恒流驅動源在太陽能LED路燈中的應用實例
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太陽能的利用固然有很多方法，但是像超大功率的太陽能發電站、家庭屋頂發電等都不適合中國的國情，唯一最簡單而最輕易實現的是太陽能路燈。我國的路燈總數超過1億盞，只要其中的6000萬盞改成太陽能路燈，其每年節省的電量就超過一個三峽水電站的發電量。假如把今后每年新增的2000萬盞路燈全部改用太陽能路燈，三年下來又是一個三峽水電站。其節能的效果是非常可觀的，而且完全不需要調兵遣將地動員全國的氣力來興建，而這樣發動各級地方政府的氣力和各個有關企業的氣力就可以完成。
太陽能路燈的構成十分簡單（圖1）。
圖1. 太陽能路燈的構成
從圖1所示的框圖中可見，其中最核心的部件，就是PWM調光控制器和恒流模塊。過往很多投資都投向太陽能電池、和LED。很少有人關心到這兩部分，以至于目前市面上的控制器大都沒有PWM調光的能力，而目前的恒流模塊盡大多數都是采用從國外進口的芯片。而國家也不重視這方面投進。這是一個很大的題目，當然也是有很大的機遇。
二．太陽能LED路燈為什么需要恒流驅動
除了發光效率以外，要使LED能夠成為一個實用的燈具還有一系列題目需要解決。其中最重要的就是它的恒流驅動。這是由以下幾個原因所決定的。
（一） 太陽能LED路燈所用的蓄電池輸出電壓不恒定
在太陽能路燈中通常是采用鉛蓄電池作為能量儲存單元的，而鉛蓄電池的輸出電壓從滿充到滿放，其電壓變化是會接近20%的（圖2）。所以它所引起的LED電流變化就有可能超過4倍以上。
圖2. 鉛蓄電池的放電曲線
圖3. 某一公司的 LED的伏安特性
而LED的發光亮度是直接和其正向電流有關的。同一廠家的同一 LED，其相對發光強度和正向電流的關系曲線如圖4所示。
圖4. 相對光強和正向電流的關系
（二） LED發光的溫度不穩定
LED路燈通常在露天工作，其環境溫度的變化是很大的。而LED的正向電流還和結溫有關，圖5就表明LED在不同結溫時的伏安特性。
圖5. 在不同環境溫度時LED的伏安特性
而且當溫度變化時，LED的發光光譜也會發生變化。通常溫度增加時光譜的最大值是向波長長的方向漂移。大約是每升高10oC時漂移1nm，升高50度會產生5nm的變化（見圖6）。
圖6. LED發光的峰值波長隨環境溫度而變化
（三）LED的PWM調光
在太陽能LED路燈中，經常需要按照工作時間來調節路燈的亮度，以減小太陽能電池板的面積。
為了改變LED的亮度，最簡單的方法就是改變其正向電流。但是，正向電流的改變會引起光譜的改變，對于白光LED，會引起其視在色溫的改變，顯然這是不希看的(圖7)。
圖7. 正向電流的變化引起的發光光譜的變化
所以，為了實現PWM調光也是需要采用恒流驅動源。而調光功能在太陽能LED路燈中是非常重要的。例如可以在午夜以后改為半功率工作，甚至再以后改為1/3功率工作，這樣就可以大大減小太陽能電池板的面積，從而降低了整個燈具的本錢。
（四）LED的不一致性
即使是同一型號的LED其伏安特性在各個個別的器件之間也是不同的，更何況在不同生產廠家之間就更是不同了(圖8)。
圖8. 同一廠家LED伏安特性離散性(實線),和不同廠家LED伏安特性的離散性(虛線)
三．各種恒流源的選用
用在太陽能LED路燈中的恒流源，可以分為升壓型、降壓型、升降壓型三種：所謂升壓型就是它的輸出電壓比輸進電壓高。降壓型就是輸出電壓比輸進電壓低。而升降壓型則是可以根據輸進電壓低于或高于輸出電壓的情況自動地調節其工作模式為升壓或降壓。
在太陽能LED路燈中，通常采用鉛蓄電池作為儲能器件，它的電壓通常為12V或24V兩種。而所要求的輸出電壓，則是由所連接的LED的架構所決定。為了使得所有LED的正向電流一致，通常采用各個LED串聯的方式，這時，所要求的輸出電壓就是所有串聯的LED正向電壓的總和。例如，假定用10個LED串聯（圖9a），其正向電壓的總和大約為10x3.3V=33V。實在由于各個生產廠家所生產的LED各不相同，而且各個LED之間也有所不同。所以，10個LED的正向電壓的總合也不盡相同。實在在恒流源中，所恒定的是電流而不是電壓。所以，并不需要知道正向電壓總和的正確值，而只要知道它比輸進電壓高還是低就可以了。在這里，不論采用12V還是24V的蓄電池，它都要求采用升壓型的恒流源。
（a）（b）
圖9. LED的10串3并結構
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