我家在北加州的森林裏有一處小木屋。由於1922年建造的那個小木屋年久失修
，於是家人於20世紀50年代後期重新建了一個(圖1)。目前，照明由最初的丙烷燈和交流驅動的日光燈一起提供。交流電由一個年代已久的3kVA發電機提供。發電機運轉良好，交流燈也能用
，但仍有一些問題。

 

● 所有燃料必須用5加侖桶子拉到小木屋

，而距離最近的燃料也有1小時遠。

 

● 發電機太吵。

 

● 為了節省燃料
， 每天晚上必須關閉發電機
，然後在需要電源時重新開啟。

 

為了節省發電機的燃料，我們總是用丙烷作為做早餐的燃料。

 

xiaomuwudangqiandedianchicaiyongdianyuannibianqihedaxingqichedianchisheji，bingqiegongzuodexiangdanghao。danshi
，youyutianqiyuanyin，bunengbadianchiliuzaixiaomuwu
，bingqiedianchibixuzugoudacainengyingduijiaoliuzhaomingdeyaoqiuhenibianqidedixiaolv。zuihou，zhexiedaxingdianchichongdianxuyaohenchangshijian
，huozhedangjiarenzaiqiutiandaoxiaomuwudalieshi，youyucishitaiyangnengdianchibandexiaolvbugao
，xuyaojiaodadetaiyangnengdianchiban。

圖1：位於加州北部的小木屋。

 

隨著LED照明的革命和DC-DC轉換器的效率變高，我們決定重新審視小木屋的電池供電照明係統。可以確定，小木屋需要11盞燈(相當於一個60W的白熾燈)和一些夜裏去洗手間用的夜燈。整個小木屋的設計功率預算為100W
，將需要差不多60lm/W的燈。100lm/W是LED光源可實現的數字，但電源效率低和燈具設計將會降低總的光輸出。

 

設計開始首先來看一下CREE公司的850lm
、10W LMH-2燈具。我一直使用CREE 的這款燈具作為MCU控製的DC-DC轉換器的光源
，因此很熟悉它的規範。該燈具工作在20V時需要大約500mA的電流，並且能根據溫度和壽命的影響校正色溫。我的工作將是為這些燈提供電源並將它們安裝在小木屋內。電源采用9～24VDC輸入SEPIC拓撲

，由Microchip的PIC16F1788 8位MCU驅動。PIC16F1788具有一個運放、可編程開關模式控製器(PSMC)、DAC
、ADC和產生數字控製、模擬驅動電源所需的比較器。該MCU具有大量的代碼空間，可用於保存RF控製燈所需的2.4GHz 802.15.4無線控製軟件
，但此功能未在小木屋使用。使用規定的輸出流明和精確的輸入功率時，每個LMH-2和SEPIC燈具可產生70lm/W的光效。

照明係統的框圖

 

圖2：Microchip的PIC16F1788 28引腳8位高級模擬閃存MCU。

 

1：照明規劃。

 

這樣安排可在廚房和餐廳這兩個最常用的位置提供最佳照明，並且其他位置也有很好的照明。配電箱有6個可用熔絲。我們決定將電線拉到閣樓
，接到所有6個熔絲上，並留出一些電線以備將來擴充。布線規劃是在各支路放置不超過5個主燈
，我們將按照表2所示將電燈分組來完成。

表2：布線規劃。

 

 

首先把配電箱和電源接入盒掛起來。電源接入盒耐風雨


，具有黃銅接頭
，可用於連接12Vdianyuan。huangtongjietouzugouda
，kelianjieqichekuajiedianlan。dianyuanheanzhuangzaixiaomuwuwaimiankaojincheliangtingfangdeweizhi，fangbianshiyongkuajiedianlanyuxiaomuwukuajie。peidianxiangweiyuxiaomuwunei，baohanyigerongsihe、電表和電源總開關。熔絲盒支持6個熔絲。電表最初設計用於RC建模
，不過似乎更適合監控整個電力係統。

 

安裝好電源盒後，我們給6gendianxiantushangrunhuayou
，jiangtamenjiruconggeloudejiexianhedaodianyuanhededuandaoguanzhong。womenzaizhexiedaoxianmoduanlianjieyuanxingduanzibingjierulianggehezi。xianzaigelouyibuxianwanbi。

 

接(jie)下(xia)來(lai)要(yao)做(zuo)的(de)事(shi)情(qing)是(shi)在(zai)休(xiu)息(xi)室(shi)的(de)天(tian)花(hua)板(ban)上(shang)鑽(zuan)孔(kong)以(yi)裝(zhuang)燈(deng)。我(wo)們(men)鑽(zuan)好(hao)孔(kong)並(bing)放(fang)好(hao)導(dao)管(guan)。順(shun)著(zhe)牆(qiang)布(bu)置(zhi)了(le)一(yi)段(duan)表(biao)麵(mian)安(an)裝(zhuang)泛(fan)達(da)導(dao)管(guan)
，用(yong)於(yu)燈(deng)開(kai)關(guan)

，並(bing)且(qie)是(shi)到(dao)夜(ye)燈(deng)調(tiao)光(guang)器(qi)的(de)常(chang)用(yong)線(xian)路(lu)。夜(ye)燈(deng)由(you)一(yi)長(chang)條(tiao)12V白LED燈帶構建。這些燈帶每5米為24W
，差不多每3英寸由三個LED和一個電阻組成。可以按3個LED電路的倍數截短燈帶。

 

從休息室，我們向東走向廚房，沿途布置燈開關，試運行了休息室、廚房和餐廳的所有燈。借用一些功能燈
，我們通過對餐廳的兩盞燈供電，驗證電池功率為23W。

第2天 

 

由you於yu對dui閣ge樓lou的de情qing況kuang缺que乏fa了le解jie
，之zhi前qian我wo們men隻zhi是shi粗cu略lve規gui劃hua了le導dao管guan。三san通tong接jie頭tou用yong得de很hen快kuai，並bing且qie門men廊lang燈deng需xu要yao一yi個ge可ke防fang風feng雨yu的de開kai關guan。購gou買mai了le其qi餘yu的de零ling部bu件jian後hou，我wo們men布bu置zhi了le主zhu臥wo室shi、主衛生間和雜物室。

 

圖3suoshiweicanting。womenjiangyuanxianderiguangdengliuzaiyuandi，yinweitamenyiyufadianjixianglianyiqishiyong。ruguonikeyijiangqiyouyundaosenlinlibingqiekeyirenshoufadianjidezaosheng
，najiukeyitongguo80W雙管燈具使光線稍亮一點。然而
，兩個20W的LMH-2就可以提供差不多的光亮，並且顏色更好。

6

圖3：餐廳。

 

圖4所示為雜物間
，安裝有一個23 W 日光燈和一個10 W LMH - 2 。LMH-2產生的光稍微暗一點，並且非常不幸的是，由於我沒有漫射光線的燈罩
，導致光線集中向下。燈具為彎曲

、穿孔、上了漆的0.032”鋁製品
，用來固定LMH-2燈具並提供小型散熱區域。該係統的熱管理非常簡單，原因是光源發的熱隻有5W，而電源大約為2W；另外，晚間溫度在夏天約為20℃，在冬天為10℃。

圖4：雜物間。

 

第3天 我們檢查了電表
，了解到夜燈以及準備早餐、拍照和對講總共用了56Wh的電能。即使是冬天，我的30W太陽能蓋板大概隻要3到4個小時就能提供這樣的電能。第三天的工作包括在廚房裏添加最後一盞燈和封上導管。

 

 

經(jing)過(guo)一(yi)年(nian)的(de)規(gui)劃(hua)和(he)三(san)天(tian)的(de)緊(jin)張(zhang)工(gong)作(zuo)，我(wo)們(men)現(xian)在(zai)在(zai)美(mei)國(guo)的(de)一(yi)個(ge)偏(pian)遠(yuan)地(di)區(qu)擁(yong)有(you)了(le)一(yi)個(ge)可(ke)離(li)網(wang)運(yun)行(xing)的(de)直(zhi)流(liu)照(zhao)明(ming)係(xi)統(tong)。這(zhe)個(ge)係(xi)統(tong)可(ke)為(wei)未(wei)來(lai)幾(ji)代(dai)家(jia)人(ren)提(ti)供(gong)無(wu)故(gu)障(zhang)的(de)安(an)靜(jing)照(zhao)明(ming)。該(gai)小(xiao)木(mu)屋(wu)見(jian)證(zheng)了(le)從(cong)丙(bing)烷(wan)燈(deng)
、交流白熾燈、交流日光燈到現在的直流LED燈的照明發展曆程。每代技術都減少了維護，改進了性能，並增加了家庭度假的樂趣。