太陽能LED路燈設(shè)計與應用

前言

太陽能作為未來的能源是一種非常理想的清潔能源。近年來由于人們對能源、環(huán)境問題的日益關(guān)注，太陽能的應用與普及越來越受到人們的高度重視。若能合理地利用太陽能，將會為人類提供充足的能源。對太陽能技術(shù)而言，照明應用并非是其最主要的應用領(lǐng)域，也不是最能體現(xiàn)應用優(yōu)勢的領(lǐng)域，但就其作為能源的表現(xiàn)形式來說，太陽能在照明領(lǐng)域的應用最為直觀。而在當前技術(shù)水平下，太陽能技術(shù)作為能源的高成本、低效率問題不容回避，特別是在單體照明應用中，如不與LED技術(shù)相結(jié)合，按照常規(guī)設(shè)計太陽能照明系統(tǒng)，往往要面對系統(tǒng)變換效率低及經(jīng)濟效益不佳等問題。因LED具有低能耗、直流工作等優(yōu)勢，成為配合太陽能路燈照明光源的理想產(chǎn)品。就目前技術(shù)和政策而言，在我國最有希望快速普及應用太陽能光伏技術(shù)的領(lǐng)域應是太陽能LED路燈工程。LED是一種可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽w發(fā)光器件，屬于固態(tài)光源。LED優(yōu)點眾多，除了壽命長、耗能低之外，控制也極為方便，屬于典型的綠色照明光源。隨著大功率白光LED的研發(fā)成功，使得LED在照明領(lǐng)域得以推廣應用。使照明技術(shù)面臨一場新的革命。在通用照明領(lǐng)域，LED照明燈具有體積小、重量輕、方向性好、節(jié)能、壽命長、耐各種惡劣條件，LED照明光源必將對傳統(tǒng)的照明光源市場帶來沖擊，成為一種很有競爭力的新型照明光源。LED作為新型固態(tài)光源與太陽能光伏技術(shù)結(jié)合應用于路燈領(lǐng)域，是兩種高新節(jié)能技術(shù)的結(jié)合，與其他電能變換技術(shù)和照明技術(shù)相比更加符合產(chǎn)業(yè)政策及推廣應用的市場。太陽能LED路燈的發(fā)展引起了國內(nèi)外太陽能光伏、固態(tài)光源界的普遍關(guān)注，現(xiàn)已成為具有發(fā)展前景和影響力的一項高新技術(shù)產(chǎn)品。近年來隨著城市建設(shè)和道路交通的高速發(fā)展，人們對高新節(jié)能路燈照明產(chǎn)品的需求與日俱增，太陽能LED路燈的開發(fā)研制生產(chǎn)已成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽產(chǎn)業(yè)。目前，隨著我國綠色照明工程的組織實施，促進了太陽能LED路燈技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，太陽能LED路燈潛在的市場使其顯示出了強大的發(fā)展?jié)摿Α１緯o緊圍繞我國“十一五”能源規(guī)劃的方針政策和“中國綠色照明工程”的宗旨，系統(tǒng)地把太陽能光伏技術(shù)與LED照明的工程的應用技術(shù)有機地結(jié)合起來，本書在寫作中盡量做到有針對性和實用性，在保證科學性的同時，注重通俗性。力求做到通俗易懂與結(jié)合實際工程應用，使得從事太陽能LED路燈的開發(fā)、設(shè)計、應用的技術(shù)人員從中獲益，讀者可以以此為“橋梁”，系統(tǒng)地全面了解和掌握太陽能LED路燈的設(shè)計和應用技術(shù)。參加本書編寫的有周志敏、紀愛華、周紀海、劉建秀、顧發(fā)娥、紀達安、劉淑芬、紀和平等，本書在寫作過程中無論從資料的收集還是技術(shù)信息交流上都得到了國內(nèi)的專業(yè)學者和同行及太陽能LED路燈制造商的大力支持。在此表示衷心的感謝。由于時間短，加之編著者水平有限，難免有不當之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書結(jié)合我國綠色照明工程計劃及國內(nèi)外太陽能光伏技術(shù)，以及LED照明技術(shù)發(fā)展動態(tài)，全面系統(tǒng)地闡述了太陽能LED路燈的最新設(shè)計與應用技術(shù)。全書共7章，深入淺出地闡述了太陽能LED路燈的光伏系統(tǒng)、太陽能電池、VRLA蓄電池、VRLA蓄電池充電與LED路燈控制技術(shù)、LED固態(tài)光源與驅(qū)動技術(shù)、太陽能LED路燈設(shè)計、太陽能LED路燈安裝與維護等內(nèi)容。    本書題材新穎實用，內(nèi)容豐富，深入淺出，通俗易懂，具有很高的實用價值，是從事太陽能LED路燈研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、應用與維護的工程技術(shù)人員的必備讀物，也可供從事太陽能LED路燈生產(chǎn)應用的管理人員及相關(guān)專業(yè)高等院校、職業(yè)技術(shù)學院的師生閱讀參考。

書籍目錄

第1章  太陽能LED路燈的光伏系統(tǒng)  1.1  太陽能光伏系統(tǒng)    1.1.1  太陽能光伏技術(shù)及優(yōu)勢    1.1.2  獨立太陽能光伏系統(tǒng)構(gòu)成  1.2  太陽能路燈    1.2.1  太陽能路燈構(gòu)成及光源    1.2.2  太陽能路燈的優(yōu)勢    1.2.3  太陽能LED路燈第2章  太陽能電池  2.1  太陽能電池原理及構(gòu)造    2.1.1  太陽能電池原理    2.1.2  晶體硅太陽能電池發(fā)展及方陣  2.2  太陽能電池的分類及規(guī)格    2.2.1  太陽能電池的分類    2.2.2  太陽能路燈電池板組件及構(gòu)造第3章  VRLA蓄電池  3.1  蓄電池的分類及工作原理    3.1.1  蓄電池的分類及技術(shù)指標    3.1.2  蓄電池的工作原理  3.2  蓄電池的特性及使用壽命    3.2.1  蓄電池的特性    3.2.2  影響VRLA蓄電池使用壽命的因素  3.3  VRLA蓄電池組的均勻性及一致性    3.3.1  VRLA蓄電池組的均勻性    3.3.2  VRLA蓄電池容量的一致性  3.4  兩類VRLA蓄電池的比較第4章  VRLA蓄電池充電與LED路燈控制技術(shù)  4.1  VRLA蓄電池的充放電特性    4.1.1  VRLA蓄電池的充電特性    4.1.2  VRLA蓄電池的放電特性  4.2  VRLA蓄電池充電技術(shù)    4.2.1  VRLA蓄電池充電控制技術(shù)    4.2.2  VRLA蓄電池快速充電方法    4.2.3  充電器性能與VRLA蓄電池的壽命    4.2.4  VRLA蓄電池溫度補償技術(shù)    4.2.5  基于UC3906的蓄電池充電器  4.3  太陽能LED路燈控制技術(shù)    4.3.1  太陽能LED路燈控制器功能    4.3.2  EPDC型太陽能電源雙路輸出控制器    4.3.3  EPRC10-ST-MT型太陽能電源控制器第5章  LED固態(tài)光源與驅(qū)動技術(shù)  5.1  LED的發(fā)展歷程及特點    5.1.1  LED的發(fā)展歷程    5.1.2  LED光源的特點  5.2  LED發(fā)光原理及主要參數(shù)與特性    5.2.1  LED發(fā)光原理及發(fā)光效率    5.2.2  LED的主要參數(shù)與特性  5.3  白光LED基礎(chǔ)知識    5.3.1  白光LED發(fā)展與特點    5.3.2  白光LED的實現(xiàn)方法    5.3.3  白光LED的效率    5.3.4  照明用白光LED  5.4  大功率白光LED結(jié)構(gòu)與特性    5.4.1  大功率白光LED的結(jié)構(gòu)特點    5.4.2  大功率白光LED散熱及可靠性技術(shù)  5.5  白光LED驅(qū)動技術(shù)    5.5.1  白光LED驅(qū)動電源的分類及方法    5.5.2  大功率白光LED恒流驅(qū)動電路第6章  太陽能LED路燈設(shè)計  6.1  太陽能LED路燈光伏系統(tǒng)設(shè)計    6.1.1  太陽能LED路燈光伏系統(tǒng)設(shè)計要素    6.1.2  太陽能電池方陣設(shè)計    6.1.3  太陽能電池方陣設(shè)計中必須注意的問題    6.1.4  蓄電池組容量設(shè)計    6.1.5  控制器選擇及太陽能電池組件支架的抗風設(shè)計    6.1.6  太陽能路燈系統(tǒng)設(shè)計實例及典型配置  6.2  LED路燈燈頭設(shè)計    6.2.1  LED照明設(shè)計    6.2.2  LED道路照明燈具設(shè)計第7章  太陽能LED路燈安裝與維護  7.1  現(xiàn)代道路照明的規(guī)劃設(shè)計    7.1.1  道路照明的規(guī)劃設(shè)計    7.1.2  LED路燈工程設(shè)計    7.1.3  道路照明安裝工程    7.1.4  太陽能燈具的調(diào)試  7.2  太陽能路燈的維護及蓄電池故障分析    7.2.1  太陽能路燈的維護    7.2.2  VRLA蓄電池的故障分析    7.2.3  VRLA蓄電池干涸失效的原因分析    7.2.4  VRLA蓄電池極板硫化現(xiàn)象    7.2.5  vRLA蓄電池發(fā)生爆炸的原因分析及抑制措施    7.2.6  VRLA蓄電池漏液現(xiàn)象分析    7.2.7  VRLA蓄電池達不到設(shè)計使用壽命的原因    7.2.8  VRLA蓄電池脹裂的原因分析及預防措施  7.3  VRLA蓄電池修復    7.3.1  VRLA蓄電池修復程序    7.3.2  VRLA蓄電池修復操作方法    7.3.3  硫化VRLA蓄電池的修復附錄A  LED路燈照明術(shù)語參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：太陽能路燈采用高效單晶（多晶）硅太陽能電池供電，采用VRIA蓄電池存儲電能，用高效節(jié)能燈照明，并采用先進的充放電和照明控制電路，具有性能可靠、發(fā)光效率高、亮度大、安裝方便、無須鋪設(shè)電纜電線、無須交流電能和電費、采用直流供電、光敏控制、安全可靠、節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保、實用（根據(jù)配置和型號不同，充電一天可用3～7天）、壽命長（太陽能電池可用15～20年、蓄電池可用5～7年），是未來戶外照明的發(fā)展方向。太陽能燈具利用太陽能電池組件發(fā)電，蓄電池儲電，控制器控制蓄電池的充放電來工作。控制器分為光控和光控+時控兩種。白天，當陽光照射到太陽能電池組件表面時，太陽能電池的光伏效應產(chǎn)生電能通過控制器對蓄電池進行充電；夜晚，光線逐漸減弱，太陽能電池的工作電壓、工作電流不斷下降，當工作電壓小于控制器設(shè)定電壓時，控制器啟動負載，此時太陽能燈點亮，當設(shè)定的時間到達或環(huán)境光線過強時控制器自動關(guān)閉負載，太陽能電池充電開始。由此不斷循環(huán)。1.太陽能路燈與市電照明路燈比較①市電照明路燈安裝復雜。在市電照明路燈工程中有復雜的作業(yè)程序，首先要鋪設(shè)電纜，這里就要進行電纜溝的開挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程。然后進行長時間的安裝調(diào)試，如任何一條線路有問題，則要大面積返工。而且地勢和線路要求復雜，人工和輔助材料成本高昂。太陽能路燈安裝簡便：太陽能路燈安裝時，不用鋪設(shè)復雜的線路，只要制作一個混凝土基座，然后用不銹鋼螺釘固定就可。②市電照明路燈電費高。市電照明路燈工作中有固定的電費，要長期不問斷對線路和其他配置進行維護或更換，維護成本逐年遞增。太陽能路燈具有免電費的優(yōu)點：太陽能路燈是一次性投入，無任何維護成本，三年可收回投資成本，長期受益。③市電照明路燈有安全隱患。市電照明路燈在施工質(zhì)量、材料老化、供電不正常、水煤氣管道的沖突等方面有諸多安全隱患。太陽能路燈沒有安全隱患：太陽能路燈是超低壓產(chǎn)品，運行安全可靠。

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《太陽能LED路燈設(shè)計與應用》全面結(jié)合我國綠色照明工程、國內(nèi)外太陽能光伏技術(shù)，以及LED照明技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。深入闡述太陽能LED路燈的最新設(shè)計及應用技術(shù)。針對性和實用性并重，保證科學性，注重通俗性。是廣大從事太陽能LED路燈研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、應用與維護的工程技術(shù)人員的必備讀物。

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