CN201203033Y - 太阳能led楼宇亮化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属照明技术领域，尤其涉及一种太阳能LED楼宇亮化装置，包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器部分及LED组合霓虹灯泡；所述太阳能电池组件的输出端接控制器部分的输入端；所述蓄电池部分正负极与控制器部分的输入端相接；所述控制器部分的输出端与LED组合霓虹灯泡的输入端相接；本实用新型还可配有PWM全彩霓虹灯控制部分；所述控制器部分的输出端经PWM全彩霓虹灯控制部分与LED组合霓虹灯泡的输入端相接；在所述蓄电池与太阳能电池组件间配有大电流充电管(DD1)；本实用新型能有效降低系统的功率，安全可靠，节能，免维护，免电费，发光体寿命长，安装简便并且绿色环保。

Description

太阳能LED楼宇亮化装置
技术领域
本实用新型属照明系统技术领域，尤其涉及太阳能LED楼宇亮化装置。
背景技术
目前城市普通电力楼宇亮化普遍采用由LED组成的彩虹管、护栏管，通过单片机控制系统七彩或单彩渐变、跳变组成各种五彩斑斓变化效果，每天通常工作4-5小时，采用交流220伏，在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平也在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的每米灯管耗电56瓦降到现在的每米灯管耗电12瓦。经过大量的实际测量每米的功率最大20瓦，最小10瓦，平均功率15瓦。
通常一个楼形灯需要的彩虹管是500米—1000米左右，仅仅沈阳市青年大街就有(200)栋楼宇亮化系统，每天工作5小时：用电量200栋*800米/栋*15瓦/米*5小时/天＝12000度/天。可见耗能巨大。
实用新型内容
本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种能有效降低系统功率，通过先进的PWM控制技术将LED全彩色霓虹灯实现了无电阻限流，在亮度和色彩变化不受影响前提下，每米功耗降低到2W以内。安全可靠，节能，免维护，免电费，发光体寿命长，安装简便，绿色环保的太阳能LED楼宇亮化装置。
为达到上述目的，本实用新型是这样实现的：
太阳能LED楼宇亮化装置，它包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器部分及LED组合霓虹灯泡；所述太阳能电池组件的输出端接控制器部分的输入端；所述蓄电池部分正负极与控制器部分的输入端相接；所述控制器部分的输出端与LED组合霓虹灯泡的输入端相接；
所述蓄电池为控制器部分提供工作电压；当太阳能电池组件的电压达到设定值，光控启动，太阳能电池组件通过控制器部分进行管理为蓄电池充电；当太阳能电池组件的电压低于设定值，LED组合霓虹灯泡响应。
作为一种优选方案，本实用新型还配有PWM全彩霓虹灯控制部分；所述控制器部分的输出端经PWM全彩霓虹灯控制部分与LED组合霓虹灯泡的输入端相接。
作为另一种优选方案，本实用新型在所述蓄电池与太阳能电池组件间配有大电流充电管；所述大电流充电管系防止夜间蓄电池对太阳能电池组件进行反向充电。
另外，本实用新型所述PWM全彩霓虹灯控制部分包括包括电源部分、同步脉冲部分、主控部分、控制部分、驱动部分及LED部分；所述电源部分的输出端分别接同步脉冲部分、主控部分及驱动部分的输入端；所述同步脉冲部分的输出端接主控部分的输入端；所述主控部分的输出端一路接控制部分的输入端，其另一路接驱动部分的输入端；所述控制部分及驱动部分的输出端接LED部分的输入端；所述同步脉冲部分产生同步脉冲信号；所述主控部分产生PWM信号，控制驱动部分中三极管的导通，继而以PWM形式向LED部分供电；所述主控部分通过控制部分中的三极管逻辑控制LED部分以实现色彩变换。
本实用新型所述电源部分包括直流输入部分及稳压部分；所述直流输入部分的输出端接驱动部分的输入端；所述稳压部分的输出端接主控部分的输入端。
本实用新型所述主控部分含有PIC16C54芯片；所述同步脉冲部分含有SD2403AP芯片；所述电源部分含有MC34063AC芯片；所述LED组合霓虹灯泡以先串后并方式连接构成线状光源。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点：
1、采用太阳能独立供电系统，不受市电影响，在火灾或自然事故发生或市电出现故障停用时太阳能LED楼宇亮化装置可以正常使用。
2、采用三段式充电模式
第一阶段：均衡充电；
第二阶段：大电流充电；
第三阶段：涓流充电。
三段式充电模式，根据蓄电池储电情况进行有效的充电，可以延长蓄电池的使用寿命，提高充电效率。
3、采用高效节能该亮度太阳能专用LED作为发光体，应用三基色(RGB)原理对LED进行混光处理，利用先串后并的方式形成线状光源，焊接在条状印刷电路板上，这样通过控制电路可以使灯具显示出全彩效果。
4、采用PWM全彩霓虹灯控制技术。利用PWM技术调节占空比与幅值脉冲实现节能控制，同时采用PWM供电方式，利用人眼视觉停留特点通过频率的优化，在亮度不变无闪烁的前提下，使太阳能LED楼宇亮化装置功率降到约1.7瓦/米。由于采用PWM方式供电从而去掉了LED限流电阻，减少系统功耗，效率可达到85％以上，节能率可达到90％。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。本实用新型的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。
图1为本实用新型的电路原理框图；
图2为本实用新型一种实施方式电路原理框图；
图3为本实用新型另一种实施方式电路原理框图；
图4为本实用新型一种实施方式具体电路原理图；
图5为本实用新型PWM部分电路原理框图；
图6为本实用新型另一种实施方式具体电路原理图；
图7为本实用新型PWM部分具体电路原理图。
具体实施方式
如图1～5所示，太阳能LED楼宇亮化装置，包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器部分及LED组合霓虹灯泡；所述太阳能电池组件的输出端接控制器部分的输入端；所述蓄电池部分正负极与控制器部分的输入端相接；所述控制器部分的输出端与LED组合霓虹灯泡的输入端相接；所述蓄电池为控制器部分提供工作电压；当太阳能电池组件的电压达到设定值，光控启动，太阳能电池组件通过控制器部分进行管理为蓄电池充电；当太阳能电池组件的电压低于设定值，LED组合霓虹灯泡响应。为强化作用效果，本实用新型还配有PWM全彩霓虹灯控制部分；所述控制器部分的输出端经PWM全彩霓虹灯控制部分与LED组合霓虹灯泡的输入端相接；如图4所示，本实用新型在所述蓄电池与太阳能电池组件间配有大电流充电管DD1；所述大电流充电管DD1系防止夜间蓄电池对太阳能电池组件进行反向充电。如图5、图6所示，本实用新型所述PWM全彩霓虹灯控制部分包括包括电源部分、同步脉冲部分、主控部分、控制部分、驱动部分及LED部分；所述电源部分的输出端分别接同步脉冲部分、主控部分及驱动部分的输入端；所述同步脉冲部分的输出端接主控部分的输入端；所述主控部分的输出端一路接控制部分的输入端，其另一路接驱动部分的输入端；所述控制部分及驱动部分的输出端接LED部分的输入端；所述同步脉冲部分产生同步脉冲信号；所述主控部分产生PWM信号，控制驱动部分中三极管的导通，继而以PWM形式向LED部分供电；所述主控部分通过控制部分中的三极管逻辑控制LED部分以实现色彩变换；本实用新型所述电源部分包括直流输入部分及稳压部分；所述直流输入部分的输出端接驱动部分的输入端；所述稳压部分的输出端接主控部分的输入端；如图4、图7所示，本实用新型所述主控部分含有PIC16C54芯片；所述同步脉冲部分含有U2/SD2403芯片；所述电源部分含有U1/MC34063AC芯片；所述LED组合霓虹灯泡以先串后并方式连接构成线状光源。
如图4、图5、图7所示，本实用新型所述PWM全彩霓虹灯控制部分包括控制回路K1和供电回路K2。本实用新型应用三基色RGB原理对LED进行混光处理，利用先串后并的方式形成线状光源，焊接在条状印刷电路板上，这样通过控制电路可以使灯具显示出全彩效果。
本实用新型采用太阳能独立供电系统，使用高亮度三基色LED组合霓虹灯泡，利用PWM技术，采用三段式充电模式，应用光控与时控技术实现照明。
如图4所示，本实用新型系统包括太阳能电池组件、蓄电池、控制器部分、PWM全彩霓虹灯控制部分及三基色LED组合霓虹灯泡。系统包括场效应管N1/IRF4905构成的充电开关电路、降压型开关电源IC1/LM2576；中央处理单元CPU/MSP430F135、由R1，R2，R3和R4构成的电压取样电路；大电流充电管DD1/MBR245；键盘KEY/SW-PB；功能状态显示单元LED_HEX/DPY_7-SEG_DP组成。场效应管N1/IRF4950构成的充电开关电路的输出端与蓄电池连接，降压型开关电源芯片IC1/LM2576通过DC/DC变换为中央处理单元CPU/MSP430F135提供工作电压。中央处理单元CPU也可采用C8051F122。其中太阳能电池组件PV为光伏组件；LED发光体是三基色LED组合霓虹灯泡；场效应管N1/IRF4905构成的充电开关电路用于充电控制；大电流充电管DD1/MBR245用与防止夜间蓄电池反向给太阳能电池组件充电；DC/DC变换降压型开关电源IC1/LM2576能够自动识别12/24V系统电压，并将电压转化为5V直流电压；电阻R1，R2，R3和R4分别是太阳能电池组件和蓄电池的取样电阻；如图4所示，LED显示灯S1是用于显示不同的工作状态；八段显示数码管S2用于显示不同的功能状态；键盘主要用于响应外部按键信号，人机交换数据桥梁；PWM全彩霓虹灯控制回路K1是控制负载的工作情况；PWM全彩霓虹灯供电回路K2是通过PWM形式给负载供电；K1和K2统称为PWM全彩霓虹灯控制部分。
白天，当太阳能电池组件电压达到一定值时，光控启动，场效应管N1/IRF4905导通，太阳能电池组件给蓄电池充电；晚上，当太阳能电池组件电压低于一定值时，PWM全彩霓虹灯控制部分实现复杂的色彩和图案变换效果与实时色彩变换功能。
如图7所示，U1/MC34063AC是将24V直流电变为20V直流电，其中5脚提供VREF＝1.25V基准电压，输出VO＝(R2/R3+1)·VREF＝20V。D6为5V稳压二极管，VO通过D6之后降为VCC＝5V，提供给U2，U3，JP1集成电路供电。U2/SD2403由7脚输出49Hz同步脉冲，通过R15接U4/PIC16C54的17引脚。R4，R5，R7为上拉电阻。JP1/PIC16C54有两个作用：其一，产生PWM信号(频率4.97k，占空比0.375)控制三极管的导通，继而给LED进行PWM形式供电。控制信号分为两路，其中一路由12引脚输出信号，通过限流电阻R6接Q2，再接Q1给A2，A4，A6组LED供电。另一路由由13引脚输出信号，通过限流电阻R10接Q4，再接Q3给A1，A3，A5组LED供电。其二，通过三极管逻辑控制LED，实现色彩变换。由18，6，7引脚控制B-LED；2，11，8引脚控制G-LED；1，10，9引脚控制B-LED。每个引脚都是通过一个三极管控制LED。R14和C6组成振荡电路接U4/JP1的16脚。

Claims (9)

1、一种太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于，包括：太阳能电池组件、蓄电池、控制器部分及LED组合霓虹灯泡；所述太阳能电池组件的输出端接控制器部分的输入端；所述蓄电池部分正负极与控制器部分的输入端相接；所述控制器部分的输出端与LED组合霓虹灯泡的输入端相接；
所述蓄电池为控制器部分提供工作电压；当太阳能电池组件的电压达到设定值，光控启动，太阳能电池组件通过控制器部分进行管理为蓄电池充电；当太阳能电池组件的电压低于设定值，LED组合霓虹灯泡响应。
2、根据权利要求1所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：还配有PWM全彩霓虹灯控制部分；所述控制器部分的输出端经PWM全彩霓虹灯控制部分与LED组合霓虹灯泡的输入端相接。
3、根据权利要求2所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：在所述蓄电池与太阳能电池组件间配有大电流充电管(DD1)；所述大电流充电管(DD1)系防止夜间蓄电池对太阳能电池组件进行反向充电。
4、根据权利要求2或3所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：所述PWM全彩霓虹灯控制部分包括包括电源部分、同步脉冲部分、主控部分、控制部分、驱动部分及LED部分；所述电源部分的输出端分别接同步脉冲部分、主控部分及驱动部分的输入端；所述同步脉冲部分的输出端接主控部分的输入端；所述主控部分的输出端一路接控制部分的输入端，其另一路接驱动部分的输入端；所述控制部分及驱动部分的输出端接LED部分的输入端；所述同步脉冲部分产生同步脉冲信号；所述主控部分产生PWM信号，控制驱动部分中三极管的导通，继而以PWM形式向LED部分供电；所述主控部分通过控制部分中的三极管逻辑控制LED部分以实现色彩变换。
5、根据权利要求4所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：所述电源部分包括直流输入部分及稳压部分；所述直流输入部分的输出端接驱动部分的输入端；所述稳压部分的输出端接主控部分的输入端。
6、根据权利要求5所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：所述主控部分含有PIC16C54芯片。
7、根据权利要求6所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：所述同步脉冲部分含有SD2403AP芯片。
8、根据权利要求7所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：所述电源部分含有MC34063AC芯片。
9、根据权利要求8所述的太阳能LED楼宇亮化装置，其特征在于：所述LED组合霓虹灯泡以先串后并方式连接构成线状光源。
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