草坪灯功率较小,它的装饰性较强,对可移动性要求很高。同时,因为电路铺设困难,对防水性能要求也较高。因此,由太阳能电池供电的草坪灯显出极大优势。
太阳能草坪灯主要由太阳能电池板、充电电池、控制单元和高亮度发光元件(LED)组成。太阳能草坪灯在2004年出口1亿盏以上,在国外已相当普及。
选择草坪灯光源
LED的寿命可以达10万小时以上,由低压直流供电,光源控制成本低,可调明暗,频繁开关,还可方便地控制颜色,改变光的分布,产生动态幻景,所以LED特别适用于太阳能草坪灯。但LED也有其固有特性,使用不当会造成不良后果。
在20毫安的电流下,超高亮白光LED光通维持率只能达到初始强度 50%的时间,复旦大学电光源所曾证明此论点。因此,1瓦以下的太阳能草坪灯,应用LED作为光源;对于1瓦以上的太阳能草坪灯,最好用三基色高效节能灯,价格只有LED的1/10,光通量是原来的4倍。现已研制成功2至10瓦的低压直流三基色高效节能灯,寿命可达6000 小时。
提高升压电路效率
小功率太阳能草坪灯一般都有升压电路,目前各厂家采用振荡电路和电感升压。电感采用标准色码电感器,标准色码电感器中使用开放磁路,磁通损失大,所以电路效率低。如果采用闭合磁路制造电感升压,如磁环,升压电路效率将有很大提高。
LED的特性接近稳压二极管,工作电压变化0.1伏,工作电流可能变化20毫安左右。为了安全,普通情况下使用串联限流电阻,极大的能量损失不适合太阳能草坪灯。升压电路可解决这一问题,也可用简单的恒流电路。
一般LED的峰值电流50至100毫安,反向电压6伏左右,注意不可超过这个极限,尤其在太阳能电池反接或者蓄电池空载,升压电路峰值电压过高时很可能超过这个极限,损坏LED。而且,同一型号、同一批次的LED工作电压都有一定差别,不宜并联使用,如果一定要并联使用,应考虑均流。
LED温度特性不好,温度上升5度,光通量下降3%,夏季使用要注意。
超高亮白光LED色温为6400K-30000K,目前低色温的超高亮白光L ED尚没有进入市场,所以用超高亮白光LED制造的太阳能草坪灯光穿透能力比较差,在光学设计上要注意。
静电对超高亮白光LED影响很大,在安装时要有防静电设施,工人要佩带防静电手腕带,受静电伤害的超高亮白光LED当时凭人的眼睛看不出来,但使用寿命将变短。
蓄电池充放电控制
由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定,该系统中对蓄电池充放电控制要比普通蓄电池充放电控制复杂。
太阳能草坪灯充放电控制电路设计的成功将决定产品的成功,正确的控制电路应具四大功能:防止反充电功能、防止过充电功能、防止蓄电池过放电功能、铅酸蓄电池的温度补偿功能。
目前,许多太阳能草坪灯都使用镍镉电池,因其不需防止蓄电池过放电功能。但如果太阳能电池功率相对蓄电池不大,也可不考虑防止过充电功能。
注意系统组合
太阳能草坪灯对连续阴雨可维持时间的高要求增加了系统成本。在连续阴雨蓄电池电压降低时应减少LED接入个数,或缩短太阳能草坪灯每天发光时间,以降低系统成本。
太阳能电池的封装形式目前主要有两种:层压和滴胶。层压工艺可保证太阳能电池工作寿命25年以上;而滴胶看起来更为美观,但太阳能电池工作寿命仅为1-2年。因此,1瓦以下的小功率太阳能草坪灯,在没有过高寿命要求的情况下,可用滴胶封装,对于使用年限有规定的太阳能草坪灯,建议使用层压封装。
闪烁变光和渐亮渐暗是节能的好办法,一方面可以增加太阳能草坪灯照射效果,另一方面可以通过改变闪烁占空比控制蓄电池平均输出电流,延长工作时间。
图:装饰与节能并具的太阳能草坪灯日益受到消费者青睐
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