專利名稱：基于恒流驅(qū)動的自給自足型led戶外運動照明帽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的照明帽由干電池直接供電，當電池耗盡時需更換電池；采用電壓驅(qū)動LED，當溫度升高或電池電壓變化時容易引起LED的損壞和每個LED光照強度不同；沒有散熱裝置，容易使LED勢壘降低，流過LED電流過大，以致?lián)舸徊捎媚M調(diào)光方式，造成能源利用率低；沒有自動調(diào)光功能；對鋰電池充電時并未采用最佳方式。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是制作一種基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，采用太陽能給鋰電池組充電，避免了頻繁更換電池的麻煩，實現(xiàn)了照明裝置的自給自足。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)一種基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，其組成包括戶外運動安全帽，所述的戶外運動安全帽的帽面上裝有太陽能電池板，所述的太陽能電池板連接太陽能充電裝置，所述的太陽能充電裝置連接單片機，所述的單片機連接安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐上方的感光裝置、安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐下方的LED陣列及散熱裝置。所述的基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，所述的戶外運動安全帽側(cè)面安裝有USB接口、總開關(guān)、LED控制開關(guān)、自動調(diào)光開關(guān)、手動調(diào)光旋鈕和指示燈。有益效果I.通過太陽能電池給鋰電池組充電，避免了頻繁更換電池的麻煩，避免了隨處丟棄電池給環(huán)境造成的污染。2.通過恒流方式驅(qū)動LED，并配合散熱裝置和二次光學裝置，使光強更強、光質(zhì)量更好、使LED壽命更長、聚光效果更好。3.通過手動和自動的PWM調(diào)光方式，能夠滿足不同環(huán)境需求，提高了的能源利用率。4.通過USB接口電路，用戶可以通過USB接口給手機、MP3等電子產(chǎn)品充電，解決了戶外無處充電的困難，使戶外運動者在運動中得到更好的享受。


附圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是本實用新型的單片機電路圖。附圖3是本實用新型的太陽能充電裝置電路圖。附圖4是本實用新型的USB接口電路圖。附圖5是本實用新型的溫度采樣模塊電路圖。 附圖6是本實用新型的LED恒流驅(qū)動電路圖。附圖7是本實用新型的感光裝置電路圖。
具體實施方式
[0024]實施例I :一種基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，其組成包括戶外運動安全帽12，所述的戶外運動安全帽的帽面上裝有太陽能電池板9，所述的太陽能電池板連接太陽能充電裝置10，所述的太陽能充電裝置連接單片機11，所述的單片機連接安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐上方的感光裝置2、安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐下方的LED陣列及散熱裝置I。實施例2 根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，所述的戶外運動安全帽側(cè)面安裝有USB接口 3、總開關(guān)4、LED控制開關(guān)5、自動調(diào)光開關(guān)6、手動調(diào)光旋鈕7和指示燈8。實施例3 太陽能電池板通過STC12C5410AD單片機控制的直流變換對鋰電池實現(xiàn)脈沖與三段式復(fù)合充電，并配合DD311恒流驅(qū)動大功率白光LED陣列。能夠使戶外運動帽上LED陣列具有自動或手動PWM調(diào)光方式。通過在戶外運動帽中設(shè)計USB接口電路，能夠使手機、MP3等電子產(chǎn)品接入USB 口后得到充電。本實用新型中采用了 MAXIN公司生產(chǎn)的高效大電流直流變換芯片MAX639，使USB端口恒定輸出5V電壓，以供手機、MP3等電子產(chǎn)品充電。實施例4:所述的太陽能充電裝置通過電壓采樣模塊，對太陽能電池板兩端電壓和鋰電池組兩端電壓進行采集，然后輸入到單片機(STC12C5410AD)中，通過分析、處理，輸出相應(yīng)的占空比，控制BUCK變換器的輸出電壓。針對鋰電池組的電量不同，實現(xiàn)對其進行預(yù)處理、恒流方式、恒壓方式充電。太陽能充電裝置電路，U2、LI、D3、C2、Cl、R3構(gòu)成了 BUCK變換器，其中U2為S0P-8封裝的P溝道MOSFET，太陽能電池板輸出的電壓和電流隨光強的變化而變化，通過主控芯片對PWM占空比的控制，經(jīng)光電耦合器隔離后控制BUCK變換器，與電壓、電流采樣電路共同構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，使其輸出穩(wěn)定電壓或恒定電流。R2、R5、R11、C5和R4、R8、R12、C9分別構(gòu)成了兩個電壓采樣模塊，所測電壓端通過R2、Rll和R4、R12分壓后，經(jīng)RC濾波電路輸入到單片機的AD采樣端。電壓采樣模塊與BUCK變換器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)可以實現(xiàn)恒壓功能。U3、RIO、R14、C8、Cll構(gòu)成電流采樣模塊，其中MAX471為電流傳感器，通過第8引腳OUT端可將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，由于R14=240，所以對應(yīng)的電壓電流關(guān)系為1V/A，將電壓信號經(jīng)RC濾波后輸入到單片機中，可得到
電路中流過的電流。由/=￥可知在電阻R不變的情況下，通過占空比調(diào)節(jié)變換器輸出電
Jt
壓U，從而調(diào)節(jié)輸出電流I。故在系統(tǒng)中通過電流傳感器與BUCK變換器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)可實現(xiàn)恒流功能。經(jīng)過對鋰電池組SOC的檢測，對鋰電池組進行三段式充電。為了防止電池極化現(xiàn)象的產(chǎn)生，本實用新型還運用了脈沖充電技術(shù)，通過P-MOSFET的開關(guān)，實現(xiàn)在充電過程中適時關(guān)閉充電電路，使電池進行放電，以便達到更好的充電效果。首先通過單片機使U2處于關(guān)斷狀態(tài)，再通過由R2、R5、Rll、C5和R4、R8、R12、C9構(gòu)成的兩個電壓采樣模塊采集太陽能電池板和鋰電池組兩端電壓，若太陽能兩端電壓高于鋰電池組兩端電壓則進入充電狀態(tài)。根據(jù)對鋰電池組SOC的檢測，對鋰電池組進行預(yù)處理、恒流、恒壓三段式充電。BUCK變換器的輸出電壓公式為U。=OE，U。為輸出電壓，E為太陽能電池板兩端電壓，α為單片機輸出的占空比。當太陽能電池板兩端電壓E變化時，通過控制占空比α，可實現(xiàn)輸出電壓R恒定。U3、R10、R14、C8、C11構(gòu)成了電流采樣模塊，其中U3為電流傳感器，通過第8引腳OUT端可將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，由于R14= 2M3，所以對應(yīng)的電壓電流關(guān)系為1V/A，將
電壓信號經(jīng)RC濾波后輸入到單片機中，即可知道流過電流傳感器電流的大小。由J二￥可
R
得，當U發(fā)生變化時，通過控制占空比O,可實現(xiàn)對電流I的控制，使其恒定輸出。當鋰電池組處于欠電壓的情況下需要對其進行預(yù)處理，即對鋰電池組進行小電流的恒流充電，其控制原理同恒流充電。脈沖充電技術(shù)能使充電時間更快、充電效果更好，同 時還保護了鋰電池的化學特性，所以在充電一段時間后需進行放電處理，本實用新型中通過單片機對充電電路的控制以達到此效果。同時，為了保護鋰電次的化學特性，加入了電池欠壓保護，當鋰電池電壓小于最低電壓時，關(guān)斷除充電外的一切電路，并通過提示燈提示用戶。實施例5 LED恒流驅(qū)動電路，當單片機采集到開啟LED信號時，Ul導通，使BOOST變化器處于工作狀態(tài)。并通過R6、R9、R13、C10構(gòu)成的電壓采集模塊收集LED陣列兩端電壓，輸入到單片機中。BOOST變化器與電壓米樣模塊構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)能夠使輸出電壓恒定。同時,根據(jù)恒流驅(qū)動芯片DD311的要求，將流過LED陣列的電流通過R7設(shè)定為320mA，從而達到恒流輸出。感光裝置電路圖，當單片機檢測到開啟自動調(diào)光功能后，通過光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并輸入到單片機中。若沒有檢測到開啟，則通過調(diào)光旋鈕調(diào)節(jié)。調(diào)光旋鈕為電位器構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)其電阻，使加載在兩端的電壓信號輸入到單片機中。在單片機中編寫程序，使不同光亮對應(yīng)不同的PWM波形，并通過I/O 口輸出給DD311，實現(xiàn)PWM調(diào)光。本實用新型還通過溫度采樣模塊，隨時檢測LED表面溫度，當LED表面溫度過高時，關(guān)斷Ul，使LED關(guān)斷，從而可以保護LED，延長LED的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，其組成包括戶外運動安全帽，其特征是所述的戶外運動安全帽的帽面上裝有太陽能電池板，所述的太陽能電池板連接太陽能充電裝置，所述的太陽能充電裝置連接單片機，所述的單片機連接安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐上方的感光裝置、安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐下方的LED陣列及散熱裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽，其特征是所述的戶外運動安全帽側(cè)面安裝有USB接口、總開關(guān)、LED控制開關(guān)、自動調(diào)光開關(guān)、手動調(diào)光旋鈕和指示燈。
專利摘要基于恒流驅(qū)動的自給自足型LED戶外運動照明帽。傳統(tǒng)的照明帽由干電池直接供電，當電池耗盡時需更換電池；采用電壓驅(qū)動LED，當溫度升高或電池電壓變化時容易引起LED的損壞和每個LED光照強度不同；沒有散熱裝置，容易使LED勢壘降低，流過LED電流過大，以致?lián)舸?。本產(chǎn)品組成包括戶外運動安全帽(12)，所述的戶外運動安全帽的帽面上裝有太陽能電池板(9)，所述的太陽能電池板連接太陽能充電裝置(10)，所述的太陽能充電裝置連接單片機(11)，所述的單片機連接安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐上方的感光裝置(2)、安裝在所述的戶外運動安全帽的帽檐下方的LED陣列及散熱裝置(1)。本產(chǎn)品用作戶外運動照明帽。
文檔編號F21V33/00GK202680622SQ201220325580
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者周永勤, 孫沁, 高碩 申請人:哈爾濱理工大學