1. LED光源
由于LED的工作電流是直流,且工作電壓較低。太陽(yáng)電池將光能轉化為直流電能,且太陽(yáng)電池組件可以通過(guò)串并聯(lián)方式組合得到實(shí)際需要的電壓。這些特點(diǎn)恰好與LED相匹配,兩者結合將獲得很高的能源利用率、較高的安全性能和可靠性,實(shí)現節能、環(huán)保、安全、高效的照明系統,實(shí)現十分完美的結合。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)能與LED照明完美結合的關(guān)鍵在于兩者同為直流電、電壓低且能互相匹配。因此兩者的結合不需要將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電轉化為交流電,因此大大提高了整個(gè)照明系統的效率。同時(shí),利用蓄電池儲存和釋放能量,使其優(yōu)勢更加明顯。隨著(zhù)相關(guān)技術(shù)的深入研究,LED的發(fā)光效率正在不斷提高,超高亮度LED的問(wèn)世,勢必會(huì )取代普通照明電光源,并可節約大量能源且無(wú)污染。
LED燈具有壽命長(cháng),可達1000000h,工作電壓低,不需要逆變器,光效較高等優(yōu)點(diǎn),國產(chǎn)為50lm/W,進(jìn)口為80lm/W。隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步,LED的性能將進(jìn)一步提高。LED燈是一種通過(guò)直流低壓點(diǎn)亮LED模組來(lái)實(shí)現照明需求的一種新型照明方式,具有亮度高、顯色性好等特點(diǎn);另外,由于LED路燈的輸入為低壓直流,能與太陽(yáng)能電池結合起來(lái),LED作為太陽(yáng)能LED路燈的光源將是今后發(fā)展的趨勢。
2.太陽(yáng)能電池組
太陽(yáng)能電池組是太陽(yáng)能LED路燈中的核心部分,也是太陽(yáng)能LED路燈中價(jià)值.高的部分,其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉換為電能。在眾多太陽(yáng)光電池中較普遍且較實(shí)用的有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池及非晶硅太陽(yáng)能電池等三種。在太陽(yáng)光充足日照好的東西部地區,采用多晶硅太陽(yáng)能電池為好,因為多晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝相對簡(jiǎn)單,價(jià)格比單晶硅低。在陰雨天比較多、陽(yáng)光相對不是很充足的南方地區,采用單晶硅太陽(yáng)能電池為好,因為單晶硅太陽(yáng)能電池性能參數比較穩定。
對于硅太陽(yáng)能電池,在標準條件下(光譜照度:100W/m2,光譜:AM1.5,溫度:25℃),它的開(kāi)路電壓為0.48~0.6V。將多個(gè)單體太陽(yáng)能電池連接,并進(jìn)行封裝,可以構成不同面積、不同功率的太陽(yáng)能電池組件,也可統稱(chēng)為太陽(yáng)能電池板。單體太陽(yáng)能電池一般是不能使用的,實(shí)際應用的是太陽(yáng)能電池組件。
目前太陽(yáng)能電池的封裝形式主要有層壓工藝和滴膠工藝兩種,采用層壓工藝封裝的太陽(yáng)能電池可以保證25年以上的工作壽命,其工藝特性和使用壽命優(yōu)于滴膠封裝形式。不管哪種太陽(yáng)能電池都具有以下五大電氣參數:短路電流Isc;峰值電流Im;開(kāi)路電壓Voc;峰值電壓Vm;峰值功率Pm=Im×Vm。
太陽(yáng)能電池峰值功率是在標準條件下(即STC:歐洲委員會(huì )定義的101標準,輻射強度1000W/m2,大氣質(zhì)量AM1.5,電池溫度25℃),太陽(yáng)能電池(組件)輸出的.大功率,單位峰瓦,或用符號Wp表示。太陽(yáng)能電池(組件)的輸出功率取決于太陽(yáng)幅照度、太陽(yáng)光譜分布和太陽(yáng)能電池(組件)的工作溫度。在不同的時(shí)間,不同的地點(diǎn),同樣一塊太陽(yáng)能電池的輸出功率是不同的。
按面積計算,每平米的太陽(yáng)能電池的輸出功率大約為120W;隨著(zhù)轉換效率的提高,其輸出功率也相應的增大。太陽(yáng)能電池組件輸出功率的選擇,要根據太陽(yáng)能燈的光源功率、使用時(shí)間和當地的氣候地理條件等來(lái)確定。
太陽(yáng)能電池組件在使用過(guò)程中,如果有一片太陽(yáng)能電池單獨被樹(shù)葉等遮擋物長(cháng)時(shí)間遮擋,被遮擋的單片太陽(yáng)能電池在強烈陽(yáng)光照射下就會(huì )發(fā)熱損壞,甚至會(huì )造成整個(gè)太陽(yáng)能電池組件損壞,這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應,一般是將太陽(yáng)能電池傾斜放置,使太陽(yáng)能電池表面不能附著(zhù)遮擋物。
由于我國南北緯度跨越較大,太陽(yáng)能電池組件安裝傾斜角度要隨安裝地區緯度的不同發(fā)生變化。一般情況下,長(cháng)江以南地區的安裝傾角在30O左右;長(cháng)江以北地區的安裝傾角在45O左右;東北地區應在50O左右。方向為正南方或偏西5O。水平放置的太陽(yáng)能電池,其輸出功率將降低15%~20%。
3.光伏控制器
無(wú)論太陽(yáng)能燈具大小,一個(gè)性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長(cháng)蓄電池的使用壽命,必須對它的充電放電條件加以限制,防止蓄電池過(guò)充電及深度充電。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償功能。同時(shí)太陽(yáng)能控制器應兼有路燈控制功能,具有光控、時(shí)控功能,并應具有夜間自動(dòng)切控負載功能,便于陰雨天延長(cháng)太陽(yáng)能LED路燈的工作時(shí)間。
對任何一個(gè)太陽(yáng)能照明系統來(lái)說(shuō),充放電控制電路的優(yōu)劣將直接影響到系統應用的成敗。由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統輸入的能量極不穩定,在光伏發(fā)電系統中,對蓄電池充電的控制要比采用市電充電器對蓄電池充電的控制要復雜。一個(gè)性能良好的光伏控制器應具有控制蓄電池充放電、溫度調節、.大功率跟蹤和過(guò)充保護、過(guò)放保護、短路保護、反接保護等多種保護功能以及自動(dòng)開(kāi)關(guān)和時(shí)間調整功能,從而保證系統可靠運行,同時(shí)光伏控制器還有具有使太陽(yáng)能電池組件可以在不同溫度和不同太陽(yáng)輻照情況下智能的輸出.大功率功能,以使太陽(yáng)能光伏系統具有很高的效率。
4.蓄電池
由于太陽(yáng)能光伏系統的蓄電池充電直接由太陽(yáng)能電池提供,得到的能量極不穩定,所以要配置容量合理、性能可靠的蓄電池,以保證太陽(yáng)能路燈光伏系統的正常工作。在太陽(yáng)能光伏照明系統中,通常選用的是免維護鉛酸蓄電池。免維護鉛酸電池采用全密封方式,放電率高,特性穩定;無(wú)需加水;安裝簡(jiǎn)單,占地面積小,可水平和垂直安裝;期望壽命一般為5~7年。選擇蓄電池容量的一般原則是:首先夠滿(mǎn)足夜晚照明要求,并能把白天太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的能量盡量存儲下來(lái),同時(shí)還能滿(mǎn)足連續陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過(guò)小不能滿(mǎn)足夜晚照明的需要,蓄電池容量過(guò)大,蓄電池長(cháng)期處在虧電狀態(tài),縮短蓄電池壽命,同時(shí)也浪費不必要的投資。
可用一種簡(jiǎn)單方法確定它們之間的關(guān)系,即太陽(yáng)能電池功率必須比負載功率高出4倍以上,系統才能正常工作。太陽(yáng)能電池的電壓要超過(guò)蓄電池的工作電壓20~30%,才能保證給蓄電池正常充電。蓄電池容量必須比負載日耗量高6倍以上為宜。太陽(yáng)能LED路燈對所用蓄電池組的基本要求是:
①自放電率低;②使用壽命長(cháng);③深放電能力強;④充電效率高;⑤少維護或免維護;⑥工作溫度范圍寬;⑦價(jià)格低廉。