CN107241824B - 一种微光发电收集照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了照明显示技术领域内的一种微光发电收集照明装置，包括太阳能板PV、主控芯片IC1、充电电路、LED驱动电路、LED显示屏驱动电路和电源电路，太阳能板PV经过充电电路给蓄电池BT充电，主控芯片IC1控制蓄电池BT的充电状态，主控芯片IC1控制LED驱动电路中若干个发光二极管的亮度，主控芯片IC1分配太阳能板PV和蓄电池BT的电量后给LED显示屏驱动电路上的LED显示屏供电，电源电路给主控芯片IC1供电；本发明充电效率高，电池电量的分配可控，在不影响照明的前提下，保证LED显示屏和发光二极管足够长的点亮时间，充分利用太阳能板的电量，不浪费能源。

Description

一种微光发电收集照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置，特别涉及一种利用微光发电并将电能收集起来以照明的装置。

背景技术

随着人们节能环保观念的增强，很多照明设备不再采用市电供电，而是采用洁净易于获取的太阳能供电，同时，也不再使用白炽灯作为光源，而是使用节能、使用寿命长的LED。目前很多公交站台使用发光二极管将其点亮，夜里可为等待公交车的行人照明，发光二极管由太阳能板供电。

现有技术中，名称为“一种LED太阳能照明装置”的中国发明专利，申请日为2010.03.12，申请号为201010126749.2，授权公告日为2011.11.02，授权公告号为CN101776241 B，其结构具体的为，包括太阳能板、充电开干、电池、供电开关、逆变器、LED、充电比较器和供电比较器，太阳能板、充电开关、电池、供电开关、逆变器和LED依次连接，充电比较器的两个输入端分别连接太阳能板的正极和电池的正极，输出端连接至充电开关，供电比较器采用迟滞比较器，其输入端分别连接太阳能板的负极和电池的负极，比较二者的负极电位差后将结果送入MCU，MCU根据比较结果控制供电开关的通断；此设计中，电池对LED 的供电控制采用迟滞比较器，迟滞比较器的两个输入端分别采样太阳能板的负极电位和电池的负极电位，并比较二者的电位差，若太阳能板的负极采样电位高于电池的负极采样电位，则说明是白天，MCU 控制供电开关断开，电池不对LED 供电；当太阳能板的负极采样电位低于电池的负极采样电位时，迟滞比较器输出低电平，作用于MCU，控制供电开关闭合，电池为LED 供电；此电路结构只能判断出白天和黑夜，无法对电池电量进行合理分配，无法以最大功率给电池充电，电池的充电效率低，太阳光光线不好时电池很难充满电，无法合理分配电池电量，LED被点亮的时间短；另外，当判断出为黑夜时，无论太阳能板中是否存在剩余电量，太阳能板都无法对电池进行充电，或者说太阳能板的剩余电量无法再利用，造成能源的浪费。

发明内容

本发明提供一种微光发电收集照明装置，解决现有技术中充电效率不高及电池电量无法合理分配的技术问题，本发明的充电效率高，电池电量的分配可控，保证不影响LED照明的前提下，保证LED足够长的点亮时间，充分利用太阳能板的电量，不浪费能源。

本发明的目的是这样实现的：一种微光发电收集照明装置，包括太阳能板PV、主控芯片IC1、充电电路、LED驱动电路、LED显示屏驱动电路和电源电路，所述太阳能板PV经过充电电路给蓄电池BT充电，所述主控芯片IC1控制蓄电池BT的充电状态，主控芯片IC1控制LED驱动电路中若干个发光二极管的亮度，主控芯片IC1分配太阳能板PV和蓄电池BT的电量后给LED显示屏驱动电路上的LED显示屏供电，所述电源电路给主控芯片IC1供电。

本发明工作时，太阳能板PV经过充电电路给蓄电池BT充电，主控芯片控制充电电路给蓄电池BT充电的状态，提高蓄电池BT的充电效率，给蓄电池BT充电时更加安全，通过主控芯片控制LED驱动电路中发光二极管的亮度，在不影响照明的前提下，保证发光二极管被点亮的时间；通过分配太阳能板PV和电池的电量给LED显示屏供电，充分利用太阳能板PV的电量，不造成能源的浪费，同时，减少电池给LED显示屏的供电量，延长LED显示屏和发光二极管被点亮的时间；可应用于公交站台等公共设施的照明工作中。

为了进一步提高蓄电池BT的充电效率，所述充电电路包括肖特基二极管DP1，所述太阳能板PV与肖特基二极管DP1的正极连接，肖特基二极管DP1的负极分别连接二极管D2的负极、电阻R3一端、P沟道场效应管QP1的源极和P沟道场效应管QP2的源极，二极管D2的正极、电阻R3另一端、P沟道场效应管QP1的栅极和P沟道场效应管QP2的栅极连接在一起，P沟道场效应管QP1的漏极分别连接肖特基二极管DP32的负极和电感L31一端，肖特基二极管DP32的正极接地，电感L31一端还连接P沟道场效应管QP2的漏极，电感L31另一端连接蓄电池BT的正极，P沟道场效应管QP1的栅极连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接晶体管Q2的集电极，晶体管Q2的发射极接地，晶体管Q2的基极连接电阻R16一端，电阻R16另一端连接主控芯片IC1的P26端口，主控芯片IC1的P26端口为PWM的输出口；蓄电池BT的正极连接用来检测蓄电池BT电压的电压检测电路，蓄电池BT的负极连接用来检测充电电流的电流检测电路，所述太阳能板PV上连接有用来检测太阳能板PV电压的太阳能板电压检测电路，主控芯片IC1根据检测到的充电电流和太阳能板PV电压控制P26端口输出的PWM的占空比，以最大功率给蓄电池BT充电，根据检测到的蓄电池BT电压切换蓄电池BT的充电状态；此设计中，第一阶段充电，采样蓄电池BT的充电电流并实时将充电电流传送给主控芯片IC1，通过太阳板电压检测电路检测太阳能板PV的电压，主控芯片IC1根据检测到的太阳能板PV电压调节P26端口输出的脉波占空比，以调节充电电流，以最大功率给蓄电池BT恒流充电，提高充电效率；当检测到的蓄电池BT的电压达到设定值时，进入第二阶段充电，主控芯片IC1重新调节P26端口输出的脉冲占空比，场效应管QP1、QP2、肖特基二极管DP32、电感L31同时构成BUCK型降压斩波电路，给蓄电池BT稳压充电，使蓄电池BT保持在浮充状态，可防止电池过充电，保护蓄电池BT。

为了检测蓄电池BT的充电电流、蓄电池BT的电压和太阳能板PV的电压，所述电流检测电路包括电阻R30，蓄电池BT的负极分别连接电阻R30一端和电阻R31一端，电阻R30另一端接地，电阻R31另一端分别连接二极管D31的负极、电容C31一端和主控芯片IC1的P12端口，二极管D31的正极和电容C31另一端均接地；所述电压检测电路包括电阻R5，所述蓄电池BT的正极分别连接电阻R5一端和极性电容C2的正极，电阻R5另一端连接电阻R6一端，电阻R6另一端和极性电容C2的负极均接地，电阻R5另一端还与主控芯片IC1的P10端口连接，P10端口为模数转换口。

为了点亮发光二极管一并提高发光二极管一亮度的可控性，所述LED驱动电路包括若干串接在一起的发光二极管一，串接在一起的发光二极管一的头部和尾部分别为发光二极管一LED1和发光二极管一LEDN，N为串接在一起的发光二极管一的个数，所述蓄电池BT的正极连接肖特基二极管DP2的正极，肖特基二极管DP2的负极连接发光二极管一LED1的正极，发光二极管一LEDN的负极连接电感L2一端，电感L2另一端连接N沟道场效应管Q6的漏极，场效应管Q6的栅极连接电阻R11一端，场效应管Q6的源极分别连接电阻R22一端和二极管D10的正极，二极管D10的负极连接电阻R21一端，电阻R21另一端和电阻R22另一端均接地，电阻R11另一端分别连接晶体管Q5的发射极和晶体管Q4的发射极，晶体管Q4的集电极分别连接电源VCC1和电阻R9一端，电阻R9另一端分别连接晶体管Q4的基极和晶体管Q5的基极，晶体管Q5的基极连接晶体管Q3的集电极，晶体管Q3的基极经电阻R7连接主控芯片IC1的P25端口，P25端口为PWM输出口，晶体管Q3的发射极和晶体管Q5的集电极均接地，所述晶体管Q5为PNP型晶体管，晶体管Q3和晶体管Q4为NPN型晶体管；此设计中，主控芯片IC1控制P25端口输出的PWM的占空比，当晶体管Q3的基极电位越高，晶体管Q3的集电极处的电压越高，晶体管Q5的基极上的电压与晶体管Q3的集电极上的电压相同，则晶体管Q5的发射极的电压越高，即电阻R11的电压越高，N沟道场效应管Q6的漏极电流越大，此时串接在一起发光二极管一越亮；反之，发光二极管一的亮度越暗；当主控芯片IC1的P25端口输出低电位，晶体管Q3截止，则晶体管Q5被截止，场效应管Q6的漏极无电流经过，发光二极管一不亮。

为了点亮发光二极管一并提高发光二极管一亮度的可控性，所述LED驱动电路还包括串接在一起的发光二极管二，串接在一起的发光二极管二的头部和尾部分别为发光二极管二LED1’和发光二极管二LEDK’，发光二极管一LED1的正极连接发光二极管二LED1’的正极，发光二极管二LED K’的负极连接电感L3一端，电感L3另一端连接N沟道场效应管Q7的漏极，N沟道场效应管Q7的源极分别连接电阻R23一端和二极管D11的正极，二极管D11的负极连接电阻R21一端，电阻R23另一端接地，N沟道场效应管Q7的栅极连接电阻R10一端，电阻R10另一端连接晶体管Q4的发射极；此设计中，发光二极管二的点亮和亮度调节原理跟发光二极管一的相同。

为了加大容性电流，所述肖特基二极管DP2的两端并联有肖特基二极管DP2’；为了保护发光二极管一和发光二极管二，所述电感L2一端连接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别连接发光二极管LED1和LED1’的正极，电感L2另一端连接二极管D6的正极，电感L3另一端连接二极管D7的正极，二极管D7和二极管D6的负极均与二极管D8的负极连接；此设计中，经过发光二极管一和发光二极管二的电压反击时，反击电压经过二极管D6 、D7和 D8，保护发光二极管一和发光二极管二。

为了检测发光二极管一和发光二极管二上的电流，所述二极管D11的负极分别连接电容C5一端和电阻R24一端，电容C5一端还与主控芯片IC1的P13端口连接，电阻R24另一端连接晶体管Q10的基极，晶体管Q10的集电极连接晶体管Q5的基极，晶体管Q10的发射极和电容C5另一端均接地，晶体管Q10为NPN型晶体管；此设计中，通过检测场效应管Q6的源极电流和场效应管Q7的源极电流之和，即流过发光二极管一和发光二极管二的电流之和，主控芯片IC1根据检测的电流大小控制P25端口输出的PWM的占空比，保证流过发光二极管一和发光二极管二的电流不过流，避免发光二极管一和发光二极管二的损坏。

为了提高电能分配的可控性，所述LED显示屏电路包括晶体管Q11，所述蓄电池BT的正极连接晶体管Q11的发射极，晶体管Q11的集电极连接PORT端口，PORT端口用来连接LED显示屏，晶体管Q11的基极连接晶体管Q12的集电极，晶体管Q12的基极经过电阻R25连接主控芯片IC1的P24端口，晶体管Q12的发射极接地；所述晶体管Q11的集电极还连接晶体管Q13的集电极，所述太阳能板PV连接晶体管Q13的发射极，晶体管Q13的基极连接晶体管Q14的集电极，所述晶体管Q14的发射极接地，晶体管Q14的基极经过电阻R26连接主控芯片IC1的P23端口；所述晶体管Q11和晶体管Q13均为PNP型晶体管，晶体管Q12和晶体管Q14均为NPN型晶体管；此设计中，主控芯片IC1根据检测到的充电电流、蓄电池BT的电压和太阳能板PV电压分配太阳能板PV的电能，通过主控芯片IC1的P23和P24端口的电位大小，实现太阳能板PV和蓄电池BT的电能分配，检测到电池充电结束时，太阳能板PV停止对蓄电池BT的充电工作，此时，太阳能板PV和蓄电池BT给LED显示屏供电，点亮LED显示屏，充分利用太阳能板PV的能量，避免能量的浪费，同时，节约蓄电池BT储存的电能，在确保LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二照明的前提下，保证LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二被点亮的时间。

为了给主控芯片供电，所述电源电路包括电源转换电路一和电源转换电路二，所述电源转换电路一包括电阻R15，所述肖特基二极管DP2的负极连接电阻R15一端，电阻R15另一端分别连接极性电容C7的正极和电源转换芯片IC2的输入端口Vin，电源转换芯片IC2的输出端口SW分别连接二极管DP3的负极和电感L1一端，电感L1另一端分别连接极性电容C2的正极和电阻R14一端，电阻R14另一端分别连接电源转换芯片IC2的反馈端口FB和电阻R13一端，二极管DP3的正极、极性电容C2的负极和电阻R13另一端均接地，电感L1另一端为电源VCC1的输出口，电源转换芯片IC2的电源地端口gnd接地；所述电源转换电路二包括电源转换芯片IC3，电源VCC1连接电源转换芯片IC3的输入端口Vin1，电源转换芯片IC3的输出端口Vout连接主控芯片IC1的供电端口VCC，电源转换芯片IC3的输出端口Vout输出电源VCC2，电源转换芯片IC3的输出端口Vout与主控芯片IC1连接的线路上还分别连接极性电容C4的正极和电容C5一端，极性电容C4的负极和电容C5另一端均接地，电源转换芯片IC3的电源地端口Gnd接地；所述电源转换芯片IC2是型号为XL7015的降压芯片，电源转换芯片IC3是型号为78L05的稳压芯片；此设计可提高供电的稳定性。

为了自动唤醒主控芯片IC1的工作状态，还包括唤醒电路，所述唤醒电路包括电阻R15’，主控芯片IC1的P11端口连接电阻R15’一端，电阻R15’另一端连接晶体管Q9的基极，晶体管Q9的集电极经过电阻R18连接给唤醒电路供电的电源VCC2，晶体管Q9的集电极还连接主控芯片IC1的P33端口，晶体管Q9的发射极接地，主控芯片IC1的P33端口为外部中断口；此设计中，本发明通过时控来点亮LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二，具体的为，从开始进入黑夜时，主控芯片IC1控制LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二被点亮一段时间，进入深夜时，主控芯片IC1控制LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二熄灭，同时，主控芯片IC1进入睡眠状态，整个装置均进入睡眠状态，降低功耗；白天，太阳能板PV收集光线的能量，当太阳能板PV的电压高到足够导通晶体管Q9时，太阳能板PV的电压信号发送给主控芯片IC1的P33端口，触发主控芯片IC1开始工作，自动唤醒整个装置的工作。

附图说明

图1为本发明的总体电路结构图。

图2为本发明中充电电路的结构图。

图3为本发明中LED驱动电路的结构图。

图4为本发明中电流检测电路和电压检测电路的结构图。

图5为本发明中LED显示屏电路的结构图。

图6为本发明中太阳能板电压检测电路和唤醒电路的结构图。

图7为本发明中电源转换电路一的结构图。

图8为本发明中电源转换电路二的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1～8所示的一种微光发电收集照明装置，包括太阳能板PV、主控芯片IC1、充电电路、LED驱动电路、LED显示屏驱动电路和电源电路，太阳能板PV经过充电电路给蓄电池BT充电，主控芯片IC1控制蓄电池BT的充电状态，主控芯片IC1控制LED驱动电路中若干个发光二极管的亮度，主控芯片IC1分配太阳能板PV和蓄电池BT的电量后给LED显示屏驱动电路上的LED显示屏供电，电源电路给主控芯片IC1供电；

为了进一步提高蓄电池BT的充电效率，充电电路包括肖特基二极管DP1，太阳能板PV与肖特基二极管DP1的正极连接，肖特基二极管DP1的负极分别连接二极管D2的负极、电阻R3一端、P沟道场效应管QP1的源极和P沟道场效应管QP2的源极，二极管D2的正极、电阻R3另一端、P沟道场效应管QP1的栅极和P沟道场效应管QP2的栅极连接在一起，P沟道场效应管QP1的漏极分别连接肖特基二极管DP32的负极和电感L31一端，肖特基二极管DP32的正极接地，电感L31一端还连接P沟道场效应管QP2的漏极，电感L31另一端连接蓄电池BT的正极，P沟道场效应管QP1的栅极连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接晶体管Q2的集电极，晶体管Q2的发射极接地，晶体管Q2的基极连接电阻R16一端，电阻R16另一端连接主控芯片IC1的P26端口，主控芯片IC1的P26端口为PWM的输出口；蓄电池BT的正极连接用来检测蓄电池BT电压的电压检测电路，蓄电池BT的负极连接用来检测充电电流的电流检测电路，太阳能板PV上连接有用来检测太阳能板PV电压的太阳能板电压检测电路，主控芯片IC1根据检测到的充电电流和太阳能板PV电压控制P26端口输出的PWM的占空比，以最大功率给蓄电池BT充电，根据检测到的蓄电池BT电压切换蓄电池BT的充电状态；

为了检测蓄电池BT的充电电流、蓄电池BT的电压和太阳能板PV的电压，电流检测电路包括电阻R30，蓄电池BT的负极分别连接电阻R30一端和电阻R31一端，电阻R30另一端接地，电阻R31另一端分别连接二极管D31的负极、电容C31一端和主控芯片IC1的P12端口，二极管D31的正极和电容C31另一端均接地；电压检测电路包括电阻R5，所述蓄电池BT的正极分别连接电阻R5一端和极性电容C2的正极，电阻R5另一端连接电阻R6一端，电阻R6另一端和极性电容C2的负极均接地，电阻R5另一端还与主控芯片IC1的P10端口连接，P10端口为模数转换口；

为了点亮发光二极管一并提高发光二极管一亮度的可控性，LED驱动电路包括若干串接在一起的发光二极管一，串接在一起的发光二极管一的头部和尾部分别为发光二极管一LED1和发光二极管一LEDN，N为串接在一起的发光二极管一的个数，蓄电池BT的正极连接肖特基二极管DP2的正极，肖特基二极管DP2的负极连接发光二极管一LED1的正极，发光二极管一LEDN的负极连接电感L2一端，电感L2另一端连接N沟道场效应管Q6的漏极，场效应管Q6的栅极连接电阻R11一端，场效应管Q6的源极分别连接电阻R22一端和二极管D10的正极，二极管D10的负极连接电阻R21一端，电阻R21另一端和电阻R22另一端均接地，电阻R11另一端分别连接晶体管Q5的发射极和晶体管Q4的发射极，晶体管Q4的集电极分别连接电源VCC1和电阻R9一端，电阻R9另一端分别连接晶体管Q4的基极和晶体管Q5的基极，晶体管Q5的基极连接晶体管Q3的集电极，晶体管Q3的基极经电阻R7连接主控芯片IC1的P25端口，P25端口为PWM输出口，晶体管Q3的发射极和晶体管Q5的集电极均接地，晶体管Q5为PNP型晶体管，晶体管Q3和晶体管Q4为NPN型晶体管；

为了点亮发光二极管一并提高发光二极管一亮度的可控性， LED驱动电路还包括串接在一起的发光二极管二，串接在一起的发光二极管二的头部和尾部分别为发光二极管二LED1’和发光二极管二LEDK’，发光二极管一LED1的正极连接发光二极管二LED1’的正极，发光二极管二LED K’的负极连接电感L3一端，电感L3另一端连接N沟道场效应管Q7的漏极，N沟道场效应管Q7的源极分别连接电阻R23一端和二极管D11的正极，二极管D11的负极连接电阻R21一端，电阻R23另一端接地，N沟道场效应管Q7的栅极连接电阻R10一端，电阻R10另一端连接晶体管Q4的发射极；

需要具体说明的是，串接在一起的发光二极管一分别为LED1、LED2、LED3·······LEDN，发光二极管一LED1的负极与发光二极管一LED2的正极连接，发光二极管一LED2的负极与发光二极管一LED3的正极连接，依次类推，LED(N-1)的负极与LEDN的正极连接，总共有N个发光二极管一串接在一起；串接在一起的发光二极管二与串接在一起的发光二极管一的连接原理相同，在此不再赘述；

为了加大容性电流，肖特基二极管DP2的两端并联有肖特基二极管DP2’；为了保护发光二极管一和发光二极管二，电感L2一端连接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别连接发光二极管LED1和LED1’的正极，电感L2另一端连接二极管D6的正极，电感L3另一端连接二极管D7的正极，二极管D7和二极管D6的负极均与二极管D8的负极连接；

为了检测发光二极管一和发光二极管二上的电流，二极管D11的负极分别连接电容C5一端和电阻R24一端，电容C5一端还与主控芯片IC1的P13端口连接，电阻R24另一端连接晶体管Q10的基极，晶体管Q10的集电极连接晶体管Q5的基极，晶体管Q10的发射极和电容C5另一端均接地，晶体管Q10为NPN型晶体管；

为了提高电能分配的可控性，LED显示屏电路包括晶体管Q11，蓄电池BT的正极连接晶体管Q11的发射极，晶体管Q11的集电极连接PORT端口，PORT端口用来连接LED显示屏，晶体管Q11的基极连接晶体管Q12的集电极，晶体管Q12的基极经过电阻R25连接主控芯片IC1的P24端口，晶体管Q12的发射极接地；晶体管Q11的集电极还连接晶体管Q13的集电极，太阳能板PV连接晶体管Q13的发射极，晶体管Q13的基极连接晶体管Q14的集电极，晶体管Q14的发射极接地，晶体管Q14的基极经过电阻R26连接主控芯片IC1的P23端口；晶体管Q11和晶体管Q13均为PNP型晶体管，晶体管Q12和晶体管Q14均为NPN型晶体管；

为了给主控芯片供电，电源电路包括电源转换电路一和电源转换电路二，电源转换电路一包括电阻R15，肖特基二极管DP2的负极连接电阻R15一端，电阻R15另一端分别连接极性电容C7的正极和电源转换芯片IC2的输入端口Vin，电源转换芯片IC2的输出端口SW分别连接二极管DP3的负极和电感L1一端，电感L1另一端分别连接极性电容C2的正极和电阻R14一端，电阻R14另一端分别连接电源转换芯片IC2的反馈端口FB和电阻R13一端，二极管DP3的正极、极性电容C2的负极和电阻R13另一端均接地，电感L1另一端为电源VCC1的输出口，电源转换芯片IC2的电源地端口gnd接地；电源转换电路二包括电源转换芯片IC3，电源VCC1连接电源转换芯片IC3的输入端口Vin1，电源转换芯片IC3的输出端口Vout连接主控芯片IC1的供电端口VCC，电源转换芯片IC3的输出端口Vout输出电源VCC2，电源转换芯片IC3的输出端口Vout与主控芯片IC1连接的线路上还分别连接极性电容C4的正极和电容C5一端，极性电容C4的负极和电容C5另一端均接地，电源转换芯片IC3的电源地端口Gnd接地；电源转换芯片IC2是型号为XL7015的降压芯片，电源转换芯片IC3是型号为78L05的稳压芯片；

为了自动唤醒主控芯片IC1的睡眠状态，还包括唤醒电路，唤醒电路包括电阻R15’，主控芯片IC1的P11端口连接电阻R15’一端，电阻R15’另一端连接晶体管Q9的基极，晶体管Q9的集电极经过电阻R18连接给唤醒电路供电的电源VCC2，晶体管Q9的集电极还连接主控芯片IC1的P33端口，晶体管Q9的发射极接地，主控芯片IC1的P33端口为外部中断口。

本发明工作时，太阳能板PV经过充电电路给蓄电池BT充电，通过二阶段充电法给蓄电池BT充电，具体的为，第一阶段为恒流充电，R31端采样充电电流并实时将充电电流传送给主控芯片IC1，检测电阻R3上的电压，电阻R3上的电压与太阳能板PV的电压成线性比，计算出太阳能板PV的电压，主控芯片IC1根据太阳能板PV的电压调节P26端口输出的脉波占空比，以调节充电电流，以最大功率给蓄电池BT恒流充电，提高充电效率；电压检测电路检测电阻R6上的电压，蓄电池BT的电压与电阻R6的电压呈线性比，可计算出蓄电池BT的电压，当蓄电池BT电压达到设定值时，进入第二阶段充电，主控芯片IC1重新调节P26端口输出的脉冲占空比，场效应管QP1、QP2、肖特基二极管DP32、电感L31同时构成BUCK型降压斩波电路，给蓄电池BT稳压充电，使蓄电池BT保持在浮充状态，可防止电池过充电，保护蓄电池BT；同时，根据检测到的太阳能板PV的电压可判断出是白天还是黑夜，白天，主控芯片IC1控制P24、P23和P25端口输出低电位，使得LED显示屏驱动电路中的晶体管Q12、晶体管Q11、晶体管Q14、晶体管Q13均处于截止状态，LED显示屏不被点亮，LED驱动电路中的晶体管Q3的基极为低电位，晶体管Q3截止，则晶体管Q5和Q4均处于截止状态，场效应管Q6的栅极上无电压，场效应管Q6的源极和漏极内无电流流过，串接在一起的各个发光二极管一和串接在一起的各个发光二极管二均不亮；当到了晚上时，太阳能板PV的电压很小，主控芯片IC1控制P24和P23端口的输出电位，蓄电池BT和太阳能板PV同时给LED显示屏供电，点亮LED显示屏；控制P25端口输出的PWM的占空比，当晶体管Q3的基极电位越高，晶体管Q3的集电极处的电压越高，晶体管Q5的基极上的电压与晶体管Q3的集电极上的电压相同，则晶体管Q5的发射极的电压越高，即电阻R11的电压越高，N沟道场效应管Q6的漏极电流越大，此时串接在一起发光二极管一越亮；反之，发光二极管一的亮度越暗；发光二极管二的点亮和亮度调节原理跟发光二极管一的相同；检测蓄电池BT的电压，主控芯片IC1根据蓄电池BT的电量控制P24端口、P23端口和P25端口的输出电位，以合理分配蓄电池BT的电量，保证LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二的照明的前提下，延长蓄电池BT点亮LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二的时间，当LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二被点亮的时间达到主控芯片IC1内设定的时间极限值时，主控芯片IC1控制LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二熄灭，随后，主控芯片IC1进入睡眠状态，使得整个装置处于睡眠状态，大大降低功耗；第二天白天，太阳能板PV的电压逐渐升高，当太阳能板PV的电能依次经过电阻R2、电阻R15至晶体管Q9时，太阳能板PV的电压上升到足够导通晶体管Q9时，主控芯片IC1的P33端口接收到此触发信号，主控芯片IC1被唤醒，不再处于睡眠状态，主控芯片IC1开始工作；本发明通过太阳能板PV的电压检测和蓄电池的BT充电电流检测相结合，主控芯片IC1控制P26端口输出的PWM的占空比，使得恒流充电时始终以最大功率给蓄电池BT充电，提高充电效率，恒流充电结束进入恒压充电，使蓄电池BT进入浮充状态，防止蓄电池BT由于过充而损坏；实时检测蓄电池BT的电压，本装置自动分配电池电量给LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二，确保LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二能照明的前提下，保证其被点亮的时间；蓄电池BT充电结束，太阳能板BT不需要对蓄电池BT再充电，利用太阳能板PV中的剩余电能对LED显示屏供电，减小蓄电池BT给LED显示屏供电的负担，节约电能，延长蓄电池BT的使用时间；LED显示屏、发光二极管一和发光二极管二达到设定的点亮时间时，主控芯片IC1进入睡眠状态，整个装置随其进入睡眠状态，太阳能板PV的电压升到足够导通晶体管Q9时，主控芯片IC1被唤醒，继续工作，可降低功耗，延长使用寿命；可使用于公交站台等公共设施的照明和广告宣传的工作中。

不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微光发电收集照明装置，其特征在于，包括太阳能板PV、主控芯片IC1、充电电路、LED驱动电路、LED显示屏驱动电路和电源电路，所述太阳能板PV经过充电电路给蓄电池BT充电，所述主控芯片IC1控制蓄电池BT的充电状态，主控芯片IC1控制LED驱动电路中若干个发光二极管的亮度，主控芯片IC1分配太阳能板PV和蓄电池BT的电量后给LED显示屏驱动电路上的LED显示屏供电，所述电源电路给主控芯片IC1供电；所述充电电路包括肖特基二极管DP1，所述太阳能板PV与肖特基二极管DP1的正极连接，肖特基二极管DP1的负极分别连接二极管D2的负极、电阻R3一端、P沟道场效应管QP1的源极和P沟道场效应管QP2的源极，二极管D2的正极、电阻R3另一端、P沟道场效应管QP1的栅极和P沟道场效应管QP2的栅极连接在一起，P沟道场效应管QP1的漏极分别连接肖特基二极管DP32的负极和电感L31一端，肖特基二极管DP32的正极接地，电感L31一端还连接P沟道场效应管QP2的漏极，电感L31另一端连接蓄电池BT的正极，P沟道场效应管QP1的栅极连接电阻R4一端，电阻R4另一端连接晶体管Q2的集电极，晶体管Q2的发射极接地，晶体管Q2的基极连接电阻R16一端，电阻R16另一端连接主控芯片IC1的P26端口，主控芯片IC1的P26端口为PWM的输出口；蓄电池BT的正极连接用来检测蓄电池BT电压的电压检测电路，蓄电池BT的负极连接用来检测充电电流的电流检测电路，所述太阳能板上连接有用来检测太阳能板电压的太阳能板电压检测电路，主控芯片IC1的P26端口根据检测到的充电电流和太阳能板电压使最大功率给蓄电池充电，根据检测到的蓄电池BT电压切换蓄电池BT的充电状态。

2.根据权利要求1所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述电流检测电路包括电阻R30，蓄电池BT的负极分别连接电阻R30一端和电阻R31一端，电阻R30另一端接地，电阻R31另一端分别连接二极管D31的负极、电容C31一端和主控芯片IC1的P12端口，二极管D31的正极和电容C31另一端均接地；所述电压检测电路包括电阻R5，所述蓄电池BT的正极分别连接电阻R5一端和极性电容C2的正极，电阻R5另一端连接电阻R6一端，电阻R6另一端和极性电容C2的负极均接地，电阻R5另一端还与主控芯片IC1的P10端口连接，P10端口为模数转换口；所述太阳能板电压检测电路包括电阻R2，太阳能板PV连接电阻R2一端，电阻R2另一端分别连接电阻R3一端和主控芯片IC1的P11端口。

3.根据权利要求1所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述LED驱动电路包括若干串接在一起的发光二极管一，串接在一起的发光二极管一的头部和尾部分别为发光二极管一LED1和发光二极管一LEDN，N为串接在一起的发光二极管一的个数，所述蓄电池BT的正极连接肖特基二极管DP2的正极，肖特基二极管DP2的负极连接发光二极管一LED1的正极，发光二极管一LEDN的负极连接电感L2一端，电感L2另一端连接N沟道场效应管Q6的漏极，场效应管Q6的栅极连接电阻R11一端，场效应管Q6的源极分别连接电阻R22一端和二极管D10的正极，二极管D10的负极连接电阻R21一端，电阻R21另一端和电阻R22另一端均接地，电阻R11另一端分别连接晶体管Q5的发射极和晶体管Q4的发射极，晶体管Q4的集电极分别连接电源VCC1和电阻R9一端，电阻R9另一端分别连接晶体管Q4的基极和晶体管Q5的基极，晶体管Q5的基极连接晶体管Q3的集电极，晶体管Q3的基极经电阻R7连接主控芯片IC1的P25端口，P25端口为PWM输出口，晶体管Q3的发射极和晶体管Q5的集电极均接地，所述晶体管Q5为PNP型晶体管，晶体管Q3和晶体管Q4为NPN型晶体管。

4.根据权利要求3所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述LED驱动电路还包括串接在一起的发光二极管二，串接在一起的发光二极管二的头部和尾部分别为发光二极管二LED1’和发光二极管二LEDK’，发光二极管一LED1的正极连接发光二极管二LED1’的正极，发光二极管二LED K’的负极连接电感L3一端，电感L3另一端连接N沟道场效应管Q7的漏极，N沟道场效应管Q7的源极分别连接电阻R23一端和二极管D11的正极，二极管D11的负极连接电阻R21一端，电阻R23另一端接地，N沟道场效应管Q7的栅极连接电阻R10一端，电阻R10另一端连接晶体管Q4的发射极。

5.根据权利要求3所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述肖特基二极管DP2的两端并联有肖特基二极管DP2’；所述电感L2一端连接二极管D8的正极，二极管D8的负极分别连接发光二极管LED1和LED1’的正极，电感L2另一端连接二极管D6的正极，电感L3另一端连接二极管D7的正极，二极管D7和二极管D6的负极均与二极管D8的负极连接。

6.根据权利要求4所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述二极管D11的负极分别连接电容C5一端和电阻R24一端，电容C5一端还与主控芯片IC1的P13端口连接，电阻R24另一端连接晶体管Q10的基极，晶体管Q10的集电极连接晶体管Q5的基极，晶体管Q10的发射极和电容C5另一端均接地，晶体管Q10为NPN型晶体管。

7.根据权利要求5所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述LED显示屏驱动电路包括晶体管Q11，所述蓄电池BT的正极连接晶体管Q11的发射极，晶体管Q11的集电极连接PORT端口，PORT端口用来连接LED显示屏，晶体管Q11的基极连接晶体管Q12的集电极，晶体管Q12的基极经过电阻R25连接主控芯片IC1的P24端口，晶体管Q12的发射极接地；所述晶体管Q11的集电极还连接晶体管Q13的集电极，所述太阳能板PV连接晶体管Q13的发射极，晶体管Q13的基极连接晶体管Q14的集电极，所述晶体管Q14的发射极接地，晶体管Q14的基极经过电阻R26连接主控芯片IC1的P23端口；所述晶体管Q11和晶体管Q13均为PNP型晶体管，晶体管Q12和晶体管Q14均为NPN型晶体管。

8.根据权利要求3～5任一项或7所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，所述电源电路包括电源转换电路一和电源转换电路二，所述电源转换电路一包括电阻R15，所述肖特基二极管DP2的负极连接电阻R15一端，电阻R15另一端分别连接极性电容C7的正极和电源转换芯片IC2的输入端口Vin，电源转换芯片IC2的输出端口SW分别连接二极管DP3的负极和电感L1一端，电感L1另一端分别连接极性电容C2的正极和电阻R14一端，电阻R14另一端分别连接电源转换芯片IC2的反馈端口FB和电阻R13一端，二极管DP3的正极、极性电容C2的负极和电阻R13另一端均接地，电感L1另一端为电源VCC1的输出口，电源转换芯片IC2的电源地端口gnd接地；所述电源转换电路二包括电源转换芯片IC3，电源VCC1连接电源转换芯片IC3的输入端口Vin1，电源转换芯片IC3的输出端口Vout连接主控芯片IC1的供电端口VCC，电源转换芯片IC3的输出端口Vout输出电源VCC2，电源转换芯片IC3的输出端口Vout与主控芯片IC1连接的线路上还分别连接极性电容C4的正极和电容C5一端，极性电容C4的负极和电容C5另一端均接地，电源转换芯片IC3的电源地端口Gnd接地；所述电源转换芯片IC2是型号为XL7015的降压芯片，电源转换芯片IC3是型号为78L05的稳压芯片。

9.根据权利要求8所述的一种微光发电收集照明装置，其特征在于，还包括唤醒电路，所述唤醒电路包括电阻R15’，主控芯片IC1的P11端口连接电阻R15’一端，电阻R15’另一端连接晶体管Q9的基极，晶体管Q9的集电极经过电阻R18连接给唤醒电路供电的电源VCC2，晶体管Q9的集电极还连接主控芯片IC1的P33端口，晶体管Q9的发射极接地，主控芯片IC1的P33端口为外部中断口。