2024年6月29日发(作者：鞋柜玄关)
第二十八卷第九期
楚雄师范学院学报
Ｓｅｐ．２８ Ｎｏ．９
２０１２年９月
Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＵＸＩＯＮＧ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩ，Ｉ’Ｙ
Ｓｅｐ．２０１２
浅析太阳能路灯的设计
赵恒利 李 雷何京鸿
（楚雄师范学院物理与电子科学系，云南楚雄６７５０００）
摘要：介绍了太阳能路灯的基本组成和工作原理，对太阳能路灯的设计进行了简单的分析和
说明。
关键词：太阳能路灯；设计
中图分类号：ＴＭ９２３．４文章标识码：Ａ文章编号：１６７１—７４０６（２０１２）０９—００１２—０５
１ 引言
太阳能路灯系统具有自动控制的特点，
随着社会经济的发展，地球资源日益 设定好该系统的工作模式以后，太阳能路
贫乏，能源与环境问题越来越引起全社会
灯就会自动工作。太阳能路灯的主要优点
的关注，可再生能源的开发与利用越来越
如下 ：
受到人们的重视。太阳能作为一种新能源， （１）安装简便：不用铺设专门、复杂、
与传统的发电方式相比，具有安全、环保、
昂贵的电气线路，每一个路灯都是一个独
维护简单、资源永不枯竭等特点，在照明
立系统，只要用不锈钢螺丝固定在水泥基
领域中得广泛的应用。太阳能路灯的应用
座上即可。
如图１所示。
（２）无需电费，长期使用成本低：太
阳能路灯安装调试好后除蓄电池需要４．５
年更换一次之外，不需要其他维护成本和
其他支出，基本属于一次性投入，长期使
用成本低，长期受益。
（３）无安全隐患：太阳能路灯是低压
产品，不需要考虑很严格的绝缘问题，运
行可靠，对人畜绝对安全。
（４）节能环保：采用太阳能发电，不
浪费传统不可再生能源，符合当今社会节
能环保的要求。
（５）美观大方：采用太阳能路灯有利
图１太阳能路灯应用图
于提升城市形象，树立节能降耗与新能源
的城市旗帜。
收稿日期：
作者简介：
男，山东临沂人，硕士，讲师，研究方向：光伏科学与应用
・
１２・
楚雄师范学院学报２０１２年第９期
赵恒利李雷何京鸿：浅析太阳能路灯的设计
２ 太阳能路灯的基本组成和工作 ３．１．２光源的参数
原理
主要是光源的工作电压和功率。这两个
２．１太阳能路灯的基本组成
参数的大小直接影响着整个系统的参数设计。
太阳能路灯主要由太阳电池组件、支
３．１．３工作时间
架、光源、控制器、蓄电池或电控箱（内装
即路灯每天晚上需要的照明时间，这
控制器、蓄电池）、灯杆、灯具等几部分组
是决定太阳能路灯系统中太阳电池组件功
成 。太阳能路灯的基本组成如图２所示。
率大小的最核心参数，通过确定工作时间，
可以初步计算负载每天的功耗和与之相应
的太阳电池组件的充电电流的大小。
３．１．４需要保持的连续阴雨天数
太阳能路灯要保证在连续阴雨天仍能
够正常使用，故我们要考虑需要保持的连
续阴雨天数，这个参数直接决定了蓄电池
容量的大小，同时还影响到太阳电池的组
件功率。
３．１．５当地峰值日照时数
这是决定太阳电池板平均每天接受有
效光照时间的参数，它直接决定了太阳电
池组件的功率大小的选择。
３．２关键部件的选型
图２太阳能路灯的基本组成
３．２．１光源的选型
２．２太阳能路灯的工作原理
ＬＥＤ属于低压供电，绝缘要求不高，结
白天在阳光的照射下，太阳电池吸收
构简单，不需要变压器、镇流器等附件，属
太阳光子能量而发电，通过控制器处理后
于固体光源，不存在气体密封的问题，耐冲
对蓄电池充电，根据设定好的工作模式，
击，耐震动，不易破碎；ＬＥＤ是冷光源，可
当天黑或周围光照度较低时，蓄电池就通
控性好，响应时间快，可反复频繁亮灭而不
过控制器向光源放电而点亮路灯，当放电
影响寿命；超低能耗，超长寿命，体积小，
达到设定小时数或周围光强较强时，控制
美观大方；随着半导体技术的发展，ＬＥＤ的
器发生动作使蓄电池切断电路，结束太阳
价格也越来越低。故与常规照明相比，ＬＥＤ
能路灯的照明 Ｊ。
优势明显，因此，ＬＥＤ光源是太阳能路灯的
最佳选择。一种ＬＥＤ光源如图３所示。
３ 太阳能路灯的设计
３．１设计主要考虑参数
３．１．１ 经、纬度和当地气象资源
了解当地的经、纬度和当地气象资源
可以掌握当地的平均气温、风力风向、年
太阳辐照等情况，这些条件是确定当地太
阳电池组件安装的倾斜角、方位角和抗风
设计等的依据。
图３一种ＬＥＤ光源
・
ｌ３・
楚雄师范学院学报２ｏ１２年第９期
楚雄师范学院学报
３．２．２太阳电池组件的选型
太阳电池组件是太阳能路灯的重要组
成部分，其作用是将太阳能能量转换为电
能后为蓄电池充电。当前常用的太阳能路
灯电池组件按太阳电池材料分有单晶硅太
阳电池组件、多晶硅太阳电池组件和非晶
硅太阳电池组件三种。因单晶硅性能参数
比较稳定，转换效率较高，故在阴雨天较
多、阳光不是很充足的南方适宜选用单晶
硅太阳电池组件；多晶硅电池组件的优势
是价格比较便宜，适合在日照充足或要求
不高的地区使用；非晶硅电池组件由于效
率较低而很少使用。
３．２．３控制器的选择
控制器的主要作用是保护和控制蓄电
池，对太阳能路灯来说，还要对路灯的点
亮和熄灭进行自动控制。为了延长蓄电池
的使用寿命，必须对蓄电池的充电放电条
件加以限制，防止过充和过度放电，在温
差较大的地方还需具备温度补偿功能。为
配合太阳能路灯的需要，太阳能路灯的控
制器还应具备光控、时控等功能，以便自
动控制路灯的点亮和熄灭。
３．２．４蓄电池的选型
太阳的能量是不稳定的，白天能量强
但晚上没有能量提供，而太阳能路灯需要
在晚上工作，所以太阳能路灯系统都需要
配置蓄电池。蓄电池的选择一般遵循以下
原则：将白天太阳能组件产生的电能尽量
存储下来，以满足夜晚用电的需要，还要
考虑能够满足连续阴雨天照明的需要，因
此蓄电池的容量应该与太阳能组件、光源、
设计照明时间等相匹配，蓄电池过小不能
满足需要，过大则不易充满而影响蓄电池
寿命，同时还会增加成本。
目前业内一般都选用免维护防水铅酸
蓄电池或胶体蓄电池。蓄电池在进行并联
连接时，需要考虑各单体电池间的不平衡
影响，通常情况下并联组数不宜超过４组。
・
１４・
楚雄师范学院学报２０１２年第９期
２０１２年第９期
３．３太阳能路灯的设计原则和设计
要求
３．３．１设计原则
（１）从功能上讲太阳能路灯道路照明
系统主要是提供足够照明亮度的以保证交
通安全，提高交通运输效率，保障人身安
全，提供美观舒适的环境。
（２）在满足道路照明各项功能需要的
基础上，提高道路照明系统的能效，降低
系统功耗，节约能源，减少污染，以达到
节能和环保的目的。
（３）在以上来两点设计原则的基础上，
还要结合当地的光资源情况、当地阴雨天
气情况、电池板受灰尘覆盖、温度影响、
控制器、蓄电池的各种效率等实际情况进
行综合考虑。
３．３．２设计要求
（１）太阳电池组件电压和功率的计算
和合理选用。
（２）蓄电池容量、充放电控制和充放
电状态显示。
（３）连续阴雨天五天左右路灯仍能照明。
（４）光线暗时路灯自动点亮，早上光
线强时路灯自动熄灭。
（５）系统断电时可以保存用户所设定
的各种参数。
３．４太阳能路灯的控制方案选择
太阳能路灯跟普通路灯控制电路功能
基本一样，都是为了完成晚上亮灯，早晨
熄灯的作用。国内外常用的控制器有单独
的光控制型、时钟控器型、智能控制器型
等类型ｌ４ Ｊ，由于其工作原理不同，故各有
优缺点。
３．４．１ 单独的光控型
单独的光控型路灯控制器相当于普通
的光控灯，一般采用光敏电阻等感光元件
和其他电子元件构成电子控制电路，当晚
上光线弱时，自动开启路灯；早上光线较
强时，自动关闭路灯。光控型电路简单，
赵恒利李雷何京鸿：浅析太阳能路灯的设计
成本低，但在实际使用中，感光探头由于
难以判断各种干扰光线，经常会产生误动
作，而且光控型控制电路的故障率较高，
现在已很少使用。
３．４．２时钟控器型
采用时钟控器型的路灯控制器，实际
也就是一个具有开关机功能的电子定时器。
安装时预先设定好开关时间，路灯就会按
３．５．２蓄电池容量需求的计算
可以按照以下简易公式确定蓄电池的
容量：
ｃ：
Ｕ×－ｑ
（１）
式中：Ｃ为蓄电池的容量；
Ｐ为ＬＥＤ光源的功率；
ｔ为路灯每天的工作时间；
Ｄ为连续阴雨天数；
ｕ为系统的供电电压；
１１为蓄电池的放电深度。
时亮灯、按时灭灯。时钟控器型的优点是
抗干扰能力强，除本身故障外不会产生误
动作；缺点是不够灵活，只能严格按照设
定时间工作，而不能感知外界光线强弱的
变化。需要人工根据季节和特殊天气情况
３．５．３太阳电池组件的功率的计算
可以按照以下简易公式确定太阳电池
经常调整开关时间，费时费力。近年来虽
然出现了可以根据月份进行设定时问的改
组件的功率：
ｗ： １× （２）
１
．
进型来拟补其缺点，但仍然不够灵活，实
际选用这种控制方案的仍然不多。
３．４．３智能控制器型
式中：ｗ为太阳电池组件的功率；
Ｐ为ＬＥＤ光源的功率；
智能型控制器又称经纬型控制器，它
采用单片机技术，模拟日照规律，晚上能
在需要的时候自动开灯、早晨能在需要的
时候自动关灯。简单地说，智能型控制器
同时具有光控型和时控型的优点，而不具
有光控型和时控型的缺点。目前路灯控制
ｔ为路灯每天的工作时间；
ｈ为当地峰值日照时间；
为系统安全损耗系数，一般在
１．４一１．８之间根据实际情况选取。
３．６太阳能路灯的抗风设计
抗风设计是在太阳能路灯系统结构上
常采用这种控制方式，但其价格相对稍高，
在路灯中使用将会增加一些成本。
３．５太阳能路灯的简易设计思路
本着简单实用的原则，本部分仅阐述
用简易经验和简单计算进行太阳能路灯设
计的思路，不涉及具体的论证和计算。
非常重要的一个问题。抗风设计分为两个
方面，一个是太阳电池组件支架的抗风设
计，一个是灯杆的抗风设计 。
３．６．１ 电池支架的抗风设计
现在绝大部分的太阳电池组件的抗风
风速都在２６ｒｎ／ｓ以上，相当于可以承受十
３．５．１太阳电池组件的倾角的确定
根据计算和经验，太阳电池组件的倾
角可根据所在地的纬度用表１简单的确定。
表１ 纬度和太阳电池组件倾角的关系
纬度 ０。～２５。 ２６。～４０。 ４１。～５５。 ＞５５。
，
级台风，故组件本身一般是不至于因为风
速大而损坏的。设计的关键是要考虑太阳
电池组件支架与灯杆的连接要牢固，在实
际施工中一般都是使用较粗的螺栓杆固定
连接。
３．６．２路灯灯杆的抗风设计
— 自莹—１Ｊ一、 ｔ， 等于当 ——ｒ Ｊ 自 —ｒ ＾、ｒ，
地纬
度加
倾角 等于当 地纬
地纬度 度加
地纬
度加
要使路灯钢制灯杆达到抗风要求，钢
制灯杆的抗弯强度要大于风在破坏面上的
作用矩引起的应力，并且焊接质量和焊接
．
５。～１０。 １０。～１５。 １５。～２０。
１５．
楚雄师范学院学报２０１２年第９期
楚雄师范学院学报 ２０１２年第９期
宽度也要达到相应的要求。一般市面上普
通的路灯灯杆都能满足抗风要求。
４ 结束语
随着太阳能发电技术的不断进步，发
１５（９）：４３—＿４５．
［２］王健．太阳能灯具系统介绍及应用
探讨［Ｊ］，现代商贸工业，２０１１，２２
（１２）：９１—＿９３．
［３］张彦．太阳能光伏发电技术的应
用，工程建设与设计［Ｊ］，２０１１，１４（６）：
２１—＿２２．
电的成本将逐步降低，同时相关的配套光
源和设备的寿命也将大幅提高，控制也将
越来越科学，维护也将进一步简化，太阳
能将被更深入、更广泛的利用，太阳能路
灯的发展前景将非常广阔，潜力巨大的太
阳能路灯产业必将会走向真正的市场化。
参考文献：
［４］朱裕良．路灯控制用智能型定时器
［Ｊ］，电气时代，２００１，１８（４）：４１＿＿４２．
［５］于先坤．太阳能发电在新农村中的
应用探讨［Ｊ］，节能技术，２０１１，１５
（１１）：３６—３７．
［１］李世光，张金青，刘东红．太阳能
照明在道路的应用［Ｊ］，湖南农机，２０１ｌ，
（责任编辑 司民真）
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（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｃｈｕｘｉｏｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｕｘｉｏｎｇ ６７５０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｓｔｒｅｅｔｌｉｇｈｔｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｃｏｇｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌａｒ ｓｔｒｅｅｔｌｉｇｈｔｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｌａｒ ｓｔｒｅｅｔｌｉｇｈｔｓ；ｅｘｃｏｇｉｔａｔｉｏｎ
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