SOLARTODO 6m 村道オールインワン 40W ソーラー街灯：技術的深掘り

1.0 はじめに：農村および市町村の照明の再定義

SOLARTODO 6m 村道オールインワン 40W ソーラー街灯は、オフグリッド公共照明におけるパラダイムシフトを表し、村、農村道路、および周辺都市のアプリケーション向けに信頼性、性能、低総所有コストを特に考慮して設計されています。この完全統合システムは、高効率の太陽光発電（PV）モジュール、長寿命のリチウム鉄リン酸（LFP）バッテリー、インテリジェントMPPTコントローラー、そして高光束効率のLED照明器具を一つのコンパクトなユニットに組み合わせています。6メートルの熱浸漬亜鉛メッキ鋼製ポールの上に取り付けられた40Wモデルは、最低4日間の自立性を持ち、温帯気候における悪天候の長期にわたる期間でも信頼性のある操作を保証し、一貫した高品質の照明を提供するように設計されています。

この製品は、PVスタンドアロンシステムに関するIEC 62124や照明器具に関するIEC 60598など、厳格な国際基準に準拠しており、安全性、性能、耐久性を保証します。6,800ルーメンを超える光束とスマートな省エネ機能を備え、従来の100-150W高圧ナトリウム（HPS）ランプと比較して優れた照明を提供し、グリッドエネルギーを消費しません。オールインワンのアーキテクチャは、クリーンで現代的な美学を提供するだけでなく、物流を簡素化し、ポールごとの設置時間を30分未満に短縮し、盗難や破壊行為に対する固有のセキュリティを提供します。この文書は、システムのコンポーネント、性能指標、および運用インテリジェンスに関する包括的な技術概要を提供します。

2.0 システムアーキテクチャ：統合設計の力

6m 村道オールインワン 40W のコアイノベーションは、すべての重要なサブシステムを単一の堅牢で気密性のある（IP66）エンクロージャに共置する統合設計にあります。この設計哲学は、従来の分割型ソーラー照明システムにおける一般的な故障ポイントである、別々のコンポーネント間の複雑な配線を排除します。約25kgの重さを持つ統合ユニットには、80Wpのソーラーパネル、300Whのバッテリーパック、制御エレクトロニクス、40WのLEDモジュールが含まれています。

この統合により、いくつかの重要な利点が得られます：

1. 最適化されたエネルギーフロー： パネル、コントローラー、バッテリーの近接により、DC伝送損失が最小限に抑えられ、長いケーブルランを持つシステムでは5-10%に達することがありますが、当社の統合設計ではこれらの損失を1%未満に抑えています。
2. 強化された熱管理： アルミニウム合金のハウジングは、LEDモジュールとバッテリーマネジメントシステム（BMS）からの熱エネルギーを効果的に放散する統合ヒートシンクを備えており、コンポーネントの温度を最適な動作範囲（-20°Cから60°C）内に維持します。これは、LEDの50,000時間以上の寿命とLFPバッテリーの2,000サイクル以上の寿命を保持するために重要です。
3. プラグアンドプレイ設置： ユニットは事前に配線され、工場でテストされています。設置は、統合された器具をポールに取り付け、提供されたブラケットで固定するだけです。これにより、分割システムと比較して現場での労働コストを最大70%削減できます。
4. 美観とセキュリティ： スリムで自己完結型のデザインは、視覚的なフットプリントを小さくし、盗難や損傷に脆弱な外部コンポーネントや配線を排除します。

3.0 太陽光発電エンジン：80Wp 単結晶TOPConパネル

エネルギー生成は、トンネル酸化物パッシベーション接触（TOPCon）セル技術を備えた最先端の80Wp単結晶ソーラーパネルによって行われます。この高度なセル構造は再結合損失を大幅に削減し、セル効率を23%以上に引き上げ、従来のPERCセルの18-20%の効率と比較して著しい改善を実現します。パネルの総モジュール効率は21%を超え、4ピーク日照時間（PSH）の平均的な日で320Wh以上のエネルギーを生成し、300Whのバッテリーを完全に充電します。

パネルは、高透明度の反射防止（AR）コーティングされた強化ガラスで封入されており、光子の捕捉を最大化し、雹や風による破片などの環境危険からの強力な保護を提供し、IEC 61215の衝撃抵抗テストに準拠しています。パネルは25年間の線形出力保証を受けており、年間0.4%を超えない劣化率を保証し、25年間のサービス後に名目出力の84.8%以上を確保します。

4.0 エネルギー貯蔵：300Wh LiFePO4（LFP）バッテリーシステム

システムの自立性の中心には、300Whのリチウム鉄リン酸（LiFePO4またはLFP）バッテリーパックがあります。LFP化学は、その優れた安全性、熱安定性、および卓越したサイクル寿命のために選ばれ、80%の放電深度（DOD）まで2,000回以上の深放電サイクルを提供できます。これは、5-7年のサービス寿命に相当し、鉛酸バッテリーの代替品よりもはるかに長持ちします。

バッテリーは、重要な安全性と性能機能を提供する高度なバッテリーマネジメントシステム（BMS）によって管理されています：

• 過充電/過放電保護： 電圧が安全な閾値（通常はセルあたり3.65Vおよび2.5V）を超えたり下回ったりした場合に電流を遮断し、セルの損傷を防ぎます。
• セルバランシング： パック内のすべてのセルの充電をアクティブまたはパッシブにバランスさせ、使用可能な容量を最大化し、寿命を延ばします。
• 熱保護： 低温カットオフにより、0°C未満での充電を防ぎ、LFPバッテリーにおけるリチウムメッキや不可逆的な容量損失を避けるためにUL 1973などの基準によって義務付けられた重要な機能です。
• 短絡および過電流保護： ヒューズや電子スイッチが危険な故障状態から保護します。

300Whの容量は、40WのLEDをフル輝度で7.5時間以上駆動するのに正確にサイズ設定されています。しかし、インテリジェントな調光戦略により、夜間のエネルギー消費は約75Whに削減され、太陽光入力なしで4日間（300Wh / 75Wh）の強力な自立性を提供します。

5.0 照明器具の性能：40W 高効率LEDモジュール

照明器具は、BridgeluxやLumiledsなどの業界をリードするメーカーからの高性能チップを備えた40WのLEDモジュールで構成されています。これらのチップは、170ルーメン/ワットを超える卓越した光束効率を提供し、合計光出力は6,800ルーメンに達します。この明るさは、幅8メートルまでの農村道路の照明に適しており、平均照度は15ルクスを超え、均一性比（Uo）は0.4を超え、EN 13201の照明クラスM4/M5の要件に準拠しています。

LEDは、光の分布を道路照明に理想的な長方形パターンに形作る精密設計されたタイプII光学レンズと組み合わされています。これにより、光の漏れや空の輝きを最小限に抑え、必要な場所に正確に光を導き、ダークスカイの原則に準拠します。照明器具は70以上の演色評価数（CRI）を維持し、安全性と快適さのために良好な色認識を保証します。LEDモジュールの定格L70寿命は50,000時間を超え、12年以上の運用後（夜間12時間で）初期の明るさの70%以上を保持します。

6.0 制御とインテリジェンス：MPPTと適応型調光

システムのインテリジェンスは、高度な最大電力点追跡（MPPT）コントローラーにあります。MPPTアルゴリズムは、太陽光の照射量や温度に関係なく、パネルの動作電圧と電流を継続的に調整し、可能な限り最大の電力を抽出します。これにより、充電効率は98%以上となり、よりシンプルなPWMコントローラーと比較して20-30%のエネルギー収穫の改善が得られます。

コントローラーはまた、照明スケジュールを管理し、エネルギーを節約するためのスマート調光戦略を実装します。デフォルトプロファイルは以下のように動作します：

• 日没から夜明けまで： 統合フォトセルが自動的に日没時（<10ルクス）にライトをオンにし、夜明け時にオフにします。
• 時間ベースの調光： ライトは夜の最初の4時間、100%の明るさ（40W）で動作し、その後、交通量が少ない深夜の時間帯に30%（12W）に調光し、夜明けの1-2時間前に70%（28W）に戻ります。このプロファイルにより、夜間のエネルギー消費が60%以上削減されます。
• オプションのPIR動体検知： オプションのパッシブ赤外線（PIR）センサーを統合することができます。この機能により、ライトは低レベル（例：20%）で維持され、動きを検知すると瞬時に100%に上昇し、設定された時間（例：60秒）後に調光状態に戻ります。これにより、エネルギー節約とシステムの自立性がさらに向上します。

7.0 構造的構造：6m 亜鉛メッキ鋼ポール

システムの構造的バックボーンは、Q235鋼で構成された6メートルのポールで、ASTM A123に従って熱浸漬亜鉛メッキ処理が施されています。このプロセスでは、少なくとも85ミクロンの保護亜鉛コーティングが適用され、中程度の腐食環境でも20年以上の設計寿命を提供する優れた耐腐食性を持っています。ポールは、150 km/hまでの風速に耐えるように設計されており、地域の風荷重基準を満たしています。ベースフランジプレートは、標準的なコンクリート基礎に安全に取り付けることができます。

8.0 よくある質問（FAQ）

1. システム全体の期待寿命はどのくらいですか？
システムは長期的な性能を考慮して設計されています。亜鉛メッキ鋼ポールの設計寿命は20年以上です。単結晶ソーラーパネルは25年間の出力保証を受けています。LED照明器具は50,000時間以上（約12年）の評価を受けています。LFPバッテリーは主要なサービスコンポーネントであり、通常の交換間隔は5-7年で、その後はシステムの運用寿命を延ばすために簡単に交換できます。

2. 長期間の雨や曇りの間、ライトはどのように機能しますか？
システムは4日間の自立性を考慮して設計されています。これは、300Whのバッテリーが完全に充電された場合、太陽光入力なしで4晩連続してライトを点灯できることを意味します。この計算は、夜間のエネルギー消費を約75Whに削減するスマート調光プロファイルに基づいています。これにより、温帯気候での典型的な数日間の嵐や曇りの期間を通じて信頼性のある照明が保証され、ミッションクリティカルな公共照明の重要な要件となります。

3. このソーラー街灯のメンテナンスはどのように行いますか？
オールインワン設計と高品質のコンポーネントにより、メンテナンスは最小限です。主な作業は、エネルギー出力を低下させる可能性のあるほこり、花粉、鳥の糞を取り除くためにソーラーパネルの表面を定期的に清掃することです。年に1-2回の点検と清掃をお勧めします。強化ガラスの自己清掃特性とパネルの角度は、自然に破片を落とすのに役立ちますが、特にほこりの多い環境では手動での清掃が最適な性能を確保します。

4. 照明スケジュールはカスタマイズできますか？
はい。システムには非常に効果的なデフォルトの時間ベースの調光プロファイルが付属していますが、オプションのリモコンや4G/LoRaベースのリモート管理ユニットを使用して再プログラムすることができます。これにより、自治体やオペレーターは、特定の交通パターン、イベント、または省エネ目標に合わせて明るさレベルや調光期間を調整できます。この柔軟性により、照明ソリューションはそのライフサイクルを通じてコミュニティのニーズに完全に合わせることができます。

5. システムの設置は難しいですか？
いいえ、設置は非常に簡単で迅速です。オールインワン設計により、パネル、バッテリー、ライト間の複雑な現場配線は不要です。小規模なチームであれば、基礎が固まった後、通常30分未満でポールごとの設置を完了できます。プロセスは、ポールを組み立てて所定の位置に持ち上げ、単一の統合器具を安全なブラケットで取り付けるだけです。これにより、設置コストとプロジェクトのタイムラインが大幅に短縮されます。

9.0 参考文献

[1] IEC 62124:2021 - 太陽光発電（PV）スタンドアロンシステム - 設計検証
[2] IEC 60598-1:2020 - 照明器具 - 第1部：一般要件および試験
[3] EN 13201-2:2015 - 道路照明 - 第2部：性能要件
[4] ASTM A123 / A123M - 17 - 鉄および鋼製品の亜鉛（熱浸漬亜鉛メッキ）コーティングに関する標準仕様
[5] UL 1973 - 定置型、車両補助電源および軽電気鉄道（LER）アプリケーション用バッテリーに関する標準