被动式红外线感应开关太阳能路灯应用

被动式红外线感应开关太阳能路灯应用

王伟普平贵付一波赵建英付黎波刘戎

（云南拓想科技有限公司昆明650106）

摘要：介绍了太阳能路灯主要组成部分和工作原理。被动式红外线感应开关在太阳能路灯上的应用弥补了太阳能路灯一大缺点——能源相对有限。根据被动式红外线感应开关的工作特性，与太阳能路灯的完美结合，在不影响太阳能路灯照明功能的基础上，大大节约了能源的消耗，与之同时太阳能路灯照明亮度不变，其使用成本得到了大幅削减，对太阳能路灯广泛应用起到了重要作用。

关键词：被动式红外感应开关；太阳能路灯；节约能源

0引言

随着中国城市化的进程速度加快，城市建设和新农村建设得到了前所未有的发展，与之相应的道路硬化、道路照明建设也得到大力发展。加上国家对能源结构的不断调整，能源需求不断加大，太阳能作为一种可再生能源，其环保、无污染、分布广泛的特点越来越受到人们的关注。其中以太阳能路灯应用为代表的道路照明工程越来越多的地方被各级政府所看好，太阳能路灯应用逐渐由城市边缘辅道照明逐步向城市非主干道照明，甚至主干道照明，尤其是景观亮化方向发展。

太阳能路灯经过大力推广，发展势头非常迅猛，各地政府纷纷出台政策，大力发展太阳能路灯照明。应该说，太阳能路灯经过近几年的快速发展已经趋于成熟，以其先进、稳定、智能、成熟的控制技术、显著的节能特性、较短的投资回报周期、简便的维护方式等特点得到大众的认可，但是太阳能路灯在给老百姓带来实惠的同时也暴露出一些问题，老百姓对此的反应是众说纷纭，褒贬不一。与市政路灯相比，最大的短板就是照明时间短，照明亮度低。

为了延长照明时间，提高照明亮度，从两个方面来考虑：一方面，在太阳能路灯中，能源消耗固定的情况下，加大发电量和能源储备。但成本会大大增加。另一方面，同样发电量和能源储备固定的情况下，只有降低能源消耗或缩短照明时间。从这两方面出发，对于延长照明时间和提高照明亮度有各种各样的方法。如太阳能电池组件采用跟踪方式、光源分时段工作、光源满负荷一段时间后降半功率、光源只在有效时间内工作。本文介绍的就是保证照明亮度的情况下，光源只在有效时间内工作，缩短光源工作时间。发电量和能源储备不变，延长了太阳能路灯的使用时间。

1.太阳能路灯的工作原理

基本原理（如右图）：由太阳能电池组件吸收自然阳光中的辐射能量，通过太阳能路灯控制器装置转化可以用来对蓄电池充电，储存或者直接提供给光源的电能，用于直接照明，或者在需要的时候照明适用。

太阳能以低压直流供电，所以具有安全可靠，无噪声、无污染，能量随处可得不受地域限制、无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护简便等特点。使用起来，每一盏太阳能灯都相当与具有独立的电源，可以随处放置，无需电力设计，无需电力增容，无需人工电源控制，无需挖沟埋管，无需敷设电缆电线，安装方便，如遇道路改造，位置移动更方便快s捷。

2被动式红外线感应开关

被动式红外线感应开关也就是采用人体热释电红外传感器。其工作原理及特点：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外感应开关就是探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，人不离开感应范围，开关将持续接通；人离开后或在感应区域内无动作，开关延时可调，自动关闭负载。常用于照明控制的被动式红外感应开关感应角度120度左右，距离7-10米。

3.被动式红外线感应开关太阳能路灯

3.1简述被动式红外线感应开关太阳能路灯运行原理

首先，被动式红外线感应开关要在完整的太阳能路灯基础上工作。安装在控制器负载输出端与负载前端之间，之后才联接上光源。

当晚间太阳能路灯在控制器的功能管理下，负载进入工作状态，同时被动式红外线感应开关也进入工作状态。当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，开关自动接通负载，人不离开感应范围，开关将持续接通；人离开后或在感应区域内无动作，开关延时至设定时间，自动关闭负载。

3.2被动式红外线感应开关安装简述

在实际应用中，由于现有的被动式红外线感应开关的感应角度和感应距离的限制，为了提高实际利用率和更加贴切人们的生活习惯，达到一个理想效果，扩大红外感应范围，所以采用红外线感应双开关来弥补其本身的局限性。下面介绍以路灯只安装于路面的一侧为例，怎么来确定两个开关之间的夹角和红外头对地面的照射角度（假定人都是从路面中心穿过）。

首先介绍两个开关之夹角的确定，假设路面宽度为7米，太阳能路灯灯杆也是7米，被动式红外线感应开关安装在距地面4米的高度，红外线感应开关感应最大距离为10米。

红外线感应开关俯角的确定，已确定红外线感应开关的水平感应距离为10米，安装于4米高的位置，根据三角函数得出红外线感应开关的俯角为22度。

4被动式红外线感应开关太阳能路灯经济性分析

电能损益参考表：（按单盏路灯计算）

上表可以看出太阳能路灯省电60%，也就是说达到同样的使用效果，成本可以减少一半以上，或同样的配置，供电时间增加一倍以上；普通路灯省电80%以上，达到了节约能源的高标准。被动式红外线感应开关的设备成本和安装成本与太阳能路灯和普通路灯比较很低，可以内部消化掉，可以忽略。

5被动式红外线感应开关太阳能路灯社会效益分析

一项技术、一个产品具有经济效益固然是好事，但它的生命力如何，与它是否与社会发展相适应，是否具有超越其他产品的社会效益有直接的关系。太阳能技术与被动式红外线感应开关的相结合，符合社会发展的需要，符合节能环保的要求，其所带来的社会效益是普通产品无法比拟的。城市照明以高压纳灯和金属卤化灯为主，其能耗大和光电转换率低等特性，将增加能源消耗，增大生产经济成本，制约循环接纳经济和生态平衡。被动式红外线感应开关太阳能路灯在原来太阳能路灯的基础上大大减少污染、节约能源。

主要创新点、先进性：

最大贡献：与普通路灯和太阳能路灯相比，净化了空气、节约了能源、降低成本。

最人性化：最接近人们的生产生活，最易被接受。人来灯亮，人去灯灭。

先进性：向太阳要能源，被动式红外线感应，不时时耗能。

6结束语

被动式红外线感应开关太阳能路灯最大程度上解决太阳能路灯一大短板——能源相对有限。在照明时间不变、发电量和能源储备不变，照明亮度翻一倍以上。或在照明亮度不变、发电量和能源储备不变，照明时间延长了一倍以上。或在照明时间和照明亮度不变，发电量和能源储备减少一倍以上，即太阳能路灯设备成本降低一倍以上。这样在很大程度上提高了太阳能路灯寿命和稳定性问题。

普通路灯和太阳能路灯的建设施工虽然解决了一部分人的就业和配套企业的发展，但造成了大量的资源的浪费：人力资源的浪费、电力资源的浪费、金属资源的浪费、环境的污染、进而影响到空气、水源的污染、人类的寿命等等。

在节约了大量的人力和资金外节约了能源资源，减少了环境污染，为建设和谐社会做贡献，所以被动式红外线感应开关太阳能路灯的安装，是一件利在当代，功在千秋的大事。为我们的子孙后代留一片蓝天、一片绿水、一个宁静舒适的大自然，没有有了争端、没有了战争…各种文化并存的新环境。