1、 太阳能 LED 路灯照明系统设计 摘要 近年来， 随着太阳能发电产业的迅速发展， 光伏应用的领域正在逐渐 扩大，各种光伏新产品不断涌现。这种光伏技术被公认为是 21 世纪 最具发展前景的高新技术领域之一。已开始在美国、法国、日本等发 达国家很多地区得到广泛应用。 研究方法是设计步骤中的核心问题。 对方法的研究过程中， 最终采用了 PIC16F716 的 PWM 限流控制器，该 控制器为结合铅酸蓄电池充放电特性和太阳电池伏安特性， 专为负载 LED 灯具设计的一款充放电控制器，其利用 PWM 技术对 LED 进行稳压 限流供电，从而达到延长 LED 使用寿命的目的。此外，充电电路太阳 能路灯系
2、统是利用太阳能电池的光伏效应将太阳光能直接转换成电 能，选择一种合适的蓄电池的充电管理模式，并要求对电压的实时监 测， 及时配合控制器的指令控制最终能够有效的完成白天利用太阳能 电池板对蓄电池充电，晚上蓄电池释放能量点亮 LED 灯，并且在阴 雨天气的状况下，能够持续供电 34 天。并且充电电路分别对保护电 压、浮充点电压，恢复电压时进行不同的充电方式，再用于照明的系 统。 经过调试试验等最终证实了，在照明路灯中，作为技术和艺术 相结合的太阳能照明系统-太阳能 LED 路灯，因具备环保、节能、发 光效率高等诸多优点， 是的太阳能 LED 灯照明技术正在成为照明史上 继白炽灯、荧光灯之后的又一场
3、照明光源的革命。 关键词：太阳能 LED 路灯 放电路 PWM 控制 光伏效应 目 录 第一章 绪 论1 1.1 前言.1 1.2 技术指标和系统功能.1 1.2.1 系统技术指标：.1 1.2.2 系统功能.2 第二章 系统方案论证及选择.3 2.1 方案比较与论证.3 2.1.1 太阳能电池板的选择3 2.1.2 蓄电池的选择对比.3 2.1.3 照明灯具的选择.4 2.1.4 控制器芯片的选择.5 2.2 方案的配置与计算.6 2.2.1 方案的配置6 第三章 系统设计的理论分析.7 3.1 太阳能照明系统电路总体分析.7 3.2 太阳能光伏发电的理论.7 3.3 控制器设计的理论基础.
4、8 3.4 蓄电池的充放电原理.8 3.5 LED 的驱动原理9 第四章 系统的硬件设计10 4.1 系统电路框图10 4. 2 控制模块的硬件设计.11 4.2.1 充电电路的设计.11 4.2.2 放电电路的硬件设计.12 4.2.3 LED 指示电路.12 4.2.4 控制器电源稳压电路的硬件设计.13 4.2.5 外围电路的硬件设计.14 4.3 LED 的连接方式.14 4.4 硬件设计的原理流程图14 4.5 硬件系统总图15 第五章 软件设计17 5.1 系统软件框图17 5.2 系统主要程序编辑17 5.2.1PWM 模式的选择17 5.2.2 检测程序的流程.17 第六章 实
5、验结果与分析20 6.1 实验的性能分析20 6.2 实验结果21 第七章 产品经济可行性分析22 7.1 成本对比估算22 7.2 设计的前景展望23 结束语.25 参考书目.26 致 谢28 第一章 绪论 1.1 前言 太阳能 LED 照明是未来照明的方向， 其最大特点为： 环保、 节能、 发光效率高， 因此使它将逐步取代传统光源。更值得一提的是，LED 发光效率是以每十年提高十倍的速 度来提高，成本也将逐年下降。据权威预测，2010 年，在日本，LED 将全面取代传统光源； 在美国，将有一半的传统光源被取代；而在我国，LED 将占装饰照明市场的 15%。着眼于 未来，半导体技术将孕育着一
6、场“照明革命” 。太阳能光伏发电技术与半导体的结合应是 一项十分有意义的工作1。 太阳能 LED 照明系统主要由太阳能电池组件、蓄电池、电源 控制器、发光组件组成。设计采用基于 PIC16F716 的 PWM 限流控制器，该控制器为结合铅 酸蓄电池充放电特性和太阳能电池伏安特性，其利用 PWM 技术对 LED 进行稳压限流供电， 从而达到延长 LED 使用寿命的目的。白天利用太阳能电池板对蓄电池充电，晚上蓄电池释 放能量点亮 LED 灯，选择一种合适的蓄电池的充电管理模式，并要求对电压的实时监测， 及时配合指令控制。并且确定最少的太阳能电池组件和蓄电池能量，选择适宜的灯具，能 使 LOLP 值的衡量体现出本设计的经济、可靠。 1.2 技术指标和系统功能 1.2.1 系统技术指标： (1) 太阳能板：18V，6090W (2) 输出电压：12V (3) 输出电流：恒流 (4) 灯具：68 支 1W 大功率白光 LED (5)
