大功率太阳能LED路灯系统设计

　　通过以上分析，大功率LED 应用于照明领域，由于LED的电流、电压参数具有典型的PN 结伏安特性， 其正向压降的微小变化会引起较大的正向电流变化。不稳定的工作电流会影响LED 的寿命和光衰。所以大功率LED 的亮度完全是由电流控制的， 驱动电路必须提供恒定的电流。

　　在驱动电路中选用大功率LED 驱动器XLT* 驱动LED。XLT* 是采用BICMOS 工艺设计的PWM 高效LED 驱动控制器，它在输入电压7～450 VDC 范围内能有效驱动高亮LED。该驱动器能以高达300 kHz 的固定频率驱动外部MOSFET，其频率可由外部电阻编程决定。外部高亮LED 串可采用恒流方式控制， 以保持恒定亮度并增强LED 的可靠性，其恒流值由外部取样电阻值决定，变化范围为几mA～1 A。XLT* 驱动的LED 可通过外部控制电压线性调节亮度，亦可通过外部低频PWM 方式调节LED 串的亮度，所以根据太阳能LED 路灯设计实际需要， 选择LED 混联方式， 并选用XLT* 驱动器设计驱动电路来驱动LED，如图3 所示。　　

XLT604功能框图

　　XLT* 各引脚主要功能有：LD 为线性输入调光端；ROSC 为振荡电阻接入段；CS 为LED 电流采样输入端；GND为芯片地；GATE 为驱动外部MOSFET 栅极；VDD 为芯片电源；PWM 为PWM 输入调光端，兼作使能端。

5、太阳能30 W LED 路灯系统设计

　　太原地区年日照总时数为2 360～2 796 h。年太阳辐射总量为5 442.8～5652.18 MJ/m2， 峰值日照时数为4.832 053 2，属全国高照率范畴，因此，太原地区具有良好的太阳能利用条件。下面以太原地区30 W LED 路灯系统为例进行说明：

　　1）确定当地气象地理条件经过资料查询太原地区：纬度：北纬37°27′～38°25′，经度：东经111°30′～113°09′海拔：800 m，最长阴雨天：7 d

　　2）负载日耗量的确定照明路灯功率30 W，每天连续工作时间10 h，因此，每日耗电

　　QL=30 w×10 h=300 Wh （3）

　　3）倾角的确定太原地区倾角选38°，太阳能电池板最佳倾角：38°＋5°＝43°，因此，太阳能电池板面向正南。

　　4）太阳能电池总能量的计算通过资料查询，得知太原地区Kop=1.1，从当地的纬度、经度、海拔，和当地气象部门公布的数据： 太原地区日平均太阳辐射量为15MJ/(m^2•d)，因此水平面年平均日辐射量HL=15 000KJ/(m^2•d)。

P=5 618×A×QL/(Kop×HL)=112Wp

　　太阳能电池选用组件参数：工作电压为17.2 V，工作电流为3.49 A，开路电压为21.6 V，短路电流为3.9 A，峰值功率为60 Wp。选用峰值功率为60 Wp 的太阳能电池板，所用太阳能电池组件共2 块，太阳能电池设计12 V 蓄电池充电。

　　5）蓄电池的容量Bc的计算可用式（5）计算蓄电池的容量Bc：

　　Bc=(30 W×10×7)/(1.1×12)=159 Ah （5）

　　因此选用两组12 V 100 Ah 阀控密封式铅酸蓄电池即可。

　　目前大功率LED 路灯基本是采用5 000 K 左右所在色温的白光。作为道路照明光源，视觉感过分阴冷，同时远视时观察能力会下降， 选用3 000 K 左右的暖白光是比较适合道路照明的。同时还要考虑到电池组件支架的抗风设计和灯杆的抗风设计，LED 路灯的工作电压一般为12 V 或24 V，属于安全电压，不做电气保护接地。但LED 路灯金属灯杆应做防雷接地，接地电阻不大于10 Ω。

　　6、结论

　　太阳能LED 路灯照明系统是自然能源太阳能与环保光源LED 的完美结合， 其发展前景极其广阔。但是， 太阳能LED 路灯在实际的应用中还存在很多问题。包括：1）集中管理的问题；2）太阳能电池寿命、蓄电池寿命以及其他的控制元器件寿命往往低于LED 寿命的问题；3）一般安装高度比较高的太阳能电池的重量带来对灯杆设计的防风能力提高的问题。这些问题都是太阳能LED 路灯照明需要进一步解决的。