太阳能LED草坪灯系统设计研究

摘 要：太阳能草坪灯是一种集节能环保、照明与美化环境为一体的新型绿色能源景观照明灯具，主要利用太阳能电池的能源来进行工作，白天太阳光照射在太阳能电池上，把光能转变成电能存贮在蓄电池或超级电容中，再由蓄电池或超级电容在晚间为草坪灯的LED提供电源。由于草坪灯是处在开放环境中且又与人的活动息息相关，所以研究和协调人-机-环境三者之间的关系尤为重要。

关键词：太阳能；LED草坪灯；系统设计

中图分类号：J524 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）06-0277-01

一、背景研究

20世纪60年代以来，全球面临的主要危机表现为人口激增、食物供应不足、资源破坏、能源短缺、环境污染，不同程度的生态与环境危机四起。在西方的一些发达国家，能源与资源的危机更加明显与突出。而发展中国家，不仅是环境资源的问题，还有人口增长，资源不足与遭受破坏的综合问题。所以在这种背景下人们开始关注自然、关注人类行为对自然环境的影响，寻找开发利用各种新能源和新技术来解决现实社会与生产中所面临的各种各样的生态危机。太阳能作为一种新兴的绿色能源，其无可比拟的优势得到迅速的推广应用。作为第四代新光源，在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室内照明以及其他各领域的照明和应用中得到了有效的利用。尤其是在偏远无电地区，太阳能照明灯具更具有广泛的应用前景。近几年我国太阳能草坪灯行业发展速度较快，受益于太阳能草坪灯行业生产技术的不断提高以及下游需求市场的不断扩大，太阳能草坪灯行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。进入2012年，我国太阳能草坪灯行业面临新的发展形势。依托广东节能灯具的产业优势，进一步推进战略性新兴产业发展，基于现有工业技术，设计出具有前瞻性的节能环保户外灯具。在我国西部，非主干道太阳能路灯、太阳能庭院灯逐渐形成规模。随着太阳能灯具的大力发展，“绿色照明”必将会成为一种趋势。

二、系统设计方法

系统是一个大环境，只有用系统的方法，才能将对象分析透彻。设计要以人为中心来展开，所以设计中用户心理以及人机工程等的研究是以人为中心进行研究的重点。草坪灯设计作为系统主题，特别需要研究人的各种需求。其次环境是承载人和产品的一个框架，人和环境以及产品和环境甚至环境和环境之间的关系在设计中必须条理清晰，他们之间相互存在依赖性。产品在系统中处于中心地位，任何形式以及和其他因素的联系都要通过产品这一实体被表现出来，因此太阳能LED草坪灯设计要体现三者之间的相互影响关系。

在不同层次、不同阶段，产品都要满足目标维的要求，即基本目标、绿色目标和安全目标。产品最终是为人类服务的，因此必须为使用者和操作者创造安全舒适的环境，避免对其造成损害。产品评价体系的三维结构是依据系统论原理，以三维结构进行统筹规划、设计、管理或控制绿色产品的系统，使节能贯穿于产品生命周期全过程，最终达到和谐的人——机——环境一体化。在草坪灯的设计中，由于草坪灯是处在开放环境中且又与人的活动息息相关，所以研究和协调三者之间的关系显得尤为重要。

三、结论

现有的草坪灯基本上都是利用太阳能技术，采用LED光源，具有一定的环保、节能效果。但经过实地调研，发现还是存在很多问题。草坪灯最大缺点是浪费能源、照明效果不佳、光线有时刺眼、难看不美观。草坪灯主要作用是提供光亮、指示路径、夜晚美化草坪等。因此本设计针对目前草坪灯存在的抗干扰性低，不能自动化控制，且寿命短等缺陷进行改进与创新。首先采用太阳能电池作为能源，以达到环保节能的目的；利用单机技术实现草坪灯的光电控制、定时控制和节能控制，其次内部设置有蓄电池。用于保证在阴雨天气对蓄电池进行充电，以给草坪灯供电。控制电路分析和讨论各个部分的电路原理、控制策略，根据光线和定时控制的要求决定草坪灯的点亮和关断。系统有很好的抗干扰性，断电时也可以保存用户所设定的各种参数。每个草坪灯作为独立发电个体，之间互不影响。太阳能板可随光照角度自动调整，始终与阳光保持90度角。有利于最大面积的接受太阳照射，储存更多电能，即使阴天也能保证有足够的电量发光。开启控制为声控和光控结合，在天逐渐变黑并检测到声音时，草坪灯才会自动开启，有利于节约能量。

通过系统的设计研究使草坪灯达到了实用和审美设计的要求，充分体现在给人的生活带来无限便利。同时改良了市面同类产品不可充电的缺陷，更加经济环保，满足了消费者对产品选择的便捷实用的要求。其结构构成简单，易操作，更大程度增加消费人群的选择范围。材料和工艺有所突破，满足了消费者提出的耐用需求。最后本系统实用性强，有广阔的市场前景和市场需求，投资少，效益高，对环境保护做出一定的贡献。

参考文献：

[1]张学东.产品系统设计[M].安徽：合肥工业大学出版社，2009.

[2]简召全，冯明，朱崇贤.工业设计方法学[M].北京：北京理工大学出版社，2000.