太阳能路灯设计的关键公式

2 月 12, 2025/于博客, 博客/由镁基

本文总结了太阳能路灯设计中常用的基本公式，综合了国家标准和各种论文中的实际案例：

1.平均道路照度计算

计算公式
Eavg = (n × φ × u × k) / a

参数说明：
- N：灯具数量
- Φ:每盏灯的总光通量（lm）
- U:利用系数（0.4-0.6）
- K：保养系数（0.7-0.8）
- A：道路面积（平方米）= 道路宽度×灯间距

例如
道路宽 6 米，灯间距 30 米，使用 10,000 lm LED，单侧照明：
Eavg ≈ (1 × 10,000 × 0.5 × 0.75) / (6 × 30) ≈ 20.8 lx

2.太阳能电池板功率计算

计算公式
Ppv = Qday / (Hpeak × ηsys)

参数说明：
- Qday = PLED × Twork（每日能耗，Wh）
- Hpeak：当地年平均高峰日照时数（查看气象数据，如北京 4.5 小时）
- ηsys：系统效率（0.6-0.75，包括线路损耗和控制器损耗）

例如
负载功率 80W，每天运行 10 小时，上海峰值=3.8 小时：
Ppv ≈ (80 × 10) / (3.8 × 0.65) ≈ 324 W

3.电池容量计算

计算公式
C = (Qday × D) / (DOD × ηbat × Vsys)

参数说明：
- D：连续阴天的天数（通常为 3-5 天）。
- DOD：放电深度（铅酸电池为 0.5，锂电池为 0.8）
- ηbat：充放电效率 (0.85-0.95)
- Vsys：系统电压（12V/24V）

例如
日耗电量 800Wh，24V 系统，3 天备份，锂电池：
C ≈ (800 × 3) / (0.8 × 0.9 × 24) ≈ 138.9 Ah → 选择 150Ah 电池

4.太阳能电池板安装角度

计算公式
θ = φ + (5° 至 15°)

参数说明：
- φ:当地地理纬度
- 冬季优化：纬度 +10°~15°，夏季优化：纬度 -5

例如
南京纬度 32°，固定支架倾角设置为 37°（32°+5°），以提高冬季发电量。

5.风对太阳能电池板的压力

计算公式
F = 0.61 × v2 × A

参数说明：
- v:最大风速（米/秒）
- A：光伏板的迎风面积（平方米）

例如
面板面积 2 平方米，设计风速 30 米/秒：
F = 0.61 × (30)2 × 2 = 1098 N
需要核实灯杆和地基的抗风能力。

6.元件工作电压校正（温度效应）

计算公式
Vmp = Vmp(STC) × [1 + α × (T - 25)] Vmp(STC) × [1 + α × (T - 25)

参数说明：
- α:温度系数（单晶硅约为 -0.35%/°C）
- T：实际工作温度（°C）

例如
标称元件电压 18V，工作温度 60°：
Vmp ≈ 18 × [1 - 0.0035 × (60-25)] ≈ 15.3 V

7.温度引起的电压降补偿

计算公式
ΔV = Nseries × α × ΔT × Vmp(STC)

例如
3 个串联元件，每个 Vmp=30V ，温差 35°：
ΔV ≈ 3 × (-0.0035) × 35 × 30 ≈ -11V
需要调整 MPPT 电压范围。

8.太阳能电池板容量优化设计

经验公式
Ppv(opt) = 1.2 × Ppv

考虑阴影、灰尘损失（效率降低 10-20%）
并联多个元件时，增加旁路二极管以减少热点效应。

9.典型设计参数对照表

参数	参考值	标准基础
照度均匀性 U0	≥0.4（主干道）	CJJ45-2015 道路照明标准
分量倾斜角误差	≤±3°	GB/T 9535 光伏组件标准
电池循环寿命	≥1500次（锂电池）	GB/T 22473 储能标准
抗风等级	≥12级（33米/秒）	GB 50009 建筑荷载规范

请注意： 实际设计应与 PVsyst 模拟和 DIALux 照明模拟相结合，并通过现场测试进行验证。

1.太阳能路灯系统的设计构成和选择标准

1.核心组件配置

组件	功能要求	选择参数
LED 光源	色温 4000-5000K，显色指数 ≥70	光效 ≥150 lm/W，防护等级 IP65
光电板	单晶硅效率 ≥22%	功率 = 每日系统消耗量/（当地平均高峰日照时数 × 0.7）
电池	循环寿命 ≥1500 次	容量 (Ah) = 日消耗量 (Wh) / (系统电压 × 放电深度 × 0.9)
控制器	MPPT 效率 ≥95%	过充电/过放电保护，基于负载时间的控制

2.太阳能路灯关键设计参数计算

1.太阳能路灯需求设计

计算公式

P_{发光二极管} = E × A / (η × U × K)

参数说明
E：设计照度（主干道 15-30 lx，支路 10-20 lx）
A：照明面积 = 道路宽度 × 灯之间的距离
η:灯具效率 (0.8-0.9)
U:利用系数（0.4-0.6）
K：保养系数（0.7-0.8）

例如路宽 6 米，灯间距离 25 米，目标照明度 20 lx

→ P_{发光二极管} = 20 × (6 × 25) / (0.85 × 0.5 × 0.75) = 20 × 150 / 0.32 ≈ 94W

→ 选择 100W LED 模块（光通量 15,000 lm）

2.太阳能路灯光伏系统容量计算

步骤：

每日消耗量： Q_天 = P_{发光二极管} × 工作时间（例如：100 瓦 × 10 小时 = 1000 瓦时）
光伏板功率： P_PV = Q_天 / (H_顶峰 × 0.7)
- H_顶峰:当地平均高峰日照时数（例如：北京 4.5 小时）
- → P_PV = 1000 / (4.5 × 0.7) = 317W → 选择 2 × 160W 模块
电池容量 C = Q_天 / (V_系统 × DOD × 0.9)
- V_系统:系统电压（通常为 12/24 伏）
- DOD：放电深度（80% 用于锂电池）
- → C = 1000 / (24 × 0.8 × 0.9) = 57.6Ah → 选择 60Ah 锂电池

3.太阳能路灯结构设计规范

1.电线杆和元件布局

道路类型	杆高 (H)	Pv 面板角度	安装距离
支路	4-6m	纬度 + 5°	25-30m
主干道	6-8m	纬度 + 10°	30-35m
高速公路	8-12m	可调节支架	35-40m

抗风设计 法兰尺寸 ≥ 杆直径 × 1.2（例如：杆直径 76mm → 法兰 200×200×10mm）

4.太阳能路灯智能控制策略

1.多模式运行方案

时间段	控制逻辑	功率调节
18:00-22:00	全功率运行	100%
22:00-24:00	动态调光（交通检测）	50-70%
00:00-6:00	保持最低安全照度	30%

备用电源： 在连续阴雨天≥3 天的地区，配置电网电力互补接口。

5.安装和维护要点

1.施工流程

环境评估： 冬至当天，避免树木/建筑物阴影、障碍物 < 2 小时。
基础铸造： 深度 = 杆高 /10 + 0.2 米（例如：6 米杆 → 0.8 米深）。
布线标准： 光伏电缆压降≤3%，电池埋深≥0.5m。

2.运行和维护周期

组件	检查项目	周期
Pv 面板	表面清洁、角度校正	每月一次
电池	电压检查（≥11.5V@12V）	每季度一次
LED 灯具	流明衰减检查（年衰减 <3%）	每年一次

6.经济分析

1.成本比较（基于 6 米电线杆）

项目	传统电网照明	LED 太阳能路灯
初始投资	8,000 元	12,000 元
每年电费	600 元	0 元
10 年总成本	14,000 元	12,000 元

投资回收期：

投资回收期 = (价格差异 / 每年节省的费用) = (12,000 - 8,000) / 600 ≈ 6.7 年

7.典型案例

项目名称： 新农村道路照明

参数配置：

路宽 5 米，两侧交错布置
LED 功率 60W × 2，光通量 9,000 lm/个
太阳能电池板 2 × 120W，电池 100Ah@24V

绩效指标：

平均照度 18 lx，均匀度 0.48
连续阴雨备份 5 天
年节能率 100%

8.风险控制

过放电保护 控制器设置电压 ≥10.8V （12V 系统）。
防盗保护： 光伏板螺栓采用不规则结构，电池盒焊接固定。
极端天气 光伏板抗冰雹等级≥ 3 级（25 毫米冰雹冲击）。

附录：推荐的设计验证工具

PVsyst（光伏系统模拟）
DIALux evo（照明模拟）
气象数据来源：NASA POWER / 中国气象局辐射站

通过本指南，可以实现从照明需求到经济回报的系统化方法，实现低碳和高可靠性的道路照明解决方案。

最佳太阳能军事基地照明解决方案

在现代军事基地中，可靠、高效和经济的照明解决方案至关重要。 太阳能照明系统 由于其环保和低维护的特点，太阳能军事基地照明正日益成为首选。以下是满足您需求的最佳太阳能军事基地照明解决方案。

系统组件

1.1 太阳能电池板

入选理由 效率超过 20% 的高效单晶硅太阳能电池板可确保最大限度地利用能源。
配置： 每盏灯配备一块 200Wp 单晶硅太阳能电池板，输出电压为 24V。太阳能电池板的数量根据基地的大小和照明条件合理安排。
安装角度： 安装角度根据当地纬度进行调整；在西沙群岛，最佳角度约为 20°，以最大限度地接收太阳能。

1.2 电池

入选理由 锂离子电池循环寿命长，维护成本低，能够在极端环境下稳定运行。
配置： 每盏灯都配有 24V/200AH 锂离子电池，可确保连续 7 个雨天正常工作。
充放电管理： 智能充电控制器具有过充电、过放电保护、温度补偿和自动恢复功能，可延长电池寿命。

1.3 LED 灯

入选理由 高效 LED 灯在确保出色照明效果的同时，还能节约能源。
配置： 每盏灯都使用 100W LED，输出 10000 流明，色温设定在 5000K 和 6000K 之间，显色指数（CRI）不低于 80。
安置： 灯杆间距的设计为：主干道 30 米，次干道 40 米，生活区 50 米，以确保足够的照明。

1.4 控制系统

时间检测： 系统会自动检测当前时间，从晚上 7:00 到午夜打开灯光，从午夜到早上 6:00 进入睡眠模式，从早上 7:00 到下午 5:00 进行充电。
光强检测： 系统会检查太阳能电池板电压是否超过蓄电池电压，以便有效管理充电。
远程监控： 利用物联网技术可以进行远程监控和维护，及时解决问题，降低维护成本。
安全功能： 该系统具有防雷、防强风和防尘功能，可确保在恶劣环境下正常运行。

2.关键照明参数

2.1 流明（lm）

主要道路： 平均流明应至少为 10 000lm。
二级公路： 平均流明至少应为 7000lm。
生活区： 平均流明至少应为 5000lm。
特殊领域： 如指挥中心和岗哨的平均亮度应至少达到 12000lm。

2.2 发光效率

LED 灯 一般高于 150lm/W。
荧光灯： 约 80lm/W。
白炽灯 约 20lm/W。

2.3 一致性

主要道路： 均匀度至少应为 0.4。
二级公路： 均匀度至少应为 0.35。
生活区： 均匀度至少应为 0.3。
特殊领域： 指挥中心和岗哨的均匀度至少应为 0.5。

2.4 色温

主干道和次干道： 建议色温在 5000K 和 6000K 之间。
生活区： 建议色温在 4000K 和 5000K 之间，以营造舒适的照明环境。
特殊领域： 建议色温在 6000K 和 7000K 之间，以提高视觉清晰度。

2.5 显色指数（CRI）

主干道和次干道： CRI 至少应为 80。
生活区： CRI 至少应为 70。
特殊领域： 显色指数至少应为 85。

3.系统设计与优化

3.1 太阳能电池板安装

地点： 选择灯杆底部或顶部周围无遮挡的区域。
角度根据当地纬度优化安装角度，以获得最大的太阳能接收效果。

3.2 灯杆高度和间距

高度主干道电线杆应为 10 米，次干道为 8 米，生活区为 6 米。
间距： 主干道 30 米，次干道 40 米，生活区 50 米。

3.3 优化控制系统

智能管理： 确保电池在最佳条件下工作，以延长使用寿命。
自动调节： 灯光会根据天气和照明条件自动调节亮度。

https://luxmanlight.com/led-solar-street-light-outdoor/

4.集成太阳能摄像机和照明灯的应用

4.1 安装建议

建议在基地入口、出口、重要路口和关键区域安装一体化太阳能摄像机和照明灯，以确保有效监控和加强安全。

4.2 主要功能

高清摄像机： 1080p 分辨率和夜视功能确保即使在夜间也能保持清晰。
通信模块： 内置 GPRS 或 4G 模块可实现实时数据传输。
智能控制： 摄像机和照明灯的集成控制系统支持远程监控和调整。
耐候性 设计用于抵御极端条件，具有防雷、防风和防水/防尘（IP67）等功能。

5.建议条件和建议

5.1 阳光充足的地区

选择纯太阳能照明系统，因其简单、维护成本低、能效高，非常适合中国南方和中东沙漠等地区。

5.2 阳光适中的地区

选择太阳能和电网混合供电系统，为中国北部和欧洲中部等地区提供双重保障，具有高可靠性和适应性。

5.3 风能和太阳能丰富的地区

选择太阳能和风能混合发电系统，最大限度地利用自然资源，适用于中国西部高原和沿海地区以及北美平原等地区。

6.案例研究

6.1 西沙群岛军事基地（中国）

背景介绍 位于热带地区，日照时间长，但偶尔会下大雨，需要可靠的照明和监控。
系统配置： 配备 200Wp 太阳能电池板、24V/200AH 锂电池和可产生 10,000 流明亮度的 100W LED。
成果： 亮度保持在 10 000 流明，确保有效照明，均匀度超过 0.4，即使在连续下雨的情况下也能稳定运行。

6.2 布里斯堡军事基地（美国）

背景介绍 位于德克萨斯州，日照条件良好，但容易受到极端天气的影响，需要稳定的照明和监控。
系统配置： 与西沙类似，利用太阳能电池板、锂电池和 LED 灯实现高效运行。
成果： 确保 10,000 流明的亮度，可在不同条件下提供充足的照明和稳定的性能。

7.我们目前正在开展和优化的工作

7.1 智能控制

我们正在整合物联网技术，实现远程在线监控和智能调整，通过实时监控照明条件和电池状态，提高系统的可靠性和效率。

7.2 多功能集成

我们正在努力将监控摄像头和通信模块等其他功能与太阳能照明系统集成，以提高整体服务水平。

7.3 新材料的应用

我们正在应用创新材料来提高太阳能电池板的效率和使用寿命，同时利用先进的存储技术降低整个系统的成本。

7.4 持续优化系统

我们重视用户的反馈意见，不断监测和评估现有系统，优化配置以实现卓越的照明效果，并监测不同环境下的效果。

通过这些全面的设计指南和解决方案，我们确保我们的太阳能军事基地照明系统能够提供 高性能、高可靠性和经济效益.我们的解决方案不仅符合国际照明标准，还能在各种条件下提供稳定的照明，在提高能效的同时确保夜间安全。

Sresky SSL-912 和 SSL-910 太阳能路灯的优缺点

4 月 25, 2024/于博客/由镁基

Sresky 玄武岩系列：SSL-92、SSL-96、SSL-98、SSL-910、SSL-912

其中，SSL-910 和 SSL-912 在太阳能路灯招标项目中最受欢迎。

优势

混合控制：当白天电池容量低于 30% 时，混合动力模块会打开适配器充电电路。
远程控制：通过网关进行远程控制
PIR 功能：PIR 感应功能可在无人时自动降低亮度，实现节能功能；
IP65 防水等级：良好的防水性能；
耐高温、耐低温：可适应 -20 ~ +60℃ 的温度；
新颖的外观

缺点

流明值低：路灯的亮度参数为 2000~10000 流明，亮度较低；
色温低：对于需要高能见度的道路，如高速公路和城市主干道，4000K 的色温可能不如 6000K 的高色温有效。
安装高度限制：由于 SSL-912 的流明值和色温较低，建议安装高度为 12 米，这大大影响了要求安装高度超过 12 米的项目的照明效果。

摘要对于工程项目来说，Sresky Basalt 系列太阳能路灯作为一种新产品无疑有其独特的设计，但其用途有限。

HS 系列太阳能路灯

该路灯亮度为 15000~20000 流明，色温为 6000K-7000K，可有效弥补玄武岩系列亮度不足、照度不清晰的问题，专为高速公路、港口、建筑工地等太阳能工程项目而设计。

IP66 防水等级，优于 IP65 防水等级；
配备先进的双面高效太阳能电池板，确保最大限度地吸收和利用能量；

MP 系列一体化太阳能路灯

这款路灯的亮度为 4000lm~15000lm，色温为 6000K-7000K，照明亮度和可视度均优于玄武岩系列。

它具有与 Basalt 系列相同的防水、PIR、耐高低温功能，可作为替代产品使用；

了解太阳能路灯色温 ( CCT ): 开尔文

开尔文通常用来测量光源的色温。色温的原理是基于黑体辐射器在其温度下发出的光的频率分布特性。黑体温度低于约 4000K 时呈现红色，高于 4000K 时呈现蓝色，7500K 时呈现蓝色。

一般来说，灯泡的开尔文温度介于 2000K 和 6500K 之间。

开尔文温度低于 3000 会产生温暖、平静和舒适的光线，适用于家庭和企业的一般室内照明。优点波长较短的黄色光线在雨天有很强的穿透力。缺点：能见度低。

3000K-4500K 范围内的 LED 灯称为中性光。这些明亮鲜艳的灯光非常适合地下室、工厂和医院等工作场所。优点4000-4500K 最接近自然光，光线更柔和，可以提供更高的亮度，同时保持驾驶员的注意力。缺点：能见度不如 5000K 以上。

开尔文温度在 4500K-6500K 范围内的灯被称为冷白光，能产生类似阳光的清新色彩。当需要最大限度的照明时，如安全照明、展示柜、仓库和工业区，这些灯是最好的选择。能见度最高，可减少事故发生，尤其是 5700K 以上，在工程项目中很受欢迎。缺点：容易引起疲劳，不宜在长期工作场所使用。

LED 太阳能路灯 CCT 标准

在大多数国家，LED 灯有四种常见色温可供选择：2700K（有些制造商写成 3000K）、3000K、3500K、4000K、5700K（有些制造商写成 6000K），其他色温可根据客户要求定制。

道路照明色温照明范围

公路照明 CCT

有些国家（如中国）的法规规定色温不能超过 5000K，最好选择中低色温。但是，各国的许多工程项目仍然选择 5700K，甚至 6000K 以上，因为高色温的优点也很显著，可以提高能见度，减少事故。

机场道路照明的色温要求

根据民用机场飞行区技术标准，使用 LED 作为光源时，应添加透镜以控制眩光，色温不应超过 4000K。

住宅区道路照明 CCT

对于住宅区内机动车和行人混行的道路，建议使用中低色温的光源，最常见的色温保持在 4000K 以下。

雨雾天气道路色温要求

沿河和多雾路段的照明灯应使用低色温灯，建议范围为 2700K-3500K。

商业区道路照明色温

在商业繁华地段、历史文化街区、风景名胜区以及其他对车辆通行的色彩识别有重要影响的地方，建议使用高显色指数、中低色温的光源。

停车场道路照明 CCT

5700-6500K 为佳。5700K 色温有助于集中注意力，使驾驶更安全。

花园和工业照明的色温要求

用于花园、道路装饰、局部照明和其他户外休闲场所的射灯、户外泛光灯和其他景观灯。一般来说，2700K 和 3000K 的暖色比较适合，能营造出温暖轻松的氛围。

有没有想过太阳光可能会在黑夜中消失？

人们经常提出的一个问题是，家用太阳能电池板是否可以在晴天或阴天使用。答案是肯定的。

太阳能电池组件对光密度敏感

因为太阳能电池板的驱动元件对光密度/发光强度非常敏感。只要光照密度足够，太阳能电池板就能收集能量，并开始向外部提供太阳光。

光照强度在黑夜也存在

虽然太阳直射光会在黑夜中消失，但太阳光仍在不断吸收能量。太阳光从天空中散射出去，但太阳辐照仍从太阳传到地面。因此，太阳能系统在幼年时期也会受到影响。此外，当蜗牛把太阳包围起来时，太阳光就会从蜗牛的蜗杆中穿透出来。一旦出现这种情况，太阳能电池板不仅能吸收直射的太阳光，还能吸收太阳能电池板反射的太阳光。在黑暗的环境中，太阳光或发光强度在大多数情况下都足以使汽车行驶。

北极光太阳海开始启动

旧金山、西雅图、波特兰和波士顿等城市都因其寒冷和清新的气候而闻名于世，但这些城市却没有拉斯维加斯那样的太阳条件。尽管如此，太阳能热水器市场仍在不断扩大，原因很简单，因为昼夜温差大，太阳能热水器的需求量也很大。

昼夜运行效率

虽然可以在阴天行驶，但行驶速度会慢一些。在晴天或阴天的辐照度仅为晴天的 1/2 或 1/5。值得注意的是，辐照度在黑夜时可能会更高。在太阳能发电过程中，当太阳光直射时，太阳能电池板的温度会升高，发电效率也会降低。另一方面，太阳能电池板在光照不足时的工作效率极高，而在光照不足时的工作温度则更高。总之，太阳能电池板系统可以在黑夜中使用。即使在连续的黑夜里，大部分太阳能灯也能利用储存的电能提供照明。如果您居住的地方没有暖气，也可以购买太阳能系统，如庭院、走廊、花园的太阳能灯。

冬季是否有太阳能电池？

12 月 13, 2020/于博客/由将

用户经常提出的一个问题是，在寒冷和炎热的季节，太阳能电池是否仍能正常工作。答案是肯定的，大多数太阳能电池板都是为在不同的气候条件下工作而设计的，包括暴雨和冰雹。因此，太阳能电池板在低温条件下比在高温条件下运行得更好。所有的太阳能电池板在冬季都能正常工作，除非温度过高或过低。太阳能电池板在日光照射下，将电池加载到可以运行的位置。

光伏太阳能电池板可从太阳能光源中获取能量。无论远处是寒冷还是炎热，只要有紫外线进入太阳能电池板，就会产生影响。了解光伏电池板如何通过光伏效应发挥作用。

太阳能电池板是光伏电池板（又称太阳能电池板），由半导体（一种在某些条件下可以导电，而在其他条件下则不能导电的物质）制成，材料一般为硅。当太阳紫外线照射到电解质时，紫外线中存在的光子会使电子从电解质中分离出来，一旦电子从电解质中流过，就会产生电能。根据太阳光的强弱，如果太阳光很强，许多电子就会被灼伤，从而产生许多电流。如果是微光，则只有极少量的电子在运动，因此电流会减弱。

太阳能发电过程中不产生热量，因此在发电或产生电子时不需要阴冷的环境。只需在太阳光完全消失之前至少 6 至 8 个小时充分暴露在直射太阳光下即可。

如何帮助太阳能电池板更好地工作？

我们都知道，天空是蓝色的，也是反光的。因此，我们知道它是地球上反射率最高的天然屏障。这就意味着，冰川可以作为一个屏障，将太阳光射向太阳能电池板，从而提高光伏发电的效率。太阳能电池板上的部分光照会从多个方向折射出来，成为太阳能电池板的能量来源。

下雪的另一个好处是，由于气温更低，太阳能电池板的发电量会增加。人们普遍认为，如果周围寒冷，太阳能电池板就无法工作。太阳能电池板的发电与室外可利用的热能没有任何关系，只需暴露在紫外线下即可发电。

温度与太阳能电池板的性能有何关系？

如前所述，太阳热能与太阳能电池板的发电量毫无关系。当紫外线照射到面板上时，会产生灼热感和电流，从而产生一些热能。当系统温度过高时，电子就会停止运动。

因此，在寒冷的气候条件下，当紫外线照射到面板上时，不会产生过多的电子移动或电子碰撞。这样自然会产生较大的电压差，从而产生更多的电能。

与在室外（如沙漠）产生热量不同，电子碰撞会产生更多的热能，从而导致发电量减少。这是因为过高的热量会降低电子将太阳能转化为电能的效率。因此，过高的温度会降低输出能量的产生。因此，最好的工作条件是室外温度较低，有足够的太阳能光照。