[发明专利]一种太阳能路灯

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种太阳能路灯。

背景技术

目前，在节能省电的前提下，LED(Light Emitting Diode，发光二极管)路灯取代传统路灯的趋势越来越明显。市面上，LED路灯电源的设计方案主要有以下4种。

方案一：如图1所示，采用AC(Alternating Current，交流)直接输入供电，通过PFC模块和AC2DC模块1将交流电的功率因数调整后变换到直流，然后采用反激拓扑对LED阵列4进行恒流控制，其中，LED阵列4包括多串LED。该方案直接用光电耦3进行反馈控制，调节PFC模块和AC2DC模块1对LED串的输出电压，同时直接检测每路LED的检流电阻上的电压，利用MCU 2控制LED照明驱动芯片5对LED阵列4的多串LED分别进行恒流控制。在目前的市面上，大多数LED路灯都采用这样方案，相对于其它传统方案，该方案具有效率高、开关损耗少、电路成本低等优点。但是，这一方案因为每串LED为多个LED灯的串联，当该串的LED灯中有一个灯出现故障之后，整串的LED灯都会失效，那么这个LED路灯会一下子暗了很多，这在实际应用中是不允许的。另外，该方案没有用到太阳能光电互补系统，虽然在电池和太阳能板上可节省一笔成本，但由于该方案直接用市电供电，且电源整机的效率一般不会超过80％，当大量使用该LED路灯系统时，电费成本很高。

方案二：如图2所示，该方案既可以采用AC供电，也可以采用DC(DirectCurrent，直流)或电池输入供电，采用反击拓扑对LED阵列4的多串LED分别进行恒流控制。该方案采用多串LED灯并联的升压结构设计，其LED灯驱动方式和第一种方案的驱动方式类似，只不过增加了电池或DC电压。由于该方案采用升压拓扑，因此一个LED串可以串联多颗LED，相对于第一种方案采用的AC直接输入，该方案设计简单、电路成本低，适合太阳能电池或通过适配器输入的路灯，但由于多了一次升压的开关，效率相对较低。

方案三：如图3所示，该方案采用AC直接输入供电，通过PFC模块和AC2DC模块1将交流电的功率因数调整后变换到直流，其LED阵列4采用单串LED的降压结构。这种结构适合通过适配器输入的路灯，其优点是效率高、维修容易、单串设计，配置较为灵活，而且可以做模块化设计，不同功率的路灯可以使用相同的灯条，只要更换面板，插上不同数目的灯条，就可以组合出各种不同功率的路灯。但它的缺点是每一串LED灯都需要独立的电源模块，成本较高，而降压的结构会让LED的数目受限于LED照明驱动芯片5的耐压。在图3所示的例子中，LED最多串到14颗，如果要设计20W的灯条，就需要使用700mA的LED。为了使效率达到最高，必需针对LED的数目来调节输入电压，也就是适配器的输出电压。以10颗LED为例，如果要达到最高效率，就必须把输入电压调到约42V左右。

方案四：如图4所示，其供电方式与方案二相同，其LED阵列4采用单串升压结构，这种结构适合太阳能路灯，其优点是LED串联的数目不再受限于芯片的耐压，而是由MOS管来决定，因而可以串联较多的LED。由于大多数的太阳能电池的输出电压都不高，因此太阳能路灯较适合使用升压结构。而选用电流模式的恒流设计，可以让输出电流较不受输入电压变化的影响，在电池满载以及快没电时，都能让路灯维持相同的亮度。但是，该结构的缺点是电路成本较高，效率较降压结构低。

在上述的方案中，方案一和方案三的缺点是只能用市电直接输入，没有利用太阳能，该方案的LED路灯电费成本很高，在如今大力提倡节能、环保的大环境下不是未来发展潮流。方案二和方案四是利用电池输入供电，可用于太阳能光电互补系统，能有效的利用太阳能，但这两个方案的效率都不高，且LED灯的接法是都是多颗LED灯串接再并到一起的，这样当某串LED灯中有一个出现故障时，整串的LED都会灭掉，这样LED路灯会明显变暗。同时，由于单颗的LED灯电压只有3.3V，而为了提高效率，AC/DC(交流输入直流输出)模块的输出电压都是比较高的电压，一般是12V到48V之间，因此要用多颗的LED灯串起来用才能达到输出电压的要求，也因此太阳能储能用的电池也要用到多节串到一起来用才能得到设计要的高电压，这样就会增加电池的成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种太阳能路灯。