CN101483948A - 智能半导体照明灯 - Google Patents
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Abstract
智能半导体照明灯，其特征是采用不同发光角度的发光二极管进行组合配光以满足不同场合的照明要求，设置交流220V/直流12V至25V自动识别电路，直流供给正负极性自适应电路，并设置备份三端稳压器和散热组合装置的智能半导体照明装置。本发明可以广泛使用在各种照明场所，本发明环保、节能、高效、使用寿命长。
Description
技术领域；
本发明涉及一种智能半导体照明灯，更具体地说是采用不同发光角度的发光二极管进行组合配光以满足不同场合的照明要求，交直流供电自动识别和切换，直流正负极自适应，并设置备份三端稳压器和散热组合装置的智能半导体照明装置。
背景技术：
目前，只有一路驱动电路的照明灯在为道路、消防应急、地下车库等等一些重要场合照明时，如果驱动电路损坏使得照明中断，将会形成严重安全隐患甚至导致事故发生。从安全性角度来考虑，如果使用直流低电压的照明器错接入市电交流220V，照明器将极易被损坏。在使用直流电压供电时，如果正负极性接反，照明器将不能工作，同时也容易对照明器造成损坏。
发明内容：
本发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种智能半导体照明装置，一方面可靠工作和延长其使用寿命，另一方面实现交直流供电自动识别和切换，直流正负极自适应，自动备份。
本发明解决的技术方案是：
1、设置交流220V/直流12V至25V自动识别电路、直流供给正负极性自适应电路、智能备份驱动电路。
2、所述交流220V/直流12V至25V自动识别电路采用自偶变压器T1，所述的直流12V至25V电压经过U3、U5，设置由晶体管Q1驱动继电器J2，J2的触点开关J2-1和J2-2串接在回路中吸合，使得VI通过B2供给主三端稳压器U1。
3、所述直流供给电压正负极性自适应电路，采用全桥B2，无论进入B2输入端的直流电压正负极性如何，在B2的输出端均得到1脚为正、3脚为负的直流电压。
4、所述的智能备份切换电路，采用数字比较器LM339、智能三端稳压器781oU1、U2，所述的数字比较器输出端设置由晶体管D1、D2驱动的继电器J1，继电器J1的触点开关J1-1、J1-2串接在电路中联动。
本发明的结构特点也在于：
1、采用15°至90°不同发光角度的发光二极管进行组合配光。
2、小功率发光二极管的散热方式通过双面PCB板、导热云母布、导热硅脂与齿状铝材散热片逐层结合。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、采用15°至90°不同发光角度的小功率发光二极管进行组合，针对不同的照明区域和照明对象进行合理配光，从而达到照明范围和照度的要求。
2、具有自动输入交流220V/直流12V识别功能，防止因错接而造成的照明器损坏；
3、采用具有直流供给电压正负极性自适应电路，当外接直流供给电压正负极性接反时，照明器仍然能够正常工作；
4、采用智能三端稳压器7810作为驱动电路，它使得当直流供给电压12V至25V范围内，流过小功率发光二极管的电流为恒流，使其免受大电流的冲击，大大延长了发光二极管的使用寿命。
5、采用主和备份三端稳压器7810两套驱动电路，配合由数字比较器LM339构成的自动检测切换电路，对主三端稳压器进行实时检测，一旦发现主三端稳压器损坏，立即切换至备份三端稳压器继续保持照明，大大提高了安全性和可靠性。
6、采用众多高光效小功率发光二极管配合散热片制作大功率发光二极管照明器，更加节能、可靠。
附图说明；
下面结合附图对本发明进一步说明：
图1是本发明的系统组成图。
图2是本发明的具体实施电路原理图。
图3是本发明的散热结合装置示意图。
图4是串联调整式三端稳压器7810的内部电路框图。
以下通过具体实施方式对本发明作进一步描述：
具体实施方式：
图1中，交流/直流识别切换电路用以识别交流220V或者直流12V-25V，并切换至相应模式。直流正负极自适应电路可以确保照明器在直流供给电压正负极性任意接入的情况下正常工作。智能三端稳压器7810保证供给发光二极管为恒定电流，设置有主输三端稳压器和备份三端稳压器，切换电路与其输出端相连，检测电路检测主三端稳压器输出电压并控制切换器在主三端稳压器损坏时切换至备份三端稳压器，以保证照明器正常工作。散热组合装置将小功率发光二极管的热量导出，以保证小功率发光二极管的使用寿命。
参见图2，本实施例中，自偶变压器T1、全桥B1、三端稳压器U3、比较器U5、三极管Q1、稳压管D3、继电器J2以及少量外围元件构成了交流/直流识别切换电路。
当输入为交流市电220V时，T1的抽头端输出大于26V的交流电压，经过B1、C1后转变成约38V的直流电压，该直流电压经过U3稳定在18V后供给U5作为电源电压。D3将U5的反相输入端稳定在5.6V作为参考电压，通过选择R11和R13的分压比使得当C1上的电压大于26V时，U5的同相输入端大于5.6V，U5输出为高电平，Q1截止，J2不动作，保持其触点J2-1和J2-2常开，直流通路断开，市电交流220V通过开关稳压电压供给主三端稳压器U1。
当输入为小于25V的直流电压VI时，T1对直流呈现低阻，通过B1的正负全导通特性，在C1上得到略低于VI的电压VI1，VI1经过U3稳定在18V后供给U5作为电源电压，又因为VI1<25V，通过R11和R13的分压，U5的同相输入端小于5.6V，U5的输出端为低电平，Q1导通，J2动作，触点J2-1和J2-2吸合，使得VI通过B2供给主三端稳压器U1。
参见图2，本实施例中，B2构成电压正负极性自适应电路，利用全桥的正负全导通特性，使得无论进入B2输入端的直流电压正负极性如何，在B2的输出端均得到1脚为正、3脚为负的直流电压。
参见图2，本实施例中，驱动电路由主三端稳压器U1和备份三端稳压器U2组成，U1和U2均为7810，三端稳压器7810可以将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压。在其芯片内部集成有限流保护电路、过热保护电路、过压保护电路等，具有电压调整精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显著优点。
7810为串联调整式三端稳压器，其内部电路框图如图4。取样电路将输出电压Vo按比例取出，送入比较放大器与基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整电路，以使输出电压Vo保持稳定。
参见图2，继电器J1的常闭触点与U1输出端相连，J1的常开触点与U2的输出端相连，正常情况下U1通过J1常闭触点和限流电阻R1驱动发光二极管工作，当输入电压在+12V至+25V范围内波动时，U1可确保供给发光二极管的为恒定电流，这个电流的大小可以通过调整R1的阻值来选择。U3与外围元件组成检测和切换电路。U3内有4组比较器，本方案使用了其内部U3A和U3B两组比较器。
U3A同相输入端的电压取自U2的输出端，通过R2和R3的分压比确定了其参考电压。U3A的反相输入端取自U1的输出电压，当U1的输出VO1>9.8V时，U3A的反相输入端电压高于其同相输入端的电压，U3A输出为低电平，J1不动作，U1通过J1的常闭触点驱动发光二极管。当U1的输出VO1≤9.8V时，U3A的反相输入端电压将低于其同相输入端的电压，U3A输出为高电平，J1动作，J1的常开触点闭合并接通U2，同时断开U1。
同理，U3B的反相输入端的电压取自U2的输出端，通过R8和R10的分压比确定了其基准电压。U3B的同相输入端取自U1的输出电压，当U1的输出VO1<10.5V时，U3B的同相输入端电压低于其反相输入端的电压，U3B输出为低电平，J1不动作，U1通过J1-1的常闭触点驱动发光二极管。当U1的输出VO1≥10.5V时，U3B的同相输入端电压将高于其反相输入端的电压，U3B输出为高电平，J1动作，J1-1的常开触点闭合并接通U2，同时断开U1。J1-2与J1-1在J1动作时联动，以控制R6在U1输出过低或过高使得J1动作后接入U3A的反相输入端或者U3B的同相输入端，目的是确保切换的可靠性。
参见图3，数量众多的小功率发光二极管1通过双面PCB板2、导热硅脂3、导热云母布4、导热硅脂5与齿状铝材散热片6逐层结合。本散热片采用的是挤型散热片。挤型是散热片制造中最广泛使用的方式，产生锯齿状的鳍片以增加10～20％的效能，并具中有大约6的宽高比。由热阻所构成之网络来看，共包括了由发光二极管芯片到封装外壳的热阻Rjc，由封装外壳表面到PCB板到硅脂到导热云母布到硅脂再到散热片底部的热阻Rcs，以及热由散热片底部传到大气中之热阻Rsa三个部分。Rjc为封装本身的特性，发光二极管在制造厂家完成封装完成后此值就固定，因此选择Rjc小的发光二极管。为减小Rcs，采用了大面积双面敷铜PCB板、高效导热硅脂和表面光滑云母布。散热片的材料为铝，铝的热传导性可达209W/m-K，加工特性佳，成本低。
散热片的包络体积可由下式算出：
LogV＝1.4 x log W-0.8
式中，V为散热片的包络体积，单位cm3；W为输入功率，单位W。在本发明中，一套散热装置的输入功率为50W，即LogV＝1.4×log W-0.8＝1.4×log50-0.8＝1.4×1.7-0.8＝1.58，V＝38cm3
本发明散热片包络体积为27×32×1＝865cm3远大于38cm3，保证了散热效果。在全功率工作状态下，保证温度不高于+43℃。
Claims (6)
1、一种智能半导体照明灯，其特征是，设置交流220V/直流12V至25V自动识别电路、直流供给正负极性自适应电路、智能备份驱动电路。
2、根据权利要求书1所述的交流220V/直流12V至25V自动识别电路采用自偶变压器T1，所述的直流12V至25V电压经过U3、U5，设置由晶体管Q1驱动继电器J2，J2的触点开关J2-1和J2-2串接在回路中吸合，使得VI通过B2供给主三端稳压器U1。
3、根据权利要求书1所述的直流供给电压正负极性自适应电路，采用全桥B2，无论进入B2输入端的直流电压正负极性如何，在B2的输出端均得到1脚为正、3脚为负的直流电压。
4、根据权利要求书1所述的智能备份切换电路，采用数字比较器LM339、智能三端稳压器7810U1、U2，所述的数字比较器输出端设置由晶体管D1、D2驱动的继电器J1，继电器J的触点开关J1-1、J1-2串接在电路中联动。
5、根据权利要求书1所述的智能半导体照明灯，其特征是所述的半导体采用15°至90°不同发光角度的发光二极管进行组合配光。
6、根据权利要求书1所述的智能半导体照明灯，其特征是所述的半导体二极管采用小功率的二极管，所述小功率二极管的散热方式通过双面PCB板、导热云母布、导热硅脂与齿状铝材散热片逐层结合。
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