太陽能LED庭院燈設計方案初探

◆王延軍 曲玉俠

(山東省民族中等專業(yè)學校)

太陽能LED庭院燈設計方案初探

◆王延軍 曲玉俠

(山東省民族中等專業(yè)學校)

太陽能LED庭院燈由以下幾個部分組成:太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、LED光源、燈桿及燈具外殼。因負載用直流電，無須配置逆變器。假設15W太陽能LED庭院燈每晚照明10小時，可保證連續(xù)陰雨3天的照明。其電源系統(tǒng)及容量設計步驟如下:

1.負載的功率和工作時間是選用太陽電池組件和蓄電池容量的前提

15W太陽能LED庭院燈每晚照明10小時，則平均每天負荷用電量為15W ×10h=150Wh。

2.太陽電池組件功率的計算

太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分，也是太陽能路燈中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲起來。

太陽電池功率可選用下面的簡易公式計算:

其中損耗系數(shù)可取1.6－2.0，這里取1.6;當?shù)胤逯等照諘r間根據(jù)山東地理位置取4小時。

所以，選用峰值功率為60Wp的電池組件。

3.根據(jù)系統(tǒng)工作電壓等級確定太陽電池組件串聯(lián)數(shù)及蓄電池的電壓

系統(tǒng)工作電壓一般選擇原則:戶用系統(tǒng)為12VDC或24VDC;通信系統(tǒng)為48VDC;電力系統(tǒng)為110VDC;大型電站為220VDC或更高。

這里15W LED太陽能燈屬小功率用電器，系統(tǒng)工作電壓選12VDC即可，太陽電池組件串聯(lián)數(shù)為1，這樣太陽能電池板峰值電壓為17V，正好為對12V蓄電池充電。

4.計算所需蓄電池容量

由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni－Cd蓄電池、Ni－H蓄電池。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則:首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時造成浪費。蓄電池應與太陽能電池、用電負荷(路燈)相匹配。

所以選擇12V，50Ah的鉛酸蓄電池即可。

5.太陽能控制器的選用

無論太陽能燈具大小，一個性能良好的充電放電控制器是必不可少的。需具備以下功能:

(1)高壓(HVD)斷開和恢復功能:控制器應具有輸入高壓斷開和恢復連接的功能。

(2)欠壓(LVG)告警和恢復功能:當蓄電池電壓降到欠壓告警點時，控制器應能自動發(fā)出聲光告警信號。

(3)低壓(LVD)斷開和恢復功能:這種功能可防止蓄電池過放電。通過一種繼電器或電子開關連結(jié)負載，可在某給定低壓點自動切斷負載。當電壓升到安全運行范圍時，負載將自動重新接入或要求手動重新接入。

(4)保護功能:①防止任何負載短路的電路保護;②防止充電控制器內(nèi)部短路的電路保護;③防止夜間蓄電池通過太陽電池組件反向放電保護;④防止負載、太陽電池組件或蓄電池極性反接的電路保護;⑤在多雷區(qū)防止由于雷擊引起的擊穿保護。

(5)溫度補償功能:當蓄電池溫度低于25℃時，蓄電池應要求較高的充電電壓，以便完成充電過程。相反，高于該溫度蓄電池要求充電電壓較低。通常鉛酸蓄電池的溫度補嘗系數(shù)為－5mv/oC/CELL。

LED燈光源，壽命長，可達1000000小時，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國產(chǎn)50Lm/w，進口80Lm/w。隨著技術進步，LED的性能將進一步提高，LED作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢。