太阳能路灯原理

太阳能路灯原理

太阳能路灯由以下几部分组成：太阳电池、蓄电池、控制逆变器、光控及计时器、发光体。太阳能路灯是一个自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式就会自动控制工作。控制模式一般分为三种：光控启动、光控关闭；计时控制启动和计时控制关闭；光控启动、计时控制关闭，我们一般选定该模式工作方式，灯在阳光低到设定值时传感控制启动灯工作，同时进行计时开始。当计时到设定时间时就停止工作。本系统的太阳电池有两种作用：一、在白天为蓄电池充电；二、做光控传感器，用RC元件的充电放电。我们一般采用18瓦或36瓦低压钠灯做为光源，因为其光效在光源中最高。

太阳能路灯是理想的道路照明灯具，随着人们生活的提高和社会的不断发展，它将被广泛利用，使太阳赐给大地的光明在夜晚为人类照明。

太阳能庭院灯(亦称花园灯)是一种新型环保型照明灯具,它古式造型、精致典雅、极富时代特色、它安装使用方便，无需另接电线，它由太阳能电池供电，白天吸收阳光自动为壳体内的蓄电池充电，晚上自动（光控）点亮照明，无需花销电费，因采用低压直流供电，更具安全可靠，使用寿命长的特点。配多节组合式灯杆（高强度ABS塑料),可根据需要调整灯的高度,安装十分方便.

太阳能庭院灯可广泛应用于：家庭别墅、单位花园、公园绿地、环保小区、房前路边等户外场所的照明。

太阳能路灯采用高效单晶(多晶)硅太阳能电池供电,采用免维护密封型蓄电池贮存电能,用高效节能灯照明,并采用先进的充放电和照明控制电路,具有性质可靠、发光效率高、亮度大、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，光敏控制、安全可靠、节能、经济、环保，实用(根据配置和型号不同,充电一天可用3～7天))寿命长(太阳能池可用15～20年、蓄电池可用5～7年),是未来户外照明的发展方向和照明灯具中的一枝新秀。太阳能信号警示灯,采用太阳能供电,白天由太阳能电池自动为蓄电池充电蓄电,晚上自动闪烁发光、警示,无需人工管理和更换电池，且可长期连续使用（太阳能电池使用寿命15～20年),安全省钱。无需增任何费用，使用成本低，是取代原干电池警示灯的理想换代产品。主要用于道路交通、高速公路、城市街道、铁路道口、建筑道路施工等场合作为信号指示的安全警示装置。

该灯具有体积小,重量轻,低能耗,高光强,防雷击,无须其它电源,安全可靠,安装、维护方便等特点。广泛用于航空、航海，通讯铁塔，广播电视塔，高层建筑等众多领域。

主要特点：

采用优质高效进口太阳电池硅片及钢化玻璃生产的太阳能电池供电，安全、可靠、寿命长达十五年。

优化低能耗控制电路、过充、过放保护，自动光照度控制，性能可靠。

蓄电池容量大，可在连续15个阴雨天正常工作.高强度、耐高温、耐腐蚀的工程塑料灯罩透光率强。优质不锈钢结构。美观、坚实、安装，维修方便。

技术参数：

闪光强度：≥10cd

闪频率:30～60次/分钟

功耗:2W

空中有效视距：10km

灯管闪光寿命:4X107~108次

蓄电池容量:6V/20AH

太阳电池板:12W/8.7V

使用环境温度:-40°C～+85°C

外型尺寸：415×390×400(mm)

重量:10公斤

阴雨天连续工作时间：15天左右

太阳能电池→储电池→光控开关→LED灯。

太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳，有的还要配置逆变器。

1、太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。

2、太阳能控制器

太阳能灯具系统中最重要的一环是控制器，其性能直接影响到系统寿命，特别是蓄电池的寿命。控制器用工业级MCU做主控制器，通过对环境温度的测量，对蓄电池和太阳能电池组件电压、电流等参数的检测判断，控制MOSFET器件的开通和关断，达到各种控制和保护功能。皇明智能型太阳能灯具控制器能为蓄电池提供全面保护，使蓄电池更能可靠地长久工作。

太阳能照明原理、组成及控制系统2010年01月21日作者：胡兴军来源：《中国电源博览》第106期编辑：李远芳

3、蓄电池

由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（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比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20~30%，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。

4、光源

太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。

LED灯光源，寿命长，可达1000000小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国产50Lm/w，进口80Lm/w。随着技术进步，LED的性能将进一步提高。笔者认为LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。

目前多数草坪灯选用LED作为光源，主要利用太阳能电池的能源来进行工作。当白天太阳光照射在太阳能电池上，把光能转变成电能存贮在蓄电池中，再由蓄电池在晚间为草坪灯的LED(发光二极体)提供电源。LED节能、安全、寿命长，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。特别是LED技术已经经历了其关键的突破，并且其特性在过去5年中有很大提高，其性能价格比也有较大的提高。

5、灯杆及灯具外壳

灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距，道路的照度标准确定。灯具外壳根据我们收集了许多国外太阳灯资料，在美观和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观要求不高，相对实用就行。

二、太阳能路灯照明控制系统

1.系统结构

太阳能路灯微机监控系统由微机主控线路、太阳能电池板、蓄电池充放电器、蓄电池组、LED光源驱动和LED灯等几部分组成。系统组成结构如图1所示：

(1)微机主控线路

微机主控线路是整个系统的控制核心，控制整个太阳能路灯系统的正常运行。微机主控线路具有测量功能，通过对太阳能电池板电压、蓄电池电压等参数的检测判断，控制相应线路的开通或关断，实现各种控制和保护功能。

(2)充电驱动线路

充电驱动线路由MOSFET驱动模块及MOSFET组成。MOSFET驱动模块采用高速光藕隔离，发射极输出，有短路保护和慢速关断功能。选用的MOSFET为隔离式、节能型单片机开关电源专用IC，驱动LED的全电压输入范围为150V～200V，输出电流为8A～9A。输入电压范围宽，具有良好的电压调整率和负载调整率，抗干扰能力强，低功耗。

本系统通过充电驱动线路完成太阳能电池组向蓄电池的充电，电路中还提供了相应的保护措施。

(3)LED驱动线路

由IGBT驱动模块及MOSFET组成，实现对路灯亮度的调节及路灯的开关。

(4)太阳能电池组

太阳能电池组由太阳能电池单体(工作电压约为0.5V,工作电流约为20～25mA/cm2,面积为10cm×10cm)以串、并方式连接成组件，一个标准组件包括36片单体，使一个太阳能电