LED太陽能路燈的系統(tǒng)組成及工作原理

                     西安大盛照明技術(shù)員：劉杰
LED太陽能路燈系統(tǒng)由太陽能電池組件部分（包括支架）、LED燈頭、控制箱（內(nèi)有控制器、蓄電池）和燈桿幾部分構(gòu)成；太陽能電池板光效達(dá)到127Wp/m2，效率較高，對系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計非常有利；燈頭部分以1W的白光LED大顆?；蛘甙坠釲ED小顆粒組成集成于印刷電路板上排列為一定間距的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源?？刂葡湎潴w以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用；控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低；充放電控制器在設(shè)計上兼顧了功能齊備（具備光控、時控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等）與成本控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價比。
知道了其組成部分我們再來看看他的工作原理。LED太陽能路燈工作原理簡單，利用光生伏**應(yīng)原理制成的太陽能電池，白天太陽能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、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(hù)蓄電池。

在LED太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計?？癸L(fēng)設(shè)計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計。下面按以上兩塊分別做分析。
 ⑴ 太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計
 依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s（相當(dāng)于十級臺風(fēng)），根據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，設(shè)計中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。
 在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計使用螺栓桿固定連接。
 ⑵ 路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計
 路燈的參數(shù)如下：
 電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m
 設(shè)計選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mmface=Verdana>
 焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計算點(diǎn)P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為PQ =[5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M =F×1.545。
 根據(jù)27m/s的設(shè)計**允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N?？紤]1.3的安全系數(shù)，F(xiàn) =1.3×730 = 949N。
 所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
 根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。
 上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。
 破壞面抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）
 =π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3
 =88.768×10－6 m3
 風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力 = M/W
 = 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa
 其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。
 所以，設(shè)計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。
通過上文的描述我們對LED太陽能路燈的系統(tǒng)構(gòu)成以及原理有了一個初步的認(rèn)識。但是需要提醒的是，雖然太陽能是取之不盡的一項(xiàng)新型能源，但是在如今資源緊缺的時代我們更需要做的就是節(jié)約資源，不浪費(fèi)，做我們力所能及之事，也算是對**能源處一份力吧。