تاثیر مواد نور خیابانی خورشیدی بر دوام آنها

در سال‌های اخیر، چراغ‌های خیابانی خورشیدی در سراسر جهان به عنوان یک راه‌حل روشنایی کم‌مصرف و سازگار با محیط زیست، محبوبیت فزاینده‌ای پیدا کرده‌اند. با افزایش تقاضا برای گزینه‌های روشنایی پایدار، درک عواملی که بر دوام چراغ‌های خیابانی خورشیدی تأثیر می‌گذارند، بسیار مهم می‌شود. یکی از عناصر کلیدی که بر عملکرد طولانی‌مدت آن‌ها تأثیر می‌گذارد، مواد مورد استفاده در ساخت آن‌ها است.

پنل‌های خورشیدی قلب چراغ‌های خیابانی خورشیدی هستند که مسئول تبدیل نور خورشید به برق هستند. متداول‌ترین مواد مورد استفاده برای پنل‌های خورشیدی، سیلیکون تک‌کریستالی، سیلیکون چندکریستالی و سیلیکون آمورف هستند. پنل‌های سیلیکون تک‌کریستالی به دلیل راندمان بالای خود شناخته می‌شوند و می‌توانند درصد بیشتری از نور خورشید را نسبت به انواع دیگر به برق تبدیل کنند. آن‌ها از یک ساختار کریستالی واحد ساخته شده‌اند که ظاهری یکنواخت به آن‌ها می‌دهد. این ماده باکیفیت همچنین دوام عالی را نشان می‌دهد. پنل‌های سیلیکون تک‌کریستالی می‌توانند شرایط سخت محیطی مانند نور شدید خورشید، دمای بالا و باران شدید را تحمل کنند. مقاومت آن‌ها در برابر تخریب در طول زمان، طول عمر بیشتری را برای چراغ‌های خیابانی خورشیدی تضمین می‌کند. به عنوان مثال، در مناطقی با نور شدید خورشید مانند بیابان‌های خاورمیانه، ثابت شده است که چراغ‌های خیابانی خورشیدی مبتنی بر سیلیکون تک‌کریستالی عملکرد خود را در طول سال‌ها حفظ می‌کنند و روشنایی قابل اعتمادی را ارائه می‌دهند.

پنل‌های سیلیکون چندکریستالی، از طرف دیگر، از کریستال‌های سیلیکونی متعدد ساخته شده‌اند. در حالی که راندمان آن‌ها کمی کمتر از پنل‌های سیلیکون تک‌کریستالی است، مقرون به صرفه‌تر هستند. از نظر دوام، پنل‌های سیلیکون چندکریستالی همچنان بسیار مقاوم هستند. آن‌ها می‌توانند شرایط عادی فضای باز، از جمله نوسانات دما و تغییرات آب و هوایی خفیف را تحمل کنند. با این حال، در محیط‌های بسیار سخت، مانند مناطقی با رطوبت بالا و هوای مملو از نمک (مانند مناطق ساحلی)، ممکن است در مقایسه با پنل‌های سیلیکون تک‌کریستالی، مستعد خوردگی بیشتری باشند. پنل‌های سیلیکون آمورف کمترین راندمان را در بین سه نوع دارند. آن‌ها با رسوب یک لایه نازک از سیلیکون روی یک بستر ساخته می‌شوند. اگرچه ارزان و سبک وزن هستند، اما دوام آن‌ها نسبتاً کمتر است. پنل‌های سیلیکون آمورف نسبت به تغییرات دما و شدت نور حساس‌تر هستند. با گذشت زمان، ممکن است پدیده‌ای به نام «تخریب ناشی از نور» را تجربه کنند، که در آن راندمان آن‌ها با قرار گرفتن در معرض نور خورشید برای مدت طولانی به تدریج کاهش می‌یابد. این امر آن‌ها را برای کاربردهای طولانی‌مدت و با عملکرد بالا در چراغ‌های خیابانی خورشیدی، به‌ویژه در مناطقی با نور فراوان خورشید، کمتر مناسب می‌کند.

سر لامپ و براکت چراغ‌های خیابانی خورشیدی نقش مهمی در محافظت از اجزای روشنایی و پشتیبانی از ساختار کلی دارند. مواد رایج برای این قطعات شامل آلیاژ آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و پلاستیک است.

آلیاژ آلومینیوم به دلیل ماهیت سبک وزن خود، که نصب را آسان‌تر می‌کند، یک انتخاب محبوب برای سر لامپ‌ها و براکت‌ها است. همچنین مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارد، به خصوص زمانی که با آنودایز کردن یا سایر تکنیک‌های پرداخت سطح درمان شود. آلیاژ آلومینیوم می‌تواند رطوبت و محیط‌های اسیدی یا قلیایی خفیف را بدون زنگ زدن آسان تحمل کند. علاوه بر این، خواص اتلاف حرارت عالی دارد که برای عملکرد طولانی‌مدت چراغ‌های LED در سر لامپ بسیار مهم است. گرمای تولید شده توسط LEDها می‌تواند به طور موثر از طریق محفظه آلیاژ آلومینیوم دفع شود و از گرم شدن بیش از حد و افزایش طول عمر LEDها جلوگیری کند. به عنوان مثال، در مناطق شهری که هوا ممکن است حاوی آلاینده‌ها باشد، سر لامپ‌ها و براکت‌های چراغ‌های خیابانی خورشیدی ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم می‌توانند یکپارچگی خود را برای سال‌ها حفظ کنند. فولاد ضد زنگ گزینه دیگری از مواد بادوام است. استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی برتری را ارائه می‌دهد. فولاد ضد زنگ می‌تواند شرایط آب و هوایی شدید، از جمله طوفان‌های شدید، بادهای شدید و حتی آلودگی‌های صنعتی را تحمل کند. در مناطق ساحلی که خوردگی آب شور یک نگرانی عمده است، سر لامپ‌ها و براکت‌های فولادی ضد زنگ به شدت توصیه می‌شوند. توانایی آن‌ها در مقاومت در برابر زنگ‌زدگی و حفظ پایداری ساختاری در طول زمان، عملکرد طولانی‌مدت چراغ‌های خیابانی خورشیدی را تضمین می‌کند. با این حال، فولاد ضد زنگ به طور کلی گران‌تر از آلیاژ آلومینیوم است که ممکن است بر هزینه کلی سیستم چراغ خیابانی خورشیدی تأثیر بگذارد. پلاستیک گاهی اوقات برای سر لامپ‌ها و براکت‌ها استفاده می‌شود، به خصوص در کاربردهایی که از نظر هزینه آگاهانه‌تر هستند. مواد پلاستیکی سبک وزن هستند و می‌توان آن‌ها را به راحتی به شکل‌های مختلف قالب‌گیری کرد. آن‌ها همچنین نسبتاً ارزان هستند. با این حال، دوام آن‌ها در مقایسه با مواد فلزی محدود است. پلاستیک مستعد تخریب تحت تابش فرابنفش (UV) از نور خورشید است. با گذشت زمان، قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض اشعه UV می‌تواند باعث شکننده شدن، ترک خوردن یا تغییر رنگ پلاستیک شود. علاوه بر این، پلاستیک ممکن است به اندازه فلز قوی نباشد و آن را در برابر ضربه یا بادهای شدید آسیب‌پذیرتر کند. بنابراین، سر لامپ‌ها و براکت‌های پلاستیکی برای مناطقی با آب و هوای ملایم و محیط‌های کم‌تأثیر مناسب‌تر هستند.

باتری‌ها برای ذخیره برق تولید شده توسط پنل‌های خورشیدی در طول روز برای استفاده در شب ضروری هستند. متداول‌ترین مواد باتری مورد استفاده در چراغ‌های خیابانی خورشیدی، باتری‌های سرب اسید و باتری‌های لیتیوم یونی هستند. باتری‌های سرب اسید در گذشته به دلیل هزینه نسبتاً کم آن‌ها به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفتند. آن‌ها از نظر ذخیره انرژی قابل اعتماد هستند و می‌توانند منبع تغذیه پایداری را ارائه دهند. با این حال، دوام آن‌ها محدودیت‌هایی دارد. باتری‌های سرب اسید تعداد محدودی چرخه شارژ و دشارژ دارند. با استفاده مکرر، ظرفیت باتری به تدریج کاهش می‌یابد و ممکن است پس از چند سال نیاز به تعویض داشته باشد. آن‌ها همچنین به نگهداری منظم، مانند افزودن آب مقطر به الکترولیت، برای اطمینان از عملکرد صحیح نیاز دارند. در شرایط آب و هوایی سرد، عملکرد باتری‌های سرب اسید می‌تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد. به عنوان مثال، در مناطقی با زمستان‌های سخت، چراغ‌های خیابانی خورشیدی با باتری‌های سرب اسید ممکن است زمان‌های عملیاتی کوتاه‌تری را در شب تجربه کنند. از طرف دیگر، باتری‌های لیتیوم یونی چندین مزیت از نظر دوام ارائه می‌دهند. آن‌ها چگالی انرژی بالاتری دارند، به این معنی که می‌توانند انرژی بیشتری را در بسته‌بندی کوچک‌تر و سبک‌تر ذخیره کنند. باتری‌های لیتیوم یونی همچنین طول عمر بیشتری دارند و تعداد بیشتری چرخه شارژ و دشارژ را در مقایسه با باتری‌های سرب اسید دارند. آن‌ها در برابر تغییرات دما مقاوم‌تر هستند و در محیط‌های گرم و سرد عملکرد خوبی دارند. علاوه بر این، باتری‌های لیتیوم یونی به نگهداری کمتری نیاز دارند که هزینه کلی مالکیت را در طول زمان کاهش می‌دهد. اگرچه باتری‌های لیتیوم یونی در ابتدا گران‌تر هستند، اما دوام طولانی‌مدت و عملکرد بهتر آن‌ها، آن‌ها را به انتخابی فزاینده محبوب برای سیستم‌های چراغ خیابانی خورشیدی باکیفیت تبدیل کرده است.

کنترل‌کننده یک چراغ خیابانی خورشیدی

مسئول تنظیم شارژ و دشارژ باتری و همچنین کنترل عملکرد چراغ‌ها است. مواد کنترل‌کننده باکیفیت برای اطمینان از عملکرد پایدار و کارآمد سیستم چراغ خیابانی خورشیدی بسیار مهم هستند. کنترل‌کننده‌ها معمولاً از موادی ساخته می‌شوند که در برابر رطوبت، گرد و غبار و تداخل الکترومغناطیسی مقاوم هستند. آن‌ها اغلب از بردهای مدار چاپی (PCB) با اجزایی استفاده می‌کنند که با دقت برای قابلیت اطمینان انتخاب شده‌اند. محفظه کنترل‌کننده معمولاً از موادی مانند پلاستیک یا فلز ساخته می‌شود، که پلاستیک به دلیل مقرون به صرفه بودن و سبک وزن بودن رایج‌تر است. با این حال، از مواد پلاستیکی باکیفیت برای اطمینان از عایق‌بندی خوب و محافظت در برابر عوامل محیطی استفاده می‌شود. کنترل‌کننده‌های فلزی ممکن است محافظت بهتری در برابر آسیب فیزیکی و تداخل الکترومغناطیسی ارائه دهند، اما به طور کلی گران‌تر هستند. یک کنترل‌کننده با طراحی و ساخت خوب می‌تواند با جلوگیری از شارژ بیش از حد، دشارژ بیش از حد و سایر مسائل احتمالی که می‌تواند به اجزا آسیب برساند، طول عمر باتری و کل سیستم چراغ خیابانی خورشیدی را به طور قابل توجهی افزایش دهد.