一套完整的太阳能(néng)草(cǎo)坪灯系统包括:光源、控制器、蓄电(diàn)池、太阳能(néng)电(diàn)池组件及灯体(tǐ)。白天,太阳能(néng)电(diàn)池组件将光能(néng)转化为(wèi)电(diàn)能(néng)通过控制器储存到蓄电(diàn)池内,晚上蓄电(diàn)池通过控制器给光源供电(diàn),使其转化为(wèi)光能(néng),照明装(zhuāng)饰。灯体(tǐ)主要起系统防护及白天的装(zhuāng)饰作(zuò)用(yòng),保障这一循环正常运行。 其中(zhōng)光源、控制器、蓄电(diàn)池是决定草(cǎo)坪灯系统性能(néng)的关键,在设计中(zhōng)必须对其进行优化设计,合理(lǐ)配置。 1.光源 太阳能(néng)草(cǎo)坪灯由于受组件功率限制,光源功率必须很(hěn)小(xiǎo),在零点几瓦到几瓦之间不等,更多(duō)的是0。5W和1W。目前部分(fēn)太阳能(néng)草(cǎo)坪灯采用(yòng)节能(néng)灯作(zuò)为(wèi)光源,普通节能(néng)灯的光效约为(wèi)40~50 Lm /w,而LED灯目前光效已达90Lm/w,实验室..已达120Lm/w以上,并且在保持同样照度下,LED灯比普通日光灯可(kě)节电(diàn)40%以上,转化效率相对较高。 另外使用(yòng)寿命方面,普通日光灯的寿命为(wèi)3000-5000h,LED灯在光衰达到70%时理(lǐ)论寿命约10万小(xiǎo)时,实际使用(yòng)寿命可(kě)达5万小(xiǎo)时,为(wèi)普通日光灯的10多(duō)倍,若每天工(gōng)作(zuò)8小(xiǎo)时,一只灯可(kě)用(yòng)6250天,因此不需要经常更换,可(kě)大大节省维护费用(yòng)。LED灯被称为(wèi)绿色照明光源,其本身不含有(yǒu)毒有(yǒu)害物(wù)质(zhì)(如:汞),避免了荧光灯管破裂溢出汞的二次污染,同时LED灯采用(yòng)恒定直流电(diàn)流驱动,不会产(chǎn)生任何频闪,又(yòu)没有(yǒu)干扰辐射,对人体(tǐ)无危害;显色指数在80以上,灯光下物(wù)体(tǐ)的颜色更真实,色彩更丰富。 因此,LED非常适合于太阳能(néng)草(cǎo)坪灯系统。在LED应用(yòng)中(zhōng).主要的是恒流和散热问题,虽然很(hěn)多(duō)太阳能(néng)草(cǎo)坪灯已经采用(yòng)LED,但这些问题解决的并不是很(hěn)好。 在恒流方面,LED的特性与普通二极管近似,当电(diàn)压变化很(hěn)小(xiǎo)时,电(diàn)流可(kě)能(néng)变化很(hěn)大,比如当工(gōng)作(zuò)电(diàn)压变化0。 1V时,工(gōng)作(zuò)电(diàn)流可(kě)能(néng)变化20mA左右。为(wèi)了实现恒流,防止工(gōng)作(zuò)电(diàn)流过大,许多(duō)草(cǎo)坪灯使用(yòng)串联限流电(diàn)阻,但极大的能(néng)量损失显然不适合本来发电(diàn)量就很(hěn)有(yǒu)限的太阳能(néng)草(cǎo)坪灯。这时,可(kě)以设计恒流电(diàn)路,现在有(yǒu)许多(duō)现成的专门针对LED开发的恒流芯片,将之和LED结合使用(yòng),不需要复杂的外围电(diàn)路,就能(néng)起到很(hěn)好的恒流作(zuò)用(yòng),有(yǒu)效保护LED,延长(cháng)寿命。 在大功率LED应用(yòng)中(zhōng),散热是另一个主要考虑的方面,散热做不好,会引起很(hěn)严重的光衰,一些严重的半年内可(kě)能(néng)降到原来的一半,在草(cǎo)坪灯上大功率LED 多(duō)是单颗应用(yòng),采用(yòng)常规的铝基板就可(kě)以满足,这方面的影响一般不大,但也需经试验验证。 2.蓄电(diàn)池的选择 近年来,市场上的太阳能(néng)草(cǎo)坪灯普遍采用(yòng)由铅酸蓄电(diàn)池或镍氢蓄电(diàn)池和LED灯组成的系统。 在使用(yòng)过程中(zhōng),铅酸电(diàn)池需要加酸补液,维护工(gōng)作(zuò)量很(hěn)大,同时硫酸电(diàn)解液溢出时有(yǒu)可(kě)能(néng)损坏灯体(tǐ)或其他(tā)公(gōng)共设施。并且铅酸蓄电(diàn)池和镍氢蓄电(diàn)池比能(néng)量较小(xiǎo),就常用(yòng)的4Ah电(diàn)池来说,体(tǐ)积重量都很(hěn)大,系统电(diàn)器件设置和安(ān)装(zhuāng)装(zhuāng)置占用(yòng)很(hěn)大空间,不利于灯体(tǐ)结构的灵活设计。 锂离子电(diàn)池是20世纪开发成功的新(xīn)型高能(néng)电(diàn)池,它具(jù)有(yǒu)很(hěn)高的能(néng)量密度,在相同容量的情况下,重量是镍氢蓄电(diàn)池的一半,铅酸蓄电(diàn)池的30%,,体(tǐ)积是铅酸蓄电(diàn)池和镍氢蓄电(diàn)池的20-30%。并且锂离子电(diàn)池的放电(diàn)平台是3。7V,太阳能(néng)电(diàn)池组件的充电(diàn)电(diàn)压为(wèi)6V,相对于铅酸电(diàn)池12V的放电(diàn)平台,电(diàn)池组件充电(diàn)电(diàn)压为(wèi)17V 来说,能(néng)够减少电(diàn)池片2/3的划片次数,减少浪费,提高电(diàn)池片的利用(yòng)率。 锂离子电(diàn)池循环寿命高,在正常条件下,它的充放电(diàn)周期可(kě)超过500次。在天气晴好的情况下,太阳能(néng)电(diàn)池组件会给蓄电(diàn)池进行持续充电(diàn),而夜间只消耗蓄电(diàn)池容量的25%左右,这时候蓄电(diàn)池就会处于持续的浮充状态,能(néng)够大大延长(cháng)蓄电(diàn)池的使用(yòng)寿命。锂离子电(diàn)池不含有(yǒu)诸如镉、铅、汞之类对环境有(yǒu)危害的金属物(wù)质(zhì),不含化学(xué)性能(néng)非常活泼的金属锂,可(kě)以保障安(ān)全性,符合太阳能(néng)产(chǎn)品绿色、环保的设计理(lǐ)念。 3.控制器的设计 由于太阳能(néng)电(diàn)池组件的发电(diàn)量随天气状况、日照时间而变化,非常不稳定,因此太阳能(néng)光伏独立发电(diàn)系统中(zhōng)对蓄电(diàn)池的充放电(diàn)控制要比普通应用(yòng)中(zhōng)对蓄电(diàn)池的充放电(diàn)控制更复杂一些。控制器设计是否完善,直接决定整个太阳能(néng)草(cǎo)坪灯系统能(néng)否顺利运行。 一个完整的太阳能(néng)草(cǎo)坪灯控制器应该具(jù)有(yǒu)两方面的功能(néng):..是功能(néng)控制,草(cǎo)坪灯用(yòng)于草(cǎo)坪中(zhōng),白天装(zhuāng)饰,夜晚起装(zhuāng)饰照明作(zuò)用(yòng),根据不同的使用(yòng)情况,有(yǒu)些需要整个晚上都工(gōng)作(zuò),更多(duō)的则是工(gōng)作(zuò)4~8个小(xiǎo)时,因此必须有(yǒu)光控开,光控关,或者光控开,时控关的功能(néng)。 4.另一方面就是保护功能(néng)控制,包括对太阳能(néng)电(diàn)池组件的防反冲保护,对蓄电(diàn)池的过充电(diàn)保护,过放电(diàn)保护,温度补偿功能(néng),对LED的恒流驱动等。防止反充电(diàn)功能(néng),一般是在太阳能(néng)电(diàn)池充电(diàn)回路中(zhōng)串联一个二极管,二极管防止反充电(diàn),多(duō)采用(yòng)肖特基二极管,肖特基二极管的压降比普通二极管要低。 对于太阳能(néng)草(cǎo)坪灯来说,很(hěn)多(duō)锂离子电(diàn)池本身带有(yǒu)保护板,防止过充电(diàn)功能(néng),防止过放电(diàn)功能(néng)等,在控制器设计中(zhōng),就不需要增加这些功能(néng)。如若没有(yǒu)保护板就必须在控制器中(zhōng)加入这些功能(néng),因为(wèi)很(hěn)多(duō)蓄电(diàn)池过放会造成..性损坏。所以要针对使用(yòng)情况而定,并且放电(diàn)截止电(diàn)压不宜过低。 对LED的恒流驱动,主要是通过升压电(diàn)路或者结合专用(yòng)的恒流芯片,调整输入LED的电(diàn)流,使之在蓄电(diàn)池电(diàn)压不断变化的情况下仍能(néng)够保持对LED的恒流驱动。 5.其他(tā)方面 将光源设置为(wèi)闪烁变化,既可(kě)以使太阳能(néng)草(cǎo)坪灯发光具(jù)有(yǒu)动态效果,又(yòu)可(kě)以通过改变闪烁占空比减小(xiǎo)蓄电(diàn)池平均输出电(diàn)流,延长(cháng)系统工(gōng)作(zuò)时间,同时将草(cǎo)坪灯设置为(wèi)时控,千万不要设为(wèi)整个晚上都亮,造成过多(duō)浪费,或者减小(xiǎo)太阳能(néng)电(diàn)池组件的功率和蓄电(diàn)池的容量,降低成本。 太阳能(néng)电(diàn)池封装(zhuāng)形式。目前太阳能(néng)电(diàn)池的封装(zhuāng)形式主要有(yǒu)两种,层压和灌封。采用(yòng)层压机进行层压可(kě)以使太阳能(néng)电(diàn)池组件工(gōng)作(zuò)寿命达25年以上,灌封虽然外观能(néng)做得很(hěn)漂亮,但是由于灌封胶的耐老化性很(hěn)差,容易变黄或脱层脱落,使得发电(diàn)效率严重降低或不能(néng)使用(yòng),直接置于室外阳光下,其工(gōng)作(zuò)寿命仅仅1-2年。 因此,对于户用(yòng)小(xiǎo)型小(xiǎo)功率太阳能(néng)草(cǎo)坪灯,在没有(yǒu)寿命要求的情况下,可(kě)以使用(yòng)灌封胶灌封封装(zhuāng)形式,而对应用(yòng)于正式场合,使用(yòng)年限有(yǒu)规定的太阳能(néng)草(cǎo)坪灯,必须使用(yòng)层压的封装(zhuāng)形式。