太阳能LED庭院灯设计方案初探

太阳能LED庭院灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、LED光源、灯杆及灯具外壳。因负载用直流电，无须配置逆变器。假设15W太阳能LED庭院灯每晚照明10小时，可保证连续阴雨3天的照明。其电源系统及容量设计步骤如下：
1.负载的功率和工作时间是选用太阳电池组件和蓄电池容量的前提
15W太阳能LED庭院灯每晚照明10小时，则平均每天负荷用电量为15W×10h＝150Wh。
2.太阳电池组件功率的计算
太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值较高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。
太阳电池功率可选用下面的简易公式计算：
太阳电池组件功率=用电器功率×用电时间当地峰值日照时间×损耗系数
其中损耗系数可取1.6-2.0,这里取1.6；当地峰值日照时间根据山东地理位置取4小时。
则：15W太阳能LED庭院灯太阳电池组件功率=15W×10h4h×1.6=60Wp
所以，选用峰值功率为60Wp的电池组件。
3.根据系统工作电压等级确定太阳电池组件串联数及蓄电池的电压
系统工作电压一般选择原则：户用系统为12VDC或24VDC；通信系统为48VDC；电力系统为110VDC；大型电站为220VDC或更高。
这里15W LED太阳能灯属小功率用电器，系统工作电压选12VDC即可，太阳电池组件串联数为1，这样太阳能电池板峰值电压为17V，正好为对12V蓄电池充电。
4.计算所需蓄电池容量
由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。
蓄电池容量=用电器功率×用电时间系统电压×阴雨天数×系统安全系数
系统安全系数一般选为1.4-1.8，这里选为1.4，则
15W太阳能LED庭院灯蓄电池容量=15W×10h12V×3×1.4=52.5AhAh
所以选择12V，50Ah的铅酸蓄电池即可。
5.太阳能控制器的选用
无论太阳能灯具大小，一个性能良好的充电放电控制器是必不可少的。需具备以下功能：
（1）高压（HVD）断开和恢复功能：控制器应具有输入高压断开和恢复连接的功能。
（2）欠压（LVG）告警和恢复功能：当蓄电池电压降到欠压告警点时，控制器应能自动发出声光告警信号。
（3）低压（LVD）断开和恢复功能：这种功能可防止蓄电池过放电。通过一种继电器或电子开关连结负载，可在某给定低压点自动切断负载。当电压升到安全运行范围时，负载将自动重新接入或要求手动重新接入。
（4）保护功能：①防止任何负载短路的电路保护；②防止充电控制器内部短路的电路保护；③防止夜间蓄电池通过太阳电池组件反向放电保护；④防止负载、太阳电池组件或蓄电池极性反接的电路保护；⑤在多雷区防止由于雷击引起的击穿保护。
（5）温度补偿功能：当蓄电池温度低于２５℃时，蓄电池应要求较高的充电电压，以便完成充电过程。相反，高于该温度蓄电池要求充电电压较低。通常铅酸蓄电池的温度补尝系数为－5mv/oC/CELL。
LED灯光源，寿命长，可达1000000小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国产50Lm/w，进口80Lm/w。随着技术进步，LED的性能将进一步提高，LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。来源：ouluzm