一、前言

　　隨著地球資源的日益貧乏，基礎(chǔ)能源的投資成本日益攀高，各種安全和污染隱患可謂無處不在，太陽能作為一種“取之不盡、用之不竭”的安全、環(huán)保新能源越來越受重視。同時(shí)，也隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，太陽能燈具產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢，太陽能路燈、庭院燈、草坪燈等方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模，太陽能發(fā)電在路燈照明領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)日趨完善。筆者就太陽能路燈設(shè)計(jì)的一點(diǎn)體會(huì)供同行參考。

　　二、太陽能路燈的組成

太陽能路燈由以下幾個(gè)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。如輸出電源為交流220V或110V，還要配置逆變器。

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(jià)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。在眾多太陽光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池等三種。在太陽光充足日照好的東西部地區(qū)，采用多晶硅太陽能電池為好，因?yàn)槎嗑Ч杼柲茈姵厣a(chǎn)工藝相對簡單，價(jià)格比單晶低。在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽能電池為好，因?yàn)閱尉Ч杼柲茈姵匦阅軈?shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽能電池在室外陽光不足的情況下比較好，因?yàn)榉蔷Ч杼柲茈姵貙μ柟庹諚l件要求比較低。

2、太陽能控制器

　　無論太陽能燈具大小，一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命，必須對它的充電放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。同時(shí)太陽能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能，具有光控、時(shí)控功能，并應(yīng)具有夜間自動(dòng)切控負(fù)載功能，便于陰雨天延長路燈工作時(shí)間。

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(shí)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(shí)造成浪費(fèi)。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

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、DLED光源。

　?。?）低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，但使用壽命2000小時(shí)，電壓低燈管發(fā)黑，一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。

　?。?）低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高（可達(dá)200Lm/w），但需逆變器，低壓鈉燈價(jià)格貴，整個(gè)系統(tǒng)造高，采用較少。

　　（3）無極燈：功率小，光效較高。該燈在220V（純正弦波，頻率50赫茲）普通市電條件下使用，壽命可以達(dá)到5萬小時(shí)，在太陽能燈具上使用壽命大大減少和普通節(jié)能燈差不多（因?yàn)樘柲軣艟叨际欠讲孀兤?，太陽能電?20V輸出頻率、項(xiàng)位、電壓都是不能和普通市電相比的）。

　?。?）LED：LED燈光源，壽命長，可達(dá)1000000小時(shí)，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國產(chǎn)50 Lm/w，進(jìn)口80 Lm/w。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED的性能將進(jìn)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

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(shí)用就行。

三、設(shè)計(jì)體會(huì)

1、道路照度與適用范圍

　　根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定：快速路平均照度20lx，均勻度0.4，主干路平均照度15lx，均勻度0.35，次干路平均照度8lx，均勻度0.35，支路平均照度5lx，均勻度0.3。現(xiàn)投入使用的LED路燈，由于技術(shù)條件，LED功率偏小30~100w，光效50~80lx/w，道路照度較低，筆者做過測試，桿高8.5米，間距30米，光源2×50wLED燈，燈下照度19lx，兩燈之間11lx，最暗處3.5lx。

　　以上數(shù)把為新安裝燈具的初始照度值，故其照度是不能滿足快速路與主干路。太陽能路燈宜在次干路、支路上使用，主要道路慎用。

2、照明時(shí)間

LED路燈每天的工作時(shí)間應(yīng)同一般路燈的工作要求，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮冬天日照時(shí)間短時(shí)，其工作時(shí)間應(yīng)能在12小時(shí)之上。由于LED燈受天氣影響較大，如遇連續(xù)陰雨天就使LED燈缺乏電能而無法使用。國家現(xiàn)無規(guī)范對LED路燈在低輻照度（連續(xù)陰雨天）情況，允許最少工作時(shí)間沒有做出規(guī)定，現(xiàn)一般根據(jù)燈具廠家和當(dāng)?shù)氐臍庀笄闆r，應(yīng)在低幅照度（連續(xù)陰雨天）工作狀況下工作在15~20天。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮太陽能電池板及蓄電池的容量。

3、防雷接地

LED路燈的工作電壓一般為12V或24V，屬安全電壓，不做電氣保護(hù)接地。但LED路燈金屬燈桿應(yīng)做防雷接地，接地電阻不大于10歐姆。