路灯计算实例.docx

路灯的工作原理实例1、系统介绍1.1 系统基本组成简介系统由太阳能电池组件部分（包括支架） 、LED 灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；太阳能电池板光效达到127Wp/m2效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以 1W白光LED和1W黄光LED 集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器本系统选用阀 控密封式铅 酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控 制器在设计上兼顾了功 能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高 的性价比1.2 工作原理介绍系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中， 夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V 左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作， 蓄电池对灯头放电蓄电池放电 8.5 小时后，充放电控制器动作， 蓄电池放电结束充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。

2、系统设计思想太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理相同，但是需要考虑的环节更多下面将以香港真明丽集团有限公司的这款太阳能 LED大功率路灯为例，分几个方面做分析2.1 太阳能电池组件选型设计要求：广州地区，负载输入电压 24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天⑴广州地区近二十年年均辐射量 107.7Kcal/cm2,经简单计算广州地区峰值日照时数约为 3.424h ；2）负载日耗电量==12.2AH⑶所需太阳能组件的总充电电流=1.05 X12.2 X* （ 3.424 X0.85） =5.9A在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为 20天， 1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数， 0.85为蓄电池充电效率 ⑷太阳能组件的最少总功率数=17.2 X5.9=102W选用峰值输出功率110WP单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常 运行2.2 蓄电池选型蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH在蓄电池充满情况下，可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量： 12.2 X( 7+1) =97.6 (AH)，选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。

2.3 太阳能电池组件支架2.3.1 倾角设计为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多， 我们要为太阳能电池组件选择一个最佳 倾角关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨， 近年来在一些学术刊物上出现得不少 本次路灯使用地区为广 州地区， 依据本次设计参考相关文献中的资料 [1]，选定太阳能电池组件支架倾角为 16o2.3.2 抗风设计在太阳能路灯系统中， 结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计 抗风设计主要分为两大块， 一为电 池组件 支架的抗风设计， 二为灯杆的抗风设计 下面按以上两块分别做分析 ⑴太阳能电池组件支架的抗风设 计依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为 2700Pa若抗风系数选定为27m/s (相当于十级台风)，根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa所以，组件本身是完全可以承受 27m/s 的风速而不至于损坏的所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接 ⑵路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：电池板倾角A=16o灯杆高度=5m设计选取灯杆底部焊缝宽度S =4mn灯杆底部外径=168mm如图3,焊缝所在面即灯杆破坏面。

灯杆破坏面抵抗矩W勺计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载 F作用线的距离为PQ=[5000+ ( 168+6) /tan 16o] X Sin 16o=1545mm=1.545m所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M=FX1.545根据27m/s的设计最大允许风速，2X30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为 730N考虑1.3的安全系数，F=1.3X730=949N所以，M=X 1.545=949X 1.545=1466Nm 根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩 Wn X( 3r2 S + 3r S 2+ S 3)上式中, r 是圆环内径, S 是圆环宽度破坏面抵抗矩 W=tX(3r2S+ 3rS2+ S3) =n X(3X842X4+3X84X42+ 43) =88768mm3=88.768X10－6m3风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 =M/W =1466/ (88.768 X10- 6) =16.5 X 106pa=16.5Mpa

基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防 反接等蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表 1,当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态在选用器件上,目前有采用单片机的,也有采用比较器的,方案较多,各有特点和优点,应该根据客户群 的需求特点选定相应的方案,在此不一一详述2.5 表面处理该系列产品采用静电涂装新技术，以FP专业建材涂料为主，可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求， 同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装， 使产品性能大大提 高，达到了最严格的 AAMA2605.2005的要求，其它指标均已达到或超过 GB的相关要求3、结束语整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用 的设计方 法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；表面处理采 用了目前最先进的技 术工艺；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好目前，太阳能LED照明的初投资问题仍然是困扰我们的一个主要问题 但是，太阳能电池光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场上 LED 光效在快速地提高，而价格却在降低。

与太阳能的可再生、清洁无污染 以及LED的环保节能相比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会造成了日益严重的污染所以，太阳 能LED照明 作为一种方兴未艾的户外照明，展现给我们的将是无穷的生命力和广阔的前景太阳能路灯太阳能路灯以太阳光为能源，白天北京天柱阳光太阳能电池板给蓄电池充电， 晚 上蓄 电池给负载供电使用，无需复杂昂贵的管线铺设，可任意调整灯具的布局， 安全节能 无污染，无需人工操作工作稳定可靠，节省电费免维护1. 系统组成系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、 LED灯头、控制箱 （内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；北京天柱阳光太阳能电池板光效达到127Wp/m2效 率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以 1W-5W白光LED和1W-5W黄光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光 源控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄 电池和充放 电控制器本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很 少，故又被称为“免维 护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控 制器在设计上兼顾了功能齐备（具 备光控、时控、过充保护、过放保护和 反接保护等）与成本控制，实现很高的性价 比。

2. 工作原理系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电 池板接收太 阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池 中，夜晚当照度逐渐降 低至 10lux左右、北京天柱阳光太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电蓄电池 放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束充放 电控制器的主要作用是保 护蓄电池3. 设计思想1, 太阳能电池组件选型设计要求：北京地区，负载输入电压 24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天1）北京地区近二十年年均辐射量 107.7Kcal/cm2,经简单计算北京地区峰值日照时数约为 3.424h ；⑵ 负载日耗电量 ==12.2AH⑶所需北京天柱阳光太阳能组件的总充电电流=1.05 X 12.2 X十（3.424 X 0.85） =5.9A在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为 20天，1.05为太阳 能电池组件系统综合损失系数， 0.85为蓄电池充电效率⑷太阳能组件的最少总功率数 =17.2 X 5.9 = 102W选用峰值输出功率110Wp单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证 路灯系统 在一年大多数情况下的正常运行。

产品参数*主体材料：灯杆为全钢结构、整体热镀锌/喷塑处理 *太阳能电池组件：晶体硅 15-80WP （按负载配置）*系统工作电压：直流 12V— 24V*控制器：太阳能灯具专用控制器 ，光控+时控，智能控制（天黑灯自开，天亮灯自熄灭）*储能电池：全封闭免维护铅酸蓄电池 12V17Ah— 80Ah （根据负载配置）*光源类型：节能高功率集成LED,稀土高效节能灯（可按客户要求配置）*防护等级： IP65*使用温度：-30度至70度，抗风力》150Km/h*照明时间： 4 14 小时（可根据需要调节）*灯杆高度： 2 米 4 米（可以按客户要求制作）*阴雨天保证：可连续工作 4~5 个阴雨天（区域/季节不同有差异）（可按客户要求制作）本产品无需铺设地下线缆，无需支付照明电费，太阳能庭院灯所采用 的关键部件 太阳能电池板、太阳能直流路灯智能控制器、免维护蓄电池、 照明灯具均经过国家发 改委/GEF/世界银行光伏产品认证主要适用于城市 道路、小区广场、工业园区、旅 游景区、公园绿化带等场所的亮化照明我们所生产的所有产品都按照标准严格执行材料检验、制程巡查、成 品出货检 验，以确保客户获得满意的产品，公司建有一套完善的售前，售 中，售后服务体系， 处处为您的利益着想，真正实现一对一服务。

4. 蓄电池选型太阳能供电系统中，蓄电池的性能好坏直接影响系统的综合成本及运 行好坏和使 用寿命，本方案中选用我公司与中国科学院金属研究所联合研 制的最新成果储能型胶 体蓄电池 ，与普通的铅酸电池相比，它在设计上和制造工艺上有以下突出特点：使用寿命超长，正常情况下使用寿命为五到十年 采用适合的正负极合金配方及活性物质配比，使电池更加适合储能电 池循环充、 放电的使用特点胶体电解液的设计，有效的抑制活性物质的脱锈和极板的硫酸盐化现 象，从而延 缓了电池在使用过程中的性能衰降大大改善了电池的深充放 循环寿命选用笫四代照明产品 LED 光源LED 光源优势1. 发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低2. 安全可靠性强3. 反应速度快，单元体积小，绿色环保4. 同亮度下，耗电是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而寿命 却是白炽灯 的 50 倍，荧光灯的 20 倍，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯 之后的第四代照明产 品5. 单颗大功率超亮度LED的问世，是LED应用领域跨至高效率照明光源市场成 为可能，将是人类继爱迪生发明白炽灯后最伟大的发明。