Izboljšanje delovanja svetlečih diod (LED) in sončnih celic se je zaradi razvoja tehnologije izboljšalo tudi delovanje končnih aplikacij. V aplikacijah, kjer sta v kombinaciji zastopani obe ključni tehnologiji, kot je na primer razsvetljava, napajana s sončnimi celicami, obstaja možnost znatnega izboljšanja delovanja končnega izdelka.
Zmanjšati je mogoče na primer površino sončne celice, ker sončne celice z višjo učinkovitostjo pretvarjajo več sončne energije v električno energijo, zato lahko LED z višjim izkoristkom delujejo dlje časa in svetijo z močnejšo svetlobo. Ponudniki rešitev osvetljevanja s sončno energijo neprestano iščejo možnosti, da bi prednosti teh novosti čim hitreje in čim ceneje uporabili v svojih izdelkih. Eden od načinov, da se to doseže, je uporaba takšne strategije pretvorbe napajanja, ki omogoča hiter razvoj in uvajanje rešitev z izkoriščanjem najnovejših tehnologij. V tem članku bomo predstavili sestavne dele, ki so potrebni za razvoj takega sistema in analizirali vpliv tega pristopa.
Ozadje zgodbe
V razsvetljavo, ki jo poganja sončna energija, lahko štejemo vse od luči, ki se uporabljajo kot nočne svetilke za branje na območjih z nezanesljivim električnim omrežjem, pa vse do celotne ulične razsvetljave v urbanih naseljih. Različne aplikacije za sisteme solarne LED osvetlitve so široko zasnovane. Na svetovni ravni se ločijo le po obsegu končne aplikacije.
Bistveni elementi pri vsakem od teh sistemov so:
- sončne celice – zbiralci energije,
- baterija – shranjevanje energije,
- LED – porabniki energije, kot je predstavljeno na konfiguraciji dveh sistemov na sliki 1a.
Da bi vse to res delovalo, mora biti obnašanje vsakega posameznega elementa združljivo, kar pomeni, da se mora obnašanje izhodne napetosti in toka sončne celice uskladiti s profilom polnjenja baterije in da se mora profil polnjenja baterije ujemati z zahtevami LED gonilnika.
Pregled komponent
Na sliki 2 so predstavljene značilnosti delovanja vsake posamezne komponente. Ker se vsaka komponenta lahko izdela tako, da se od blizu obnaša v mejah konfiguracijskih nastavitev, je skoraj nemogoče zagotoviti odlično delovanje. Največja napetost sončnih celic (na celico) je okoli 1V, medtem pa NiMH baterija deluje v območju od 0,9 V do 1,4 V in LED zahtevajo konstanten tokovni vir, padec napetost na njih v prevodni smeri pa je tipično nad 3V. Poleg tega ima NiMH baterija še nekatere posebne zahteve glede polnjenja, s čemer podaljšamo njihovo življenjsko dobo.
Sistem, ki neposredno povezuje vse te komponente, ima pomembne omejitve, obenem pa tudi vpliv na učinkovitost celotnega sistema in njegovo robustnost.
Tehnike pretvorbe napajanja pri LED osvetlitvi, napajani s sončnimi celicami
Microchip Technology Inc
2014_SE217_37
