LED路灯毕业设计.doc

摘 要对现有太阳能LED路灯的市场进行了调查，了解产品的信息资料。分别从国内外所面临的形势，即国内外的能源、环境问题等，对现有太阳能路灯的风格进行了探讨，认为现有太阳能路灯结构单一，并且造型并不是很美观，同时也对路灯的使用环境以及太阳能路灯的结构进行了调查，了解太阳能路灯以及LED路灯的原理和结构，进行了设计定位，外观设计突破原有路灯的外观结构，设计的太阳能LED路灯的外观，由各种植物的叶片展开联想，结合结构设计进行了最后的外观设计定位。运用产品造型设计和工业设计心理学和色彩学等方面设计一款符合市场需求的太阳能LED路灯。 关键词：绿色设计；节能；太阳能； LED路灯Abstract It not only has carried on the investigation to the existing solar energy LED street lights market, and makes the understandings of product information, but also the discussion to the existing solar energy street lights style separately from the situation which domestic and foreign faces, namely domestic and foreign energy, environment question and so on. Thought that the existing solar energy street light structure is unitary, and the modelling is not very artistic. At the same time has carried on the investigation to the environment of street light as well as the solar energy street lights structure. It has known that the solar energy street light as well as the LED street lights principle and the structure, has carried on the design localization. The outward appearance design breakthrough original street lights outward appearance structure. The designed outward appearance of solar energy LED street light launches the association by each kind of plants leaf blade. The union structural design has carried on the final outward appearance design localization.Using product aspects and so on modelling design and industrial design psychology and chromatics design one section to conform to the market demand solar energy LED street light.Key words: Green design; Energy; Solar; LED street lightIII目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1课题背景11.2课题研究来源11.3文献综述21.3.1中国路灯的发展概述21.3.2国外路灯发展概述41.3.3现代路灯的发展趋势5第2章 产品资料收集和分析72.1路灯调查72.1.1路灯的分类72.1.2路灯在道路环境中的功能92.1.3路灯的造型风格102.2太阳能路灯调查132.2.1太阳能路灯的概念132.2.2太阳能路灯的结构142.3LED路灯的调查162.3.1LED简介162.4太阳能路灯道路环境的调查17第3章 产品设计 183.1现有产品缺点分析183.2太阳能LED路灯基本工作原理183.3设计定位193.3.1使用环境定位193.3.2造型定位193.4人机工程学分析19第4章 产品设计的实现214.1设计草图214.2选定方案244.3设计草模制作254.4设计色彩方案274.5效果图304.6尺寸图314.7展示模型制作过程334.8爆炸图35结论36致谢37参考文献38附录 展示设计 39CONTENSAbstractIChepter1 Introduction11.1Introduction background issues11.2Research sources11.3Literture review21.3.1Overview of the development of Chinas street lamps21.3.2Overview of the foreign street development41.3.3Development trend of modern lamp5Chepter2 Product data collection and analysis72.1Lamp survey72.1.1Street classification survey72.1.2Lights on the road environment features92.1.3 Lamp style102.2Solar street light survey132.2.1 Concept of solar street light132.2.2 Structure of solar street light142.3LED street light survey162.3.1 LED introduction162.4Solar street lamp road environment survey17Chepter3 Product design183.1Shortcomings of existing products183.2Basic working principle of solar LED street light183.3Design position193.3.1User position193.3.2Modeling position193.4Human engineering19Chepter4 lmplementation of product design214.1Design sketches214.2Selected program244.3Grass production model design254.4Design color scheme274.5Effect picture304.6Size chart314.7 Show the process of modeling334.8Exploded view35Conclusion36Acknoledgement37References38Appendix Exhibition design39第1章 绪论1.1 课题背景现今，太阳能LED路灯在我国的市场还未得到普及 ，其因素有很多方面，主要为芯片的价格较高，基本依靠国外进口造成整体路灯成本较高，还有壳体材料技术等方面成为影响消费的阻碍，国内的太阳能LED路灯起步晚，我国照明用电量已占总用量的12%。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约20%35%，按保守的数量采取20%的计算，全国节约的电能价值非常巨大。而太阳能LED照明的推广应用，让“绿色照明”实现了新的跨越。太阳能路灯以太阳光为能源，白天充电、晚上使用，无需铺设复杂、昂贵的管线，可任意调整灯具的布局，安全节能无污染，充电及开/关过程采用光控自动控制，无需人工操作，工作稳定可靠，节省电费，免维护。太阳能路灯的实用性已充分得到人们的认可。所以尽快开发适合中国市场的，提高太阳能LED路灯的质量和外形设计是必要的，全面推动我国的太阳能LED路灯的发展。1.2 课题研究来源人类与环境是相互作用影响的。人类在一定的自然环境条件下通过利用自然环境、改造自然环境得以生存并不断的向前发展，同时，人类也在不断地影响自然环境。人类与环境之间相互作用。传统的路灯设计的耗电量十分巨大，尤其传统的纳灯泡的耗电量更是如此，所以如果解决这个问题将会给环境和社会带来十分巨大的影响，所以针对这个问题进行了研究。中国的整个路灯市场的规模极大，仅2007年就安装了1700万盏。当然，其中大部分为普通交流电高压钠灯,而不是太阳能LED路灯。假如2009年的全部路灯安装数目可以达到2000万盏，而且全部改用太阳能LED路灯，那么所需的太阳能电池板的总功率将达到800万千瓦。而发改委提出的到2020年才180万千瓦的任务，明年2009年就可以超额4.4倍完成。而且三年下来，它的总功率将超过2400万千瓦，远远超过花费18年造成的三峡水电站的总装机容量（2250万千瓦）。这些年来为普遍安装的主要原因是芯片的核心设计有国外掌握，国内的路灯生产企业没有自己的芯片厂，造成整体的成本较高。随着科技的发展，我国太阳能资源的陆续开发，技术的趋于成熟，太阳能路灯的发展指日可待。绿色环保的新能源的开发成为现今的主流，在这样的背景下，完成太阳能LED路灯的外观设计的任务。1.3 文献综述1.3.1 中国路灯的发展概述17世纪中期之前，世界上没有路灯。人们夜间出行只能随身携带照明器具。以达到夜间照明道路的功用。从出土的历史文物和文字记载看来，早在殷商时期，人类就学会使用松脂火来夜行照明。礼仪燕礼云“宵则庶子执烛于东阶上，司宫执烛于西阶上，甸人执大烛于庭，人为大烛于门外”礼仪少礼又云“烛不见跋”，“但在地曰燎，执之曰烛，于地广设之曰大烛，其燎亦名大烛”，贾公彦疏：“烛，樵也，古者无麻烛而用荆樵” 1。可见，烛是一种类似于火把的照明器具，由于手持方便，可见在西周时期“烛”被广泛应用在夜行照明。到了两汉末期，针对夜间出行的功能出现了一种名为“行灯”的专用灯具。“行灯”的造型大多没有底座和立柱，灯的下盘设有三个矮足，可以在行动中持之照明。西汉时期灯笼的出现，为人们夜间照明带来了众多的便利。灯笼的结构多采用木质或者竹制框架，周围以布或者纱等材料覆盖包裹住，由于其独特的半封闭式结构可以遮风避雨，光源不易被熄灭，所以常常被人们用作夜行照明。古代中国的火焰灯具时期也有固定的路灯装置，这类灯具高在2米左右，一般用石质材料制作而成，以防风雨。都是建筑房屋式造型，中间掏空，一边光线投射进来，见图1-1。图1-1 火焰灯具清朝光绪年间，由于煤油的价格低廉被广泛应用。所以一些地方用上了煤油路灯。煤油路灯的样式并不统一，内用灯芯，外用罩。1882年7月26日，上海首次使用电灯，此后中国开始了电灯时代。最初的光源是采用白炽灯，后来发展到高压汞灯，高压钠灯等，见图1-2。图1-2 早期路灯1.3.2 国外路灯发展概述西方早期的路灯也有用灯笼制作的路灯，1417年，伦敦的市长亨利巴顿命令市民在室外悬挂灯具照明。不久。法国也效仿了这一做法。到了16世纪，法国居民也被要求在临街的窗户上挂照明灯具。1667年路易十四时期就有了专门用于道路照明的灯笼被悬挂在跨街道的绳索上。并且路易十四还正式办不了城市道路照明法令，这部法令路易十四的统治才被称为法国历史上的“光明时代”。1669年荷兰人Jvander海登发明了道路照明的油灯，并在他的家乡阿姆斯特丹（Amsterdam）使用。1680年前后，柏林出现了把灯笼悬挂在专用的支柱上的现象，后来又将灯笼改为悬挂在街灯立柱上在伦敦，直至18世纪还是采用过去古老的形式，把自备照明的灯具挂在自家的住房上。1792年的时候，苏格兰工程师威廉默多克发明了煤气灯，这时候，煤气也因此取代了油脂这一类灯具燃料。1799年，威廉默多克雇用了包顿瓦特公司最资深的工程师来生产了煤气灯装置。仅仅四年之后，伦敦的街道等地方就用上了煤气灯来照明。随后其他国家也先后使用了煤气灯照明。1810年由于煤气灯的众多的优点，使得其在城镇道路中占据了优势。1816年，美国的巴尔的摩市用上了煤气灯照明，巴黎也尾随其后。1850年至1870年的20年期间，是煤气灯使用的黄金时期，欧洲各个国家和美国基本上都用上了煤气灯照明，人们在煤气灯下工作，所以煤气灯市表示西欧和美国工业发展的象征。19世纪的时候，电力照明拉开了历史的序幕。1844年法国巴黎协和广场首次使用了实验性的碳弧灯照明。到了1879年，一种实用型的碳弧路灯被美国人C.F布拉什研制成功，并且该灯被美国的克利夫兰市正式采用。不久这种灯很快在其他城市得到推广，从而使道路照明完成了彻底的变革，见图1-4。图1-4 1881年布拉什的碳弧路灯在纽约被使用1879年爱迪生发明了白炽灯，并很快得到了推广，因此，热闹的店街和闹市街，百货店和商店都营业到深夜，繁荣的巴黎市因此盛行彻夜亮灯的盛况，“把夜晚成白天”的说法也成为了时尚的象征。在接下来的100年的时间里，各种电光源相应研制成功，人类从此摆脱了黑夜的事实4。在我国，太阳能路灯的研究方向主要是针对以地理形势、气候特征以及环境特点为基础的提高光电转换、优化控制系统、人性化的光控系统等。如今，太阳能路灯的应用已取得了显著的成效，在我国的很多地区都得到了应用。1.3.3 现代路灯的发展趋势随着夜间活动时间的延长，路灯在人们夜生活中所占的比重越来越大。人们对路灯的功能要求也越来越高，除了照明，路灯还肩负起其他功能，比如美化城市、突出文化底蕴、方向指示等功能。路灯在不断改善人们的生活，在提高人们的生活质量。但同时，环境、能源的问题也在不断挑战人们的生活水准，未来路灯的发展趋势就在这一矛盾中孕育而生，主要表现在以下几个方面。 (1)道路照明智能化城市网路普及及建设使得道路监控系统得到了很好的发挥，路灯的远程智能控制成为当前城市道路照明系统建设中需要解决的问题之一。也是未来路灯发展的方向。(2)造型风格的多元化在今天，路灯的造型设计已经不再走单一的风格路线，由于路灯功能的细分，不同场合的路灯不可能拘泥于某一种形式，在路灯设计中，不仅仅需要强调照明，更加强调装饰性和美学效果，需要与周围环境相一致，现代灯具的造型风格除了突出现代照明技术的作用，还应强调个性和与背景环境协调，注重表面灯具材料的质感。第2章 产品资料收集和分析2.1 路灯调查2.1.1 路灯的分类路灯的种类非常的多，外形千变万化，功能更加多种多样，所以分类没有一个统一的标准，人们可以根据实际的需要对灯具进行分类，常见的分类主要有：1. 低位置路灯灯高0.3-1.2m，主要用于照射植物，营造氛围或狭窄的人行道，起照明引导作用，见图2-1。图2-1 低位置路灯2步行和散步路灯灯柱的高度在4-12m之间，此类灯具造型多样，设计注重细节部分处理，一般设置于道路的一侧，也可自由布置灯具的位置，见图2-2。图2-2 步行灯3 普通干道和停车场路灯：灯体高度在4-12，造型一般比较简洁，光源较强，灯距在20-50左右，见图2-3。图2-3 停车场路灯4 高杆路灯：高杆路灯高度在20-40之间，照射范围比较宽广，此类路灯一般用于站前广场、大型停车场、露天体育场、大型展览场等5，见图2-4。图2-4 高杆路灯2.1.2 路灯在道路环境中的功能作为道路环境中设施，谈到路灯的功效，人们很容易联想到路灯最基本的两大功能，既实用功能和装饰功能，事实上，路灯作为道路环境设施中的一部分，应该把它看作一个综合体，用灵活和全面的态度来审视它的功能，所以可以基本划分为四个功能。1. 基本的实用功能路灯的照明是最易为人类所感知的功能特性。由于人类夜生活时间的不断延长，人类暴露在路灯下的时间也越来越长，所以，本着对人类健康负责的态度，和以人为本的精神，路灯的照明一般需要满足一下的一些要求，首先满足物体的可见度的需要，确保安全性和对方向的辨认，然后还要满足人的识别，使使用者感到舒适和健康，以及防止眩光，所讲光的颜色与环境相适合。2. 环境性功能将环境的功能予以强化。一些城市的夜景灯的功能除了照明外，本身作为一种环境塑造了城市的夜间文化。3. 装饰性功能具有将环境美化或者装点的功能，见图2-5。图2-5 装饰性路灯4. 复合功能城市中的一些设施可以同时把几项使用功能集于一身，例如，很多路灯的灯架上常常悬挂上路标和信号灯等，或者本身就具有引导和隔离的功能6。2.1.3 路灯的造型风格近年来，随着科技的进步，物质生活的越来越丰富，是的路灯的功能叶越来越明确，其风格划分也开始明细化，不同的道路采用不同的风格的路灯，不仅对交通安全、社会治安起着重要作用，还能美化市容。装点环境。在小区、庭院、公园等非机动车的道路区域中，由于很少有机动车出没，所以道路宽度要求没有特别要求，路灯的设计造型风格多种多样，主要可分为：（1） 仿古灯：模仿古代风格的路灯，例如宝塔灯、宫廷灯，见图2-6。图-6 宫廷灯（2） 欧洲风格路灯：以曲线线条的铸铁灯为主，崇尚自然的流畅。见图2-7。图2-7 欧式风格路灯（3） 现代风格路灯：几何化设计，线条简单，流畅，见图2-8。图-现代风格路灯（4） 其他风格：以某一主题为理念的路灯，例如以中国元素为主题的中国结路灯，给人们带来了浓厚的文化气息，见图2-9。图2-9 中国元素街灯2.2 太阳能路灯调查2.2.1 太阳能路灯的概念太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明。1. 太阳能路灯功能是以太阳能作为电能供给,用来提供夜间道路照明,采用高光效照明光源设计,具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠,不消耗常规能源,使用寿命长等优点,属于当今社会大力提倡利用的绿色能源产品。2. 太阳能路灯的特点及优点(1)特点：太阳能路灯采用高效单晶(多晶)硅太阳能电池供电,采用免维护密封型蓄电池贮存电能，用高效节能灯照明,并采用先进的充放电和照明控制电路,具有性质可靠、发光效率高、亮度大、安装方便、无需铺设电缆电线，无需交流电能和电费,采用直流供电,光敏控制，安全可靠、节能、经济、环保、实用、寿命长(太阳能电池可用1520年,蓄电池可用57年)。(2)优点：以太阳能光伏电池提供电能，环保、无污染、无噪音、无辐射。使用安全，绝无触电、火灾等意外事故，方便安装简洁，只需要有一个基座固定，所有的线路和控制部分均放置在灯架之中。寿命长，智能化设计，质量可靠，,绿色能源，而且投资少。一次性投资与交流电等价,并且长期受用，适用范围广，来源容易，太阳能源于自然,特别适合于绿地景观灯光配备,小区照明，工业开发区，各大院校室外灯光照明。其运行维护成本低廉，除了阴雨天转换成市电供电会产生小部分电费成本外，运行成本几乎为零,整个系统运行均为自动控制，无需人为干预，几乎不产生维护成本见7，见图2-10。图2-10 太阳能路灯2.2.2 太阳能路灯的结构太阳能LED路灯的基本结构由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池）和灯杆等部分构成8,见图2-11。图2-11太阳能路灯的结构. 太阳能板太阳能电池组是由半导体材料制作而成的，这些材料主要是晶体硅。目前太阳能电池组有单晶硅电池组、多晶硅电池组、非晶硅薄膜太阳能电池等。. 光源在光源的选择上常常还需要考虑到高光效，节能，因为太阳能电池板的光转化率有限，并且在持续的降雨经常会延续的情况下，采用节能光源更是关键所在。. 蓄电池 蓄电池是太阳能路灯的动力源泉，在选择太阳能路灯的蓄电池的时候，要考虑太阳能电池的寿命、储电能力和蓄电池的大小。.灯架的结构灯架是太阳能路灯设计的重点，因为灯架的结构非常重要，它既要表达灯具造型的风格，同时还要承担着将所有其他零件合理配置于一体的作用。灯架包括灯房和灯杆两个部分。(1) 灯房：灯房主要是指封闭光源的外壳，但是除了光源外，灯房的设计要考虑到是否能放下相关的零件的空间，还要考虑到灯房是否够结实，灯房是否达到密封等级，防止外界的破坏等。(2) 灯杆：设计太阳能路灯杆时候应该考虑到灯杆的材料，室外的太阳能路灯的材料的选择以耐用、美观为主。由于光源的高度各有不同，要依据使用的目的，分开设计灯具支架。当照明的目的是为了能够均匀的照亮地面，让行人能够更加安全，全面地识别路面情况的时候，可采用高位置光源还有就是支架重心,太阳能路灯较传统路灯更应该注意重心的设计，由于太阳能板的面积大，有一定的重量，所以在设计支架的整体造型时，不能过于庞大，还要考虑抗风问题，焊接的部位应该结实9。2.3 LED路灯的调查2.3.1 LED简介作为一种但导体发光材料，与其他发光材料相比较，以其耐用，高效，亮度高、节能、环保、散热快的优势，在国内外有很大的市场，LED光源在景观照明领域取得了一定的成功，LED路灯的开发研制，开辟了更广阔的天地，LED在散热、光衰等一系列关键技术上比高压钠灯、节能灯有一定的市场。河北保定电谷以天威、英利为龙头企业，在中国及世界做出来一片天空。最近中国科技部组织实施了“十城万盏”计划，得到了全国各地的积极响应，创造出庞大的LED路灯市场，国内外一些应用试点示范也在如火如荼的展开。LED作为路灯的光源的优点有： (1)LED路灯本身具有光的指向性，没有光的漫射,保证光效。(2)LED路灯有独特的二次光学设计，将LED路灯的光照射到所需照明的区域，即路面,进一步提高了光照效率，达到节能目的。(3)LED的光源效率目前已达100lm/W,而且还有很大的发展空间，理论值能达到250lm/W。而高压钠灯的发光效率是随功率增加才有所增加，因此，总体光效LED路灯比高压钠灯强。(4)LED路灯的光显色性比高压钠灯高，高压钠灯显色指数只有23左右，而LED路灯显色指数可达到75以上，从视觉心理角度考虑,达到同等亮度,LED路灯的光照度平均可以比高压钠灯降低20%以上(参照英国道路照明标准)，而且，在中间视觉水平下，人眼在高色温环境里比低色温环境更容易辨别事物，避免了某些危险状态的发生。(5)LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍达到道路使用照度要求，因此，LED路灯在使用功率的设计上可以比高压钠灯低 。 (6)LED路灯可以自动调光，能实现在满足不同时段照明要求，最大可能的降低功率，节省电能。(7)LED是低压直流器件，驱动单颗LED的电压为安全电压，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。直流的特点使LED特别适合与太阳能或者风电结合使用10。 2.4 太阳能路灯道路环境的调查1. 机动车道与太阳能路灯要考虑到司机能够及时发现路面状况，司机能够清楚地观察到道路的路线、宽度、以及结构形式等道路条件，能够清楚路面的干湿，凹凸以及路面有无缺陷等11。2. 步行道与太阳能路灯能够维护人生安全，也就是安全的照明能帮助行人及时发现道路前面的情况。还有应该能够增加美感，路灯在提供照明的同时还能够美化环境适当的光色，灯具的造型，对装点城市功不可没12。3. 住宅小区与太阳能路灯小巷，小型花园、小区户外健身等都属于住宅小区。该区域以居住为主要目的，光源布置应以走路为主，光亮不需要高，宜采用半截型光源，防止过都得光影影响周围居民的生活，造成光污染13。第3章 产品设计3.1 现有产品缺点分析(1)整体外形结构单一，电池板在整体路灯的头部，结构单板冷漠不协调，颜色单调。(2)在阴雨天太阳光照不足，吸储存电能收的电能需要打开路灯，(3)若某地区连续阴雨天，蓄电池储电量不足时，光照的将会受到影响，同时也会影响太阳能路灯的使用寿命。(4)太阳能电池板的造价，现在还比较高，大约在20元/瓦左右，是太阳能LED路灯的主要成本开支。然而太阳能电池板的单价正在急剧降低，多晶硅的价格在08年达到最高峰，大约为470美元/公斤。然而它现在正在以惊人的速度跌落，估计用不了一两年，它就会跌落到原来的40美元/公斤。薄膜太阳能电池的单价很快就会降低到7元/瓦，也就是比现在低3倍1。3.2 太阳能LED路灯基本工作原理系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池15。3.3 设计定位3.3.1 使用环境定位街道和公园小区照明使用。3.3.2 造型定位由于现代都市的人们，忙于工作很少去野外亲近大自然，感受绿色生活，所以如何才能使都市的人们，在忙碌的同时也能领略到自然的气息，成为本次设计的关键，必须保证其结构满足零件所需的设备空间。结构设计并且能够抵抗外部环境所带来的损害，基于以上因素，太阳能LED路灯的外观设计上仿生设计，由植物的叶片形状展开联想设计，因为植物通过叶片的光合作用产生能量维持整个生命周期，太阳能LED路灯也是通过吸收光能储存能量实现整个照明作用，给忙碌的人们带来新意和情趣。使路灯也能成为人们眼中的一道风景线。3.4 人机工程学分析1. 灯高（1）灯具安装高度，同一街道灯具安装高度必须一致,即发光中心到地面高度。（2）特殊灯型根据设计要求安装，灯的高度在致相当于需要被照明马路的宽度。只在一侧照明时 HL; 在两侧照明时 HL/2 其中，H：灯具安装高度（米）, L：宽（米）。2. 灯具仰角 （1）灯具仰角街道宽度及灯具的配光曲线来决定，每条街道的仰角应一致。 （2）灯头可调时，应使光源中心线落在路宽的L/3-1/2范围内。 （3）对长臂灯（或支臂灯）灯身在安装后，灯头侧应比电杆侧仰起1毫米。 （4）特殊灯具应根据配光曲线来决定灯具仰角。3. 路灯灯具部分 （1）灯具应牢固端正，谢绝有松动，歪斜现象。 （2）灯罩应完整无损，没有破碎。 （3）搪瓷灯伞锈蚀，变形者应更换。 （4）灯具反光镜面失效，应更换。4. 灯杆依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。. 灯矩阵大小根据所需照明时间LED路灯每天的工作时间应同一般路灯的工作要求,设计应考虑冬天日照时间短时,其工作时间应能在12小时之上。由于LED灯受天气影响较大,如遇连续阴雨天就使LED灯缺乏电能而无法使用。在设计时应充分考虑太阳能电池板及蓄电池的容量。. 防雷接地LED路灯的工作电压一般为12V或24V,属安全电压,不做电气保护接地。但LED路灯金属灯杆应做防雷接地,接地电阻不大于10。. 蓄电池的选择根据容量计算：蓄电池容量=光源用电功率每天所用时间/用电电压连续阴雨天15(损耗系数)。. 电池板的功率计算Wp=灯具负载功率灯具所用时间/当地日照系数 2.3第4章 产品设计的实现4.1 设计草图1方案一 根据君子兰的叶片展开联想，君子兰的花语是高贵、典雅、有君子之风。灯柱为中空设计减少风的力度，保证灯柱的抗风性能，电池板与灯具一体化设计。外观给人自然绿色的感受，让人们走在道路的两旁也能感受到自然的气息，结构简洁，外形明确流畅，见图4-1。图4-1 方案一2方案二 同样采用仿生设计，由马蒂莲的花叶展开联想并将其抽象设计，其花朵为白色，花茎为绿色，其代表纯洁和有爱，给人以安静的抚慰。将叶片做成中空形态，中间是灯柱芯，使其整体轻松简洁，在夜晚给行走在路上的人们一种安逸，轻松的，见图4-2。图4-2 方案二3方案三 由银杏叶片的形状展开联想设计，银杏叶不但是一种药材，它代表了坚毅和沉着，而且它的形状就像是一把优雅的小扇子，带给人们健康的同时也带来的视觉享受。设计成双臂路灯，太阳能板分别安在灯罩的上部，进行整体化设计，减少材料和结构设计，见图4-3。图4-3 方案三4方案四由植物的复叶联想设计，成串的叶片在风中飘动，错落有致，让人回味无求。倾斜的角度设计，是为了倾角能更好的吸收太阳能储存能量，整体设计进行一体化设计，节约了成本，见图4-4。图4-4 方案四5方案五根据植物的幼芽形态进行展开设计，给人以希望和对真实自然的感悟，在产品外观上将电池板与灯罩进行整体化设计，给人自然的亲近感，并LED灯泡做成矩阵，见图4-5。图4-5 方案五6 方案六根据蕨类植物的叶片形态展开联想，它代表了信任和依赖，在设计中，路灯的整体曲线流畅，双臂设计将电池板与灯罩进行整体化设计，使人感到自然的气息，并且与周围的景观融为一体，见图4-6。图4-6 方案六4.2 选定方案经过对六张草图从产品的功能作用和经济价值等各方面进行全方面的对比和分析，选定方案一，因为此方案的设计外观形态采用仿生设计，整体结构简洁大方，电池板与灯具结合在一起，同时将控制箱隐藏在灯体内部，保证使用作用的同时使得整个设计也更加简洁流畅。此外由植物的叶片形状展开联想设计，由植物通过叶片的光合作用产生能量维持整个生命周期，太阳能LED路灯也是通过吸收光能储存能量实现整个照明作用。通过这些启发，可以将这个特征也太阳能LED路灯设计融为一体外形给人自然绿色的感受，让人们走在道路的两旁也能感受到自然的清新，给繁忙的都市带来绿色的气息，使人们也更加愿意接受它。4.3 设计草模制作随着计算机的发展，设计师使用的工具也越来越依赖数字工具设计和制作模型，在抽象的数字转化中，缺少人对产品的真实感受，设计的产品中必然存在缺点，所以草模型的制作，有利于设计师可以通过真实的生理、心理、甚至视觉感受，发现产品设计工程中存在的问题，能够在制作草模型中进行修改，进行测试，最终达到满意的效果。在本次草模制作过程中，首先根据设计好的尺寸用剪刀剪裁卡纸，然后将利用固体胶将卡纸部件进行粘接，最后，进行整个草模的整体，看是否有缺陷，使用的主要材料为卡纸，运用刻刀、直尺等工具，按照1；10的比例制作了草模，草模制作使我更好的了解太阳能路灯的造型和尺寸，见图4-6及图4-7。(a)(b)(c)(a)制作工具 （b） 制作过程 （c）太阳能LED路灯图4-7 草模制作4.4 设计色彩方案1. 配色方案一 白色给人高科技，纯净明亮质感，现住宅住宅小区和街道非常干净，白色的配色方案可以很好的融合到环境中，白色路灯和周围环境相互映衬，增加美感，见图4-8 。图4-8 配色一2. 配色方案二黄色在中国人的审美中代表着华贵，采用这种颜色结合简洁的造型，凸显整体造型的精致，能够为环境增色不少，见图4-9图4-9 配色二3. 配色方案三绿色代表着生命的气息，希望和真实自然，给人清新和向上的感受，与小区的绿化融为一体，整体和谐，带来轻松愉悦的感受，见图4-10。图4-10 配色三4. 配色方案四红色给人一种热情，吉祥和喜悦、明亮和高贵的感受，与小区绿化带形成鲜明的对比，给以人鲜明的印象，见图4-11。图4-11 配色四4.5 效果图使用3D建模后，并且使用Vray渲染加工，最大限度的使用了大学期间所学到的软件，经过photoshop的后期效果处理，形成最终效果图，见图4-12。图4-12 效果图4.6 尺寸图对产品的方案确定后，利用CAD软件，画出尺寸图，针对本次设计的太阳能LED路灯绘制了三视图和局部视图见图4-13。图4-13 尺寸图4.7 展示模型制作过程通过模型制作可以使设计师比较直观的了解产品，便于发现设计中的不足，发现产品结构中存在的技术，心理色彩、工艺加工等问题，从而提出解决方案，优化产品的结构设计和外观设计。在本次设计过程中；模型制作材料：ABS板、螺钉、手摇自动漆等。工具：刻度尺、丙酮、针管、锉等。模型比例： 1：5模型制作过程如图首先根据设计好的尺寸，用刻刀在ABS板上切割，然后进行了打磨和粘接，其次制作灯头，底座等零部件，最后组装在一起，进行了喷漆工作，见图4-14。（a）模型制作初期（b）图喷漆后模型（c）图模型成品图4-14 模型制作过程4.8 爆炸图爆炸图是为了更好的了解产品的外观以及结构，可以更加直观的看到产品的内部结构及部件间的连接结构和方式，见图4-15。图4-15 爆炸图结 论太阳能路灯已经开始被应用到我们的生活，但我国的太阳能路灯的设计研究才刚起步。如今的路灯已经不仅仅是提供照明光源的一种工具，它还承担着营造城市夜晚光环境；保护人民生命财产安全等的重要责任；它对人们的身心健康，生活质量有着直接的影响。因此，对太阳能路灯的设计研究有着非常重要的现实意义。本文从路灯的概念入手，对路灯进行系统的了解，因为太阳能路灯虽然是个新兴事物，但仍然属于路灯这一大队伍。所以，通过概念的分析，我们站在理论的高度