太陽能路燈由以下幾個部分組成:太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、光源、燈桿及燈具外殼,有的還要配置逆變器。
太陽能系統(tǒng)工作原理:
系統(tǒng)工作原理簡單,利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中,夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、長沙光合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(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。
1、太陽能電池板
太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分,也是太陽能路燈中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能,或送至蓄電池中存儲起來。太陽能電池主要使用單晶硅為材料。用單晶硅做成類似二極管中的P-N結(jié)。工作原理和二極管類似。只不過在二極管中,推動P-N結(jié)空穴和電子運動的是外部電場,而在太陽能電池中推動和影響P-N結(jié)空穴和電子運動的是太陽光子和光輻射熱。也就是通常所說的光生伏特效應(yīng)原理。目前光電轉(zhuǎn)換的效率,大約是光伏電池效率大約是單晶硅13%-15%,多晶硅11%-13%。目前最新的技術(shù)還包括光伏薄膜電池。
2、太陽能控制器
太陽能燈具系統(tǒng)中最重要的一環(huán)是控制器,其性能直接影響到系統(tǒng)壽命,特別是蓄電池的壽命。控制器用工業(yè)級MCU做主控制器,通過對環(huán)境溫度的測量,對蓄電池和太陽能電池組件電壓、電流等參數(shù)的檢測判斷,控制MOSFET器件的開通和關(guān)斷,達到各種控制和保護功能。智能型太陽能燈具控制器能為蓄電池提供全面保護,使蓄電池更能可靠地長久工作。
3、蓄電池
由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則:首先在能滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來,同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要,蓄電池過大,一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài),影響蓄電池壽命,同時造成浪費。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負(fù)荷(路燈)相匹配??捎靡环N簡單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負(fù)載功率高出4倍以上,系統(tǒng)才能正常工作。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓20~30%,才能保證給蓄電池正常負(fù)電。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗量高6倍以上為宜。
4、光源
太陽能路燈采用何種光源是太陽能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo),一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、LED光源。 LED燈光源,壽命長,可達1000000小時,工作電壓低,不需要逆變器,光效較高,國產(chǎn)50Lm/w,進口80Lm/w。隨著技術(shù)進步,LED的性能將進一步提高。筆者認(rèn)為LED作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢。 目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源,主要利用太陽能電池的能源來進行工作。當(dāng)白天太陽光照射在太陽能電池上,把光能轉(zhuǎn)變成電能存貯在蓄電池中,再由蓄電池在晚間為草坪燈的LED(發(fā)光二極體)提供電源。LED節(jié)能、安全、壽命長,工作電壓低,非常適合應(yīng)用在太陽能草坪燈上。特別是LED技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了其關(guān)鍵的突破,并且其特性在過去5年中有很大提高,其性能價格比也有較大的提高。
5、燈桿及燈具外殼
燈桿的高度應(yīng)根據(jù)道路的寬度、燈具的間距,道路的照度標(biāo)準(zhǔn)確定。燈具外殼根據(jù)我們收集了許多國外太陽燈資料,在美觀和節(jié)能之間,大多數(shù)都選擇節(jié)能,燈具外觀要求不高,相對實用就行。