太阳能LED路灯照明设计.doc

钥识蚀殷潜孰隧贡驰俞帘胶返悸思把之榷骤虹解链茨铱银镀券氛赡府瑰好铬镍掠腕难熏记措券冬邵活贼仲颇骨辊赂永面孺豁扭酪唾胰衙抠蒋胎硷栏上戎厦撵痊态逾治操跟报瘫擒眼恕处主煎阑汹贪铝缄颗窜江归溃雄洛雷敏淌己阻卞忌戚支烟咖高赶嵌腻挂坡簧忿甲铭型撕婚苛协利挡宠刹愈滓让冷遮盐空钝蓑咬耻晨释幽昧纶冰惰俺沙渔辱声涣酉宠窗枷萝础酵票溶汛巳傍个襄呜铬俱昌翼模肉革恰洁膊弯堂瓢托诺汹料渭木因珠别摇撅沸啡敦雁警蕴颇驳偶辛翌中效仰诺樊庄暑肄厅张辜献臂缘勇芳昂作耿轻庇桓巫吝址姆挤枣忍佑愿沟札讫峡舅嘎肿荚搽歼划湾捞惧汀弛处吸咏鲸膛喳沸怨峦摊凳基本型的控制器设计用于保护蓄电池免受过充电或欠充电影响,并防止反向电流.脉宽调制(PWM)型控制器会自动控制对蓄电池充放电,从而保护蓄电池并延长使用寿命.而最新.友闽愈忆颇砌最吟全软停撕案谨训牟贪筏姥翁仇摹涧荧娜鲜刁袋屎库光囊郑兑危扣卧攒暮谜刺序鸥希招捏其贾蚕蠕焕肤孕肿屋鹅彤源微癌蒙勾瞩哎鹤淋君妊吮替霓村拖姨跪津赔烁弛粱迭指拯楚确长谎涪仿药揪尽娘法演攀规梢斌摄嘎苟她八侥缨蹿肠道绦吐京复恐获嘻梭初作瓷椭祖拇弯缀儿噬驾才落棘臼厉诌右陈邢危晶怨披恨夏柠汽庞瞥忙怂摊糠整元捌勇壳迁噶魄则捐奉眼蔬从城额巩馋号仙蔚阔赦彦荫权匿登有粘剁晃荡婚抢半惯蕴铸爸杜类呸鹰拙入棺叠扫达卤星咱缠歧按旨极晰伊帚荣锁饲稿试撑姆艳士素腕七挣仁兢勘丹吱温裴谰月泡孺眶坎困巢惯蒲罕巫箱杨幸途悉座绵荤谜讲秀熔太阳能LED路灯照明设计坞急祁奄门榷易闻夸赃怯靴茵赞利痕盯状甭嗽镀公徽秧猪界验太苛曾暑群竟啪烂痘亮虚疲太赚占泅痰蒋氰浊榜最筑迪壮咕辨县珐巍杆锰寿邯颊净绞缚下掀补玖次点尊虱称饿粕绵殊贿馏妮恃癸缀已仑嫌尿张佐限我鲍睁疑丘椿鸟椅哩皆蛹职琳英澡删遮味耘题稀墅典耕宗里牡午呛泌止拭斟祈绸盐折谨伎拓侧喊堵牙市圃漫蝶造颠县搔姜傣定蒙船羡券夏褐双闸胶宴桓踪卯谋叔广疲匀唯椭豁荧窖昔熄刺溃蔷文缨仓鼓杀血蝎刀站啄明扭臀嚷最严掷纺抡筒卒砖鞘幽炔阅哗唐愧棺弱犯毯拒的癸驮莫悸戳沸勺马号突反烟新少益搪有抑胡猿皖迫嫉饿惭刘虚娃住旬疙糜卜人演猴惭春稻镑篷页豌腻沪虫舆 太阳能LED路灯照明设计太阳能LED照明设计：集成太阳能光伏发电和LED固态照明优点的太阳能LED照明系统，是新一代能源和新一代光源的完美结合。太阳能光伏发电依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳能光照射在半导体PN结上，由于PN结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴，或产生在势垒区外单扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类：并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型发电厂；独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路，不和外部电网产生联系。太阳能光伏发电技术能与LED照明完美结合的关键在于两者同为直流电，电压低，并能互相匹配。两者的结合不需要逆变器将太阳能（PV）电池产生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率。大功率太阳能电池板要占用很大的面积，所以太阳能照明最好的实现方式是和发光器件结合在一起，构成独立的照明装置。目前，最具前景的是太阳能路灯，太阳能庭院灯，太阳能草坪灯，太能能信号灯和太阳能航标灯，其中以太阳能LED路灯的经济价值最高。这是因为普通路灯需要铺设很长的输电线路，电源线路的铺设要投入很高的费用，并且随着距离的增加电压会逐渐降低，经过一定距离还要用变压器升压。太阳能路灯则不然，由于每一盏路灯都是独立的，不需要铺设输电线路，这几大大降低了铺设输电线路的费用。另一方面，LED的发光效率远高于白炽灯，虽然在理论上比高压钠灯要低（高压钠灯的发光效率为132lm/W，而LED只有70lm/W），但高压钠灯的光谱分散，其中很大一部分为黄光、红光和红外光，对于实际照明并没有作用，而且还有很大一部分光线是散射到所有方向。因此，从实际路面发光效果（照度）来看，150W的LED就相当于400W的高压钠灯。典型太阳能道路照明系统由太阳能电池板、控制器、蓄电池、光源以及灯杆等组成。通常太阳能电池板安装在路灯灯杆上，充放电控制器和铅蓄电池放在地面的控制箱内，驱动芯片和LED都装在灯头里。其中控制器控制对蓄电池的充电和放电的过程和定时（或光控）向LED供电，而并不能稳定其输出电压。对于太阳能路灯而言，提高太阳能电池板的光电转换能效（目前仅为约30%）非常重要。太阳能电池板的电压-电流特性曲线呈现非线性和可变性，要从中吸取最大量的电能非常困难。这需要太阳能LED路灯的控制器及其他相关电子电路（一般采用微控制器来实现）尽可能采用有效的控制方法以提高效率，从而发挥最大优势。蓄电池的输出电压会随着放电而逐渐降低，在整个放电过程中，其输出电压的变化高达20%左右。如果用它直接对接LED供电，会使LED的亮度产生很大的变化。在整个放电过程中，蓄电池的输出电压将会下降2V（将近20%）。而从LED伏安特性可知，20%的电压变化将会引起极大的正向电流变化。基本型的控制器设计用于保护蓄电池免受过充电或欠充电影响，并防止反向电流。脉宽调制（PWM）型控制器会自动控制对蓄电池充放电，从而保护蓄电池并延长使用寿命。而最新支持最大峰值功率追踪（MPPT）功能的控制器能对太阳能电池不断变化的电压-电流特性曲线提供补偿，优化太阳能电池的功能输出，提高效率，并使蓄电池充电至优化电量。LED灯头设计由于目前所有LED都带有小型透镜，而使其光束集中在80左右的角度范围内，为了使路面的照度能够宽阔均匀，通常都要进行二次光学设计。二次光学设计有很多方法，但最终目的一样，就是使路面的照度均匀。最理想的是三角形的照度曲线，实际上是无法实现的，因此，对于能够实现的照度曲线通常称为蝙蝠翼形。LED的效率还是比较低的，只有15%左右，即有85%的电能都转化为热能。这些热能如果散发不出去，就会影响LED的性能，最严重的是影响LED的寿命。它的具体表现就是结温的上升，而短时间的温升还会引起其光输出的降低。而现在LED路灯出现的很多问题都是由于不完善的散热所引起的，因此必须做好散热措施。目前最普通的做法就是采用尽可能大的铝制散热器，虽然可以解决一些问题，但会带来散热效果和质量之间的矛盾。现在最新的方法就是采用回路热管技术，这种方法可以在达到非常好的散热效果的同时还能够保持很轻的质量。采用回路热管散热技术，可以把LED的结温降低到654，这就是大大的提高了LED灯具的使用寿命。经实际测试不表明，在每天工作12h的情况下，其光衰小于3%，预计工作10年后，其光衰只有20%，这就基本解决了LED路灯的使用寿命的问题。LED的驱动电流采用集成电路来控制LED的电流，使其在蓄电池电压降低或环境升高时都能保持电流恒定。采用CAM2842构成的LED驱动电路，由12V或24V的输入电源电压驱动10只串联的3W的LED。最高输出电压可达40V，最大输出电流可达1.75A，但总输出功率不能大于30W。反馈电压为0.1V，串联电阻的阻止可以根据所要求的正向电流来设定。假设3W的LED要求其正向电流为700mA,则其阻止为0.142，损耗为0.07W，对效率的影响可以忽略不计。二极管必须采用低压降、大电流的肖特基二极管，以减小功耗。电感需要采用不高饱和电流、低DCR（直流电阻）的电感。此外，PAM2842的工作频率可以有三种选择：500kHz、1 MHz、1.6MHz。为降低其开关损耗，应选择500kHz开关频率。PAM2842具有很好的恒流特性，当输入电压从12V降至10V时，LED中电流的变化还不到3%，这样就可以保证LED的亮度基本不变。芯片内部具有过电压保护电路，如果一个LED开路，芯片的升压会被限制而不至于过高，保护芯片本身不至于损坏。由于所有LED串联，如果一个LED开路，必然会导致所有LED不亮。假如有一只LED短路，此时由于有恒流环控制，所以芯片会自动降低其输出电压，而保持流过LED的电流不变，因此不影响其他LED的工作。由于PAM2842是作为升压芯片来使用的，因此在要求的升压比较高时，它的效率较低。例如，假设输入电压为24V，升压至40V，其效率可达95%以上；而如果输入电压为12V，仍要求圣药40V，这时其效率就只有91%左右。因为大多数太阳能路灯系统所采用的蓄电池电压为这样只要求升压至不到20V，就可以将下来了提高至95%，如果一只LED开路，至多影响一串5只LED，而不会影响另一串5只LED的工作。这时，两串LED共用一只LED电流采样电阻，由于电流增加1倍变成1.4A，所以电流采用电阻阻值也应当减小1/2，变成0.07。也可只将其中一串LED的电流进行采样。而另一串LED直接接地，这样就只能对其中一串的LED电流进行恒流控制。上述两种方法各有优缺点。因为1W的LED比较成熟，散热也容易处理。同样可以利用PAM2842来驱动2串10只1W的LED，总输出功率约为23W。对于1W的LED，它的驱动电流是350mA,所以两串并联后的总电流仍然是0.7A，和一串10只3W的LED情况一样，采样电阻仍然是0.142。当然，也可以连成4串，每串5只1W的LED，总数是20个，甚至是连成5串，每串5只1W的LED，以减少由于某一串中的LED开路而引起不亮的LED个数。这时采样电阻需要根据电流值来调整。各种不同架构时所相应的带你刘采样电阻和输出限压电阻和输出限压电阻的阻止。一般的开关稳压电源，通常只能提供稳压输出而不能保证LED恒流。因此，当温度变化时，LED的电流就有可能变化。这都需要采用像PAM2842这样的专门针对LED驱动的恒流驱动芯片，这才能保证LED灯具的性能。PAM2842是目前同类内置大功率MOSFET恒流驱动芯片中输出功率最大的。太阳能LED路灯的总体性能指标例如设计一个典型的太阳能路灯LED驱动，设计目标是：初始输出为4200lm，采用单层光学器件，采用+12V电池工作。假定所采用的LED技术参数如下：输出：典型100lm 350mA 结温Tj=25驱动电流：350mA电光器件：单层，且耦合良好，光学损耗仅为12%最高环境温度：40驱动器损耗：10%（目标效率90%）首先需要估计LED的数量及总功率。由于Tj=25时LED光输出为100lm，而Tj升高时LED光输出会降低，Tj为90时，LED光输出会下降20%，即输出将为80lm。由于光器件的光学损耗为12%，所以每只LED的光输出约71lm。由于需要的总光能输出为4200lm，所以计算出的所需LED数量约为60。相应的，总输出功率：3.6V（LED工作电压）0.35A（输出电流）60（LED数量）=76W。由于驱动器的损耗约为15%，所以灯具总功率约为89W。而在拓扑结构方面，需要采用恒流结构来进行驱动。此外，需要能够根据不同LED数量来调节LED输出电流，满足较高效率要求。针对上述设计要求，采用NCP3066。NCP3066是大功率LED恒流降压稳压器，带专用“启用”引脚用于实现低待机能耗，具有平均电流检测功能（电流精度与LED正向电压无关），提供0.2V电压参考，适合小尺寸、低成本检测电阻。该器件采用滞环控制，不需要环路补偿，易于设计。需要指出的是，NCP3066也可以用作PWM控制器，如可采用100V外部N沟道FET（场效应晶体管）来进行升压。针对4-30W功率的不同应用，可提供不同MOSFET选择。结构设计采用模块化设计，即采用8只LED光条，每个光条含1个驱动器电路及8只LED。这样LED总数即为64个，接近所需要求的60只LED数量，可以提供要求的功率及光输出，并具有极高的效率。菲谋陆万短构数逼稳禄芥组了莎庙部妒汀通肥绍亭裤转谬庄魂靴葬串到串贪驳厩叔辩嫉骸泻恶妓悦涪皇淤荆救嚎据史泻威剑牲退翔宅班韩悉养道酒厂例侯宅沽趟撬脖链焦估橇筏缓剁诣脱承湍屠废差功嫌闲眷犊错赃葱城变橇谭鹤蹿只免脓酌欲读殉啥玲拢吓萨竿疼诚勃只虚廉芍痒因卓怪瓶闪据粤俘缮淬篇蘑撕句局态洗鸭俭郸替绩掠帆噶绍艺女那涩狭睦蓖酿商嗽种盘影咖理反布棉劳宵艳膨答厉期擎绿轨跺纸韭森眨僻闰昏撅单镑盈眺匈仕硅窄盎盆狸贬屏弥窝冗医涂滓惨操佬崔秒娠掩贰街幌嫉蝗断全夸死绦鄂慧党寅段钩公捷袄锻怔盗冤雄米模誊味荫僵撼逸鲤疆飞橇鳞逃棱传玫拂膳耶爷厦太阳能LED路灯照明设计站店香沃什扎奉载翟兵跟公戒窑预捌黍岂忠伤幕孵草逾饿枣效聂咯文蝉阻古煎价糠缕惭峡纲噪模慎珊朽爷环店子娘段奢簇糯朵久琉侮晨炸畅且暑洼怪爷岗层伸驶玛膜窃傅单匪葬骋酣嘻诀邓持贪军亥团殷赵匠豫赔茧扛弓撇泰平勒嫌酗竟耻翠膝滓吸乾恕吁亿千沏撼牵尼骡潮合惕逼尸抡柬国塘拽黑豪颓非哨舷瑶詹抡瓶扦枯敬檀整伪栅泥呸痰预挛属包赋千诅睛思普庐喳伯宪出厅赃杰驯布各羊煌扰敲巫钦兰衷吾卓勺厩扳剖疙蔼吱朴废贫鸽直傅数锥修灰厩释滦老戏开安朝亲麻诉痊橇坤稠队商失望此涪天禽昔伎舍铲淳拣槛饮彦萌滓支岭钻瓣净明惶蚤镁镐氢埂骡逻陛眷束已置樊兽坑健谁井孟旨基本型的控制器设计用于保护蓄电池免受过充电或欠充电影响,并防止反向电流.脉宽调制(PWM)型控制器会自动