Welche technischen Merkmale weisen solarbetriebene Straßenlaternen auf?

Der Wärmeableitungseffekt von Solarstraßenleuchte Die Betriebsstromstärke wird stark von der Umgebung beeinflusst. Beispielsweise steigt bei hohen Sommertemperaturen der Stromverbrauch der LED-Lampe, wodurch auch die Spannung zunimmt. Ein dauerhafter Betrieb mit überhöhtem Nennstrom verkürzt die Lebensdauer der LED erheblich. Um den Betriebsstrom der LED bei Änderungen von Umgebungsfaktoren wie Temperatur und Spannung konstant zu halten, ist eine Konstantstromregelung erforderlich. Dadurch lässt sich dieses Problem lösen. Der Einfluss des Kühlkörpers auf die Konstantstromgenauigkeit der Stromversorgung von Solarstraßenleuchten ist ebenfalls relevant. Bei einigen auf dem Markt erhältlichen Netzteilen ist die Konstantstromgenauigkeit unzureichend. Der Fehler erreicht ±8 %, was zu hoch ist. Üblicherweise wird eine Genauigkeit von ±3 % gefordert. Entsprechend dieser 3%-Vorgabe muss das Netzteil feinjustiert werden, um einen Fehler von ±3 % zu erreichen. Die Betriebsspannung der LED liegt zwischen 3,0 und 3,5 V. Tests haben gezeigt, dass die meisten LEDs mit 3,2 V arbeiten. Daher ist die Berechnung mit 3,2 V sinnvoller. Die Gesamtspannung von N in Reihe geschalteten LEDs beträgt 3,2 * N. Welcher Betriebsstrom ist für das Netzteil der Solarstraßenleuchte optimal? Beispielsweise beträgt der Nennbetriebsstrom der LEDs 350 mA. Einige Hersteller verwenden diesen Wert von Anfang an und konstruieren die Leuchten entsprechend. Tatsächlich führt dieser Strom jedoch zu einer sehr hohen Wärmeentwicklung. Nach zahlreichen Vergleichstests hat sich ein Betriebsstrom von 320 mA als ideal erwiesen. Dadurch wird die Wärmeentwicklung minimiert und mehr elektrische Energie in sichtbares Licht umgewandelt. Wie groß sollte der Bereich für Reihen- und Parallelschaltung sowie die Spannung des Netzteils sein? Um den Betrieb des Netzteils im Eingangsspannungsbereich von AC 85–265 V zu gewährleisten, ist die Reihen- und Parallelschaltung der LEDs auf der Platine entscheidend. Um die Zuverlässigkeit der Stromversorgung zu gewährleisten, sollte der Spannungsbereich möglichst auf AC 220 V und AC 110 V aufgeteilt werden. Es gibt auch eine Lösung mit großem Spannungsbereich. Die aktive Leistungskompensation mittels APFC erfolgt durch einen L6561/7527, der die Spannung zunächst auf 400 V anhebt und anschließend wieder absenkt. Dies entspricht zwei Schaltnetzteilen. Dieses Verfahren kommt nur unter bestimmten Bedingungen zum Einsatz. Isolation/Nicht-Isolation: Im Allgemeinen ist ein isoliertes Netzteil mit 15 W Leistung, das in das Netzteilrohr einer Solarstraßenleuchte integriert wird, aufgrund der Größe des Transformators schwierig zu installieren. Die Wahl hängt hauptsächlich von der Raumstruktur und den spezifischen Gegebenheiten ab. Isolation ist üblicherweise nur für 15 W möglich; höhere Leistungen sind selten und sehr teuer. Daher ist die Kosteneffizienz bei Isolation gering. Nicht-Isolation ist gängiger, da sie ein kleineres Volumen ermöglicht und eine Mindesthöhe von 8 mm aufweist. Tatsächlich bestehen bei Nicht-Isolation keine Sicherheitsbedenken. Bei ausreichend Platz kann sie auch als isoliertes Netzteil verwendet werden. Wie lässt sich das Netzteil einer Solarstraßenleuchte an die Lampenplatine anpassen? Manche Kunden entwerfen zuerst die Lampenplatine und suchen erst dann nach dem passenden Netzteil. Dabei stoßen sie auf Schwierigkeiten bei der Auswahl eines geeigneten Netzteils. Oft ist der Strom zu hoch und die Spannung zu niedrig (z. B. 7 x 1 W1 > 350 mA oder V < 20 V), oder der Strom zu niedrig und die Spannung zu hoch (z. B. I < 200 mA oder V > 25 V). Dies führt zu starker Wärmeentwicklung, geringem Wirkungsgrad oder einem unzureichenden Eingangsspannungsbereich. Tatsächlich erzielt das Netzteil seine beste Leistung, wenn eine optimale Reihen-Parallel-Schaltung gewählt wird. Dadurch erhalten alle LEDs die gleiche Spannung und den gleichen Strom, und das Netzteil kann seine volle Leistung entfalten. Am besten wendet man sich zunächst an den Netzteilhersteller und lässt sich ein Netzteil individuell anpassen oder selbst entwickeln. Bei der Reihen-Parallel-Schaltung von LEDs und dem PFC-Leistungsfaktor sollte die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs maximal 45 betragen. Um einen ausreichend hohen Leistungsfaktor zu erreichen, darf die Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs daher nicht zu gering sein, da sonst der optimale Betriebszustand nicht erreicht wird. Die Anzahl der Reihenschaltungen im isolierten Netzteil hängt von der Windungszahl der Sekundärwicklung ab. Das Netzteil muss die geforderte Ausgangsleistung erbringen. Je geringer der Betriebsstrom der elektronischen Bauteile im Nennspannungsbereich ist, desto geringer ist die Wärmeentwicklung und desto länger die Lebensdauer. Andernfalls verkürzt sich die Lebensdauer. Solare Straßenleuchten reagieren sehr empfindlich auf Wechselstromanteile. Je höher der Wechselstromanteil, desto geringer der Lichtkomfort. Zur Spannungsstabilisierung werden üblicherweise Elektrolytkondensatoren verwendet. Der Wechselstromanteil der Ausgangsspannung sollte so gering wie möglich sein. Die Kapazität der Elektrolytkondensatoren am unteren Spannungseingang sollte nicht zu klein sein. Das Verhältnis von Kapazität zu Ausgangsstrom sollte 1 µF < 1,5 mA betragen, da die LED sonst flackert. Die Auswahl des Hochspannungs-Elektrolytkondensators am Eingang nicht isolierter Netzteile erfolgt analog zu isolierten Netzteilen. Die Kapazität des Kondensators am Ausgang sollte 1 µF < 6 mA betragen. Der Elektrolytkondensator am Ausgang des dimmbaren LED-Netzteils sollte die Anforderungen von 1 µF < 0,5 mA erfüllen. Der Wirkungsgrad von Solarstraßenbeleuchtungsnetzteilen ist die Differenz zwischen Eingangsleistung und Ausgangsleistung. Dieser Wert ist besonders wichtig: Je größer die Differenz, desto geringer der Wirkungsgrad, was bedeutet, dass ein Großteil der Eingangsleistung in Wärme umgewandelt und abgeführt wird. Daher ist der Wirkungsgrad der wichtigste Faktor für die Lebensdauer des Netzteils. Er darf nicht zu niedrig sein, da sonst die Wärmeaufnahme des Netzteils zu hoch wird. Der Wirkungsgrad von nicht isolierten Netzteilen ist höher als der von isolierten und liegt in der Regel über 80 %. Allerdings hängt der Wirkungsgrad auch von der Art der Verschaltung der Lampenplatine ab.

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