太陽能LED交通指示牌系統(tǒng)的研制

拓帥 呂超穎

摘 要：在未來幾年，在許多應(yīng)用中，太陽能LED交通指示牌系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上可替代熒光油漆涂刷道路指示牌技術(shù)。太陽能LED交通指示牌系統(tǒng)將很快成為常態(tài)，用節(jié)能、清潔的可再生能源為馬路增添一抹色彩。而隨著目前世界的科技實(shí)力增強(qiáng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展與環(huán)保能源的開發(fā)，各國(guó)都在加快研制最新的科學(xué)技術(shù)，應(yīng)對(duì)不斷加快的世界經(jīng)濟(jì)化結(jié)構(gòu)體系。鑒于此，文章對(duì)太陽能LED交通指示牌系統(tǒng)的研制進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：LED；指示牌系統(tǒng)；太陽能

基金項(xiàng)目：2020年度大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目；項(xiàng)目名稱：基于太陽能感應(yīng)技術(shù)的指示牌設(shè)計(jì)；項(xiàng)目編號(hào)：S202013125033。

1 當(dāng)前交通指示牌的現(xiàn)狀

隨著人們的生活水平不斷提高，汽車在人們的生活日常中越來越常見，為了讓人們更加清楚地了解道路交通狀況，需要設(shè)置指示牌?，F(xiàn)今馬路上大多使用油漆涂刷指示牌，但這種油漆涂刷指示牌因?yàn)槟芤姸鹊停瑢?dǎo)致駕駛?cè)私?jīng)常識(shí)別不清楚而走錯(cuò)路。因而交通管理部門及道路保障等相關(guān)部門急需一種節(jié)能環(huán)保的發(fā)光LED交通指示牌，讓駕駛員可以在遠(yuǎn)處通過發(fā)光的LED交通指示牌看清道路行駛方向，提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。太陽能LED指示牌不僅擁有高節(jié)能的指示牌材料，而且可靠性相對(duì)較高。近幾年，國(guó)家對(duì)環(huán)保清潔能源的投入加大，使得我國(guó)在光伏行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增速逐漸上升，太陽能LED指示牌技術(shù)得到了快速的發(fā)展，為解決我國(guó)城市道路交通狀況和應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的交通道路安全發(fā)揮了重大的作用。

2 太陽能LED交通指示牌的優(yōu)勢(shì)

太陽能LED交通指示牌系統(tǒng)的開發(fā)為太陽能的利用帶來了新的發(fā)展。太陽能LED交通指示牌已經(jīng)從其他技術(shù)中脫穎而出，不僅為我們的日常生活提供駕駛道路的信息，而且還減少了能源消耗，對(duì)我國(guó)資源的利用有極大的好處。太陽能LED交通指示牌在照亮?xí)r能夠傳遞信息，使得駕駛?cè)撕徒还懿块T都能夠及時(shí)了解路況信息，保證駕駛暢通。由于太陽能電池板、電池和LED技術(shù)的進(jìn)步，太陽能戶外照明現(xiàn)在比并網(wǎng)系統(tǒng)更可靠，并且以更低的成本提供更高質(zhì)量的照明。太陽能LED交通指示牌作為新一代的道路交通安全設(shè)施，在人們?nèi)粘３鲂兄邪l(fā)揮著重要的作用，其主要利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，而且可以通過太陽能轉(zhuǎn)換成的電能為L(zhǎng)ED燈供電，使LED燈在晚上能夠清楚地發(fā)光，即使在沒有太陽光的情況下，也能起到指示效果[1]。

3 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

太陽能LED交通指示牌在設(shè)計(jì)過程中必須要按照規(guī)定嚴(yán)格控制面板尺寸，工藝十分精細(xì)，太陽能LED交通指示牌的尺寸要嚴(yán)格遵守交通部門管理局的規(guī)定，與它們?cè)瓉碓O(shè)計(jì)的尺寸大小一致，而且太陽能LED交通指示牌的發(fā)光顏色也要便于駕駛員辨認(rèn)，在道路昏暗的情況下，太陽能LED交通指示牌的指示燈能夠自動(dòng)發(fā)亮，其主要能夠使人們?cè)谝归g道路行駛，當(dāng)處于天亮的時(shí)候，太陽能LED交通指示牌的指示燈也會(huì)隨著光亮的出現(xiàn)而自動(dòng)熄滅，這時(shí)可以通過太陽能LED交通指示牌本身自帶的指示圖標(biāo)辨認(rèn)道路信息。太陽能LED交通指示牌主要由過指示牌框架、支撐柱、人體感應(yīng)器、太陽能面板、LED燈和指示牌等結(jié)構(gòu)組成，其中太陽能電池主要為蓄電池，而給太陽能電池蓄電的太陽能面板必須滿足90度的全范圍旋轉(zhuǎn)，可以根據(jù)太陽光的角度調(diào)整陽光接收位置，這樣可以使得太陽能面板能夠最大面積地接收光照，充分吸收太陽能，使得在白天太陽能充電的時(shí)候電池板能夠最大容量地儲(chǔ)存電能。

3.1 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照我國(guó)交通道路形式，根據(jù)交通部門規(guī)定的要求，太陽能LED交通指示牌的主體結(jié)構(gòu)分為三大部分：太陽能面板支架、LED指示燈和電池箱。

3.2 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)

太陽能LED交通指示牌通過太陽能LED電子電路傳導(dǎo)的驅(qū)動(dòng)電路，光電開關(guān)電路及LED太陽能光電電路板，本次設(shè)計(jì)主要完成太陽能LED交通指示牌的光電開關(guān)和LED指示燈燈光閃爍問題。完成的控制功能如圖1所示。

3.3 系統(tǒng)能量分配分析

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用的新能源技術(shù)，為了保障企業(yè)最大的經(jīng)濟(jì)利益，必須時(shí)刻考慮成本問題，太陽能LED道路交通指示燈的電池容量不大，要研制一套太陽能LED道路交通指示燈系統(tǒng)必須充分考慮電池的成本問題。隨著適應(yīng)各國(guó)成本經(jīng)濟(jì)利益的要求，太陽能的電池板成本下降，美國(guó)太陽能工業(yè)協(xié)會(huì)（SEIA）指出，近年來，光伏電池板的成本急劇下降，自2011年初以來已經(jīng)下降了60%。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是采用目前國(guó)際領(lǐng)先的能源技術(shù)研制的一種發(fā)電系統(tǒng)，使用了一種新型的電池技術(shù)，生產(chǎn)了緊湊、高效、更持久的可充電電池[2]。

3.4 太陽能LED指示燈組成

太陽能LED道路交通指示燈的指示牌標(biāo)志上面噴涂有熒光面。指示牌標(biāo)志面的部分設(shè)置在照明燈的發(fā)光表面，太陽能電池面板斜向上設(shè)置，我們?cè)谔柲茈姵氐碾姵亟M上安裝有光電轉(zhuǎn)換器，光電轉(zhuǎn)換器與太陽能LED燈帶電連接。這種設(shè)計(jì)方式可以使得LED燈在晚上清楚地發(fā)光發(fā)亮，避免駕駛?cè)嗽谝归g光線照明不足的情況下，看錯(cuò)路標(biāo)而繞路行使，通過光電轉(zhuǎn)換器與電池兩者的互相連接，即使在沒有太陽光的情況下太陽能LED道路交通指示燈依然能夠正常工作。

4 對(duì)太陽能LED交通指示牌的要求

（1）我們?cè)趯?duì)太陽能LED交通指示牌的使用中，要對(duì)蓄電池保持一個(gè)良好的充電習(xí)慣，保證白天的充電情況，使得太陽能LED交通指示牌中的蓄電池達(dá)到充滿電的狀態(tài)。

（2）當(dāng)太陽能LED交通指示牌每天的指示燈變得灰暗的時(shí)候LED負(fù)載開始工作，閃爍器控制著LED閃爍燈的變化，等到太陽出來的時(shí)候，關(guān)閉LED負(fù)載，太陽能LED交通指示牌蓄電池開始接收光能充電，LED正常工作。

（3）太陽能LED交通指示牌的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，各部分尺寸依照設(shè)計(jì)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)便于以后維護(hù)維修。

5 結(jié)語

由此可見，太陽能LED交通指示牌系統(tǒng)作為一種適合我國(guó)國(guó)道路交通管理的一種新型系統(tǒng)，滿足了人們的日常出行需要，給人們的日常出行帶來了許多方便，其主要利用太陽能充電的方式很好地解決了電池充電問題，節(jié)約了能源。太陽能電池板技術(shù)是一種綠色環(huán)保技術(shù)，太陽能 LED 交通指示牌可以利用太陽能轉(zhuǎn)換的電能為L(zhǎng)ED燈供電，使得LED燈可以在夜間工作。此外，即使LED燈不發(fā)光的時(shí)候也可以通過自帶的指示牌信息為駕駛員指示道路信息，方便了駕駛?cè)藛T的日常出行，極大地提高了駕駛?cè)藛T出行效率。除此之外，太陽能 LED交通指示牌系統(tǒng)還具有節(jié)約能源、綠色以及環(huán)保等功能，對(duì)能源的利用和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著高度貢獻(xiàn)[3]。

[參考文獻(xiàn)]

[1]宋亮.獨(dú)立式太陽能電池 LED 照明系統(tǒng)的研制[D].北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院，2012.

[2]劉寧，劉佳力.公路隧道太陽能 LED 照明系統(tǒng)研究現(xiàn)狀分析[J].吉林交通科技，2009（3）：58-59.

[3]高嵩，董靖，李繼超，等.小型太陽能光伏系統(tǒng)一體機(jī)的研究[J].光源技術(shù)，2015（11）：2422-2425.

（編輯 王雪芬）

Discusses the development of solar energy LED traffic sign system

Tuo Shuai， Lyu Chaoying

（Shaanxi Fashion Engineering University， Xi’an 712046， China）

Abstract：In the next few years， in many applications， solar LED traffic signage system is an economical alternative to fluorescent paint painted road signage technology trend will continue to accelerate， solar energy is becoming more and more economical. We expect solarpowered LED traffic sign systems to become the norm soon， adding color to the road with energy efficient， clean， renewable energy. With the strengthening of the world’s scientific and technological strength， the rapid development of computer network technology and the development of environmental protection energy， countries are speeding up the development of the latest science and technology， to cope with the accelerating world economic structure system， in view of this， the author will discuss the development of solar LED traffic signage system.

Key words：LED； signage system； solar energy