太陽能LED交通指示牌系統的研制

拓帥 呂超穎

摘 要：在未來幾年，在許多應用中，太陽能LED交通指示牌系統在經濟上可替代熒光油漆涂刷道路指示牌技術。太陽能LED交通指示牌系統將很快成為常態，用節能、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力增強，計算機網絡技術的高速發展與環保能源的開發，各國都在加快研制最新的科學技術，應對不斷加快的世界經濟化結構體系。鑒于此，文章對太陽能LED交通指示牌系統的研制進行了探討。

關鍵詞：LED；指示牌系統；太陽能

基金項目：2020年度大學生創新創業訓練計劃項目；項目名稱：基于太陽能感應技術的指示牌設計；項目編號：S202013125033。

1 當前交通指示牌的現狀

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，需要設置指示牌。現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為能見度低，導致駕駛人經常識別不清楚而走錯路。因而交通管理部門及道路保障等相關部門急需一種節能環保的發光LED交通指示牌，讓駕駛員可以在遠處通過發光的LED交通指示牌看清道路行駛方向，提前做好相應的準備。太陽能LED指示牌不僅擁有高節能的指示牌材料，而且可靠性相對較高。近幾年，國家對環保清潔能源的投入加大，使得我國在光伏行業的經濟增速逐漸上升，太陽能LED指示牌技術得到了快速的發展，為解決我國城市道路交通狀況和應對各種復雜的交通道路安全發揮了重大的作用。

2 太陽能LED交通指示牌的優勢

太陽能LED交通指示牌系統的開發為太陽能的利用帶來了新的發展。太陽能LED交通指示牌已經從其他技術中脫穎而出，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，對我國資源的利用有極大的好處。太陽能LED交通指示牌在照亮時能夠傳遞信息，使得駕駛人和交管部門都能夠及時了解路況信息，保證駕駛暢通。由于太陽能電池板、電池和LED技術的進步，太陽能戶外照明現在比并網系統更可靠，并且以更低的成本提供更高質量的照明。太陽能LED交通指示牌作為新一代的道路交通安全設施，在人們日常出行中發揮著重要的作用，其主要利用太陽能電池板將太陽能轉換成電能，而且可以通過太陽能轉換成的電能為LED燈供電，使LED燈在晚上能夠清楚地發光，即使在沒有太陽光的情況下，也能起到指示效果[1]。

3 系統的總體設計方案

太陽能LED交通指示牌在設計過程中必須要按照規定嚴格控制面板尺寸，工藝十分精細，太陽能LED交通指示牌的尺寸要嚴格遵守交通部門管理局的規定，與它們原來設計的尺寸大小一致，而且太陽能LED交通指示牌的發光顏色也要便于駕駛員辨認，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發亮，其主要能夠使人們在夜間道路行駛，當處于天亮的時候，太陽能LED交通指示牌的指示燈也會隨著光亮的出現而自動熄滅，這時可以通過太陽能LED交通指示牌本身自帶的指示圖標辨認道路信息。太陽能LED交通指示牌主要由過指示牌框架、支撐柱、人體感應器、太陽能面板、LED燈和指示牌等結構組成，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，可以根據太陽光的角度調整陽光接收位置，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候電池板能夠最大容量地儲存電能。

3.1 主體結構設計

按照我國交通道路形式，根據交通部門規定的要求，太陽能LED交通指示牌的主體結構分為三大部分：太陽能面板支架、LED指示燈和電池箱。

3.2 系統的電路設計

太陽能LED交通指示牌通過太陽能LED電子電路傳導的驅動電路，光電開關電路及LED太陽能光電電路板，本次設計主要完成太陽能LED交通指示牌的光電開關和LED指示燈燈光閃爍問題。完成的控制功能如圖1所示。

3.3 系統能量分配分析

太陽能光伏發電系統采用的新能源技術，為了保障企業最大的經濟利益，必須時刻考慮成本問題，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必須充分考慮電池的成本問題。隨著適應各國成本經濟利益的要求，太陽能的電池板成本下降，美國太陽能工業協會（SEIA）指出，近年來，光伏電池板的成本急劇下降，自2011年初以來已經下降了60%。太陽能光伏發電系統是采用目前國際領先的能源技術研制的一種發電系統，使用了一種新型的電池技術，生產了緊湊、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志上面噴涂有熒光面。指示牌標志面的部分設置在照明燈的發光表面，太陽能電池面板斜向上設置，我們在太陽能電池的電池組上安裝有光電轉換器，光電轉換器與太陽能LED燈帶電連接。這種設計方式可以使得LED燈在晚上清楚地發光發亮，避免駕駛人在夜間光線照明不足的情況下，看錯路標而繞路行使，通過光電轉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 對太陽能LED交通指示牌的要求

（1）我們在對太陽能LED交通指示牌的使用中，要對蓄電池保持一個良好的充電習慣，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到充滿電的狀態。

（2）當太陽能LED交通指示牌每天的指示燈變得灰暗的時候LED負載開始工作，閃爍器控制著LED閃爍燈的變化，等到太陽出來的時候，關閉LED負載，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交通指示牌的系統結構設計合理，各部分尺寸依照設計施工圖紙設計便于以后維護維修。

5 結語

由此可見，太陽能LED交通指示牌系統作為一種適合我國國道路交通管理的一種新型系統，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，節約了能源。太陽能電池板技術是一種綠色環保技術，太陽能 LED 交通指示牌可以利用太陽能轉換的電能為LED燈供電，使得LED燈可以在夜間工作。此外，即使LED燈不發光的時候也可以通過自帶的指示牌信息為駕駛員指示道路信息，方便了駕駛人員的日常出行，極大地提高了駕駛人員出行效率。除此之外，太陽能 LED交通指示牌系統還具有節約能源、綠色以及環保等功能，對能源的利用和社會可持續發展有著高度貢獻[3]。

[參考文獻]

[1]宋亮.獨立式太陽能電池 LED 照明系統的研制[D].北京：中國科學院研究生院，2012.

[2]劉寧，劉佳力.公路隧道太陽能 LED 照明系統研究現狀分析[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一體機的研究[J].光源技術，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