本發(fā)明涉及一種照明LED燈，特別是一種按時(shí)節(jié)能的交流直驅(qū)LED路燈，屬于交通照明與電氣節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

LED(發(fā)光二極管)是一種新型光源，具有耗電小、亮度高、體積小、重量輕、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。用LED作為光源的路燈具有可見度好、節(jié)能省電、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代白熾燈、鹵鎢燈、汞燈、鈉燈、金鹵燈等。但目前使用交流市電的LED路燈通常需要整流濾波，而濾波需要較大容量的電容器，體積大，壽命短，并且整流濾波所形成的脈沖電流諧波含量大，降低了燈具的功率因數(shù)，影響了LED燈具的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種按時(shí)節(jié)能的交流直驅(qū)LED路燈，不需要濾波電容，在滿足路燈亮度的前提下，提高效率與功率因數(shù)，降低燈具的發(fā)熱量和體積，并且能夠自動(dòng)調(diào)光節(jié)能，易于生產(chǎn)制造。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種按時(shí)節(jié)能的交流直驅(qū)LED路燈，包括：輸入保護(hù)[1]、整流單元[2]、交流直驅(qū)控制器[3]、智能調(diào)光單元[4]、LED單元[5]；其中：

輸入保護(hù)［1］：為LED路燈提供過電流或短路保護(hù)及吸收浪涌電壓，與整流單元［2］構(gòu)成電氣連接；

整流單元［2］：將交流輸入電壓進(jìn)行全波整流，為交流直驅(qū)控制器及LED提供單向脈動(dòng)電壓，與整流單元[2]及交流直驅(qū)控制器[3]構(gòu)成電氣連接；

交流直驅(qū)控制器［3］：根據(jù)整流后的脈動(dòng)電壓的瞬時(shí)值的大小，驅(qū)動(dòng)不同組別的LED燈串發(fā)光，與整流單元 [2]、智能調(diào)光單元[4]及LED單元[5]構(gòu)成電氣連接；

智能調(diào)光單元[4]：根據(jù)程序設(shè)定的調(diào)光時(shí)間產(chǎn)生合適的PWM電壓信號提供給交流直驅(qū)控制器［3］，由交流直驅(qū)控制器［3］控制LED單元[5]的亮度變化，與交流直驅(qū)控制器［3］構(gòu)成電氣連接；

LED單元[5]：由若干只LED發(fā)光器件構(gòu)成，對LED進(jìn)行分組控制，每組LED發(fā)光功率的大小受交流直驅(qū)控制器［3］控制，與交流直驅(qū)控制器［3］構(gòu)成電氣連接。

所述的LED單元由m組LED發(fā)光器件構(gòu)成，m為正整數(shù)，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由交流直驅(qū)控制器［3］按輸入電壓瞬時(shí)值的大小及程序設(shè)定的調(diào)光時(shí)間以PWM的方式驅(qū)動(dòng)發(fā)光。

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：輸入的交流電壓經(jīng)輸入保護(hù)后進(jìn)行全波整流，整流后的脈動(dòng)電壓向交流直驅(qū)控制器供電，由交流直驅(qū)控制器精確控制各LED燈串的電流，智能調(diào)光單元按輸入電壓瞬時(shí)值的大小及程序設(shè)定的調(diào)光時(shí)間產(chǎn)生合適的PWM電壓信號，向交流直驅(qū)控制器輸出變化的PWM控制信號，通過交流直驅(qū)控制器實(shí)現(xiàn)LED的調(diào)光。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果：

(1)使用交流直驅(qū)控制器，不需要大容量的濾波電容，且外部元件少，因而成本較低、可靠性高。

(2)利用集成電路的交流直驅(qū)控制器來精確控制各燈串的電流，讓總電流接近正弦波形，可提高功率因數(shù)和效率，發(fā)熱量小，性能好。

(3)按程序設(shè)定的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)光，有利于深度節(jié)能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的電路原理方框圖。

圖2是實(shí)施例的基于交流直驅(qū)控制器的主電路原理圖。

圖3是實(shí)施例的智能調(diào)光單元電路原理圖。

圖4是實(shí)施例的一種調(diào)光時(shí)間－亮度變化圖。

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，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，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。

請參看圖1，一種按時(shí)節(jié)能的交流直驅(qū)LED路燈，包括：輸入保護(hù)[1]、整流單元[2]、交流直驅(qū)控制器[3]、智能調(diào)光單元[4]、LED單元[5]。其中：輸入保護(hù)［1］為LED路燈提供過電流或短路保護(hù)及吸收浪涌電壓，與整流單元［2］構(gòu)成電氣連接；整流單元［2］將交流輸入電壓進(jìn)行全波整流，為交流直驅(qū)控制器及LED提供單向脈動(dòng)電壓，與整流單元[2]及交流直驅(qū)控制器[3]構(gòu)成電氣連接；交流直驅(qū)控制器［3］根據(jù)整流后的脈動(dòng)電壓的瞬時(shí)值的大小，驅(qū)動(dòng)不同組別的LED燈串發(fā)光，與整流單元 [2]、智能調(diào)光單元[4]及LED單元[5]構(gòu)成電氣連接；智能調(diào)光單元[4]根據(jù)程序設(shè)定的調(diào)光時(shí)間產(chǎn)生合適的PWM電壓信號提供給交流直驅(qū)控制器［3］，由交流直驅(qū)控制器［3］控制LED單元[5]的亮度變化，與交流直驅(qū)控制器［3］構(gòu)成電氣連接；LED單元[5]由若干只LED發(fā)光器件構(gòu)成，對LED進(jìn)行分組控制，每組LED發(fā)光功率的大小受交流直驅(qū)控制器［3］控制，與交流直驅(qū)控制器［3］構(gòu)成電氣連接。

請進(jìn)一步參看圖2，輸入保護(hù)由保險(xiǎn)絲F1和壓敏電阻RV1組成；整流單元由整流橋BG1擔(dān)任；交流直驅(qū)控制器由集成電路U1（型號為FL77944）、電容C1及電阻R1、R2組成；LED單元由4組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，第1組LED的支路數(shù)n＝5，第2組LED的支路數(shù)n＝4，第3組LED的支路數(shù)n＝4，第4組LED的支路數(shù)n＝3，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)，在本實(shí)施例中選k＝18。第1組LED由LED燈串LED11～LED15組成，第2組LED由LED燈串LED21～LED24組成，第3組LED由LED燈串LED31～LED34組成，第4組LED由LED燈串LED41～LED43組成。

每組LED的發(fā)光功率取決于通過該組各LED燈串的電流，其大小受交流直驅(qū)控制器U1控制，由U1第10引腳外接的電阻R2設(shè)定最大電流值，由U1第11引腳的PWM信號調(diào)節(jié)LED的電流大小。

第1組LED各燈串（LED11～LED15）的陽極并聯(lián)在一起，與整流橋BG1的上端（正極）相連；第1組LED各燈串的陰極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第3引腳及第2組LED各燈串的陽極相連。

第2組LED各燈串（LED21～LED24）的陽極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第3引腳及第1組LED各燈串的陰極相連；第2組LED各燈串的陰極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第5引腳及第3組LED各燈串的陽極相連。

第3組LED各燈串（LED31～LED34）的陽極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第5引腳及第2組LED各燈串的陰極相連；第3組LED各燈串的陰極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第7引腳及第4組LED各燈串的陽極相連。

第4組LED各燈串（LED41～LED43）的陽極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第7引腳及第3組LED各燈串的陰極相連；第4組LED各燈串的陰極并聯(lián)在一起，與交流直驅(qū)控制器U1的第12引腳相連。

交流直驅(qū)控制器U1的第1引腳經(jīng)串聯(lián)電阻R1連接到整流橋BG1的上端（正極），U1的第9、14、16引腳連到整流橋BG1的下端（負(fù)極，GND），U1的第10引腳經(jīng)電阻R2連接到整流橋BG1的下端（負(fù)極，GND），U1的第15引腳（VDD）與GND之間連接電容C1。

交流直驅(qū)控制器U1（型號：FL77944）是一款交流直接LED驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)部有4個(gè)集成式高壓LED恒流源，提供切相調(diào)光，具有較寬的調(diào)光范圍、平穩(wěn)高光控制和良好的調(diào)光器兼容性，通過高功率因數(shù)和低THD來實(shí)現(xiàn)高效率，具有過溫保護(hù)及模擬、數(shù)字調(diào)光功能，外部采用最少數(shù)量的RC無源元件，特別適用于高效率LED照明系統(tǒng)。

LED單元的電流通過電流檢測電阻R₂按如下公式設(shè)置：

， ， ，

其中I_LED1、I_LED2、I_LED3、I_LED4分別為交流直驅(qū)控制器U1的LED1、LED2、LED3、LED4引腳（即第3、5、7、12引腳）灌電流的調(diào)節(jié)目標(biāo)電流值。

在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)輸入電壓的有效值以及預(yù)測的輸入功率，可按下面的公式初步確定電流檢測電阻R2的值：

式中：V_AC.RMS為輸入電壓的有效值，P_IN為預(yù)測的輸入功率。

請參看圖3，智能調(diào)光單元由集成電路U2（型號為78L05）、電容C2～C4、單片機(jī)U3（型號為STC15W204S）及插座CZ1組成。其中U2是5V穩(wěn)壓集成電路，提供單片機(jī)的工作電壓和電流。STC15W204S單片機(jī)為1T 8051單片機(jī),同樣工作頻率時(shí),速度是傳統(tǒng)8051的8～12倍，是寬電壓、高速、高可靠、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，內(nèi)部含有4K的Flash程序存儲器和256字節(jié)SRAM，內(nèi)部集成了高精度的RC時(shí)鐘，不需外部晶振和外部復(fù)位電路，還有比較器、定時(shí)器等硬件資源，利用定時(shí)器控制第8腳的電平翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生PWM信號，由此控制圖2中U1的第11引腳（DIM）進(jìn)行調(diào)光。插座CZ1用于給單片機(jī)下載程序，在給單片機(jī)下載程序時(shí)，斷開交流市電電源，用TTL電平的串口信號及+5V電源供電。

請進(jìn)一步參看圖4，在單片機(jī)程序的控制下，在路燈輸入端加電后，單片機(jī)U3產(chǎn)生的PWM信號控制LED的亮度為B1，并維持到深夜時(shí)刻t1，此后行人及道路上的車輛會逐步減少，單片機(jī)U3逐步降低PWM信號的占空比，此時(shí)LED的亮度也逐步降低，直到時(shí)刻t2，LED的亮度降低到B2，此后，單片機(jī)U3輸出的PWM信號的占空比保持不變，LED的亮度也維持在B2，直到關(guān)燈。這樣，在深夜行人及車流很少時(shí)，按程序設(shè)定的延時(shí)時(shí)間及計(jì)算亮度值，自動(dòng)調(diào)整PWM信號的占空比，緩慢降低LED亮度，既避免了亮度的突變，又可以深度節(jié)能。