压Ｕ。
：３６．５ｖ，蓄皂池。
最大功率Ｐ。
：１６５Ｗ。
蓄电池为１２Ｖ、址ｕ’２００Ａ・ｈ的阀控式免维护铅酸蓄电池１照明‘块。
与传统光源相比，ＬＥＤ光源具有发光效率高、寿命长、功耗小和安全可靠的特点，因此本系统采用了大功率ＬＥＤ作为光源，照明灯功率为３２Ｗ。
控制系统是太阳能ＬＥＤ照明系统的核心，是提２８Ｉ嘭艺量‘钉・建筑电气・２００９年第２８卷第３期高太阳能蓄电池系统充放电效率、运行稳定性和使用寿命的关键。
圈１太阳能ＬＥＤ照明系统本文设计的太阳能照明控制系统主要完成以下功能：（１）实现太阳能最大功率跟踪。
对于一定的日照强度和环境温度，太阳能电池的输出存在一个最大功率点以及与最大功率点相对应的电压和电流。
太阳能LED照明系统研究与设计
太阳能LED照明系统研究与设计太阳能LED照明系统是一种利用太阳能作为能源的照明系统，该系统通过将太阳能光转化为电能，以驱动LED光源进行照明。
太阳能是一种可再生能源，不仅环保、可持续，而且成本低廉，因此太阳能LED照明系统在各种应用领域有广泛的应用前景。
光电转换模块是太阳能LED照明系统的核心部分，主要包括太阳能电池板和光电转换器。
太阳能电池板是将太阳能光转化为电能的关键部件，其采用光伏效应将太阳能光转化为直流电能。
太阳能电池板的选用应根据需求确定功率和面积，并选择高效率、高可靠性的产品。
而光电转换器则是将太阳能电池板输出的直流电能转化为交流电能，以供给LED光源使用。
电池模块主要包括蓄电池和电池管理系统。
蓄电池用于储存太阳能电池板输出的电能，以使照明系统在夜间或光照不足时能够正常工作。
电池管理系统则负责监测和管理蓄电池的电荷和放电状态，以保证蓄电池的正常使用寿命和性能。
控制模块是太阳能LED照明系统的智能化管理部分，主要包括光控、时间控、亮度调节和远程监控等功能。
其中光控功能可根据实际光照情况调整LED照明系统的工作状态，以达到节能的目的；时间控功能可设置照明系统的工作时间，自动按时开启和关闭；亮度调节功能可根据需要调节LED光源的亮度，以满足不同场景的需求；远程监控功能可通过互联网对照明系统进行实时监测和管理。
照明模块是太阳能LED照明系统的最终输出部分，主要由LED光源和光学器件组成。
LED光源是一种高效、节能的照明光源，采用LED光源可大大提高能源利用率，降低能源消耗。
光学器件则是对LED光源进行光学设计和控制，以获得所需的照明效果，如均匀照明、投射照明等。
综上所述，太阳能LED照明系统是一种利用太阳能作为能源的照明系统，采用太阳能电池板将太阳能光转化为电能，驱动LED光源进行照明。
该系统具有环保、可持续、低成本等优点，在各种应用领域具有广泛的应用前景。
其研究与设计需要考虑光电转换模块、电池模块、控制模块和照明模块等方面的内容，并且还需要根据实际需求制定相应的技术方案，以实现太阳能LED照明系统的优化和性能提升。
太阳能LED路灯系统设计
太阳能LED路灯系统设计一、引言随着城市化进程的加速，城市对照明设备的需求也逐渐增多。
太阳能LED路灯系统由于其能源节约、环境友好的特点，逐渐成为城市照明领域的首选。
本文将介绍太阳能LED路灯系统的设计。
二、系统组成1.太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能LED路灯系统的核心组成部分，它能够将太阳能光能转化为电能。
电池板应选择高效率的太阳能电池片，并具备较高的太阳能转换效率和寿命。
2.蓄电池组：蓄电池组用于存储太阳能电池板转化得到的电能，以供给夜间照明使用。
蓄电池组应具备较大的容量和高效率的充放电特性，以确保夜间能够正常工作。
3.控制器：控制器是太阳能LED路灯系统的智能调节核心，能够根据环境光照的变化自动调节LED灯的亮度和开关。
控制器应有较低的功耗和稳定的工作性能，能够实现远程控制和智能控制。
4.LED灯具：LED灯具是太阳能LED路灯系统的照明部分，具有高亮度、高效率、长寿命等特点。
LED灯具应采用高效率的LED光源和优质的散热材料，以确保灯具的亮度和寿命。
5.其他辅助设备：如线路配电、支架结构、灯杆、保护装置等。
三、系统工作原理1.白天太阳能电池板将太阳能光能转化为电能，并通过控制器给蓄电池组充电。
2.夜晚控制器根据环境光照的变化自动检测并调节LED灯的亮度和开关。
3.当环境光照较弱时，控制器自动调节LED灯的亮度较低，以节约能源。
当环境光照较强时，控制器自动调节LED灯的亮度较高，以满足照明需求。
4.当蓄电池组电量较低时，控制器自动切换至市电供电模式，确保LED灯的正常工作。
四、系统设计考虑因素在太阳能LED路灯系统的设计中，需要考虑以下因素：1.太阳能电池板的布置：太阳能电池板应采取合理的布置方式，以充分吸收太阳能光能，提高光能转化效率。
2.蓄电池组的容量：蓄电池组的容量应根据夜间照明时间和灯具的功率需求来确定，以确保能够正常供电。
3.控制器的性能：控制器应具备较低的功耗和稳定的工作性能，能够实现智能控制和远程控制，提高系统的可靠性和灵活性。
太阳能led灯的电路
太阳能led灯的电路（实用版）目录一、太阳能 LED 灯的基本原理二、太阳能 LED 灯的电路设计1.电池板选择与连接2.电流控制与恒流恒压充电3.光控开关与充电控制4.稳压电路与 LED 灯驱动三、太阳能 LED 灯的实际应用案例四、太阳能 LED 灯的发展前景与挑战正文一、太阳能 LED 灯的基本原理太阳能 LED 灯是一种利用太阳能电池板将光能转化为电能，然后通过 LED 灯将电能转化为光能的照明设备。
太阳能电池板在白天将光能转化为电能，储存在蓄电池中，晚上通过控制器将蓄电池中的电能输出，驱动 LED 灯发光。
二、太阳能 LED 灯的电路设计1.电池板选择与连接太阳能电池板的选择需要根据 LED 灯的功率和照明需求来确定。
一般来说，可以选择多块太阳能电池板串联或并联使用，以获得足够的电压和电流。
太阳能电池板与蓄电池的连接需要使用防水接头，以确保连接的可靠性和安全性。
2.电流控制与恒流恒压充电太阳能 LED 灯的电路设计中，电流控制是非常重要的一环。
恒流恒压充电可以确保蓄电池在充电过程中不会过充或过放，从而延长蓄电池的使用寿命。
电流控制可以通过采用充电控制器来实现，例如 MPPT 充电控制器可以有效地提高太阳能利用率。
3.光控开关与充电控制光控开关是一种根据环境光照强度自动控制电路通断的元件。
在太阳能 LED 灯的电路中，光控开关可以实现白天自动关闭，晚上自动开启的功能。
同时，光控开关也可以与充电控制器结合，实现在白天太阳能充足时对蓄电池进行充电，晚上根据蓄电池的电量自动调整 LED 灯的亮度。
4.稳压电路与 LED 灯驱动为了确保 LED 灯能稳定工作，需要设计稳压电路。
稳压电路可以将蓄电池输出的电压稳定在一定范围内，避免因电压波动导致的 LED 灯亮度不稳定。
LED 灯驱动部分需要根据 LED 灯的电压和电流要求来选择合适的驱动器，例如采用恒流驱动可以确保 LED 灯的亮度恒定。
三、太阳能 LED 灯的实际应用案例太阳能 LED 灯广泛应用于户外照明、庭院景观照明、农村家庭照明等领域。
太阳能LED照明系统的设计(最终方案)
I目录中文摘要ABSTRACT第一章引言1.1选题的背景和意义 (1)1.2国内外光伏发电发展现状......................1.2.1世界光伏产业的新进展及应用特点..............1.2.2我国光伏产业发展现状........................1.3光伏电源具有以下优势......................1.4新一代照明光源-白光LED......................1.5论文的研究目的和意义......................第二章太阳能LED照明系统的总体设计...................2.1太阳能LED照明系统的基本结构...................2.2控制器的整体结构第三章太阳能电池板3.1太阳能的工作原理和特性3.1.1太阳能电池的基本原理3.1.2太阳能电池的特性曲线3.2太阳能电池的最大功率跟踪3.2.1最大功率点跟踪原理3.3本系统采用的MPPT控制方式3.3.1功率比较法3.3.1.1功率比较法原理3.3.1.2功率比较法的算法设计3.4本章小结第四章主体电路的设计4.1整体电路设计4.1.1电源电路设计4.1.2 LED驱动电路4.2单片机的算法实现4.3 DC/DC变换器式 (25)4.3本系统采用的MPPT控制方式 (29)4.3.1功率比较法 (29)4.3.2最大功率的模糊控制 (32)4.4本章小结 (33)第五章太阳能LED照明系统光源优化的研究 (34)5.1超高亮白光LED的原理和特性 (34)5.1.1发光原理 (34)5.1.2工作特性 (34)5.2 LED照明系统光源亮度的提高方案 (35)5.2.1光度量参数及其测量方法 (35)5.2.2主要技术改进 (36)5.2.3 LED的布板 (37)5.3 LED照明光源散热问题的研究 (37)5.3.1半导体制冷的工作原理 (38)5.3.2半导体制冷的散热效果 (39)5.3.3半导体制冷的设计 (40)5.4本章小结 (40)六章结束语 (41)6.1本文所做的工作及得到的结论 (41)有待于进一步研究的问题 (41)考文献 (43)谢 (46)录 (47)学期间发表的学术论文和参加的科研情况 (52)第一章引言1.1选题的背景和意义在世界能源短缺,环境污染日益严重的今天,充分开发并利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。
太阳能LED路灯控制系统的设计
太阳能LED路灯控制系统的设计摘要：本文介绍了一种基于太阳能的LED路灯控制系统的设计，该系统利用太阳能电池板收集太阳能，通过控制器控制LED路灯的亮度和时间。
该系统具有节能环保、无需外部电源、维护成本低等优点，可广泛应用于城市道路、公园、广场等场所。
关键词：太阳能；LED路灯；控制系统；亮度；时间一、引言随着现代城市发展的不断壮大，对于城市道路照明的需求不断增加。
传统的路灯采用灯丝作为光源，不仅功率大、损耗严重，而且还存在安全隐患。
而太阳能LED路灯由于其节能环保、无需外部电源、维护成本低的优点，成为城市道路照明的新宠。
本文介绍了一种基于太阳能的LED路灯控制系统的设计，通过太阳能电池板收集太阳能，控制LED路灯的亮度和时间。
二、系统设计太阳能LED路灯控制系统由太阳能电池板、控制器、LED灯等部分组成，具体实现过程如下：1. 太阳能电池板太阳能电池板是系统的核心部分，可将阳光转化为电能，为LED路灯提供电力。
太阳能电池板需要安装在 LED路灯顶部或周围，能够充分吸收阳光。
2. 控制器控制器是太阳能LED路灯的核心，能够实现对LED路灯的亮度和时间的控制。
控制器通过检测太阳能电池板的电量、光照强度等参数，自动调节LED路灯的亮度和开关时间。
3. LED灯LED灯是太阳能LED路灯的光源，主要用于城市道路、公园、广场等灯光照明。
LED路灯不仅节能环保，而且寿命长。
此外，LED灯的亮度可以通过控制器调节，适应不同环境需求。
三、系统特点1. 节能环保太阳能LED路灯采用太阳能电池板作为电源，不需要外部电源供应，可以节省大量的电力资源。
此外，LED灯作为绿色光源，与传统的灯管相比，也减少了对环境的污染。
2. 无需外部电源太阳能LED路灯的电源是太阳能电池板，不需要外部电源的供应，可以节省电费和电力消耗。
3. 维护成本低太阳能LED路灯的寿命长，不仅减少了更换灯泡的频率，而且减少了对路灯的维护成本。
此外，在使用过程中，LED路灯的亮度和开关时间可以根据实际需求进行调整，避免了无效能耗。
太阳能LED路灯照明系统设计(毕业设计)
广西大学毕业设计（论文）任务书课题名称太阳能LED路灯照明系统设计学院物理科学与工程技术专业电子科学与技术班级 06级1班学号**********姓名郭卫指导教师陆翔二O一 O 年六月二日摘 要近年来，随着太阳能发电产业的迅速发展，光伏应用的领域正在逐渐扩大，各种光伏新产品不断涌现。
这种光伏技术被公认为是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一。
已开始在美国、法国、日本等发达国家很多地区得到广泛应用。
研究方法是设计步骤中的核心问题。
对方法的研究过程中，最终采用了PIC16F716的PWM限流控制器，该控制器为结合铅酸蓄电池充放电特性和太阳电池伏安特性，专为负载LED灯具设计的一款充放电控制器，其利用PWM技术对LED进行稳压限流供电，从而达到延长LED使用寿命的目的。
此外，充电电路太阳能路灯系统是利用太阳能电池的光伏效应将太阳光能直接转换成电能，选择一种合适的蓄电池的充电管理模式，并要求对电压的实时监测，及时配合控制器的指令控制最终能够有效的完成白天利用太阳能电池板对蓄电池充电，晚上蓄电池释放能量点亮LED 灯，并且在阴雨天气的状况下，能够持续供电3~4天。
并且充电电路分别对保护电压、浮充点电压，恢复电压时进行不同的充电方式，再用于照明的系统。
经过调试试验等最终证实了，在照明路灯中，作为技术和艺术相结合的太阳能照明系统-太阳能LED路灯，因具备环保、节能、发光效率高等诸多优点，是的太阳能LED灯照明技术正在成为照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。
关键词：太阳能LED路灯放电路 PWM控制光伏效应目 录第一章 绪 论 (1)1.1 前言 (1)1.2 技术指标和系统功能 (1)1.2.1 系统技术指标： (1)1.2.2 系统功能 (2)第二章 系统方案论证及选择 (3)2.1 方案比较与论证 (3)2.1.1太阳能电池板的选择 (3)2.1.2 蓄电池的选择对比 (3)2.1.3 照明灯具的选择 (4)2.1.4 控制器芯片的选择 (5)2.2 方案的配置与计算 (6)2.2.1方案的配置 (6)第三章 系统设计的理论分析 (7)3.1太阳能照明系统电路总体分析 (7)3.2太阳能光伏发电的理论 (7)3.3控制器设计的理论基础 (8)3.4 蓄电池的充放电原理 (8)3.5 LED的驱动原理 (9)第四章 系统的硬件设计 (10)4.1系统电路框图 (10)4. 2 控制模块的硬件设计 (11)4.2.1充电电路的设计 (11)4.2.2放电电路的硬件设计 (12)4.2.3 LED指示电路 (12)4.2.4控制器电源稳压电路的硬件设计 (13)4.2.5外围电路的硬件设计 (14)4.3 LED的连接方式 (14)4.4 硬件设计的原理流程图 (14)4.5硬件系统总图 (15)第五章 软件设计 (17)5.1系统软件框图 (17)5.2系统主要程序编辑 (17)5.2.1PWM模式的选择 (17)5.2.2检测程序的流程 (17)第六章 实验结果与分析 (20)6.1实验的性能分析 (20)6.2实验结果 (21)第七章 产品经济可行性分析 (22)7.1成本对比估算 (22)7.2设计的前景展望 (23)结束语 (25)参考书目 (26)致 谢 (28)第一章 绪 论1.1 前言太阳能LED照明是未来照明的方向，其最大特点为：环保、节能、发光效率高，因此使它将逐步取代传统光源。
太阳能供电的LED照明系统设计
此之外 ， 芯片 内部还 包括一个输入欠压检 测 电路 以对充 电周 期进行初始化 。同时使用 Ｕ Ｃ ３ ９ ０ ６ 只需很少 的外部元器件 就 可 以实 现对 密封 铅酸 蓄 电池 的快速 精确 充 电， 电路 搭建 简
单。
数值为 ０ ． ５ — ０ ． ６ Ｖ， 通过 光照在界面层 产生 的电子一 空穴对越 多， 形成 的 电流越 大 。界面层吸 收的光 能越多 ， 同样 形成 的 电流 也越大 。 目前应 用和研 究的太 阳能 电池 主要有硅 太 阳
石化 能源危机 时代 的降临和 能源使 用成本 的全面 上涨
正 加 剧 了世 界 能源 危 机 ， 世 界 各 国都 在 寻 求 解 决 能 源 危 机 的 办法ｎ 。 。一 条 道 路 是 寻 求 新 能 源 和 可 再 生 能源 的 利 用 ； 另 一
Ｕ Ｃ ３ ９ ０ ６的一个 非 常重 要特 性 就是 具 有精 确 的基 准 电 压， 其基准 电压 随环境温度 而变 ， 且变 化规 律与铅酸 电池 电 压 的温度特 性完全一致 。同时， 芯片只 需 １ ． ７ ｍＡ的输入 电流 就 可工作 ， 这样 可 以尽 量减小 芯片 的功 耗 ， 实现对 工作环 境
ｉ ； 学术探讨 应用技术与研究
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能耗 ， 同时有望发展成 为借助 于并 网技术 实现 蓄电池充放 能量 的技术 方案 。
太阳能LED路灯系统设计与开发
太阳能LED路灯系统设计与开发太阳能LED路灯系统是一种绿色环保的照明系统，以太阳能为能源，LED灯为光源。
相比传统的路灯系统，太阳能LED路灯系统具有能源利用效率高、寿命长、功耗低等优点，因此在城市道路、乡村、公园等地方得到广泛应用。
本文将详细介绍太阳能LED路灯系统的设计与开发。
一、系统组成及工作原理1.太阳能电池板：太阳能电池板通过吸收太阳能将其转化为直流电能，并将电能传输至储能电池组。
2.储能电池组：储能电池组主要用于储存太阳能电池板产生的电能，在夜间或天气不好时供给路灯使用。
3.LED灯：LED灯是太阳能LED路灯系统的光源，相比传统路灯的白炽灯或荧光灯，LED灯具有寿命长、光效高、耗能低的优点。
4.控制系统：控制系统用于监测太阳能电池板和储能电池组的状态，并根据环境条件自动调节路灯的亮度。
太阳能LED路灯系统的工作原理如下：太阳能电池板通过光伏效应将太阳能转化为直流电能，经过逆变器将直流电转化为交流电，供给LED灯使用。
当太阳能电池板无法供电时，系统会自动从储能电池组中获取电能供给LED灯使用。
控制系统检测到环境或路面的光线强度低于设定阈值时，会自动打开LED灯。
当光线强度高于阈值时，系统会自动关闭LED灯。
二、系统因素的设计考虑在设计太阳能LED路灯系统时，需要考虑以下因素：1.太阳能电池板的选择：太阳能电池板的效率和转换效率会影响系统的能源收集能力。
应选择转换效率高的太阳能电池板，以提高系统的能源利用效率。
2.储能电池组的容量：储能电池组的容量需要根据系统的供电时间和灯具的功率来确定。
容量太小会导致系统供电时间短，容量太大则会增加系统成本。
3.LED灯的选择：LED灯的光效、寿命和功耗是选择LED灯时需要考虑的重要因素。
应选择高光效、长寿命、低功耗的LED灯，以提高系统的照明效果和节能效果。
4.控制系统的设计：控制系统应具备自动调节亮度的功能。
可以根据外界环境光强的变化，自动调节LED灯的亮度，以节约能源。
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I目录中文摘要ABSTRACT第一章引言1.1选题的背景和意义 (1)1.2国内外光伏发电发展现状......................1.2.1世界光伏产业的新进展及应用特点..............1.2.2我国光伏产业发展现状........................1.3光伏电源具有以下优势......................1.4新一代照明光源-白光LED......................1.5论文的研究目的和意义......................第二章太阳能LED照明系统的总体设计...................2.1太阳能LED照明系统的基本结构...................2.2控制器的整体结构第三章太阳能电池板3.1太阳能的工作原理和特性3.1.1太阳能电池的基本原理3.1.2太阳能电池的特性曲线3.2太阳能电池的最大功率跟踪3.2.1最大功率点跟踪原理3.3本系统采用的MPPT控制方式3.3.1功率比较法3.3.1.1功率比较法原理3.3.1.2功率比较法的算法设计3.4本章小结第四章主体电路的设计4.1整体电路设计4.1.1电源电路设计4.1.2 LED驱动电路4.2单片机的算法实现4.3 DC/DC变换器式 (25)4.3本系统采用的MPPT控制方式 (29)4.3.1功率比较法 (29)4.3.2最大功率的模糊控制 (32)4.4本章小结 (33)第五章太阳能LED照明系统光源优化的研究 (34)5.1超高亮白光LED的原理和特性 (34)5.1.1发光原理 (34)5.1.2工作特性 (34)5.2 LED照明系统光源亮度的提高方案 (35)5.2.1光度量参数及其测量方法 (35)5.2.2主要技术改进 (36)5.2.3 LED的布板 (37)5.3 LED照明光源散热问题的研究 (37)5.3.1半导体制冷的工作原理 (38)5.3.2半导体制冷的散热效果 (39)5.3.3半导体制冷的设计 (40)5.4本章小结 (40)六章结束语 (41)6.1本文所做的工作及得到的结论........................................................41有待于进一步研究的问题. (41)考文献 (43)谢 (46)录 (47)学期间发表的学术论文和参加的科研情况 (52)第一章引言1.1选题的背景和意义在世界能源短缺,环境污染日益严重的今天,充分开发并利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。
太阳能LED照明系统以其不用专人管理和控制，安装一次性投资无需日后电费开支，无需架设输电线路或挖沟铺设电缆，可以方便安装在广场、校园、公园、街道等多方面的优点而越来越受重视。
我国在1996年提出了“绿色照明工程”，主要就是为了解决与照明相关的能源供应和经济效益问题。
绿色照明的科学定义为：绿色照明是指通过科学的照明设计采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附近、灯具、配线器材，以及调光控制和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
许多发达国家和部分发展中国家先后制订了“绿色照明工程”计划，并取得了显著效果。
照明的质量和水平已成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一，成为人类社会可持续发展的一项重要的措施。
作为固体光源的LED发光二极管，真正点燃了“绿色照明”的光辉，被认为是21世纪最有价值的新光源，将取代白炽灯和日光灯成为照明市场的主导，使照明技术面临一场新的革命，从而一定程度上改善人类的生产和生活方式。
LED照明的应用前景在全世界掀起了高潮，被给予了厚望。
目前照明消耗约占整个电力消耗的20%，大幅降低照明用电是节约能源的重要途径。
开发和应用更高效，可靠，安全，使用寿命长的新型太阳能节能光源势在必行。
一般的太阳能LED照明系统如下图1-1所示，其实质是一个小的独立光伏系统，主要由几大部分组成，即太阳能电池、蓄电池、控制器、LED光源。
图1-1 太阳能LED照明系统结构图太阳能路灯控制器主要采用脉宽调制充电方式，具有过充、过放、短路保护和过充点的温度自动补偿功能。
在独立太阳能发电系统中，为了降低成本、提高效率和可靠性，应该既保证光伏阵列处于最佳工作状态，又要使蓄电池正确充放电，同时还要最大限度地利用所发电能。
但在目前的光伏系统中，这三者的实现存在矛盾，在设计充电控制时通常只顾及到一个方面，如何兼顾三者的关系，寻求最优充电控制策略，是一个设计难点。
针对目前的太阳能照明路灯系统所存在的问题，本文通过对典型的照明控制器进行优化设计，将最大功率跟踪技术引入太阳能LED照明系统中，保证光伏阵列工作在最佳工作状态，以提高系统的工作效率。
从而使整个路灯系统的可靠性得以提高。
研究和开发光效更高、更节能、更能适合太阳能灯具发展的LED新型发光源就显得势在必行。
新型LED发光源的开发与利用，可以提高光源亮度，降低功率消耗，提高发光效率，降低整体太阳能灯具的功率匹配，从而降低太阳能灯具成本，使其性价比提高，在节能环保和太阳能灯具的市场普及方面具有重大的现实意义。
1.2国内外光伏发电发展现状1839年法国学者贝克勒尔发现光伏效应，1954年美国贝尔实验室的三位科学家首次制成实用的单晶硅太阳电池。
在可再生能源中，太阳能光伏发电产业是全球发展最快的新兴产业之一。
最近10年太阳电池产量年平均增长率为37%，最近五年的年平均增长率为45%。
发展可再生能源的时代己经到来传统的化石能源日益枯竭，并且利用过程中严重污染环境制约了世界经济的可持续发展。
能源的需求有增无减，能源资源已成为重要的战略物资。
而太阳能是最有发展前景的可再生能源。
1.2.1世界光伏产业的新进展及应用特点。
1997年，美国提出“百万太阳能光伏屋顶”计划，预计2010年完成。
同年，日本“新阳光计划”，到2010年将生产43亿瓦光伏电池。
同年，欧盟提出“百万光伏屋顶计1999年，德国实施“十万光伏屋顶计划”，并实行低息贷款。
近年发达国家还制定了“研发路线图”。
在光伏应用和安装方面，德、日、美依然是世界上三个最主要的光伏应用市场。
年全球安装太阳电池组件1460MW，比前一年增长了34%。
德国安装837MW，比前一年增53%;占世界安装量的57%;日本安装292MW，比前一年增长了14%，占世界安装量的2美国安装102MW，占世界安装量的7%;欧洲其它地区安装88MW，占世界安装量的6%;其它地区安装146姗，占世界安装量的10%。
1.2.2我国光伏产业发展现状1958年，我国开始研究太阳电池。
1971年，首次将光伏电池成功应用于东方红2星。
1973年，开始太阳电池地面应用。
从上世纪70年代初到80年代末，由于成本高，阳电池在地面的应用非常有限。
90年代以后，随着成本的降低，太阳电池向工业领域和村电气化应用方向发展。
市场稳步扩大，国家和地方政府开始制订光伏计划。
2002年，家发改委启动了“送电到乡”项目，使得中国的光伏市场迅速发展起来，总装机容量从2年的23500kw迅速增长到2002年的45000kw，至2003年达到55000kw。
2003~2005年，德国巨大的市场需求影响，国内光伏企业产能迅速扩展，产量迅速增长。
1.3光伏电源具有以下优势(1)可靠。
光伏电源很少用到运动部件，工作可靠。
目前己有数千套光伏系统的运行验，晶体硅的寿命可达20年以上。
(2)安全、无噪声及其它公害。
不产生任何的固体，液体和气体有害废弃物，噪音几没有，无环境污染和公害问题。
(3)安装维护简单，运行成本低，适合无人值守等优点。
(4)兼容性好，光伏发电可以与其他能源配合使用，也可以根据需要而使光伏系统任增容。
(5)标准化程度较高，可由组件的串并联满足不同用电的需要，通用性强。
(6)太阳能无处不有，应用范围广。
1.4新一代照明光源一白光LED近年来，全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出，人们迫切希望应用节能环保的新技术。
而半导体照明正是具有这种魅力的新技术。
所谓半导体照明，是以半导体发光二极管(Lightning EmittingDiode，LED)作为光源的照明。
应用半导体pN结发光原理制成LED问世于20世纪60年代初。
在早期，由于LED光色、发光效能、光通量、光功率和价格等方面的限制，主要应用于指示、显示领域，如电子电气、热工仪表、自动化系统、通信设置、宇航空间开发、家用电气、交通运输工具中作为指示灯、告示牌、警戒灯以及信息广告、显示牌等。
90年代以来，随着氮化稼为代表的第三代半导体的兴起，以及白色LED的成功研制，使LED照明成为可能。
白光LED被认为是21世纪最有价值的新光源，白光LED照明取代传统照明而成为人类照明的主要方式，将是大势所趋。
“绿色照明”是九十年代初国际上对节约电能、保护环境的照明系统的形象性说法。
许多发达国家和部分发展中国家先后制订了“绿色照明工程”计划，并取得了显著效果。
照明的质量和水平己成为人类社会现代化程度的一个重要标志之一，成为人类社会可持续发展的一项重要的措施。
作为固体光源的白光LED，真正点燃了“绿色照明”的光辉。
白光LED照明的应用在全世界掀起了高潮，被寄予了厚望。
美国能源部预测，到2010年将会有55%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年可节电350亿美元。
而我国科技部有关领导提出:我们要以2008年北京奥运会和2010年上海世博会为契机，推动半导体灯在城市景观照明的应用。
科技部“国家半导体照明工程”计划2007年半导体照明逐步取代白炽灯，2012年后取代荧光灯。
目前，白光LED在发光强度方面，轴向已达到ZOcd以上，光效达50一70lm/W;色温可在5000K一10000K之间任意选择;显色指数在80以上。
完全能符合普通照明之需要。
1.5论文的研究目的和意义在光伏应用领域，太阳能照明占有重要的地位和份额，而LED太阳能路灯是一个具体而有价值的应用。
太阳能与半导体LED照明的有机结合，能有效发挥二者的优势。
在该照明系统中，包括硬件和软件两方面，从硬件上来说，要配备性能可靠、价格合理的光伏配套部件，如太阳能电池、蓄电池、控制器及灯具等。
在软件方面，则要对光伏系统进行优化设计，包括确定合适的太阳能电池输出功率和蓄电池的容量、负载的大小、控制方式等。
这项工作十分重要，如果设计不当.即使光伏配套部件再好，结果要么光伏系统不能正常运行，要么就是容量过大，造成很大浪费。
所以，从一定意义上来讲，光伏系统设计要比光伏器件更加重要。
目前，光伏照明难以大面积推广的瓶颈不在于技术问题，而在于成本价格问题。