1.系統組成

系統由太陽能電池組件部分（包括支架）、LED燈頭、控制箱 （內有控制器、蓄電池）和燈杆几部分構成；太陽能電池板光效達到127Wp/m2，效率較高，對系統的抗風設計非常有利；燈頭部分以1W白光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點陣作為平面發光源。 

　　控制箱箱體以不鏽鋼為材質，美觀耐用；控制箱內放置免維護鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由於其維護很少，故又被稱為“免維護電池”，有利於系統維護費用的降低；充放電控制器在設計上兼顧了功能齊備（具備光控、時控、過充保護、過放保護和反接保護等）與成本控制，實現很高的性價比。 

2.工作原理

　　系統工作原理簡單，利用光生伏特效應原理製成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能並轉化為電能輸出，經過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚當照度逐漸降低至10lux左右、北京盛日科技太陽能電池板開路電壓4.5V左右，充放電控制器偵測到這一電壓值后動作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8.5小時后，充放電控制器動作，蓄電池放電結束。充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。 

3.設計思想

　　1,太陽能電池組件選型 

　　設計要求：北京地區，負載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時數8.5h，保証連續陰雨天數7天。 

　　⑴ 北京地區近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2，經簡單計算北京地區峰值日照時數約為3.424h； 

　　⑵ 負載日耗電量 = = 12.2AH 

　　⑶ 所需太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 

　　在這裡，兩個連續陰雨天數之間的設計最短天數為20天，1.05為太陽能電池組件系統綜合損失係數，0.85為蓄電池充電效率。 

　　⑷ 太陽能組件的最少總功率數 = 17.2×5.9 = 102W 

選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的標準電池組件，應該可以保証路燈系統在一年大多數情況下的正常運行。 

4.蓄電池選型

　　太陽能供電系統中，蓄電池的性能好坏直接影響系統的綜合成本及運行好坏和使用壽命，本方案中選用我公司與中國科學院金屬研究所聯合研製的最新成果儲能型膠體蓄電池，與普通的鉛酸電池相比，它在設計上和製造工藝上有以下突出特點： 

　　使用壽命超長，正常情況下使用壽命為五到十年。 

　　採用適合的正負極合金配方及活性物質配比，使電池更加適合儲能電池循環充、放電的使用特點。 

　　膠體電解液的設計，有效的抑制活性物質的脫鏽和極板的鹽化現象，從而延緩了電池在使用過程中的性能衰降。大大改善了電池的深充放循環壽命。 

　　選用笫四代照明產品LED光源 。 

LED光源優勢

　　1.發光效率高，耗電量小，使用壽命長，工作溫度低。 

　　2.安全可靠性強。 

　　3.反應速度快，單元體積小，綠色環保。 

　　4.同亮度下，耗電是白熾燈的十分之一，熒光燈的三分之一，而壽命卻是白熾燈的50倍，熒光燈的20倍，是繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之後的第四代照明產品。 

　　5.單顆大功率超亮度LED的問世，是LED應用領域跨至高效率照明光源市場成為可能，將是人類繼愛迪生發明白熾燈后最偉大的發明之一。 

5.電池組件支架

1) 傾角設計

　　為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個最佳傾角。 

　　關於太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學朮刊物上出現得不少。本次路燈使用地區為長沙地區，依據本次設計參考相關文獻中的資料[1]，選定太陽能電池組件支架傾角為16o。 

2)抗風設計

　　在太陽能路燈系統中，結構上一個需要非常重視的問題就是抗風設計。抗風設計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風設計，二為燈杆的抗風設計。下面按以上兩塊分別做分析。⑴ 太陽能電池組件支架的抗風設計 

　　依據電池組件廠家的技術參數資料，太陽能電池組件可以承受的迎風壓強為2700Pa。若抗風係數選定為27m/s（相當于十級颱風），根據非粘性流體力學，電池組件承受的風壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風速而不至於損坏的。所以，設計中關鍵要考慮的是電池組件支架與燈杆的連接。 

　　在本套路燈系統的設計中電池組件支架與燈杆的連接設計使用螺栓杆固定連接。

　　⑵ 路燈燈杆的抗風設計 

　　路燈的參數如下： 

　　電池板傾角A = 16o 燈杆高度 = 5m 

　　設計選取燈杆底部焊縫寬度δ = 4mm 燈杆底部外徑 = 168mm 

　　焊縫所在面即燈杆破坏面。燈杆破坏面抵抗矩W 的計算點P到燈杆受到的電池板作用荷載F作用線的距離為 

　　PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以，風荷載在燈杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。 

　　根據27m/s的設計最大允許風速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N。考慮1.3的安全係數，F = 1.3×730 = 949N。 

　　所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。 

　　根據數學推導，圓環形破坏面的抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。 

　　上式中，r是圓環內徑，δ是圓環寬度。 

　　破坏面抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3） 

　　=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3 

　　=88.768×10－6 m3 

　　風荷載在破坏面上作用矩引起的應力 = M/W 

　　= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa 

　　其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強度。 

　　所以，設計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質量能保証，燈杆的抗風是沒有問題的。 

6.控制器

　　太陽能充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。基本功能必須具備過充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。 

　　蓄電池防過充、過放保護電壓一般參數如表 

　　1)當蓄電池電壓達到設定值后就改變電路的狀態 

　　在選用器件上，目前有採用單片機的，也有採用比較器的，方案較多，各有特點和優點，應該根據客戶群的需求特點選定相應的方案，在此不一一詳述。 

　　2)表面處理 

　　該系列產品採用靜電塗裝新技術，以FP專業建材塗料為主，可以滿足客戶對產品表面色彩及環境協調一致的要求，同時產品自潔性高、抗蝕性強，耐老化，適用於任何氣候環境。加工工藝設計為熱浸鋅的基礎上塗裝，使產品性能大大提高，達到了最嚴格的AAMA2605.2005的要求，其它指標均已達到或超過GB的相關要求。 

7.總結

　　自主研發生產太陽能LED路燈、太陽能路燈、太陽能風能互補路燈。在設計--研發--生產太陽能LED路燈方面突破了太陽能路燈常見的三大問題（功率高，LED光衰快，無功耗輸出多）等嚴重影響路燈造價與效率的問題。大大減少了成本，增長了使用壽命。更久遠的售后服務與質保使太陽能路燈的推廣工作，節約能源事業進一步發展。以下是本公司太陽能路燈方面的設計方案：整體設計基本上考慮到了各個環節；光伏組件的峰瓦數選型設計與蓄電池容量選型設計採用了目前最通用的設計方法，設計思想比較科學；抗風設計從電池組件支架與燈杆兩塊做了分析，分析比較全面；表面處理採用了目前最先進的技術工藝；路燈整體結構簡約而美觀；經過實際運行証明各環節之間匹配性較好。 

太陽能路燈設計中配置參考

產品參數

　　*主體材料：燈杆為全鋼結構、整體熱鍍鋅/噴塑處理 

　　*太陽能電池組件：晶體硅40-160WP（按負載配置） 

　　*系統工作電壓：直流12V—24V 

　　*控制器：太陽能燈具專用控制器,光控+時控，智能控制(天黑燈自開，天亮燈自熄滅) 

　　*儲能電池：全封閉免維護鉛酸蓄電池12V38Ah—200Ah(根據負載配置) 

　　*光源類型：節能高功率LED燈具

　　*防護等級：IP65 

　　*使用溫度：-30度至70度，抗風力≥150Km/h 

　　*照明時間：4～14小時（可根據需要調節） 

　　*燈杆高度：4米～10米（可以按客戶要求製作） 

　　*陰雨天保証：可連續工作4~5個陰雨天（區域/季節不同有差異）（可按客戶要求製作） 

　　本產品無需鋪設地下線纜，無需支付照明電費，太陽能路燈和太陽能庭院燈所採用的關鍵部件太陽能電池板、太陽能智能控制器、免維護蓄電池、照明燈具均經過國家光伏產品認証。主要適用於城市道路、小區廣場、工業園區、旅遊景區、公園綠化帶等場所的亮化照明。 

所生產的所有產品都按照標準嚴格執行材料檢驗、製程巡查、成品出貨檢驗，以確保客戶獲得滿意的產品，公司建有一套完善的售前，售中，售后服務體系，處處為您的利益着想，真正實現一對一服務。