太陽能交通標(biāo)志牌的發(fā)展?fàn)顩r
太陽能交通標(biāo)志是交通標(biāo)志牌的一種，由標(biāo)志面、標(biāo)志底板、太陽能電池板、控制器、發(fā)光單元(LED)組成，是用文字與圖案?jìng)鬟f警告、禁令、指示信息給司機(jī)和行人,用以管理道路交通的安全設(shè)施。它給道路使用者以確切的道路交通信息,使道路安全暢通，事關(guān)司機(jī)和行人的生命財(cái)產(chǎn)安全，是一種不可缺少的交通安全附屬設(shè)施。
1、太陽能標(biāo)志的產(chǎn)生的技術(shù)背景
1.1 城市光污染
沒有光的世界一片漆黑，但有璀璨的光芒所產(chǎn)生的光污染也不可小覷，光污染已經(jīng)在無孔不入地入侵了所有百姓的生活。夜幕降臨后，閃爍奪目、令人眼花繚亂的商場(chǎng)、酒店樓上的霓虹燈、燈箱廣告和燈示標(biāo)志，有夜間許可證的工地白熾燈照明等，把夜晚照射得如同白天一樣，令人眼花繚亂。有些強(qiáng)光束甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣。夜晚的華燈造成的光污染已使人們對(duì)靠被動(dòng)反光的標(biāo)志牌視而不見。 在這一張城市公路上，光污染嚴(yán)重，連紅綠燈都很難發(fā)現(xiàn)。普通的反光標(biāo)識(shí)就更難看到了。
1.2 山區(qū)霧天 隨著平原區(qū)、丘陵區(qū)和各省市經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)高速公路建設(shè)的逐步完善,高速公路建設(shè)的重點(diǎn)正逐步向山嶺區(qū)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后的山區(qū)轉(zhuǎn)移，山區(qū)高速公路，風(fēng)速受山脈河谷影響較為顯著，平均風(fēng)速僅1.2 m/s，潮濕多雨的氣候條件加上植被繁茂的森林環(huán)境，因此該路段常常有霧產(chǎn)生。并且由于高速公路通?？缭骄嚯x較長，特別是很多高速公路都通過農(nóng)村和山區(qū)，使得高速公路的情況相對(duì)變得復(fù)雜。霧的分布往往很不均勻，有時(shí)會(huì)在一個(gè)路段上視線相當(dāng)明朗、而在另一個(gè)路段卻大霧彌漫。由于這種情況通常發(fā)生在夜間，高速行駛的車輛突然駛?cè)氪箪F區(qū)，駕駛員會(huì)感到視覺突然變暗，有些駕駛員不能適應(yīng)視力的突然變化，便會(huì)產(chǎn)生一種恐慌感，從而容易引發(fā)交通事故。 該圖是下霧時(shí)高速公路上的能見度 以上兩個(gè)原因呼喚主動(dòng)發(fā)光與被動(dòng)發(fā)光相結(jié)合的新型交通標(biāo)志誕生。
2、太陽能交通標(biāo)志的原理以及應(yīng)用 太陽能標(biāo)牌的工作原理可以簡(jiǎn)單概括為：白天太陽能電池板吸收太陽光，把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能器件中，到了晚上，儲(chǔ)能器件中的電能自動(dòng)轉(zhuǎn)化成光能(通過光電開關(guān)控制)，通過LED發(fā)出亮光來勾畫圖案輪廓，傳達(dá)交通信息。
3、太陽能交通標(biāo)志牌的結(jié)構(gòu)三要素
3.1傳統(tǒng)的太陽能標(biāo)牌
太陽能標(biāo)牌不同于普通標(biāo)牌，普通標(biāo)牌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，太陽能標(biāo)牌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了包括普通標(biāo)牌所具有的標(biāo)志底板、反光膜外，還包括太陽能板，控制器，LED以及內(nèi)部的連接電路。大家看一看，早期的太陽能標(biāo)牌圖像。 基本上就是 一個(gè)燈箱了，電路、控制器、電池都放在箱體內(nèi)，它主要的弊端有以下幾個(gè)方面： (1)箱體過于笨重，太陽能板體積過大，不利于包裝，運(yùn)輸，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，經(jīng)常造成內(nèi)部損壞。 (2)電池和電路都封在箱體內(nèi)，不宜更換。 (3)箱體過大，密封性不宜控制。
3.2新一代太陽能標(biāo)志 通過長期實(shí)踐，只有結(jié)構(gòu)合理，才能保證太陽能標(biāo)牌正常的工作。太陽能標(biāo)牌的結(jié)構(gòu)上應(yīng)具備四要素：體薄量輕、電池電路易更換、太陽能板可轉(zhuǎn)向、最高防水等級(jí)IP68。 1、體薄量輕 板的厚度約為10mm，方便運(yùn)輸和懸掛。 2、電池電路易更換 控制箱容易打開。 3、太陽能板可轉(zhuǎn)向 太陽能板支架是一個(gè)萬象輪裝置，可以是太陽能板朝向太陽方向。更利于太陽能板吸收太陽能。4、最高防水等級(jí)IP68 錄像表明，太陽能標(biāo)牌完全泡在水里依然可以正常工作。
4、太陽能交通標(biāo)志牌的新發(fā)展 不論是做圖形、輪廓還是文字，太陽能標(biāo)牌均能用良好的效果，這里再介紹太陽能標(biāo)志的幾個(gè)特殊的用途。 a) 導(dǎo)向標(biāo)的同步或追逐閃爍 追逐式太陽能導(dǎo)流牌就是將每一個(gè)太陽能標(biāo)牌里的太陽能板、電池、控制電路集中起來，集中到一個(gè)主控制太陽能標(biāo)牌內(nèi)，各個(gè)太陽能標(biāo)牌通過導(dǎo)線與控制連接。一個(gè)控制系統(tǒng)有效控制距離可以為500米。太陽能標(biāo)牌僅僅保留led和一個(gè)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路，電池、太陽能板均可以更換，它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，太陽能板是唯一的，非常適應(yīng)在山區(qū)曲折、樹木茂盛、地面陽光不充沛的道路上安裝太陽能標(biāo)牌。只需將一塊太陽能板放在陽光充沛的地方即可。而傳統(tǒng)的太陽能標(biāo)牌則要求每一個(gè)太陽能標(biāo)牌都能夠有充足的陽光照射。而這是不現(xiàn)實(shí)的。 它的缺點(diǎn)就是安置連接導(dǎo)線較為麻煩，而且導(dǎo)線如果受到破壞或盜竊，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)無法工作。為彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，另一種無線控制太陽能導(dǎo)流標(biāo)牌就誕生了。 無線控制標(biāo)牌，簡(jiǎn)單來說是各個(gè)標(biāo)牌之間沒有任何導(dǎo)線連接，而是以無線電波信號(hào)控制各個(gè)太陽能標(biāo)牌的工作方式，可以讓控制范圍內(nèi)的標(biāo)牌按預(yù)設(shè)程序有序閃爍，這可以大大降低太陽能標(biāo)牌安裝的難度，不需要安裝到導(dǎo)線了。用于道路的電子系統(tǒng)必須能抵抗強(qiáng)烈的來自車輛及其他無線電產(chǎn)品的電磁干擾，也要符合惡劣的物理環(huán)境。 (2)用于行人過街感應(yīng)的太陽能標(biāo)牌 行人過街感應(yīng)標(biāo)牌是在行人通過馬路時(shí)，太陽能標(biāo)牌捕捉到過往行人發(fā)出的紅外線，標(biāo)牌上的LED發(fā)出閃爍警示信息，來達(dá)到提醒過往司機(jī)的目的。行人過街感應(yīng)標(biāo)牌是屬于智能交通產(chǎn)品，道路狀況日益復(fù)雜，這項(xiàng)產(chǎn)品是符合交通發(fā)展趨勢(shì)的。 5、太陽能標(biāo)牌的壽命問題。 有哪幾個(gè)方面的因素 影響到太陽能標(biāo)牌的壽命呢? (1)標(biāo)牌材料： 現(xiàn)在公路交通標(biāo)志牌都是采用鋁板制作，由于回收價(jià)值高,不法分子就把偷盜交通標(biāo)志牌做為了生財(cái)之道。廣東省的小標(biāo)志一年被盜60%以上。太陽能標(biāo)牌的價(jià)值高過普通標(biāo)牌，所以更應(yīng)考慮太陽能標(biāo)牌的防盜問題。 按“無商業(yè)回收價(jià)值”這一思路，使盜竊分子無利可圖。目前國內(nèi)交通行業(yè)對(duì)新的替代材料也做了大量的有益的探索，模壓玻璃鋼材料對(duì)反光膜附著力強(qiáng)、抗風(fēng)荷載性強(qiáng)、耐老化、造價(jià)低，是一種理想和成熟的標(biāo)志板面防盜材料。 (2)太陽能板的壽命 太陽能板照片 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，硅系列太陽能電池發(fā)電是目前發(fā)展最成熟的，太陽能電池優(yōu)劣、壽命就主要取決于硅片。目前硅片按材料的結(jié)晶類別一般分為三種：?jiǎn)尉Ч琛⒍嗑Ч韬头蔷Ч?。單晶硅光電轉(zhuǎn)換效率最高，量產(chǎn)時(shí)其效率都能達(dá)到15%，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位，價(jià)格偏高。多晶硅、非晶硅效率只有10%左右。相比較而言，非晶硅成本最低，弱光效應(yīng)好，但非晶硅光電效率衰減快，穩(wěn)定性不高，因此在戶外交通產(chǎn)品應(yīng)主要選擇單晶硅的太陽能電池。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:單晶硅電池壽命長達(dá)15年以上，而且15年后其光電轉(zhuǎn)換效率仍能達(dá)到最初的85%。 (3)LED的壽命 LED作為一種新型光源在各個(gè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，究其原因無不外乎以下幾點(diǎn)：1.壽命長，就目前各個(gè)區(qū)域各個(gè)品牌生產(chǎn)商量產(chǎn)的LED芯片來說，其最長工作時(shí)間普遍達(dá)到10年以上，而且是連續(xù)工作。2.節(jié)能，LED的電光能量轉(zhuǎn)換率是普通白熾燈的5-8倍，獲得同樣的光照亮度能節(jié)省60%以上電量。 (4)電池的壽命。 太陽能產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理中都是要將光能轉(zhuǎn)化為電能后儲(chǔ)存，以作后備，在無陽光照射情況下，由儲(chǔ)能設(shè)備續(xù)電。儲(chǔ)能設(shè)備目前主要有三大類:電池儲(chǔ)能、電容儲(chǔ)能、電感儲(chǔ)能，其中電池儲(chǔ)能因?yàn)槿萘看?、體積小、成本便宜等優(yōu)點(diǎn)相對(duì)使用比較廣泛。作為太陽能標(biāo)牌是適合用電池儲(chǔ)能的。儲(chǔ)能電池即蓄電池，它根據(jù)內(nèi)部材料又劃分為鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池等幾個(gè)類別。符合交通戶外環(huán)境的電池要屬鎳氫和鋰電，因?yàn)橄鄬?duì)而言它們?cè)诟叩蜏靥匦?、容量體積比、環(huán)保、壽命方面是優(yōu)于鉛酸電池的。如果以保持60%容量統(tǒng)計(jì)鉛酸電池循環(huán)次數(shù)在400次左右，鎳氫電池在500次左右，鋰電在600左右。在這里所謂的循環(huán)次數(shù)是指把電池全沖全放，滿作為一個(gè)周期。而實(shí)際上太陽能標(biāo)牌需考慮陰雨天因素，電池是大部分時(shí)間在放掉1/5電量時(shí)就充電的，這種淺放淺充的浮充電狀態(tài)的工作方式是可以大大延長電池使用 年限的。即便這樣，太陽能標(biāo)牌如果采用鋰電照常規(guī)使用，壽命也只有4年左右。 從太陽能標(biāo)牌的以上幾個(gè)主要組成部分可以分析出：電池是制約其壽命的瓶頸。該類產(chǎn)品的電池應(yīng)該注重防潮的同時(shí)，應(yīng)該方便更換。
