1. 系統(tǒng)組成
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-5W白光LED和1W-5W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。
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。本系統(tǒng)選用閥控密封式膠體免維護蓄電池，由于其維護很少，故被稱為“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。
2.工作原理
系統(tǒng)工作原理簡單，利用光生伏特效應原理制成的太陽能電池白天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蓄電池。
3.設計思想
1,太陽能電池組件選型
設計要求:北京地區(qū)，負載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時數(shù)8.5h，保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。
⑴ 北京地區(qū)近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2，經(jīng)簡單計算北京地區(qū)峰值日照時數(shù)約為3.424h;
⑵ 負載日耗電量 = = 12.2AH
⑶ 所需太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A
在這里，兩個連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設計最短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電效率。
⑷ 太陽能組件的最少總功率數(shù) = 17.2×5.9 = 102W
選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的標準電池組件，應該可以保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運行。
4.蓄電池選型
太陽能供電系統(tǒng)中，蓄電池的性能好壞直接影響系統(tǒng)的綜合成本及運行好壞和使用壽命，本方案中選用我公司與中國科學院金屬研究所聯(lián)合研制的最新成果儲能型膠體蓄電池，
與普通的鉛酸電池相比，它在設計上和制造工藝上有以下突出特點:
使用壽命超長，正常情況下使用壽命為五到十年。
采用適合的正負極合金配方及活性物質(zhì)配比，使電池更加適合儲能電池循環(huán)充、放電的使用特點。
膠體電解液的設計，有效的抑制活性物質(zhì)的脫銹和極板的硫酸鹽化現(xiàn)象，從而延緩了電池在使用過程中的性能衰降。大大改善了電池的深充放循環(huán)壽命。
選用笫四代照明產(chǎn)品LED光源 。
LED光源優(yōu)勢
1.發(fā)光效率高，耗電量小，使用壽命長，工作溫度低。
2.安全可靠性強。
3.反應速度快，單元體積小，綠色環(huán)保。
4.同亮度下，耗電是白熾燈的十分之一，熒光燈的三分之一，而壽命卻是白熾燈的50倍，熒光燈的20倍，是繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后的第四代照明產(chǎn)品。
5.單顆大功率超亮度LED的問世，是LED應用領域跨至高效率照明光源市場成為可能，將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈后最偉大的發(fā)明之一。
5.電池組件支架
1) 傾角設計
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，我們要為太陽能電池組件選擇一個最佳傾角。
關于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討，近年來在一些學術刊物上出現(xiàn)得不少。本次路燈使用地區(qū)為長沙地區(qū)，依據(jù)本次設計參考相關文獻中的資料[1]，選定太陽能電池組件支架傾角為16o。
2)抗風設計
在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構上一個需要非常重視的問題就是抗風設計。抗風設計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風設計，二為燈桿的抗風設計。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設計
依據(jù)電池組件廠家的技術參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風壓強為2700Pa。若抗風系數(shù)選定為27m/s(相當于十級臺風)，根據(jù)非粘性流體力學，電池組件承受的風壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風速而不至于損壞的。所以，設計中關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)的設計中電池組件支架與燈桿的連接設計使用螺栓桿固定連接。
⑵ 路燈燈桿的抗風設計
路燈的參數(shù)如下:
電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m
設計選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm
焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計算點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，風荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。
根據(jù)27m/s的設計最大允許風速，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)學推導，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
風荷載在破壞面上作用矩引起的應力 = M/W
= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa
其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強度。
所以，設計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風是沒有問題的。
6.控制器
太陽能充放電控制器的主要作用是保護蓄電池?；竟δ鼙仨毦邆溥^充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。
蓄電池防過充、過放保護電壓一般參數(shù)如表
1)當蓄電池電壓達到設定值后就改變電路的狀態(tài)
在選用器件上，目前有采用單片機的，也有采用比較器的，方案較多，各有特點和優(yōu)點，應該根據(jù)客戶群的需求特點選定相應的方案，在此不一一詳述。
2)表面處理
該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術，以FP專業(yè)建材涂料為主，可以滿足客戶對產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求，同時產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設計為熱浸鋅的基礎上涂裝，使產(chǎn)品性能大大提高，達到了最嚴格的AAMA2605.2005的要求，其它指標均已達到或超過GB的相關要求。
