一種LED太陽能路燈系統(tǒng)匹配設(shè)計的方法

0 引言
LED發(fā)光原理為固體發(fā)光，按固體發(fā)光物理學(xué)原理，LED的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以發(fā)光效率高達(dá)90％以上，因此，LED被譽為21世紀(jì)新光源，即將成為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源，被公認(rèn)為當(dāng)前十大前沿技術(shù)之一，LED光源這種新型照明光源必將會取代傳統(tǒng)照明光源，正帶動著一場新的產(chǎn)業(yè)革命――照明革命。針對世界金融風(fēng)暴的應(yīng)對，中央發(fā)改委拿出4萬億連同地方財政的支持預(yù)計將有1 O多萬億的資金投入到國家交通、扶持企業(yè)、完善基礎(chǔ)建設(shè)上。最近國家科技部在全國啟動“十城萬盞”LED路燈半導(dǎo)體照明應(yīng)用工程，在這股強勁東風(fēng)下，一貫得到政府支持的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，將是一個大發(fā)展的契機。

1 系統(tǒng)簡介
一套完整的LED太陽能路燈系統(tǒng)包括：LED光源、控制器、蓄電池、太陽能電池組件及燈體。白天，太陽能電池組件將光能轉(zhuǎn)化為電能通過控制器儲存到蓄電池內(nèi)，晚上蓄電池通過控制器給光源供電，使其轉(zhuǎn)化為光能，照明道路。燈體主要起系統(tǒng)防護及白天的裝飾作用，保障這一循環(huán)正常運行。其中LED光源、控制器、蓄電池是決定路燈系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，在設(shè)計中必須對其進行優(yōu)化設(shè)計，合理配置。
1)系統(tǒng)匹配問題
現(xiàn)在做太陽能燈具的廠家往往過多的追求造型設(shè)計，而把最重要的系統(tǒng)匹配設(shè)計忽略了，不經(jīng)過深入考慮，簡單計算了事，最后導(dǎo)致燈具出現(xiàn)大量問題；還有些廠家為了營造自己產(chǎn)品的價格優(yōu)勢，不惜犧牲系統(tǒng)穩(wěn)定性，這些作法都是不可取的。
匹配設(shè)計是關(guān)系到系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的重要因素，要引起重視，主要應(yīng)考慮以下幾個方面：
(1)太陽電池發(fā)電量和負(fù)載耗電量配比合理。
(2)耗電量和蓄電池容量配比應(yīng)滿足持續(xù)陰雨天數(shù)要求且放電深度合理。
(3)太陽電池充電電流和蓄電池容量配比合理。
(4)負(fù)載放電電流與蓄電池容量配比合理。
2)LED路燈技術(shù)特點
道路照明的目的是為夜間行車者提供一個視覺安全可靠的條件，高亮度的LED路燈，它的亮度必須在符合現(xiàn)有道路條件下，交通安全所必須達(dá)到的亮度要求。其發(fā)光效率和發(fā)光強度能夠達(dá)到現(xiàn)有道路照明所需要的亮度要求。道路照明自2007年7月1日起實施建設(shè)部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45―2006《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，對道路照明照度要求見表1。為了使設(shè)計更趨于完美，主要應(yīng)該對以下幾點進行精心的考慮：

(1)光源的選擇
與常規(guī)照明相比，LED優(yōu)勢明顯。LED屬于低壓供電，絕緣要求不高，不需要變壓器、鎮(zhèn)流器、啟動器等附件，明顯節(jié)省投資；結(jié)構(gòu)簡單，屬于固體光源，不需要充氣，不需要玻璃外殼，也不存在氣體密封等問題，而且耐沖擊，耐震動，不易破碎；LED是冷光源，可控性好，響應(yīng)時間快，可反復(fù)頻繁亮滅，不會疲倦；超低能耗，超長壽命等。
LED路燈的智能化核心在于開關(guān)電源的設(shè)計。目前使用較廣泛的LED路燈開關(guān)電源一般具有整流濾波電路、調(diào)整電路、采樣電路、過流保護電路和DC恒流輸出電路。
在大功率LED應(yīng)用中，散熱是另一個主要考慮的方面，目前LED的能耗中約80％以上轉(zhuǎn)化為熱量，而半導(dǎo)體器件是不耐高溫的，散熱做不好，會引起很嚴(yán)重的光衰，一些嚴(yán)重的半年內(nèi)可能降到原來的一半，在路燈上大功率LED多是多顆串并聯(lián)應(yīng)用，必需采用鋁合金多翅片風(fēng))令散熱器。
(2)蓄電池的選擇
閥控式密封鉛酸電池在我國推廣應(yīng)用已有十多年了，由于其具有體積小、重量輕、自放電小、壽命長、節(jié)省投資、安裝簡便、安全可靠、使用方便、少維護不溢酸霧、對環(huán)境無腐蝕、無污染等優(yōu)良特性，并可實現(xiàn)無人值守和微機監(jiān)控的現(xiàn)代化管理方式；因而在光電路燈、光伏工程中被大量使用。但要正確理解“免維護”的含義，確保系統(tǒng)的安全可靠。