3 太陽(yáng)能燈具中蓄電池的充放電控制

無(wú)論太陽(yáng)能燈具大小，一個(gè)性能良好的充放電控制電路是必不可少的。為了延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，必須對(duì)它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過(guò)充電及深度放電，.另外，由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，光伏發(fā)電系統(tǒng)中對(duì)蓄電池充電的控制要比普通蓄電池充電的控制要復(fù)雜些。對(duì)于太陽(yáng)能燈具的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，成功與失敗往往就取決于充放電控制電路的成功與失敗。.沒(méi)有一個(gè)性能良好的充放電控制電路，就不可能有一個(gè)性能良好的太陽(yáng)能燈具。

3.1 防反充電控制

防止反充電功能，一般來(lái)說(shuō)，就是在太陽(yáng)能電池回路中串聯(lián)一個(gè)二極管，二極管防止反充電，這個(gè)二極管應(yīng)該是肖特基二極管，肖特基二極管的壓降比普通二極管低。另外，還可以用場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制防止反充電功能，它的管壓降比肖特基二極管更低，只是控制電路要比前面復(fù)雜一些。

3.2 防過(guò)充電控制

防止過(guò)充電功能，可以在輸入回路中串聯(lián)或者并聯(lián)一個(gè)泄放晶體管，電壓鑒別電路控制晶體管的開(kāi)關(guān)，將多余的太陽(yáng)能電池能量通過(guò)晶體管泄放，保證沒(méi)有過(guò)高的電壓給蓄電池充電。關(guān)鍵是防止過(guò)充電壓的選擇，單節(jié)鉛酸蓄電池為2.2V。

3.3 防過(guò)放電控制

除了Ni-Cd電池外，其它蓄電池一般都要具有防止蓄電池過(guò)放電功能，因?yàn)闀?huì)造成蓄電池過(guò)放電永久性損壞。需要注意的是，太陽(yáng)能電池系統(tǒng)一般相對(duì)蓄電池是小倍率放電，所以放電截止電壓不宜過(guò)低。

3.4 溫度補(bǔ)償

溫度補(bǔ)償，蓄電池電壓控制點(diǎn)是隨著環(huán)境溫度而變化的，所以太陽(yáng)能燈系統(tǒng)應(yīng)該有一個(gè)受溫度控制的基準(zhǔn)電壓。對(duì)于單節(jié)鉛酸蓄電池是-3~-7mV/℃，我們通常選用-4mV/℃。

4 太陽(yáng)能燈具光源的選擇

目前多數(shù)草坪燈選用LED作為光源，LED壽命長(zhǎng)，可以達(dá)到100000小時(shí)以上，工作電壓低，非常適合應(yīng)用在太陽(yáng)能草坪燈上。特別是LED技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了其關(guān)鍵性突破，并且其特性在過(guò)去5年中有很大地提高。同時(shí)性能價(jià)格比也有較大地提高。另外，LED由低壓直流供電，其光源控制成本低，調(diào)節(jié)明暗，頻繁開(kāi)關(guān)都是可能的，并且不會(huì)對(duì)LED的性能產(chǎn)生不良影響?？刂祁伾?，改變光的分布，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)幻景都是可能的，所以它特別適合在太陽(yáng)能草坪燈上應(yīng)用。有許多其固有的特性，使用時(shí)如果不注意就會(huì)造成不良后果。但是LED目前在市場(chǎng)上銷售LED的發(fā)光效率僅能達(dá)到15Lm/W，只能達(dá)到三色基色高效節(jié)能燈1/3，三色基色高效節(jié)能燈的發(fā)光效率可以達(dá)到50 Lm/W ~60Lm/W。從價(jià)格上看，目前生產(chǎn)每Lm的成本：三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）0.022元，2002年f5mm白光LED價(jià)格為1.9~3.0元，目前生產(chǎn)每Lm的成本高，價(jià)格相差懸殊。從使用壽命上看，三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）的壽命可以達(dá)到6000小時(shí)，LED可以達(dá)到100000小時(shí)以上，從表面上看，LED壽命是三色基色高效節(jié)能燈（含電子鎮(zhèn)流器）的幾十倍，但是事實(shí)并非如此。目前太陽(yáng)能草坪燈大多數(shù)采用超高亮白光LED，它在20mA下超高亮白光LED光通維持率達(dá)到初始強(qiáng)度50%的時(shí)間（壽命）不到10000小時(shí)，復(fù)旦大學(xué)電光源所曾經(jīng)證明了上述論點(diǎn)。這就是說(shuō)，目前在許多情況下LED并非是最好的太陽(yáng)能草坪燈光源，除非它是低檔，使用年限僅1~2年的太陽(yáng)能草坪燈，或者是1w以下的太陽(yáng)能草坪燈。對(duì)于1W以上的太陽(yáng)能草坪燈，最好使用三色基色高效節(jié)能燈。目前有一些太陽(yáng)能草坪燈用30~40只超高亮白光LED，輸入功率2W以上，在這種情況下，如果使如果用三色基色高效節(jié)能燈，價(jià)格只是LED的1/10，光通量為原來(lái)的4倍，現(xiàn)在已經(jīng)研制成功2~10W的低壓直流三色基色高效節(jié)能燈，壽命可以達(dá)到6000小時(shí)。根據(jù)上述分析，我們認(rèn)為有調(diào)節(jié)明暗、頻繁開(kāi)關(guān)功能的1W以下的小功率太陽(yáng)能草坪燈，一般應(yīng)該使用LED作為光源。但是在使用超高亮白光LED時(shí)特別要注意光通維持率問(wèn)題，否則容易引發(fā)事故。對(duì)于功率較大的太陽(yáng)能草坪燈，目前使用三色基色高效節(jié)能燈比較合理。這里要強(qiáng)調(diào)的是，以上結(jié)論僅僅是目前地分析，當(dāng)LED技術(shù)水平提高以后，價(jià)格下降，以上結(jié)論需要改變。

對(duì)于太陽(yáng)能庭院燈，從可靠性、性能價(jià)格比、色溫，和發(fā)光效率幾個(gè)方面綜合考慮，我們認(rèn)為理想的光源目前應(yīng)該是三色基色高效節(jié)能燈。

5 LED使用注意事項(xiàng)

1)LED的特性接近穩(wěn)二極管，工作電壓變化0.1V，工作電流可能變化20mA左右。為了安全，普通情況下使用串聯(lián)限流電阻，極大的能量損失顯然不適合太陽(yáng)能草坪燈，并且LED亮度隨工作電壓變化。采用升壓電路是一個(gè)好辦法，也可以用簡(jiǎn)單的恒流電路，總之一定要自動(dòng)限流，否則將損壞LED。

2)一般LED的峰值電流50~100mA，反向電壓6V左右，注意不要超過(guò)這個(gè)極限，尤其在太陽(yáng)能電池反接或者蓄電池空載，升壓電路峰值電壓過(guò)高時(shí)，很可能超過(guò)這個(gè)極限，損壞LED。

3)LED溫度特性不好，溫度上升5℃，光通量下降3%，夏季使用要注意。

4)工作電壓離散性大，同一型號(hào)，同一批次的LED工作電壓都有一定差別，不宜并聯(lián)使用。一定要并聯(lián)使用，應(yīng)該考慮均流。

5)超高亮白光LED色溫為6400k~30000k。目前，低色溫的超高亮白光LED尚沒(méi)有進(jìn)入市場(chǎng)，因此用超高亮白光LED制造的太陽(yáng)能草坪燈光穿透能力比較差，所以在光學(xué)設(shè)計(jì)上要注意。

6)靜電對(duì)超高亮白光LED影響很大，在安裝時(shí)要有防靜電設(shè)施，工人要佩帶防靜電手腕。受靜電傷害的超高亮白光LED當(dāng)時(shí)可能憑眼睛看不出來(lái)，但是使用壽命將變短。

6 系統(tǒng)組合中的幾個(gè)問(wèn)題

1)光敏傳感器，太陽(yáng)能燈需要光控開(kāi)關(guān)，有的設(shè)計(jì)者往往會(huì)用光敏電阻來(lái)自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈，實(shí)際上太陽(yáng)能電池本身就是一個(gè)極好的光敏傳感器，用它做光敏開(kāi)關(guān)，特性比光敏電阻好。對(duì)于太陽(yáng)能庭院燈問(wèn)題不大，但是對(duì)于僅僅使用一只1.2VNi-Cd電池的太陽(yáng)能草坪燈來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池組件由4片太陽(yáng)能電池串聯(lián)組成，電壓低，弱光下電壓更低，以至于天還沒(méi)有黑電壓已經(jīng)低于0.7V，造成光控開(kāi)關(guān)失靈。在這種情況下，只要加一只晶體管直接耦合放大，即可解決問(wèn)題。