公路隧道太阳能LED照明系统设计

杨振峰

（陕西烽火通信集团有限公司，陕西 宝鸡 721000）

公路隧道太阳能LED照明系统设计

杨振峰

（陕西烽火通信集团有限公司，陕西 宝鸡 721000）

太阳能作为人们公认的洁净绿色能源，是一种“取之不尽，用之不竭”的安全、环保新能源，越来越受到重视，在照明领域中得广泛的应用。与高效节能的LED照明灯具结合形成太阳能照明系统，更是“如鱼得水”，节能，环保响应国家号召。文章主要针对太阳能LED隧道灯照明系统的设计进行分析。

太阳能；LED隧道灯；公路隧道；照明系统

随着LED技术和太阳能光伏技术的不断发展成熟，太阳能照明市场也备受关注，应用范围越来越大，前景光明。随着我国经济的不断发展，节能环保与能源短缺高污染的矛盾日益突出。陕西省作为全国隧道大省，隧道数量多、规模大、里程长，随着我国公路建设的快速延伸，地形复杂、人口稀少地区电力资源贫乏，电力成本巨大的问题日益明显，尤其是公路隧道照明系统的供电问题更趋严重。依据国家规范400m以上的公路隧道需设照明设施，因此设计开发一种既可降低工程造价，又能降低运营管理成本的适应此发展需求的公路隧道太阳能照明系统就已十分必要。下面根据具体的隧道照明项目对太阳能LED隧道灯照明系统进行设计分析。

1 太阳能照明系统的基本组成

系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED隧道灯、控制系统（内有控制器）、蓄电池组，逆变器等几部分构成；太阳能电池板光电转换效率较高，角度选择余地大，对系统的抗风设计非常有利；蓄电池组用免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。本系统选用阀控密封式免维护铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比。

2 太阳能LED照明系统设计

隧道参数：全长1130m，为单线双向行驶隧道，路面为水泥路面，反射系数为27%；两侧墙壁反射系数为70%；天花板反射系数为27%。拟采用60WLED隧道灯，对入口段、过渡段、中间段、出口段进行照明。隧道地处山区，敷设公共电缆线路投资较大，难度大，此项目采用太阳能供电方式，设计相适应的太阳能系统。用DIALUX照明模拟软件建立隧道模型，分别模拟计算各段的照明指标，设计适用的灯具来满足照明需求，如表1所示。

表1 隧道照明照度模拟计算结果

注：隧道双向通行，出口与入口段相同，其计算结果未写入此表。

3 太阳能系统配置

太阳能供电系统主要由：太阳能电池组件、蓄电池组件、逆变器、负载灯具等几部分组成。

（1）太阳能组件。常用太阳能电池有：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。其中以单晶硅太阳能电池的光能转换电能效率最高：硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电池组件工艺成熟，提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中占据主导地位。可见，为了获得良好的转换效率，应当选用单晶硅太阳能电池。本次设计的太阳能供电系统选用的单晶硅太阳能电池组件。

（2）铅酸免维护蓄电池组件。蓄电池采用耐腐蚀性高的独特板合金配方和活性物质配方，同时采用先进生产工艺及特殊的结构设计、独特的气体再化合技术和特殊隔板及紧装配结构，严格的生产过程工艺控制、品质保障软件技术使蓄电池具有以下特点：①寿命长，正常使用情况下，电池可以使用5年后才会出现容量达不到额定要求，蓄电池使用失效，电池的使用寿命终止的情况。②自放电率极低。在25℃室温下，静置28天，自放电率小于1.8%。③容量充足。保证蓄电池100%的容量充足及电压、容量的均一性。无阴极吸附式阀控电池正组电池电压不均衡现象。④使用温度范围宽。蓄电池可在-40℃～+60℃的温度范围内使用。蓄电池采用独特的合金配方和铅膏配方，在低温下仍有优良的放电性能，在高温下具有强耐腐蚀性能。⑤密封性能好。能保证蓄电池使用寿命期间的安全性及密封性，无污染、腐蚀。蓄电池的密封结构，能将产生的气体再化合成水，在使用的过程中无需补水、无需维护。⑥导电性好。采用紫铜镀银端子，导电性优良，可使蓄电池大流量放电。⑦充电接受能力强，接收效率高。⑧可靠性高。电池具有安全可靠的防爆排气系统，可使蓄电池在非正常使用时，消除由于压力过大造成电池外壳鼓胀的现象。

（3）太阳能供电系统原理图，如图1所示。太阳能系统配置表，如表2所示。

图1 太阳能电站产品原理示意图

表2 太阳能系统配置表

4 结语

太阳能LED照明系统的应用可以有效解决地理环境复杂、不易供电的隧道照明需求。但需要更多地去研究解决其经济性和可靠性，不断提高技术水平，实现更加广泛的应用和推广，缓解国家电力能源的紧张，为节能减排贡献力量。

Design of Solar LED Lighting System for Highway Tunnel

YANG Zhen-feng
（Shaanxi Fiberhome Communication Group Co.，Ltd.，Baoji，Shaanxi 721000，China）

Solar as a recognized clean green energy，is an“inexhaustible”safe，environmentally friendly new energy，and has attracted more and more attention and been widely used in the field of lighting.And the combination of energy efficient LED lighting to form a solar lighting system，it is in one's element to respond to national calls：energy saving,and environmental protection. The paper mainly focuses on the design of solar LED tunnel lighting system.

solar energy；LED tunnel lights；highway tunnels；lighting systems

U453.7

A

2095-980X（2017）06-0099-02

2017-04-27

杨振峰（1984-），男，陕西铜川人，大学本科，工程师，主要研究方向：LED应用。