專利名稱：一種太陽能草坪照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種草坪照明裝置，特別涉及一種利用太陽能電池為草坪燈的LED燈 具提供電能的草坪照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個(gè)控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在行業(yè)太陽能草坪照明裝置如圖1所示，主要包括在白天采集太陽能的太陽能 電池板，存儲前述太陽能電池板所產(chǎn)生的電能的蓄電池，以及草坪燈，現(xiàn)在草坪燈大多由 LED燈具組成，在晚上草坪燈通過蓄電池供電對草坪進(jìn)行照明。這樣草坪照明系統(tǒng)由于采用 了太陽能為草坪燈提供電能是一種綠色環(huán)保的能量，它的工作過程是，在白天時(shí)通過太陽 能電池板為蓄電池充電，當(dāng)夜幕降臨時(shí)，太陽能電池不能產(chǎn)生電了，蓄電池為草坪燈供電。 現(xiàn)有技術(shù)中太陽能草坪照明裝置的控制電路采用的如圖1所示的電路進(jìn)行控制，當(dāng)白天太 陽能電池板向蓄電池充電時(shí)，通過整流電路將太陽能電池板的輸出與蓄電池相連，為蓄電 池充電，當(dāng)夜晚降臨時(shí)，蓄電池充滿電了，通過草坪燈控制電路點(diǎn)亮LED燈。這里的太陽能 草坪照明系統(tǒng)有如下不足 1、蓄電池充電沒有保護(hù)，當(dāng)太陽能電池輸出電量多時(shí)，可能到致蓄電池過充，影響 蓄電池的使用壽命。 2、采用分立元件組成的電路材料損耗大，耗能多，且由于在室外工作，不利于防 水。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能草坪照明裝置能耗大，材料損耗大，不利防水和不能 對蓄電池進(jìn)行有效的保護(hù)等不足，提供一種利用一塊集成電路芯片完成對太陽能草坪照明 裝置中蓄電池充電放電控制的太陽能草坪照明裝置。 本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)其技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是一種太陽能草坪照明裝置，包 括太陽能電池板、蓄電池、LED燈和控制裝置，太陽能電池板為所述的蓄電池充電，蓄電池在 所述的控制裝置的控制下為LED燈提供電力，所述的控制裝置由一塊獨(dú)立的控制芯片和感 光元件組成，所述的控制芯片包括整流、檢測和過充保護(hù)模塊，過放保護(hù)模塊、升壓驅(qū)動(dòng)模 塊、限流控制模塊、計(jì)時(shí)器模塊、中心控制模塊和控制開關(guān)。 所述的整流、檢測和過充保護(hù)模塊的輸入端接所述的太陽能電池板的輸出端，對 太陽能電池板輸出的電流進(jìn)行整流和檢測，整流輸出端接所述的蓄電池的充電端，檢測結(jié) 果中如果電壓超過所述的蓄電池的最高輸入電壓時(shí)則截?cái)嗵柲茈姵匕宓亩说叫铍姵氐?連接。 所述的過放保護(hù)電路的輸入端接所述的蓄電池，當(dāng)蓄電池的輸出電壓高于蓄電池 的最低工作電壓時(shí)，將蓄電池與所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，當(dāng)蓄電池的輸出電壓 不到設(shè)定值時(shí)斷開所述的蓄電池與升壓驅(qū)動(dòng)電路的連接。 所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路將蓄電池的輸出電壓升壓到草坪燈的額定電壓輸出接入到所述的限流控制電路的輸入端。 所述的限流控制電路的控制輸入端接所述的計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器未到設(shè)定時(shí)間時(shí)， 按照所述草坪燈的第一額定電流將所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓通過由所述的中心控 制器控制的控制開關(guān)接所述的草坪燈，當(dāng)計(jì)時(shí)器到設(shè)定時(shí)間時(shí)，按照所述草坪燈的第二額 定電流將所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓通過由所述的中心控制器控制的控制開關(guān)接所 述的草坪燈。 所述的控制開關(guān)接入到所述的限流控制電路與草坪燈的電源輸入端之間。 所述的計(jì)時(shí)器模塊包括時(shí)間設(shè)定接口，其輸出端當(dāng)計(jì)時(shí)器到設(shè)定時(shí)間時(shí)發(fā)出一個(gè)信號。 所述的中心控制模塊包括使能控制模塊和模式控制模塊，所述的使能控制模塊的 輸入端接所述的感光元件的輸出端，當(dāng)所述的感光元件的輸出的環(huán)境亮度小于最小設(shè)定值 時(shí)，接通所述的蓄電池到所述的控制開關(guān)的通路，所述的模式控制模塊設(shè)置于所述的定時(shí) 器與所述的控制開關(guān)之間，當(dāng)定時(shí)器達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，控制所述的控制開關(guān)按第二額定電 流方式控制所述的LED燈工作。 本發(fā)明的有益效果是，將所有控制電路集成到一塊集成電路芯片上，克服了由于 分立元件帶來的能耗大，材料損耗大，不利防水等不足，同時(shí)在芯片中增加了用于避免對蓄 電池進(jìn)行過充電路的過充保護(hù)模塊，保證蓄電池充電的安全。


附圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的草坪照明裝置的框圖。
附圖2為本發(fā)明實(shí)施例草坪照明裝置的框圖。
附圖3為本發(fā)明實(shí)施例中集成電路芯片內(nèi)部方框圖。
附圖4為本發(fā)明實(shí)施例中草坪照明電氣控制原理圖。
具體實(shí)施例方式
參看附圖2和附圖3，一種太陽能草坪照明裝置，包括太陽能電池板、蓄電池和草 坪燈、及集成了諸多功能的控制電路的核心IC，不僅能耗低，對外圍元器件形成全方位的高 效控制和全面保護(hù)。 本實(shí)施例中，蓄電池采用全球最高效能磷酸鐵鋰電池，其充電效率大于99%，草坪 燈采用行業(yè)最好光效率的LED燈，其光效率大于951m/W。為了更好地對太陽能電池板、蓄 電池和草坪燈進(jìn)行有效的控制，本實(shí)施例采用一塊集成了諸多控制單元的集成電路控制芯 片，本控制芯片包括整流、檢測和過充保護(hù)模塊，過放保護(hù)模塊、升壓驅(qū)動(dòng)模塊、限流控制模 塊、計(jì)時(shí)器模塊、中心控制模塊和控制開關(guān)。 本實(shí)施例中，整流、檢測和過充保護(hù)模塊的輸入端接所述的太陽能電池板的輸出 端，對太陽能電池板輸出的電流進(jìn)行整流和檢測，整流輸出端接所述的蓄電池的充電端，檢 測結(jié)果中如果電壓超過所述的蓄電池的最高輸入電壓時(shí)則截?cái)嗵柲茈姵匕宓亩说叫铍?池的連接，此時(shí)，蓄電池的電壓為3. 6V。 過放保護(hù)電路的輸入端接所述的蓄電池，當(dāng)蓄電池的輸出電壓高于蓄電池的最低 工作電壓時(shí)，將蓄電池與所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，當(dāng)蓄電池的輸出電壓不到設(shè)定值時(shí)斷開所述的蓄電池與升壓驅(qū)動(dòng)電路的連接，當(dāng)蓄電池電壓小于2. 4V時(shí)，截?cái)嘈铍姵?與LED燈的連接，對蓄電池進(jìn)行過放電保護(hù)。 升壓驅(qū)動(dòng)電路將蓄電池的輸出電壓升壓到草坪燈的額定電壓輸出接入到所述的 限流控制電路的輸入端。 限流控制電路的控制輸入端接所述的計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器未到設(shè)定時(shí)間時(shí)，按照所 述草坪燈的第一額定電流將所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓通過由所述的中心控制器控 制的控制開關(guān)接所述的草坪燈，當(dāng)計(jì)時(shí)器到設(shè)定時(shí)間時(shí)，按照所述草坪燈的第二額定電流 將所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓通過由所述的中心控制器控制的控制開關(guān)接所述的草 坪燈。 控制開關(guān)接入到所述的限流控制電路與草坪燈的電源輸入端之間。 計(jì)時(shí)器模塊包括時(shí)間設(shè)定接口，其輸出端當(dāng)計(jì)時(shí)器到設(shè)定時(shí)間時(shí)發(fā)出一個(gè)信號。
本實(shí)施例中，計(jì)時(shí)器模塊包括定時(shí)器和振蕩器，所述的振蕩器外接一個(gè)定時(shí)電容，為定時(shí)器
提供定時(shí)脈沖。 所述的中心控制模塊包括使能控制模塊和模式控制模塊，所述的使能控制模塊的 輸入端接所述的感光元件的輸出端，當(dāng)所述的感光元件的輸出的環(huán)境亮度小于最小設(shè)定值 時(shí)，本實(shí)施例中，輸出的環(huán)境亮度小于最小設(shè)定值定為10Lux。接通所述的蓄電池到所述的 控制開關(guān)的通路，所述的模式控制模塊設(shè)置于所述的定時(shí)器與所述的控制開關(guān)之間，當(dāng)定 時(shí)器達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，控制所述的控制開關(guān)按第二額定電流方式控制所述的LED燈工作。
參看附圖4，是本發(fā)明實(shí)施例草坪照明電氣控制原理圖，其為基本控制原理圖，以 控制芯片Ul為核心。VBAT接鐵鋰電池正極，VS0L接太陽能電池正極，Rl為光敏電阻在本 處作為感光元件，R2為光敏調(diào)整電阻。Sl為模式轉(zhuǎn)換開關(guān)，Ll為低內(nèi)阻電感，R4和C2構(gòu) 成電流環(huán)路補(bǔ)償調(diào)整電路，C3為時(shí)間調(diào)整電容、R3為電流大小控制電阻。Dl與Cl構(gòu)成整 流濾波電路。下面為本實(shí)施基例的工作原理
白天工作模式 當(dāng)環(huán)境亮度^ 101ux時(shí)，太陽能電池(SOLAR BT)經(jīng)過Ul的VS0L腳和VBAT腳給 磷酸鐵鋰電池(BT)充電，并實(shí)時(shí)監(jiān)測其電壓，直到蓄電池被充滿。 本實(shí)施例中，蓄電池充滿由電壓表示，當(dāng)電壓高于3. 6V±0. 05V說明蓄電池已經(jīng) 充滿了，此時(shí)由于有過電保護(hù)，因此停止充電。當(dāng)U1由于測得VS0L端有電壓X).8V及CDS 端CDS Rl < 50kQ ， Ul其它模塊不工作，LED不工作。
黑夜工作模式 此時(shí)環(huán)境亮度《lOlux，表現(xiàn)在CDS端CDS Rl > 50k Q和VSOL端SOLAR BT電壓 <0. 6V時(shí)，磷酸鐵鋰電池(BT)正極經(jīng)VBAT端給Ul供電，使能控制CDS端內(nèi)模塊開啟工作， SW功率開關(guān)端與L1形成高頻震蕩電路及Dl、 Cl的整流濾波儲能，供給LED所需工作電壓 和電流.此時(shí)LED燈亮。 CDS使能控制工作同時(shí)給定時(shí)器復(fù)位指令，定時(shí)器在振蕩器起振后檢測其MODE端 模式狀況，選擇時(shí)序控制工作模式。CS+和CS-端口與COMP端口及元件R4、 C2、 R3形成限 流控制回路電路，高精度實(shí)時(shí)控制LED工作電流。 在規(guī)定的時(shí)間工作模式下工作多個(gè)小時(shí)后，由于電池已經(jīng)放電將盡，當(dāng)VBAT端檢 測到磷酸鐵鋰電壓< 2. 4V時(shí)，為了保護(hù)電池U1與LED同時(shí)停止工作，過放保護(hù)開啟，等太陽能電池(SOLAR BT)再次有電壓后復(fù)位，經(jīng)行白天工作模式。 本實(shí)施例中，采用行業(yè)最好光效率的LED，其光效率大于951m/W(大于T8日光燈管 要求)；并且采用專用控制器集成電路，轉(zhuǎn)換效率大于90%以上；還采用了全球最高效能磷 酸鐵鋰電池，其充電效率大于99% 。至此實(shí)施例設(shè)計(jì)出了具有能耗低，材料損耗低，發(fā)光效 率高等諸多優(yōu)點(diǎn)的高效能高亮度太陽能草坪燈。其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到90%以上。成為行業(yè) 真正綠色節(jié)能環(huán)保高效能應(yīng)用先鋒。 本實(shí)施例中，由于內(nèi)置了計(jì)時(shí)器?？梢愿鶕?jù)需要對草坪燈進(jìn)行多種控制，比如何時(shí) 開燈，何熄燈，什么時(shí)候燈需要特別亮，什么時(shí)候又不需要特別亮等，下面是一個(gè)使用的例 子 現(xiàn)在行業(yè)高亮度太陽能草坪燈一般工作時(shí)間是8小時(shí)或者6小時(shí)，其要求不能滿 足各種季節(jié)及緯度差異高效能應(yīng)用需求。 本實(shí)施例設(shè)計(jì)出了兩種最佳工作模式的太陽能草坪燈，具體設(shè)計(jì)方案工作模式如 下 模式一 工作10個(gè)小時(shí)前5小時(shí)LED工作電流為標(biāo)準(zhǔn)工作電流(此電流LED光通量為行 業(yè)最高)，后5個(gè)小時(shí)工作電流為1/2的標(biāo)準(zhǔn)工作電流。充分利用了電池，體現(xiàn)了高效能理 念。
模式二 工作6個(gè)小時(shí)6個(gè)小時(shí)LED工作電流電流為1. 3倍標(biāo)準(zhǔn)工作電流(此電流LED光 通量為行業(yè)最高的1.3倍)。充分利用了電池。體現(xiàn)了高效能理念。 以上模式由一個(gè)計(jì)時(shí)器利用限流控制器通過控制開關(guān)控制，方便，高效。充分解決 了各種季節(jié)及緯度差異環(huán)境下的最高效能應(yīng)用。 另外，行業(yè)太陽能草坪燈設(shè)計(jì)都是以傍晚時(shí)太陽能電池及CDS電壓及電流來控制
太陽能草坪燈的開燈時(shí)間，其缺點(diǎn)是燈亮?xí)r間不統(tǒng)一，缺乏很好的一致性。 本實(shí)施例通過對傍晚時(shí)照度研究，取傍晚最佳臨界值10LUX為開燈標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)感光
元件檢測到自然界的光亮小于10LUX時(shí)，中心控制器控制控制導(dǎo)通，草坪燈亮，當(dāng)感光元件
檢測到自然界的光亮大于10LUX時(shí)，中心控制器控制控制開關(guān)斷開，此時(shí)，由整流/檢測電
路的輸出給蓄電池充電。另外，本實(shí)施例根據(jù)對草坪燈作為城市亮化工程的一種進(jìn)行設(shè)計(jì)，
當(dāng)深夜人少時(shí)，可以適度降低草坪燈的亮度以節(jié)省能量，在很好解決了一致性問題的同時(shí)
給用戶提供了很好的用戶體驗(yàn)。
權(quán)利要求
一種太陽能草坪照明裝置，包括太陽能電池板、蓄電池、LED燈和控制裝置，太陽能電池板為所述的蓄電池充電，蓄電池在所述的控制裝置的控制下為LED燈提供電力，其特征在于所述的控制裝置由一塊獨(dú)立的控制芯片和感光元件組成，所述的控制芯片包括整流、檢測和過充保護(hù)模塊，過放保護(hù)模塊、升壓驅(qū)動(dòng)模塊、限流控制模塊、計(jì)時(shí)器模塊、中心控制模塊和控制開關(guān)；所述的整流、檢測和過充保護(hù)模塊的輸入端接所述的太陽能電池板的輸出端，對太陽能電池板輸出的電流進(jìn)行整流和檢測，整流輸出端接所述的蓄電池的充電端，檢測結(jié)果中如果電壓超過所述的蓄電池的最高輸入電壓時(shí)則截?cái)嗵柲茈姵匕宓亩说叫铍姵氐倪B接；所述的過放保護(hù)電路的輸入端接所述的蓄電池，當(dāng)蓄電池的輸出電壓高于蓄電池的最低工作電壓時(shí)，將蓄電池與所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，當(dāng)蓄電池的輸出電壓不到設(shè)定值時(shí)斷開所述的蓄電池與升壓驅(qū)動(dòng)電路的連接；所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路將蓄電池的輸出電壓升壓到草坪燈的額定電壓輸出接入到所述的限流控制電路的輸入端；所述的限流控制電路的控制輸入端接所述的計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí)器未到設(shè)定時(shí)間時(shí)，按照所述草坪燈的第一額定電流將所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓通過由所述的中心控制器控制的控制開關(guān)接所述的草坪燈，當(dāng)計(jì)時(shí)器到設(shè)定時(shí)間時(shí)，按照所述草坪燈的第二額定電流將所述的升壓驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓通過由所述的中心控制器控制的控制開關(guān)接所述的草坪燈；所述的控制開關(guān)接入到所述的限流控制電路與草坪燈的電源輸入端之間；所述的計(jì)時(shí)器模塊包括時(shí)間設(shè)定接口，其輸出端當(dāng)計(jì)時(shí)器到設(shè)定時(shí)間時(shí)發(fā)出一個(gè)信號；所述的中心控制模塊包括使能控制模塊和模式控制模塊，所述的使能控制模塊的輸入端接所述的感光元件的輸出端，當(dāng)所述的感光元件的輸出的環(huán)境亮度小于最小設(shè)定值時(shí)，接通所述的蓄電池到所述的控制開關(guān)的通路，所述的模式控制模塊設(shè)置于所述的定時(shí)器與所述的控制開關(guān)之間，當(dāng)定時(shí)器達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，控制所述的控制開關(guān)按第二額定電流方式控制所述的LED燈工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能草坪照明裝置，其特征在于所述的蓄電池為磷酸鐵 鋰電池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能草坪照明裝置，其特征在于所述的蓄電池的最高輸 入電壓為3. 6V。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能草坪照明裝置，其特征在于所述的蓄電池的最低工 作電壓為2. 4V。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能草坪照明裝置，其特征在于所述的感光元件的輸出 的環(huán)境亮度最小設(shè)定值為10Lux。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能草坪照明裝置，其特征在于所述的計(jì)時(shí)器模塊包括 定時(shí)器和振蕩器，所述的振蕩器外接一個(gè)定時(shí)電容，為定時(shí)器提供定時(shí)脈沖。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能草坪照明裝置，包括太陽能電池板、蓄電池和草坪燈，另外，還包括控制裝置，所述的控制裝置由一塊核心芯片組成。本發(fā)明由于將所有控制電路集成到一塊集成電路芯片上，克服了由于分立元件帶來的能耗大，材料損耗大，不利防水等不足，同時(shí)在芯片中增加了用于避免對蓄電池進(jìn)行過充電路的過充保護(hù)模塊，保證蓄電池充電的安全。
文檔編號F21W131/10GK101709846SQ20091019063
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者丁孔賢, 伍忠麟, 羅朝勇 申請人:深圳市珈偉實(shí)業(yè)有限公司