- 探究太陽能LED照明系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵事項
- 了解太陽能充電控制電路
- 使用的DP-12M型LED驅(qū)動器
在能源日益短缺的今天,自然能的利用成了人們關(guān)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(yōu)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(fēng)的運動。但是,由于太陽能的分散性和不穩(wěn)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(shù)的提高,直接利用太陽能才成為現(xiàn)實。
陽光有多鐘利用方法,利用硅光電池發(fā)電是最方便的利用方式之一。目前硅光電池發(fā)電最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是解決供電困難地區(qū)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。商品化的硅太陽蓄電池組成太陽能LED照明系統(tǒng)優(yōu)勢明顯。
完整的太陽能照明系統(tǒng)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(chǎn)生電能的,發(fā)電功率要根據(jù)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(xù)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(fā)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(fā)出的電存儲起來,供沒有陽光時使用。蓄電池的容量要根據(jù)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(xù)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(qū)動器
這是系統(tǒng)的核心控制電路。它的功能有三個:
①、完成發(fā)光二極管的恒流驅(qū)動控制,使流過發(fā)光管的電流不隨蓄電池的電壓變化。
②、具有光控功能,天亮?xí)r自動關(guān)燈,天黑時自動開燈。
③、低電壓保護。當(dāng)電池電壓下降到10.8伏時輸出關(guān)閉,以免過放電損壞蓄電池。
5、LED照明燈
發(fā)光二極管在小功率時光效比較高,用好的發(fā)光二極管做半導(dǎo)體燈,2瓦左右就有很好的亮度,2瓦的半導(dǎo)體燈可以用兩只1瓦的大功率發(fā)光二極管串聯(lián)組成,也可以用40個小功率發(fā)光管2只串聯(lián)以后再20串并聯(lián)組成,用小功率發(fā)光二極管串/并聯(lián)做半導(dǎo)體燈時每一串里要串聯(lián)一個10Ω的電阻以均衡各串之間的電流。目前用小功率發(fā)光管做半導(dǎo)體燈成本比較低。制作半導(dǎo)體燈時,LED驅(qū)動器裝在燈體內(nèi)部。
系統(tǒng)中LED燈使用的DP-12M型LED驅(qū)動器已經(jīng)封裝成了密閉型固化模塊,體積30x24x15mm,適合在半導(dǎo)體燈具內(nèi)部安裝。模塊有5根引線,紅線接電池正極,黑線接電池負(fù)極,黃線接發(fā)光管正極,白線接發(fā)光管負(fù)極,藍線是控制線,接太陽能電池板。
系統(tǒng)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(fù)極。體積和DP-12M驅(qū)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(fā)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(qū)動模塊DP-12M的光控功能使燈關(guān)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(xù)照明使電池電壓低至10.8V時,DP-12M內(nèi)部的低壓保護功能使燈自動關(guān)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(tǒng)。如果LED燈要在室內(nèi)用,將驅(qū)動器的藍線懸空取消光控功能,并且在燈上加控制開關(guān)即可。
制作這種室內(nèi)使用的小功率半導(dǎo)體燈,一般是將小容量蓄電池和LED發(fā)光二極管、DP-12M發(fā)光二極管驅(qū)動器都置于燈體內(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)帶控制器的LED半導(dǎo)體燈,太陽能電池板和充電控制器也要相應(yīng)的增大功率。因此,實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要組成各種實用形式和各種功率的應(yīng)用系統(tǒng),滿足多種照明需要。
制作半導(dǎo)體燈時一定要解決好發(fā)光二極管的散熱問題。說發(fā)光二極管是冷光源僅僅是指發(fā)光二極管的發(fā)光體部分不是灼熱體,但電流流過半導(dǎo)體材料時產(chǎn)生的電阻熱還是會使發(fā)光管升溫,而用半導(dǎo)體材料制作的發(fā)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(fā)光管做半導(dǎo)體燈時可以加大管距,增加散熱面積。用大功率發(fā)光管做半導(dǎo)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(fā)光管工作時的溫度,這樣半導(dǎo)體燈才能真正做到長壽命。