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路灯的设计

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太阳能大功率太阳能大功率LED 路灯的设计路灯的设计

摘要：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LED照明技术，设计了一套太阳能LED 路灯照明系统。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XLT* 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LED 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 路灯照明系统照度

良好、环保节能，满足太原地区城市道路照明的要求。　　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 路灯已进入了城市照明领域。LED 作为照明光源与传统的照明

摘要：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LED照明

技术，设计了一套太阳能LED 路灯照明系统。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XLT* 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LED 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 路灯照明系统照度良好、环保节能，满足太原地区城市道路照明的要

求。

　　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 路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 路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。

　　　1 太阳能电池板与蓄电池的选取太阳能电池板与蓄电池的选取

　　　　1.1 太阳能电池板选取太阳能电池板选取

　　目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率约为15%，达到24%，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率的，技术也为

成熟。使用寿命一般可达15 a，可达25 a。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10%，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0.95，灰尘遮挡及其他损失修正系数取0.90。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

　　　1.2 蓄电池的选取蓄电池的选取

　　蓄电池的容量要根据太阳能电池板的功率和LED 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 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蓄电。因此，蓄电池容量必须比负载日耗量高6 倍以上

为宜。

　　蓄电池的容量Bc的计算公式：

　　式中，PL 为日平均耗电量，D 为阴雨天数，Kb 为安全系数，1.1～1.4 （包括了温度修正系数To=0 ℃上为1，-10 ℃上

为1.1，-10 ℃下为1.2，放电深度cc=0.75），V 为工作电压。

　　根据式（2）可以估算出蓄电池的容量，同时蓄电池的充电效率的高低取决于充电的方式。根据系统要求和对各种指标的

核定，这里选用12 V 100 Ah 阀控密封式铅酸蓄电池。

　　　2 太阳能控制器硬件设计太阳能控制器硬件设计

　　太阳能控制器全称为太阳能充放电控制器，是控制太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给负载供电的自动控制设备，

能自动防止蓄电池过充电和过放电。它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和

蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的控制部分。

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