太陽能LED照明系統

在能源日益短缺的今天,自然能的利用成了人們關注的焦點,在各種自然能中,無窮無盡的太陽能以其無處不在的優勢倍受青睞.
實際上,地球上的一切能源都來自太陽.煤和石油的生成,植物的生長,水和風的運動......但是,由于太陽能的分散性和不穩定性,直接利用太陽能并不容易,近年來,隨著能源的短缺和太陽能利用技術的提高,直接利用太陽能才成為現實.
陽光有多鐘利用方法,利用硅光電池發電是最方便的利用方式之一.目前硅光電池發電最主要的應用領域是解決供電困難地區的照明問題.
夏季晴天的太陽光每平方米不足1000瓦,可見,太陽能雖然巨大,但十分分散.商品化的硅太陽能電池板的光/電轉換效率約14%,價格也較高,因此,太陽能一般用于小功率發電.由于發電功率小,用電功率也不能太大,要在小的電輸入功率下有盡可能好的照明效果,照明光源的發光效率很重要.在小功率時,傳統光源光效很低,不適合在太陽能照明系統中應用.近年來,半導體發光二極管技術不斷進步,已經成為一種新型照明光源,小功率照明應用時光效高,配合太陽能電池板和蓄電池組成太陽能LED照明系統優勢明顯.
完整的太陽能照明系統主要有以下5部分組成:
1、 太陽能電池板
太陽能電池板是在有陽光時用來產生電能的,發電功率要根據照明用電的功率和照明時間來計算.如照明燈具的功率是2瓦,要求沒有陽光時連續照明時間10小時,再考慮變換電路的變換損失,太陽能電池板的發電功率必須是3瓦左右.
2、 蓄電池
蓄電池的作用是把有陽光時太陽能電池發出的電存儲起來,供沒有陽光時使用.蓄電池的容量要根據太陽能電池板的功率和LED燈的功率以及照明時間來決定.如配合2瓦的LED燈,3瓦的太陽能電池板,沒有太陽時要求連續照明時間10小時,可選用12V/2.2AH的蓄電池.
3、 太陽能充電控制電路
這部分電路的功能是在陽光充足,光照時間長的時候控制充電程度,電池充滿即停止充電,不使蓄電池過充損壞,以保護蓄電池,延長其使用壽命.
4、 LED驅動器
這是系統的核心控制電路.它的功能有三個:
①、 完成發光二極管的恒流驅動控制,使流過發光管的電流不隨蓄電池的電壓變化.
②、 具有光控功能,天亮時自動關燈,天黑時自動開燈.
③、 低電壓保護.當電池電壓下降到10.8伏時輸出關閉,以免過放電損壞蓄電池.
5、LED照明燈.發光二極管在小功率時光效比較高,用好的發光二極管做半導體燈,2瓦左右就有很好的亮度,2瓦的半導體燈可以用兩只1瓦的大功率發光二極管串聯組成,也可以用40個小功率發光管2只串聯以后再20串并聯組成,用小功率發光二極管串/并聯做半導體燈時每一串里要串聯一個10Ω的電阻以均衡各串之間的電流.目前用小功率發光管做半導體燈成本比較低.制作半導體燈時,LED驅動器裝在燈體內部.
一個實用的2瓦太陽能LED照明系統的實現方案如圖所示:




                      藍

                      紅                  紅                 橙

                      黃
                                                     黑                3W
                                              12V
                            2x1W                 2.2AH

                      白

                      黑


該系統使用2只1瓦的大功率發光管,可以滿足小范圍照明要求.
系統中LED燈使用的DP-12M型LED驅動器已經封裝成了密閉型固化模塊,體積30x24x15mm,適合在半導體燈具內部安裝.模塊有5根引線,紅線接電池正極,黑線接電池負極,黃線接發光管正極,白線接發光管負極,藍線是控制線,接太陽能電池板.
系統中使用的SUN-300是300 mA太陽能充電控制器,也封裝成了固化模塊,模塊有三根引線,橙色線接太陽能電池板正極,紅色線接蓄電池正極,黑色線是公共地線,接太陽能電池板和蓄電池的負極.體積和DP-12M驅動器相同.
3瓦的太陽能電池板和12V/2.2AH的鉛酸蓄電池用做發電和蓄電.
有陽光時,太陽能電池板通過SUN-300給蓄電池充電,同時LED驅動模塊DP-12M的光控功能使燈關閉.電池充滿時,充電控制電路使之停止充電.沒有陽光時,在DP-12M的控制下燈自動點亮.如果連續照明使電池電壓低至10.8V時,DP-12M內部的低壓保護功能使燈自動關閉,以保護電池不會過放電損壞.因此,這是一種無人職守自動太陽能照明系統.如果LED燈要在室內用,將驅動器的藍線懸空取消光控功能,并且在燈上加控制開關即可.
制作這種室內使用的小功率半導體燈,一般是將小容量蓄電池和LED發光二極管、DP-12M發光二極管驅動器都置于燈體內部制成一體化燈具,室外使用時更可以將太陽能電池板置于燈體背后組成全一體化結構太陽能燈.大功率使用可將蓄電池外置,每塊蓄電池可以帶多只內帶控制器的LED半導體燈,太陽能電池板和充電控制器也要相應的增大功率.因此,實際應用中可以根據需要組成各種實用形式和各種功率的應用系統,滿足多種照明需要.
制作半導體燈時一定要解決好發光二極管的散熱問題.說發光二極管是冷光源僅僅是指發光二極管的發光體部分不是灼熱體,但電流流過半導體材料時產生的電阻熱還是會使發光管升溫,而用半導體材料制作的發光二極管不耐高溫,過熱會使其快速老化,縮短使用壽命.用小功率發光管做半導體燈時可以加大管距,增加散熱面積.用大功率發光管做半導體燈時要加暴露在空氣中的散熱片,或者利用金屬外殼散熱,總之,要盡可能利用燈體散熱,降低發光管工作時的溫度,這樣半導體燈才能真正做到長壽命.


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