跟着化石类动力的日益减少，以及温室气体的过度排放导致全球变暖问题越来越受到重视，人们一方面在活跃开发各类可再生新动力，另一方面也在倡议节能减排的绿色环保技能。太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁动力，成为很多可再生动力的重要代表；而在照明范畴，寿命长、节能、安全、绿色环保、颜色丰厚、微型化的LED固态照明也已被公认为国际一种节能环保的重要途径。太阳能-LED街灯一起整合了这两者的优势，运用清洁动力以及高功率的LED完成绿色照明。本文介绍的太阳能-LED街灯计划，能自动检测环境光以操控路灯的作业状况，最大功率点追寻(MPPT)确保最大太阳能电池板功率，恒电流操控LED，并带有蓄电池状况输出以及用户可设定LED作业时间等功能。
体系结构与完成原理
现在街灯遍及运用的是市电供电的高压钠灯结构，其间高压钠灯的电子驱动部分需求把市电从沟通转化为直流，再逆变到沟通来驱动，导致体系功率较低；并且因为运用的是市电，需求铺设杂乱、贵重的管线。太阳能-LED街灯则不具有以上的问题，因为太阳能电池板输出的是直流电能，而LED也是直流驱动光源，两者的结合更能进步整个体系的功率；太阳能的运用也免去了铺设电缆及其相关工程的费用。
图1: 太阳能-LED街灯体系结构原理。
图1是一个太阳能-LED街灯的结构示意图。太阳能电池板在太阳光的照射下，其内部PN结会构成新的电子空穴对，在一个回路里就能发生直流电流；这个电流流入操控器，会以某种方法给蓄电池充电。蓄电池在白日的时分会承受充电，而在晚上则会供给能量给LED。LED的作业是经过操控器进行的，操控器在确保LED恒流作业的一起，也会监测LED的状况以及操控作业时间长短。接连阴雨天以及蓄电池电能缺乏的情况下，操控器会宣布操控信号来发动外部的市电供电体系（不包含在操控器中），确保LED的正常作业。外部的市电供电体系仅仅作为后备动力，只要在蓄电池电能缺乏的情况下才会被运用。蓄电池的充电彻底仅仅经过太阳能来完成的，以确保最大极限运用太阳能。
图2: 操控器结构方框图
图2是操控器的结构方框图。太阳能电池板进来后会首要经过一个开关MOS管KCHG连接到直流/直流变换器（蓄电池充电电路），此变换器的输出连接到蓄电池两头（实践电路里会先经过一个保险丝再连到蓄电池上）。加上KCHG有两个效果：一是避免太阳能电池输出较低时由蓄电池过来的反充电流；二是当太阳能电池板极性接反时起到维护电路的效果。直流/直流变换器选用降压拓扑结构，拓扑结构的挑选不只得考虑太阳能电池板最大功率点电压和蓄电池最大电压，并且一起得统筹功率和本钱。蓄电池和LED之间也是经过一个直流/直流变换器（LED驱动电路），对LED要选用恒流操控方法，考虑到蓄电池电压的动摇规模以及LED的作业电压规模，规划电路中选用反激式拓扑结构来确保恒流输出。反激式拓扑的功率一般没有简略的升压或许降压电路高，假如要提高体系的功率，能够经过优化蓄电池电压与LED电压的联系来选用升压或许降压电路，提高功率并可能进一步减低本钱。
整个操控器的操控是经过一个MCU来完成，MCU的首要作业包含以下几点：一是选用MPPT算法来优化太阳能电池板作业功率；二是针对蓄电池不同状况选用适宜的充电形式；三是确保LED驱动电路的恒流输出；四是判别白日黑夜并以此来切换蓄电池充电和放电形式；最终便是供给监控维护、温度监测、状况输出和用户操控输入检测（DIP1~4）等功能。MCU的挑选最首要是满意ADC、GPIO和外部中止的需求，不需求单纯寻求速度。表1列出了实践电路中MCU外围设备的运用情况，考虑到今后扩展的需求，主控芯片运用STM32F101RXT6 （意法半导体最新款STM32系列MCU，选用Cortex-M3内核）。
