近年来,业界越来越关注利用可再生的
清洁能源太阳能进行街道照明,太阳能
面板的低
光电转换能效是最大的市场化障碍。那么,怎样才能最大程度地提高
太阳能电池板的
功率输出呢?设计师又该采用什么样的拓扑结构来实现90W的
LED驱动系统?本文将详细告诉你如何实现一个高能效的90W太阳能
LED街灯系统。 M典型太阳能街道照明系统由太阳能电池板、充电
控制器、蓄电池、光源以及灯杆等组成,如图1所示。而在照明光源方面,经历了从白炽灯到荧光灯和高强度气体放电灯(HID)等三个重要阶段,如此前荧光灯和HID均已被用于太阳能街灯。

相比较而言,发光二极管(LED)被视作照明光源的第四个重要阶段。LED具有着高能效、超长工作寿命、低直流电压工作、发出指向光、能够提供多种色彩及白光、小巧、具有固态器件的强固性、不含汞等众多优势,因此,业界越来越多地将LED用于太阳能街道照明。且LED的能效及光输出性能已大幅提升,公开宣称的最强
白光LED研发能力已经达到132至136
流明/瓦(lm/W),这种能效水平已经高于传统的荧光灯和HID金属灯。特别是到2008年,白光LED已实现大批量商业化生产,为LED更大规模地进军太阳能街灯应用打开了大门。
图1:典型的太阳能供电街道照明系统示意图
对于太阳能街灯而言,提高太阳能电池板的光电转换能效(目前仅为约30%)非常重要。太阳能电池板的电压-电流(V-I)特性曲线呈现
非线性和可变性,要从中吸取最大量的
电能非常困难。这需要太阳能LED街灯的充电控制器及其它相关电子电路(一般采用微控制器来实现)尽可能采用有效的控制方法以提高能效,从而发挥最大优势。
基本型的充电控制器设计用于保护电池免受过充或欠充影响,并防止反向电流。脉宽调制(
PWM)型控制器会控制对电池充电的电量,并可实现细流充电 (tr
ickle charge),从而保护电池并延长使用寿命。而最新支持最大峰值功率追踪(MPPT)功能的控制器能对太阳能电池不断变化的V/I特性曲线提供补偿,优化太阳能电池的功率输出,提高能效,并使蓄电池充电至优化电量。