基于STM32 MCU的太阳能--LED街灯解决方案

       随着化石类能源的日益减少，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，人们一方面在积极开发各类可再生新能源，另一方面也在倡导节能减排的绿色环保技术。太阳能作为取之不尽、用之不竭的清洁能源，成为众多可再生能源的重要代表；而在照明领域，寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的LED固态照明也已被公认为世界一种节能环保的重要途径。太阳能-LED街灯同时整合了这两者的优势，利用清洁能源以及高效率的LED实现绿色照明。

      本文介绍的太阳能-LED街灯方案，能自动检测环境光以控制路灯的工作状态，最大功率点追踪(MPPT)保证最大太阳能电池板效率，恒电流控制LED，并带有蓄电池状态输出以及用户可设定LED工作时间等功能。

      系统结构与实现原理

      目前街灯普遍使用的是市电供电的高压钠灯结构，其中高压钠灯的电子驱动部分需要把市电从交流转化为直流，再逆变到交流来驱动，导致系统效率较低；而且由于使用的是市电，需要铺设复杂、昂贵的管线。太阳能-LED街灯则不具备以上的问题，由于太阳能电池板输出的是直流电能，而LED也是直流驱动光源，两者的结合更能提高整个系统的效率；太阳能的使用也免去了铺设电缆及其相关工程的费用。

      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结会形成新的电子空穴对，在一个回路里就能产生直流电流；这个电流流入控制器，会以某种方式给蓄电池充电。蓄电池在白天的时候会接受充电，而在晚上则会提供能量给LED。LED的工作是通过控制器进行的，控制器在保证LED恒流工作的同时，也会监测LED的状态以及控制工作时间长短。连续阴雨天以及蓄电池电能不足的情况下，控制器会发出控制信号来启动外部的市电供电系统（不包含在控制器中），保证LED的正常工作。外部的市电供电系统只是作为后备能源，只有在蓄电池电能不足的情况下才会被使用。蓄电池的充电完全只是通过太阳能来实现的，以确保最大限度使用太阳能。

图2: 控制器结构方框图