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LED?太阳能草坪灯照明设计
1?引言
太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其无可比拟的优势得到迅速的推广应用。作为第四代新光源，
在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室内照明以及其他各领域的照明和应用中得到了有效的利用。
尤其是在偏远无电地区，太阳能照明灯具更具有广泛的应用前景。 一般人认为，节能灯可节能?4/5?是伟
大的创举，但?LED?比节能灯还要节能?1/4，这是固体光源伟大的革新。除此之外，LED?还具有光线质量
高，基本上无辐射，可靠耐用，维护费用极为低廉等优势，属于典型的绿色照明光源。超高亮?LED?的研
制成功，大大地降低了太阳能灯具使用成本，使之达到或接近工频交流电照明系统初装的成本报价，并
且具有保护环境、安装简便、操作安全、经济节能等优点。由于?LED?具有的光效率高，发热量低等优势，
已经越来越多地应用在照明领域，并呈现出取代传统照明光源的趋势。?在我国西部，非主干道太阳能路
灯、太阳能庭院灯渐成规模。随着太阳能灯具的大力发展，“绿色照明”必将会成为一种趋势。而?LED
太阳能草坪灯作为其中的一个代表，也将得到大力的推广和应用，本文主要介绍它的一些知识，希望能
给大家一些启发。
2?LED?太阳能草坪灯的定义及结构组成
太阳能草坪灯主要利用太阳能电池的能源来进行工作，当白天太阳光照射在太阳能电池上，把光能
转变成电能存贮在蓄电池中，再由蓄电池在晚间为草坪灯的?LED（发光二极体）提供电源。其优点主要
为安全、节能、方便、环保等。适用于住宅社区绿草地美化照明点缀，公园草坪美化点缀。LED?太阳能
草坪灯的结构组成：由太阳能电池组件（光电板）、超高亮?LED?灯（光源）、免维护可充电蓄电池、自动
控制电路、灯具等组成。
3?太阳能草坪灯的系统组成、控制原理和电路原理
3.1?太阳能草坪灯的系统组成
LED?太阳能草坪灯是一个独立的发电系统。它能够独立的完成把太阳能转换为电能，并能把电能转
换成热能供照明和装饰使用，而不需要电线的传输。一个独立的光伏系统一般由以下三部分组成：太阳
电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅
助发电设备。光伏系统具有以下的特点：没有转动部件，不产生噪音；?没有空气污染、不排放废水；没
有燃烧过程，不需要燃料；?维修保养简单，维护费用低；运行可靠性、稳定性好；作为关键部件的太阳
电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到?25?年以上；根据需要很容易扩大发电规模。
图?4-0?几种常见的?LED?太阳能草坪灯
图?4-1?是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件：光伏
组件方阵：由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳
能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。
LED?太阳能草坪灯是一个小型的太阳能供电系统（图?4-2?是一个简单的太阳能供电系统）。它的结构
非常简单主要由太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池、照明电路和灯杆等部分组成（如图?4-3）。
3.2?太阳能草坪灯的控制原理
太阳能草坪灯的控制器主要是用于蓄电池充放电的而控制。图?4-4?就是一个最基本的充放电控制器。
在该图中，由光伏电池板、蓄电池、太阳能控制器和负载组成了一个基本的光伏应用系统。这里的开关
K1?和?K3?为充电开关，K3?为放电开关，它们均属于太阳能控制中心的一部分。图中开关的开合由控制电
路根据系统的充放电状态来决定。当蓄电池充满电时断开充电开关，需要充电时闭合充电开关；当蓄电
池放电时闭合?K2，否则断开。而这些控制电路可以采用三极管、电阻、电容、电感构成的电压比较升压
充放电电路，也可以采用光控电路，或者采用集成运放构成的电压滞回比较器，还可以采用单片机。鉴
于廉价的考虑一般采用前者。
一般来说，一个合格的太阳能充放电控制器具有以下几种充放电保护模式：
a 直充保护点电压：直充也叫急充，属于快速充电，一般都是在蓄电池电压较低的时候用大电流和
相对高电压对蓄电池充电，但是，有个控制点，也叫保护点，就是上表中的数值，当充电时蓄电池端电
压高于这些保护值时，应停止直充。直充保护点电压一般也是“过充保护点”电压，充电时蓄电池端电
压不能高于这个保护点，否则会造成过充电，对蓄电池是有损害的。
b?均充控制点电压：直充结束后，蓄电池一般会被充放电控制器静置一段时间，让其电压自然下落，
当下落到“恢复电压”值时，会进入均充状态。为什么要设计均充？就是当直充完毕之后，可能会有个
别电池“落后”（端电压相对偏低），为了将这些个别分子拉回来，使所有的电池端电压具有均匀一致性，
所以就要以高电压配以适中的电流再充那么一小会，可见所谓均充，也
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