關(guān)鍵詞： 超級電容 , 驅(qū)動設(shè)計 , 太陽能

太陽能草坪燈的設(shè)計方案.pdf (169.76 KB, 下載次數(shù): 72)

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太陽能大功率LED路燈系統(tǒng)設(shè)計.pdf (279.76 KB, 下載次數(shù): 65)

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風光互補太陽能路燈設(shè)計方案完整篇.pdf (1.76 MB, 下載次數(shù): 116)

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太陽能路燈安裝指導書（英文版）.pdf (51.42 KB, 下載次數(shù): 33)

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隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，人們對能源提出了越來越高的要求，尋找新能源已成為當前人類面臨的迫切課題。由于太陽能發(fā)電具有火電、水電、核電所無法比擬的清潔性、安全性、資源的廣泛性和充足性，太陽能被認為是二十一世紀最重要的能源。太陽能的存儲是太陽能產(chǎn)品發(fā)展的關(guān)鍵，目前主要采用各種電池，但是電池的充電時間長、壽命短以及不環(huán)保一直是太陽能產(chǎn)品發(fā)展的瓶頸，而超級電容器作為一種充電快、壽命長、綠色環(huán)保型儲能元件，它給太陽能產(chǎn)品的發(fā)展帶來了新的活力。本文詳細介紹了一種超級電容器太陽能草坪燈的設(shè)計及實現(xiàn)方法。該草坪燈很好的結(jié)合了太陽能和超級電容器的優(yōu)勢，它無需安裝其他電源，就可以主動發(fā)光，還能夠根據(jù)環(huán)境光線的強弱自動控制燈的開關(guān)，而且安裝方便、不用布線、工作穩(wěn)定可靠、免維護、環(huán)保無污染、使用壽命長，可廣泛應用于廣場綠地、小區(qū)草坪等場所。
1 設(shè)計選擇
1.1光源的選擇
　　由于LED技術(shù)目前已經(jīng)實現(xiàn)了關(guān)鍵性突破，同時性能價格比也有較大地提高?，F(xiàn)在的LED壽命已可達到100 000h以上，而且工作電壓低，非常適合應用于太陽能草坪燈上。另外，LED由低壓直流供電，其光源控制成本低，可以調(diào)節(jié)明暗，并可頻繁開關(guān)，而且不會對LED的性能產(chǎn)生不良影響。因此，從可靠性、性價比、色溫和發(fā)光效率等幾個方面綜合考慮，設(shè)計時可選擇額定電壓為3.3 V、工作電流為6 mA的超亮LED作為光源。由于草坪燈不但要有裝飾作用，還要有一定的照明功能，故可選擇8個LED使用。
1.2太陽能電池的選擇
　　太陽能電池是依據(jù)半導體PN結(jié)的光伏效應原理把太陽光能轉(zhuǎn)化為電能的半導體器件，是超級電容器太陽能草坪燈的核心器件。太陽能電池性能的好壞直接決定著能量的轉(zhuǎn)換效率及輸出電壓的穩(wěn)定性，同時也直接決定了超級電容器太陽能草坪燈的性能。因此，設(shè)計時應采用性價比比較好的單晶硅太陽能電池。
　　由于地球上各個地區(qū)的太陽年總輻射量與平均峰值日照時數(shù)不同，太陽能草坪燈的設(shè)計和燈的使用地理位置是有關(guān)系的，太陽能電池組件額定輸出功率和燈具的輸入功率之間的關(guān)系大約是2～4：1，具體比例要根據(jù)燈的每天工作時間以及對連續(xù)陰雨天的照明要求決定。本系統(tǒng)的太陽能電池的功率為3.3V×0.006×8=0.1584 W，假設(shè)每天工作12個小時，太陽能電池功的效率為40％，每天有效工作時間為5小時，則可選用3 W／6 V的太陽能電池。
1.3超級電容的選擇
　　由于太陽能電池的輸入能量極不穩(wěn)定，同時草坪燈只是在周圍光線較弱時才發(fā)光，因而必需配置蓄電系統(tǒng)才能有效工作?，F(xiàn)階段普遍采用鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池或Ni-H蓄電池，但采用蓄電池作為蓄電系統(tǒng)有許多缺陷：首先可充電型蓄電池的充電次數(shù)有限(小于1000次)，使用壽命較短；其次，由于其化學結(jié)構(gòu)的影響，它不能進行大電流充電；第三，蓄電池需要有防過充、防過放以及溫度補償?shù)瓤刂齐娐?，而且控制電路比較復雜；第四，可充電型蓄電池主要利用化學反應來進行充放電，電池中的廢物會對環(huán)境產(chǎn)生污染，不屬于環(huán)保產(chǎn)品。
　　因此，本產(chǎn)品中選用超級電容做為儲能元件。該電容具有法拉級的超大電容量，超強的荷電保持能力，且漏電流非常小，8小時電壓下降率小于5％；無須特別的充電電路和控制放電電路，充電迅速，而且可以在僅高于其漏電流(典型值約為1 mA)的狀態(tài)下充電，因此，即使在陰天，太陽能電池也能對超級電容器充電；與蓄電池相比，其過充、過放都不對其壽命構(gòu)成負面影響，可靠性高、使用壽命長(充放電循環(huán)壽命在10萬次以上)；此外還具有優(yōu)良的溫度性能，可在-40℃～75℃的環(huán)境溫度中正常使用；無污染，是一種綠色電源；可焊接，而且不存在象蓄電池那樣接觸不牢固等問題。
　　本太陽能草坪燈產(chǎn)品選用錦州凱美能源有限公司生產(chǎn)的6個2.5 V／150 F超級電容器組成的5.0V／225 F電容器模塊，其單只電容器產(chǎn)品的ESR(DC)只有20mΩ，直徑25 mm，高為48 mm。5 V／225 F超級電容器充電時間為(在充電電流為450mA的情況下)：