太阳能路灯类产品,应该包括草坪灯、庭院灯、太阳能路灯、太阳能广告灯箱等。太阳能路灯是这一类产品的典型代表。太阳能路灯类产品的推广由于受到太阳电池价格和结构的制约而受到限制,但作为人类对新能源特别是太阳能的开发利用,其应用越来越得到重视。下面以太阳能路灯为例,对这一类产品的设计和应用进行分析。
2光源和灯杆的设计依据照明行业推荐的要求,在不同场合使用的路灯的照明要求应符合表1.关于平均照度的定义与灯具的配光曲线、灯排列的方式、灯的篼度和照明区域的面积等有关,比较复杂,在此不做介绍。均匀度的定义是:照明区域内最低照度值与最高照度值之比。
实际测量表明,9W的直流节能灯在高度2.4m时,灯下地表照度为8lllx.根据辐照度与距离表1不同场合使用的路灯的照明娶求级别道路类型路面照度平均照度/lx均匀度快速路主干道次干道支路人行道的平方成反比的规律,在不同篼度时使用的直流节能灯的功率可以近似计算出来。
从下面一节关于太阳电池和蓄电池的容童设计中,可以了解到一体化的太阳能路灯(太阳电池组件安装在路灯灯杆上)的高度是有限的。比如,灯高4m,使用太阳电池组件一般需要70140Wp.太阳电池组件安装篼度篼于5m,太阳电池组件的迎风面积为。
61.2m2,因此对于灯杆的抗风能力有很篼的要求,并且在外观上也形成结构的限制。由于灯杆篼度的限制,使太阳能路灯难于满足路面照明对于均匀度的要求,太阳能路灯一般只适合于支路和小区道路照明。
交流节能灯的光效大于直流节能灯。所以在太阳能路灯中采用直流光源还是交流光源,一直存在着争论。采用交流节能灯,需要考虑15%25%的逆变损失,同时还要考虑功率因数对于功耗的影响。
在太阳能路灯中采用交流灯具,综合逆变器效率、电源波形畸变引起的亮度下降和功率因数的匹配损失,总的系统转换光效可能要下降40%50%.由于逆变器的存在,采用交流节能灯增加了一个故障源。因为太阳能路灯类产品中的逆变器属于小型逆变器,大多采用简单的电路结构。从表2可以看出,普遍用于道路照明的钠灯,特别是金属卤素灯,光效更高。但是,目前小功率的钠灯仅有50W和70W,小功率的金属卤素灯也仅有35W和70W,难于满足各种使用条件的需求。一种新型的无极气体放电灯,光效为60lm/W,可能是今后太阳能路灯优选的光源之一,但是目前的价格较篼。
表2各类光源的发光效幸(来自于生产厂家的产品说明)名称白炽灯白光二极管直流节能灯电子节能灯电子节能灯荧光灯无极气体灯高压钠灯高压钠灯金卤灯金卤灯功率/w光通童/Lm 3太阳电池和蓄电池的容量设计太阳能路灯类产品的使用有两种方式:一种方式是定时工作;另一种方式是全夜工作,实际上是平衡型负载方式和季节性负载方式。平衡型负载就是全年中每一天的负载耗电量是相周的,而季节性负栽的耗电童是随季节变化的。下面以北京地区为例,就不同的负载情况分别讨论。北京地区年平均太阳辐照度月分布