太陽能LED庭院燈的系統構成
重慶太陽能燈該庭院燈的系統構成如圖1、圖2所示。其中的關鍵是智能控制系統,其性能直接決定著整個系統的優劣。該智能控制系統的具體功能包括:根據蓄電池特性和環境溫度等參數,對蓄電池進行精確的充放電管理和保護;根據天氣狀況和蓄電池狀態,實時選擇和切換最佳供電方式,充分利用太陽能,降低系統投資成本,保障系統穩定可靠運行;實時采集外界光照情況,并結合聚光結構,精確計算和調整LED燈的亮度,在充分滿足照明需求的前提下,最大程度地追求節能環保。
為了充分結合與發揮太陽能和LED照明的優勢,擴大太陽能LED燈的應用領域,我們設計出一種結構新穎獨特的市電互補聚光型太陽能LED庭院燈。該太陽能LED庭院燈燈桿作為支撐體,穿過頂部太陽能電池板的中間,LED燈安裝于太陽能電池板的背部,LED燈靠近燈桿的內側區域安裝有反光結構進行聚光。該庭院燈可應用于公園、社區、步行街等公共場所的休息娛樂亭、售賣亭、服務站等場地,通過智能控制系統的管理控制提供了一種穩定高效、節能環保、綠色健康的照明供電方案。
1)太陽能市電互補供電部分。該庭院燈以太陽能發電為主,以市電供電為輔:在天氣晴朗日照充足的情況下,白天太陽能電池充分發電同時為蓄電池充電,夜晚蓄電池向LED燈供電;在陰雨天太陽能電池停止發電,蓄電池蓄電不足時,切換到市電供電。采用這樣的太陽能市電互補供電方式,可以在充分利用太陽能的前提下,保障系統在持續陰雨等各種惡劣天氣下正常穩定運行,又能有效減小光伏組件和蓄電池的容量。既有明顯的節能減排效果,又能減小系統的一次性投資成本,是太陽能LED庭院燈照明目前推廣普及的有效方式。
太陽能市電互補供電部分包括太陽能電池、蓄電池、市電系統以及對應的電壓電流采集電路、充放電控制電路和供電切換電路。電壓電流采集電路讀取太陽能電池電壓、蓄電池電壓等控制參數,充放電控制電路實現太陽能電池對蓄電池的充放電管理、控制和保護,供電切換電路根據不同情況實現蓄電池供電和市電供電的切換。
2)智能化LED驅動部分。智能化驅動部分主要包括光敏傳感器、PWM控制部分、LED恒流驅動電路。
該聚光型LED庭院燈能夠根據外界光照情況的變化實時調整亮度,在滿足照明區域照明需求的前提下,最大程度地實現節能環保。LED燈亮度的調節是通過調整LED恒流驅動電路的輸出電流的大小來實現的;LED通斷好控制,半導通難以控制,且發光效率低、發熱高,不利于正常工作,因此本系統利用脈沖寬度調制(PWM)調光原理,采用PWM方式調節驅動電流大小,從而調節LED燈的亮度。PWM調光原理基于視覺殘留效應,用全亮度的頻率調節替代全時段的亮度調節,通過調節PWM波的占空比實現LED亮度的調節,這是由于對于LED而言,通斷好控制,半導通難以控制且發光效率低。系統根據外界光照強度劃分為6個照明等級(對應PWM波占空比0、20%、40%、60%、80%、100%)調節LED燈亮度,環境光線越暗,照明等級越高,LED燈越亮。智能控制系統的微處理器采集環境光強,結合聚光光學結構,精確計算出對應的照明等級,輸出對應占空比的PWM波,實現對LED燈亮度的智能控制。
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