太阳能灯的能量转换 led灯可以把太阳能转化为电能

随着技术的快速发展，发光二极管Light？Emitting Diode、LED、太阳能太阳电池的性能显著提高，有助于最终应用性能的提高。对于同时采用这两种技术的应用太阳能照明应用等），这两种核心技术的进步大大增强了最终应用性能改善的潜力。在这种情况下，太阳能电池的效率高，能够将更多的太阳能转换成电能，所以能够减小所需的太阳能电池的面积，能够使效率性的LED夜间照明时间更长，使照明更明亮。然而，太阳能照明解决方案制造商面临的课题是快速且经济地利用技术进步的成果的方法。最大限度发挥系统性能的方法之一是利用能源转换战略。根据强大的能源转换政策，可以迅速开发和导入运用了最新技术的解决方案。本文介绍了一种检查组件，开发系统，分析系统特性的高级方法。

背景

太阳能照明的例子不胜枚举。无论是在电力网不稳定的地区太阳能台灯作为夜间读书的照明灯使用，还是全面配置公共街道的照明，太阳/LED照明组合系统的需求都是多样性，接受度高，具有全球化的特征。唯一的区别是最终应用程序的需要规模（读取与一般照明的要求不同）。

这样的系统的全部核心组件是i）太阳能电池，ii）电池；iii） LED。在使用更一般的说明的情况下，这些构成要素是太阳能集电极太阳能电池、储能装置电池以及能量消耗装置LED。这虽然不正确，但是有助于突出分析的灵活性。a显示了最基本的系统配置。

但是，要使这个方案生效，各组件的特性需要相互兼容性。在该例子中，太阳能电池的输出电压/电流特性必须与电池的充电曲线一致，意味着电池的放电曲线必须满足LED的驱动要件。我们马上发现，（a）的配置不能满足上述要求。

组件概要

回顾每个组件的性能特性（aω63；d）中所示的螺栓放大器特性，发现这些组件的特性可以在有限的配置集合中彼此接近，但是几乎不能保证达到合理的性能水平。太阳能电池的电压（单片电池）最高为1V左右，NiMH电池的工作电压为0.9V和1.4V，LED的正向电压通常比3V高，但是马上明白了需要恒定电流源。另外，NiMH电池为了延长寿命，也有特殊的充电条件。

显然，虽然可以开发对应的系统来直接连接所有组件，但是这种配置具有很大的限制，并且对整个系统的效率和稳定性产生不利影响。

要打破这些限制，请看（b）所示的替代系统图。该系统被配置为在3个核心组件之间分别添加电力电子接口，大大提高了系统的灵活性，从而优化了系统整体的性能。在这个配置中，单芯片机不必少。NiMH为了满足充电曲线的要求，能够使用独立的电池充电器集成电路（IC），与此同样，能够使用LED驱动器IC将电池电压转换为恒定电流源。

然而，该配置至少有以下两个缺点：。首先，柔韧性受到限制。所选设备的动作范围可能很窄。因此，系统的变化和满足客户需求的能力受到限制。例如，太阳能当电池的结构发生变化时，需要更换电池充电IC。如果能量存储技术和结构发生变化，则很有可能需要同时更换电池充电IC和LED驱动器IC。最后，在LED的类型或构成发生了变化的情况下，LED驱动器需要重新构成IC。考虑到这些技术的革新速度，只有柔韧性达到标准，才能迅速应对变化的需求。通过使用单芯片机器，可以提高解决方案整体的灵活性。在这种情况下，硬件变化较大的情况下，几乎所有的变化都可以在单芯片机器内部实现，因此无需重新开始设计和验证工作。

第二缺点出现在系统优化组件方面。虽然通用电池充电IC容易获得，但是很难找到包含最大峰值功率跟踪（MppT）算法的电池充电IC，太阳能最大限度地输出电池的功率。离散型解决方案很难赶上技术革新的步伐。

推荐的实施方案

为了突破定制解决方案的限制，将在系统中导入单芯片机器。这样一来，设计者不仅可以充分利用各核心组件的强化性能，还可以反复使用基本架构。提出了一个实施方案。

所示的实现方案有三个优点。首先，可以容易且迅速地优化系统的各方面。该解决方案包括LED、电池、太阳能和电力电子器件四个主要系统。如上所述，为了提高电池的充电效率和延长寿命，控制电池充电曲线。整体的充电效率与太阳能电池的效率也有关系。通过将MppT曲线集成到能量转换算法中太阳能，可以提高agrave。电能转换的总效率在实现充电目标的同时，最终可以减小太阳能电池组的尺寸。

这会影响产品的外形，设计者有机会加强产品的视觉冲击力。同样，目标应用程序可以像读取应用程序那样，将灯光的质量决定为重要的特性。照明质量取决于电流波形，这是LED对驱动电流要求严格的允许差，还是要求包括调光功能。采用所提出的实施方案，设计工程师可以将组件的效率优化到整个系统的稳定性和使用寿命的各个方面。

第二，该架构是完全可扩展的，并且可以支持更宽的功率范围。用于读书照明的便携式小型台灯可以具有一个太阳能电池、现有NiMH充电电池以及若干驱动电流为20~75mA的LED。该设计仅通过交换包括现有功率MOSFET和变压器的若干功率传输组件，就可以快速调整功率额定值，以满足商业和公共安全照明的需要。例如，可以代替现有的NiMH电池而增加太阳能电池的数量，使用驱动电流350mA以上的高光强电流LED。

第三个优点是平台的灵活性，设计者可以根据核心技术、用户需求或用户行为的变化来快速调整。例如，可以迅速采用具有升级太阳能电池或特殊驱动要求的新LED，能够加快新产品的发售速度。利用客户在使用这些产品时提出的反馈，可以产生通信串口转无线接口等其他非核心功能的需求以及预测诊断功能。因此，该方案不仅可以基于改变条件来调整和优化性能，而且可以通知用户自身的相对健康状态，并且可以预测何时需要维护。