太阳能LED路灯系统研究与应用

周李庆

摘 要：太阳能做为绿色能源中最重要的能源，是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源，具有产量丰富、洁净、安全、价廉的优点，对生态平衡没有任何影响。LED灯具有高效节能、寿命长、环保等优点。因此，将太阳能与LED路灯有机地结合在一起，实现了节能环保的照明模式，同时对于节能环保、交通安全等方面皆有重要意义。

关键词：太阳能；LED道路照明系统；路灯设计

中图分类号：TK512 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）16-0041-01

1 太阳能LED路灯照明系统组成

1.1 太阳能电池

PVD通过光电效应或光化学效应将光能转化成电能，当达到一定的光照量就可输出电压及在有回路的情况下产生电流的1种光电半导体组件，并具有一定的防腐、防雨、防冰雹和抗风能力。PVD按结晶状态可分为结晶薄膜式和非结晶薄膜式两大类，前者又分为单晶硅和多晶硅，目前产业化N型单晶PVD的转换效率约为21%～24%，P型单晶PVD的转换效率约为18.7%～19.2%，多晶PVD轉换效率约为17%～17.5%。PVD的开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子和转换效率等指标是衡量性能优劣的基准，为防止串联中被遮蔽的PVD出现热斑效应，在正负极间并联1个旁路二极管，避免受光组件所产生的能量被遮蔽PVD所消耗。

1.2 蓄电池

太阳能路灯储存能量的单元是蓄电池，PVD接收的光能可以转变为电能，储存到蓄电池内，以供晚间路灯照明的需要。充电原理是在充电时，将电能转化为化学能，放电时，将化学能转化为电能。通过对太阳能LED路灯的了解和研究，电池选择铅酸蓄电池，可以减少成本，不用维护，使用寿命长，一般情况下，质量合格的铅酸电池的使用寿命为3年。

1.3 控制器

控制器不仅可以控制电池的充放电时间，防止过度充电而减少电池的寿命，而且还可以根据当日的日照强度和负载变化来调节蓄电池的工作模式，将电能恒流以后，传输到LED灯内。

（1）运算处理：控制器通过采集系统数据来进行分析，从而做出决策指令。ARM控制蓄电池和PVD的充电和放电过程，如果出现PVD损坏，不能正常工作时，控制器可以采取一些措施来保护供电系统，例如供电切换和短路保护等都可以保证供电的稳定性，控制器通过控制系统的运行状态，来切换模式保护充放电系统。

（2）控制数据采集：控制器采集的数据包括蓄电池的充放电数据、PVD的工作情况以及LED路灯的使用情况。ARM处理器通过控制采集电路，来进一步控制电路的运行状态，将系统的运行情况和数据等资料保存到储存器中，这样如果发生停电等情况，储存的数据也不会丢失。

（3）负载控制：控制器的作用就是节能，分时间段的控制LED路灯亮度，通过系统进行设计线路的负载输出，电路的输出均有独立的控制与检测功能，当P0.6=1时，三极管导通、继电器闭合、MOS管导通后，蓄电池向LED路灯供电，当夜晚12点以后控制器将LED 1/2，当PVD输出电压高于8V（根据项目需求设置）时控制器切断对LED路灯的供电。

（4）充放电控制：控制器根据蓄电池电压的高低来控制充电电流及是否向LED路灯供电，确保蓄电池处于饱满状态，并防止蓄电池过充、过放及夜间向PVD反向充电。控制电路中还配置了防反充肖特基二极管，在PVD电压低于蓄电池电压时，避免蓄电池向PVD进行反充电，在蓄电池反接时电路会自动断开起保护作用。

2 LED技术与太阳能结合应用

以前的太阳能路灯充放电系统利用率不高，这是因为蓄电池与太阳板连接的是防电流倒灌二极管，使得太阳能的工作点不能达到最大功率，输出功率不能得到有效的应用，减少蓄电池的使用寿命。目前，LED太阳能路灯在利用率方面还没有得到最好的发挥，还存在光衰现象，光衰现象的发生原因是灯驱动电路出现问题，但是恒流驱动能够对光衰现象起到抑制作用。随着科技的发展，优化蓄电池的充放电系统也在不断的优化，在此基础上，人们设计了LED恒流驱动器和控制器。其中，控制器的设计理念是来源于Buck变换器，把蓄电池进行二次充电。LED恒流驱动器的设计理念是来源于Flyback变换器，蓄电池输出LED光源，通过实际证明，恒流控制放电电路能够提高LED路灯的发光效率，进而提升太阳能电视的使用效率。

3 结语

综上所述，太阳能资源具有绿色、安全、可持续等优势，与LED有着相同的特点，都是低压驱动和直流电，将它们组合起来，就能够实现节能的效果，不仅有经济效率，而且可以带来更多的社会效益，也是我国新能源产业落实国策的重要举措，同时还要将项目方案的结构硬件和控制软件相结合进行恰当的优化设计，利用智能控制技术优化控制管理实现二次节能，促进新能源和再生能源的应用。

参考文献

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