CN107734744A - 一种用于地下管廊led灯具照明的集中直流供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，包括用于将交流电转换为恒压直流电的恒压电源模块(100)，设置在LED灯具(500)内部，用于将恒压直流电转换为恒流输出的恒流电源模块(200)，用于根据指令对恒压电源模块(100)进行开关控制以及输出的恒压直流电的电压的智能控制模块(300)和与恒压电源模块(100)和LED灯具(500)相连，用于为LED灯具(500)的应急照明提供电能的蓄电池模块(400)。本发明能够有效的解决其使用过程中存在的温升过高、防水失效以及雷击浪涌等问题，提高了LED驱动电源的可靠性，并能够使LED灯具在公共电网断电时起到应急照明的作用。

Description

一种用于地下管廊LED灯具照明的集中直流供电系统
技术领域
本发明涉及LED灯具照明技术领域，具体涉及一种用于地下管廊LED灯具照明的集中直流供电系统。
背景技术
LED(Light Emitting Diode)又叫做发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。由于LED灯具有节能、环保、多变化和使用寿命长等优点，被广泛应用于室内外照明领域。
地下管廊就是地下城市管道综合走廊。即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。
地下管廊的LED照明是一个特殊的照明应用场合，其特点为管廊分段供电，每段管廊距离比较短，其中灯具数量不多，且单灯功率不大。现有的供电方案与一般的LED照明供电一样，都是在管廊内提供工频交流电，在每个灯具上安装一个AC/DC的LED恒流驱动电源。这种方案主要存在以下问题：AC/DC的LED驱动电源故障率比较高，其中故障主要集中在温升过高、防水失效、雷击浪涌等原因，且地下管廊内进行维修有诸多不便。
申请号为201520667830.X公开了一种基于多脉冲整流的高压直流LED照明驱动电路，包括多脉冲自耦变压器、正母线、负母线，及多个隔离DC/DC变换器，多个整流桥；所述多脉冲自耦变压器的原边绕组接三相交流电，多脉冲自耦变压器的各个副边绕组各接对应整流桥的三相输出端，各整流桥的正输出端分别接到正母线，各整流桥的负输出端分别接到负母线；所述正母线与负母线之间接有输出电容，各个隔离DC/DC变换器的正电源输入端分别接到正母线，各个隔离DC/DC变换器的负电源输入端分别接到负母线。
申请号为201520939499.2公开了一种针对高压交流系统的LED照明驱动电源系统，包括三相交流系统、多脉冲变压整流器、非隔离DC/DC变换电路，三相交流系统的输入端和输出端连接，多脉冲变压整流器包括交流侧三相滤波电感、多脉冲变压器、与多脉冲变压器的脉冲数相对应的若干个三相整流器、直流侧滤波电感、直流电容，交流侧三相滤波电感与多脉冲变压器的输入端连接，三相整流器的交流输入端与多脉冲变压器的输出端连接，三相整流桥的直流输出端直接并联并连接直流侧滤波电感、直流电容。
以上两个专利都是针对大功率系统的方案，对于单灯功率很小的地下管廊照明并不适用。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中地下管廊的LED照明采用AC/DC的LED驱动电源故障率较高的问题，提供一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，能够有效的解决其使用过程中存在的温升过高、防水失效以及雷击浪涌等问题，提高了LED驱动电源的可靠性，并能够使LED灯具在公共电网断电时起到应急照明的作用。
本发明提供了一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，包括：
恒压电源模块：用于将交流电转换为恒压直流电，并将恒压直流电传送至恒流电源模块；
恒流电源模块：设置在LED灯具内部，用于接收恒压电源模块传送的恒压直流电，并将恒压直流电转换为恒流输出，恒流输出用于LED灯具提供电能：
智能控制模块：与恒压电源模块相连，通过无线通讯接收指令，用于根据指令对恒压电源模块进行开关控制，用于根据指令调整恒压电源模块输出的恒压直流电的电压。
将恒压电源模块设置在供电入口，能够将工频交流电转换为低压直流电，使得恒流电源模块输入电压低、输出功率小，可以将恒流电源模块集成在LED灯具内部，其电源效率高，自身损耗低，发热量小，且可以利用灯具外壳散热，因此具有较小的温升；恒流电源模块集成在LED灯具内部，可以利用LED灯具外壳进行防水，能够实现IP67的防护等级；由于采用悬浮式直流供电，直流与交流在电气上实现完全隔离，因此交流线路上的雷击浪涌可以被AC/DC电源隔离，不致传递到直流线路中，能够有效的解决防雷的问题；智能控制模块通过无线通讯接收指令，对恒压电源模块进行开关控制，并对恒压电源模块的输出电压进行调整，以此对LED灯具内的恒流电源模块进行调光控制。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，恒压电源模块的包括与智能控制模块相连的AC/DC电路，AC/DC电路用于将恒压直流电转换为恒流输出。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，恒压电源模块的包括两组并联设置的AC/DC电路，AC/DC电路用于将恒压直流电转换为恒流输出。
恒压电源模块采用两个完全一样的AC/DC电路并联设置，起到热备份的效果，一旦有一个AC/DC电路发生故障，另一个AC/DC电路可带满负载工作，提高了恒压电源模块的可靠性。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，恒流电源模块包括整流桥、DC/DC电路、比较器和采样电阻，第一整流桥的输入端与恒压电源模块相连，第一整流桥的输出端与第一DC/DC电路和第一比较器的输入端相连，采样电阻与第一DC/DC电路和第一比较器的输出端相连。DC/DC电路是一个恒流输出的开关电路，可以是任何现成的拓扑结构，比如降压型、升压型、升降压型等，DC/DC电路用于把一个宽输入范围的直流输入电压转换为恒流输出，恒流点通过采样电阻R1和R2设定，可以在两个值之间跳变。当集中电源的电压为较低值时，比较器输出为低，采样电阻为R1+R2，恒流值较低；当集中电源的电压为较大值时，比较器输出为高，采样电阻为R2，恒流值较高。这样根据集中电源的不同输出电压，DC/DC驱动电源可以进行输出调光控制。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，直流供电系统还包括：
蓄电池模块：与恒流电源模块和LED灯具相连，用于为LED灯具的应急照明提供电能。
在直流供电系统中加入蓄电池模块，能够在公共电网断电时为LED灯具提供应急照明电源，将LED灯具变为应急照明灯具，用于应急照明。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，蓄电池模块包括依次相连的充电电路、蓄电池和放电电路；充电电路的输入端与恒压电流模块相连，用于在LED灯具正常工作时为蓄电池充电；放电电路的输出端与LED灯具相连，用于在公共电网断电时为LED灯具的应急照明提供电能。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，充电电路包括第二整流桥和第二DC/DC电路，第二整流桥的输入端与恒流电源模块相连，第二整流桥的输出端与第二DC/DC电路的输入端相连，第二DC/DC电路的输出端与蓄电池相连。整流桥设置在充电电路的输入端能够起到防反的作用，也可以采用其他的防反措施实现防反的功能。第二DC/DC电路用于给蓄电池的充电，可以是任何现成的拓扑结构，比如降压型、升压型、升降压型等。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，放电电路包括第二比较器和第三DC/DC电路，第二比较器的输入端与第二整流桥的输出端相连，第二比较器的输出端与第三DC/DC电路相连，第三DC/DC电路的输入端与蓄电池相连，第三DC/DC电路的输出端与LED灯具相连。当比较器通过比较输入电压和维持充电电路工作的最低电压来控制放电电路的工作状态。当输入电压低于维持充电电路工作的最低电压时，放电电路开始工作，否则放电电路处于禁止状态。第三DC/DC电路是蓄电池的放电电路，可以是任何现成的拓扑结构，比如降压型、升压型、升降压型等。
本发明所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，作为优选方式，在恒流电源模块和蓄电池模块之间设有一二极管，用于防止在应急供电时蓄电池模块提供的直流电送入恒流电源模块。
本发明在使用过程中，智能控制模块通过无线通讯接收外界指令，将恒压电源模块的开关打开并对输出电压进行适当的调节，恒压电源模块将输出的工频交流电转换为低压直流电压传送至恒流电源模块，恒流电源模块将输入的直流电压转换为恒流输出，为LED灯具的照明提供电能；当集中电源的电压为较低值时，比较器输出为低，采样电阻为R1+R2，恒流值较低，当集中电源的电压为较大值时，比较器输出为高，采样电阻为R2，恒流值较高；当LED灯具正常照明时，蓄电池模块中的充电电路为蓄电池进行充电，当公共电网断电时，比较器判断输入电压低于维持充电电路工作的最低电压，放电电路开始工作，为LED灯具的应急照明提供电能。
本发明采用集中直流供电的方式，在供电入口处集中设置一个恒压电源模块，将工频交流电转换为低压直流电，在将恒流电源模块集成在LED灯具内部，使其具有较小的温升，利用LED灯具外壳进行防水，将直流与交流在电气上完全隔离，有效的避免了雷击浪涌，提高了供电系统的可靠性。
本发明进一步将恒压电源模块设置为两组并联设置的AC/DC电路，起到热备份的效果，当其中一个AC/DC电路发生故障，另一个AC/DC电路可带满负载工作，提高了恒压电源模块的可靠性。
本发明进一步增加了蓄电池模块，能够在公共电网断电时为LED灯具提供应急照明电源，将LED灯具变为应急照明灯具，用于应急照明。
附图说明
图1为一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统结构示意图；
图2为一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统恒压电源模块结构示意图；
图3为一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统恒流电源模块结构示意图；
图4为实施例2的结构示意图；
图5为实施例2蓄电池模块结构示意图；
图6为实施例2恒流电源模块的结构示意图；
图7为实施例3恒压电源模块的结构示意图。
附图标记：
100、恒压电源模块；110、AC/DC电路；200、恒流电源模块；210、第一整流桥；220、第一DC/DC电路；230、第一比较器；240、采样电阻；300、智能控制模块；400、蓄电池模块；410、充电电路；411、第二整流桥；412、第二DC/DC电路；420、蓄电池；430、放电电路；431、第二比较器；432、第三DC/DC电路；500、LED灯具。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例的用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，包括：
恒压电源模块100：用于将交流电转换为恒压直流电，并将恒压直流电传送至恒流电源模块200；如图2所示，恒压电源模块100的包括与智能控制模块300相连的AC/DC电路110，AC/DC电路110用于将恒压直流电转换为恒流输出。
恒流电源模块200：设置在LED灯具500内部，用于接收恒压电源模块100传送的恒压直流电，并将恒压直流电转换为恒流输出，恒流输出用于LED灯具500提供电能：如图3所示，恒流电源模块200包括第一整流桥210、第一DC/DC电路220、第一比较器230和采样电阻240，第一整流桥210的输入端与恒压电源模块100相连，第一整流桥210的输出端与第一DC/DC电路220和第一比较器230的输入端相连，采样电阻240与第一DC/DC电路220和第一比较器230的输出端相连；采样电阻240由恒定电阻R1和可变电阻R2串联而成。
智能控制模块300：与恒压电源模块100相连，通过无线通讯接收指令，用于根据指令对恒压电源模块100进行开关控制，用于根据指令调整恒压电源模块100输出的恒压直流电的电压。
本实施在使用过程中，智能控制模块300通过无线通讯接收外界指令，将恒压电源模块100的开关打开并对输出电压进行适当的调节，恒压电源模块100将输出的工频交流电转换为低压直流电压传送至恒流电源模块200，恒流电源模块200将输入的直流电压转换为恒流输出，为LED灯具500的照明提供电能；当集中电源的电压为较低值时，第一比较器230输出为低，采样电阻240为R1+R2，恒流值较低，当集中电源的电压为较大值时，第一比较器230输出为高，采样电阻240为R2，恒流值较高。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1相比增加了蓄电池模块400。如图5所示，蓄电池模块400包括依次相连的充电电路410、蓄电池420和放电电路430；充电电路410的输入端与恒流电源模块200相连，用于在LED灯具500正常工作时为蓄电池420充电；放电电路410的输出端与LED灯具500相连，用于在公共电网断电时为LED灯具500的应急照明提供电能。充电电路410包括第二整流桥411和第二DC/DC电路412，第二整流桥411的输入端与恒流电源模块200相连，第二整流桥411的输出端与第二DC/DC电路412的输入端相连，第二DC/DC电路412的输出端与蓄电池420相连。放电电路430包括第二比较器431和第三DC/DC电路432，第二比较器431的输入端与第二整流桥411的输出端相连，第二比较器431的输出端与第三DC/DC电路432相连，第三DC/DC电路432的输入端与蓄电池420相连，第三DC/DC电路432的输出端与LED灯具500相连。如图6所示，在蓄电池模块400和第一DC/DC电路220之间设有一二极管，用于防止在应急供电时蓄电池模块400提供的直流电送入第一DC/DC电路220。
本实施在使用过程中，智能控制模块300通过无线通讯接收外界指令，将恒压电源模块100的开关打开并对输出电压进行适当的调节，恒压电源模块100将输出的工频交流电转换为低压直流电压传送至恒流电源模块200，恒流电源模块200如图6所示，恒流电源模块200将输入的直流电压转换为恒流输出，为LED灯具500的照明提供电能；当集中电源的电压为较低值时，第一比较器230输出为低，采样电阻240为R1+R2，恒流值较低，当集中电源的电压为较大值时，第一比较器230输出为高，采样电阻240为R2，恒流值较高；当LED灯具500正常照明时，蓄电池模块400中的充电电路410为蓄电池420进行充电，当公共电网断电时，第二比较器431判断输入电压低于维持充电电路工作的最低电压，放电电路430开始工作，为LED灯具500的应急照明提供电能。
实施例3
本实施例与实施例2相比有以下区别技术特征：如图7所示，恒压电源模块100的包括两组并联设置的AC/DC电路110，AC/DC电路110用于将恒压直流电转换为恒流输出。
两组并联设置的AC/DC电路100，起到热备份的效果，当其中一个AC/DC电路110发生故障时，另一个AC/DC电路110可带满负载工作，提高了恒压电源模块100的可靠性。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效形式都将落入发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于包括：
恒压电源模块(100)：用于将交流电转换为恒压直流电，并将恒压直流电传送至恒流电源模块(200)；
恒流电源模块(200)：设置在LED灯具(500)内部，用于接收所述恒压电源模块(100)传送的恒压直流电，并将恒压直流电转换为恒流输出，所述恒流输出用于为所述LED灯具(500)提供电能；
智能控制模块(300)：与所述恒压电源模块(100)相连，通过无线通讯接收指令，用于根据指令对所述恒压电源模块(100)进行开关控制，用于根据指令调整所述恒压电源模块(100)输出的恒压直流电的电压。
2.根据权利要求1所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：所述恒压电源模块(100)的包括与所述智能控制模块(300)相连的AC/DC电路(110)，所述AC/DC电路(100)用于将恒压直流电转换为恒流输出。
3.根据权利要求1～2其中任意一项所述的种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：所述恒压电源模块(100)的包括两组并联设置的AC/DC电路(110)，所述AC/DC电路(100)用于将恒压直流电转换为恒流输出。
4.根据权利要求1所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：所述恒流电源模块(200)包括第一整流桥(210)、第一DC/DC电路(220)、第一比较器(230)和采样电阻(240)，所述第一整流桥(210)的输入端与所述恒压电源模块(100)相连，所述第一整流桥(210)的输出端与所述第一DC/DC电路(220)和所述第一比较器(230)的输入端相连，所述采样电阻(240)与所述第一DC/DC电路(220)和所述第一比较器(230)的输出端相连。
5.根据权利要求1所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于还包括：
蓄电池模块(400)：与所述恒流电源模块(200)和所述LED灯具(500)相连，用于为所述LED灯具(500)的应急照明提供电能。
6.根据权利要5所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：所述蓄电池模块(400)包括依次相连的充电电路(410)、蓄电池(420)和放电电路(430)；所述充电电路(410)的输入端与所述恒压电流模块(100)相连，用于在所述LED灯具(500)正常工作时为所述蓄电池(420)充电；所述放电电路(430)的输出端与所述LED灯具(500)相连，用于在公共电网断电时为所述LED灯具(500)的应急照明提供电能。
7.根据权利要6所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：所述充电电路(410)包括第二整流桥(411)和第二DC/DC电路(412)，所述第二整流桥(411)的输入端与所述恒流电源模块(200)相连，所述第二整流桥(411)的输出端与所述第二DC/DC电路(412)的输入端相连，所述第二DC/DC电路(412)的输出端与所述蓄电池(420)相连。
8.根据权利要6所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：所述放电电路(430)包括第二比较器(431)和第三DC/DC电路(432)，所述第二比较器(431)的输入端与所述第二整流桥(411)的输出端相连，所述第二比较器(431)的输出端与所述第三DC/DC电路(432)相连，所述第三DC/DC电路(432)的输入端与所述蓄电池(420)相连，所述第三DC/DC电路(432)的输出端与所述LED灯具(500)相连。
9.根据权利要求5-8任意一项所述的一种用于地下管廊LED照明的集中直流供电系统，其特征在于：在所述恒流电源模块(200)和所述蓄电池模块(400)之间设有一二极管，用于防止在应急供电时所述蓄电池模块(400)提供的直流电送入所述恒流电源模块(200)。
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