恒流驱动源在太阳能LED路灯中的应用实例
太阳能的利用固然有很多方法，但是像超大功率的太阳能发电站、家庭屋顶发电等都不适合中国的国情，唯一最简单而最轻易实现的是太阳能路灯。我国的路灯总数超过1亿盏，只要其中的6000万盏改成太阳能路灯，其每年节省的电量就超过一个三峡水电站的发电量。假如把今后每年新增的2000万盏路灯全部改用太阳能路灯，三年下来又是一个三峡水电站。其节能的效果是非常可观的，而且完全不需要调兵遣将地动员全国的气力来兴建，而这样发动各级地方政府的气力和各个有关企业的气力就可以完成。
太阳能路灯的构成十分简单（图1）。
图1. 太阳能路灯的构成
从图1所示的框图中可见，其中最核心的部件，就是PWM调光控制器和恒流模块。过往很多投资都投向太阳能电池、和LED。很少有人关心到这两部分，以至于目前市面上的控制器大都没有PWM调光的能力，而目前的恒流模块尽大多数都是采用从国外进口的芯片。而国家也不重视这方面投进。这是一个很大的题目，当然也是有很大的机遇。
二．太阳能LED路灯为什么需要恒流驱动
除了发光效率以外，要使LED能够成为一个实用的灯具还有一系列题目需要解决。其中最重要的就是它的恒流驱动。这是由以下几个原因所决定的。
（一） 太阳能LED路灯所用的蓄电池输出电压不恒定
在太阳能路灯中通常是采用铅蓄电池作为能量储存单元的，而铅蓄电池的输出电压从满充到满放，其电压变化是会接近20%的（图2）。所以它所引起的LED电流变化就有可能超过4倍以上。
图2. 铅蓄电池的放电曲线
图3. 某一公司的 LED的伏安特性
而LED的发光亮度是直接和其正向电流有关的。同一厂家的同一 LED，其相对发光强度和正向电流的关系曲线如图4所示。
图4. 相对光强和正向电流的关系
（二） LED发光的温度不稳定
LED路灯通常在露天工作，其环境温度的变化是很大的。而LED的正向电流还和结温有关，图5就表明LED在不同结温时的伏安特性。
图5. 在不同环境温度时LED的伏安特性
而且当温度变化时，LED的发光光谱也会发生变化。通常温度增加时光谱的最大值是向波长长的方向漂移。大约是每升高10oC时漂移1nm，升高50度会产生5nm的变化（见图6）。
图6. LED发光的峰值波长随环境温度而变化
（三）LED的PWM调光
在太阳能LED路灯中，经常需要按照工作时间来调节路灯的亮度，以减小太阳能电池板的面积。
为了改变LED的亮度，最简单的方法就是改变其正向电流。但是，正向电流的改变会引起光谱的改变，对于白光LED，会引起其视在色温的改变，显然这是不希看的(图7)。
图7. 正向电流的变化引起的发光光谱的变化
所以，为了实现PWM调光也是需要采用恒流驱动源。而调光功能在太阳能LED路灯中是非常重要的。例如可以在午夜以后改为半功率工作，甚至再以后改为1/3功率工作，这样就可以大大减小太阳能电池板的面积，从而降低了整个灯具的本钱。
（四）LED的不一致性
即使是同一型号的LED其伏安特性在各个个别的器件之间也是不同的，更何况在不同生产厂家之间就更是不同了(图8)。
图8. 同一厂家LED伏安特性离散性(实线),和不同厂家LED伏安特性的离散性(虚线)
三．各种恒流源的选用
用在太阳能LED路灯中的恒流源，可以分为升压型、降压型、升降压型三种：所谓升压型就是它的输出电压比输进电压高。降压型就是输出电压比输进电压低。而升降压型则是可以根据输进电压低于或高于输出电压的情况自动地调节其工作模式为升压或降压。
在太阳能LED路灯中，通常采用铅蓄电池作为储能器件，它的电压通常为12V或24V两种。而所要求的输出电压，则是由所连接的LED的架构所决定。为了使得所有LED的正向电流一致，通常采用各个LED串联的方式，这时，所要求的输出电压就是所有串联的LED正向电压的总和。例如，假定用10个LED串联（图9a），其正向电压的总和大约为10x3.3V=33V。实在由于各个生产厂家所生产的LED各不相同，而且各个LED之间也有所不同。所以，10个LED的正向电压的总合也不尽相同。实在在恒流源中，所恒定的是电流而不是电压。所以，并不需要知道正向电压总和的正确值，而只要知道它比输进电压高还是低就可以了。在这里，不论采用12V还是24V的蓄电池，它都要求采用升压型的恒流源。
（a）（b）
图9. LED的10串3并结构
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