Đèn đường năng lượng mặt trời Watt và độ sáng: Hướng dẫn thực hành

Nhiều người mua cho rằng mức công suất cao hơn tự động có nghĩa là đèn sáng hơn. Trên thực tế, watt là thước đo công suất điện, trong khi độ sáng cảm nhận được của đường phụ thuộc vào lumen, sự phân bổ quang học, điều kiện lắp đặt và (đối với hệ mặt trời) liệu bộ điều khiển-pin-bảng điều khiển có thể duy trì công suất suốt đêm hay không. Bài viết này giải thích mối quan hệ giữađèn đường năng lượng mặt trờiwatt và độ sáng, làm rõ ý nghĩa của watt và không, yếu tố thực sự quyết định hiệu suất chiếu sáng và cách ước tính công suất vận hành thực sự của đèn đường năng lượng mặt trời bằng các phương pháp kỹ thuật thực tế.

 

1. Đèn đường năng lượng mặt trời Watt so với độ sáng: Watt có nghĩa là gì?

1.1 Định nghĩa Watt

Watt (W) là đơn vị công suất: một jun năng lượng được sử dụng mỗi giây. Trong đèn đường năng lượng mặt trời, watt sẽ mô tả năng lượng điện mà mô-đun LED tiêu thụ trong quá trình hoạt động.Thách thức là watt được sử dụng không nhất quán trên thị trường. Tùy thuộc vào người bán, nó có thể đề cập đến mức tiêu thụ điện thực tế của đèn LED, công bố về công suất tương đương (so sánh tiếp thị với đèn halogen/đèn sợi đốt) hoặc thậm chí có thể bị nhầm lẫn với công suất của tấm pin mặt trời, đây hoàn toàn là một thông số khác.

 

 

1.2 Tại sao các nhà sản xuất dán nhãn đèn đường năng lượng mặt trời theo Watt?

Watt là một cách viết tắt quen thuộc. Trong nhiều thập kỷ, người tiêu dùng đã học được nhiều watt hơn=sáng hơn và mô hình tinh thần đó vẫn ảnh hưởng đến quyết định mua hàng. Đối với các nhà sản xuất, watt cũng dễ truyền đạt hơn lumen, phân bố quang học, tính đồng nhất và tổn thất hệ thống.

 

Các bên liên quan khác nhau nhìn nhận điều này một cách khác nhau. Các nhà thiết kế ánh sáng thường coi chỉ riêng watt là không đủ và có khả năng gây hiểu nhầm. Các nhà thầu có thể ưu tiên lựa chọn-công suất cao hơn để giảm nguy cơ khiếu nại về-ánh sáng yếu. Tuy nhiên, người mua và cư dân thành phố thường ưu tiên kiểm soát độ chói, giảm xâm phạm ánh sáng và các mục tiêu-hiệu suất suốt đêm{6}}ổn định có thể không phù hợp với việc chỉ chọn số watt lớn nhất.

 

2. Đèn đường năng lượng mặt trời Watt và độ sáng: Yếu tố quyết định độ sáng

2.1 Lumens: Chỉ số thực sự về độ sáng

Lumens (lm) đo tổng lượng ánh sáng nhìn thấy được phát ra. Khi so sánh "lượng ánh sáng phát ra", lumen là điểm bắt đầu chính xác-chứ không phải watt.Mặc dù vậy, sản lượng lumen không phải là toàn bộ câu chuyện. Hiệu suất chiếu sáng đường được đánh giá bằng độ chiếu sáng trên mặt đất (lux) và tính đồng nhất. Hai thiết bị có giá trị quang thông tương tự nhau có thể tạo ra kết quả rất khác nhau tùy thuộc vào sự phân bố chùm tia, chiều cao lắp đặt và khoảng cách.

 

 

2.2 Hiệu suất LED (lm/W)

Hiệu suất của đèn LED thường được biểu thị bằng lumen trên watt (lm/W). Mặc dù các gói đèn LED hiện đại có thể có hiệu suất cao nhưng sản lượng-của hệ thống trong thế giới thực bị giảm do nhiệt, tổn thất bộ điều khiển và tổn thất quang học.Đây là lý do tại sao watt không dự đoán được độ sáng một cách đáng tin cậy. Một thiết bị-được thiết kế tốt với đèn LED hiệu quả và khả năng quản lý nhiệt hiệu quả có thể mang lại công suất vượt trội ở mức 60 watt thực. Một sản phẩm được thiết kế kém-sử dụng chip cấp-thấp hơn hoặc chạy quá nóng-có thể hoạt động kém ngay cả khi nhãn của sản phẩm đó tuyên bố công suất cao hơn nhiều.

 

2.3 Thiết kế quang học LED

Quang học xác định liệu ánh sáng có được phân phối đến nơi cần thiết hay không. Hệ thống chiếu sáng đường phố được hưởng lợi từ sự phân bố không đối xứng-được tối ưu hóa của đường, thường chiếu sáng trên mặt đường thay vì phân tán ánh sáng lên bầu trời hoặc các khu vực gần đó. Hệ thống quang học kém có thể tạo ra một điểm nóng sáng bên dưới cột, đồng thời để lại khoảng tối giữa các cột-và độ chói tăng lên có thể làm giảm sự thoải mái về thị giác cũng như sự an toàn được nhận thấy.

 

2.4 Tấm pin mặt trời và dung lượng pin

A đèn đường năng lượng mặt trờilà một hệ thống năng lượng. Bảng điều khiển tạo ra năng lượng, pin lưu trữ năng lượng và đèn LED tiêu thụ năng lượng trong nhiều giờ. Nếu bảng điều khiển và dung lượng pin không phù hợp với thời gian hoạt động và thời tiết địa phương, thiết bị có thể mờ đi vào ban đêm hoặc tắt sớm.Một khuôn khổ hữu ích là cân bằng năng lượng: thời gian chạy phụ thuộc vào lượng watt-giờ được lưu trữ so với mức tiêu thụ watt{1}}giờ hàng đêm. Tài nguyên năng lượng mặt trời thay đổi đáng kể theo địa lý và mùa; nhiều vùng có khoảng 3–6 giờ nắng cao điểm mỗi ngày tùy thuộc vào khí hậu và thời gian trong năm. Sự khác biệt đó có thể là sự khác biệt giữa ánh sáng ổn định suốt{6}}ban đêm và khả năng giảm độ sáng tăng dần.

 

 

3. Đèn đường năng lượng mặt trời Watt vs Độ sáng: Cách tính công suất thực

Một tiền đề quan trọng: quyền lực thực sự là động lực

Trước khi thảo luận về các phương pháp tính toán, cần làm rõ một điểm quan trọng: công suất vận hành thực tế của đèn đường năng lượng mặt trời không phải là hằng số. Hầu hết đèn đường năng lượng mặt trời đều sử dụng chương trình đầu ra nhiều-bước và logic bảo vệ pin- nên nguồn điện thay đổi suốt đêm.Do đó, mọi giá trị công suất thực mà bạn tính toán thường biểu thị công suất trung bình trong khoảng thời gian-đầu ra cao (hoặc mức công suất trung bình-toàn bộ tương đương). Điều này vẫn rất hữu ích để đánh giá xem một sản phẩm có được chỉ định thực tế hay không.

 

Quyền lực thay đổi chủ yếu do hai lý do.Thứ nhất, nhiều đèn đường năng lượng mặt trời sử dụng nhiều chế độ đầu ra để cân bằng độ sáng và thời gian chạy, chẳng hạn như công suất cao hơn vào buổi tối, công suất thấp hơn vào những giờ-đêm khuya và tăng độ sáng trước khi trời sáng. Thời lượng này thường tương đương với khoảng 4–5 giờ hoạt động hết công suất-mỗi đêm.Thứ hai, bộ điều khiển điều chỉnh nguồn điện dựa trên trạng thái pin. Khi mức pin giảm, hệ thống sẽ tự động giảm công suất để kéo dài thời gian chạy, khiến mức tiêu thụ điện năng thực tế thay đổi suốt đêm.

 

Cách 1: Đo ampe kìm DC

Nếu bạn muốn giá trị công suất thực-chính xác và trực quan nhất thì-đo lường tại chỗ bằng đồng hồ kẹp DC là phương pháp đơn giản và được khuyên dùng nhất.

 

Theo bản năng, nhiều người sử dụng đồng hồ vạn năng để đo dòng điện, nhưng việc đó đòi hỏi phải ngắt mạch và kết nối nối tiếp, điều này bất tiện và{0}}dễ xảy ra lỗi. Đồng hồ kẹp DC có thể đo dòng điện bằng cách kẹp xung quanh dây dẫn mà không cần ngắt kết nối dây, giúp an toàn hơn và nhanh hơn. Đồng hồ đo phải hỗ trợ đo dòng điện một chiều và phạm vi của nó phải phù hợp với các thông số của thiết bị cố định.

 

Quy trình thực tế như sau: sạc đầy pin lithium; ngắt kết nối sạc của bảng điều khiển năng lượng mặt trời để hệ thống ở chế độ-chỉ phóng điện và việc sạc sẽ không ảnh hưởng đến kết quả đo; đo đầu ra của bộ điều khiển tới đèn LED (điện áp làm việc và dòng điện làm việc); sau đó tính toán công suất bằng cách sử dụng P=V × I. Nếu cần, hãy đọc kết quả mỗi giờ để suy ra lịch trình giảm độ sáng theo bước đã lập trình-.

 

 

Phương pháp 2: Quay lại-tính toán từ dung lượng pin lithium

Nếu-không thể đo tại chỗ và bạn chỉ có thông số kỹ thuật của pin thì bạn có thể ước tính công suất đèn LED thực tế bằng cách tính ngược lại với dung lượng pin.

 

Phương pháp này giả định logic thiết kế kỹ thuật chung: nhiều đèn đường năng lượng mặt trời-cấp dự án được thiết kế để hoạt động tự chủ trong khoảng hai ngày trong điều kiện thời tiết nhiều mây/mưa liên tục, đồng thời giới hạn độ sâu phóng điện xuống khoảng 50% để bảo vệ tuổi thọ pin. Cấu hình thị trường khác nhau: một số mẫu máy dành cho người tiêu dùng có giá-chi phí thấp có thể được thiết kế cho thời lượng sử dụng khoảng 1,5 ngày (thường phải trả giá bằng tuổi thọ pin), trong khi các dự án cao cấp có thể nhắm mục tiêu 3 ngày trở lên. Bạn có thể điều chỉnh các giả định dựa trên loại sản phẩm.

 

Tính đến hiệu suất coulombic và tổn thất hệ thống, một công thức ước tính thực tế là:

Công suất đèn LED thực (W) ≈ Dung lượng pin (Ah) × Điện áp pin (V) 2,22 ÷ Đầy-số giờ tương đương năng lượng (h)

 

Ở đây, 2,22 là hệ số thực nghiệm được sử dụng để ước tính--hàng ngày nhằm tổng hợp các tổn thất sạc/xả thông thường và tổn thất dây dẫn. Nó có thể thay đổi một chút tùy theo thiết kế hệ thống, nhưng nhìn chung nó phù hợp để đánh giá thực tế.

 

Ví dụ: sản phẩm được quảng cáo là "105W" liệt kê pin 6,4V 10.000mAh, tương đương với 6,4V 10Ah.

 

Nếu bạn giả sử quyền tự chủ là 2-ngày và 4,5 giờ sử dụng toàn bộ công suất thì công suất thực ước tính là:

10 × 6.4 ÷ 2.22 ÷ 4.5 ≈ 6.4W

 

Nếu bạn giả định thiết lập-chi phí thấp hơn với 1,5-ngày tự chủ và 4 giờ sử dụng toàn bộ công suất thì ước tính sẽ trở thành:

10 × 6.4 ÷ 1.5 ÷ 4 ≈ 10.7W

 

Nếu thông số kỹ thuật cũng hiển thị tổng quang thông khoảng 1080 lm thì hiệu suất ngụ ý là khoảng 100 lm/W-phù hợp với nhiều-thiết kế đèn LED nhỏ-hỗ trợ cho kết luận rằng công suất điện thực gần bằng khoảng 10W, mặc dù có nhãn tiếp thị là "105W". Đây là mô hình lạm phát công suất điển hình ở một số kênh bán lẻ.

 

Phương pháp 3: Quay lại-tính toán từ xếp hạng của tấm pin mặt trời

Phương pháp thứ ba ước tính công suất thực của đèn LED từ công suất của tấm pin bằng cách giả sử hệ thống được thiết kế sao cho sản lượng điện hàng ngày gần như cân bằng mức tiêu thụ hàng ngày để đạp xe bền vững.

 

Một mô hình năng lượng đơn giản hóa là:

Năng lượng tấm pin hàng ngày (Wh) ≈ Công suất tấm pin (W) × Số giờ nắng cao điểm (h) 2,22

Năng lượng LED hàng ngày (Wh) ≈ Công suất LED thực (W) × Toàn bộ-số giờ tương đương công suất (h)

 

Khi việc sản xuất và tiêu thụ được cân bằng, bạn có thể ước tính:

Công suất đèn LED thực (W) ≈ Công suất bảng điều khiển (W) × Số giờ nắng cao điểm (h) ÷ Toàn bộ-số giờ công suất tương đương (h) 2,22

 

Giờ nắng cao điểm phụ thuộc vào vị trí; ở nhiều vùng của Trung Quốc, 3,5–4,5 giờ thường được dùng làm tham chiếu sơ bộ để ước tính. Hệ số 2,22 tương tự được sử dụng ở đây để phản ánh tổn thất do sạc và nối dây điển hình; để ước tính hàng ngày, cách tiếp cận này nói chung là đủ.

 

 

4. Ví dụ cấu hình đề xuất

Hãy xem xét một con đường thu gom/dân cư điển hình có các cột cao khoảng 7–8 mét, khoảng cách vừa phải và yêu cầu vận hành khoảng 12 giờ.

 

Một cách tiếp cận thực tế là trước tiên hãy xác định mục tiêu chiếu sáng (mức độ chiếu sáng và độ đồng đều), sau đó chọn một thiết bị cố định có quang thông đầu ra đã được xác minh và hệ thống quang học phù hợp với đường-. Sau đó, bảng điều khiển và pin phải có kích thước phù hợp để duy trì cấu hình đầu ra đã chọn trong điều kiện thực tế-chứ không chỉ trong thử nghiệm ngày nắng-lý tưởng. Nhiều hoạt động triển khai đạt được độ tin cậy ổn định qua đêm bằng cách kết hợp dung lượng pin phù hợp với đường cong điều chỉnh độ sáng theo kế hoạch, chẳng hạn như sản lượng cao hơn khi có lưu lượng giao thông vào đầu buổi tối và giảm sản lượng trong những giờ-hoạt động thấp để đảm bảo hoạt động cho đến bình minh.

 

Trong quá trình mua sắm, điều quan trọng nhất không phải là nhãn watt mà là liệu nhà cung cấp có thể cung cấp dữ liệu hiệu suất đáng tin cậy hay không: lumen được phân phối, mức tiêu thụ điện năng đo được, dung lượng năng lượng của pin, xếp hạng bảng điều khiển và các tệp trắc quang lý tưởng (IES) để dự đoán độ chiếu sáng mặt đất.

 

Phần kết luận

Công suất đèn đường năng lượng mặt trời so với độ sáng không phải là sự so sánh đơn giản giữa số cao hơn và số thấp hơn. Trong đèn đường năng lượng mặt trời, độ sáng-trong thế giới thực phụ thuộc vào công suất quang thông, hiệu suất của đèn LED, khả năng phân bổ quang học và hệ thống năng lượng giúp duy trì hiệu suất suốt đêm. Nhãn "công suất cao" có thể che giấu mức tiêu thụ điện năng thực tế thấp, đèn LED-hiệu suất thấp, pin có kích thước nhỏ hoặc hệ thống chỉ duy trì độ sáng tối đa trong thời gian ngắn.

 

Nếu bạn muốnđèn đường năng lượng mặt trờihoạt động như mong đợi, ưu tiên lumen đã được xác minh, chiến lược thời gian chạy đáng tin cậy và-quang học phù hợp trên đường-, đồng thời xác nhận rằng bảng điều khiển và kích cỡ pin phù hợp với điều kiện năng lượng mặt trời tại địa phương cũng như yêu cầu về-giờ hoạt động.

 

Chiếu sáng Yahua: Giải pháp đèn đường năng lượng mặt trời tùy chỉnh

Việc chọn đèn đường năng lượng mặt trời phù hợp đòi hỏi nhiều hơn là việc chọn công suất. Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong sản xuất đèn năng lượng mặt trời và đèn LED, Yahua Lighting cung cấp các giải pháp tùy chỉnh dựa trên yêu cầu của dự án, bao gồm điều kiện đường xá, độ cao lắp đặt, giờ chiếu sáng và nguồn năng lượng mặt trời tại địa phương.