CN104023447B - 一种太阳能市电互补可调led投光灯系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统及其控制方法。包括一太阳能充放电控制器及与该太阳能充放电控制器连接的太阳能电池单元、市电、蓄电池组和PWM调光控制单元；太阳能电池单元包括若干固定于通信基站的用于采集太阳能的太阳能采集装置；所述PWM调光控制单元包括若干PWM调光控制模块，所述PWM调光控制模块包括LED恒流驱动电路和用于控制所述LED恒流驱动电路输出功率的PWM控制电路；所述LED恒流驱动电路的输出端连接至LED投光灯。本发明系统电路结构简单，易于实现，便于实际生产推广，太阳能采集装置的特殊结构能够有效的提高太阳能采集效率；且采用本发明的方法能够有效的延长LED灯的照明时间。

Description

一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统及其控制方法。

背景技术

现在的LED路灯一般都是结合太能能供电，来使其发光，且LED灯通常是保持固定功率输出，即全天候同一发光亮度，这样一旦出现阴雨天或者光照不够的情况，很有可能难以给LED灯供电，即使得LED灯不发光，起不到LED路灯该有的路灯作用；故急需一种能够延长LED灯照明时间的控制电路及控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效的延长LED灯的照明时间的太阳能市电互补可调LED投光灯系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，包括一太阳能充放电控制器及与该太阳能充放电控制器连接的太阳能电池单元、市电、蓄电池组和PWM调光控制单元；所述太阳能电池单元包括若干固定于通信基站的用于采集太阳能的太阳能采集装置；所述PWM调光控制单元包括若干PWM调光控制模块，所述PWM调光控制模块包括LED恒流驱动电路和用于控制所述LED恒流驱动电路输出功率的PWM控制电路；所述LED恒流驱动电路的输出端连接至LED投光灯；所述PWM控制电路包括一稳压芯片和一运放芯片，所述稳压芯片的输入端连接至电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端经并联连接的电容R6和电阻R4连接至GND，所述电阻R3的另一端还连接至运放芯片的第一正相输入端，所述稳压芯片的输出端经电容C8与稳压芯片的第三端连接，所述稳压芯片的输出端还经电阻R6连接至运放芯片的第二反相输入端和电阻R7的一端，该电阻R7的另一端连接至地，所述稳压芯片的输出端还连接至运放芯片的+VS端，所述稳压芯片的第三端还连接至GND；所述运放芯片的第一反相输入端经并联连接的电容C7和电阻R10与运放芯片的第一输出端连接，所述运放芯片的第一反相输入端还连接至电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接至运放芯片的第二输出端和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接至运放芯片的第二正相输入端和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接至运放芯片的第一输出端，所述运放芯片的-VS端连接至GND。

在本发明实施例中，所述太阳能采集装置包括支杆、固定件、可调辅助杆、连接至所述太阳能充放电控制器的太阳能电池组和限位件；所述太阳能电池组包括若干太阳能电池组件；所述限位件包括套设于所述支杆上的可滑动套管和用于将该可滑动套管固定在支杆上的限位螺丝；所述支杆一端铰接于太阳能电池组件背面，所述支杆另一端固定于所述固定件上；所述可调辅助杆一端铰接于太阳能电池组件背面，所述可调辅助杆另一端铰接于可滑动套管上；所述固定件用于将太阳能电池组件固定于通信基站上。

在本发明实施例中，所述太阳能电池组与所述太阳能充放电控制器的连接方式如下：所述太阳能电池组包括第一至第四太阳能电池组件；所述第一太阳能电池组件的负极连接至第一T型接头横向段的一端，所述第一T型接头横向段的另一端与第二太阳能电池组件的负极连接，所述第一太阳能电池组件的正极连接至第二T型接头横向段的一端，所述第二T型接头横向段的另一端与第二太阳能电池组件的正极连接；所述第三太阳能电池组件的负极连接至第三T型接头横向段的一端，所述第三T型接头横向段的另一端与第四太阳能电池组件的负极连接，所述第三太阳能电池组件的正极连接至第四T型接头横向段的一端，所述第四T型接头横向段的另一端与第四太阳能电池组件的正极连接；所述第一T型接头纵向段的一端连接至第五T型接头横向段的一端，所述第五T型接头横向段的另一端与第三T型接头纵向段的一端连接；所述第二T型接头纵向段的一端连接至第六T型接头横向段的一端，所述第六T型接头横向段的另一端与第四T型接头纵向段的一端连接；所述第五T型接头纵向段的一端和第六T型接头纵向段的一端分别连接至太阳能充放电控制器的负极和正极。

在本发明实施例中，所述第一至第六T型接头均为三向接头，且该些T型接头接线电缆均为双芯电缆。

在本发明实施例中，所述LED恒流驱动电路包括一LED驱动芯片，所述LED驱动芯片的VIN端与稳压管D2的一端、稳压管D3的一端、电容C3的一端、电阻R1的一端以及所述稳压芯片的输入端，所述稳压管D2的另一端连接至所述太阳能充放电控制器的输出端，所述稳压管D3的另一端与电容C3的另一端相连接至GND，所述电阻R1的另一端连接至所述LED驱动芯片的RON端；所述LED驱动芯片的VCC端经一电容C2连接至GND，所述LED驱动芯片的GND端连接至GND，所述LED驱动芯片的BOOT端经电容C1连接至所述LED驱动芯片的SW端及稳压管D1的一端，所述稳压管D1的另一端连接至GND，所述LED驱动芯片的SW还连接至电感L1的一端，所述电感L1的另一端经电容C0与所述LED驱动芯片的CS端及电阻R2的一端连接，该电阻R2的另一端连接至GND，所述电感L1的另一端还连接至所述LED灯的第一输入端，所述LED驱动芯片的CS端还连接至所述LED灯的第二输入端，所述LED驱动芯片的DIM端连接至所述运放芯片的第二输出端。

本发明还提供了一种可调LED投光灯系统的控制方法，包括如下步骤，

步骤S01：检测太阳能电池单元输出电压；

步骤S02：根据步骤S01检测的太阳能电池单元输出电压，太阳能充放电控制器控制由市电或太阳能电池单元对蓄电池组进行充电，具体为：当太阳能电池单元输出电压≥阈值电压时，太阳能充放电控制器采用太阳能电池单元对蓄电池组进行充电；当太阳能电池单元输出电压≤阈值电压时，太阳能充放电控制器切换至市电对蓄电池组进行充电；

步骤S03：检测蓄电池组输出电压；

步骤S04：根据步骤S03检测的蓄电池组输出电压，控制PWM控制电路的输出电平，进而控制LED恒流驱动电路的输出功率，从而控制LED投光灯的照明亮度。

在本发明实施例中，所述步骤S04的具体控制方式为：设蓄电池组输出电压的高压阈值为A，蓄电池组输出电压的低压阈值为B，当蓄电池组输出电压≥A时，蓄电池组处于饱和状态，PWM控制电路输出高电平，LED恒流驱动电路全功率输出；当B≤蓄电池组输出电压≤A时，PWM控制电路占空比随电压变小而变小，LED恒流驱动电路输出功率随之变小；当蓄电池组输出电压＝B时，PWM控制电路输出占空比为0.5，LEN恒流驱动电路为半功率输出；当蓄电池组输出电压＜B时，PWM控制电路输出为低电平，LED恒流驱动电路关闭输出。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明系统电路结构简单，易于实现，便于实际生产推广；且采用本发明的方法能够有效的延长LED灯的照明时间；

2、本发明太阳能采集装置结构使得无论在何种地形均能保证太阳能电池板与水平面成40度摆放，达到最佳的采光效率、并达到良好的防尘效果；

3、本发明系统能够很好的利用太阳能与市电的双重供电，达到了节能目的；

4、本发明采用T型接头进行太阳能电池组件的连接，避免了传统接线的缠绕和杂乱；且由于采用了T型接头方便了太阳能电池组件的后期维护，无需通过剪线、接线等繁琐方式，只需通过接头的拔插，即可完成维护过程；并对用电安全起到了良好的预防作用，不易于发生因漏电产生的火灾等问题。

附图说明

图1为本发明太阳能市电互补可调LED投光灯系统原理图。

图2为本发明PWM调光控制驱动原理图。

图3为本发明太阳能采集装置的结构图。

图4为本发明太阳能电池组件与太阳能充放电控制器的连接方式示意图。

图5为本发明的一种T型接头结构。

图6是本发明的另一种T型接头结构。

图7是本发明T型接头的接头连接结构的剖视图。

图中，1-太阳能电池组件，2-支杆，3-可调辅助杆，4-固定件，5-可滑动套管，6-限位螺丝，7-太阳能电池单元，71至74-太阳能电池组件，710至760-T型接头，8-T型接头的公头，9-T型接头的母头。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

如图1-2所示，本发明一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，包括一太阳能充放电控制器及与该太阳能充放电控制器连接的太阳能电池单元、市电、蓄电池组和PWM调光控制单元；所述太阳能电池单元包括若干固定于通信基站的用于采集太阳能的太阳能采集装置；所述PWM调光控制单元包括若干PWM调光控制模块，所述PWM调光控制模块包括LED恒流驱动电路和用于控制所述LED恒流驱动电路输出功率的PWM控制电路；所述LED恒流驱动电路的输出端连接至LED投光灯；所述PWM控制电路包括一稳压芯片和一运放芯片，所述稳压芯片的输入端连接至电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端经并联连接的电容R6和电阻R4连接至GND，所述电阻R3的另一端还连接至运放芯片的第一正相输入端，所述稳压芯片的输出端经电容C8与稳压芯片的第三端连接，所述稳压芯片的输出端还经电阻R6连接至运放芯片的第二反相输入端和电阻R7的一端，该电阻R7的另一端连接至地，所述稳压芯片的输出端还连接至运放芯片的+VS端，所述稳压芯片的第三端还连接至GND；所述运放芯片的第一反相输入端经并联连接的电容C7和电阻R10与运放芯片的第一输出端连接，所述运放芯片的第一反相输入端还连接至电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接至运放芯片的第二输出端和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接至运放芯片的第二正相输入端和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接至运放芯片的第一输出端，所述运放芯片的-VS端连接至GND。

如图3所示，所述太阳能采集装置包括支杆2、固定件4、可调辅助杆3、连接至所述太阳能充放电控制器的太阳能电池组和限位件；所述太阳能电池组包括若干太阳能电池组件1；所述限位件包括套设于所述支杆上的可滑动套管5和用于将该可滑动套管5固定在支杆2上的限位螺丝6；所述支杆2一端铰接于太阳能电池组件1背面，所述支杆2另一端固定于所述固定件4上；所述可调辅助杆3一端铰接于太阳能电池组件1背面，所述可调辅助杆3另一端铰接于可滑动套管5上；所述固定件4用于将太阳能电池组件1固定于通信基站上。

如图4所示，所述太阳能电池组与所述太阳能充放电控制器的连接方式如下：

太阳能电池组件71的负极连接T型接头710的a端，并经由T型接头710的b端与太阳能电池组件72的负极连接；太阳能电池组件71的正极连接T型接头720的A端，并经由T型接头720的B端与太阳能电池组件72的正极连接；T型接头710的c端与T型接头750的d端连接；T型接头720的C端与T型接头760的D端连接；同理，太阳能电池组件73、太阳能电池组件74、T型接头730和T型接头740也如上述连接方式类似，且T型接头730和T型接头740分别连接至T型接头750的f端和T型接头760的F端。

经上述连接，T型接头750的e端和T型接头760的E端分别连接至太阳能充放电控制器1的负极和正极。

如图5和图6所示，分别为本发明采用的两种T型接头，均为三向接头，且该些T型接头接线电缆均为双芯电缆；根据具体连接情况选择图5的两短一长结构的T型接头或图6的两长一短结构的T型接头。

如图7所示，一T型接头的公头8与另一T型接头的母头9的连接方式。

如图2所示，所述LED恒流驱动电路包括一LED驱动芯片，所述LED驱动芯片的VIN端与稳压管D2的一端、稳压管D3的一端、电容C3的一端、电阻R1的一端以及所述稳压芯片的输入端，所述稳压管D2的另一端连接至所述太阳能充放电控制器的输出端，所述稳压管D3的另一端与电容C3的另一端相连接至GND，所述电阻R1的另一端连接至所述LED驱动芯片的RON端；所述LED驱动芯片的VCC端经一电容C2连接至GND，所述LED驱动芯片的GND端连接至GND，所述LED驱动芯片的BOOT端经电容C1连接至所述LED驱动芯片的SW端及稳压管D1的一端，所述稳压管D1的另一端连接至GND，所述LED驱动芯片的SW还连接至电感L1的一端，所述电感L1的另一端经电容C0与所述LED驱动芯片的CS端及电阻R2的一端连接，该电阻R2的另一端连接至GND，所述电感L1的另一端还连接至所述LED灯的第一输入端，所述LED驱动芯片的CS端还连接至所述LED灯的第二输入端，所述LED驱动芯片的DIM端连接至所述运放芯片的第二输出端。

为了实现上述系统的控制，本发明还提供了一种可调LED投光灯系统的控制方法，包括如下步骤，

步骤S01：检测太阳能电池单元输出电压；

步骤S02：根据步骤S01检测的太阳能电池单元输出电压，太阳能充放电控制器控制由市电或太阳能电池单元对蓄电池组进行充电，具体为：当太阳能电池单元输出电压（即光照充足时）≥阈值电压时，太阳能充放电控制器采用太阳能电池单元对蓄电池组进行充电；当太阳能电池单元输出电压（即光照不足或阴雨天时）≤阈值电压时，太阳能充放电控制器切换至市电对蓄电池组进行充电；

步骤S03：检测蓄电池组输出电压；

步骤S04：根据步骤S03检测的蓄电池组输出电压，控制PWM控制电路的输出电平，进而控制LED恒流驱动电路的输出功率，从而控制LED投光灯的照明亮度。

所述步骤S04的具体控制方式为：设蓄电池组输出电压的高压阈值为A，蓄电池组输出电压的低压阈值为B，当蓄电池组输出电压≥A时，蓄电池组处于饱和状态，PWM控制电路输出高电平，LED恒流驱动电路全功率输出；当B≤蓄电池组输出电压≤A时，PWM控制电路占空比随电压变小而变小，LED恒流驱动电路输出功率随之变小；当蓄电池组输出电压＝B时，PWM控制电路输出占空比为0.5，LEN恒流驱动电路为半功率输出；当蓄电池组输出电压＜B时，PWM控制电路输出为低电平，LED恒流驱动电路关闭输出。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，其特征在于：包括一太阳能充放电控制器及与该太阳能充放电控制器连接的太阳能电池单元、市电、蓄电池组和PWM调光控制单元；所述太阳能电池单元包括若干固定于通信基站的用于采集太阳能的太阳能采集装置；所述PWM调光控制单元包括若干PWM调光控制模块，所述PWM调光控制模块包括LED恒流驱动电路和用于控制所述LED恒流驱动电路输出功率的PWM控制电路；所述LED恒流驱动电路的输出端连接至LED投光灯；所述PWM控制电路包括一稳压芯片和一运放芯片，所述稳压芯片的输入端连接至电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端经并联连接的电容R6和电阻R4连接至GND，所述电阻R3的另一端还连接至运放芯片的第一正相输入端，所述稳压芯片的输出端经电容C8与稳压芯片的第三端连接，所述稳压芯片的输出端还经电阻R6连接至运放芯片的第二反相输入端和电阻R7的一端，该电阻R7的另一端连接至地，所述稳压芯片的输出端还连接至运放芯片的+VS端，所述稳压芯片的第三端还连接至GND；所述运放芯片的第一反相输入端经并联连接的电容C7和电阻R10与运放芯片的第一输出端连接，所述运放芯片的第一反相输入端还连接至电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接至运放芯片的第二输出端和电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接至运放芯片的第二正相输入端和电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接至运放芯片的第一输出端，所述运放芯片的-VS端连接至GND。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，其特征在于：所述太阳能采集装置包括支杆、固定件、可调辅助杆、连接至所述太阳能充放电控制器的太阳能电池组和限位件；所述太阳能电池组包括若干太阳能电池组件；所述限位件包括套设于所述支杆上的可滑动套管和用于将该可滑动套管固定在支杆上的限位螺丝；所述支杆一端铰接于太阳能电池组件背面，所述支杆另一端固定于所述固定件上；所述可调辅助杆一端铰接于太阳能电池组件背面，所述可调辅助杆另一端铰接于可滑动套管上；所述固定件用于将太阳能电池组件固定于通信基站上。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，其特征在于：所述太阳能电池组与所述太阳能充放电控制器的连接方式如下：所述太阳能电池组包括第一太阳能电池组件、第二太阳能电池组件、第三太阳能电池组件、第四太阳能电池组件；所述第一太阳能电池组件的负极连接至第一T型接头横向段的一端，所述第一T型接头横向段的另一端与第二太阳能电池组件的负极连接，所述第一太阳能电池组件的正极连接至第二T型接头横向段的一端，所述第二T型接头横向段的另一端与第二太阳能电池组件的正极连接；所述第三太阳能电池组件的负极连接至第三T型接头横向段的一端，所述第三T型接头横向段的另一端与第四太阳能电池组件的负极连接，所述第三太阳能电池组件的正极连接至第四T型接头横向段的一端，所述第四T型接头横向段的另一端与第四太阳能电池组件的正极连接；所述第一T型接头纵向段的一端连接至第五T型接头横向段的一端，所述第五T型接头横向段的另一端与第三T型接头纵向段的一端连接；所述第二T型接头纵向段的一端连接至第六T型接头横向段的一端，所述第六T型接头横向段的另一端与第四T型接头纵向段的一端连接；所述第五T型接头纵向段的一端和第六T型接头纵向段的一端分别连接至太阳能充放电控制器的负极和正极。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，其特征在于：所述第一至第六T型接头均为三向接头，且该些T型接头接线电缆均为双芯电缆。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能市电互补可调LED投光灯系统，其特征在于：所述LED恒流驱动电路包括一LED驱动芯片，所述LED驱动芯片的VIN端与稳压管D2的一端、稳压管D3的一端、电容C3的一端、电阻R1的一端以及所述稳压芯片的输入端，所述稳压管D2的另一端连接至所述太阳能充放电控制器的输出端，所述稳压管D3的另一端与电容C3的另一端相连接至GND，所述电阻R1的另一端连接至所述LED驱动芯片的RON端；所述LED驱动芯片的VCC端经一电容C2连接至GND，所述LED驱动芯片的GND端连接至GND，所述LED驱动芯片的BOOT端经电容C1连接至所述LED驱动芯片的SW端及稳压管D1的一端，所述稳压管D1的另一端连接至GND，所述LED驱动芯片的SW还连接至电感L1的一端，所述电感L1的另一端经电容C0与所述LED驱动芯片的CS端及电阻R2的一端连接，该电阻R2的另一端连接至GND，所述电感L1的另一端还连接至所述LED灯的第一输入端，所述LED驱动芯片的CS端还连接至所述LED灯的第二输入端，所述LED驱动芯片的DIM端连接至所述运放芯片的第二输出端。

6.一种如权利要求1至5任意一项所述可调LED投光灯系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤S01：检测太阳能电池单元输出电压；

步骤S02：根据步骤S01检测的太阳能电池单元输出电压，太阳能充放电控制器控制由市电或太阳能电池单元对蓄电池组进行充电，具体为：当太阳能电池单元输出电压≥阈值电压时，太阳能充放电控制器采用太阳能电池单元对蓄电池组进行充电；当太阳能电池单元输出电压≤阈值电压时，太阳能充放电控制器切换至市电对蓄电池组进行充电；

步骤S03：检测蓄电池组输出电压；

步骤S04：根据步骤S03检测的蓄电池组输出电压，控制PWM控制电路的输出电平，进而控制LED恒流驱动电路的输出功率，从而控制LED投光灯的照明亮度。

7.根据权利要求6所述的一种可调LED投光灯系统的控制方法，其特征在于：所述步骤S04的具体控制方式为：设蓄电池组输出电压的高压阈值为A，蓄电池组输出电压的低压阈值为B，当蓄电池组输出电压≥A时，蓄电池组处于饱和状态，PWM控制电路输出高电平，LED恒流驱动电路全功率输出；当B≤蓄电池组输出电压≤A时，PWM控制电路占空比随电压变小而变小，LED恒流驱动电路输出功率随之变小；当蓄电池组输出电压＝B时，PWM控制电路输出占空比为0.5，LEN恒流驱动电路为半功率输出；当蓄电池组输出电压＜B时，PWM控制电路输出为低电平，LED恒流驱动电路关闭输出。