Một chiếc đèn khẩn cấp sạc được là một hệ thống năng lượng nhỏ được luân phiên hàng ngày. Ban ngày, một tấm pin quang điện sạc pin qua một bộ quản lý sạc đơn giản; khi chiều tà, chính khối pin đó cấp cho một bộ điều khiển LED dòng không đổi qua nhiều chế độ sáng, đôi khi còn có cổng USB nạp thêm cho điện thoại di động. Khác với một bộ đèn khẩn cấp cố định nằm ở chế độ sạc nổi nhiều năm, một chiếc đèn năng lượng mặt trời cầm tay được xả sâu mỗi đêm, điều này đặt lại vấn đề về pin: từ tuổi thọ chờ sang tuổi thọ chu kỳ, khả năng nhận sạc và năng lượng dùng được trên mỗi gam hóa chất an toàn.
Khung tham chiếu cho chiếu sáng pico-mặt trời ngoài lưới là bộ tiêu chuẩn IEC 62257, đặc biệt là IEC TS 62257-9-5 cho việc chọn và thử nghiệm so sánh các đèn PV cầm tay và bộ kit điện mặt trời gia đình, và IEC TS 62257-9-8 cho các yêu cầu chất lượng. Các chương trình độc lập như Lighting Global và VeraSol (và những người mua nhân đạo như UNHCR) kiểm tra theo các phương pháp này, công bố công suất lumen, thời gian chạy và hiệu năng pin đã được xác minh thay vì lời quảng cáo.
Các quy cách mua sắm cho thấy rõ hợp đồng điện. Một quy cách đèn năng lượng mặt trời đa dụng tiêu biểu của UNHCR yêu cầu một pin sạc được đủ cho ít nhất 500 lumen-giờ, ít nhất năm giờ ánh sáng ở mức cao nhất và ít nhất mười hai giờ ở mức thấp nhất, hiệu suất sạc pin ít nhất 90%, và một viên pin mà người dùng cuối có thể thay thế. Những con số này chuyển trực tiếp thành yêu cầu năng lượng và chu kỳ của pin.
Hình động đầu tiên vẽ một hồ sơ dòng điện trong 24 giờ. Suốt cửa sổ sạc ban ngày, tấm pin cung cấp dòng sạc phụ thuộc vào mặt trời — mạnh vào khoảng giữa trưa, yếu khi trời nhiều mây — mà bộ quản lý sạc phải chấp nhận mà không sạc quá. Khi chiều tà tải xuất hiện: một chế độ sáng cao cho những giờ hoạt động đầu tiên, một đuôi dài ở chế độ sáng thấp hoặc đèn ngủ, những xung dòng cao ngắn thỉnh thoảng để sạc điện thoại qua USB, rồi đến một lần sạc lại buổi sáng. Khác với các sản phẩm dự phòng, pin của đèn mỗi đêm trải qua một độ sâu xả đáng kể và mỗi ngày được sạc lại đầy đủ hoặc một phần, 300-500 chu kỳ mỗi năm.
Điều này làm cho khả năng nhận sạc ở dòng tấm pin khiêm tốn, sức chịu đựng với việc sạc một phần lặp lại, và sự phục hồi sau một lần xả sâu thỉnh thoảng, trở thành những thuộc tính quyết định liệu chiếc đèn sau hai năm còn giữ được lời hứa năm giờ ở chế độ cao hay không.
Hiệu suất LED chuyển nhu cầu ánh sáng thành năng lượng điện theo một chuỗi sạch: số lumen-giờ cần thiết chia cho lumen trên mỗi watt từ tường cho ra số watt-giờ điện của LED, số đó chia cho hiệu suất trình điều khiển và điện áp danh định của bộ pin cho ra ampere-giờ. Một chiếc đèn cung cấp 500 lumen-giờ với hiệu suất thực tế 100 lm/W cần khoảng 5 Wh ánh sáng, và sau các tổn thất của trình điều khiển và pin, bộ pin phải dự trữ nhiều hơn rõ rệt.
Hình thứ hai cho thấy một bộ pin NiMH cố định chia năng lượng dự trữ của nó qua các chế độ sáng như thế nào: chính những tế bào cho năm giờ ở độ sáng đầy đủ lại có thể duy trì chế độ đèn ngủ thấp trong nhiều giờ hơn nữa. Thiết kế bậc thang chế độ sao cho thời gian chạy chế độ cao được đảm bảo luôn còn đó, ngay cả sau một ngày sạc đầy trời mây, là kỷ luật cốt lõi của ngân sách năng lượng.
Việc sạc bằng năng lượng mặt trời bị giới hạn bởi thời tiết. Một chiếc đèn được tính cho một đêm trời trong sẽ hỏng trong điều kiện thực tế ngoài hiện trường — hai hoặc ba ngày liên tiếp sạc yếu. Các sản phẩm bền bỉ tích hợp lượng dự trữ tự chủ và một bộ quản lý sạc ưu tiên trạng thái sạc an toàn, trong khi pin phải chịu được việc bị bỏ ở trạng thái sạc một phần rồi sạc lại, mà không có hành vi kiểu hiệu ứng bộ nhớ hay sụt dung lượng dốc mà các hóa chất niken đời cũ từng thể hiện.
NiMH hiện đại được sạc sẵn, có mức tự xả thấp rất hợp ở đây: nó chấp nhận việc sạc tranh thủ từ một tấm pin nhỏ, chịu được các chu kỳ nông và một phần, và — là một hóa chất nước không có chất điện phân hữu cơ dễ cháy — nên không mang rủi ro chạy trốn nhiệt của lithium trong một thiết bị đặt trên bàn bếp, trong lều hay cạnh một đứa trẻ đang ngủ.
Nhiều đèn khẩn cấp và năng lượng mặt trời kiêm luôn chức năng sạc dự phòng, thêm một đầu ra USB 5 V có thể rút một ampere hoặc hơn trong hàng chục phút. Xung đó lớn so với tải LED và thay đổi quy cách bộ pin: các tế bào cần khả năng dòng cao đáng tin, bộ pin cần điện trở nối tiếp thấp, và bộ chuyển đổi tăng áp cần một viên pin giữ được điện áp dưới xung USB thay vì sụt xuống dưới mức.
Các tế bào NiMH cỡ D, Sub-C hoặc A được hàn thành bộ sẽ cung cấp xung đó lặp lại qua hàng ngàn chu kỳ, và đoạn bằng phẳng 1,2 V của chúng giữ đầu vào tăng áp ổn định trong phần lớn thời gian xả — một lợi thế cho một thiết kế bền, chi phí thấp mà không cần hệ thống quản lý pin phức tạp.
Vì vậy, bản yêu cầu kỹ thuật cho một pin đèn được đọc khác hẳn so với pin dự phòng: tối ưu cho tuổi thọ chu kỳ hàng ngày và khả năng nhận sạc, đảm bảo thời gian chạy chế độ cao sau những ngày sạc yếu, hỗ trợ một xung USB, giữ an toàn trong vỏ thiết bị tiêu dùng, và cho phép người dùng thay thế. Bài tiếp theo chuyển hồ sơ này thành lựa chọn hóa chất và tính kích thước bộ pin từng bước, còn bài thứ ba ánh xạ kết quả vào lộ trình thử nghiệm và chứng nhận IEC 62257.
Weijiang Power sản xuất các tế bào niken-kim loại hydrua kín và các bộ pin sạc tùy chỉnh cho đèn khẩn cấp gia đình, chiếu sáng pico-mặt trời và các sản phẩm phòng bị phải tồn tại nhiều năm sử dụng sạc-xả hàng ngày. Hãy chia sẻ mục tiêu lumen-giờ, các chế độ sáng, cửa sổ sạc mặt trời, yêu cầu sạc điện thoại và dải nhiệt độ, và các kỹ sư của chúng tôi sẽ tính kích thước một bộ pin NiMH bền theo chu kỳ, an toàn trong môi trường nước, với các tai hàn và đầu nối mà bộ lắp ráp của bạn cần. Xem các lựa chọn tế bào và dạng bộ pin trên trang sản phẩm.
