本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)，特別是一種便于移動(dòng)的可自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度的太陽(yáng)能LED交通指示燈，屬于交通控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能是一種清潔的綠色能源, 隨著光伏產(chǎn)業(yè)在全球各地的日益盛行，世界光伏市場(chǎng)取得快速發(fā)展。LED(發(fā)光二極管) 也是一種環(huán)保、節(jié)能、高效的固態(tài)新型電光源，具有耗電小、亮度高、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。將LED 技術(shù)和太陽(yáng)能技術(shù)結(jié)合在一起, 開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能半導(dǎo)體照明, 是最佳的節(jié)能、環(huán)保組合, 是新一代能源和新一代光源的完美結(jié)合。研究開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能LED 照明技術(shù)將是世界各國(guó)政府可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策, 意義重大。用LED作為光源的交通信號(hào)燈具有節(jié)能省電、控制方便、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代白熾燈、低壓鹵鎢燈制作道路交通信號(hào)燈。

LED在交通信號(hào)燈方面的應(yīng)用，其發(fā)展非常迅速，由于LED本身所具備的環(huán)保、節(jié)能、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，LED在交通領(lǐng)域的應(yīng)用依然有非常大的空間。有效地結(jié)合LED 技術(shù)和太陽(yáng)能光伏技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)可移動(dòng)并且能根據(jù)環(huán)境光的強(qiáng)度可自動(dòng)調(diào)節(jié)LED亮度的交通指示燈，可給道路工程施工或臨時(shí)養(yǎng)護(hù)維修帶來(lái)方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出移動(dòng)式太陽(yáng)能交通動(dòng)感指示裝置，使用在道路工程施工或臨時(shí)養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，便于移動(dòng)，利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能供給高亮度LED發(fā)光二極管，通過(guò)智能單元控制多組發(fā)光二極管按一定的時(shí)序點(diǎn)亮，形成流水般的動(dòng)感方向指示，并且能根據(jù)環(huán)境光的強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)LED亮度，給道路交通行車(chē)提供方便。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：移動(dòng)式太陽(yáng)能交通動(dòng)感指示裝置，包括：太陽(yáng)能電池單元（1）、單向充電單元（2）、蓄電池（3）、備用充電接口（4）、升壓?jiǎn)卧?）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）、光電池電壓取樣單元（7）、光敏傳感器（8）、編程接口單元（9）、智能單元（10）、驅(qū)動(dòng)單元（11）、LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）；其中：

太陽(yáng)能電池單元（1）：將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為L(zhǎng)ED交通指示燈提供能源，與單向充電單元（2）和光電池電壓取樣單元（7）構(gòu)成電氣連接；

單向充電單元（2）：將太陽(yáng)能電池單元（1）與蓄電池（3）進(jìn)行單向隔離充電，與太陽(yáng)能電池單元（1）和蓄電池（3）構(gòu)成電氣連接；

蓄電池（3）：儲(chǔ)存太陽(yáng)能電池單元（1）的電能，與單向充電單元（2）、備用充電接口（4）、升壓?jiǎn)卧?）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）構(gòu)成電氣連接；

備用充電接口（4）：用于太陽(yáng)能電池供電能力不足且蓄電池電量不足時(shí)臨時(shí)補(bǔ)充電量，外接充電器通過(guò)該接口與蓄電池（3）構(gòu)成電氣連接；

升壓?jiǎn)卧?）：用于升高蓄電池（3）的電壓，其輸出作為L(zhǎng)ED供電電源，與蓄電池（3）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）、智能單元（10）、LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）構(gòu)成電氣連接；

穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）：為智能單元（10）提供穩(wěn)定的工作電壓，與蓄電池（3）、升壓?jiǎn)卧?）和智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；

光電池電壓取樣單元（7）：對(duì)太陽(yáng)能電池單元的輸出電壓進(jìn)行采樣，與太陽(yáng)能電池單元（1）、單向充電單元（2）、智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；

光敏傳感器（8）：將環(huán)境光的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的變化，以便智能單元檢測(cè)環(huán)境光的照度，與智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；

編程接口單元（9）：用于智能單元（2）的編程、調(diào)試、程序下載，與智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；

智能單元（10）：在程序的控制下，根據(jù)所檢測(cè)到的環(huán)境光的照度，以PWM調(diào)光信號(hào)輸出，各組LED按一定的時(shí)序點(diǎn)亮，以便LED形成流水般的動(dòng)感方向指示，與升壓?jiǎn)卧?）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）、光電池電壓取樣單元（7）、光敏傳感器（8）、編程接口單元（9）、驅(qū)動(dòng)單元（11）構(gòu)成電氣連接；

驅(qū)動(dòng)單元（11）：根據(jù)智能單元（10）給出的各組LED的點(diǎn)亮信號(hào)，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED，從而形成流水般的動(dòng)感方向指示，與智能單元（10）和LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）構(gòu)成電氣連接；

LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）：由若干只LED發(fā)光器件構(gòu)成，對(duì)LED進(jìn)行分組控制，每組LED是否點(diǎn)亮受驅(qū)動(dòng)單元（11）控制，與升壓?jiǎn)卧?）和驅(qū)動(dòng)單元（11）構(gòu)成電氣連接。

所述的LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）由m組LED發(fā)光器件構(gòu)成，m為正整數(shù)，且m≥3；每組LED含有并聯(lián)的n條支路，n為正整數(shù)；每條支路有k只LED發(fā)光二極管串聯(lián)組成LED燈串，k為正整數(shù)；每組LED通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元按一定的時(shí)序點(diǎn)亮，形成流水般的動(dòng)感方向指示。

本發(fā)明是按照上述構(gòu)思使用上述部件組合而成，其工作原理是：利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為L(zhǎng)ED交通指示燈提供能源，通過(guò)升壓電路供給高亮度LED發(fā)光二極管。智能單元根據(jù)所檢測(cè)到的環(huán)境光的照度，以PWM調(diào)光信號(hào)輸出，控制多組發(fā)光二極管的點(diǎn)亮?xí)r序，經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元使LED形成流水般的動(dòng)感方向指示，從而給道路交通行車(chē)提供方便。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果：

(1)使用太陽(yáng)能光伏電池，在道路工程施工或臨時(shí)養(yǎng)護(hù)維修時(shí)，便于移動(dòng)。

(2)利用節(jié)能、高效的LED作為發(fā)光器件，具有耗電小、亮度高、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

(3)可自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境光的照度，并自動(dòng)改變LED的亮度，以PWM方式調(diào)光。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的電路原理方框圖。

圖2是實(shí)施例的太陽(yáng)能電池單元、單向充電單元、蓄電池、備用充電接口、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、光電池電壓取樣單元的電路連接原理圖。

圖3是實(shí)施例的光敏傳感器、智能單元、編程接口單元的電路連接原理圖。

圖4是升壓?jiǎn)卧B接信號(hào)示意圖。

圖5是實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)單元和LED動(dòng)感發(fā)光單元電路連接原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參看圖1，移動(dòng)式太陽(yáng)能交通動(dòng)感指示裝置，包括：太陽(yáng)能電池單元（1）、單向充電單元（2）、蓄電池（3）、備用充電接口（4）、升壓?jiǎn)卧?）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）、光電池電壓取樣單元（7）、光敏傳感器（8）、編程接口單元（9）、智能單元（10）、驅(qū)動(dòng)單元（11）、LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）；其中：太陽(yáng)能電池單元（1）將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為L(zhǎng)ED交通指示燈提供能源，與單向充電單元（2）和光電池電壓取樣單元（7）構(gòu)成電氣連接；單向充電單元（2）將太陽(yáng)能電池單元（1）與蓄電池（3）進(jìn)行單向隔離充電，與太陽(yáng)能電池單元（1）和蓄電池（3）構(gòu)成電氣連接；蓄電池（3）儲(chǔ)存太陽(yáng)能電池單元（1）的電能，與單向充電單元（2）、備用充電接口（4）、升壓?jiǎn)卧?）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）構(gòu)成電氣連接；備用充電接口（4）用于太陽(yáng)能電池供電能力不足且蓄電池電量不足時(shí)臨時(shí)補(bǔ)充電量，外接充電器通過(guò)該接口與蓄電池（3）構(gòu)成電氣連接；升壓?jiǎn)卧?）用于升高蓄電池（3）的電壓，其輸出作為L(zhǎng)ED供電電源，與蓄電池（3）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）、智能單元（10）、LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）構(gòu)成電氣連接；穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）為智能單元（10）提供穩(wěn)定的工作電壓，與蓄電池（3）、升壓?jiǎn)卧?）和智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；光電池電壓取樣單元（7）對(duì)太陽(yáng)能電池單元的輸出電壓進(jìn)行采樣，與太陽(yáng)能電池單元（1）、單向充電單元（2）、智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；光敏傳感器（8）將環(huán)境光的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的變化，以便智能單元檢測(cè)環(huán)境光的照度，與智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；編程接口單元（9）用于智能單元（2）的編程、調(diào)試、程序下載，與智能單元（10）構(gòu)成電氣連接；智能單元（10）在程序的控制下，根據(jù)所檢測(cè)到的環(huán)境光的照度，以PWM調(diào)光信號(hào)輸出，各組LED按一定的時(shí)序點(diǎn)亮，以便LED形成流水般的動(dòng)感方向指示，與升壓?jiǎn)卧?）、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?）、光電池電壓取樣單元（7）、光敏傳感器（8）、編程接口單元（9）、驅(qū)動(dòng)單元（11）構(gòu)成電氣連接；驅(qū)動(dòng)單元（11）根據(jù)智能單元（10）給出的各組LED的點(diǎn)亮信號(hào)，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED，從而形成流水般的動(dòng)感方向指示，與智能單元（10）和LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）構(gòu)成電氣連接；LED動(dòng)感發(fā)光單元（12）由若干只LED發(fā)光器件構(gòu)成，對(duì)LED進(jìn)行分組控制，每組LED是否點(diǎn)亮受驅(qū)動(dòng)單元（11）控制，與升壓?jiǎn)卧?）和驅(qū)動(dòng)單元（11）構(gòu)成電氣連接。

請(qǐng)進(jìn)一步參看圖2，PVA是太陽(yáng)能電池板，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能后通過(guò)單向充電單元的二極管D1向蓄電池BT1充電。電阻R1、R2組成分壓電路，提供單片機(jī)對(duì)光電池電壓進(jìn)行采樣的信號(hào)，電容C1是抗干擾電容。插座CZ1是蓄電池的備用充電接口，用于太陽(yáng)能電池供電能力不足且蓄電池電量不足時(shí)臨時(shí)補(bǔ)充電量，外接充電器通過(guò)該接口與蓄電池連接。開(kāi)關(guān)S1用于在不需要點(diǎn)亮LED時(shí)斷開(kāi)所連接的LED及相關(guān)的連接電路。由電容C2、C3、C4和3.3V穩(wěn)壓集成電路U1組成穩(wěn)壓?jiǎn)卧?，輸?.3V的VDD電壓向作為智能單元的單片機(jī)U2供電。

請(qǐng)進(jìn)一步參看圖3，智能單元由高性能的單片機(jī)U2擔(dān)任。單片機(jī)U2的型號(hào)為C8051F300，芯片內(nèi)部集成有振蕩器、在系統(tǒng)可編程的FLASH存儲(chǔ)器、調(diào)試電路、溫度傳感器、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、比較器、通用16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、硬件SMBus（I2C兼容）、UART串口、PCA模塊，在程序的控制下運(yùn)行。

電阻R4、穩(wěn)壓二極管D2和電容C6組成電壓基準(zhǔn)，連接到單片機(jī)的第1引腳，為單片機(jī)內(nèi)部的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路提供電壓基準(zhǔn)信號(hào)。

GM是作為光敏傳感器的光敏二極管，與電阻R3和電容C5連接后，與單片機(jī)U2的第2引腳連接，向單片機(jī)提供環(huán)境光的檢測(cè)信號(hào)，單片機(jī)內(nèi)部的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為照度數(shù)字信號(hào)。

單片機(jī)U2第4引腳連接到圖2的光電池電壓取樣信號(hào)Vs，單片機(jī)內(nèi)部的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為光電池電壓數(shù)字信號(hào)。

單片機(jī)U2第5引腳輸出可變的PWM信號(hào)，經(jīng)電阻R5、電容C7組成的低通濾波單元變?yōu)榭勺兊闹绷麟妷嚎刂菩盘?hào)，輔助控制升壓?jiǎn)卧妮敵鲭妷骸?/p>

單片機(jī)U2第6、7、9引腳在程序的控制下給出3組LED的點(diǎn)亮?xí)r序，輸出合適的PWM電壓信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光，以便LED形成流水般的動(dòng)感方向指示。PWM信號(hào)的占空比由單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的環(huán)境光的照度信號(hào)確定，點(diǎn)亮LED的信號(hào)是以此PWM占空比輸出的，不同的占空比使得LED具有不同的亮度。

編程接口單元由插座CZ2和電阻R7組成，CZ2的引腳1接至電源VDD，引腳2與單片機(jī)U2的引腳10連接，引腳3連接至電阻R6和電容C8組成的復(fù)位RST信號(hào)端，并與電阻R7串聯(lián)后接至單片機(jī)U2的引腳8，CZ2的引腳4直接與單片機(jī)U2的引腳8相連接，CZ2的引腳5接至GND。進(jìn)行仿真、編程操作時(shí)，單片機(jī)通過(guò)此接口與C8051F單片機(jī)編程器或仿真器相連，以便對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程、調(diào)試和程序下載。

請(qǐng)進(jìn)一步參看圖4，升壓?jiǎn)卧葿OOST升壓電路構(gòu)成，Vin是升壓?jiǎn)卧碾妷狠斎攵?，?lái)自蓄電池的電壓，Vout是升壓?jiǎn)卧碾妷狠敵龆?，Vctl是來(lái)自單片機(jī)的輔助控制升壓信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)輸出的PWM調(diào)光信號(hào)的占空比達(dá)到最大時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)Vctl信號(hào)進(jìn)一步提高升壓電路的輸出電壓，從而可以進(jìn)一步提高LED的亮度。

請(qǐng)進(jìn)一步參看圖5，DRV1、DRV2、DRV3分別來(lái)自圖3單片機(jī)的第6、7、9引腳，分別通過(guò)電阻R10、R20、R30連接到三極管V1、V2、V3的基極，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)各組LED發(fā)光。

LED動(dòng)感發(fā)光單元由3組高亮度LED發(fā)光器件構(gòu)成；每組LED含有并聯(lián)的n條支路，n為正整數(shù)，在本實(shí)施例中，n＝2；每條支路有1只限流電阻及k只LED發(fā)光二極管串聯(lián)組成LED燈串，k為正整數(shù)。第1組LED由LED燈串LED11～LED12組成，R11是燈串LED11的限流電阻，R12是燈串LED12的限流電阻；第2組LED由LED燈串LED21～LED22組成，R21是燈串LED21的限流電阻，R22是燈串LED22的限流電阻；第3組LED由LED燈串LED31～LED32組成，R31是燈串LED31的限流電阻，R32是燈串LED32的限流電阻。