基于太阳能系统和led灯的自主街道照明系统

《基于太阳能系统和led灯的自主街道照明系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于太阳能系统和LED灯的自主街道照明系统摘要--这项工作提出了一个自主的街道照明系统，其使用太阳能作为主要能源，电池系统作为辅助能源，发光二极管（LED）作为光源。这个系统被作为一个备选方案应用于偏远的地方，如道路和十字路口等。此外，由于所有的发电厂都使用直流电流，系统同时提出了高效率的方案，并设计出了新的LED灯具以取代70W高压钠灯（HPS），设计也考虑到人眼在暗处对灯光的适应问题。本文还介绍了LED的驱动器和电池充电器的实验结果，电池充电器有三种控制模式：最大功率点跟踪（MPPT）模式，恒流模式和恒压模式。控制方式取决于电

2、池的状态（充电/放电）以及太阳光照强度。在电池充电系统中还详细分析了输入阻抗，以确保获MPPT模式可以在任何光照条件下运行。一、引言如今，在巴西的电厂占主导地位的是水力发电系统。产生这种情况的原因是巴西巨大的水力发电潜力。然而，由于国土面积很大，建立完善的能源利用系统将会是一项非常庞大和昂贵的工程。而且，在这个巨大的发电输电系统覆盖面意外，还有很多地方会没有能源供应。这项工作的目标是在那些偏僻的地方，建立一个使用替代能源的路灯照明系统，使其具有自主、高效、寿命长等诸多优点。此外，该方案也可以替代那些传统的街道照明系统，应用于市中心

3、地区。在过去的20年内，由于成本较低的优势，太阳能的利用以每年20％～25％的速度保持持续增长。成本下降主要是由于1）太阳能电池的效率提高;2）制造技术的发展与改善；3）制造规模的扩大。就自主的路灯照明系统来说，最好的解决方案是太阳能系统，因为其寿命长、安装方便、模块化。如今主要应用于街道照明的灯具类型是高压气体放电灯，如水银灯，高压钠灯，金属卤化物灯等。高压气体放电灯需要一个镇流器以启动电灯并使之持续发光，这是常用的电磁手段。传统的照明系统正逐步被发光二极管（LED）所取代。在以前，LED主要应用于信号灯系统，而非照明系统。然而

4、，最新的技术已逐步改善了LED灯的效率和色彩质量问题，这让它们开始广泛的应用于照明系统。LED灯应用于照明系统的主要优势为：更长的使用寿命（10万小时），与之相对应的是太阳能电池板的较长寿命（高于25年）；同时在线路中不再使用镇流器，从而提高了电路的效率，并降低了其成本。如今在文献中可以找到许多LED灯在路灯照明系统中应用实例。图1举例给出了光伏太阳能电池板系统，在白天通过DC/DC转换器为电池充电。此转换器被MPPT算法所控制。在夜晚，通过驱动电路由电池为LED灯供电，在必要时提供足够的电流值并调节灯光亮度。可以看出，整个系统的

5、工作方式是直流，避免了能源的浪费和逆变器功率因数损耗。二、LED照明系统在该项目中，LED灯具使用的数量是一个极其重要的需要考虑的变量，因为太阳能光伏面板的规格和电池容量大小都是基于这个变量设计的。系统所需的LED灯数量取决于以下因素：•需要替换灯的数量；•光照强度和人眼对于光照的反应；•LED灯的模型。图1：系统模型A：需要更换的灯目前，公共照明系统主要采用高压钠灯（HPS），而不是LED灯。因此，一个清晰有效的的基于LED的照明系统设计很难在文献中发现。在此项工作中，提出了一个以LED灯为基础的，与普通照明系统标准等价的设计方

6、案。作为一个特例，70W高压钠灯被一个有着同样的发光效率的LED灯所取代，其符合VialoxNav-E标准的欧司朗灯泡模型。图2所示的是一个近似的灯光谱功率分析图。系统中一些其他重要特征参数为：•光通量=5600lm•显色指数≤25•平均寿命=28000h•灯具效率=80%B.亮视觉与暗视觉人眼之中有两种类型的感光细胞，视杆和视锥细胞，都负责将视觉信号发送给大脑。在高强度的光照条件下，例如在日光下，视锥细胞起主要作用，将视觉信号进行转变。在光线强度较低的条件下，视杆细胞起主要作用。在中等的光照条件下，两种细胞都发挥作用，负责处理人

7、眼感受到的视觉信号。图3给出了人眼对各个波长的光的灵敏度。在目前，能检测出光源光照强度大小的测光系统，，是由视力条件决定的。换句话说，需要换上的灯泡，必须有5600流明（标称光通量在白昼）视力条件。然而，就像在这项工作中所说的那样，在处理偏远地区的公共照明系统时，人眼的视力条件必须充分要考虑。一个感性的等价无端子（白昼）在一个特定的视觉条件下的光通量被称为有效的助焊剂或有效流明。图2：普通灯具功率分布图图3：人类在不同光照条件下对光线敏感程度曲线C.LED灯型号的选择如今，市场上出售种类繁多的各种高功率LED灯，因此，需要仔细选择

8、一个符合要求的类型。最常见的发出白光的方法是在灯上涂一层蓝色的LED荧光粉，当受到蓝色光的激发时，便会发出广泛的光谱，形生白光。用这种方法，使用不同的数量的荧光粉，可以让LED灯发出冷白，中性白，暖白三种白光。冷光LED灯被认为是最高效的发光方式，