安装12V直流小木屋照明系统

我的家族在加州北部的森林里盖了一座小木屋，采用原始丙烷灯与交流驱动日光灯的组合来提供照明。交流电源由一个年代已久的3 KVA发电机提供，发电机运转良好，交流灯也能使用，但仍有一些问题。举例来说，取得燃料最近的车程要花上一个小时；为节省燃料每天晚上都会关闭发电机，待需要电源时再重新开启。

小木屋的供电来自于电源逆变器及大型汽车电池，基于天气考量，电池不能放置在屋内。此外，电池容量必须够大才能满足交流照明的需求以及应对逆变器的低效率。这些大型电池需要花费很长的充电时间。

随着LED照明的变革和高效率直流对直流逆变器的发展，我们决定重新审视小木屋的电池供电照明系统。小木屋需要11盏灯(相当于一个60W的白炽灯)和几盏夜间照明用夜灯。若小木屋整体设计功率为100W，则需要60lm/W的灯；若选择采用LED光源，可轻松实现100lm/W的目标，但电源供应效率低落和灯具设计会降低总光度输出。

一直以来我使用CREE的850lm、10W LMH-2灯具作为MCU控制的直流对直流转换器光源。这款灯具在20V运作时需要500mA的电流，并能根据温度和寿命的影响来校正色温。我的工作是替这些灯提供电源，并将它们安装在小木屋内。

电源采用9-24V直流输入SEPIC拓扑，由Microchip的PIC16F1788 8位元微控制器来驱动。PIC16F1788具有运算放大器、可程序设计开关模式控制器、DAC、ADC和比较器，可用来产生数码控制的类比驱动电源。使用规定的输出流明和测量的输入功率时，每个LMH-2和SEPIC灯具可产生70lm/W的光效。

为了节省发电机的燃料，我们使用丙烷灯准备早餐，之后边吃边讨论小木屋的电池供电照明系统。我们有10盏使用Microchip SEPIC控制器的LMH-2灯、120尺的导线管和大量电线；规划杂物间一盏、厨房三盏、餐厅两盏、休息室一盏、客厅一盏、主卧室一盏、主卧室的浴室一盏。我们将电线拉到阁楼配电箱的六个保险丝上，并预留一些电线以备将来扩充使用。布线规划如表一所示。

Day 1

早餐后，我们开始上工。首先把配电箱和电源接入盒挂起来。电源接入盒耐风化，具有黄铜接头，用于连接12V电源。黄铜接头够大，可连接汽车跳接电缆。

电源盒安装在小木屋外面，靠近车辆停放的位置，方便使用跨接电缆与小木屋跨接。配电箱位于小木屋内，包含一个保险丝盒、电表和电源总开关。保险丝盒支持6个保险丝。电表最初设计用于RC建模，不过似乎更适合用来监控整个电力系统。

安装好电源盒后，我们为6根电线涂上润滑油，将它们从阁楼接线盒的短导线管挤入到电源盒中。我们在这些导线的末端连接圆形端子并接入两个盒子中，如此一来阁楼就布线完成了。

接下来的工作是在休息室天花板上钻孔以安装灯具。钻好孔、放好导线管后我们顺着墙壁布置了一段表面贴装Panduit公司的线材，用于灯开关，且能作为夜灯调光器的常用线路。

夜灯的构造是一长条12V白LED灯条。这些灯条每5米为24W，差不多每3英寸由三个LED和一个电阻组成，可依照3个LED电路的倍数来切割灯条。

离开休息室后我们向东走向厨房，沿途布置电灯开关。我们试运了休息室、厨房和餐厅所有的灯，并使用了一些功能灯；以电池对餐厅的两盏灯供电，验证为23W，足以使餐厅灯火通明。

Day 2

在不熟悉阁楼的情况下我们先粗略地规划了导线管。T型配件消耗速度快，且门廊灯需要一个可耐风化的开关；我们爬上卡车，前往最近的五金店，花上1个小时的车程，返家后开始忙碌地布置主卧室、主卧室浴室和杂物间。

我们将餐厅原先的日光灯留在原处，它已连好线，与发电机一同使用。若您能忍受发电机的噪音则80W双灯管灯具能使餐厅光线稍亮一些；但其实两个20W的LMH-2就能提供差不多的亮度且色调更好。

杂物间安装单个23W日光灯和一个10W LMH-2。LMH-2产生的光稍微暗一点，且在没有漫射光线灯罩的情况下，导致光线集中向下。灯座为弯曲、穿孔且上了漆的0.032寸铝制品，用来固定LMH-2并提供小型散热区域。光源散发的热仅有5W，而电源大约为2W，该系统的热管理相当简单。

Day 3

这天我们检查了电表，发现夜灯、准备早餐和对讲总共享了56 Wh的电能，而目前现有的30W太阳能电池大概需要3到4个小时才能提供这样的电能，更别说是阳光较少的冬天了。今天的工作便是在厨房增加最后一盏灯和封上导线管。

经过一年的规划和三天紧凑的施工，我们在美国某个偏远地区拥有一个可离网运作的直流照明系统，这个系统可为未来几代家人提供方便又安静的照明。小木屋从原本的丙烷、交流白炽灯、交流日光灯到现在的直流LED，涵盖了整个照明发展历程。每代技术都减少了维护、改进了性能，并增加了家庭度假的乐趣。若您对本文中LED照明系统所使用到的电子产品有兴趣，请进一步浏览www.microchip.com/lighting。

本篇文章由Microchip Technology Inc. MCU8产品部技术经理Joseph Julicher提供，周维棻整理。