大功率太陽能LED路燈系統(tǒng)設計

　　通過以上分析，大功率LED 應用于照明領域，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引起較大的正向電流變化。不穩(wěn)定的工作電流會影響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)動電路必須提供恒定的電流。

　　在驅(qū)動電路中選用大功率LED 驅(qū)動器XLT* 驅(qū)動LED。XLT* 是采用BICMOS 工藝設計的PWM 高效LED 驅(qū)動控制器，它在輸入電壓7～450 VDC 范圍內(nèi)能有效驅(qū)動高亮LED。該驅(qū)動器能以高達300 kHz 的固定頻率驅(qū)動外部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 路燈設計實際需要， 選擇LED 混聯(lián)方式， 并選用XLT* 驅(qū)動器設計驅(qū)動電路來驅(qū)動LED，如圖3 所示。　　

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LED 電流采樣輸入端；GND為芯片地；GATE 為驅(qū)動外部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)設計

　　太原地區(qū)年日照總時數(shù)為2 360～2 796 h。年太陽輻射總量為5 442.8～5652.18 MJ/m2， 峰值日照時數(shù)為4.832 053 2，屬全國高照率范疇，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)為例進行說明：

　　1）確定當?shù)貧庀蟮乩項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，最長陰雨天：7 d

　　2）負載日耗量的確定照明路燈功率30 W，每天連續(xù)工作時間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算通過資料查詢，得知太原地區(qū)Kop=1.1，從當?shù)氐木暥取⒔?jīng)度、海拔，和當?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，太陽能電池設計12 V 蓄電池充電。

　　5）蓄電池的容量Bc的計算可用式（5）計算蓄電池的容量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，同時遠視時觀察能力會下降， 選用3 000 K 左右的暖白光是比較適合道路照明的。同時還要考慮到電池組件支架的抗風設計和燈桿的抗風設計，LED 路燈的工作電壓一般為12 V 或24 V，屬于安全電壓，不做電氣保護接地。但LED 路燈金屬燈桿應做防雷接地，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 路燈在實際的應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燈桿設計的防風能力提高的問題。這些問題都是太陽能LED 路燈照明需要進一步解決的。