CN102313238A - 带亮度调整及发用电同步太阳能公路隧道led照明系统 - Google Patents

带亮度调整及发用电同步太阳能公路隧道led照明系统 Download PDF

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Abstract

一种带亮度调整及发用电同步太阳能公路隧道LED照明系统，通过控制器分别连接控制光伏电池组件、蓄电池组和LED恒流驱动及亮度调整电路；由电源选择电路选择使用蓄电池供电或滤波器的输出供电给LED恒流驱动及亮度调整电路；通过自动调整公路隧道内部LED照明亮度，使隧道内外的光照强度具有一致性，从而避免对人眼的损伤甚至车祸的发生，同时照明亮度的自动调节也实现系统用电负荷与太阳能电池发电量的同步，能使太阳能发电系统更高效、更安全、更节能。

Description

带亮度调整及发用电同步太阳能公路隧道LED照明系统
技术领域
本发明涉及利用太阳能进行公路隧道照明领域，尤其是一种可根据外部光照对隧道内LED灯照明亮度进行自动调整，保持隧道内外亮度一致，实现照明系统用电负荷与太阳能电池发电量的同步的太阳能公路隧道LED照明系统。
背景技术
近年来，国家公路建设快速延伸，因我国地形复杂，山地众多，故公路隧道的使用也不断增多。根据我国公路隧道通风照明设计规范的要求，400m以上的公路隧道需要安装照明设施。但公路隧道大多建设在人烟稀少的山区，这里架线成本较高，线路故障易发，供电成本及供电可靠性成为了公路隧道照明系统的难题。因此目前我国公路隧道安装照明系统的非常少，大多不安装或安装不使用。太阳能公路隧道照明系统利用光伏发电量、日照强度、隧道灯光亮度要求三者一致的特点，为公路隧道供电提供了一种低成本、绿色环保的解决方案，同时LED灯耗能小、寿命长、无污染，较适合在公路隧道照明系统中使用。但如太阳能公路隧道照明系统不对隧道内照明亮度进行控制，则会导致照明质量差，当光线由亮转暗或由暗转亮都会导致人眼的暂时“失明”，而公路隧道交通事故往往就是在司机“失明”的几秒钟内发生。因此，保证公路隧道内的光照与隧道外光照的一致性，成为了公路隧道照明系统质量的关键。同时，若不对LED亮度进行自动调整也会导致太阳能电池发电量与LED灯用电负荷的不同步，光伏电池供电常因外部光照变化对照明系统用电负荷出现电能浪费或过载的现象，对供电的安全及电能的利用率带来很大的影响。
发明内容
本发明要解决的问题是现有公路隧道照明供电困难、成本过高、照明质量不高、光伏电池供电常因外部光照变化对照明系统用电负荷出现电能浪费或过载的现象。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种带亮度调整及发用电同步太阳能公路隧道LED照明系统，包括LED串联组件，蓄电池组，光伏电池组件及将其产生的电能滤除电磁干扰后再输出的滤波器，还包括，
控制器、电源选择电路和LED恒流驱动及亮度调整电路；
所述控制器分别连接并控制光伏电池组件、蓄电池组和LED恒流驱动及亮度调整电路；
所述滤波器有一路输出连接蓄电池组；
电源选择电路的输入端分别与蓄电池组的输出和滤波器的另一路输出相连接，当滤波器的输出电压低于某一门槛电压时，电源选择电路选择使用蓄电池供电给LED恒流驱动及亮度调整电路，当滤波器的输出电压高于该门槛电压时，电源选择电路选择使用滤波器的输出供电给LED恒流驱动及亮度调整电路；
LED恒流驱动及亮度调整电路驱动连接LED串联组件。
进一步，所述控制器中包括太阳能电池控制及保护电路单元，该电路单元完成对光伏电池组件和蓄电池组的充放电的控制及各种保护的实现。
进一步，所述控制器中还包括A/D模块、光强检测单元和LED亮度调节控制单元，所述A/D模块将光伏电池组件的输出电压进行A/D转换，其输出信号经光强检测模块测算出外部环境的光照度，再经LED亮度调节控制模块处理输出给LED恒流驱动及亮度调节电路，经由其调节LED的亮度。
本发明具有的优点和积极效果是：通过自动调整公路隧道内部LED照明亮度，使隧道内外的光照强度具有一致性，从而避免对人眼的损伤甚至车祸的发生，同时照明亮度的自动调节也实现系统用电负荷与太阳能电池发电量的同步，能使太阳能发电系统更高效、更安全、更节能的为公路隧道的照明系统进行供电。
附图说明
图1是本发明的电路结构原理图
图中：1、控制器；2、光伏电池组件；3、滤波器；4、蓄电池组；5、电源选择电路；6、LED恒流驱动及亮度调节电路；7、LED串联组件；11、太阳能电池控制及保护电路单元；12、A/D模块；13、光强检测单元；14、LED亮度调节控制单元。
具体实施方式
本发明提供了一种可通过太阳能光伏组件在不同日照强度下输出特性曲线特性的不同，根据对外部光强进行测量反馈的光强对LED灯进行亮度调整，使隧道内的照明亮度与外部光照强度保持一致性，实现照明系统用电负荷与太阳能电池发电量的同步的太阳能公路隧道LED照明系统。
下面结合附图具体说明，如图1所示，本发明太阳能公路隧道LED照明系统，包括光伏电池组件2、蓄电池4、滤波器3、控制器1、电源选择电路5、LED恒流驱动及亮度调整电路6、LED串联组件7。
光伏电池组件2与滤波器3、控制器1相连接；滤波器3与蓄电池组4及电源选择电路5相连接；控制器1与光伏电池组件2、蓄电池组4、LED恒流驱动及亮度调整电路6相连接；蓄电池组4与电源选择电路5、滤波器3及控制器1相连接；所述电源选择电路与蓄电池组、滤波器及LED恒流驱动及亮度调整电路相连接；所述LED恒流驱动及亮度调整电路与控制器、电源选择电路及LED串联组件相连接；所述LED串联组件与LED恒流驱动及亮度调整电路相连接。
控制器1通过其内部的太阳能控制及保护电路单元11完成对光伏电池组件2和蓄电池组4的充放电的控制及各种保护的实现。因外部光照强度的变化，光伏电池组2的功率输出曲线会有不同，控制器1调节光伏电池板的输出电流及电压以达到光伏发电的MPPT(最大功率点跟踪)，达到光伏发电的最大效率。
当外界光照强度达到使光伏电池输出功率大于LED照明所需功率时，充放电控制回路控制光伏电池组对蓄电池组进行充电。本方案蓄电池组采取阶段充电方式。当蓄电池组电量较低时，对蓄电池组以1C的电流进行恒流快充；当蓄电池组电压接近额定电压时，对蓄电池组以额定电压值为基准进行恒压充电，当电流为零时，电池充满，停止充电。
对蓄电池组的保护包括蓄电池组的过充保护、过放保护、反充保护、过载保护、温度保护。
光伏电池组件产生的电能首先通过滤波器实现其电磁干扰的滤除，滤除后的电源可以对蓄电池进行充电也可以直接为LED恒流驱动电流进行供电。
电源选择电路5可以选择是光伏电池组或蓄电池组为LED驱动及亮度调节电路供电，蓄电池可以保证阴天或者夜晚对LED的供电要求。
电源选择电路5模块相当于一模拟开关，根据外部光伏电池电压的高低选择直接用外部光伏电池即直接由滤波器的输出供电还是用蓄电池组的输出供电。当阴天或者黑天光伏电池组电压低于某一门槛电压时，选择使用蓄电池供电。
控制器内部的A/D模块12，通过对光伏电池组件的输出电压进行A/D转换，其输出信号经光强检测模块测算出外部环境的光照度，再经LED亮度调节控制模块处理输出给LED恒流驱动及亮度调节电路，经由其调节LED的亮度，从而实现通过外部的光照度的反馈调节LED的亮度。因LED亮度近似正比流经LED的电流，本方案采取PWM控制方式对LED驱动所需的恒流源进行调节，从而完成对LED亮度的自动控制，实现照明系统用电负荷与太阳能电池发电量的同步。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种带亮度调整及发用电同步太阳能公路隧道LED照明系统，包括LED串联组件，蓄电池组，光伏电池组件及将其产生的电能滤除电磁干扰后再输出的滤波器，其特征在于还包括：
控制器、电源选择电路和LED恒流驱动及亮度调整电路；
所述控制器分别连接并控制光伏电池组件、蓄电池组和LED恒流驱动及亮度调整电路；
所述滤波器有一路输出连接蓄电池组；
电源选择电路的输入端分别与蓄电池组的输出和滤波器的另一路输出相连接，当滤波器的输出电压低于某一门槛电压时，电源选择电路选择使用蓄电池供电给LED恒流驱动及亮度调整电路，当滤波器的输出电压高于该门槛电压时，电源选择电路选择使用滤波器的输出供电给LED恒流驱动及亮度调整电路；
LED恒流驱动及亮度调整电路驱动连接LED串联组件。
2.根据权利要求1所述的太阳能公路隧道LED照明系统，其特征在于：所述控制器中包括太阳能电池控制及保护电路单元，该电路单元完成对光伏电池组件和蓄电池组的充放电的控制及各种保护的实现。
3.根据权利要求1所述的太阳能公路隧道LED照明系统，其特征在于：所述控制器中还包括A/D模块、光强检测单元和LED亮度调节控制单元，所述A/D模块将光伏电池组件的输出电压进行A/D转换，其输出信号经光强检测模块测算出外部环境的光照度，再经LED亮度调节控制模块处理输出给LED恒流驱动及亮度调节电路，经由其调节LED的亮度。
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