太陽能led路燈畢業(yè)論文

1、<p>　　薀螄莆薇螂羀節(jié)薆裊袂膈薅薄肈肄薄蚇袁莃薃蝿肆艿螞袁衿膅蟻薁肄肀羋蚃袇羆芇袆膃蒞芆薅羆芁芅蚈膁膇芅螀羄肅芄袂螇莂莃薂羂羋莂蚄螅膄莁螆羀膀莀薆螃肆荿蚈聿莄荿螁袂芀莈袃肇膆莇薃袀肂蒆蚅肅羈蒅螇袈芇蒄蕆肄芃蒃蠆袆腿蒃螂膂肅蒂襖羅莃蒁薃螈艿蒀蚆羃膅蕿螈螆肁薈蒈羈羇薇薀螄莆薇螂羀節(jié)薆裊袂膈薅薄肈肄薄蚇袁莃薃蝿肆艿螞袁衿膅蟻薁肄肀羋蚃袇羆芇袆膃蒞芆薅羆芁芅蚈膁膇芅螀羄肅芄袂螇莂莃薂羂羋莂蚄螅膄莁螆羀膀莀薆螃肆荿蚈聿莄荿螁袂芀莈袃

2、肇膆莇薃袀肂蒆蚅肅羈蒅螇袈芇蒄蕆肄芃蒃蠆袆腿蒃螂膂肅蒂襖羅莃蒁薃螈艿蒀蚆羃膅蕿螈螆肁薈蒈羈羇薇薀螄莆薇螂羀節(jié)薆裊袂膈薅薄肈肄薄蚇袁莃薃蝿肆艿螞袁衿膅蟻薁肄肀羋蚃袇羆芇袆膃蒞芆薅羆芁芅蚈膁膇芅螀羄肅芄袂螇莂莃薂羂羋莂蚄螅膄莁螆羀膀莀薆螃肆荿蚈聿莄荿螁袂芀莈袃肇膆莇薃袀肂蒆蚅肅羈蒅螇袈芇蒄蕆肄芃蒃蠆袆腿蒃螂膂肅蒂襖羅莃蒁薃螈艿蒀蚆羃膅蕿螈螆肁薈蒈羈羇薇薀螄莆薇螂羀節(jié)薆裊袂膈薅薄肈肄薄蚇袁莃薃蝿肆艿螞袁衿膅蟻薁肄肀羋蚃袇羆芇袆膃蒞芆薅羆芁芅蚈

3、膁膇芅螀羄肅芄袂螇莂莃薂羂羋莂蚄螅膄莁螆羀膀莀薆螃肆荿蚈聿莄荿螁袂芀莈袃肇膆莇薃袀肂蒆蚅肅羈蒅螇袈芇蒄蕆肄芃蒃蠆袆腿蒃螂膂肅蒂襖羅莃蒁薃螈艿蒀</p><p>　　蒆莀羅袆膅薆袁袆羋荿螇裊莀薄蚃羄肀莇蕿羃膂薂袈羂芄蒞襖羈蕆蟻螀羀膆蒃蚆羀艿蠆薂罿莁蒂袀羈肀蚇螆肇膃蒀螞肆芅蚅薈肅莇蒈羇肄膇芁袃肄艿薇蝿肅莂荿蚅肂肁薅薁肁膄莈袀膀芆薃螆腿莈莆螞膈肈薁蚇膈芀莄羆膇莃蝕袂膆蒅蒃螈膅膅蚈蚄螂芇蒁薀袁荿蚆衿袀聿葿螅衿膁蚅螁袈莃薇

4、蚇袇蒆莀羅袆膅薆袁袆羋荿螇裊莀薄蚃羄肀莇蕿羃膂薂袈羂芄蒞襖羈蕆蟻螀羀膆蒃蚆羀艿蠆薂罿莁蒂袀羈肀蚇螆肇膃蒀螞肆芅蚅薈肅莇蒈羇肄膇芁袃肄艿薇蝿肅莂荿蚅肂肁薅薁肁膄莈袀膀芆薃螆腿莈莆螞膈肈薁蚇膈芀莄羆膇莃蝕袂膆蒅蒃螈膅膅蚈蚄螂芇蒁薀袁荿蚆衿袀聿葿螅衿膁蚅螁袈莃薇蚇袇蒆莀羅袆膅薆袁袆羋荿螇裊莀薄蚃羄肀莇蕿羃膂薂袈羂芄蒞襖羈蕆蟻螀羀膆蒃蚆羀艿蠆薂罿莁蒂袀羈肀蚇螆肇膃蒀螞肆芅蚅薈肅莇蒈羇肄膇芁袃肄艿薇蝿肅莂荿蚅肂肁薅薁肁膄莈袀膀芆薃螆腿莈莆螞膈肈薁

5、蚇膈芀莄羆膇莃蝕袂膆蒅蒃螈膅膅蚈蚄螂芇蒁薀袁荿蚆衿袀聿葿螅衿膁蚅螁袈莃薇蚇袇蒆莀羅袆膅薆袁袆羋荿螇裊莀薄蚃羄肀莇蕿羃膂薂袈羂芄蒞襖羈蕆蟻螀羀膆蒃蚆羀艿蠆薂罿莁蒂袀羈肀蚇螆肇膃蒀螞肆芅蚅薈肅莇蒈羇肄膇芁袃肄艿薇蝿肅莂荿蚅肂肁薅薁肁膄莈袀膀芆薃螆腿莈莆螞膈肈薁蚇膈芀莄羆膇莃蝕袂膆蒅蒃螈膅膅蚈蚄螂芇蒁薀袁荿蚆衿袀</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

6、<b>　　摘要2</b></p><p><b>　　第一章 引言3</b></p><p>　　太陽能路燈發(fā)展狀況3</p><p>　　第二章 方案論證5</p><p>　　2.1 設計要求5</p><p>　　2.2 方案選擇5</p>

7、<p>　　第三章 系統(tǒng)總體框圖7</p><p>　　第四章 系統(tǒng)硬件8</p><p>　　4.1 太陽能電池板8</p><p>　　4.2 太陽能電池的基本特性8</p><p><b>　　4.3 蓄電池9</b></p><p>　　4.4 太陽能控制器10<

8、;/p><p>　　4.5照明負載11</p><p>　　4.6 蓄電池和太陽能板的選用13</p><p>　　4.7 過充、過放控制電路14</p><p>　　第五章 太陽能路燈系統(tǒng)設計15</p><p>　　5.1 設計要求15</p><p>　　5.2 設計原理15<

9、;/p><p><b>　　結(jié)束語16</b></p><p><b>　　致謝18</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來能源及與之相關(guān)的環(huán)境成為全世界各國最為關(guān)注的熱點，各國都在從自己本國的國情出發(fā)來解決能源與環(huán)境問題。對我國來說，由于

10、人均能源資源短缺（尤其是油、氣、水），環(huán)境容量（亦是資源）有限，西部生態(tài)脆弱，這個問題尤為嚴重，它將極大的制約我國的可持續(xù)發(fā)展以及為中華民族子孫萬代生生息息留有生存空間。從某種意義上講，人類社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進能源技術(shù)的使用。在當今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)心的問題，也是我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要問題。近年來，我國GDP每年以10%的速度發(fā)展，能源消耗急驟增加，環(huán)境、生態(tài)日益惡化。這種對自然無序的、

11、掠奪性索取的發(fā)展模式已難以為繼，實際上已造成當前十分嚴重的、不可逆轉(zhuǎn)的后果，大自然的懲罰已經(jīng)不斷地凸現(xiàn)出來，并還要繼續(xù)加重。在這樣的嚴峻形勢下，節(jié)能成為了社會生活的主題。</p><p>　　本文設計了一種具有時控和光控相結(jié)合的太陽能路燈控制器，利用光敏電阻實現(xiàn)光電控制。傍晚光線暗時控制器自動接通路燈電源，深夜行人少時根據(jù)設置的時間熄滅路燈，早上再自動接通電源點亮路燈、天亮后自動關(guān)斷?！　?lt;/p>

12、<p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　“控制器”； “蓄電池充放電控制”； “太陽能電池”； “LED”； “鉛酸蓄電池”； “時控”； “光控電路”</p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　面對人類的可持續(xù)發(fā)展，從現(xiàn)有常規(guī)能源向清潔、可再生的新能源過渡已提到議事

13、上來了。因為新能源是依托高新技術(shù)的發(fā)展，開辟持久可再生能源的道路，以滿足人類不斷增長的能源需求，并保護地球的潔凈。利用太陽能發(fā)電，既不需要燃料，也沒有煙塵和灰渣，不污染環(huán)境，非常清潔。特別是太陽能電池組件，使用壽命可達20年以上，性能穩(wěn)定，同時維護費用較低。</p><p>　　太陽輻射能是取之不盡、用之不竭的,是人類能夠自由利用的能源。在世界能源短缺、環(huán)境污染日益嚴重的今天，充分開發(fā)利用太陽能是世界各國政府可持

14、續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。與傳統(tǒng)的照明工具相比，超高亮白光LED照明源體積小、重量輕、方向性好并可耐各種惡劣條件，在功耗、壽命以及環(huán)保等方面有不可比擬的優(yōu)越性，再加上太陽能燈具的節(jié)能性和安裝簡便，所以凡有工頻交流電燈具的地方，LED燈具的觸角就會到達。21世紀將是以固體發(fā)光材料為核心的，即以LED為代表的新型光源、綠色照明的世紀。今后。隨著各國政府的高度重視和加大投入，LED必將成為本世紀極具競爭力的新型綠色環(huán)保光源而掀起一次照明領(lǐng)域新的革

15、命[6]。</p><p>　　太陽能道路照明燈不需要架設輸電線路或挖溝鋪設電纜，不用專人管理和控制，可安裝在廣場、停車場、高爾夫球場、校園、公園、街道和高速公路等任何地方。</p><p>　　道路照明與人們生產(chǎn)生活密切相關(guān)，隨著我國城市化進程的加快，綠色、高效、長壽命的LED路燈逐漸走入人們的視野。</p><p><b>　　太陽能路燈發(fā)展狀況<

16、;/b></p><p>　　當前國際常規(guī)能源價格不斷上漲，國內(nèi)能源供應緊張，許多城市出現(xiàn)拉閘限電的尷尬，能源替代已上升到國家能源戰(zhàn)略安全的高度。太陽能作為無限可再生能源，逐步部分替代城市生產(chǎn)、生活常規(guī)能源已是大勢所趨。太陽能照明作為太陽能最重要的利用方式之一，也越來越受到能源行業(yè)和照明行業(yè)的關(guān)注。目前中國太陽能照明技術(shù)已經(jīng)比較成熟，太陽能路燈具的可靠性得到很大程度的提高， 業(yè)界先進企業(yè)的太陽能照明燈

17、具已經(jīng)達到甚至超過國家照明標準。在能源緊張、拉閘限電的城市及用電困難的邊遠地區(qū)，有著很強的可推廣性。</p><p>　　從長遠來看，太陽能照明系統(tǒng)的前景很好。人們的消費著眼點首先是實用、成本低，而目前采用的太陽能發(fā)電照明系統(tǒng)是根據(jù)中國國情和民情研發(fā)的，性價比較高。太陽能照明在未來十年后將會普及，成為未來照明行業(yè)發(fā)展趨勢。</p><p><b>　　太陽能路燈工作原理</

18、b></p><p>　　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到127Wp/m2，效率較高，對系統(tǒng)的抗風設計非常有利；燈頭部分以1W白光LED和1W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點陣作為平面發(fā)光源。</p><p>　　控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì)，美觀耐用；控制箱內(nèi)放置免維護鉛酸蓄電池和充放電控

19、制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池，由于其維護很少，故又被稱為“免維護電池”，有利于系統(tǒng)維護費用的降低；充放電控制器在設計上兼顧了功能齊備（具備光控、時控、過充保護、過放保護和反接保護等）與成本控制，實現(xiàn)很高的性價比實現(xiàn)很高的性價比。</p><p><b>　　第二章 方案論證</b></p><p><b>　　2.1 設計要求</b>&l

20、t;/p><p>　?。?）電池板功率的計算和選用；</p><p>　?。?）蓄電池容量、充放電控制和充放電狀態(tài)顯示；</p><p>　　（3）連續(xù)陰雨天三天路燈仍能照明；</p><p>　　(4）光線暗時路燈自動點亮，為節(jié)省電能晚上24點熄滅，早上5點路燈點亮，早上光線強時路燈自動熄滅（開關(guān)燈時間點可調(diào)）；</p><

21、p>　?。?）系統(tǒng)斷電時可以保存用戶所設定的各種參數(shù)。</p><p><b>　　2.2 方案選擇</b></p><p>　　太陽能路燈跟普通路燈控制電路功能基本一樣，都是為了完成晚上亮燈，早晨熄燈的作用,還有就是對蓄電池的充電管理。國內(nèi)外常用的控制器有單獨的光控制型、時鐘控器型等，但由于其工作原理不同，各有優(yōu)缺點。</p><p>

22、　　單獨的光控型一般采用感光探頭，當晚上光線弱時，自動開啟路燈；早上光線較強時，自動關(guān)閉路燈，達到自動控制的作用。為節(jié)省電力，早期的光控開關(guān)，使用分立半導體器件，電路復雜，元器件較多，體積也較大，并且故障率高。隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了時基集成電路。使光控開關(guān)電路簡化。感光探頭是影響光控開關(guān)性能的關(guān)鍵元器件，同時對它安裝位置也有一定要求，力求避免各種干擾光線，但在實際使用中，感光探頭難以判斷各種干擾光線，經(jīng)常會產(chǎn)生誤動作[1]。<

23、;/p><p>　　采用時鐘控器型的路燈控制器，要預先設定開關(guān)時間，使路燈按時亮燈、準時熄燈，從而達到自動控制的目的。優(yōu)點是定時開關(guān)預先設定的開關(guān)時間不受外界干擾，除本身故障外不會產(chǎn)生誤動作。缺點是不能根據(jù)季節(jié)變化和特殊的天氣情況自動變換開關(guān)時間，需人工經(jīng)常調(diào)整開關(guān)時間，費時費力，不利于節(jié)省電力。定時開關(guān)又分為機械鐘表型和電子鐘表型，機械鐘表型以石英鐘為主，走時精準，但是由于機芯內(nèi)使用塑料齒輪在高溫下會變形，從而導致

24、停機現(xiàn)象。</p><p>　　路燈的智能控制這一課題己有研究者，但目前尚未有成熟的產(chǎn)品上市。本設計是結(jié)合以上幾種控制方式的優(yōu)點，綜合從節(jié)電、經(jīng)濟和實用等方面考慮，利用定時控制和光敏電阻控制相結(jié)合的方式，實現(xiàn)太陽能路燈的設計。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　太陽能LED路燈在白天通過太陽能電池組件采集太陽光的能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能存儲

25、起來，即向蓄電池充電，在晚上光線較暗時由蓄電池經(jīng)路燈控制處理器控制，點亮LED燈用于路燈照明。 </p><p>　　根據(jù)各部分電路的功能不同，整體電路可以分為以下幾個部分，太陽能電池板組件、過充過放電控制電路、STC12C2051單片機、蓄電池、時控光控電路、照明負載和時間顯示電路。系統(tǒng)總體方框圖如圖1所示。由太陽能電池板通過7805穩(wěn)壓電路為單片機供電，并通過為蓄電池充電，當蓄電池電壓較低時其容量損耗

26、得很快，使用壽命也會縮減，為延長蓄電池的壽命，要防止蓄電池出現(xiàn)過充或過放，因此本電路加的有過充過放控制電路。 </p><p><b>　　第四章 系統(tǒng)硬件</b></p><p>　　4.1 太陽能電池板</p><p>　　在新能源中，公認技術(shù)含量最高、最有發(fā)展前途的是太陽能發(fā)電。太陽能發(fā)電主要有太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩種基本方式。&

27、lt;/p><p>　　(1) 太陽能熱發(fā)電：將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，可分為兩類：一類是太陽能熱電直接轉(zhuǎn)換，如溫差發(fā)電等，目前功率都很小，有的尚處于原理試驗階段；另一類是太陽能熱動力發(fā)電，是將太陽熱能通過熱機帶動發(fā)電機發(fā)電，其基本構(gòu)成包括集熱裝置、儲能系統(tǒng)、熱機和發(fā)電機等。有些國家正在研制較大功率的裝置，已達到并網(wǎng)發(fā)電的實際應用水平。由于太陽能熱發(fā)電技術(shù)復雜，商業(yè)應用只適合比較大的容量，因此發(fā)展不快，實

28、際應用不多。</p><p>　　(2) 太陽能光發(fā)電：直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能的利用方式，可分為光伏發(fā)電、光感應發(fā)電、光化學發(fā)電和光生物發(fā)電。目前應用的光伏發(fā)電，是將照射到太陽能電池上的光，產(chǎn)生光伏效應直接轉(zhuǎn)換成直流電能輸出，一般由太陽能電池方陣及支架、蓄電池、控制器、逆變器等部分組成。其缺點：間歇性。受氣候條件影響；能量密度低；初始投資高。迄今已有100多個國家參與太陽能光電池的開發(fā)應用。近年來，產(chǎn)量迅速增

29、加．生產(chǎn)成本開始下降[7]。目前．光伏發(fā)電主要用于三大方面：為無電場合提供電源；太陽能日用電子產(chǎn)品。如各類太陽能充電器、太陽能燈具等；并網(wǎng)發(fā)電。</p><p>　　4.2 太陽能電池的基本特性</p><p>　　太陽能電池陣列的伏安特性具有強烈的非線性。太陽能電池陣列的額定功率是在以下條件下定義的：當日射S=l000W／m2；太陽能電池溫度T=25℃；大氣質(zhì)量AM=1.5時，太陽能電池

30、陣列輸出的最大功率便定義為它的額定功率。太陽能電池陣列額定功率的單位為“峰瓦”，記以“Wp”。</p><p>　　為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，要為太陽能電池組件選擇一個最佳傾角。關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。</p><p>　　通過Hay模型的計算，可以得到的不同傾角平面的月平均太陽輻照量變化。在不同角度傾斜面上，

31、太陽輻照量差別較大，要為電池板選擇合適的傾角使其能獲得最大的太陽輻照量[9]。</p><p>　　太陽能電池板分為單晶硅和多晶硅兩種，多晶面積較大，發(fā)電效率沒有單晶高，因此根據(jù)需要本設計采用70W單晶硅太陽能電池組件。</p><p><b>　　4.3 蓄電池</b></p><p>　　蓄電池組是太陽能電池方陣的儲能裝置，其作用是將方陣在

32、有日照時發(fā)出的多余電能儲存起來，在晚間或陰雨天時供負載使用。蓄電池組由若干蓄電池串并聯(lián)而成。一般容量要能在無太陽輻射的日子里，滿足用戶要求的供電時間和供電量。目前常用的是鉛酸蓄電池，重要的場合也有用鎘鎳蓄電池，但價格較高，相對來說應用沒有前一種廣泛。</p><p>　　蓄電池是一種化學電源，它將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲存起來。需要時再把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茚尫懦鰜?。能量轉(zhuǎn)換過程是可逆的，前者稱為蓄電池充電，后者稱為蓄

33、電池放電。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池對系統(tǒng)產(chǎn)生的電能起著儲存和調(diào)節(jié)作用。由于光伏系統(tǒng)的功率輸出每天都在變化，在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏系統(tǒng)時。蓄電池也能夠提供相對穩(wěn)定的電能[12]。</p><p>　　在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，方陣給蓄電池充電；冬天日照量小，這部分儲存的電能逐步放出。在這種季節(jié)性循環(huán)的基礎(chǔ)上還要加上小得多的日循環(huán)：白天方陣給蓄電池充電，晚上負載用電則全部由蓄電

34、池供給。因此要求蓄電池的自放電要小，耐過充放，而且充放電效率要高，當然還要考慮價格低廉，使用方便等因素。</p><p>　　蓄電池的循環(huán)壽命主要由電池工藝結(jié)構(gòu)與制造質(zhì)量所決定。但是使用過程和維護工作對蓄電池壽命也有很大影響，有時是重大影響。首先，放電深度對蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，蓄電池經(jīng)常深度放電，循環(huán)壽命將縮短。其次，同一額定容量的蓄電池經(jīng)常采用大電流充電和放電，對蓄電池壽命都產(chǎn)生影響。大電流充電，特別是過

35、充時極板活性物質(zhì)容易脫落，嚴重時使正負極板短路；大電流放電時，產(chǎn)生的硫酸鹽顆粒大，極板活性物質(zhì)不能被充分利用，長此下去電池的實際容量將逐漸減小，這樣使用壽命也會受到影響。</p><p>　　本電路采用鉛酸免維護蓄電池，不需專門的維護；即便傾倒電解液也不會溢出，不向空氣中排放氫氣和酸霧；安全性能更好。但是對蓄電池的過充電更為敏感，因此對過充保護要求高；當長時間反復過充電后，蓄電池極板易變形。</p>

36、<p>　　4.4 太陽能控制器</p><p>　　太陽能控制器采用高速CPU微處理器和高精度A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個微機數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測控制系統(tǒng)。既可快速實時采集光伏系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)，隨時獲得PV站的工作信息，又可詳細積累PV站的歷史數(shù)據(jù)，為評估PV系統(tǒng)設計的合理性及檢驗系統(tǒng)部件質(zhì)量的可靠性提供了準確而充分的依據(jù)。此外，太陽能控制器還具有串行通信數(shù)據(jù)傳輸功能，可將多個光伏系統(tǒng)子站進行集中管理和遠距

37、離控制。 　　</p><p>　　太陽能控制器通常有6個標稱電壓等級：12V、24V、48V、110V、220V、600V . </p><p><b>　　太陽能控制器的選擇</b></p><p><b>　　退出保護電壓</b></p><p>　　一些客戶經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，太陽能路燈在亮了一段時間

38、后，尤其是連續(xù)陰雨天之后，路燈就會連續(xù)幾天甚至很多天不亮，檢測蓄電池電壓也正常，控制器、燈也都沒有故障。 　　這個問題曾經(jīng)讓很多工程商疑惑，其實這個是“退出欠壓保護”的電壓值的問題，這個值設置的越高，在欠壓后的恢復時間越長，也就造成了很多天都無法亮燈。 </p><p><b>　　LED燈恒電流輸出</b></p><p>　　LED由于自身的特性，必須要通過技術(shù)手

39、段對其進行恒流或限流，否則無法正常使用。常見的LED燈都是通過另加一個驅(qū)動電源來實現(xiàn)對LED燈的恒流，但是這個驅(qū)動卻占到整個燈總功率的10％-20％左右，比如一個理論值42W的LED燈，加上驅(qū)動后實際功率可能在46-50W左右。在計算電池板功率和蓄電池容量的時候，必須多加10％－20％來滿足驅(qū)動所造成的功耗。除此以外，多加了驅(qū)動就多了一個產(chǎn)生故障的環(huán)節(jié)。工業(yè)版控制器通過軟件進行無功耗恒流，穩(wěn)定性高，降低了整體功耗。 </p>

40、<p><b>　　輸出時段</b></p><p>　　普通的控制器一般只能設置開燈后4小時或者8小時等若干個小時關(guān)閉，已經(jīng)無法滿足眾多客戶的需求。工業(yè)版控制器可以分成3個時段，每個時段的時間可任意設置，根據(jù)使用環(huán)境的不同，每個時段可以設置成關(guān)閉狀態(tài)。比如有些廠區(qū)或者風景區(qū)夜間無人，可以把第二個時段（深夜）關(guān)閉，或者第二、第三個時段都關(guān)閉，降低使用成本。 </p>

41、<p>　　LED燈輸出功率調(diào)節(jié)</p><p>　　在太陽能應用的燈具當中，LED燈是最適合通過脈寬調(diào)節(jié)來實現(xiàn)輸出不同的功率。限制脈寬或者限制電流的同時，對LED燈整個輸出的占空比進行調(diào)節(jié)，例如單顆1W的LED 7串5并合計35W的LED燈，在夜間放電，可以將深夜和凌晨的時段分別進行功率調(diào)節(jié)，如深夜調(diào)節(jié)成15W、凌晨調(diào)節(jié)成25W，并鎖定電流，這樣即可以滿足整夜的照明，又節(jié)約了電池板、蓄電池的配置成

42、本。經(jīng)長期試驗證明，脈寬調(diào)節(jié)方式的LED燈，整燈產(chǎn)生的熱量要小的多，能夠延長LED的使用壽命。 　　有些燈廠在為了達到夜間省電的目的，把LED燈的內(nèi)部做成2路電源，夜間關(guān)閉一路電源來實現(xiàn)輸出功率的減半，但實踐證明，此種方法只會導致一半的光源首先光衰，亮度不一致或者一路光源提早損壞。 </p><p><b>　　線損補償</b></p><p>　　線損補償功能目前常

43、規(guī)的控制器很難做到，因為需要軟件設置，根據(jù)不同的線徑與線長給予自動補償。線損補償在低壓系統(tǒng)中其實是很重要的，因為電壓較低，線損相對比較大，如果沒有相應的線損電壓補償，輸出端的電壓可能會低于輸入端很多，這樣就會造成蓄電池提前欠壓保護，蓄電池容量的實際應用率被打了折扣。值得注意的是，我們在使用低壓系統(tǒng)時，為了降低線損壓降，盡量不要使用太細的線纜，線纜也不要過長。 </p><p>　　散熱很多控制器為了降低成本，沒有

44、考慮散熱問題，這樣負載電流較大或者充電電流較大時，熱量增加，控制器的場管內(nèi)阻被增大，導致充電效率大幅下降，場管過熱后使用壽命也大大降低甚至被燒毀，尤其夏季的室外環(huán)境溫度就很高，所以良好的散熱裝置應該是控制器必不可少的。 </p><p><b>　　4.5照明負載</b></p><p>　　LED外施電壓后在其內(nèi)部會產(chǎn)生受激電子躍遷光輻射。按照不同半導體基本材料的物

45、理特性，所產(chǎn)生的光波長是不同的。發(fā)光二極管的實質(zhì)性結(jié)構(gòu)是P—N結(jié)，在半導體P—N結(jié)通以正向電流時注入少數(shù)載流子，少數(shù)載流子的發(fā)光復合就是發(fā)光二極管的工作機理。半導體P—N結(jié)發(fā)光實質(zhì)為固體發(fā)光，而各種固體發(fā)光都是固體內(nèi)不同能量狀態(tài)的電子躍遷的結(jié)果。半導體材料的發(fā)光機理決定了單一LED芯片不可能發(fā)出連續(xù)光譜的白光，必須以其它的方式合成白光。白光LED通常是在發(fā)射藍光的InGaN基材上涂熒光材料，熒光材料在受到藍光激勵時會發(fā)出黃光，藍光和黃光

46、的混合物形成白光[8]。</p><p>　　由于LED是直流供電器件，很容易制成直流燈具，廣泛應用于直流系統(tǒng)，如太陽能燈具產(chǎn)品。超高亮白光LED應用于太陽能燈具，單個束光型超高亮度LED發(fā)光管其產(chǎn)生的光線方向性太強，綜合視覺效果較差，因此應首選平光型超高亮LED或平光型與束光型超高亮LED組合使用，將多個LED集中于一起，排列組合成一定規(guī)則的LED發(fā)光源。超高亮白光LED發(fā)光源既要保證有一定的照射強度，又要使其

47、具有較高的光效，然而電流的增大，光通量雖然增大，但是，另一方面電流的增加會引起光源熱損耗的增加，通常導致管溫的增加，其綜合效果是光效降低，所以把光通量和光效的交合點為最佳工作點，一般為17.5mA 。</p><p>　　超高亮白光LED發(fā)光源具有如下優(yōu)點 ：</p><p>　　(1)壽命長。LED的壽命長達h，而白熾燈的壽命一般不超過2000 h，熒光燈的壽命也不過5000 h左右。&

48、lt;/p><p>　　(2)效率高。相對于傳統(tǒng)的第一代照明光源白熾燈，LED的功耗只有前者的10％～20％。</p><p>　　(3)綠色環(huán)保。與廣泛使用的第二代照明熒光燈相比，LED不含汞、無頻閃，是一種環(huán)保光源。</p><p>　　(4)耐低溫。環(huán)境使用溫度在一40℃～80℃ ，環(huán)境適應性非常強[7]。</p><p>　　這種電路的關(guān)

49、鍵是針對蓄電池的充放電特性設計一個比較好的電壓比較點，再加上發(fā)光二極管構(gòu)成的充放電狀態(tài)指示電路，便成了一個具有實用功能的智能控制器，具有防蓄電池過放電、過充電功能。在太陽輻照不足的幾個月，由于蓄電池的充電狀態(tài)通常較低，使蓄電池放電時端電壓也較低，這樣負載工作電流較小、功率小，系統(tǒng)也能夠工作更長的時間。反之在太陽輻照比較充足時，負載工作電流較大、功率大、也更亮。</p><p>　　太陽能LED發(fā)光源：在太陽能LE

50、D燈具中，發(fā)光源所用的LED數(shù)量，從1個到上千個不等，一定數(shù)量的LED組成一個發(fā)光源時，其排列和組合是一個非常重要的關(guān)鍵點。即不同的排列和組合對整體的亮度都有影響。在LED排列組合上依據(jù)光學原理及數(shù)學推導建立數(shù)學模型，最有效地發(fā)揮超高亮白光LED的發(fā)光效率，并使得單位面積LED的數(shù)量少以降低成本。</p><p>　　本設計采用的單個高亮管的正常工作電壓3.3V，共采用28個1W高亮管，每7個高亮管串聯(lián)成一組，共

51、四組并連在電路中，這樣也可以減少當電路中的某一個高亮管出現(xiàn)故障時對其他高亮管的影響，由于高亮管的直射效果好，所以燈具的體積要盡量小一些，這樣可以使高亮管的照射范圍更大一些，高亮管盡量選用照射角度大一些的高亮管。</p><p>　　4.6 蓄電池和太陽能板的選用</p><p>　　泰安地區(qū)安裝在太陽能路燈。路燈的工作電壓為12V /15W,由于路燈一天要工作8個小時左右,考慮連續(xù)陰天3天

52、情況下系統(tǒng)的供電,泰安地區(qū)日照數(shù)3小時。且按80%的放電率計算,求組件選用的功率以及蓄電池的容量：</p><p>　　組件功率：(15W×8H)/3×1.5＝60W</p><p>　　3---日照數(shù)，在當?shù)貧庀缶侄伎刹樵兊?lt;/p><p><b>　　8---照明時間</b></p><p>&l

53、t;b>　　1.5--損耗系數(shù)</b></p><p><b>　　電池容量：</b></p><p>　　Qx=〔(15W×8H）/12V〕×（3＋1）×1.8=72AH</p><p><b>　　式中:</b></p><p>　　Qx——蓄電池

54、容量;</p><p>　　8——蓄電池放電時間;</p><p>　　1.8---損耗系數(shù)</p><p>　　連續(xù)陰雨天3天，考慮當天夜間已放電一天，故按3+1天計算</p><p>　　應選用組件功率60W和72Ah免維護蓄電池。</p><p>　　太陽能LED燈具的具體技術(shù)指標如表1所示：</p>

55、<p>　　表1 太陽能LED燈具的主要性能指標</p><p>　　4.7 過充、過放控制電路 </p><p>　　過充控制，就是在蓄電池處于過充狀態(tài)時斷開充電電路，過放控制電路就是在蓄電池處于過放狀態(tài)時斷開放電電路。過充、過放控制都是為了保護蓄電池，</p><p>　　延長蓄電池的使用壽命。過充、過放控制電路如圖4。過充、過放判斷的依據(jù)主要是

56、蓄電池電壓的高低，其工作原理如下：</p><p>　　過充控制電路中將繼電器J1的開關(guān)串聯(lián)在充電電路中，當白天有太陽光時處于正常充電狀態(tài)時，由太陽能板吸熱經(jīng)繼電器開關(guān)常閉點向蓄電池充電，當蓄電池的電壓高于26V時，認為蓄電池處于過充狀態(tài)，U1A“-”端電壓高于“+”端電壓時U1A輸出“-”，低電平，使Q1截止，同時Q2導通，繼電器線圈J1通電，則繼電器常閉點斷開，常開點閉合，充電電路斷開過充指示燈亮，停止向蓄電

57、池充電，達到過充保護功能。</p><p>　　過放控制電路中將繼電器J2的開關(guān)串聯(lián)在放電電路中，當處于正常放電狀態(tài)時，放電電路正常工作。在晚上由蓄電池向負載供電時，當蓄電池的電壓低于22V時，認為蓄電池處于過放狀態(tài)，此時U1B“+”端電壓低于其“-”端電壓時，U1B輸出“-”低電平，使Q3截止，同時Q4導通，繼電器線圈J2通電，繼電器開關(guān)由常閉點轉(zhuǎn)到常開點，放電電路就斷開，過放指示燈亮停止向負載供電。達到過放保

58、護功能。</p><p>　　第五章 太陽能路燈系統(tǒng)設計</p><p><b>　　5.1 設計要求</b></p><p>　　一個設計得好的太陽能路燈系統(tǒng)，其設計標準為：</p><p>　　能穩(wěn)定、可靠的給計劃負載（燈源）供電；</p><p>　　根據(jù)使用地的地理位置、輻射條件選擇好方陣

59、的最佳傾角，以使太陽能電池板獲得最佳的輻射度，并在一年中有時間上的均勻性；</p><p>　　太陽能電池方陣和蓄電池的選配是優(yōu)化經(jīng)濟的；</p><p>　　系統(tǒng)的整體設計安全可靠。</p><p>　　盡延長提高蓄電池壽命。</p><p><b>　　5.2 設計原理</b></p><p>

60、;　　太陽能路燈系統(tǒng)的設計包括兩個方面：容量設計和硬件設計。</p><p>　　太陽能路燈系統(tǒng)容量設計的主要目的就是要計算出系統(tǒng)在全年內(nèi)能夠可靠工作所需的太陽電池組件和蓄電池的容量。同時要注意協(xié)調(diào)系統(tǒng)工作的最大可靠性和系統(tǒng)成本兩者之間的關(guān)系，在滿足系統(tǒng)工作的最大可靠性基礎(chǔ)上盡量地減少系統(tǒng)成本。</p><p>　　太陽能路燈系統(tǒng)硬件設計的主要目的是根據(jù)實際情況選擇合適的硬件設備包括太陽電

61、池組件的選型，支架設計，電纜的選擇，控制系統(tǒng)的設計、防雷設計、照明和照度設計等。在進行系統(tǒng)設計的時候需要綜合考慮系統(tǒng)的軟件和硬件兩個方面。</p><p>　　在進行太陽能路燈系統(tǒng)的設計之前，需要了解并獲取一些進行計算和選擇必需的基本數(shù)據(jù)：太陽能路燈系統(tǒng)現(xiàn)場的地理位置，包括地點、緯度、經(jīng)度和海拔；該地區(qū)的氣象資料等。</p><p>　　太陽能路燈系統(tǒng)軟件設計的內(nèi)容包括負載用電量的估算，太

62、陽電池組件數(shù)量和蓄電池容量的計算以及太陽電池組件安裝最佳傾角的計算。因為太陽電池組件數(shù)量和蓄電池容量是光伏系統(tǒng)軟件設計的關(guān)鍵部分，所以本節(jié)將著重講述計算與選擇太陽電池太陽電池組件和蓄電池的方法。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　陽能電池作為能源，以達到環(huán)保節(jié)約的目的。設計中使用了光控和時控相結(jié)合的方法，避免了光控方法易受干擾，時控需頻繁

63、設置時間的麻煩，為了節(jié)約用電，在深夜行人較少時路燈根據(jù)設本次畢業(yè)設計的太陽能路燈設計是針對已經(jīng)存在的路燈進行改進，首先采用了太置的熄燈時間熄滅，早上行人多時根據(jù)設置的開燈時間亮燈。其次內(nèi)部設置有蓄電池，用于保證在陰雨天氣供電。本設計需要改進的地方有由于蓄電池自身的容量限制，不能保證在陰雨天長時間對外供電。</p><p>　　希望這個問題在以后的新型能源出現(xiàn)之后可以得到圓滿解決。</p><p

64、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉樹民.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計與施工.科學出版社,2006</p><p>　　[2] 張正華.有機太陽電池與塑料太陽電池.化學工業(yè)出版社,2006 </p><p>　　[3] 許日滔.車用LED頭燈組研發(fā)介紹.臺灣車輛研測資訊,2005 </p><p

65、>　　[4] 平遠.新型太陽能照明燈[J].發(fā)明與創(chuàng)新,2005（01）</p><p>　　[5] 李朝青.單片機原理及接口技術(shù).北京:北京航空航天出版社,1999</p><p>　　[6] 凌玲.太陽能半導體照明的機遇及前景.新材料產(chǎn)業(yè),2003（11）</p><p>　　[7] 劉宏,張曉晶.高亮度白光LED直流照明燈的研究.節(jié)能與環(huán)保,2005（5

66、）</p><p>　　[8] 項紅升,李明,王志華等.LED在綠色節(jié)能照明中的應用進展.可再生能源,2004（5）</p><p>　　[9] 馮昌,徐進明.超高亮度LED在太陽能城市燈光系統(tǒng)中的應用．武漢科技學院學報，2003年（16）</p><p>　　[10] 岳靜,黃文軒.太陽能電源的應用與展望[J].通訊世界，2002（02）:7</p>

67、<p>　　[11] 趙爭鳴,劉建政等.太陽能光伏發(fā)電及其應用[M].北京:科學出版社,2005.10</p><p>　　[12] 江雪山.智能路燈控制電路.家庭電子,2006.2</p><p>　　[13] 趙貴顧,雷英豪.時鐘控制器.新穎實用電路,2004.8</p><p><b>　　致謝</b></p>

68、<p>　　三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。三年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不

69、如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術(shù)目標，領(lǐng)會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導,經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。 </p><p>　　感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，

70、有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！ </p><p>　　同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 </p><p>　　最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。</p><p>　　羄莆蕆裊羃肆芀螁羂膈蒅蚇羈芀羋薃肀羀蒃葿肀肂芆螈聿膄蒂螄肈莇芄蝕肇肆薀薆肆腿莃裊肅

71、芁薈螁肄莃莁蚇膄肅薇薃螀膅荿葿蝿羋薅袇螈肇莈螃螇膀蚃蠆螇節(jié)蒆薅螆莄艿襖螅肄蒄螀襖膆芇蚆袃羋蒃薂袂羈芅蒈袁膀蒁袆袁芃莄螂袀蒞蕿蚈衿肅莂薄袈膇薇蒀羇艿莀蝿羆罿薆蚅羆肁荿蟻羅芄蚄薇羄莆蕆裊羃肆芀螁羂膈蒅蚇羈芀羋薃肀羀蒃葿肀肂芆螈聿膄蒂螄肈莇芄蝕肇肆薀薆肆腿莃裊肅芁薈螁肄莃莁蚇膄肅薇薃螀膅荿葿蝿羋薅袇螈肇莈螃螇膀蚃蠆螇節(jié)蒆薅螆莄艿襖螅肄蒄螀襖膆芇蚆袃羋蒃薂袂羈芅蒈袁膀蒁袆袁芃莄螂袀蒞蕿蚈衿肅莂薄袈膇薇蒀羇艿莀蝿羆罿薆蚅羆肁荿蟻羅芄蚄薇羄莆蕆裊羃

72、肆芀螁羂膈蒅蚇羈芀羋薃肀羀蒃葿肀肂芆螈聿膄蒂螄肈莇芄蝕肇肆薀薆肆腿莃裊肅芁薈螁肄莃莁蚇膄肅薇薃螀膅荿葿蝿羋薅袇螈肇莈螃螇膀蚃蠆螇節(jié)蒆薅螆莄艿襖螅肄蒄螀襖膆芇蚆袃羋蒃薂袂羈芅蒈袁膀蒁袆袁芃莄螂袀蒞蕿蚈衿肅莂薄袈膇薇蒀羇艿莀蝿羆罿薆蚅羆肁荿蟻羅芄蚄薇羄莆蕆裊羃肆芀螁羂膈蒅蚇羈芀羋薃肀羀蒃葿肀肂芆螈聿膄蒂螄肈莇芄蝕肇肆薀薆肆腿莃裊肅芁薈螁肄莃莁蚇膄肅薇薃螀膅荿葿蝿羋薅袇螈肇莈螃螇膀蚃蠆螇節(jié)蒆薅螆莄艿襖螅肄蒄螀襖膆芇蚆袃羋蒃薂袂羈芅蒈袁膀蒁袆袁