【導(dǎo)讀】流等參數(shù)的檢測判斷，控制開關(guān)管的關(guān)斷，來實現(xiàn)充放電控制和保護功能。與以往的控制器相比，此控制器成本低，可靠性高。還簡單介紹了LED的驅(qū)動電路設(shè)計。太陽能電池的工作特性、原理及使用注意事項………………再生能源的熱潮。我國是一個太陽能資源非常豐富的國家。在照明燈具中，作為技術(shù)和藝術(shù)相結(jié)合的太陽。太陽能路燈具備很多優(yōu)點：安裝、維護方便，不。需和電網(wǎng)相連接，所以不需要挖坑埋電纜或架設(shè)電纜。路燈只需太陽能作為能源，不污染環(huán)境。一個完整的路燈由四個部分組。太陽能可以說是用之不竭能源，利用好太陽能可以解決人類能源問題。t標準煤所發(fā)出的能量。分之一到達地球之上[1]。平均來說，在地球大氣外面正對著太陽的1M2的面積上，每。分鐘接受的太陽能量大約為1367W。這是一個很重要的數(shù)字，叫做太陽常數(shù)。其中，被大氣吸收的太陽輻射。表面的太陽輻射能大約為*1013kW，約占47%。形象地說，它相當。于目前全世界一年內(nèi)消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的三萬五千多倍。

　　

【正文】 明的隨意布置。白光 LED 的發(fā)光效率現(xiàn)已突破 60lm/W，據(jù)預(yù)測，隨著 LED 單價的下降，到 2021 年左右，白光 LED 照明將逐步取代白熾燈和熒光燈，成為主流的照明光源 [5]。 LED 是低壓驅(qū)動的冷光源，它的性能受使用條件和驅(qū)動器性能的制約 。 LED 驅(qū)動 LED 驅(qū)動要 求 高亮度 LED 一般的導(dǎo)通電壓在 ～ ，其電流－電壓關(guān)系為 /( 1)FV kTFSI I e?? （ 1） 式中， IS 為飽和導(dǎo)通電流； VF 為正向電壓； IF 為正向電流。 L E D 的電氣特性因制造工藝的不同有較大差距，就是同一批產(chǎn)品差距也很大。如圖 所示，同一正向電壓下 L E D 的導(dǎo)通電流有很大的偏差。同時， LED 的使用壽命受工作溫度的影響， LED 額定亮度隨著工作時間下降，并且工作溫度越高，使用壽命越短 。 研究表明， LED 亮度下降后，達到同一驅(qū) 動電流的驅(qū)動電壓會下降， LED 光效隨著電流的增大而減小， LED 的驅(qū)動電流和亮度成飽和曲線關(guān)系。當驅(qū)動電流達到額定電流的 70%～ 80% 后，很大部分電能轉(zhuǎn)化成了熱能，使 L E D 溫度迅速上升。為了提高 L E D 的最大電流利用空間和可靠性， LED 推薦工作在額定電流的 70%～ 80%，并且使用恒流驅(qū)動 。 在 LED 驅(qū)動器的設(shè)計中，必須考慮下面幾個設(shè)計指標。 （ 1） 提高轉(zhuǎn)換效率，減少功耗，特別是在電池供電場合，這樣不但可以延長一次充電的使用時間，而且可以減少系統(tǒng)發(fā)熱量，降低工作溫度。靜態(tài)電流必須要小，并且有關(guān)閉 功率，在關(guān)閉狀態(tài)時一般耗電小于 1 μ A 。 （ 2） 提高電路的可靠性，電路必須有過壓、欠壓、過流等保護電路，不能因為電路故障而造成 LED 的損壞。 同時，在 LED 驅(qū)動器設(shè)計過程中，需要注意以下幾個問題：（ 1） LED 并聯(lián)驅(qū)動均流 LED 采用串聯(lián)驅(qū)動，容易實現(xiàn)恒流控制，但是要求的驅(qū)動電壓也較高，在驅(qū)動多個 LED 時，有時必須采用并聯(lián)驅(qū)動?，F(xiàn)在 LED 并聯(lián)驅(qū)動均流主要有：各路用功率開關(guān)獨立調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電源輸出電壓，調(diào)節(jié)流過一路 LED 的電流三種解決方案（ 2） 浪涌電壓的限制 :電源的浪涌電壓及接通電路時電容充放電瞬間電流 的沖擊波形對 LED 芯片損傷嚴重，在設(shè)計時，特別是大功率 L E D 驅(qū)動器，應(yīng)該引起足夠的重視。（ 3）大功率 20 LED 的散熱 LED 照明系統(tǒng)的熱源基本就是 LED 燈本身。建議 LED 燈采用鋁基板散熱，功率器件均勻排布，盡可能避免將 LED 驅(qū)動電路與散熱部分貼近設(shè)計；減少封裝至印制電路基板的熱阻抗；提高 LED 芯片的散熱暢順性以降低系統(tǒng)工作溫度 。 圖 LED 電壓 電流特性曲線 LED 驅(qū)動電路 照明 LED 燈的功率要求為 32W。采用 32 個 1W 的 LED 燈組成。要設(shè)計合理的驅(qū)動電路，選擇 合理的驅(qū)動芯片。 能提供大功率 LED 恒流驅(qū)動的芯片很多 ,臺灣 MACROBLOCK公司生產(chǎn)的 LED 驅(qū)動芯片 MB I1802 驅(qū)動能力強 ,效率高 ,并提供過溫保護的功能 。 因此 ,選擇此芯片作為本方案中 LED 的驅(qū)動芯片 ,驅(qū)動電路原理圖如圖 所示 。一個芯片能夠驅(qū)動 8 個 1W 的 LED。所以 32 個 LED 需要 4 個同樣的芯片來驅(qū)動。 圖 LED 驅(qū)動電路 LED 的電壓和它的相對光通量也近似成指數(shù)關(guān)系 。 如果采用恒壓驅(qū)動方式 ,驅(qū)動電壓輕 21 微的擾動都會造成相對光通量大幅度的改變 ； 而采用恒流方式驅(qū)動的 LED 受驅(qū)動 電流的擾動的影響要小得多 。 因此 ,本方案選擇恒流的驅(qū)動方式 。 LED 散熱 LED 發(fā)光芯片受溫度影響大 ,圖 圖 （ a） 顯示了 LED 發(fā)光芯片的結(jié)合點溫度和 LED 的出光量間的關(guān)系 ,兩者成反比 [6] ； LED 發(fā)光產(chǎn)生的熱量主要由安裝在 LED 上的散熱片傳導(dǎo)出去 , LED 結(jié)合點溫度和散熱片的溫度是線性關(guān)系 . 圖 （ b） 顯示了 LED 點亮后散熱片溫度和 LED 光衰程度的關(guān)系 [7] ,可以看出 ,散熱片溫度越高 ,LED 光衰越大 。 因此 ,散熱設(shè)計對 LED 光源的性能起著至關(guān)重要的作用 ,良好的散 熱設(shè)計可以大幅度地延長 LED 的使用壽命 。 圖 （ a）相對輸出與結(jié)合點溫度 圖 （ b） 恒流 350mA 散熱片不同溫度時 LED 的相對光輸出 7. 太陽能電池 和蓄電池的選型 太陽能路燈 使用總功率為 32W 的 LED 組作為照明。 太陽能電池功率的大小和蓄電池容量的大小應(yīng)該根據(jù)當?shù)氐娜照涨闆r來確定。 東莞市屬亞熱帶季風(fēng)氣候 ,長夏無冬，日照充足，雨量充沛，溫差振幅小，季風(fēng)明顯 。東莞 日照時數(shù)充足， 1996～ 2021 年平均日照時數(shù)為 小時，占全年可照時數(shù)的 42％。其中， 2021 年，日 照時數(shù)最多，達 小時，占全年可照時數(shù)的 46％；最少是 1997 年，僅有 小時，占全年可照時數(shù)的 35％。一年中 2～ 3 月份日照最少， 7 月份日照最多。 照理光伏方陣規(guī)模只要根據(jù)當?shù)貧庀髼l件和負載的用電需要以及各部件和線路上耗電量即可確定，與蓄電池容量無關(guān)。但由于太陽輻射量隨季節(jié)、氣候等變化，且蓄 22 電池充電時最高只能到達額定容量，放電時又要受放電深度的限制，所以在一定范圍內(nèi)蓄電池容量也會影響光伏方陣的發(fā)電量，在同樣滿足負載用電需要時可以有多種方陣和蓄電池容量的組合。最優(yōu)化設(shè)計應(yīng)從可靠性和經(jīng)濟性兩方面 進行綜合考慮，以確定既能滿足負載用電要求，又是成本最低的方陣和蓄電池容量組合。 對于可靠性指標，國外大多采用負載缺電率 (LOLP)來衡量〔 1— 3〕，也有個別的用能量虧欠率 (LOEP)進行衡量，前者似乎更加確切。它定義為系統(tǒng)停電時間與供電時間的比值。 LOLP 值在 0 到 1 之間，數(shù)值越小，可靠性越高， LOLP＝ 1 表示任何時候都不能滿足負載用電需要。 以往國內(nèi)在設(shè)計光伏系統(tǒng)時，往往不論其用途如何，總是設(shè)計成要達到安全不停電的程度，即要求 LOLP＝ 0。實際上，即使是交流電網(wǎng)對大城市供電也只能達到 LOLP＝ 103數(shù)量級 [8]。要求價格相對昂貴的光伏系統(tǒng)達到百分之百的可靠性，顯然是不合理的。事實上，通常光伏系統(tǒng)運行時發(fā)生的故障，大多并不是由于光伏方陣和蓄電池的容量不足，而是由于部件失效、線路接觸不良、操作失誤等原因造成的，所以對光伏系統(tǒng)的可靠性要求應(yīng)合理。通常，對用電要求較高的場合，如微波通信站光伏系統(tǒng)可取 LOLP＝ 103，而一般戶用光伏系統(tǒng)只要 LOLP＝ 102即可。太陽能路燈只要 LOLP＝ 101即可。即一年 365 天中有 330 天左右的時間能夠正常工作。 這樣可以降低成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。 為了能夠保證 45 個陰雨天的 供電 ，保證一定的可靠性。系統(tǒng)配置如下：太陽能電池選用功率為 120W、電壓為 18V 的；鋰電池選擇容量為 100Ah 的；燈具功率為 32W。由于配置的計算是一個很復(fù)雜的過程。本文論述的重點不在這里。所以對系統(tǒng)的配置只作了一個大概的估算。 從產(chǎn)品成本上考慮：一個 120W 的單晶硅太陽能電池需要 4000 元左右。一個 100Ah的鋰電池 組需要 5000 元左右。一個 32W 的燈具需要 1000 元左右。要制作一個使用鋰電池作為蓄電池，使用 LED 作為照明的太陽能路燈，價格至少要 1 萬元。面對這么高的成本。所以系統(tǒng)配置時，在滿足一定的使用要 求下，盡量使用功率小一點的太陽能電池和容量小一點的鋰電池。 8． 結(jié)語 采用微處理器實現(xiàn)太陽能控制器的充放電控制，其各項性能指標明顯優(yōu)于常規(guī)控制器，并可針對不同蓄電池設(shè)定參數(shù)，大大擴展了其使用功能。 51 系列 單片機價格低， 23 外圍電路簡單。太陽能控制器調(diào)試方便，適宜批量生產(chǎn) 。 目前，太陽能路燈的價格還是比較昂貴。但隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大功率 LED 和鋰電池價格的下降。相信太陽能LED 路燈的應(yīng)用將越來越廣。 參考文獻： [1].李安定，《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程》，北京工業(yè)大學(xué)出版舍， 2021年 10 月第一版 P5 [2].李安定，《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程》，北京工業(yè)大學(xué)出版舍， 2021年 10 月第一版 P17 [3].張艷紅等，一種新型光伏發(fā)電充放電控制器，可再生能源 （總第 129期） [4]. 劉虹，沈天行 . L E D 進入普通照明市場的預(yù)測及照明節(jié)電分析 [J].照明工程學(xué)報，2021,16(3):1922. [5]. 方佩敏 . 白色 L E D 驅(qū)動器的發(fā)展概況 [ J ] . 今日電子， 2021(11):4246. [6]. PANKANTI S, BOLLE R M, JA IN A K. Biometrics。the future of indentification [ J ]. IEEE Computer, 2021, 33 ( 2) :46 49. [7]. ZHANG D. Automated Biometrics Technologies and Systems[M ]. USA: KluwerAcademic Publishers, 2021: 102. [8]. 楊金煥等 .一種獨立光伏系統(tǒng)設(shè)計的新方法 .太陽能學(xué)報， 1995， 16(4)： 407— 414