太阳能LED露台灯的设计

太阳能LED露台灯的设计

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2010年12月21日

课程设计任务书

1．设计题目：太阳能LED露台灯的设计

2．应完成的项目：

3．（1）查阅资料，设计环保类型的作品，确定方案。

4．（2）通过搜索资料，完成LED灯和太阳能系统的基本设计。

5．（3）将两者进行可行性组合，进行调试，分析机构的合理性和安全性。

6．（4）撰写设计说明书，总结、心得体会等。

7．参考资料以及说明：

（1）王建华，吴季平,徐伟.太阳能应用研究进展［J］.水电能源科学，2007(4)

（2）吴理博,赵争鸣,用于太阳能照明系统的智能控制器[J].清华大学学报

（3）郭廷玮，刘鉴民等.太阳能的利用［M］.北京：北京科技文献出版社，1987 （4）华坤，李彦.太阳能LED路灯控制器的设计[J].微计算机信息,2009(2)

目录

摘要······························

第一章绪论···························

1.1 引言···························

第二章太阳能电池板与蓄电池的选取················

2.1 太阳能电池板选取·····················

2.2 蓄电池的选取·······················

第三章系统硬件设计·······················

3.1 太阳能控制器硬件设计···················

3.2 LED的选择设计······················

3.3 LED组合及驱动方式···················

第四章系统软件设计·······················

4.1 工作原理介绍·······················

4.2 太阳能控制器·······················

4.3 单片机软件编程······················

总结·······························

参考文献·····························

附件·······························

摘要

由于全球性能源危机，世界普遍重视可再生能源的利用与研究。太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的推广应用。随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻找新能源和再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源，太阳能作为一种大量可再生能源，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。

为积极响应国家节能减排、大力开发利用新能源的号召，以实际应用为目的，围绕太阳能光伏发电技术和ID照明技术．设计了一套太阳能LED灯照明系统。介绍了太阳能电池功率的选取原则及与蓄电池容量的匹配方法，重点分析研究了基于ATmega128单片机和XLT604驱动器的太阳能照明系统中的太阳能控制器和LED驱动，同时就ID在芯片的功率选取、组合方式等问题上进行了分析。所设计的太阳能LED灯照明系统照度良好、环保节能，满足家庭所需照明的要求。

太阳能LED照明集成了太阳能与LED的优点。

关键词：太阳能， LED灯，节能

第一章绪论

1.1 引言

跨入21世纪后，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，如何能在能源有限和环境保护的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题。而能源问题更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏，更严重

的是化石能源的开发利用更加剧了环境的恶化。主要表现为以下几个方面：

(1)能源短缺。常规能源的有限性和分布不均匀，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需求。从长远来看，全球已探明石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此，人类迟早要面临化石燃料枯竭的危机局面。

(2)环境污染。燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质排入天空，是大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量；甚至在局部地区形成酸雨，严重污染水土资源。

(3)温室效应。化石能源的利用不仅造成环境污染，同时会排放大量的温室气体，产生温室效应，引起全球气候变化

近年来随着太阳能光伏发电技术和LED照明技术的发展，太阳能LED发光灯已进入了城市照明领域。LED 作为照明光源与传统的照明光源相比具有直流低电压驱动、耗电量少、抗振动、寿命长、纳秒级的响应速度、设计空间大、环保、可连续开关闪断。能轻松实现0—100％调光功能等优点，被认为是新一代的绿色照明设备。太阳能LED节能灯是以太阳能作为能源。每个路灯均是独立的，安装方便，无需铺设电缆电线，无需交流电能和电费，采用直流供电，光控定时控制，安全可靠、节能、经济、环保，实用。

第二章太阳能电池板与蓄电池的选取

2.1 太阳能电池板选取

目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率约为15％，最高达到24％。是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，技术也最为成熟。使用寿命一般可达15A，最高可达25A。多晶硅太阳能电池比单晶硅太阳能电池的光电转换效率要降低不少，其光电转换效率约12％，同时多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。非晶硅薄膜太阳能电池光电转换效率偏低。

目前国际先进水平约为l0％，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减，直接影响了其实际应用。所以目前多采用单晶硅太阳能电池。根据太阳能辐射原理。太阳能电池方阵面上所获得辐射量的多少与很多因素有关：当地的纬度、海拔、大气的污染程度或透明程度、一年当中四季的变化、一天时间的变化、到达地面的太阳辐射值、散分量的比例、地表面的反射系数、太阳能电池方阵的运行方式或固定方阵的倾角变化以及太阳能电池方阵表面的清洁程度等。太阳能照明系统充放电效率取0.75。太阳能电池组件组失修正系数取O.95，灰尘遮挡及其他损失修正系数取0.9O。经过查询资料和单位换算及简化处理后。

可得到太阳能电池总用量P的计算公式

P=-5 618xAxQd(KopxHL)

式中，Q为负载日功耗(WH)；巩为水平面年平均13辐射量(KJ／(m2-d))；Kop为斜面辐射最佳辐射系数；A 为安全系数，一般取1.1～1.3。

2.2 蓄电池的选取

I21蓄电池的容量要根据太阳能电池板的功率和LE D路灯的功率以及照明时间来决定．蓄电池应与太阳能电池、LED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高出负载功率4