目前LED照明产品要达到高发光效率,进而成为下一代主要光源,首要考虑的是电源模块的设计,针对不同的灯具产品选择正确的设计架构。此外,电源控制IC也必须提高电源效率、功率因子、可靠性,以开发适合LED照明需求的产品。
LED发光源工作原理及特性
发光二极管是半导体材料合成的二极管,由PN接口组成,当外加正向电压时,电子与电洞结合以光子形式释出能量,因此具有发光特性。而其光源在靠近PN接口毫米以内产生,发光的波长取决于材料之特性而有不同发光颜色,常见有红、黄、绿、蓝发光二极管。发光二极管发光亮度可以通过工作电压(电流)的大小来调节。在很大的工作电流范围内,发光二极管的亮度随电流的增大而提高。
据太阳能辐射原理,太阳能电池方阵面上所获得辐射量的多少与很多因素有关:当地的纬度,海拔,大气的污染程度或透明程度,一年当中四季的变化,一天时间的变化,到达地面的太阳辐射直、散分量的比例,地表面的反射系数,太阳能电池方阵的运行方式或固定方阵的倾角变化以及太阳能电池方阵表面的清洁程度等。
太阳能照明系统充放电效率取0.75,太阳能电池组件组失修正系数取0.95,灰尘遮挡及其它损失修正系数取0.90。经过查询资料和单位换算及简化处理后,可得到太阳能电池总用量P(Wp)的计算公式[1]
式中,QL 为负载日功耗(Wh),HL 为水平面年平均日辐射量(KJ/m2·d),Kop 为斜面辐射辐射系数,A 为安全系数,一般取A=1.1~1.3。
大功率LED应用于照明领域,由于LED的电流、电压参数具有典型的PN结伏安特性, 其正向压降的微小变化会引起较大的正向电流变化。不稳定的工作电流会影响LED的寿命和光衰。所以大功率LED的亮度完全是由电流控制的, 驱动电路必须提供恒定的电流。
在驱动电路中我们选用大功率LED驱动芯片XLT604驱动LED,XLT604是采用BICMOS工艺设计的PWM高效LED驱动控制芯片。它在输入电压从7VDC到450VDC范围内能有效驱动高亮LED。该芯片能以高达300KHz的固定频率驱动外部MOSFET,其频率可由外部电阻编程决定。
外部高亮LED串可采用恒流方式控制,以保持恒定亮度并增强LED的可靠性,其恒流值由外部取样电阻值决定,变化范围从几毫安到1安培。XLT604 驱动的LED可通过外部控制电压线性调节亮度,亦可通过外部低频PWM方式调节LED串的亮度,所以根据太阳能LED路灯设计实际需要,选择LED混联方式,并选用XLT604驱动芯片进行驱动电路设计对LED进行驱动。