CN104582149A - 一种带充电桩的led路灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带充电桩的LED路灯，包括：校正电路，其用于对驱动线路中的电流畸变进行校正以及功率因素的补偿，提高电能质量；滤波电路，消除高次谐波和杂波对所述驱动线路的影响；PWM开关电路，其通过控制开关管的导通时间来驱动所述LED路灯工作，以实现对所述LED路灯实时调光的功能；充电回路，其设置在所述滤波电路和所述PWM开关电路之间，用于对电动汽车进行充电；其中，所述充电回路所述校正电路和所述PWM开关电路由同一个控制模块同时配合控制，完成对LED路灯调光的基础上配合汽车的充电过程。本发明集成了LED路灯照明和电动汽车充电的双重功能，具有巨大的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种路灯，特别是一种带充电桩的LED路灯。
背景技术
现有的路灯常采用交流电定时恒压驱动方式来控制，控制简单，而目前的研究热点在于使用LED作为路灯的照明源，照明效果更好，能效高且绿色环保，使用寿命更长。
但此种控制方式的不足之处在于：无法根据外接的亮暗程度来实时调节LED灯的出射光强度，只能定时开、关，且给定的驱动电压恒定，常采用简单的整流装置将交流电变成直流电，然后直接进行滤波装置来对波形整形，最后将整形后的直流电驱动照明灯，由于整流装置直接与过滤装置连接，电流在过滤电容上会有一个充放电过程，当交流输入电压瞬时值小于滤波电容上的电压时，整流二极管不导通，而在极窄的导通范围内，会产生极大的导通电流，使供电电流呈脉冲状，降低了***的功率因数，造成了LED照明灯出射光线的不稳定。
另一方面，在讲究能源社会的今天，纯电动汽车已经成为人们的追捧热点，节能减排的同时还能节省开支，各国也有相应的补助政策，促使越来越多的人使用电动汽车来作为出行工具，与此同时，充电装置等配套的基础设施的建造也迫在眉睫，如今大多设置集中式的充电站进行充电。
但此种方式的不足之处在于：由于集中式的充电站还无法普及，在给电动汽车充电时非常不方便，比如在行驶过程中电量不足时，会给道路交通造成麻烦，一定程度上限制了电动汽车的推广。
发明内容
针对上述技术问题，本发明公开了一种带充电桩的LED路灯，有效解决了LED路灯亮暗程度不可控和光线不稳定的问题。
本发明还有一个目的是解决电动汽车充电不方便的问题，在路灯塔筒内设置有充电桩，使得电动汽车能随时在路边进行充电。
同时，本发明用同一个控制模块来同时控制校正电路和PWM开关电路，实现了对LED路灯***的功率因素的补偿，消除汽车充电时对LED路灯的影响。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种带充电桩的LED路灯，包括：
校正电路，其用于对驱动线路中的电流畸变进行校正以及功率因素的补偿，提高电能质量，减少谐波对电源造成干扰，同时使LED路灯稳定工作，降低其出射光线的闪烁；滤波电路，其接收经所述校正电路处理后的电流，滤除电流中的交流成分，同时平缓电流突变，使得所述驱动线路中的电流变化更加稳定，消除高次谐波和杂波对所述驱动线路的影响；PWM开关电路，其通过控制开关管的导通时间来驱动所述LED路灯工作，以实现对所述LED路灯实时调光的功能；充电回路，其设置在所述滤波电路和所述PWM开关电路之间，用于对电动汽车进行充电；其中，所述校正电路和所述PWM开关电路由同一个控制模块同时配合控制，配合汽车的充电过程，实现对所述LED路灯的恒流控制，消除在汽车充电时对所述LED路灯的影响。
优选的，所述校正电路连接在整流电路的直流输出端，所述校正电路的结构为：电感L1，其串联在直流正极上，用于抑制电流瞬时突变；开关管Q1，其连接在直流正负极之间，集电极连接在所述电感L1的出线端，用于把脉动的电流斩成高频断续电流；二极管D1，其阳极与所述电感L1的出线端连接，用于对所述高频断续电流进行再次整流。
优选的，所述滤波电路包括：与所述二极管D1阴极连接的电感L2、并联连接在其两端的电容C1和C2，所述电容C1、C2用于滤除电流中的交流成分，所述电感L2用于缓冲所述电容C1、C2的从放电过程。
优选的，所述PWM开关电路包括：与所述电感L2另一端连接的隔离变压器T1、与其原边负极连接的限流电阻R2、串联在所述限流电阻R2和所述整流电路直流负极之间的开关管Q2。
优选的，还包括电感L4，其串联在所述限流电阻R2和所述隔离变压器T1之间，用于缓和所述隔离变压器T1上感应电动势的突变，稳定所述LED路灯的出光。
优选的，所述充电回路包括：与所述电感L2另一端连接的高频变压器T2、与其原边负极连接的限流电阻R1、串联在所述限流电阻R1和所述整流电路直流负极之间的开关管Q3、与所述高频变压器T2副边连接的二次整流滤波电路。
优选的，还包括计费***、ARM芯片控制器、人机交互界面和辅助电源，与所述充电回路一起组成电动汽车的充电桩，所述充电桩设置在LED路灯的塔筒内部。
优选的，所述控制模块根据接收到的所述驱动线路中的电流信号和电压信号，经处理得到控制信号，以此来控制所述开关管Q1和所述开关管Q2的开、关过程。
优选的，在汽车充电过程中，所述ARM芯片控制器和所述控制模块配合控制所述开关管Q1、Q2和Q3的开、关过程，以完成对汽车的充电，同时消除对LED路灯的干扰。
本发明至少包括以下有益效果：提供的一种带充电桩的LED路灯，在电源驱动电路中增设有校正电路，提高了LED路灯***的的功率因素，同时有效减少了电流畸波的影响，提高了LED路灯工作的稳定性，同时实现了对LED路灯出射光强度实时可调的功能；在LED路灯的驱动电路中增设有电动汽车的充电桩，充分利用了资源，同时给电动汽车用户带来了巨大的方便，解决了电动汽车充电难的问题，更有利于电动汽车的推广应用，不仅降低了能源消耗，也给环境带来了有利效果，具有巨大的应用价值。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明的带充电桩的LED路灯的结构示意图；
图2是本发明的一个实施例的示意性电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本说明书中，当一个元件被提及为“连接在或耦接在”另一个元件或“设置在另一个元件中”时，其可以“直接”连接在或耦接在另一元件或“直接”设置在另一元件中。或以其他元件介于其间的方式连接在或耦接在另一元件或设置在另一元件中，除非其被提及为“直接耦接在或连接在”另一元件或“直接设置”在另一元件中。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示的是根据本发明的一种实现形式，其中包括：
校正电路20，交流电源通过整流电路10整流后与所述校正电路20的一端连接，其用于对驱动线路中的电流畸变进行校正以及功率因素的补偿，提高电能质量，减少谐波对电源造成干扰，同时使LED路灯稳定工作，降低其出射光线的闪烁；滤波电路30，其一端与校正电路20的另一端连接，并接收经所述校正电路20处理后的电流，滤除电流中的交流成分，同时平缓电流突变，使得所述驱动线路中的电流变化更加稳定，消除高次谐波和杂波对所述LED路灯的影响，造成灯光的闪烁，区别与现有技术的是，在整流电路10和滤波电路30之间增设有校正电路20，如果整流装置直接与过滤装置连接，电流在过滤电容上会有一个充放电过程，当交流输入电压瞬时值小于滤波电容上的电压时，整流二极管不导通，也就是所只会在交流电峰值附近才会导通，而在极窄的导通范围内，会产生极大的导通电流，使供电电流呈脉冲状，降低了***的功率因数，同时造成了路灯出射光线的不稳定，影响照明效果，同时脉冲状的电流会对LED灯造成冲击，减少其可靠寿命。设置此校正电路20的目的就是为了解决这个问题，通过校正电路20将脉动的直流电变成高频断续的电流波形，在经过整流后传送到滤波电路30，使得输出的电流波形和电压波形同相，提高了LED照明元的功率因素，且有效消除了线路中的电流畸变，提高了路灯的照明效果；PWM开关电路40，其一端与滤波电路30的另一端连接，通过控制其上设置的PWM开关管的导通时间来驱动所述LED路灯工作，以实现对所述LED路灯实时调光的功能，LED路灯60与PWM开关电路40藕接，从而实现对LED路灯60电连接。充电回路54，其连接在滤波电路30和PWM开关电路40之间，用于对电动汽车进行充电，从而实现了在路灯中集成电动汽车充电桩的功能，解决了电动汽车充电难的问题，推广了电动汽车的使用，为社会节约能源的同时也减少了废气排放，优化了生活环境；其中，所述校正电路20和所述PWM开关电路40由同一个控制模块70同时配合控制，从而实现对所述LED路灯的恒流控制，并可根据环境光线的强弱来方便调整路灯的亮暗程度，节省电能，同时，在汽车充电时，控制所述校正电路20和所述PWM开关电路40的运作，消除充电电流对LED路灯的冲击影响，从而实现了LED路灯的照明功能和电动汽车的充电功能，且充分利用了现有电路元件，节省了成本，具有巨大的推广价值。
在一种实例中，如图2所示，所述校正电路20连接在整流电路10的直流输出端，所述校正电路20的结构为：电感L1，其串联在直流正极上，一端与整流电路10的直流输出正极连接，用于抑制电流瞬时突变；开关管，本实施例中采用NPN三极管Q1，当然也可以采用其他具有开关功能的元件，如MOS管等，所述三极管Q1的集电极与电感L1的另一端连接，发射极与直流负极连接，通过调整基极的驱动电压来控制三极管Q1的导通和关断，把连续脉动的直电流斩成高频断续电流；二极管D1，其阳极端与电感L1和三极管Q1的连接端连接，用于对所述高频断续电流进行再次整流，并送至滤波电路30。
在本发明实施方式的带充电桩的LED路灯中，所述滤波电路30包括：与所述二极管D1阴极连接的电感L2、并联连接在其两端的电容C1和C2，从而形成滤波电路，所述电容C1、C2用于滤除电流中的交流成分，所述电感L2用于缓冲所述电容C1、C2的从放电过程，经所述校正电路20处理后的电流再经滤波电路30滤波处理后，使得电压和电流波形同相、且相位相同，提高了***的功率因素，并且消除了电路中的高脉冲谐波和电流畸变，稳定了LED路灯的出光，减少闪烁。可以理解的是，本实施例只是提出了一种实现形式，其他具有校正电路功能的和滤波电路功能的电路结构，配合使用以达到提高功率因素和消除噪声的其他形式变通也在本发明的说明范围之内。
在本发明实施方式中，所述PWM开关电路40包括：与所述电感L2另一端连接的隔离变压器T1、与其负极连接的限流电阻R2、串联在所述限流电阻R2和直流负极之间的NPN三极管Q2，所述PWM开关电路40用于调节LED路灯的亮暗程度，以达到路况照明需求，具体是通过控制三极管Q2的基极驱动电压来调整三极管Q2的导通时间，从而实现控制LED路灯的亮暗。
在本发明实施方式中，所述的带充电桩的LED路灯还包括电感L4，其串联在所述限流电阻R2和所述隔离变压器T1之间，用于缓和所述隔离变压器T1上感应电动势的突变，保护三极管Q2不被损坏，减缓所述隔离变压器T1的自激振荡，稳定所述LED路灯的出光。
在本发明实施方式中，所述充电回路54包括：与所述电感L2另一端连接的高频变压器T2、与其原边负极连接的限流电阻R1、串联在所述限流电阻R1和所述整流电路直流负极之间的NPN三极管Q3、与所述高频变压器T2副边连接的整流滤波电路，整流滤波电路包括整流二极管D2、滤波电容C4和电感L5，通过控制NPN三极管Q3的导通时间来控制所述充电回路的输出功率，实现对车载电池快速高效的充电。
在本发明实施方式中，所述的带充电桩的LED路灯还包括还包括计费***51、ARM芯片控制器52、人机交互界面53和辅助电源55，与所述充电回路54一起组成电动汽车的充电桩5，所述充电桩5设置在LED路灯的塔筒内部，充电时，可将充电连接插头从塔筒内取出。
在本发明实施方式中，所述LED路灯60通过二极管D3、电容C1和电感L3构成的二次滤波整流电路连接在所述隔离变压器T1的副边，控制模块70根据线路中电压、电流信号，调整所述对三极管Q1和Q2的导通时间，实现对所述LED路灯亮暗的调节。
在本发明实施方式中，本实施例中所述控制模块70采用校正和PWM开关功能的复合式芯片，其根据接收到的所述电流信号和电压信号，经处理得到控制信号，并同时传输至所述NPN三极管Q1和所述NPN三极管Q2的基极，以此控制其开、关过程，同时ARM芯片控制器52配合控制Q3的导通时间，从而实现LED路灯调光和协调电动汽车充电的过程，消除汽车充电电流对LED路灯的冲击干扰，以达到照明与充电的双重功能。具体是，在整流电路10的交流端设置分压电阻R5和电路R6用于采集交流输入端的电压信号，并输入芯片管脚3。在整流电路10的直流输出端设置电阻R10和电路R11用于采集直流输入端的电压信号，并输入芯片管脚2。在直流输入端上设置有稳压电源，其由分压电阻R9、稳压二极管DZ1和二极管D5构成，并与芯片1管脚连接，为芯片提供电源。芯片1管脚通过电容C5与12管脚连接，12管脚接地，用于消除电压震荡，滤波电路30和PWM开关电路40间的直流正负极上设置有分压电阻R7和电路R8，用于采集滤波后的输入端的电压信号，并输入芯片管脚9。芯片8管脚连接三极管Q2的集电极，用于采集PWM反馈电流。同时芯片11管脚连接三极管Q2的基极，用于控制三极管Q2的通断。芯片5管脚与LED路灯连接，采集LED路灯的电流信号。芯片10管脚与三极管Q1的基极连接，控制其通断。交流输入端还设置有开关S，芯片4管脚与其连接，当线路中出现过流时，控制开关S断开，以此保护后级电路，芯片的7管脚与高频变压器T2原边负极相连，采集充电回路54上的电流信号。所述辅助电源55由分压电阻R4、稳压二极管DZ2和二极管D4构成，所述ARM芯片控制器52通过辅助电源55连接在驱动线路的直流正极上，ARM芯片控制器52采集车载电池的充电状态信号，并控制NPN三极管Q3的导通时间，从而实现对充电过程的有效控制。
如上所述，本发明提高了LED路灯***的的功率因素，同时有效减少了电流畸波的影响，提高了LED路灯工作的稳定性，同时实现了对LED路灯出射光强度实时可调的功能；在LED路灯的驱动电路中增设有电动汽车的充电桩，充分利用了现有***资源，且不会影响LED路灯的正常工作，同时给电动汽车用户带来了巨大的方便，解决了电动汽车充电难的问题，更有利于电动汽车的推广应用，不仅降低了能源消耗，也给环境带来了有利效果，具有巨大的应用价值。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种带充电桩的LED路灯，其特征在于，包括：
校正电路，其用于对驱动线路中的电流畸变进行校正以及功率因素的补偿，提高电能质量，减少谐波对电源造成干扰，同时使LED路灯稳定工作，降低其出射光线的闪烁；
滤波电路，其接收经所述校正电路处理后的电流，滤除电流中的交流成分，同时平缓电流突变，使得所述驱动线路中的电流变化更加稳定，消除高次谐波和杂波对所述驱动线路的影响；
PWM开关电路，其通过控制开关管的导通时间来驱动所述LED路灯工作，以实现对所述LED路灯实时调光的功能；
充电回路，其设置在所述滤波电路和所述PWM开关电路之间，用于对电动汽车进行充电；
其中，所述校正电路和所述PWM开关电路由同一个控制模块同时配合控制，配合汽车的充电过程，实现对所述LED路灯的恒流控制，消除在汽车充电时对所述LED路灯的影响。
2.如权利要求1所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，所述校正电路连接在整流电路的直流输出端，所述校正电路的结构为：
电感L1，其串联在直流正极上，用于抑制电流瞬时突变；
开关管Q1，其连接在直流正负极之间，一端连接在所述电感L1的出线端，用于把连续脉动的直电流斩成高频断续电流波；
二极管D1，其阳极与所述电感L1的出线端连接，用于对所述高频断续电流进行再次整流。
3.如权利要求2所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，所述滤波电路包括：与所述二极管D1阴极连接的电感L2、并联连接在其两端的电容C1和C2，所述电容C1、C2用于滤除电流中的交流成分，所述电感L2用于缓冲所述电容C1、C2的从放电过程。
4.如权利要求3所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，所述PWM开关电路包括：与所述电感L2另一端连接的隔离变压器T1、与其原边负极连接的限流电阻R2、串联在所述限流电阻R2和所述整流电路直流负极之间的开关管Q2。
5.如权利要求4所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，还包括电感L4，其串联在所述限流电阻R2和所述隔离变压器T1之间，用于缓和所述隔离变压器T1上感应电动势的突变，稳定所述LED路灯的出光。
6.如权利要求1所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，所述充电回路包括：与所述电感L2另一端连接的高频变压器T2、与其原边负极连接的限流电阻R1、串联在所述限流电阻R1和所述整流电路直流负极之间的开关管Q3、与所述高频变压器T2副边连接的二次整流滤波电路。
7.如权利要求6所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，还包括计费***、ARM芯片控制器、人机交互界面和辅助电源，与所述充电回路一起组成电动汽车的充电桩，所述充电桩设置在LED路灯的塔筒内部。
8.如权利要求1所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，所述控制模块根据接收到的所述驱动线路中的电流信号和电压信号，经处理得到控制信号，以此来控制所述开关管Q1和所述开关管Q2的开、关过程。
9.如权利要求8所述的带充电桩的LED路灯，其特征在于，在汽车充电过程中，所述ARM芯片控制器和所述控制模块配合控制所述开关管Q1、Q2和Q3的开、关过程，以完成对汽车的充电，同时消除对LED路灯的干扰。
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