太阳能路灯原理.doc

太阳能路灯原理.txt心是自己的，干嘛总被别人伤.没有伞的孩子必须努力奔跑敷衍旳青春总昰想太多怨，只怨现实太现实为什么在一起要两个人的同意丶而分手只需要一个人 本文由wb882123贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 太阳能路灯原理 太阳能路灯由以下几部分组成：太阳电池、蓄电池、控制逆变器、光控及计时器、发光 体。 太阳能路灯是一个自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式就会自动控制工 作。控制模式一般分为三种：光控启动、光控关闭；计时控制启动和计时控制关闭；光控启 动、计时控制关闭，我们一般选定该模式工作方式，灯在阳光低到设定值时传感控制启动灯 工作， 同时进行计时开始。 当计时到设定时间时就停止工作。 本系统的太阳电池有两种作用： 一、在白天为蓄电池充电；二、做光控传感器，用 RC 元件的充电放电。我们一般采用 18 瓦或 36 瓦低压钠灯做为光源，因为其光效在光源中最高。 太阳能路灯是理想的道路照明灯具， 随着人们生活的提高和社会的不断发展， 它将被广 泛利用，使太阳赐给大地的光明在夜晚为人类照明。 太阳能庭院灯(亦称花园灯)是一种新型环保型照明灯具,它古式造型、精致典雅、极富时代特 色、它安装使用方便，无需另接电线，它由太阳能电池供电，白天吸收阳光自动为壳体内的 蓄电池充电，晚上自动（光控）点亮照明，无需花销电费，因采用低压直流供电，更具安全 可靠， 使用寿命长的特点。 配多节组合式灯杆 （高强度 ABS 塑料),可根据需要调整灯的高度, 安装十分方便. 太阳能庭院灯可广泛应用于：家庭别墅、单位花园、公园绿地、环保小区、房前路边等户外 场所的照明。 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(根据配置和型号不同,充电一天可用 37 天)寿命长(太阳能池可 用 1520 年、蓄电池可用 57 年),是未来户外照明的发展方向和照明灯具中的一枝新秀。 太阳能信号警示灯,采用太阳能供电,白天由太阳能电池自动为蓄电池充电蓄电,晚上自动闪 烁发光、警示,无需人工管理和更换电池，且可长期连续使用（太阳能电池使用寿命 1520 年),安全省钱。无需增任何费用，使用成本低，是取代原干电池警示灯的理想换代产品。主 要用于道路交通、高速公路、城市街道、铁路道口、建筑道路施工等场合作为信号指示的安 全警示装置。 该灯具有体积小,重量轻,低能耗,高光强,防雷击,无须其它电源,安全可靠,安装、 维护方便等特 点。广泛用于航空、航海，通讯铁塔，广播电视塔，高层建筑等众多领域。 主要特点： 采用优质高效进口太阳电池硅片及钢化玻璃生产的太阳能电池供电，安全、可靠、寿命长达 十五年。 优化低能耗控制电路、过充、过放保护，自动光照度控制，性能可靠。 蓄电池容量大，可在连续 15 个阴雨天正常工作.高强度、耐高温、耐腐蚀的工程塑料灯罩透 光率强。优质不锈钢结构。美观、坚实、安装，维修方便。 技术参数： 闪光强度：10cd 闪 频 率:3060 次/分钟 功 耗:2W 空中有效视距：10km 灯管闪光寿命:4X107108 次 蓄电池容量:6V/20AH 太阳电池板:12W/8.7V 使用环境温度:-40C+85C 外 型 尺 寸：415390400(mm) 重 量:10 公斤 阴雨天连续工作时间：15 天左右 太阳能电池储电池光控开关LED 灯。 太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及 灯具外壳，有的还要配置逆变器。 1、太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分， 也是太阳能路灯中价值最高的部分。 其作用是 将太阳的辐射能力转换为电能， 或送至蓄电池中存储起来。 太阳能电池主要使用单晶硅为材 料。用单晶硅做成类似二极管中的 P-N 结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中， 推动 P-N 结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响 P-N 结空穴和电 子运动的是太阳光子和光辐射热。 也就是通常所说的光生伏特效应原理。 目前光电转换的效 率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅 1315，多晶硅 1113。目前最新的技术 还包括光伏薄膜电池。 2、太阳能控制器 太阳能灯具系统中最重要的一环是控制器， 其性能直接影响到系统寿命， 特别是蓄电池的 寿命。控制器用工业级 MCU 做主控制器，通过对环境温度的测量，对蓄电池和太阳能电池 组件电压、电流等参数的检测判断，控制 MOSFET 器件的开通和关断，达到各种控制和保 护功能。 皇明智能型太阳能灯具控制器能为蓄电池提供全面保护， 使蓄电池更能可靠地长久 工作。 太阳能照明原理、组成及控制系统 2010 年 01 月 21 日 作者：胡兴军 来源：中国电源 博览第 106 期 编辑：李远芳 3、蓄电池 由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。 一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd 蓄电池、Ni-H 蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则： 首先在能满足夜晚照明的前提下， 把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来， 同时还要能 够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要， 蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应 与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能 电池功率必须比负载功率高出 4 倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄 电池的工作电压 2030%，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高 6 倍以上为宜。 4、光源 太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标， 一般太阳能灯具采用 低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED 光源。 LED 灯光源，寿命长，可达 1000000 小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国 产 50Lm/w，进口 80Lm/w。随着技术进步，LED 的性能将进一步提高。笔者认为 LED 作 为太阳能路灯的光源将是一种趋势。 目前多数草坪灯选用 LED 作为光源，主要利用太阳能电池的能源来进行工作。当白天太阳 光照射在太阳能电池上， 把光能转变成电能存贮在蓄电池中， 再由蓄电池在晚间为草坪灯的 LED(发光二极体)提供电源。LED 节能、安全、寿命长，工作电压低，非常适合应用在太阳 能草坪灯上。特别是 LED 技术已经经历了其关键的突破，并且其特性在过去 5 年中有很大 提高，其性能价格比也有较大的提高。 5、灯杆及灯具外壳 灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距，道路的照度标准确定。灯具外壳根据我们收 集了许多国外太阳灯资料，在美观和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观要求不高，相 对实用就行。 二、太阳能路灯照明控制系统 1.系统结构 太阳能路灯微机监控系统由微机主控线路、太阳能电池板、蓄电池充放电器、蓄电池组、 LED 光源驱动和 LED 灯等几部分组成。系统组成结构如图 1 所示： (1)微机主控线路 微机主控线路是整个系统的控制核心， 控制整个太阳能路灯系统的正常运行。 微机主控线 路具有测量功能，通过对太阳能电池板电压、蓄电池电压等参数的检测判断，控制相应线路 的开通或关断，实现各种控制和保护功能。 (2)充电驱动线路 充电驱动线路由 MOSFET 驱动模块及 MOSFET 组成。MOSFET 驱动模块采用高速光藕 隔离，发射极输出，有短路保护和慢速关断功能。选用的 MOSFET 为隔离式、节能型单片 机开关电源专用 IC，驱动 LED 的全电压输入范围为 150V200V，输出电流为 8A9A。 输入电压范围宽，具有良好的电压调整率和负载调整率，抗干扰能力强，低功耗。 本系统通过充电驱动线路完成太阳能电池组向蓄电池的充电， 电路中还提供了相应的保护措 施。 (3)LED 驱动线路 由 IGBT 驱动模块及 MOSFET 组成，实现对路灯亮度的调节及路灯的开关。 (4)太阳能电池组 太阳能电池组由太阳能电池单体(工作电压约为 0.5V,工作电流约为 2025mA/cm2,面积 为 10cm10cm)以串、并方式连接成组件，一个标准组件包括 36 片单体，使一个太阳能电 池组件大约能产生 17V 的电压，成为一个额定电压为 12V 的蓄电池池组。当应用系统需要 更高的电压和电流组件时， 可把多个组件组成太阳能电池方阵， 以获得所需要的电压和电流。 太阳能电池在整个系统中的作用有两个：其一是把太阳光转化为电能，即白天时，太阳能 电池给蓄电池充电； 其二是太阳能电池作为系统的光控元件， 从太阳能电池两端电压的大小， 即可检测户外的光亮程度，也就是从太阳能电池电压的大小来判断天黑和天亮及 LED 照明 光源的亮度。 (5)蓄电池组 由于从光伏阵列得到的能量不总是与电子负载的需求相符， 当光伏阵列本身不能提供足够 的功率时，蓄电池仍能使负载工作。如果电子负载需要在夜间或在多云或阴天时工作，就需 要能量的存储。蓄电池存储能量的大小设计为自主运行期间满足平均每日电子负载的需求。 一般来说， 应能储备 57 天的夜间照明用电量。 蓄电池是整个太阳能路灯系统的关键部分， 它是整个太阳能系统的储备能源设备，白天时太阳电池给蓄电池充电，晚上，系统和负载所 用电全部由蓄电池来提供，其次，阴雨天的供电也要靠蓄电池来完成。在独立光伏系统中， 由光伏阵列产生的电能不总是在电能产生的同时加以使用， 所以在多数独立光伏系统中需要 蓄电池。 (6)通信装置 由无线数传模块组成。无线数传模块支持 GPRS,带有 RS-232 接口，通信距离达 100 米， 抗干扰性强，不受广播电视，移动通信干扰，实现相邻路灯终端之间的通信。 2.功能控制 (1)太阳能路灯控制器的基本要求 太阳能路灯由多个 LED 灯串联而成，路灯照明系统不但消耗大量的电能，而且还需要投 入巨额的日常维护费用，给城市带来电力供应和财政支出的双重压力。制定“按需照明”的供 电策略可以缓解这一矛盾。通过编程可以实现对分布在城市繁华路段的路灯机动灵活的控 制，可在任意时间段内通过 PWM 方式实现开关控制，以达到既烘托城市灯光气氛的目的。 控制基本要求如下： 1)对前半夜与后半夜的亮度进行控制，控制比例依情况而定； 2)开启单边路灯策略，即蓄电池现有电量只供一路路灯照明，另一路路灯关闭； 3)半夜灯策略，即前半夜开灯，后半夜关灯，蓄电池现有电量只供前半夜照明使用。 太阳能路灯都是以自然光线的强弱来控制照明灯具的开关， 这些光控太阳能照明系统的优 化设计是系统长期可靠运行的前提。 系统容量可以根据当地的地理位置、 气象条件和负载状 况做出最优化设计。但是由于季节因素，冬天太阳辐射要比夏天少，太阳电池阵冬天产生的 电量比夏天少， 可是冬天需要照明的电量却比夏天多， 从而使照明系统的发电量与需电量形 成反差，依然难以平衡月发电量盈余和耗电量亏损。为了提高照明系统发电量的利用率，克 服系统缺电带来的不足， 在太阳能照明系统的发展中， 人们不断的对照明系统常用的控制模 式进行分析，设计各种实际可行的工作模式，同时光源技术也在不断的更新换代中，蓄电池 的充电模式也在不断的研究探索中有效利用率越来越高， 因此在太阳能各个组成部分的发展 和协调中，太阳能照明系统正在不断地趋于完善。 根据太阳能路灯系统的特点， 路灯运行要兼顾蓄电池剩余容量的影响。 当路灯正常开启时， 根据蓄电池剩余容量检测法得到当前蓄电池容量， 通过查询后得到蓄电池将要维持的供电时 间， 平均使用蓄电池现有电量， 同时根据当晚可使用的蓄电池电量对路灯照明方式灵活控制， 合理使用蓄电池现有电量。 (2)蓄电池充放电控制功能 蓄电池充放电控制是整个系统的重要功能， 它影响整个太阳能路灯系统的运行效率， 还能 防止蓄电池组的过充电和过放电。 蓄电池的过充电或过放电对其性能和寿命有严重影响。 充 放电控制功能，按控制方式可分为开关控制(含单路和多路开关控制)型和脉宽调制(PWM) 控制(含最大功率跟踪控制)型。开关控制型中的开关器件，可以是继电器，也可以是 MOS 晶体管。脉宽调制(PWM)控制型只能选用 MOS 晶体管作为其开关器件。本系统采用脉宽调 制控制器方式，并选用 MOS 晶体管作为开关器件。当白天晴天的情况下，根据蓄电池的剩 余容量，选择相应的占空比方式向蓄电池充电，力求高效充电；夜间根据蓄电池的剩余容量 及未来的天气情况，通过调整占空比方式进而调节 LED 灯亮度，以保证均衡合理使用蓄电 池。 此外系统还具有对蓄电池过充的保护功能，即充电电压高于保护电压(15V)时，自动调低 蓄电池的充电电压；此后当电压掉至维护电压(13.2V)时，蓄电池进入浮充状态，当低于维 护电压(13.2 V)后浮充关闭，进入均充状态。当蓄电池电压低于保护电压(11V)时，控制器自 动关闭负载开关以保护蓄电池不受损坏。通过 PWM 方式充电，既可使太阳能电池板发挥最 大功效， 又提高了系统的充电效率。 本设计对蓄电池的反接、 过充， 过放具有相应保护措施。 (3)太阳能路灯运行方式控制功能 高亮度大电流 LED 灯，由于相同亮度的情况下，比白炽灯省电约 90%，得到了广泛的应 用，现已有逐渐替代常规照明灯的趋势。 太阳能路灯由多个 LED 灯串联而成，亮度通过 PWM 方式可调，即通过 EN 端改变流经 LED 的电流，从而调节 LED 灯亮度，电流强度可以从几毫安到 1 安培，最终使 LED 灯达 到预期的亮度。 PWM 信号可由微控制器产生，也可由其它脉冲信号产生，PWM 信号可使通过 LED 灯的 电流从 0 变到额定电流，即可使 LED 灯从暗变为正常亮度。PWM 占空比越小(高电平时间 长)， 亮度越高。 利用 PWM 控制 LED 的亮度， 非常方便和灵活， 是最常用的调光方法， PWM 的频率可从几十 Hz 到几千 KHz。 PWM 调光是通过控制 MOSFET 晶体管实现的。由于本系统路灯单元采用的电压是由几 个蓄电池串联产生的，所以选用 MOSFET 晶体管时，首先要考虑 MOSFET 的耐压，本系 统要求 MOSFET 的耐压要高于 40V；其次，根据驱动 LED 灯电流的大小，选择 MOSFET 的 IDS 的最大电流。在直流供电情况下，首先考虑的是 IDS 最大电流值和 RDS 值。一般情 况下，应选用 MOSFET 的 IDS 最大电流是 LED 灯驱动电流的 5 倍以上；另外还要选择 MOSFET 的内阻要小；LED 驱动电流越大，RDS 应越小，RDS 越小，变换效率越高。 城市太阳能路灯是和人民生活密切相关的公共设施， 它在一定程度上反映了城市的繁荣程 度及发展水平。在过去很长一段时间内，路灯的更新多是局限于其照明部分，随着城市及电 子技术的发展，城市路灯系统经历了手工控制、自动定时/光电控制、计算机程序控制的发 展过程。 用计算机来实现城市太阳能路灯系统的自动控制， 对于提高城市的现代化管理水平， 节省人力、物力，都具有良好的经济和社会效益。通过有效的调节灯光开关时间，能够极大 地提高了路灯系统的工作质量和工作效率，为城市照明系统的运行、维护、扩展、提供全面 的解决方案和强有力的技术支持，提高了城市照明运行管理水平。 三、太阳能灯具的构成 不管是那一种太阳能灯具，它都是由 5 个部分组成，第一是太阳能电池，第二是蓄电池，第三是它的控制 装置，第四是 LED 的驱动芯片，第五个是 LED 本身。通常太阳能电池板挂在高杆上，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。其示意图如图 3 所示。其中充放电控制器只 能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。 四、LED 灯头 4.1 LED 的选择 因为目前 LED 的发光效率还是比较低，大约有 85的电能都转化为热能。所以发热很高。为了能够分散 这些热量，不宜采用功率过大的 LED。以目前的工艺来看，以 1W 的 LED 比较成熟。对于 100W 的 LED 灯头， 需要采用 100 个 1W 的 LED。 这时大约有 85W 的热能要散发掉。 LED 的性价比是每美元的流明数。 一方面希望它的发光效率高，也就是每瓦的流明数要高，目前，最高可以达到 85100 流明/瓦。另一方 面，希望它的价钱要便宜。1W 的 LED，批量购买时的最低价约为 1 美元一个。 4.2 二次光学设计 由于目前所有 LED 都带有小型透镜，而使其光束集中在 80 度左右的角度范围内，为了使得路面的照度能 够宽阔均匀，通常都要进行二次光学设计。二次光学设计可以有很多方法，但是其最终的目的是一样的， 就是要求能够使得路面的照度均匀。最理想的是三角型的照度曲线，但是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型（如下图）。 4.3 LED 灯头的散热 LED 的效率还是比较低的，大约只有 15左右。也就是有 85的电能都转化为热能。而这些热能如果散 不出去，就会反过来影响了 LED 的性能。最严重的是影响到 LED 的寿命。它的具体表现就是结温的上升。 在上图中表明，当结温从 115提高到 135，就会使寿命从 50,000 小时降低到 20,000 小时。而短时 间的温升还会引起其光输出的降低（下图）。 虽然随着 LED 的效率逐年提高，这个问题会逐渐缓解，但是从目前的情况来说，还是需要尽可能做好散热 措施。可以这样说，现在 LED 路灯表现出来的很多问题都是由不完善的散热所引起的。 目前最普通的做法就是采用尽可能大的铝制散热器。这虽然可以解决一些问题，但是这个方法会带来散热 效果和重量之间的矛盾。为了散热效果好，就必须采用非常重大的散热器。而其效果还不尽人意。现在最 新的方法是采用“回路热管”技术。这种方法可以在非常好的散热效果的同时还能够保持很轻的重量。 采用了回路热管散热技术可以把 LED 的结温降低到 65，这就大大地提高了 LED 灯具的使用寿命。经过 了 3 年实际测试表明，在每天工作 12 小时，其光衰小于 3。预计在工作十年以后，其光衰只有 20。 这就基本上解决了寿命的问题。 五、LED 的恒流驱动 作为一种光源，LED 的最大缺点就是它的发光不稳定，很容易受到电压温度的影响。而且，它对电压和温 度的灵敏度还很高。所以一定要采用恒流驱动，来克服它的发光不稳定。 5.1 电压不稳所引起的发光不稳 在太阳能路灯中，主要采用铅蓄电池来储存太阳能。但是，有不少设计人员在设计中略去了恒流驱动，以 为铅蓄电池的输出电压足够稳定，而不需要再采用恒流驱动就可以直接驱动 LED，这种想法是错误的。 不论哪一种蓄电池它的输出电压都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。如果将其直接对 LED 加电，会使 LED 的亮度产生很大的变化。现以铅蓄电池为例，它的放电 曲线如下图所示。 从图中可以看出，在整个放电过程中，铅蓄电池的输出电压将会下降 2V 之多，将近 20。 而从 LED 伏安特性可以看出，10的电压变化，将会引起极大的正向电流的变化。下图表明某一厂家所生 产的 1W LED 的伏安特性。 假定初始的电压为 3.4V，这时的正向电流为 350mA。假如电压降低到 3.1V（10），这时的电流就不 到 100mA，降低了将近 3.5 倍。 而 LED 的发光亮度是直接和其正向电流有关的。同一厂家的同一 1 瓦 LED，其相对发光强度和正向电流 的关系曲线如下图所示。 由图中可以看到， 如果正向电流从 350mA 降低一倍到 100mA， 其相对发光强度将从 1.00 降低到 0.35。 降低将近 3 倍。这是不能允许的。所以一定要设法稳定其正向电流。 5.2 LED 发光的温度不稳定 一步 此外，LED 的正向电流还和结温有关，图 12 就表明 LED 在不同结温时的伏安特性。 LED 的温度系数通常为负的， 也就是当温度升高时 （T1T2） 伏安特性向左移动。 ， 其值大约是-2mV/， 那么当其结温增加 50 度时时，其正向电压就会降低 0.1V。而正向电流大约会降低 100mA（从 350mA 降低到 250mA）,而其发光强度将会降低到 80。由于散热不理想，通常功率 LED 在接通电源以后，结 温很可能会上升 50 度，其发光强度就会降低 20。这就是“短时光衰”。而且，随着冬季进入夏季，环境 温度的变化，也会引起结温的变化。这就是“长期光衰”。而且当温度变化时，由于正向电流的减少，LED 的发光光谱也会发生变化。通常是向波长长的方向漂移。大约是每升高 10oC 时漂移 1nm，升高 50oC 会 产生 5nm 的变化。所以一定要保持其正向电流恒定。 5.3 采用恒流驱动 IC 来稳定 LED 的正向电流 从 LED 的电压特性和温度特性中，可以得出结论，一定要采用一个集成电路来控制 LED 的电流使其不论 在电池电压降低或是环境温度升高时都能保持正向电流恒定。PAM2842 就是这样一种芯片。这颗芯片可 以从低到 5V 高到 28V 的输入电源电压范围内，驱动 10 颗串联的 3W LED。它的最高输出电压可以达到 40V，而最大输出电流可以达到 1.75A。但是总的输出功率不能大于 30W。而且输入电压可以任意从 5V 变到 28V，都能保持 LED 的电流不变。其应用电路如下图所示。 LED 的电流由串联的电流采样电阻来决定， PAM2842 只要求其反馈电压为 0.1V， 串联电阻的阻值就可以 根据所要求的正向电流来设定。假如对 3W 的 LED 要求其正向电流为 700mA，则其阻值就是 0.142?。 其损耗为 0.07W，对效率的影响基本上可以忽略不计。另外二极管 D1 必须采用低压降、大电流的肖特基 二极管，以减小功耗。电感需要采用高饱和电流，低 DCR 的电感。此外，PAM2842 的工作频率可以有三 种选择：500kHz、1MHz、1.6MHz。为了降低其开关损耗，建议选择 500kHz 开关频率。此时可以把 Fsel 端接地。PAM2842 具有很好的恒流特性。当输入电压从 12V 降低到 10V 时，LED 中的电流只变化 不到 3。这样就可以保证 LED 的亮度基本上不变。芯片内部具有过压保护电路(OVP)，所以假如有一个 LED 开路，芯片的升压会被限制住不至于过高，保护芯片本身不至于损坏。但是由于所有 LED 为串联，有 一颗 LED 开路，当然会导致所有 LED 不亮。但是，假如有一颗 LED 短路，这时候，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。 因为 PAM2842 在这里是作为升压芯片来应用的，所以在要求的升压比比较高时，其效率就比较低。举例 来说，假如输入电压是 24V，升压至 40V，其效率可达 95以上。而假如输入电压为 12V，仍然要求升 压至 40V，这时候其效率就只有 91左右。因为大多数太阳能路灯系统所采用的蓄电池是 12V 的，为了 在 12V 时还能得到 95的效率，可以把 10 颗 LED 二极管分成两串，每一串为 5 颗 LED 串联，这样就 只要求升压至 20V 以下，可以提高效率至 95。而且如果一个 LED 开路，顶多影响一串 5 个 LED，而 不至于影响另一串 5 个 LED 的工作。 这时候， 两串 LED 共用一个 LED 电流采样电阻， 因为电流增加一倍， 变成 1.4A，所以电流采样电阻阻值也应当减小一倍，变成 0.07 欧姆。或者，只将其中的一串 LED 的电 流进行采样，而另一串的 LED 就直接接地，这样就只能对其中一串的 LED 电流进行恒流控制。这两种做 法各有优缺点。两串并联时，所控制的是两串电流之和。所以，假如两串的 LED 伏安特性有所区别时，这 两串的 LED 的电流就会有所不同。除了电流采样电阻以外，限压电阻 R3 和 R4 的值也需要作相应的调整。 只要根据 Vout=1.2*(1+R3/R4)的公式加以调整就可以。 现在还有很多人采用 1W 的 LED，因为它比较成熟，散热也容易处理。我们也可以利用 PAM2842 来驱动 3 串 10 个 1W 的 LED。总的输出功率大约是 30W。只是对于 1W 的 LED，它的驱动电流是 350mA，所 以三串并联以后的总电流加大到 1.05A，要比一串 10 个 3W 的 LED 大很多。可以有两个办法解决。一个 是改成两串 10 个 1W，这样其电流是 0.7A，和 1 串 10 个 3 瓦的一样。采样电阻仍然是 0.142 欧姆。还 有一个办法，是把 3 串 10 个 1 瓦的总电流减少为 0.9A。这样每一串的电流仍然可以有 300mA，对于其 亮度影响不大，总功率也没有超过 30W。当然，也可以连成四串，每串 5 个 1W 的 LED，总数为 20 个， 甚至是连成 5 串，每串 5 个 1W 的 LED。以减少由于某一串中的 LED 开路，所引起不亮的 LED 个数。这 时采样电阻就要根据电流值来调整。但是不建议使用 6 串 5 个 1W 的 LED 架构，因为其实际的输出电流 过大，已经超过了芯片的允许值。各种不同架构时所相应的电流采样电阻和输出限压电阻的值如下表所示。 PAM2842 不只限于太阳能路灯中。而且也可以用于任何直流电源（12-24V）供电的 LED 照明系统，或 是采用开关电源将交流变成直流输出的系统中。例如在很多应用中，出于安全的考虑，通常都是采用低压 直流电源。例如水下照明，或是用户有可能接触到的地方。 一般性的开关稳压电源，通常只能提供稳压输出，而不能保证 LED 恒流。所以，当温度变化时，LED 的电 流就有可能变化。所有这些，都还是需要有像 PAM2842 这样的专为 LED 驱动用的恒流驱动芯片，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。 六、太阳能 LED 路灯的总体性能指标 现在就来看一下，台湾光炬科技公司所生产的 LED 路灯的总体指标。 这个 LED 路灯因为采用了回路热管， 所以很好地解决了散热问题。 可以保证其工作寿命超过 50,000 小时。 而且它的重量很轻，100 瓦只有 5.5 公斤；150 瓦只有 8.5 公斤，远比采用铝质散热器为轻。这是一个可 以实际使用的 LED 路灯，LED 功率为 100 瓦时，12 米高杆覆盖 35 平米。这时候的效果如下面的照片所 示： 太阳能路灯控制器电路图 1 工作原理 电路原理见图 1 所示。该电路由以 U5 为核心组成的蓄电池过充电控制电路、以 U 4A U4D 为核心组成的蓄电池电压指示电路及显示电压按钮开关 KS1 电路、以 U1B 组 成的蓄电池过放电控制电路、以 U1A 组成的开灯检测控制电路、以 U2 组成的开灯及延时 熄灯及二次开灯定时控制电路，以及以控制三极管 Q2 驱动继电器组成的输出控制电路等组 成。现分别介绍如下。 (1) 过充电、过放电检测保护部分太阳能电池组件板或阵列由插口 CZ1 的脚输入， 加至防反充电二极管 D2 的正极D2 的负极接 12V 蓄电池的正极，即 CZ1 的脚。控 制器在初始上电时，由于 C4 的作用使 U5脚为低电平，脚输出高电平，Q7 导通； Q8 截止，允许太阳能电池给蓄电池充电。当蓄电池所充的电压小于 14 4V 时，由 R13 、 (R38 十 R39) 组成的串联分压电路送至 U5 、电压低于 2 3 U5 的供电电压时，即 小于 6V，电路维持充电状态；随着充电时间的延长，蓄电池电压逐渐升高，当 U5 、 的电压高于 2 3 U5 供电电压时，U5脚输出低电平， Q7 截止、 Q8 导通，给太阳 能电池板泄放电流，停止对蓄电池充电。在 U5脚输出低电平的状态下，其脚导通，相 当于将 1140 并入电路中。此时电路的分压比为： R38+ R39 R40IRl3+(R38+R39) R40 ，不难算出，当蓄电池电压低于设定值 13V 时电路状态再次翻转，U5脚输 出高电平，允许蓄电池充电。 (2) 开灯检测方法与控制 太阳能电池板是一个很好的光敏元件， 其输出电流、 电压能随着接受光的强度和照度变 化而变化，本控制器就是利用这一原理实现开、关灯控制的。太阳能电池板 PVin 输入电压 经 R5 、 R6 串联分压后；加至运放 U 1A 脚，其脚接于 R9 、R8+VR1 的分压点上。 在白天，太阳能电池板在阳光的照射下输出电压很高，其经 R5 、 R6 分压后使运放 U 1A 脚电压高于脚， U 1A脚输出低电平， Q1 截止， U2 无供电电压不工作，Q2 截止， 继电器不吸合， 系统无输出电压， 路灯不工作。 随着天色渐黑， 太阳能电池板输出电压降低。 UlA 脚的电压也同步降低，当 U1A脚电压低于脚时，比较器翻转， U 1A 脚输出 高电平， Q1 导通，定时电路 U2 得电工作， Q2 导通、JDQ1 吸合点亮路灯。图中 VR1 为路灯开灯时刻设置调节电位器，调节 VRl 可设置不同时刻点亮路灯。DW1 是钳位二极 管，作用是避免白天太阳能电池板接受的电压过高导致 U 1A 脚输入电压过高而损坏。 C1 为储能电容，作用是防止 U1A脚电压瞬时突变误点亮路灯。 R14 为反馈电阻其作 用是使 U 1A 成为一个迟滞比较器 防止和避免 U1A 在开灯点附近振荡而反复开、 关路灯。 (3) 路灯延时电路点亮、熄灭控制电路 延时控制电路选用 CD4541BE 可编程定时控制芯片，它功耗低、内置可编程分频器电 路，最大分频级数为 65536 级。 本控制器设计定时开灯和定时关灯时间调节范围是： 2 093 小时 -11 93 小时 分 别由 V ： R2 和 VR3 控制调节。 (4) 蓄电池停止放电优先控制电路 若在路灯欲点亮或已点亮时， 蓄电池电压已经低于其允许