五、太阳能路灯照明系统介绍 （一）系统组成与原理
组成：LED太阳能路灯照明系统由太阳能电池组件、LED光源、控制器、蓄电池和灯杆支架等几部分构成。
原理：如图所示，太阳能路灯是利用太阳能电池板，白天接收太阳辐射能并转化为电能，经过控制器储存在蓄电池中，夜晚控制器动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电若干小时后，控制器动作，蓄电池放电结束。控制器的主要作用是控制路灯打开和关闭，同时保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。在蓄电池电量不足时，自动断开负载，防止蓄电池过放电；并有短路保护、反接保护等。
（二）光源
光源应尽量选直流光源。目前常见的光源有直流节能灯、高频无极灯、低压钠灯和LED光源。LED 作为半导体光源，其发展势头强劲，是太阳能路灯最为理想的光源。
本系统采用LED光源，结合本地的实际情况，我们采用高效太阳能LED路灯（光源功率 W，DC V）。
（三）蓄电池
蓄电池功能：将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到夜晚需要照明的时候再释放出来。同时应保证阴雨天时可提供若干天路灯夜间照明的用电需要。 1． 类型选择
1）铅酸(CS)蓄电池：适于低温高倍率放电，比能量偏低，目前大部分太阳能路灯采用。密封免维护，价格低。注意防止铅酸污染，应逐步淘汰。
2）镍镉(Ni-Cd)蓄电池：放电倍率高、低温性能好，循环寿命长，小型系统采用。注意防止镉污染。
3）镍氢(Ni-H)蓄电池：高倍率放电，低温性能好，价格便宜，无污染，为
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绿色环保电池。小型系统采用。要大力提倡．
目前广泛采用的有铅酸免维护蓄电池，普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。 2．容量选择
蓄电池容量过小，不能满足夜晚照明的需要；容量过大，蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，也造成浪费。蓄电池容量(Ah)与负载容量（Ah）之比宜在3～6倍以上：连续阴雨天数较少地区约为3～4倍以上，连续阴雨天数 较多地区约为5～6倍以上。蓄电池容量应根据实际情况，考虑相关系数的添加，计算出合理的容量。
（四）控制器
太阳能路灯的运行由控制器来控制。控制器大都实现了智能控制．控制器应具有以下功能： 1．路灯控制
光控、时控、温控等功能供选择。具有调光(或半夜灯)功能． 2．蓄电池管理
对蓄电池充放电条件加以限制，延长其使用寿命： 1) 防反充电控制： 2) 防过充电控制： 3) 防过放电控制； 4) 温度补偿。 3．自动保护
太阳电池反接保护、蓄电池反接保护、蓄电池开路保护、夜间防反充保护、输出短路保护等。 4．数码显示
显示太阳能路灯主要参数：蓄电池电压、太阳电池光伏电压等。 5．控制器电压
控制器电压=蓄电池电压。 6. 控制器种类
太阳能路灯跟普通路灯控制电路功能基本一样，都是为了完成晚上亮灯，早晨熄灯的作用。常用的控制器有单独的光控制型、时钟控器型、经纬控制型等，但由于其工作原理不同，各有优缺点。
单独的光控型一般采用感光探头，当晚上光线弱时，自动开启路灯；早上光
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线较强时，自动关闭路灯，达到自动控制的作用。但在实际使用中，感光探头难以判断各种干扰光线，经常会产生误动作。
采用时钟控器型的路灯控制器，要预先设定开关时间，使路灯按时亮灯、准时熄灯，从而达到自动控制的目的。优点是定时开关预先设定的开关时间不受外界干扰，除本身故障外不会产生误动作。缺点是不能根据季节变化和特殊的天气情况自动变换开关时间，需人工经常调整开关时间，费时费力，不利于节省电力。
经纬型控制器采用单片机技术，模拟日照规律，晚上能自动开灯、早晨能自动关灯。它采取光控开关时间的优点，克服了光控开关易受干扰的缺点，取钟控器时间准确之长处，克服了定时开关不会自动变换开关时间之短处。目前路灯控制常采用这种控制方式，但其价格较高，在路灯中使用将会增加成本。 （五）太阳电池组件 l.类型
太阳能电池将太阳能转换为电能。较实用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池等三种。
1) 单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定．适合在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区使用；
2) 多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶硅低．适合在太阳光充足、日照好的东西部地区使用；
3）非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，适合在室外阳光不足的地区使用。 2．工作电压
太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的l.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如给6v蓄电池充电需要用8～9V
太阳能电池,给12V蓄电池充电需要用15～18V太阳能电池。给24V蓄电池充电需用33～36V太阳能电池。 3.输出功率
太阳能电池一般由多个太阳能单元电池串联组成，其容量取决于照明光源、线路传输部件所消耗的总功率以及当地太阳能辐射能量。太阳能电池组输出功率宜为光源功率的3～5倍以上：光照丰富、开灯时短地区为(3～4)倍以上，反之为(4～5)倍以上。
4.太阳能池组选择和安装
路灯杆一般在5m以上，重心较高，大部分太阳电池板都是悬挂式，为增强整套设备的抗风力，一般选择多块太阳电池板组成所需要的组件功率。
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六、计算及选型 （一）计算 1、日均耗电量 =
光源功率?光源日工作时间工作电压
=光源工作电流×光源日工作时间（Ah） 2、蓄电池容量 =
（自给天数?1）?日均耗电量蓄电池放电深度日均耗电量（Ah）
（A）
3、太阳电池组件的输出电流=
?太阳电池综合损失系数日照时数?蓄电池充电效率4、太阳电池的输出功率=太阳电池输出电压×输出电流（W） 5、太阳电池板倾角设计 城市 纬度 最佳倾角（0） 哈尔滨 长春 沈阳 北京 天津 呼和浩特 太原 乌鲁木齐 西宁 兰州 银川 西安 上海 南京 合肥 45.68 +3 43.90 +1 41.77 +1 39.8 +4 年平均日照时间（h） 4.4 4.8 4.6 5 4.65 5.6 4.8 4.6 5.5 4.4 5.5 3.6 3.8 3.94 3.69 杭州 南昌 福州 济南 郑州 武汉 长沙 广州 海口 南宁 成都 贵阳 昆明 拉萨 30.23 28.67 26.08 36.68 34.72 30.63 28.20 23.13 20.03 22.82 30.67 26.58 25.02 29.70 +3 +2 +4 +6 +7 +7 +6 -7 +12 +5 +2 +8 -8 -8 城市 纬度 最佳倾年平均角（0） 日照时间（h） 3.42 3.81 3.46 4.44 4.04 3.80 3.22 3.52 3.75 3.54 2.87 2.84 4.26 6.7 39.10 +5 40.78 +3 37.78 +5 43.78 +12 36.75 +1 36.05 +8 38.48 +2 34.30 +14 31.17 +3 32.00 +5 31.85 +9 6、抗风设计计算
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。
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（二）选型
通过计算可知，所选设备为： 如下表所示：
表1 太阳能LED路灯的配置方案
序号 1 2 3 4 5 配件名称 太阳能电池组件 蓄电池 光源 充放电控制器 灯杆 规格 W V/Ah W LED V/A m 表2 结构系统参数
灯管高度 光源度 设计灯管间距 设计安装数量 灯杆材料 m m m 套 优质冷轧薄板 组件支架 表面处理 灯管预埋件 灯杆基础 优质钢材 热镀锌 优质圆钢 C25混凝土浇筑 单位 块 块 只 台 根 数量 备注 单晶硅或多晶硅 铅酸蓄电池 暖白色 过充电、过放电保护 热镀锌、喷塑
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