專利名稱:太陽能led路燈控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種路燈控制器,具體的說,涉及了一種太陽能LED路燈控制器。
背景技術(shù):
太陽能光伏及半導(dǎo)體照明作為新興的節(jié)能環(huán)保高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),越來越多地被采用于LED照明領(lǐng)域而成為未來節(jié)能照明的主流。傳統(tǒng)的太陽能LED路燈包括有太陽能光伏板、蓄電池、LED路燈控制器和LED路燈。通常情況下LED路燈控制器和LED驅(qū)動(dòng)器是分離的兩個(gè)模塊,具體工作時(shí)需使用昂貴的屏蔽線纜和調(diào)光器。而一般LED路燈控制器與太陽能光伏板和蓄電池之間無防反接電路,一旦LED路燈控制器的輸入反接,則會(huì)燒毀LED路燈控制器。不同季節(jié)太陽的光照時(shí)間及強(qiáng)度不同,由于傳統(tǒng)的太陽能LED路燈無分時(shí)減光的功能,因此無法進(jìn)行分季節(jié)調(diào)光,從而不能合理利用太陽能資源,導(dǎo)致資源浪費(fèi)。為了解決以上存在的問題,人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,從而提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、電路性能穩(wěn)定的太陽能LED路燈控制器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種太陽能LED路燈控制器,它包括微處理器電路、蓄電池、連接所述蓄電池的太陽能光伏板、連接所述蓄電池的控制器電源電路、連接所述太陽能光伏板的光線檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路和LED恒流驅(qū)動(dòng)電路;所述微處理器電路連接所述光線檢測(cè)電路以便采集太陽能光伏板的電壓并據(jù)此生成光線強(qiáng)度信號(hào),所述微處理器電路連接所述溫度檢測(cè)電路以便采集外界環(huán)境溫度并據(jù)此生成溫度信號(hào),所述微處理器電路連接所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路以便根據(jù)采集到的溫度信號(hào)、光線強(qiáng)度信號(hào)控制所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED路燈進(jìn)行開關(guān)或增減光。本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步,具體的說,通過設(shè)置光線檢測(cè)電路和溫度檢測(cè)電路,在不同季節(jié)太陽光照時(shí)間及強(qiáng)度不同的情況下,通過檢測(cè)溫度和光線強(qiáng)度,讓LED路燈工作在不同的工作模式,而達(dá)到合理利用能源的目的;通過設(shè)置LED恒流驅(qū)動(dòng)電路,達(dá)成了控制器與LED驅(qū)動(dòng)的一體化,不僅節(jié)省了昂貴的屏蔽線纜和調(diào)光器,而且提高了控制器的工作穩(wěn)定性;同時(shí),通過設(shè)置太陽能防反充電路和電池防反接電路,解決了蓄電池向太陽能光伏板反向充電的問題和施工時(shí)控制器輸入反接燒毀控制器的情況。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是所述光線檢測(cè)電路的電路原理圖。圖3是所述溫度檢測(cè)電路的電路原理圖。圖4是所述微處理器電路的電路原理圖。
圖5是所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖。圖6是所述太陽能防反充電路的電路原理圖。圖7是所述電池防反接電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖1所示,一種太陽能LED路燈控制器,它包括微處理器電路、蓄電池、連接所述蓄電池的太陽能光伏板、連接所述蓄電池的控制器電源電路、連接所述太陽能光伏板的光線檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、LED恒流驅(qū)動(dòng)電路、太陽能防反充電路和電池防反接電路。所述微處理器電路連接所述光線檢測(cè)電路以便采集太陽能光伏板的電壓并據(jù)此生成光線強(qiáng)度信號(hào),所述微處理器電路連接所述溫度檢測(cè)電路以便采集外界環(huán)境溫度并據(jù)此生成溫度信號(hào),所述微處理器電路連接所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路以便根據(jù)采集到的溫度信號(hào)、光線強(qiáng)度信號(hào)控制所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED路燈進(jìn)行開關(guān)或增減光,所述太陽能防反充電路跨接在所述蓄電池的電壓輸入端和所述太陽能光伏板的電壓輸出端,用于防止所述蓄電池向所述太陽能光伏板反向充電而損傷所述太陽能光伏板,所述電池防反接電路分別連接所述蓄電池和所述控制器電源電路,能夠避免施工時(shí)所述控制器電源電路的正負(fù)極與所述蓄電池的正負(fù)極接反而導(dǎo)致的燒毀控制器的情況?;谏鲜?,如圖2所示,所述光線檢測(cè)電路包括由LM358構(gòu)成的比較器U1、由TL431構(gòu)成的分流基準(zhǔn)源Ql、三極管Q2、電阻R4-R10,所述分流基準(zhǔn)源Ql提供1. 6V的基準(zhǔn)電壓;其中,所述比較器Ul的INl+引腳通過所述電阻R6接到所述太陽能光伏板的電壓輸出端VIN_17V ;所述分流基準(zhǔn)源Ql的陰極通過所述電阻RlO連接到12V電源電壓,所述電阻R8和所述電阻R9串聯(lián)后跨接所述分流基準(zhǔn)源Ql的陰極和陽極,所述電阻R8和所述電阻R9的串聯(lián)點(diǎn)連接所述比較器Ul的INl-引腳,所述分流基準(zhǔn)源Ql的參考極和陰極連接,所述分流基準(zhǔn)源Ql的陽極接地;所述比較器Ul的OUTl引腳通過所述電阻R5連接所述三極管Q2的基極,所述三極管Q2的集電極通過所述電阻R4連接到12V電源電壓,所述三極管Q2的發(fā)射極接地,所述三極管Q2的集電極和發(fā)射極之間還跨接有所述電阻R7 ;所述三極管Q2的集電極作為該光線檢測(cè)電路的輸出端SIGNAL ;
由于所述太陽能光伏板的輸出電壓由接收到的光線的強(qiáng)度決定,當(dāng)白天光線充足時(shí),所述太陽能光伏板的輸出電壓大于1. 6V,此時(shí)所述比較器Ul的輸出為高電平而使所述三極管Q2導(dǎo)通,此時(shí)輸出端SIGNAL為低電平;當(dāng)晚上光線不充足時(shí),所述太陽能光伏板的輸出電壓低于1. 6V,此時(shí)所述比較器Ul的輸出為低電平,所述三極管Q2截止,此時(shí)輸出端SIGNAL為高電平?;谏鲜?,如圖3所示,所述溫度檢測(cè)電路包括型號(hào)為AD590的溫度感應(yīng)探頭K、型號(hào)為L(zhǎng)M358的運(yùn)算放大器U3、電阻R11-R16和三極管Q3,其中,所述溫度感應(yīng)探頭K的一端連接12V電源電壓,所述溫度感應(yīng)探頭K的另一端連接所述運(yùn)算放大器U3的IN2+引腳,所述溫度感應(yīng)探頭K的另一端還通過電阻Rll接地;所述運(yùn)算放大器U3的IN2-引腳與所述運(yùn)算放大器U3的0UT2引腳連接,所述運(yùn)算放大器U3的0UT2引腳通過電阻Rl3連接所述運(yùn)算放大器U3的INl-引腳,所述運(yùn)算放大器U3的INl+引腳通過電阻R14連接到5V電源電壓,所述運(yùn)算放大器U3的INl+引腳還通過電阻R15接地,所述運(yùn)算放大器U3的OUTl引腳連接所述三極管Q3的基極,所述三極管Q3的發(fā)射極接地,所述三極管Q3的集電極通過電阻R16連接到5V電源電壓,所述三極管Q3的集電極作為所述溫度檢測(cè)電路的輸出端T ;所述溫度感應(yīng)探頭K的輸出電流與溫度成正比,攝氏溫度每升高1°C電流即增加luA,所述溫度感應(yīng)探頭K采樣到的溫度信號(hào)經(jīng)過所述運(yùn)算放大器U3的放大、比較后由OUTl引腳輸出控制所述三極管Q3,當(dāng)溫度高時(shí)判斷為光照時(shí)間長(zhǎng)的季節(jié),此時(shí)所述蓄電池經(jīng)常處于充滿電的狀態(tài),這時(shí)候所述運(yùn)算放大器U3的OUTl引腳輸出低電平,所述三極管Q3截止,輸出端T為高電平;當(dāng)溫度低到一定值時(shí)判斷為光照時(shí)間短的季節(jié),此時(shí)所述蓄電池經(jīng)常充不滿電,這時(shí)候所述運(yùn)算放大器U3的OUTl引腳輸出高電平使所述三極管Q3導(dǎo)通,輸出端T為低電平?;谏鲜?,如圖4所示,所述微處理器電路包括型號(hào)為STC15F104E的單片機(jī)U4、型號(hào)為L(zhǎng)7805的三端穩(wěn)壓集成電路Q5、電容C7和電容C8,所述三端穩(wěn)壓集成電路Q5的Vin端接12V電源電壓,所述三端穩(wěn)壓集成電路Q5的Vout端輸出5V電源電壓,且所述三端穩(wěn)壓集成電路Q5的Vout端接所述單片機(jī)U4的Ncc端為所述單片機(jī)U4提供電源電壓,為了保障電源電壓輸入的穩(wěn)定性,所述電容C7和所述電容CS均并聯(lián)在所述三端穩(wěn)壓集成電路Q5的Vout端和GND端;所述單片機(jī)U4的P3. 2引腳連接所述光線檢測(cè)電路的輸出端SIGNAL,所述單片機(jī)U4的P3. O引腳連接所述溫度檢測(cè)電路的輸出端T,所述單片機(jī)U4的P3.1引腳作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端EA ;所述單片機(jī)U4內(nèi)置晶振,不僅提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時(shí)也減少了外圍元器件,從而節(jié)省了 BOM成本?;谏鲜?,如圖5所示,所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路的核心元件是型號(hào)為MP2488的DC-DC BUCK芯片U5,所述芯片U5為L(zhǎng)ED專用降壓恒流驅(qū)動(dòng)芯片,所述芯片U5的EN引腳為使能端,連接所述單片機(jī)U4的LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端EA,LED路燈的正負(fù)端分別連接到所述芯片U5的SW引腳和FB引腳,所述芯片U5的外圍還連接有由電阻R1-R3、電容C1-C6、肖特基二極管Dl、電感LI和熔斷器Fl組成的所述芯片U5正常工作所需的外圍電路;
當(dāng)所述單片機(jī)U4給EA端口高電平時(shí),LED路燈點(diǎn)亮且工作在滿載狀態(tài);當(dāng)所述單片機(jī)U4給EA端口一定頻率的PWM信號(hào)時(shí),LED路燈工作在減光的狀態(tài);當(dāng)所述單片機(jī)U4給EA端口低電平時(shí),LED路燈熄滅?;谏鲜觯鐖D6所示,所述太陽能防反充電路由一肖特基二極管Da構(gòu)成,所述肖特基二極管Da的陽極連接到所述太陽能光伏板的電壓輸出端VIN_17V,所述肖特基二極管Da的陰極連接到所述蓄電池電壓輸入端,當(dāng)白天光照充足時(shí),所述太陽能光伏板的輸出電壓高于所述蓄電池的電壓,所述肖特基二極管Da導(dǎo)通,所述太陽能光伏板通過所述肖特基二極管Da給所述蓄電池充電;當(dāng)晚上光線不足,所述太陽能光伏板的輸出電壓低于所述蓄電池電壓時(shí),所述肖特基二極管Da不導(dǎo)通,從而防止了所述蓄電池向所述太陽能光伏板反向充電而損傷所述太陽能光伏板?;谏鲜觯鐖D7所示,所述電池防反接電路包括一 MOS管Q6、電阻R17和電阻R18,所述MOS管Q6的柵極通過所述電阻R17接到所述蓄電池的電壓輸出端,所述電阻R18的兩端跨接在所述MOS管Q6的源級(jí)和柵極之間,所述MOS管Q6的源級(jí)接地,所述MOS管Q6的漏極作為所述控制器電源電路的輸入端。通過所述MOS管Q6的導(dǎo)通、截止特性,當(dāng)所述蓄電池的正負(fù)極與所述控制器電源電路的正負(fù)極接入一致時(shí),所述MOS管Q6導(dǎo)通,該控制器正常運(yùn)行;當(dāng)所述蓄電池的正負(fù)極與所述控制器電源電路的正負(fù)極接反時(shí),所述MOS管Q6不能導(dǎo)通,從而能防止反接燒毀該控制器。當(dāng)所述單片機(jī)U4檢測(cè)到所述光線檢測(cè)電路的SIGNAL端為高電平時(shí),10分鐘后通過P3.1引腳輸出高電平驅(qū)動(dòng)所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路使LED路燈點(diǎn)亮,如果10分鐘內(nèi)所述光線檢測(cè)電路的SIGNAL端出現(xiàn)低電平,則所述單片機(jī)U4復(fù)位P3.1引腳為低電平,在下次所述光線檢測(cè)電路的SIGNAL端為高電平10分鐘后,所述單片機(jī)U4的P3.1引腳重新輸出高電平點(diǎn)亮LED路燈;白天時(shí),所述單片機(jī)U4會(huì)一直處于復(fù)位P3.1引腳為低電平狀態(tài),LED路燈熄滅。為了避免在夜間出現(xiàn)強(qiáng)光使LED路燈熄滅,所述單片機(jī)U4中設(shè)置了關(guān)燈程序,即檢測(cè)到所述光線檢測(cè)電路的SIGNAL端為連續(xù)3次低電平且每次間隔I分鐘,中間出現(xiàn)高電平時(shí)重新累加,如果累加到3次則所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出低電平關(guān)閉LED路燈。對(duì)應(yīng)季節(jié)時(shí)長(zhǎng),該控制器驅(qū)動(dòng)LED路燈有兩種工作模式當(dāng)所述溫度檢測(cè)電路的輸出端T為高電平時(shí),所述單片機(jī)U4識(shí)別為光線充足的季節(jié),此時(shí)燈具的工作模式為當(dāng)天黑LED路燈點(diǎn)亮后,前4小時(shí)所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出為4V的高電平,LED路燈處于滿載狀態(tài),4小時(shí)后所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出為250HZ占空比為40%的PWM信號(hào)使燈具減光到額定的40%,達(dá)到節(jié)能狀態(tài),工作到6小時(shí)后所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出低電平熄燈;
當(dāng)所述溫度檢測(cè)電路的輸出端T為低電平時(shí),所述單片機(jī)U4識(shí)別為光線不充足的季節(jié),此時(shí)LED路燈的工作模式為當(dāng)天黑LED路燈點(diǎn)亮后,前3小時(shí)所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出為4V的高電平,LED路燈處于滿載狀態(tài),3小時(shí)后所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出為250HZ占空比為40%的PWM信號(hào)使燈具減光到額定的40%,工作到6小時(shí)后所述單片機(jī)U4的P3.1引腳輸出低電平熄燈。通過控制器的合理調(diào)控達(dá)到了節(jié)能的狀態(tài)。該太陽能LED路燈控制器相比于傳統(tǒng)的太陽能LED路燈控制器更加節(jié)能、更加穩(wěn)定。通過單片機(jī)程序和硬件電路的設(shè)計(jì),在光照時(shí)間長(zhǎng)的季節(jié),LED路燈在人流量多的4個(gè)小時(shí)(大概19點(diǎn)-23點(diǎn))內(nèi)處于全亮的狀態(tài),在后2個(gè)小時(shí)中人流量相對(duì)不多的情況下為減光狀態(tài)。在光照時(shí)間短的季節(jié),LED路燈在人流量多的3個(gè)小時(shí)(大概18點(diǎn)-22點(diǎn))內(nèi)處于全亮的狀態(tài),在后3個(gè)小時(shí)中人流量相對(duì)不多的情況下為減光狀態(tài)。而LED路燈在工作6小時(shí)后熄燈。本發(fā)明的設(shè)計(jì)特別符合庭院、次干道以及農(nóng)村道路的照明需求,不僅合理利用了太陽能,又能使蓄電池不長(zhǎng)期處于虧電狀態(tài),而且增加了多項(xiàng)保護(hù)措施提高控制器的穩(wěn)定性。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制;盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種太陽能LED路燈控制器,其特征在于它包括微處理器電路、蓄電池、連接所述蓄電池的太陽能光伏板、連接所述蓄電池的控制器電源電路、連接所述太陽能光伏板的光線檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路和LED恒流驅(qū)動(dòng)電路;所述微處理器電路連接所述光線檢測(cè)電路以便采集太陽能光伏板的電壓并據(jù)此生成光線強(qiáng)度信號(hào),所述微處理器電路連接所述溫度檢測(cè)電路以便采集外界環(huán)境溫度并據(jù)此生成溫度信號(hào),所述微處理器電路連接所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路以便根據(jù)采集到的溫度信號(hào)、光線強(qiáng)度信號(hào)控制所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED路燈進(jìn)行開關(guān)或增減光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器,其特征在于所述光線檢測(cè)電路包括比較器U1、用于提供基準(zhǔn)電壓的分流基準(zhǔn)源Q1、三極管Q2、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9和電阻RlO,其中,所述比較器Ul的第一比較正輸入弓I腳通過電阻R6接到太陽能光伏板的電壓輸出端VIN_17V ;所述分流基準(zhǔn)源Ql的陰極通過電阻RlO連接到12V電源電壓,所述電阻R8和所述電阻R9串聯(lián)后跨接所述分流基準(zhǔn)源Ql的陰極和陽極,所述電阻R8和所述電阻R9的串聯(lián)點(diǎn)連接所述比較器Ul的第一比較負(fù)輸入引腳,所述分流基準(zhǔn)源Ql的參考極和陰極連接,所述分流基準(zhǔn)源Ql的陽極接地;所述比較器Ul的第一輸出引腳通過所述電阻R5連接所述三極管Q2的基極,所述三極管Q2的集電極通過所述電阻R4連接到12V電源電壓,所述三極管Q2的發(fā)射極接地,所述三極管Q2的集電極和發(fā)射極之間還跨接有所述電阻R7 ;所述三極管Q2的集電極作為該光線檢測(cè)電路的輸出端SIGNAL ;其中,所述比較器Ul由LM358構(gòu)成,所述分流基準(zhǔn)源Ql由TL431構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器,其特征在于所述溫度檢測(cè)電路包括型號(hào)為AD590的溫度感應(yīng)探頭K、型號(hào)為L(zhǎng)M358的運(yùn)算放大器U3、電阻町1、電阻1 12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16和三極管Q3,其中,所述溫度感應(yīng)探頭K的一端連接12V電源電壓,所述溫度感應(yīng)探頭K的另一端連接所述運(yùn)算放大器U3的IN2+引腳,所述溫度感應(yīng)探頭K的另一端還通過電阻Rll接地;所述運(yùn)算放大器U3的IN2-引腳與所述運(yùn)算放大器U3的OUT2引腳連接,所述運(yùn)算放大器U3的OUT2引腳通過電阻Rl3連接所述運(yùn)算放大器U3的INl-引腳,所述運(yùn)算放大器U3的INl+引腳通過電阻R14連接到5V電源電壓,所述運(yùn)算放大器U3的INl+引腳還通過電阻R15接地,所述運(yùn)算放大器U3的OUTl引腳連接所述三極管Q3的基極,所述三極管Q3的發(fā)射極接地,所述三極管Q3的集電極通過電阻R16連接到5V電源電壓,所述三極管Q3的集電極作為所述溫度檢測(cè)電路的輸出端T。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽能LED路燈控制器,其特征在于它還包括用于防止所述蓄電池向所述太陽能光伏板反向充電的太陽能防反充電路和用于防止所述控制器電源電路正負(fù)極接反燒毀控制器的電池防反接電路,所述太陽能防反充電路跨接在所述蓄電池的電壓輸入端和所述太陽能光伏板的電壓輸出端,所述電池防反接電路分別連接所述蓄電池和所述控制器電源電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能LED路燈控制器,其特征在于所述太陽能防反充電路由一肖特基~■極管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能LED路燈控制器,其特征在于所述電池防反接電路包括一 MOS管和兩個(gè)電阻,所述MOS管的柵極通過所述第一電阻接所述蓄電池的電壓輸出端,所述第二電阻的兩端跨接在所述MOS管的源級(jí)和柵極之間,所述MOS管的源級(jí)接地,所述MOS管的漏極用于連接所述控制器電源電路的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種太陽能LED路燈控制器,它包括微處理器電路、蓄電池、連接所述蓄電池的太陽能光伏板、連接所述蓄電池的控制器電源電路、連接所述太陽能光伏板的光線檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路和LED恒流驅(qū)動(dòng)電路;所述微處理器電路連接所述光線檢測(cè)電路以便采集太陽能光伏板的電壓并據(jù)此生成光線強(qiáng)度信號(hào),所述微處理器電路連接所述溫度檢測(cè)電路以便采集外界環(huán)境溫度并據(jù)此生成溫度信號(hào),所述微處理器電路連接所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路以便根據(jù)采集到的溫度信號(hào)、光線強(qiáng)度信號(hào)控制所述LED恒流驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED路燈進(jìn)行開關(guān)或增減光。本發(fā)明解決了不同季節(jié)太陽光照時(shí)間及強(qiáng)度不同情況下合理利用太陽能的問題。
文檔編號(hào)H05B37/02GK103025028SQ201210577360
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者胡志鵬, 樊鵬博, 吳璐 申請(qǐng)人:康茂照明股份有限公司