独立智能LED道路照明系统的设计研究.doc

摘要:随着社会的发展，便捷交通工具的不断增多，道路正在面临着变化与改革。路灯是道路的重要组成，传统的路灯常采用的是高压钠灯，但是高压钠灯总体上光效低的缺点造成了能源的很大的浪费，而且传统的路灯控制方式多为定时开关人工开关，也造成部分人力和电力的浪费。因此，开发智能独立以及采用独立智能的照明方式的路灯对城市路灯改革具有非常重要的意义。这几年来LED技术在国内发展迅速，市场规模扩展非常之快，虽然一开始的投资要比传统路灯要高不少，但是LED路灯的优点是传统路灯无法比拟的。采用独立式的照明系统包括能量收集与能量存储，能量的收集我们选用光伏发电技术，这样可以省去电能逆变过程中的能量损耗，能量的存储选择对蓄电池进行分段式充电，这样能延长蓄电池寿命，并实现能量的高效储备，发挥独立系统的极大优势。采用单片机的智能控制能实现充放电以及等待之间的状态切换，在不同亮度的环境下通过采用光敏传感器的亮度信息采集再经过单片机系统的处理，实现多级的照明亮度控制，以实现最大限度的节能。经理论与实验仿真得出，独立智能LED道路照明系统能满足普通道路的照明需求，是能进行大量应用的照明系统设计。

关键词  路灯；LED照明；光伏发电；智能控制；

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题的选题背景-1

1.1.1 如今全球能源状况-1

1.1.2 光伏技术以及LED技术现状-1

1.2 论文的主要研究内容及意义-2

2 系统的技术背景与宏观设计-4

2.1 LED技术部分-4

2.1.1 LED技术简介-4

2.1.2 LED的优点特性-4

2.1.3 LED照明单元设计-5

2.2 光伏技术部分-5

2.2.1 光伏发电原理-5

2.2.2 光伏发电技术发展-6

2.2.3 光伏供电单元的设计-7

2.3 单片机技术部分-7

2.3.1 成熟的单片机技术-7

2.4 本章小结-7

3 系统组件的参数、构成及选择-8

3.1 LED照明组件-8

3.1.1 LED的分类以及选取-8

3.1.2 LED的组合方式及路灯灯头设计-8

3.1.3 LED驱动电路设计-10

3.2光伏电池供能组件-11

3.2.1 光伏电池分类-11

3.2.2 硅太阳能电池的电气特性-12

3.2.3 光伏电池的安装以及在不同地区的倾角选择-13

3.3 蓄电池储能组件-13

3.3.1 蓄电池分类及选择-13

3.3.2 蓄电池充电方式的分类和选择-14

3.3.3 蓄电池的三段式充电电路-14

3.4 光敏检测组件-15

3.4.2 光敏元件分类及选择-15

3.4.2 光敏检测电路设计-15

3.5 本章小结-16

4系统各个环节的流程设计和智能控制实现-17

4.1 系统各环节流程设计-17

4.1.1 系统总控制思路-17

4.1.2 系统充电控制流程-18

4.1.3 系统放电控制流程-19

4.2 系统的智能控制实现-20

4.2.1 系统整体控制结构-20

4.2.2 控制实现及控制核心元件选择-21

4.2.3 AT89S52的参数及最小系统说明-21

4.2.4 智能控制系统的主要设计-24

结论-26

鸣谢-28

附录-29

附录一 电池放电信息-29

附录二 主流多晶硅太阳能电池参数-29