這套系統(tǒng)解決方案提供的是智能型太陽能混合式發(fā)光二極管(LED)路燈系統(tǒng)。 本系統(tǒng)為一項實驗性項目，對象為意法半導體園區(qū)停車場的LED路燈。 它是一種獨立的太陽能系統(tǒng)，有交直流(AC-DC)LED驅動器做為備用電源以防電池不足。 在沒有電池或電池電量不足的狀況下，它會自動轉換到恒定電流的交直流LED驅動器。 這種交直流LED驅動器采用準共振(Quasi-Resonant，QR)模式的功率因子修正(Power Factor Correction，PFC)，使用單級單切換以及原級感測專用控制。 用來驅動LED的是HVLED001A，這是已經(jīng)商品化的LED驅動器。
LED驅動器的主要電源供應則是來自電池這種能量儲存組件。 電池利用白天最大功率點(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的方式加以充電。 根據(jù)現(xiàn)有文獻，MPPT在利用太陽輻射為電池充電時相當有效率。 MPPT階段功率轉換器所測得的效率超過97%。 建議使用2-phase boost直直流(DC-DC)轉換器做為直流LED驅動器。 2-phase交直流轉換器有助于縮小直流電大容量電容器的體積，且為了達到濾波的目的建議放在負載側。
根據(jù)文獻數(shù)據(jù)，功率轉換器若因老化而故障將成為一個弱點。 最后它會增強LED驅動系統(tǒng)的壽命。 直直流LED驅動器階段的效率也高于95%。 之所以能提高功率轉換效率，是因為使用了高效率的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)和閘極驅動IC。 LED驅動器在恒定電流下運作，是另一個可以增強LED壽命的參數(shù)。 目前已利用高效率的數(shù)字電源轉換微控制器(STM32F3)，成功在電路板上完成測量與決策作業(yè)。
所有路燈都透過6LoWPAN網(wǎng)狀網(wǎng)絡相互鏈接，而該網(wǎng)絡則是利用一款名叫SPIRIT1的商品化Sub-GHz組件建置而成。 路燈節(jié)點會透過6LoWPAN網(wǎng)格技術，利用免費的ISM(Industrial, Scientific and Medical;工業(yè)、科學與醫(yī)學)無線電頻道(868 MHz)互相溝通。 裝設了太陽能板的路燈節(jié)點，是一種可以和6LoWPAN技術(網(wǎng)格)上面的數(shù)據(jù)集中器單元交談的照明節(jié)點。
照明控制單元(Light Conditioning Unit，LCU)是由電力網(wǎng)和太陽能板一起負責供電。 只要感測四周光線與環(huán)境，就能提供燈光自動開/關/調(diào)節(jié)功能。 這套系統(tǒng)還附有尚未完全發(fā)展成熟的指令及控制中心，讓終端用戶可從任何地點，控制單一或成組的照明節(jié)點。
圖1為智能太陽能混合式照明管理系統(tǒng)。 圖2為裝設在停車場的照明設備，內(nèi)有意法半導體所開發(fā)的電路板。 數(shù)據(jù)集中器單元(Data Concentrator Unit，DCU)附有機載的泛歐式數(shù)字行動通訊系統(tǒng)(GSM)模塊，可以和使用通用封包無線電服務/第三代/第四代(GPRS/3G/4G)行動網(wǎng)絡技術的云端應用程序進行通訊。 圖3為數(shù)據(jù)集中單元里的照明控制單元。 用戶可以控制單一照明節(jié)點，或對所有照明節(jié)點傳播指令。 可根據(jù)天文鐘排定照明節(jié)點開/關/調(diào)節(jié)的時程。 云端平臺是在微軟的Azure上進行測試，并利用微軟Azure所提供的工具，針對數(shù)據(jù)集中單元所接收到的數(shù)據(jù)來進行數(shù)據(jù)分析。 圖4為云端網(wǎng)絡應用。 這款LED驅動器的原型已在意法半導體園區(qū)進行實驗驗證及與生產(chǎn)，并部署在100x150平方公尺的區(qū)域里既有的30根電線桿上。 每個階段的轉換效率都超過90%，電源質量和運轉可靠度也都表現(xiàn)極佳。
圖1. 智能型太陽能混合式LED路燈系統(tǒng)
圖2.停車場的照明設備
圖3. DCU板
圖4.云端網(wǎng)絡應用
