一种LED太阳能路灯系统的匹配设计方法

LED发光原理为固体发光，按固体发光物理学原理，LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，所以发光效率高达90%以上，因此，LED被誉为21世纪新光源，即将成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，被公认为当前十大前沿技术之一，LED光源这种新型照明光源必将会取代传统照明光源，正带动着一场新的产业革命——照明革命。针对世界金融风暴的应对，中央发改委拿出4万亿连同地方财政的支持预计将有10多万亿的资金投入到国家交通、扶持企业、完善基础建设上。最近国家科技部在全国启动“十城万盏”LED路灯半导体照明应用工程，在这股强劲东风下，一贯得到政府支持的半导体照明产业，将是一个大发展的契机。
1 系统简介
一套完整的LED太阳能路灯系统包括：LED光源、控制器、蓄电池、太阳能电池组件及灯体。白天，太阳能电池组件将光能转化为电能通过控制器储存到蓄电池内，晚上蓄电池通过控制器给光源供电，使其转化为光能，照明道路。灯体主要起系统防护及白天的装饰作用，保障这一循环正常运行。其中LED光源、控制器、蓄电池是决定路灯系统性能的关键，在设计中必须对其进行优化设计，合理配置。
1)系统匹配问题
现在做太阳能灯具的厂家往往过多的追求造型设计，而把最重要的系统匹配设计忽略了，不经过深入考虑，简单计算了事，最后导致灯具出现大量问题；还有些厂家为了营造自己产品的价格优势，不惜牺牲系统稳定性，这些作法都是不可取的。
匹配设计是关系到系统可靠性和稳定性的重要因素，要引起重视，主要应考虑以下几个方面：
(1)太阳电池发电量和负载耗电量配比合理。
(2)耗电量和蓄电池容量配比应满足持续阴雨天数要求且放电深度合理。
(3)太阳电池充电电流和蓄电池容量配比合理。
(4)负载放电电流与蓄电池容量配比合理。
2)LED路灯技术特点
道路照明的目的是为夜间行车者提供一个视觉安全可靠的条件，高亮度的LED路灯，它的亮度必须在符合现有道路条件下，交通安全所必须达到的亮度要求。其发光效率和发光强度能够达到现有道路照明所需要的亮度要求。道路照明自2007年7月1日起实施建设部的行业标准CJJ45—2006《城市道路照明设计标准》，对道路照明照度要求见表1。为了使设计更趋于完美，主要应该对以下几点进行精心的考虑：
(1)光源的选择
与常规照明相比，LED优势明显。LED属于低压供电，绝缘要求不高，不需要变压器、镇流器、启动器等附件，明显节省投资；结构简单，属于固体光源，不需要充气，不需要玻璃外壳，也不存在气体密封等问题，而且耐冲击，耐震动，不易破碎；LED是冷光源，可控性好，响应时间快，可反复频繁亮灭，不会疲倦；超低能耗，超长寿命等。
LED路灯的智能化核心在于开关电源的设计。目前使用较广泛的LED路灯开关电源一般具有整流滤波电路、调整电路、采样电路、过流保护电路和
DC恒流输出电路。
在大功率LED应用中，散热是另一个主要考虑的方面，目前LED的能耗中约80%以上转化为热量，而半导体器件是不耐高温的，散热做不好，会引起很严重的光衰，一些严重的半年内可能降到原来的一半，在路灯上大功率LED多是多颗串并联应用，必需采用铝合金多翅片风)令散热器。
(2)蓄电池的选择
阀控式密封铅酸电池在我国推广应用已有十多年了，由于其具有体积小、重量轻、自放电小、寿命长、节省投资、安装简便、安全可靠、使用方便、少维护不溢酸雾、对环境无腐蚀、无污染等优良特性，并可实现无人值守和微机监控的现代化管理方式；因而在光电路灯、光伏工程中被大量使用。但要正确理解“免维护”的含义，确保系统的安全可靠。