太阳能LED路灯照明系统优化设计.pdf

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1、第33卷增刊%中山大学学报（自然科学版）RA=7332E>7%%))(年$$月.L,.2LM"N,M.OPQN.,PO.!MPQPNMR"O2M,.,M22PNS.,2"NMNAT7%))(太阳能!"#路灯照明系统优化设计!$，%%%，&%陈维，沈辉，丁孔贤，邓幼俊（$’中国科学院广州能源研究所，广东广州($))*)；%’中山大学物理科学与工程技术学院"太阳能系统研究所，广东广州($)%*(；&’深圳珈伟实业有限公司，广东深圳($+))$）摘要：在珠海完成国内第一个太阳能!"#路灯示范工程的工作基础上，从路灯光源、控制电路、太阳电池组件最佳倾角确定、太阳电

2、池组件和蓄电池容量确定等几个方面对太阳能路灯进行了设计优化，做到既能保证系统的稳定可靠运行，又能尽量减少系统规模和降低成本。结果表明采用!"#作为路灯光源、直接耦合的方式的充放电控制器是太阳能路灯很好的选择，同时通过科学计算的方法对在珠海地区使用时太阳电池组件最佳倾角和组件和蓄电池容量进行了讨论。使用的方法和结论可以为的其他的太阳能路灯设计提供有力的帮助。关键词：太阳能路灯；半导体照明；太阳电池；系统设计；!"#中图分类号：,-($%文献标识码：.文章编号：)(%/01(*/（%))(）2%0))/(0)3在世界能源短缺，环境污染日益严重的今天，示，与传统

3、的路灯光源相比!"#光源具有光效率(充分开发并利用太阳能是世界各国政府可持续发展高，接近白炽灯的两倍，寿命长，可达到$)4以的能源战略决策。太阳能路灯以其不用专人管理和上；传统的光源功耗比较大，而且大多在高压下工控制，安装一次性投资无需日后电费开支，无需架作，使用升压逆变环节又降低了能源利用率，而设输电线路或挖沟铺设电缆，可以方便安装在广!"#采用低压直流供电，安全而且光源控制成本场、校园、公园、街道等多方面的优点而越来越受低，使调节明暗，频繁开关成为可能。重视。中山大学太阳能系统研究所在珠海清华大学表$常用路灯光源技术性能科技园安装了3$盏采用白光超高亮

4、度!"#作为光,567$,4898:4;<:5=>8?@A?B5;:8@A?=源的太阳能路灯，到目前已经正常运行将近两年，种类光效F!B·GH$色温F-平均寿命F4供电结合运行中遇到的问题，通过科学计算的方法，对白炽灯$(%+))$)))交流太阳能路灯进行了设计优化，做到既能保证系统的卤钨灯%(&)))%)))H()))交流F直流稳定可靠运行，又能尽量减少系统规模和降低成本。荧光灯*)全系列$))))交流F直流太阳能路灯照明系统通常由太阳电池组件、蓄高压钠灯$))H$%)$/()F%%))F%())%

5、3)))交流电池、光源、控制器（交流光源还需逆变器）等几高压汞灯()&&))H3&))1)))交流部分组成。本文从：!光源选择；"控制电路；!"#%(13)（)超高亮、白光）$)))))直流#太阳电池板最佳倾角确定；$太阳电池组件和蓄电池容量确定等几个方面对在珠海运行的太阳能路%控制电路灯照明系统进行了设计优化。太阳能路灯系统一般都是小型光伏系统，世界$路灯光源银行的标准是小型光伏系统控制器自耗电流要小于太阳能路灯与普通路灯不同，它采用太阳电池额定工作电流的$I，因此控制器电路的设计与低作为唯一的供电源，因为目前太阳电池组件的成本功耗器件的选择非常重要。珠

6、海太阳能路灯中采用还比较高，所以为了降低系统成本，必须使用高效的是由集成运放构成的电压比较器作为控制电路，的光源。!"#是一种能够将电能转化为可见光的半这种电路完全是由硬件组成的控制系统，简单可导体发光器件，近年来!"#技术已经有了关键的靠、维护方便、成本低、电路本身功耗也极低，是突破，其性能价格比也有较大的提高，如表$所一种匹配性很好的电路。这种电路的关键是针对蓄!收稿日期：%))(H)+H$)基金项目：国家十五科技攻关资助项目（%))3J.3$$.)/，%))3J.3$$.$/）；广东省科技计划资助项目（%))3.$$))())%）作者简介：陈维（$/

7、**年生），男，博士研究生；通讯联系人：沈辉；"0B5<=：D48;4E<$/(1K$1&7:AB67中山大学学报（自然科学版）第II卷电池的充放电特性设计一个比较好的电压回差，同很大，因此虽然该处光控太阳能路灯是季节性不均时器件的选择要可靠，再加上发光二极管构成的充衡负载，但是负载量变化不是很大，负载情况不是放电状态指示电路，便成了一个具有实用功能的控影响太阳电池组件最佳倾角的主要因素。再考虑到制器电路，具有防蓄电池过放电、过充电功能。控制开关灯的可靠性和控制器成本，在珠海设计的本系统采用直接耦合的方式的充放电控制器电太阳能路灯采用的光控方式工作。路，根

8、据!"#同蓄电池的匹配特性，能够做到功率自适应，在太阳辐照不足的几