太阳能LED照明原理与技术[2]

　　2.3.2　抗风设计

　　在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。

　　⑴　太阳能电池组件支架的抗风设计

　　依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700pA。若抗风系数选定为27M／ｓ（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365pA。所以，组件本身是完全可以承受27M／ｓ的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。

　　在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。

　　⑵　路灯灯杆的抗风设计

　　路灯的参数如下：

　　电池板倾角A　＝16°　　　　　　　　　灯杆高度　＝5M

　　设计选取灯杆底部焊缝宽度δ　＝4MM　灯杆底部外径　＝168MM

　　焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W　的计算点p到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为pQ　＝［5000＋（168＋6）／tAｎ16°］×　Sin16°　＝　1545MM　＝1.545M。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M　＝　F×1.545。

　　根据27M／ｓ的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F＝1.3×730　＝949N。

　　所以，M　＝F×1.545　＝949×1.545　＝1466N.m。

　　根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W　＝　π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。

　　上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。

　　破坏面抵抗矩W　＝　π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）＝π×（3×842×4＋3×84×42＋43）＝　88768mm3
　　＝88.768×10－6　m3

　　风荷载在破坏面上作用矩引起的应力　＝　M／W＝　1466／（88.768×10－6）　＝16.5×106pA　＝16.5　MpA＜＜215MpA

　　其中，215　MpA是Q235钢的抗弯强度。

　　所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。

　　2.4　控制器

　　太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。

　　蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表1，当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态。

　　在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方案，在此不一一详述。

　　2.5　表面处理

　　该系列产品采用静电涂装新技术，以Fp专业建材涂料为主，可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的AAMA2605.2005的要求，其它指标均已达到或超过GB的相关要求。

　　3、结束语

　　整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；表面处理采用了目前最先进的技术工艺；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。

　　目前，太阳能LED照明的初投资问题仍然是困扰我们的一个主要问题。但是，太阳能电池光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场上LED光效在快速地提高，而价格却在降低。与太阳能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能相比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会造成了日益严重的污染。所以，太阳能LED照明作为一种方兴未艾的户外照明，展现给我们的将是无穷的生命力和广阔的前景。

　　编辑：Sophy