大功率太陽能LED路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　通過以上分析，大功率LED 應(yīng)用于照明領(lǐng)域，由于LED的電流、電壓參數(shù)具有典型的PN 結(jié)伏安特性， 其正向壓降的微小變化會(huì)引起較大的正向電流變化。不穩(wěn)定的工作電流會(huì)影響LED 的壽命和光衰。所以大功率LED 的亮度完全是由電流控制的， 驅(qū)動(dòng)電路必須提供恒定的電流。

　　在驅(qū)動(dòng)電路中選用大功率LED 驅(qū)動(dòng)器XLT* 驅(qū)動(dòng)LED。XLT* 是采用BICMOS 工藝設(shè)計(jì)的PWM 高效LED 驅(qū)動(dòng)控制器，它在輸入電壓7～450 VDC 范圍內(nèi)能有效驅(qū)動(dòng)高亮LED。該驅(qū)動(dòng)器能以高達(dá)300 kHz 的固定頻率驅(qū)動(dòng)外部MOSFET，其頻率可由外部電阻編程決定。外部高亮LED 串可采用恒流方式控制， 以保持恒定亮度并增強(qiáng)LED 的可靠性，其恒流值由外部取樣電阻值決定，變化范圍為幾mA～1 A。XLT* 驅(qū)動(dòng)的LED 可通過外部控制電壓線性調(diào)節(jié)亮度，亦可通過外部低頻PWM 方式調(diào)節(jié)LED 串的亮度，所以根據(jù)太陽能LED 路燈設(shè)計(jì)實(shí)際需要， 選擇LED 混聯(lián)方式， 并選用XLT* 驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)LED，如圖3 所示?！　?/FONT>

XLT604功能框圖

　　XLT* 各引腳主要功能有：LD 為線性輸入調(diào)光端；ROSC 為振蕩電阻接入段；CS 為L(zhǎng)ED 電流采樣輸入端；GND為芯片地；GATE 為驅(qū)動(dòng)外部MOSFET 柵極；VDD 為芯片電源；PWM 為PWM 輸入調(diào)光端，兼作使能端。

5、太陽能30 W LED 路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　太原地區(qū)年日照總時(shí)數(shù)為2 360～2 796 h。年太陽輻射總量為5 442.8～5652.18 MJ/m2， 峰值日照時(shí)數(shù)為4.832 053 2，屬全國(guó)高照率范疇，因此，太原地區(qū)具有良好的太陽能利用條件。下面以太原地區(qū)30 W LED 路燈系統(tǒng)為例進(jìn)行說明：

　　1）確定當(dāng)?shù)貧庀蟮乩項(xiàng)l件經(jīng)過資料查詢太原地區(qū)：緯度：北緯37°27′～38°25′，經(jīng)度：東經(jīng)111°30′～113°09′海拔：800 m，最長(zhǎng)陰雨天：7 d

　　2）負(fù)載日耗量的確定照明路燈功率30 W，每天連續(xù)工作時(shí)間10 h，因此，每日耗電

　　QL=30 w×10 h=300 Wh （3）

　　3）傾角的確定太原地區(qū)傾角選38°，太陽能電池板最佳傾角：38°＋5°＝43°，因此，太陽能電池板面向正南。

　　4）太陽能電池總能量的計(jì)算通過資料查詢，得知太原地區(qū)Kop=1.1，從當(dāng)?shù)氐木暥取⒔?jīng)度、海拔，和當(dāng)?shù)貧庀蟛块T公布的數(shù)據(jù)： 太原地區(qū)日平均太陽輻射量為15MJ/(m^2?d)，因此水平面年平均日輻射量HL=15 000KJ/(m^2?d)。

P=5 618×A×QL/(Kop×HL)=112Wp

　　太陽能電池選用組件參數(shù)：工作電壓為17.2 V，工作電流為3.49 A，開路電壓為21.6 V，短路電流為3.9 A，峰值功率為60 Wp。選用峰值功率為60 Wp 的太陽能電池板，所用太陽能電池組件共2 塊，太陽能電池設(shè)計(jì)12 V 蓄電池充電。

　　5）蓄電池的容量Bc的計(jì)算可用式（5）計(jì)算蓄電池的容量Bc：

　　Bc=(30 W×10×7)/(1.1×12)=159 Ah （5）

　　因此選用兩組12 V 100 Ah 閥控密封式鉛酸蓄電池即可。

　　目前大功率LED 路燈基本是采用5 000 K 左右所在色溫的白光。作為道路照明光源，視覺感過分陰冷，同時(shí)遠(yuǎn)視時(shí)觀察能力會(huì)下降， 選用3 000 K 左右的暖白光是比較適合道路照明的。同時(shí)還要考慮到電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)和燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，LED 路燈的工作電壓一般為12 V 或24 V，屬于安全電壓，不做電氣保護(hù)接地。但LED 路燈金屬燈桿應(yīng)做防雷接地，接地電阻不大于10 Ω。

　　6、結(jié)論

　　太陽能LED 路燈照明系統(tǒng)是自然能源太陽能與環(huán)保光源LED 的完美結(jié)合， 其發(fā)展前景極其廣闊。但是， 太陽能LED 路燈在實(shí)際的應(yīng)用中還存在很多問題。包括：1）集中管理的問題；2）太陽能電池壽命、蓄電池壽命以及其他的控制元器件壽命往往低于LED 壽命的問題；3）一般安裝高度比較高的太陽能電池的重量帶來對(duì)燈桿設(shè)計(jì)的防風(fēng)能力提高的問題。這些問題都是太陽能LED 路燈照明需要進(jìn)一步解決的。