一种太阳能LED灯的设计研究.pdf

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1、第 1 2 眷 第2 期 20一 年5月 漳州职业技术学院学报 J o urn a lo fZ h an g Z ho uIn sti tu t eofT eeh n o l o g y V o l 一 12 M ay N 0. 2 20 10 一种太阳能 LED 灯的设计研究 洪长平 (漳州职业技术学院 建筑工程系, 福建 漳州 36 3 00 0 ) 摘要: 以LED 为光源, 应用驱动原理并采用现有驱动元器件, 设计了太阳能LED 灯的供电电路. 其发光效率高, 电路简单! 实用, 能满足一个卧室 (室内面积 1 0 M Z左右) 的照明需要. 以它代替传统的光源, 既节能又清洁. 关性

2、词: 节能; 供电电路; LE D灯 中圈分类号 : T N 312+ . 8文献标识码: A文章编号: 167 3 # 1417 (2010) 0 2 # 0024一 03 0 引言 太阳能是一种可持续利用的清洁能源 在能 源严重匾乏和环境污染严重的今天, 太阳能作为 一种新兴的能源被世界各国所开发和利用 LED 灯是一种高效节能的电光源, 它的发光效率高 ! 节能寿命比较长 本文在单个 LED 灯功率低, 亮度暗, 不能满足室内照明需要的基础上,以多 个 LED 灯为光源, 设计一种太阳能 LED 灯电路 该灯利用利用太阳能电池将太阳发出的光能转换 成电能, 通过 LED 供电电路传输到

3、LED 灯, 让 其稳定, 最大效率的发光 1 太阳能LED 灯的工作原理 白天太阳光照射在太阳能电池上, 通过太阳 能电池的内部转化, 将太阳光转化成电能储存起 来, 在晚上点亮 LEO 灯用于照明本设计整个电 路系统的驱动程序框图如图 1所示 太阳能 LED 灯驱动电路的工作原理为:电路 驱动采用 SN 3352 芯片驱动,s N 3352 的优点有: (l ) 驱动电源输人可以是 A C 或 DC 电压 , 输人 D c (6v 一 4 0 v ) 之间用户可以根据 自身的电源系 统来匹配, 本系统用的太阳能电池, 该电池输出 的是直流电压 (D C ) (2) 对 LED 保护,如果

4、一串LED 中一个 LED 断路,不影响该灯在串联灯 中其他 LED 正常工作 (3 )驱动芯片功耗低, 发热量非常少,过热保护功能 (4 )5% 的输出电 流精确度 该驱动电路用 SN 3352 芯片驱动, 控制 LED 灯的发光亮度, 并且保护 LED 灯使其正常工作. SN 3352 芯片的额定电流是 350M A 或 700M A ,输 人电压 6V一OV 在太阳能电池电能充足的情况 下驱动电路,电路产生的恒定电流为 7 0 0M A 驱动电路当中的一组示意图如图2 所示 一 凡 _ _ ,呷 _ _ _, -比 - 图 1 驱动程序框图 R !I t 门川丫土 一. 尹尹 l l l

5、 V V V .l L 拭汉 r r r 八八C日15 闪3362八 D jD D D R R R 栩 栩 C C C柳 柳 收稿 日 期 : 2010一 03一 22 作者简介: 洪长平 (198 2 一) , 男, 福建漳浦人, 助教, 在职研究生. 图 2 驱动电路图 s N 3352 芯片是一款带有温度补偿功能的高 性能驱动 I C , 在满足电路正常工作的同时, 该芯 片还能对 LED 灯进行温度保护 在温度较高时, 该芯片能自动降低输出电流, 保证 LED 灯能在安 全范围内工作, 不损害LED 灯的寿命, 保证整个 LED 灯具系统的整体安全; 在温度降低到安全范 围时, 芯片的

6、输出电流自动回升到正常状态,使 其正常工作 驱动电路的控制原理如下: (l )普通 L E D 灯的导通电压大约是 1. gV 左 右, 输人工作电压使其处于导通状态 如工作电 压小于 1. gV 时, LED 灯无法正常发光; 当工作 电压大于 LED 灯导通电压时, LED 灯的亮度由 流过 L E D 灯的电流大小决定 (2) V i 为输人的工作电压,通过电阻 R 来 确定 LED 灯的工作电流 R 是一个 0. 1 5欧姆的 电阻, 芯片SN 3352 作用在 V i n和 V二s e 两个引脚 端产生压降差始终是 0.IV , 这样使得通过 LED 灯两端的电流大约为66 7 M

7、A 左右 (3 ) 调整 SN 352 2的 A D J I 脚直流电压在 0 . 3v 一 2 . 4v 之间变化时, LED 灯导通, 可通过 呱 的变化, 调整整个电路工作电流, 从而达到调整 LED 灯的工作电流 当 Vi n 的电压大于 1. 2V 时, 注意调整 R s 的大小, 以保证 LED 灯的最大电流 不超过芯片最大的工作电流 70 0 M A (4) 当v i 的直流电压在 0 . 2V 以下时, 可切 断 LED 灯的工作电流, LED 灯不发光 (5 ) A DJo 可输出A DJ I 的电压信息, 用于下 一级联系统控制下一组 LED 灯的发光亮度 (6 )由于 L

8、ED 灯长时间工作, 温度升高, 为 了防止温度过高而烧毁灯, 该芯片具有温度补偿 功能 通过热敏电阻R柳c (N TC 电阻为热敏电阻, 当温度升高时, 电阻的阻值会减小), 和基准电阻 R侧 进行比较, 从而来判断是否要来减小 LED 灯 的工作电流, 从而减小 LED 灯发出的热量, 降低 周围的温度 图中 R .是基准电阻, 凡 是热敏电 阻 在应用当中, 将热敏电阻靠近 LED 灯, LED 灯所散发的热量大小将改变 R:的阻值, 从而来控 制工作电流 由R, 和 凡 比较后得到 LED 灯的电 流是否该调整, 若 R Z R,则说明 温度低, 凡 减小很慢, 就要增大电路的工作电流

9、 (可观察 LED 灯的亮度, 逐渐变亮) . 由于 R l 是 凡 比较的基准, 可通过设定 R :的值, 来控制 温度起点 2 设计的主要参数及性能 2. 1太阳能电池 单晶硅太阳能电池面积为 0.18 4 M 2,空载电压 (最大输 出电压 ) 是 1 5 . O V ,其短路电流是 1700M A 2. 2 LED 灯 LED灯的工作电压是 1 0 . O V,恒定电流是 1000M A , LED 灯的实际功率是 15w 左右 (实际 的功率是受当地太阳光强度的影响) 2 . 3 主要参数 (l) 凡和对应的补偿温度起点如下表: 表 l 起点温度和热敏电阻 (R 2 ) 参照表 起始

10、点温度 30. 8 e 7 5ko 48. 7 e 33瞬 60. 7 e 20 ko ( 2 不1是电解电容, 大小为 22 0 U F,额定电压 是 5 0 V ; D l是稳压二极管, L, 大小是 4 7 UH , GN D 接地 (3) 电路 电路分四组并联, 每组 3 颗 LED 灯 使用四 组并联能根据不同的光照强度进行控制供能 每 路之间相互并联, 其中有两组设有开关, 可随时 闭合或断开 当光照强度较强时,可以打开4 组 灯泡让它全部亮起来 当光照较弱时,可以关掉 一组或两组灯, 其余的几组能够获得足够的能量, 能高效地利用太阳能, 让 LED 灯能高效的亮起 来 2 . 4

11、 本系统采用金属铝板做 PCB 板 (印刷线路 板) , 该板本身的基板是由绝缘隔热 ! 并不易弯 曲的材质所制作成, 提高了LED 灯的散热性能, 保护整个电路系统 3 结束语 本设计的太阳能 LED 灯体积小,响应时间 长, 使用的寿命长, 若是频繁的开或关, 其使用 寿命可达 6 万小时一1 0万小时,能比传统的光源 寿命长 8 倍以上, 发出的光线能量集中指向性强, 纯度高, 能满足一个卧室 (室内面积约 0M 2) 的 照明需要 参考文献: = l 冯垛生. 太阳能发电原理与应用I间北京: 人民邮电出版 社,2007. I 2 黄汉云. 太阳能光伏发电应用原理明北 京北学工业出 版社

12、, 2 0 0 9 . 3 李安定. 太阳能光伏发电系统工程明. 北京:北京工业大 学出版社, 2 0 0 1. 4 陈仲林, 胡英奎, 刘英婴, 等. 道路照明光源的发光效 率计算闭. 灯与照明, 2006, 30 (4) : 一 2. 5 张宁. 太阳能热电一 光电复合发电系统的发电功率与效 率模型In . 武汉理工大学硕士论文, 200 7 . (责任编辑: 季平) A st U d yon a sol ar L E D l ig h tdesig n H O N G C ha n g - Ping (DePa r t m entofA rchi t e c t u r a lEngi

13、ne e r in g , Zha n gz h ou lns ti t o t e ofT e ehnol og y , Zha n gz h ou 363000,Chi na) A bstraet:W i th L E D a st h e I a mP , sola r L E D l i g hr e i r e uit15 d esig n ed o n t h e ba s i s of t h e a P P l iea t ion of drivi n g P r i ne i P l e a n d sem i eonduetoreom Ponents.W i t h ef

14、f i ei entin l i g h ta n d si m Pl e i n ci r e ui tdesi g n , t h eLED Ii g h t1 5ver y Pr a c ti ea l a n d ser v estheli g h t needsofabedr o om (t h e a r e aisa b ou t lo sqm ).Itw i llb e ener g ys a ving a n d cl ea n t o r e Pl a c et h e t ra d i ti ona i l ig h t. K e y w ords: energy sa

15、v ing:suPPI y ei r e ui t:LED li g h t (上接第 1 8 页) A lg or i 比 mD esig nA n d A P P lieat i on o f C ou 招 e Sched uling A b ou tT c c h niealIn st i t o e W U X i 的 一 11 (Comput erD印a比 m e n tof Z h a n gz h ou Inst it U t e ofT e c h nol o盯, zha n gz h ou 3630 0 0, Chi na) A bstraet:T h e Cour s e

16、Sehedul i ng 15 a ni m Por t a n tr e sPonsi bi l it y f o r eduea t i onala d m i ni st r a t i on m a n agem entof TeehniealInsti tute. Itmainl y r esea rehing a n d desi gning the ba s i c f u nc t i on modul e s a n d m a jora l g o ri t h m , ea r r y i ng ou t t h e oPti m a l al loea t i on about e l a s s, t ea c her a n d el a s sr o o m aeeo r d ing to t e a c h i n g r e sou r c c sa n d sPeei f i e 明 u i r e m ent s . Keywords:se hedul i ng斗 s t em ;a一即r i r hm:da t a t r二:pdor i妙(责任编辑: 季 平)