摘要：太阳能具有实时性，白天可以发电储能，而晚上则无法工作，因此在这个基础上配置了蓄电池，对太阳能进行能量储存。除此之外，太阳能还受天气季节的影响，这也限制了LED灯的正常工作，为了解决遇上连续阴雨天，太阳能无法工作，蓄电池电压不足导致灯不亮的问题，采用加入市电作为备用电源，当蓄电池电压不足时便切换至市电。
关键词：太阳能；LED路灯；设计；应用
引言
随着太阳能的大力发展，现在路灯为太阳能供电，而且为了提高能源的使用率，将LED灯与太阳能结合，因为LED可以直接使用太阳能产生的直流低压进行照明，所以更方便。全球对提高资源效率和环境友好性重要性的意识已经确立，并且这种意识每天都在增强。与传统路灯相比，太阳能路灯使用太阳能-完全可再生，而无需消耗化石或任何类型的燃料。太阳能路灯真正实现了环境保护。同时，从长远来看，太阳能照明将节省资金，而无需支付持续的电费。与传统路灯相比，太阳能路灯节省了变电站和供电，配电线路的建设和维护成本，并且不需要消耗电网电力。太阳能路灯具有柔性、方便、安全，节能的上述特点。结合当前节能减排的趋势，在工厂照明系统中显示出巨大的优势。
1路灯概述
路灯照明的常规方式有三种：①使用城市电路灯；②使用太阳能路灯；③使用风光互补路灯。其中第一种在我国使用较广，因照明效果好且方式灵活以及简单方便的维护方法被各种标准的道路照明系统选用，但这种方式的施工过程较为复杂，不仅要敷设电缆，还要为路灯配置供电设备，工作量非常大。第二种直接进行光电转换，与LED光源一起给路灯提供电能，这是一种绿色环保的照明方式，有非常高的科技含量，在节能与环保的同时，并不需要做有关电缆管线或供电设备的工作，施工过程简单，工作量非常小。更重要的是，这种路灯的开关工作会根据环境的亮度变化自动进行，无须人工。但遗憾的是，这种方式仅适用于次干道或者下道路，不适合主干道或者中心区域，并且维护频率较大，甚至在设备的周围都不能有任何阻挡物。近年来这种方式在农村应用较广，解决了大量乡间道路的照明问题。第三种方式是在白天和夜晚分别利用太阳能和风能进行供电，性能也较为稳定和可靠，但维护成本太大，系统的结构也不简单。
2光伏路灯优势
光伏路灯优势主要涉及到以下方面：一是光伏路灯供电系统。在光伏路灯和传统路灯的供电系统进行对比，具有很大优势，不需要大型变压器，可以更好地提升电网的可靠性。在传统路灯使用中，需要一个大规模的电力系统，晚上电网电压比较高，素养能耗也会比较高。光伏路灯在使用中，不需要大型变压器，不会收到电压波动影响，可以更好地保障工作质量。二是光伏路灯使用寿命。在市政照明中，高压钠灯是常用的一种灯，但是这种灯的使用寿命比较短，通常不会超过3000h。在市政照明中，光伏路灯具有使用寿命长的特点，可以更好地节省后期所需要的维护费用，提供长期稳定的照明效果。三是光伏路灯的发光效果。在市政照明中，光伏路灯发光效果比较好，光线接近日光，不会出现失真问题，所以在市政照明中得到了广泛应用。四是光伏路灯的发光效率。在市政照明中，高压钠路灯所使用的球面发光，发光效率比较低，不能很好地满足人们对灯光的需求，路灯可以实现定向发光，可以很好地提升照明效率，提升照明效果。五是光伏路灯智能调光系统。在光伏路灯应用中，光伏路灯具有智能调光系统，可以根据周围环境对输出光做出调整，达到节能效果。
3太阳能LED路灯设计与应用
3.1蓄电池两端电压的检测设备
检测设备主要由单片机、二极管和电感电容构成，它可以实时检测电池两端的电压，对电池的充放电电压进行保护，利用阻抗分压，将数据输入到单片机的PC1输入端，转换成数字信号，进而转换为模拟信号。然后用采样电路采集电池的信息，传送到A／D转换器，利用单片机对信息进行分析，判断电池此时的工作情况，电压是否正常，通过对电池电压的测量，才能令控制器进行准确工作，因为电池电压的测量关乎后面控制器的判断及工作，所以较为重要。
3.2控制器的功能及内部工作结构
首先是功能。①白天测量电池板的电流和电压，为使太阳能板给电池充电达到最大功率，采用ＭＰＰＴ算法对太阳能板的功率进行跟踪。②实现太阳能市电互补自动转换，晚上通过对蓄电池的放电控制，使LED灯正常发光；当遇上连续阴雨或光照强度不够，且电池电压不足以提供灯的工作时，控制器便能自动切换到市电供路灯工作，直到太阳能板恢复工作，控制器又自动转换到太阳能的工作电路中。其次是内部工作结构。控制器内部由电压检测电路，光敏电阻，atmega16，其中atmega16单片机是控制器的核心部分，因为它的数据吞吐率可以达到1MPS／MHz，从而能够减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。对于atmega16的使用，通过对太阳能板的电流和市电的电流进行比较，自动选择电流的输入端，将太阳能板的电路连接到端口A，端口B与市电电路连接，端口A作为A／D转换器的模拟输入端，所以当A／D转换器的信号传送到端口A，端口A进行判断，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流，相反，则转换到端口B，由市电输出电流，在端口A复位过程中，一直处于高阻状态。
3.3NB－IoT网络
当前，照明系统主要采用电力载波、ZigBee等通信方式。其中，电力载波方式的特点是电力线传输，但信号易受干扰;ZigBee具有低功耗、低成本、应用灵活等优点。NB－IoT是一种新兴技术，具有覆盖广、连接多、功耗低等特点，与其他LPWA技术相比，其数据安全性、抗干扰能力都有高安全性保障。NB－IoT网络由NB－IoT终端、NB－IoT基站、NB－IoT核心网、IoT平台和服务器组成。NB－IoT模块首先进行初始化即联网过程，以实现路灯节点和服务器之间的通信。路灯节点采集到数据之后进行编码并发送至NB－IoT模块;然后数据被封装成CoAP协议包发送至IoT平台;最后送至服务器。IoT平台具有设备管理、连接管理、数据管理等基础功能，满足该系统的设计需求，同时支持各行业应用的快速集成，支持业务创新和客户聚焦应用。平台提供了数据采集、分类、调用、结构化存储等灵活高效的数据管理，并提供分析性的业务定制报表，满足行业应用的需求。系统采用ONENET平台，可解决协议适配、数据存储、海量连接、规则引擎、设备管理等物联网开发过程中的问题，能帮助开发者实现设备连接，提供合适的物联网解决方案。该方案通过ONENET平台开放的API接口进行设备及数据访问，最终提供给客户端访问。
结语
总之，在当前资源紧缺的大环境下，节能环保成为人类发展的共识，光伏路灯照明具有功率低、耗电量少、契合国家环保节能政策、辐射污染小、更具人性化、稳定性好的优点，这使光伏路灯照明在道路照明领域有着广阔的应用前景和潜力，光伏路灯成为道路照明的最佳选择。
参考文献
[1]刘丽，聂俊飞，尹进田.光伏路灯智能控制系统设计[J].工业控制计算机，2019，32（3）：133-134.
[2]陈壬贤.太阳能光伏在道路照明中的应用探讨[J].中国照明电器，2017（12）：20-23.
[3]郭凤仪，赫广杰，刘丹，等.基于单片机的光伏路灯照明系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2013，21（6）：1615-1617，1627.