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太阳能路灯的LED驱动器的设计与实现M.Fathi*,A. Chikouche M. Abderrazak摘要光伏独立的照明系统使用的白色LED灯需要电气，光学和热特性的知识。这些参数使我们能改善和发展这种类型的系统。电流强度影响到LED元件的发光强度和续航时间。为了得到稳定的LED特性，需要为驱动电路（直流电的“直流”模式下，脉冲宽度调制的“PWM”模式）设计多种配置。各种选择讨论的标准，如：电路简单，制造成本问题，能源消费和特定的LED的驱动程序所产生的损失（热性能和电气方面）。这项研究能使我们能够给基于GaN半导体的太阳能LED灯控制指令（直流驱动方式）。光伏独立系统是适用于路灯照明。这样做的目的工作是为了使用最少电力控制LED灯并拥有使用寿命长和稳定照明的优点。关键词：独立光伏发电系统，白色LED灯，LED驱动太阳能灯，光伏。1.简介最初，发光二极管被用来作为发出一定波长的光，一个独特的颜色（红，绿，蓝等）的电子元件。发出的光的波长取决于最低能量导带和价带的最大能量之间的关系。LED发出的光线强度取决于通过它的直流电流1，2。如今，白色LED（图1 - A）在光伏照明技术领域的出现是一个很有前途的解决方案。事实上，它们比传统的白炽灯和CFL（紧凑型荧光灯）消耗更少的能量。这些LED照明装置的特点是通过组件像CFL灯泡一样发出电磁辐射（EMI：电磁干扰），它的特点是寿命长，灯具时间 50000小时，更高的发光效率（ 80）和节能。为了保证所有这些杰出的特点，我们要从一个特定的驱动程序获得稳定电流强度的高功率LED灯。首先，我们提出了这些LED器件的直流驱动器类型。图1a.氮化镓磷白光LED; b.LM317 TO - 220的功能框图但是，直流控制方法涉及一些问题要解决：热管理加热元件和低能量效率。另一方面，我们可以通过其信号频率在100到1000Hz之间变化来控制LED开关状态1，2以得到更好的LED性能。为最大限度地减少能源，这种技术是非常有利于减少能源消耗和降低运行设备的温度。在本文中，我们将介绍基于直流电流调节的LED灯具和可直接应用于太阳能照明系统3，4的研究结果。我们设计的直流驱动程序使用的是传统的电子稳压器LM317T有一个TO - 220封装（图1 - B），它有三个引脚（03）。其输出电压（V输出）变化从1.2V至37V，最大输出电流为1.5A。为使LM317的电压器的正常工作，电压值（V在- V输出）必须在1V到3V 5之间。如果所有这些条件都达到，那么LM317的稳压器保证(VOUT- VADJ)=1.25V始终成立。然后，电流能够调节，我们必须在引脚Vout和Vadj之间插入一个电阻（R1）。一个可选的电容器可以连接在输出和地面之间以得到更稳定的稳压器。2.实验台LED的表征如图2所示，我们可以得到白色LED灯的二极管的光学参数（例如：阈值电压（Vth），正向电压（VF），串联电阻（Rs）和理想因子（n）。为了限制LED的电流，我们采用了阻值22和最大功率4W的保护电阻R1。我们使用DVM1300类型数字照度计衡量照明参数。DVM1300照度计是带有过滤器的硅光电二极管组成。它的测量精度5，光照强度范围从0.01至50.000Lux。图2 a.LED实验框图; b.LED的电气IV特性在本文中，我们主要研究其电气和光学参数，这是为了给光伏供电的LED灯具设计直流驱动器。3.结果与讨论3.1.单个LED的电气和光学特性图3（a）所示的白光LED的测试，我们的实验台的特征结果。因此，我们推导出的2.6V阈值电压，正向电流我F= 350mA和正向电压VF= 3.02V。图3（b）给出了白光LED的典型特征是电压VF= 3.2V非常接近我们的结果测试。此外，我们必须注意到，白光LED有一定的电容差 152。这种宽容是温度的函数。然后，LED的热管理是一个研究的重要课题7。图3a.一个测试LED的I-V数据; （二）典型白色LED的I-V数据表从曲线3（A），我们估计的等效串联电阻（RS）1价值。该值在高功率白光LED，其中包括从1到2的值的时间间隔2。对于低电压值，Rs的影响在肖克利公式可以忽略不计：根据图4（a），我们推测二极管理想因子（N）的值。我们成立，N = 1.96（2），这一结果给了我们一看，进入白光LED电荷传输机制，这主要是由直接辐射复合。DVM1300，我们绘制了（图4（b）的照度（E）的光通量的变化LED正向电流（ILED）。为此，我们已经使用了一盒27厘米高度执行照明测量。一个LED内沉积和照度计让我们来衡量光通量27厘米通过在框中孔的距离。室温约20时LED测试。一个LED照明是一个线性函数的直接电流（图3（b）项），在当前行的增加意味着在光强度的线性增加，但电压是一个对数函数的电流，使一个小的电压变化意味着在当前的大变化。因此，电流控制提供了一个良好的LED的光学和热稳定性。图4 a.理想LED特性数据; b.电流强度功能的被测LED光通量3.2.设计和实现一个直流驱动的LED灯具二极管的安装（IF= 0.350毫安，VF= 3.2V，n= 1.96），灯已安装20个白色LED串的LED，每个LED串包含在四个（04）七个（05）发光二极管，LED的印刷电路板放在散热片，以刺激热疏散。图6显示了发达的直流驱动电气装配。图5 a.外部的LED灯具与散热器; b.发光二极管的等效电路一个电阻R1放在Vout和VADJ引脚之间，其值取决于输出电流。这两个分支之间的差值关系始终是等于1.25V，电容C1 和C2的作用是要确保稳压器的稳定性，保护二极管（DP）在输入调节Vin和另一个（D1）保证Vin和Vout之间没有返回的电流。图6 a.实现直流驱动的电气线路; b.直流驱动器（ORCAD仿真器）的布局设计;正如下面，我们计算字符串（N的最大数量的LED最大），可支持我们开发的直流驱动。在另一边，我们的PSpice模拟器的有效性检查规例时，我们有字符串和一个4串总数的5个LED。事实上，获得LM317T集成电路的条件是= 1.25A因此，我们的20个LED组成的灯具分为4个分支并行分支包含5个串联的LED，可以很容易地控制我们开发的直流驱动。在另一边，我们检查的PSpice模拟器字符串和一个有5个LED电流调节的有效性，当我们总数4串（图7（A，B），因此，当N= 5（通过字符串串联LED的数量）和VF= 3.2V电流调节可以开始为这一结果与在PSpice仿真结果一致（见图7（b）。图7 a. 20个LED灯直流调压测试 b.直流驱动器的PSpice仿真以成本和开发的时间方面来看，设计发光二极管照明的直流驱动是很有意思的。在另一边，我们优化直流驱动LM317的稳压器和LED组件，保证了最终系统的可靠性。我们的研究小组今后的步骤是PWM稳压器的发展，以减少能源消耗和延长LED照明设备的时间。4。结论这项研究可以设置试