LED路燈的恒流模塊

繁華的城市離不開LED燈的裝飾，相信大家都見過LED，它的身影已經(jīng)出現(xiàn)在了我們的生活的各個地方，也照亮著我們的生活。太陽能LED路燈的最大特點就是它通常是由蓄電池供電的，而蓄電池有一些特點是需要考慮的：

1、電池只有幾種規(guī)定的電壓，12V是最常使用的，因為它是汽車電池的標準電壓。24V就需要用兩個串聯(lián)。36V就更少見了。為此，在太陽能LED路燈中經(jīng)常需要采用升壓型的恒流驅(qū)動模塊。這就影響了恒流模塊的效率。2、太陽能路燈中另一個需要考慮的問題是輸入電壓的變化。

對于恒流源的輸出功率和效率來說，要得到最高的效率就要保持輸入和輸出電壓的比值越接近1越好。但是如果輸入電壓不穩(wěn)。那么就很難保持在最高效率的最佳狀態(tài)。太陽能LED路燈系統(tǒng)通常采用蓄電池作為能量儲存單元。而蓄電池在剛充滿電和快放完電的時候電壓會有較大的變化。通常這種變化超過30%以上。例如對于12V的蓄電池，其輸出電壓可以在14.8V變化到10.8V。當然對于恒流模塊來說，這樣的變化是完全可以承受的。也就是完全可以在這樣大的變化范圍內(nèi)保持其輸出電流的恒定。但是這也是有代價的，那就是不能工作于最佳狀態(tài)。所謂最佳狀態(tài)就是指效率最高的狀態(tài)。或是輸出功率最高的狀態(tài)。

對于恒流模塊來說，不管是升壓型還是降壓型，只有當輸出電壓最接近輸入電壓的時候，效率最高。通常輸出電壓是由負載決定的，是很少變化的。所以當輸入電壓在一個范圍內(nèi)變化時，它的效率也跟著變化。為了保證在最壞情況下也能工作，就不能工作在最佳狀態(tài)了!對于SLM2842S升壓型恒流模塊，假如輸出功率為27瓦，那么升壓比越接近1，效率就越高!芯片的溫升就越低!壽命和可靠性也就越高(見圖1)。

圖1. SLM2842S在輸出功率為27.5W時，芯片表面溫度和升壓比的關(guān)系

從圖中可以看出，芯片封裝也是很重要的，采用QFN的芯片封裝顯然好于采用TSSOP的芯片封裝，因為它的熱阻要低很多。所以在購買模塊時也要了解所采用芯片的封裝(盡可能采用QFN封裝的，盡量不要采用TSSOP封裝的)。

除了要考慮外殼溫度以外，還要考慮最大輸入電流。因為SLM2842的最大輸入電流為3A。在計算最大輸入電流時，要考慮恒流模塊本身的效率?，F(xiàn)在假定是90%，同時假定輸出功率是32W，除以0.9就是35.5W，而當輸入電壓為14.8V時，輸入電流為2.4A，沒有超出允許的3A;可是當蓄電池電壓降低至10.8V時，輸入電流就達到3.28A，這就超出了3A，芯片就會自動停止工作。所以假如不考慮蓄電池的電壓變化是很危險的設(shè)計!

那么是不是可以采用2個蓄電池串聯(lián)呢?在這里也是不行的，因為這樣的話，輸入電壓剛好和輸出電壓相同，都是在24V左右。這時候就必須采用升降壓型的SLM2842SJ。

升降壓型的恒流模塊的特點是不論輸入電壓如何變化，使得其低于或高于輸出電壓時，其輸出電流都不變。也就是說它可以自動地根據(jù)輸入電壓和輸出電壓之間的關(guān)系自動地從升壓變?yōu)榻祲?。例如，升降壓恒流模塊SLM2842SJ可以在輸出電流為1A，輸出電壓為13V時，輸入電壓從7.5V一直升至25V都能保持輸出電流為恒定的1A。那么是不是所有情況下都盡可能采用升降壓型呢?不是這樣的，因為升降壓型的輸出功率比較小，而且它的效率低，價錢貴，不是必要情況下盡量少用。

那能不能用三個蓄電池串聯(lián)，而采用降壓型的恒流模塊呢?理論上是可以的，這時候還可以得到更高的效率，但是因為三個蓄電池串聯(lián)有可能會用了過大的容量(安時)，而且增加了成本，增加了維護時更換蓄電池的幾率。總體上是不合算的。

所以對于太陽能LED路燈的設(shè)計，可以歸納如下：

如上所述，3個蓄電池串聯(lián)是不建議使用的，所以假如總功率大于60W，那時候太陽能電池板的尺寸也會過大而抗風力降低，所以建議采用可調(diào)光控制器，以盡量減少亮燈時間和亮度。這樣可以節(jié)約大約40-50%的容量。這樣，仍然可以采用2個12V蓄電池串聯(lián)的方案。

市電LED路燈

在市電的情況下最好先用恒壓電源穩(wěn)壓然后再采用多個恒流模塊恒流。這樣做的最大好處就是可以在各種不同的LED連接架構(gòu)下得到最高的效率。因為可以任意選擇恒壓源的輸出電壓而達到最佳的匹配。而且靈活性高，很容易改變其組合。

市電的恒壓源是一種非常成熟的產(chǎn)品，它通常具有如下的優(yōu)點：

1. 輸入電壓范圍寬，可以適用于各國不同的電壓規(guī)格。2. 效率高，通?？梢宰龅?0%以上。3. 功率因素高，通?？梢宰龅?.99以上4. 具有防浪涌措施，可抗雷擊4kv以上，可以保護后面的電路。5. 具備完善的過流，過壓，短路，過功率保護功能6. 成本低7. 最大的優(yōu)點是很容易選擇其輸出電壓以便和負載電壓接近從而得到最高的效率

下面就來舉一個例子：

這是一個LED功率為112W的路燈，LED模塊分為4組，每組為7串4并，28W。我們采用了香港煒達電子公司的150W，輸出28V的市電穩(wěn)壓電源VP28SA150U，其總體框圖如圖2所示：

圖2. 市電LED路燈的通用結(jié)構(gòu)

因為負載是7串4并。其電壓為23-24V左右，所以選用了輸出為28V的開關(guān)電源，這樣就可以采用降壓型的恒流源。而且因為其輸出電壓十分接近輸入電壓，從而可以實現(xiàn)很高的效率。實測的結(jié)果為從輸入到輸出的總效率為90.9%，功率因素為0.996。

這種恒壓和恒流分開的方案的最大優(yōu)點是可以插入程序調(diào)光系統(tǒng)。這樣可以進一步節(jié)約電能40%以上，這是任何直接恒流輸出方案所無法實現(xiàn)的。而且這種方案又可以配合各種不同的LED連接架構(gòu)。例如假定LED為10串3并。那么只要把上面圖中的穩(wěn)壓源的輸出改為36V，其他一切都不變就可以了。這時恒流源本身的效率可以高達98%。在科技高度發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，LED燈的技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的城市裝飾得五顏六色。