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        基于單片機的太陽能LED路燈的設(shè)計

        2016-02-22 20:24:51李盧肖寶秦港權(quán)蘆瑞東
        科技視界 2016年4期
        關(guān)鍵詞:光伏照明路燈

        李盧 肖寶 秦港權(quán) 蘆瑞東

        【摘 要】伴隨著城市道路的高速發(fā)展,人們對高新節(jié)能光電路燈照明的需求與日俱增,太陽能LED路燈作為典型的綠色照明光源,具有廣闊的應(yīng)用前景,要結(jié)合太陽能資源、氣候條件、控制方式等因素,進行合理的太陽能LED路燈的設(shè)計,確保太陽能LED路燈節(jié)能、可靠的工作,滿足人們對高性能照明的要求。

        【關(guān)鍵詞】太陽能;LED;路燈;照明;光源;光伏

        隨著傳統(tǒng)能源的不斷消耗,人們對新能源的應(yīng)用也更加關(guān)注,尤其對于可再生、清潔的太陽能更是首當(dāng)其沖。太陽能路燈作為一種太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域,隨著城建設(shè)和交通的發(fā)展,日益受到關(guān)注,太陽能路燈的燈具采用更加環(huán)保節(jié)能的白光LED照明燈。本設(shè)計中路燈的控制部分采用了以STC12C5410AD單片機為核心,外圍電路包括電壓采集、負載輸出控制、檢測、LED顯示及鍵盤等部分。

        1 太陽能路燈系統(tǒng)

        太陽能路燈系統(tǒng)屬于獨立的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),其由太陽能電池板、蓄電池、燈具、控制箱、路燈桿等組成。太陽能路燈系統(tǒng)的核心組成,如圖1所示。

        圖1 太陽能路燈系統(tǒng)的核心組成

        該系統(tǒng)由太陽能電池方陣(包括電池支架)、路燈控制箱(內(nèi)有蓄電池組、控制器等)、LED照明燈頭和路燈桿等幾部分組成。燈頭部分采用1W功率的LED白光集成于電路板上排列為一定間距的點陣來作為平面發(fā)光源。LED有21世紀(jì)新光源之稱,是繼白熾燈、日光燈、高壓氣體燈后的第四代光源,具有節(jié)能、光效高、壽命長、無頻閃、直流供電、便于控制、安全、可靠性強等特點。路燈控制箱箱體采用不銹鋼材質(zhì),美觀耐用,箱內(nèi)布置鉛酸蓄電池和相應(yīng)的充放電控制元件,其中的充放電控制器和核心的設(shè)計環(huán)節(jié),要考慮功能和成本,功能上具備光控、時控、過放保護、過充保護和反接保護等,實現(xiàn)較好的性價比。

        2 太陽能路燈控制器

        太陽能控制器是應(yīng)用于太陽能光伏系統(tǒng)中,協(xié)調(diào)太陽能電池板、蓄電池、交直流負載的工作,是光伏系統(tǒng)中最重要的組件,維護整個太陽能光伏系統(tǒng)安全、可靠、高效的運作。光伏電源系統(tǒng)的運行參數(shù)進行實時高速采集,并按照一定的控制規(guī)律由軟件程序?qū)温坊蚨嗦饭夥姵仃嚵羞M行接通和斷開控制。利用光伏效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過充放電控制器存儲于蓄電池組中,夜晚當(dāng)光線暗下來后,利用充放電控制器自動檢測光度,控制蓄電池對燈頭放電,為了保護蓄電池,避免過放電,蓄電池放電8.5小時后,充放電控制器自動動作,進行切換,蓄電池放電結(jié)束。此控制器對12V和24V蓄電池能自動識別,可以對蓄電池進行科學(xué)管理,還能對蓄電池過壓、欠壓等運行狀態(tài)有所指示,且有兩路負載輸出,每路負載的額定電流可達到5A,兩路負載根據(jù)實際需要,可隨意設(shè)置為分時點亮、同時點亮或單獨定時等多種工作方式,此控制器還可對負載實現(xiàn)短路、過流等保護功能,具有較高的智能化和自動化水平。

        3 道路照明的規(guī)劃設(shè)計

        3.1 傾角設(shè)計

        為了讓太陽能電池在一年中接收到更多的太陽輻射能,提高太陽能的利用率,一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐木S度,合理設(shè)置太陽能電池組件的最佳傾角。

        3.2 抗風(fēng)設(shè)計

        在太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計中,抗風(fēng)設(shè)計是一個需要特別重視的問題,抗風(fēng)設(shè)計主要包括燈桿的抗風(fēng)設(shè)計和電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計兩大塊。

        3.3 燈具布置

        道路照明設(shè)計應(yīng)根據(jù)場所和道路的特點,并結(jié)合照明要求,選擇高桿照明方式或常規(guī)照明方式。常規(guī)照明燈具的布置可分為雙側(cè)交錯布置、雙側(cè)對稱布置、單側(cè)布置、中心對稱布置和橫向懸索布置五種方式,具體選擇哪一種,要結(jié)合實際選擇,采用常規(guī)照明方式時,應(yīng)根據(jù)道路寬度、橫斷面形式及照明要求進行選擇。[1]

        3.4 照明設(shè)計

        對于現(xiàn)代社會,城市道路建設(shè)是城市建設(shè)的關(guān)鍵,夜晚色彩斑斕、交相輝映的燈光是現(xiàn)代城市經(jīng)濟發(fā)展和文明進步的象征,因此,道路照明與道路建設(shè)需同步進行。在規(guī)劃設(shè)計上,需根據(jù)道路寬度和綠化隔離帶情況,采用單排、雙排或單、雙臂照明,選用一定色調(diào)、高度、形狀、燈桿的燈具與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)配置,使道路照明壯觀、亮麗,真正成為城市亮點和旅游觀光景點。

        4 結(jié)束語

        該太陽能LED路燈的控制器系統(tǒng),是以STC12C5410AD單片機為核心,達到了對蓄電池及負載運行的有效管理,提高了太陽能電池板的利用率,延長了蓄電池的使用壽命,可以防止因線路問題而造成意外事件的發(fā)生,具有成本低廉、設(shè)計可靠的特點,具有較高的應(yīng)用推廣價值。

        太陽能路燈操作簡單、設(shè)備可靠、使用方便、節(jié)能環(huán)保,充分體現(xiàn)了太陽能利用的多種優(yōu)勢,特別適合于偏遠地區(qū)、牧區(qū)、部分山區(qū)使用,在城市及郊區(qū)道路、廣場均可配置太陽能路燈,其應(yīng)用必將受到越來越多的重視。

        【參考文獻】

        [1]唐瓊,等.LED照明控制系統(tǒng)在道路照明的應(yīng)用研究[J].中國住宅設(shè)施,2013.

        [2]賈瑞匣.基于單片機的太陽能LED路燈控制器設(shè)計[J].電子測試,2013.

        [3]吳正茂,等.基于STC單片機的太陽能LED路燈控制器設(shè)計[J].中國科技財富,2012.

        [4]張可兒,等.基于單片機的智能太陽能路燈設(shè)計[J].電子科技,2014.

        [5]謝錫明.城市道路照明相關(guān)情況簡介[J].科學(xué)咨詢,2012.

        [6]沈玉東.江蘇典型縣城光環(huán)境及其管理研究[D].蘇州科技學(xué)院,2011.

        [責(zé)任編輯:王楠]

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