CN105307350B - 一种长寿命智能led路灯恒流调光驱动电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源，属于LED照明技术领域，该电源包括防雷和EMC电路、恒流调光驱动模组、MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块、辅助电源、电流电压采样电路。恒流调光驱动模组由多个电路性能一致的驱动模块并联组成，MCU控制模块依据路灯控制中的控制命令和策略，适时控制每个驱动模块的工作状态，使其处在“满功率”状态、“调光”状态、“关断休息”状态，每个驱动模块工作采取“轮休策略”，驱动模组智能分组化控制后，大大延长了驱动电源使用寿命，结合通讯模块和微波模块或红外模块实现LED路灯远程智能化控制、管理、调光和按流量调整路面照度。

Description

一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源

技术领域

本发明属于LED照明技术领域，特别涉及LED路灯驱动电源设计。

背景技术

LED照明行业的发展，带动了LED路灯驱动电源的发展。质量可靠的驱动电源是保证LED路灯长时间正常使用的必要条件。特别是路灯的工作环境，需要对整灯进行各种防护处理，驱动电源质量直接影响整体产品使用的社会效益和经济效益，其电源的性能越来越受到重视。目前市场上主流LED路灯驱动电源恒流拓扑结构有PFC+FLYBACK和PFC+LLC，但无论哪一种拓扑结构，在大功率工作时存在三方面的问题：一是功率器件发热集中，不容易散热；二是发热和散热不良引起的关键部件老化问题严重，而关键的部件老化主要都集中在电解电容上，电解电容的寿命受温度的影响很大，据统计，温度每升高10℃，电解电容的寿命就会减半；三是电解电容的容量“裕度”选择性很小(因为电解电容容量相对放大时，带来电解电容寿命延长的有益效果，同时容量放大时，电解电容的体积放大。但电解电容体积受整个LED路灯驱动电源体积和LED路灯灯具体积结构限制，不易放大；另外单个电解电容容量放大而且满负荷工作时，其自身的发热和散热又影响自身的寿命)；这三个方面是影响LED路灯驱动电源寿命缩短的主要因素，从而使LED驱动电源是整个LED灯具寿命的短板。其次目前市场上的LED路灯驱动电源，智能化程度很低，不适应路灯照明智能化管理和控制***。另外市场上的LED路灯驱动电源绝大部分不具备智能化的调光功能。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述的问题，提出了一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源，本发明能够大大延长驱动电源使用寿命，同时实现了LED路灯远程智能化控制、管理和按流量调整路面照度。

本发明为了达到上述目的提供的技术方案是：一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源，其特征在于：该电源包括防雷和EMC电路、恒流调光驱动模组、MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块、辅助电源、电流电压采样电路；所述防雷和EMC电路输入端为长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的输入端IN，恒流调光驱动模组的输出端为长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的输出端OUT；

所述的防雷和EMC电路输出端与恒流调光驱动模组输入端连接，防雷和EMC电路是整个设备的前级保护，防雷击、防浪涌电压电流及防电磁干扰；

所述的恒流调光驱动模组采用多个电路性能一致的恒流调光驱动模块并联组成；

所述的MCU控制模块内部所带的PWM信号电路I/O端口连接到恒流调光驱动模组中各个驱动模块相应端口(即每个驱动模块调光接口处)，MCU控制模块依据路灯控制中心的控制命令和策略，适时控制不同驱动模块的工作状态；使不同驱动模块处在“满功率”状态、“调光”状态，或“关断休息”状态，并使每个驱动模块工作采取“轮休策略”，且定位发生故障的恒流调光驱动模块；同时记录故障原因；

所述的通讯模块与MCU控制模块相应的I/O端口进行双向反馈连接，通讯模块把路灯控制中心的控制命令和策略传送给MCU控制模块；同时通讯模块把MCU控制模块定位发生故障的驱动模块和记录故障原因的数据传送给控制中心；实现远程智能化控制和管理，远程传输数据和故障定位；

所述的微波模块或红外模块与MCU控制模块相应I/O端口进行单向连接，通过微波模块或红外模块实现车流量检测，检测数据迅速传送给MCU控制模块，MCU控制模块通过通讯模块再传到路灯控制中心，控制中心依据设定好的策略实时按流量调整路面照度；

所述的辅助电源输出端与MCU控制模块、通讯模块、微波模块/红外模块分别相连接，提供给该三个模块工作所需的电源，辅助电源的输入端与防雷和EMC电路输出端连接；

所述的电流电压采样电路(在恒流调光驱动模组中的每个驱动模块都设有该采样电路)输入端连接到相应驱动模块的输出端，其输出端连接到MCU控制模块相应的I/O端口。

本发明的特点及有益效果：

(1)延长了驱动电源使用寿命，使整个LED路灯灯具寿命延长。采用了智能化分组控制后，把大功率驱动电源划分为若干个小功率驱动模块，有利于减少发热和散热；同时每个小功率驱动模块在选择电解电容的容量时，灵活度更高，相对地可以把电容容量“裕度”放大点来延长电容寿命；每个驱动模块的工作采取“轮休策略”，延长了每个驱动模块的寿命；通过这三方面有利的改进，极大地延长了驱动电源的寿命。

(2)采用了智能化分组控制后，如果某一个或几个驱动模块出了故障(整个驱动电源只是输出功率变小)，不会影响整个亮灯情况。

(3)结合通讯模块，实现远程智能化调光及远程智能化管理和控制，远程传输数据和任意驱动模块的故障定位；对每个驱动模块进行智能管理后，如果某一个或几个驱动模块出了故障，可以立即找到发生故障的驱动模块，用正常的驱动模块进行替换；提升了路灯的智能化管理水平。

(4)结合微波模块或红外模块实现车流量检测，把数据传送给控制中心，控制中心依据自己的策略，实时按车流量调整路面照度。

附图说明

图1是本发明长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的结构框图。

图2是本发明长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源和LED路灯连接示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源结合附图及实施例说明如下：

本发明的实施例结构如图1所示，包括防雷和EMC电路、由五个电路性能一致的恒流调光驱动模块并联组成的恒流调光驱动模组、MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块、辅助电源、电流电压采样电路；其中：

所述的防雷和EMC电路输出端与恒流调光驱动模组输入端连接，防雷和EMC电路输入端为长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的输入端IN，恒流调光驱动模组的输出端为长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的输出端OUT；

所述的MCU控制模块内部所带的PWM信号电路I/O端口连接到恒流调光驱动模组中各个驱动模块相应端口(即每个驱动模块调光接口处)；

所述的通讯模块和MCU控制模块相应的I/O端口进行双向反馈连接，通讯方式可以采用Zigbee通讯、Wifi通讯、电力载波通讯等；

所述的微波模块或红外模块与MCU控制模块相应I/O端口进行单向连接；

所述的辅助电源输出端与MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块分别相连接，辅助电源的输入端与防雷和EMC电路输出端连接来给自己取电；

所述的电流电压采样电路(在恒流调光驱动模组中的每个驱动模块都设有该采样电路)输入端连接到相应驱动模块的输出端，其输出端连接到MCU控制模块相应的I/O端口。

本发明的上述各部分的实施例组成及功能详细说明如下：

恒流调光驱动模组中每个驱动模块都采用电路性能一致的恒流调光驱动模块，其“个数”可以根据需要来选择(可以两个、三个、四个、五个或更多个)；每个驱动模块的功率根据LED路灯的功率和恒流调光驱动模组中驱动模块“个数”来确定，比如150瓦的LED路灯，若选择的“个数”是三个，每个驱动模块的功率选择50瓦；若选择的“个数”是五个，每个驱动模块的功率选择30瓦。并且对每个驱动模块进行智能管理后，每个驱动模块的每天工作采取“轮休策略”。

防雷和EMC电路采用常规的电路，其中防雷部分采用型号是20D621的压敏电阻，防雷电压等级是10KV。防雷和EMC电路形成整个设备的前级保护(设备的后级保护由每个驱动模块中的各自保护电路组成)，防雷击、防浪涌电压电流及防电磁干扰。

MCU控制模块采用TMS320F28335型号及***电路组成。MCU控制模块依据路灯控制中心的控制命令和策略，适时控制恒流调光驱动模组中不同驱动模块的工作状态，使不同驱动模块处在“满功率”状态、“调光”状态或“关断休息”状态；MCU控制模块定位发生故障的驱动模块，同时记录故障原因(驱动模块输出开路，驱动模块输出短路，驱动模块输出过电压，驱动模块输出过流等)。

通讯模块采用型号是mc13224的Zigbee通讯模块，通讯方式采用的是Zigbee通讯，。Zigbee通讯模块把控制中心的控制命令和策略传送给MCU控制模块；同时Zigbee通讯模块把MCU控制模块定位发生故障的驱动模块和记录故障原因的数据传送给控制中心；实现远程智能化控制和管理，远程传输数据和故障定位，方便人员管理和维护灯具。

微波模块采用型号为HB100的微波模块，通过微波模块实现车流量检测，把检测到的数据迅速传送给MCU控制模块，MCU控制模块通过Zigbee通讯模块再把数据传到路灯控制中心，路灯控制中心依据设定好的策略实时按流量调整路面照度。

辅助电源采用型号为安森美NCP1230芯片，提供给MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块中芯片工作所需的电源。

电流电压采样电路采用常规电路，把采样到的数据传送给MCU控制模块。

本发明提出的一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源实施例，结合图2说明其工作过程如下：

市电电源连接到本实施例的输入端IN，本实施例的输出端OUT连接到LED光源路灯，经过本实施例长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源把市电电源220V交流电转换成LED光源路灯所需求的直流电，五个驱动模块并联给LED光源路灯供电，在MCU控制模块控制下工作如下：

五个驱动模块并联给LED光源路灯供电。满亮度时，五个驱动模块满功率输出。当需要调光时，分以下四种情况。

100％-80％亮度：调五个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态。

80％-60％亮度：调剩下四个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态。

60％-40％亮度：调剩下三个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态。

40％-20％亮度：调剩下两个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态。当最后不需要光源时，关断剩下的最后一个满功率工作的驱动模块。

等下次需要给LED光源路灯供电，满亮度时，五个驱动模块满功率输出。当需要调光时，MCU控制模块适时控制驱动模块进行调光，并且控制驱动模块采取“轮休策略”，也就是上次先退出工作的，这次是一直满功率工作直到最后关断退出，以此类推。

MCU控制模块的控制过程由本领域的编程人员根据常规技术编制而成，并预先嵌入MCU控制模块中即可。

Claims (1)

1.一种长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源，其特征在于：该电源包括防雷和EMC电路、恒流调光驱动模组、MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块、辅助电源、电流电压采样电路；所述防雷和EMC电路输入端为长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的输入端IN，恒流调光驱动模组的输出端为长寿命智能LED路灯恒流调光驱动电源的输出端OUT；

所述的防雷和EMC电路输出端与恒流调光驱动模组输入端连接，防雷和EMC电路是整个设备的前级保护，防雷击、防浪涌电压电流及防电磁干扰；

所述的恒流调光驱动模组采用多个电路性能一致的恒流调光驱动模块并联组成，其“个数”根据需要来选择，每个驱动模块的功率根据LED路灯的功率和恒流调光驱动模组中驱动模块“个数”来确定，多个驱动模块的功率总和等于一盏灯具的功率；并且对每个驱动模块进行智能管理后，每个驱动模块的每天工作采取“轮休策略”，所述个数为5；

所述的MCU控制模块内部所带的PWM信号电路I/O端口连接到恒流调光驱动模组中各个驱动模块相应端口，MCU控制模块依据路灯控制中心的控制命令和策略，适时控制不同驱动模块的工作状态；使不同驱动模块处在“满功率”状态、“调光”状态，或“关断休息”状态；即给LED光源路灯供电，满亮度时，每个驱动模块满功率输出；当需要调光时，分以下四种情况：

100％-80％亮度：调5个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态；

80％-60％亮度：调剩下数个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态；

60％-40％亮度：调剩下数个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态；

40％-20％亮度：调剩下数个驱动模块中任意一个，使其工作在调光状态，直到该驱动模块关断退出工作，处在休息状态；当最后不需要光源时，关断剩下的最后满功率工作的驱动模块；

等下次需要给LED光源路灯供电，满亮度时，每个驱动模块满功率输出；当需要调光时，MCU控制模块适时控制驱动模块进行调光，并且控制驱动模块采取“轮休策略”，即上次先退出工作的，这次是一直满功率工作直到最后关断退出；且定位发生故障的驱动模块，同时记录故障原因；

所述的通讯模块与MCU控制模块相应的I/O端口进行双向反馈连接，通讯模块把路灯控制中心的控制命令和策略传送给MCU控制模块；同时通讯模块把MCU控制模块定位发生故障的驱动模块和记录故障原因的数据传送给控制中心；实现远程智能化控制和管理，远程传输数据和故障定位；

所述的微波模块或红外模块与MCU控制模块相应I/O端口进行单向连接；通过微波模块或红外模块实现车流量检测，检测数据迅速传送给MCU控制模块，MCU控制模块通过通讯模块再传到路灯控制中心，控制中心依据设定好的策略实时按流量调整路面照度；

所述的辅助电源输出端与MCU控制模块、通讯模块、微波模块或红外模块分别相连接，提供给该三个模块工作所需的电源，辅助电源的输入端与防雷和EMC电路输出端连接；

所述的电流电压采样电路输入端连接到相应驱动模块的输出端，其输出端连接到MCU控制模块相应的I/O端口。