一種基于蓄電池供電的LED照明系統(tǒng)設(shè)計

　　Boost電路不但能夠升壓，而且拓撲本身所需元器件少，有利于提高效率，非常適合需要以蓄電池對LED供電的應(yīng)用。通過對控制器LTC3783應(yīng)用創(chuàng)新，實現(xiàn)了對LED進行模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光。并且所設(shè)計的系統(tǒng)對于功率從幾瓦到幾十瓦的LED陣列、端電壓范圍從6-36V的蓄電池均能正常工作，而且對產(chǎn)品進行維護--需要更換LED或是在需要更換蓄電池時，只要滿足上述要求，無需更換電路模塊，系統(tǒng)就能正常并穩(wěn)定地工作。

　　前言

　　由于具有高發(fā)光效率、高可靠性、長壽命等優(yōu)點，發(fā)光二極管(LED)在照明、信號顯示、顯像等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，被廣泛認為是一種取代白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源的新型光源。

　　驅(qū)動LED有多種方法，而最簡單的方法就是將LED與限流電阻串聯(lián)，再以電壓源供電。這種驅(qū)動方式的優(yōu)點是電路簡單，但是也存在不少缺陷。首先是效率低，降壓電阻會消耗大量電能，甚至有可能超過LED所消耗的電能;其次是穩(wěn)定電壓能力極差，而LED的V-I曲線具有負溫度特性，隨著結(jié)溫的升高，流過LED的電流會越來越大。所以，如果驅(qū)動電流得不到控制，LED很容易被燒毀，即使沒有燒毀，壽命也會大大縮短。所以，驅(qū)動大功率LED時，電流控制是必需的。除此之外，LED光源的照度直接與電流相關(guān)，所以控制LED的驅(qū)動電流，其照度也將得到控制。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計

　　系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。供電電源為鉛酸蓄電池，負載為LED組成的陣列，使用LTC3783作為控制器，實現(xiàn)PWM控制。本電路設(shè)計可以同時對LED進行模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光。并且本系統(tǒng)對于功率從幾瓦到幾十瓦的LED陣列、端電壓范圍從6-36v的蓄電池均能正常工作，從而使得在對產(chǎn)品進行維護--需要更換LED或需要更換蓄電池時，只要滿足上述要求，無需更換電路模塊，系統(tǒng)就能正常并穩(wěn)定地工作。

　　由于發(fā)熱量、散熱技術(shù)等多方面的限制，使得單顆LED的功率不能像傳統(tǒng)光源那樣做得很大，功率為1w的LED即為大功率LED了。實際應(yīng)用中，通常使用多顆小功率LED組成的陣列來滿足較高的照度要求，并實現(xiàn)低成本，如圖2所示。

　　應(yīng)用LED陣列還有另一個顯著優(yōu)點。我們知道LED可能會因某些故障發(fā)生短路和斷路。當某個串，聯(lián)支路中的LED發(fā)生短路時，該支路中其他的LED仍然能夠正常工作。盡管通過LED的電流可能上升，但是由于LED的數(shù)量較多，上升的電流不大，上升后的電流仍不會超出LED允許的工作范圍。當某個串聯(lián)支路中的LED發(fā)生斷路時，該串LED熄滅。

　　但由于陣列由多個LED串組成，其他LED串仍能工作，并分擔熄滅的LED串中的電流，但是由于LED的支路較多，上升的電流不大，上升后的電流仍不會超出LED允許的工作范圍。所以很明顯，LED陣列相對具有更高的穩(wěn)定性和可靠性心1.而且，對于特定數(shù)目的LED陣列，當使支路數(shù)目和支路中的LED數(shù)目相一致時，將更有利于提升LED組件工作的可靠性和穩(wěn)定性。

　　實驗中制作一個8串、每串20顆LED的陣列和一個12串、每串12顆LED的陣列。使用的LED為O.1w子彈頭形LED，額定正向壓降范圍為3.0-3.3v，額定正向電流范圍為10一30mA.實驗中將LED設(shè)計工作在20mA，這樣可以減小散熱量，并在LED出現(xiàn)短路故障時能夠有足夠的電流裕量。