Пассивное и активное ограничение тока в схеме дневной лампы с солнечным питанием

Vijay Deshpande

EDN

Дневные светильники с питанием от солнечных батарей – это простые и недорогие устройства, позволяющее переносить «дневной свет» в темные внутренние помещения в то время, когда светит солнце. В этой статье приводятся полные инструкции по проектированию ламп с использованием пассивных и активных цепей ограничения тока. В ней также показано, как использование простой активной схемы ограничения тока может существенно улучшить КПД и гибкость схемы, а также увеличить срок службы светодиодов.

Как следует из названия, солнечная дневная лампа обеспечивает свет только в дневное время. Поскольку в ней нет накопителя энергии, она очень проста в изготовлении, экономична, долговечна и практически не требует обслуживания. Хотя на первый взгляд концепция может показаться странной, такие лампы имеют большие перспективы в качестве недорогого решения для освещения темных внутренних помещений. Все конструкции ламп, которые мы рассмотрим в этой статье, предназначены для автономной работы, чтобы давать бесплатный свет от восхода до заката.

Поскольку батареи в дневной лампе нет, никакая мощность ее солнечной панели не расходуется на потери в циклах зарядки и разрядки, что позволяет всю генерируемую солнечной панелью энергию превращать в свет. Дополнительное увеличение эффективности может быть достигнуто заменой простой резистивной схемы ограничения тока лампы на немного более сложную схему активного ограничения, что мы увидим во второй половине этой статьи. Чтобы увидеть, дает ли активное ограничение тока какие-либо существенные преимущества, мы сравним характеристики и эффективность двух различных конструкций солнечных дневных ламп при различных уровнях солнечного освещения.

Светодиоды солнечной дневной лампы должны быть защищены от перегрузки по току, которая может нарушить структуру их переходов, что приведет к снижению светового выхода или даже к полному отказу. Проще всего можно ограничить ток, включив сопротивление последовательно со светодиодной цепочкой. Типичная 12-вольтовая 10-ваттная фотогальваническая панель имеет следующие характеристики:

1. Напряжение в точке максимальной мощности V_MP = 17.4 В.
2. Ток в точке максимальной мощности I_MP = 0.58 А.

Эти значения соответствуют стандартным условиям испытаний при интенсивности солнечного излучения 1000 Вт/м². Если уровень освещения уменьшается, уменьшается и напряжение V_MP. В дальнейших расчетах мы будем использовать значения V_MP и I_MP, приведенные в технических описаниях.