前言：隨著世界能源危機的加劇，各國都在尋求解決能源危機的辦法，一條道路是尋求新能源和可再生能源的利用；另一條是尋求新的節(jié)能技術，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。

　　太陽能是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源，太陽能作為一種巨量可再生能源，每天達到地球表面的輻射能大約等于2.5億萬桶石油，可以說是取之不盡、用之不竭。低壓鈉燈的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以發(fā)光效率高，一般人都認為，節(jié)能燈可節(jié)能4/5是偉大的創(chuàng)舉，但低壓鈉燈比節(jié)能燈還要節(jié)能1/4，這是固體光源更偉大的改革。

　　建議使用低壓鈉燈作為燈源

　　1、系統(tǒng)介紹

　　1.1系統(tǒng)基本組成簡介

　　系統(tǒng)由太陽能電池組件部分（包括支架）、太陽能充放電控制器（含路燈光控和時控）、控制箱、低壓鈉燈整流器、低壓鈉燈、蓄電池組和燈桿幾部分構成；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。

　　控制箱箱體以不銹鋼或者鍍鋅鐵板噴塑為材質，美觀耐用；控制箱內放置免維護鉛酸蓄電池和充放電控制器。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。

　　1.2工作原理介紹

　　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太陽能電池板接收太陽輻射能并轉化為電能輸出，經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。蓄電池放電時間可以自行設定，也可以光控，充放電控制器的主要作用是保護蓄電池，并對路燈的開關進行控制。

　　2、系統(tǒng)設計思想

　　太陽能路燈的設計與一般的太陽能照明相比，基本原理相同，但是需要考慮的環(huán)節(jié)更多。下面將以深圳市雷鑫太陽能科技有限公司的這款太陽能專用低壓鈉燈為例，分幾個方面做分析。

　　2.1太陽能電池組件選型

　　設計要求：深圳地區(qū)，負載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時間為8小時，保證連續(xù)陰雨天數(shù)6天。路燈設計為26W，3600LM。

　　深圳地區(qū)近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2，經簡單計算深圳地區(qū)峰值日照時數(shù)約為3.424h；

　　選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的標準電池組件2塊，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。

　　2.2蓄電池選型

　　選用2顆12V100AH的蓄電池就可以滿足要求了。

　　2.3太陽能電池組件支架

　　2.3.1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)為深圳地區(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。

　　2.3.2抗風設計

　　在太陽能路燈系統(tǒng)中，結構上一個需要非常重視的問題就是抗風設計?？癸L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。

　?、盘柲茈姵亟M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。

　?、坡窡魺魲U的抗風設計

　　路燈的參數(shù)如下：

　　電池板傾角A=16o　　　　燈桿高度=6m

　　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

　　　　　　　　　　=88.768×10－6m3

　　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=16.5Mpa＜＜215Mpa

　　其中，215Mpa是Q235鋼的抗彎強度。

　　所以，設計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質量能保證，燈桿的抗風是沒有問題的。

　　2.4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。

　　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。

　　以深圳市雷鑫太陽能科技有限公司的LX12-10A/ST2太陽能路專用燈充放電控制器為例，其性能如下：

　　1.管理蓄電池：防止蓄電池過度充電及過度放電，延長蓄電池壽命；

　　2.管理太陽能照明燈的自動開啟和關閉；可以光控和自行調節(jié)燈的照明時間，

　　3.協(xié)調太陽能板及蓄電池工作：防止蓄電池夜間向太陽能板放電，節(jié)省電能；

　　4.具有溫度補償功能。

　　3、結束語

　　整體設計基本上考慮到了各個環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型設計與蓄電池容量選型設計采用了目前最通用的設計方法，設計思想比較科學；抗風設計從電池組件支架與燈桿兩塊做了分析，分析比較全面；表面處理采用了目前最先進的技術工藝；路燈整體結構簡約而美觀；經過實際運行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。

　　目前，太陽能低壓前景鈉燈照明的初投資問題仍然是困擾我們的一個主要問題。但是，太陽能電池光效在逐漸提高，而價格會逐漸降低，與太陽能的可再生、清潔無污染以及低壓鈉燈的環(huán)保節(jié)能相比，常規(guī)化石能源日趨緊張，并且使用后對環(huán)境會造成了日益嚴重的污染。所以，太陽能低壓鈉燈照明作為一種方興未艾的戶外照明，展現(xiàn)給我們的將是無窮的生命力和廣闊的。