恒流驅動源在太陽能LED路燈中的應用實例
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太陽能的利用固然有很多方法，但是像超大功率的太陽能發(fā)電站、家庭屋頂發(fā)電等都不適合中國的國情，唯一最簡單而最輕易實現(xiàn)的是太陽能路燈。我國的路燈總數(shù)超過1億盞，只要其中的6000萬盞改成太陽能路燈，其每年節(jié)省的電量就超過一個三峽水電站的發(fā)電量。假如把今后每年新增的2000萬盞路燈全部改用太陽能路燈，三年下來又是一個三峽水電站。其節(jié)能的效果是非?？捎^的，而且完全不需要調兵遣將地動員全國的氣力來興建，而這樣發(fā)動各級地方政府的氣力和各個有關企業(yè)的氣力就可以完成。
太陽能路燈的構成十分簡單（圖1）。
圖1. 太陽能路燈的構成
從圖1所示的框圖中可見，其中最核心的部件，就是PWM調光控制器和恒流模塊。過往很多投資都投向太陽能電池、和LED。很少有人關心到這兩部分，以至于目前市面上的控制器大都沒有PWM調光的能力，而目前的恒流模塊盡大多數(shù)都是采用從國外進口的芯片。而國家也不重視這方面投進。這是一個很大的題目，當然也是有很大的機遇。
二．太陽能LED路燈為什么需要恒流驅動
除了發(fā)光效率以外，要使LED能夠成為一個實用的燈具還有一系列題目需要解決。其中最重要的就是它的恒流驅動。這是由以下幾個原因所決定的。
（一） 太陽能LED路燈所用的蓄電池輸出電壓不恒定
在太陽能路燈中通常是采用鉛蓄電池作為能量儲存單元的，而鉛蓄電池的輸出電壓從滿充到滿放，其電壓變化是會接近20%的（圖2）。所以它所引起的LED電流變化就有可能超過4倍以上。
圖2. 鉛蓄電池的放電曲線
圖3. 某一公司的 LED的伏安特性
而LED的發(fā)光亮度是直接和其正向電流有關的。同一廠家的同一 LED，其相對發(fā)光強度和正向電流的關系曲線如圖4所示。
圖4. 相對光強和正向電流的關系
（二） LED發(fā)光的溫度不穩(wěn)定
LED路燈通常在露天工作，其環(huán)境溫度的變化是很大的。而LED的正向電流還和結溫有關，圖5就表明LED在不同結溫時的伏安特性。
圖5. 在不同環(huán)境溫度時LED的伏安特性
而且當溫度變化時，LED的發(fā)光光譜也會發(fā)生變化。通常溫度增加時光譜的最大值是向波長長的方向漂移。大約是每升高10oC時漂移1nm，升高50度會產(chǎn)生5nm的變化（見圖6）。
圖6. LED發(fā)光的峰值波長隨環(huán)境溫度而變化
（三）LED的PWM調光
在太陽能LED路燈中，經(jīng)常需要按照工作時間來調節(jié)路燈的亮度，以減小太陽能電池板的面積。
為了改變LED的亮度，最簡單的方法就是改變其正向電流。但是，正向電流的改變會引起光譜的改變，對于白光LED，會引起其視在色溫的改變，顯然這是不希看的(圖7)。
圖7. 正向電流的變化引起的發(fā)光光譜的變化
所以，為了實現(xiàn)PWM調光也是需要采用恒流驅動源。而調光功能在太陽能LED路燈中是非常重要的。例如可以在午夜以后改為半功率工作，甚至再以后改為1/3功率工作，這樣就可以大大減小太陽能電池板的面積，從而降低了整個燈具的本錢。
（四）LED的不一致性
即使是同一型號的LED其伏安特性在各個個別的器件之間也是不同的，更何況在不同生產(chǎn)廠家之間就更是不同了(圖8)。
圖8. 同一廠家LED伏安特性離散性(實線),和不同廠家LED伏安特性的離散性(虛線)
三．各種恒流源的選用
用在太陽能LED路燈中的恒流源，可以分為升壓型、降壓型、升降壓型三種：所謂升壓型就是它的輸出電壓比輸進電壓高。降壓型就是輸出電壓比輸進電壓低。而升降壓型則是可以根據(jù)輸進電壓低于或高于輸出電壓的情況自動地調節(jié)其工作模式為升壓或降壓。
在太陽能LED路燈中，通常采用鉛蓄電池作為儲能器件，它的電壓通常為12V或24V兩種。而所要求的輸出電壓，則是由所連接的LED的架構所決定。為了使得所有LED的正向電流一致，通常采用各個LED串聯(lián)的方式，這時，所要求的輸出電壓就是所有串聯(lián)的LED正向電壓的總和。例如，假定用10個LED串聯(lián)（圖9a），其正向電壓的總和大約為10x3.3V=33V。實在由于各個生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的LED各不相同，而且各個LED之間也有所不同。所以，10個LED的正向電壓的總合也不盡相同。實在在恒流源中，所恒定的是電流而不是電壓。所以，并不需要知道正向電壓總和的正確值，而只要知道它比輸進電壓高還是低就可以了。在這里，不論采用12V還是24V的蓄電池，它都要求采用升壓型的恒流源。
（a）（b）
圖9. LED的10串3并結構
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