太阳能道钉灯根据安装位置可分为埋入式和凸起式两种。由于安装在道路中心线上的太阳能道钉灯对抗压性能的要求特别高,所以,前者一般用于道路中线,后者多用于道路边缘线。
根据蓄能器的不同,太阳能道钉灯可以分为电容式和蓄能式两种。前一种人的寿命可达五至七年,后一种人的寿命一般为一至三年。
埋置式太阳能道钉灯对路面有很大的破坏作用,而电容式太阳能道钉灯成本较高,因此,目前行业内应用最为广泛的还是突出式电池太阳能道钉灯。以下作者以电池型太阳能道钉灯为例,探讨我国太阳能道钉灯产品的性能特点、存在问题及今后的发展方向。
基础工作要求。
太阳道钉灯的形式多种多样,安装位置也各不相同。不管是哪种类型的太阳能道钉灯,考虑其基本特性应该从以下几个方面入手。
抗压性:太阳能道钉灯不能承受一定的压力,在碾压或冲击下会碎裂,无法正常工作,因此,抗压性应为太阳能道钉灯正常工作的最基本条件。太阳道钉灯本身就是一种电子产品,要想使它的电子部件具有更高的抗压性能,这是一件很困难的事,所以一般情况下,太阳道钉灯比普通道钉灯的抗压性能要差一些。根据交通部有关技术标准的规定,目前太阳能道钉灯的抗压强度指标为10吨。
可采取以下措施,有效地提高太阳能道钉灯的抗压性能:一是裸露在外的太阳能电池板采用PC防弹材料,从而增强了电子元件部分的抗压性能;二是尽可能采用IC控制,以减小电子线路的体积,降低电子元件部分所承受的压力;三是在外壳上设计加固筋,以分担电子元件部分所承受的压力。
太阳能道钉灯的密封性能如不完全密封,就会发生渗水,造成电路短路,后果严重,因此,合格的太阳能道钉灯,其密封性能必须合格。
光亮的太阳能道钉灯具有主动发光的能力,最大限度地勾画出道路的轮廓和边缘,这是它与普通反光道钉相比的一个重要特征。关于此指标要求,交通部有关标准规定为2000MCD。
电池的使用寿命是影响太阳能道钉灯长期稳定性的另一个重要因素,因此,电池的选择至关重要。现在有两种电池可供参考,一是充放电500次之后,电池容量降到50%;二是充放电1000次之后,电池容量降到79%。蓄电池的使用寿命既要长,又要能在较大的温度范围内正常工作。蓄电池内的材料都是化学品,如果温度过高或过低都不能正常工作,所以,其工作温度范围必须符合实际使用环境的要求。交通部有关标准对此指标的要求,是太阳能板必须在-10℃至50℃的温度范围内正常工作。事实上,太阳能道钉灯在使用过程中的环境温度往往超过这个范围,这就要求太阳能道钉灯必须配备质量更可靠、性能更好的电池。
电瓶和电器线一样重要。线路板的设计必须遵循简捷有效的原则,多条线路多一条故障可能发生。电子器件也要严格选择,任何一个器件出了问题,整个道钉灯系统就会瘫痪。
太阳道钉灯还有一部分值得注意,它的太阳能板。太阳电池板直接吸收太阳能,将光能转化为电能,是整个太阳能道钉灯工作系统的第一步,其工作效率直接决定了太阳能道钉灯的质量。现在,业界广泛使用的太阳能电池是单晶硅电池板,因为其光电转换率高达14%左右,可以将太阳能最大限度地转化为电能,以保证太阳能板在工作时的能量供应。此外,太阳能电池板必须是高硬度,耐磨损的电路板。若强度不够,天天受轮子的碾压磨损,就容易磨花,进而影响太阳能电池板的转换效率。
在标准测试条件下,将太阳能道钉灯放置8小时,电池额定容量应满足道钉灯正常发光72小时的要求。即便在阳光照射不足1000LX的情况下,电池充电8小时后,其额定容量仍可满足道钉灯正常发光12小时的要求。若电池匹配性能不佳,阴雨天气将出现蓄电池储能不足,而导致太阳能板不能发光的情况。这样,太阳能道钉灯就失去了应用价值,不能再用了,太阳能电容道钉灯的局限性也就体现出来了。
路况适应性路况复杂多变,温度、湿度可能大不相同,太阳能板必须能够适应这些变化。冬季北方气温偏低,南方夏季气温偏高,西北昼夜温差特别大,东南湿润,西北干燥,这些都会影响太阳能道钉灯的工作效率,因此,太阳道钉灯在设计时应充分考虑应用环境的适应性。
根据交通运输部相关技术标准,太阳能道钉灯的使用温度应为-20℃至85℃,并在20℃至60℃之间进行三次循环试验,以确定其是否能适应环境的要求。此外,交通运输部有关技术标准对太阳能道钉灯的湿热性要求,是在45℃,相对湿度98%的条件下,经过48小时的试验,仍然可以正常工作。
太阳道钉灯的环境适应性性能,是对其力学性能和电气性能的综合检验,它涉及到结构设计、电路设计、电子器件性能,甚至生产工艺等各个方面。因此,需要对道钉灯的设计、生产和应用等各个方面进行全面的准备,以保证太阳能板道钉灯具有良好的环境适应性能。
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