(1)电阻限流驱动方式,如图3a所示,在蓄电池和LED通过串接一个电阻限流,这种方式是通常的LED驱动方式,广泛应用LED指示电路。(2)恒流源驱动方式,如图3b所示,是由DC2DC电路组成的恒流源驱动方式,通过对电流检测电阻Rs的两端电压进行检测,若检测到的电压偏离控制IC设定的参考电压,控制IC输出PWM控制信号的脉宽也将发生改变,控制开关管的开关占空比也就发生变化,而使检测电Rs上的电压保持在设定参考电压上。此时通过白光LED的电流是由参考电压值和电流感测电阻值来决定,可以通过对检测电阻Rs的改变来调整LED电流。
     
　　图4  1W大功率LED正向导通电流-电压曲线
　　
　　
　　图5  铅酸蓄电池的充放电曲线
　　
　　比较两种驱动方式的优缺点,第二种方式更适合于太阳能半导体照明。电阻限流驱动方式虽然电路结构简单、可靠,然而使用在太阳能半导体照明中有它的明显不足。从图4,我们实测的美国Lumileds公司的Luxeon(1W)大功率LED正向导通电流-电压曲线,可以看出,当外加电压大于阀值电压218V后,发光二极管导通,工作电流随电压提高变化很快,同时LED的亮度随着通过LED的电流近似线性提高。太阳能光伏发电系统最常用的是铅酸蓄电池,如图5铅酸蓄电池充放电曲线所示,蓄电池充放电电压变化幅度很大。12V铅酸蓄电池接近满充时充电电压可以达到1415v,而在放电时,当放到充电状态(SOC)的80%时,放电电压接近1115V。若采用第一种方式,由于蓄电池充放电电压的变化会使LED灯具的亮度也发生很大的波动,而在使用第二种驱动方式时,能够使LED在PWM调制的恒流源下工作。对比两种驱动方式,由于太阳能半导体照明中一般使用大的工作电流驱动大功率LED,如果采用电阻限流方式的话,在电阻上消耗的能量也是非常大的,相对来说第二种方式将具有更高的工作效率。
　　
　　4、太阳能半导体路灯控制器设计
　　
　　图6  一种新型太阳能半导体路灯控制器电路原理图
　　
　　根据太阳能半导体照明的特点,设计了一种新型的太阳能半导体路灯控制器。控制器能够实现对蓄电池充放电管理,防过充、放过放,其由微处理器电路、DC-DC升压电路、实时时钟电路、充放电保护电路、路灯开关电路等五部分组成。微处理器芯片采用的是PHILIPS的P87LPC768,它有4路10位脉宽调制器(PWM)通道和4路8位APD转换器通道,能够很好的实现我们设计的功能。微处理器通过其输入P输出P0、P1IPO口实现与其他各功能电路的连接,其APD输入口实现对蓄电池、太阳能电池板电压的采样测量,实现蓄电池的过充、过放保护,以及路灯光控开关;实时时钟电路通过串行总线SCL、SDA与微处理器的P1口连接实现读写功能;充电开关电路由一根控制线与微处理器的PWM端口相连接,当蓄电池电压达到设定值时,能够输出20kHZ的PWM脉冲调制信号,实现PWM控制脉冲充电,能够极大地提高了系统充电效率。放电开关电路也由一根控制线与微处理器P1口相连,由软件模拟波形输出控制信号,控制开关动作,它能够实现LED光源的亮度和功耗调节,例如:控制器能够控制,在天黑时到晚上12点,为建立了图6所示结构的太阳能半导体照明系统,并进行了实验测试。系统组成包括40Wp太阳电池组件,12V/40AH免维护铅酸蓄电池,一串8个1W大功率LED灯负载和我们设计的太阳能路灯控制器。该系统已经正常运行近三个月,一直都能够保证正常的开、关灯;在蓄电池的各种充电状态(SOC)下测试LED负载的工作电流都能保证恒定;对蓄电池的过充、过放电保护功能也能完好的实施,测试结果充分证实该型控制器的可靠性。
　　
　　5、总结
　　
　　本文对太阳能半导体照明驱动技术进行了研究,并且结合太阳能光伏系统应用特点和大功率照明LED的驱动特性,研制了一种新型的太阳能路灯控制器,不但能够实现对光伏系统中的蓄电池防过充、过放保护,而且还实现对LED灯具的亮度可控调节,实验和运行的结果表明,该型太阳能半导体路全功率输出,到12点以后为半功率输出,调整此时输出的波形占空比全功率输出的一半,适当降低LED光源的亮度,这样可提高能源的利用效率,减小系统配置和降低系统成本。
　　
　　灯控制器具有稳定性和可靠性好的优点,并且能在免维护状态下长期运行,具有广阔的应用前景。
　　
　　参考文献
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