CN201636733U - 一种智能led路灯 - Google Patents

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Abstract

一种智能LED路灯，包括微处理器，分别与微处理器连接的多个LED灯模块、日光感应器、灯光感应器，以及提供直流电源的供电模块。本实用新型可根据车流量自动调节LED灯发光时间长短，从而调整LED灯的亮暗，实现节能减排。

Description

一种智能LED路灯
技术领域：
本实用新型涉及一种智能LED路灯，属于照明技术领域。
背景技术：
人类的碳排放主要是在工业和生活中使用煤和石油制品造成的，煤是最大碳排放产品，煤的最大用户是发电厂，人类的现代生活对电的需求越来越大，造成碳排放也越来越大，要减排就必须少用电，因此，最好是使用节能省电的产品，并逐步淘汰高耗用电设施。公共建设最大用电设施是路灯，随着国内道路的新建和升级换代，每年政府在路灯电费的开支增加远超过GDP增加的比例，也意味着向大气排放二氧化碳的增速超过了GDP的增速。
实用新型内容：
本实用新型的目的就是提出一种适应背景技术需要，节能省电的智能LED路灯。
为实现上述目的，本实用新型一种智能LED路灯，包括微处理器，分别与微处理器连接的多个LED灯模块、日光感应器、灯光感应器，以及提供直流电源的供电模块。
在一种实施方式中，使用市电供电，上述供电模块包括市电、变压镇流，市电经变压镇流输出直流电源。
在另一种实施方式中，使用太阳能供电，上述供电模块包括太阳能板、蓄电池、变压镇流，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接变压镇流，变压镇流输出直流电源。
在再一种实施方式中，使用市电、太阳能供电，上述供电模块包括市电、太阳能板、蓄电池、变压镇流，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接变压镇流，市电连接变压镇流，变压镇流输出直流电源。
多个LED灯模块形成灯头的发光光源，当日光感应器感应到日光指数低于设定数值时，即天黑了，微处理器发出信号控制灯头以1/3功率发光，灯光感应器接收到来自一定距离内移动车辆的灯光，微处理器根据所在道路的车辆速度延时启动灯头以2/3和全功率发光，并在车辆离去以后延时1-2秒分别将灯头发光功率降低至2/3和1/3功率。在日光感应器感应到日光指数高于设定数值时，即天亮了，微处理器发出信号让灯头全部熄灭。
本实用新型由于设有微处理器，故能够做到智能控制，路灯功率可根据车流量自动调节，在没有车辆通过时路灯处于最节电的1/3功率输出状态，在探测到车辆到达一定距离时路灯处于2/3功率输出状态，在车辆即将到达路灯照射范围时路灯处于全功率输出状态。当车辆离开时，微处理器延时1-2秒后控制路灯分别处于2/3功率输出状态和1/3功率输出状态。可见，本实用新型通过调整LED发光时间长短调整LED灯的亮暗，从而实现节能减排。
使用市电供电的本实用新型比传统路灯省电约45％，若车流量越少，省电越多，因此用在国道以下公路将非常合适。而这种LED路灯的造价仅比传统路灯造价增加50％，理论上增加的投入可在这种路灯一年内节省的电费中收回。更重要的是这种LED路灯可以比传统路灯减少约50％的二氧化碳排放量，从而有力地配合了国家的节能减排政策。
使用太阳能供电的本实用新型是零能耗零排放的全绿色解决方案。
附图说明：
图1是本实用新型实施例电路方框原理示意图；
图2是本实用新型实施例灯头结构示意图；
图3是图2的A-A向剖面图；
图4是本实用新型应用状态示意图；
图5是本实用新型实施例六个LED灯模块工作状态示意图。
具体实施方式：
以下结合附图详述本实用新型实施例的结构细节：
如图1所示，本实用新型实施例包括微处理器1，分别与微处理器1连接的六个LED灯模块2、日光感应器3、灯光感应器4，以及提供直流电源的供电模块。供电模块包括市电220V、太阳能板24V、24V蓄电池、变压镇流，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接变压镇流，市电连接变压镇流，变压镇流输出直流电源。
如图2、图3所示，六个LED灯模块2和微处理器1均设置在灯头5内。六个LED灯模块2，其每一个LED灯模块2包括十五个互相串联的LED灯6和LED恒流驱动芯片7，微处理器1经LED恒流驱动芯片7驱动该十五个互相串联的LED灯6。灯头5设有内凸弧面铸铝灯罩9，六个LED灯模块2，其每一个LED灯模块2的十五个互相串联的LED灯6和驱动芯片7用贴片方式安装在一条铝基板8上，六条铝基板8并排与内凸弧面铸铝灯罩9接触安装，使六个LED灯模块2安装成6个不同发光角，使光源形成一个长条形光带沿路面方向铺展，六条铝基板8与铸铝灯罩9尽量大面积接触安装，使LED模块产生的热量能够快速传递给外灯罩并散发出去。微处理器1与铸铝灯罩9之间留有空隙，尽量不让LED模块2产生的热量传到微处理器1中来。
LED恒流驱动芯片7接受60V输入电压，正常情况下它输出50V/350mA给15个串联的LED灯，每个LED灯平均承受350毫安电流和3.3伏的电压，输出功率约为1瓦。
如图4所示，太阳能板10设置在灯杆11顶部，蓄电池12设置在灯杆11的底部。灯光感应器4包括一个光电感应芯片，设置在灯杆11的下部，日光感应器3包括另一个光电感应芯片，设置在灯头5的上部。
灯杆11高为6米，两灯杆间距为14米，灯头5灯光沿道路长度方向13有效照亮长度为30米，道路宽度方向照亮为14米，在晚上无车通过时灯头5以1/3功率输出工作，假定道路限速60公里/小时，汽车14以16.6米/秒速度前进，设定光电感应芯片4感应车灯距离为80米，则从发现汽车14至汽车14到达的时间约为5秒，5秒时间内驾驶员来得及对道路的障碍物做出反应，在5秒内使路灯分别用2/3功率和全功率工作，可在行车安全的前提下最大限度地节省路灯消耗的能源。
综上所述，对本实用新型实施例再详细描述如下：
灯头发光部分：由90个LED灯和驱动芯片组成6个LED灯模块，每个模块15个LED灯和1个驱动芯片，每个LED灯1瓦，该6个模块均由信号微处理器控制。
二个不同的光电感应芯片：一个是日光光电感应芯片，装设在灯头上部，感应到日光指数趋于零时自动中断给微处理器的信号，另一个是车灯光电感应芯片，装设在灯杆下部约0.5米高处，灯光光电感应芯片接收来自50-100米距离内移动车辆的灯光，可根据所在道路的限速要求确定光电感应强度，例如限速60公里/小时其感应距离设为80米，50公里/小时及以下其感应距离设为50米，当车辆到达设定距离时该芯片即感应到来车灯光并将光信号转为电信号送到信号微处理器。
微处理器：它具有信号拾取，多回路输出和延时分级触发功能。
日光感应芯片感应到日光指数低于设定数值时，发送信号0001给微处理器，微处理器收到这一信号后，触发芯片内电流开关指令a01，同时触发灯光感应芯片开始工作，开关a同时通过频道a1-a6发送指令a01给6个LED模块上的驱动芯片，驱动芯片收到这a01指令后，以1/3功率的电流驱动LED模块以状态一工作，如图5上部所示。当日光感应芯片感应到日光指数高于设定数值时，发送信号0011给微处理器，微处理器收到这一信号后，触发芯片内电流开关指令a00，开关a发出a00指令给6个LED模块上的驱动芯片，驱动芯片关闭LED模块的电流，同时微处理器发送信号给灯光感应芯片，使灯光感应芯片停止工作。
灯光感应芯片在工作状态下，感测到设定的车灯光强数值，发送信号0101给微处理器，微处理器收到这一信号后，触发芯片内电流开关指令a02，开关a同时通过频道a1-a6发送指令a02给6个LED模块上的驱动芯片，驱动芯片收到a02指令后，以2/3功率的电流驱动LED模块以状态二工作，如图5中部所示。在状态二工作2-4秒后，根据所在道路限速标准决定，微处理器发送开关指令a03，开关a同时通过频道a1-a6发送指令a03给6个LED模块上的驱动芯片，驱动芯片收到a03指令后，以全功率的电流驱动LED模块以状态三工作，如图5下部所示。
如图5所示，状态一是驱动芯片接收到微处理器a01指令，以30微秒一个周期给6个LED模块供电，每个周期上电时间为10微秒，不上电时间为20微秒，因此6个LED模块在1/3时间亮灯工作，在2/3时间关灯不工作，消耗电能只有全周期亮灯的1/3。由于20微秒的时间极短，人眼是看不到灯熄灭的，但会感觉到灯暗了2/3。
状态二是驱动芯片接收到微处理器a02指令，以30微秒一个周期给6个LED模块供电，每个周期上电时间为20微秒，不上电时间为10微秒，因此6个LED模块在2/3时间亮灯工作，在1/3时间关灯不工作，消耗电能只有全周期亮灯的2/3。由于10微秒的时间极短，人眼是看不到灯熄灭的，但会感觉到灯暗了1/3。
状态三是驱动芯片接收到微处理器a03指令，以30微秒一个周期给6个LED模块供电，每个周期上电时间为30微秒，不上电时间为0微秒，因此6个LED模块在全部时间亮灯工作，消耗电能为全周期亮灯的100％，人眼看到灯是最亮的。
本实用新型能够感应日光和汽车灯光，通过智能控制实现路灯亮度随车流量的变动而调整光暗，从而大幅度节省能源消耗并延长蓄电池在连续阴雨天时的使用时间。
本实用新型通过微处理器，用驱动芯片来驱动和控制LED灯的安全使用，同时可在恒流稳压的基础上通过调整LED发光时间长短调整LED灯的亮暗，从而实现节能减排，这是传统路灯不能做到的。
本实用新型使用寿命长，光源寿命50,000小时以上，是传统钠灯的5～10倍。本实用新型使用目前技术最为成熟的白光1W封装，表面贴焊在2mm厚的铝基电路板上，再把铝基板安装在散热铸铝灯罩上，这样可保障了LED散热要求及使用寿命。
本实用新型采用LED灯模块化一体设计，可任意组合成不同功率及亮度需求的产品，每个LED灯模块是一个独立的光源且可互换，独立模块故障不会影响整个灯具的正常工作。在这个模块中，驱动芯片和它所驱动的LED灯安装在一块条状铝基板上，整条铝板可以方便拆卸及维护。
本实用新型工作电压低，低于60V，其优点是不会像普通路灯那样因高压吸附灰尘导致灯罩发黑，而且安全可靠。工作温度低，LED光源属于冷光源，散热良好时，其工作温度低于60℃，不会引起灯罩老化发黄。
本实用新型超高频纯直流工作，消除了传统路灯低频闪烁引起的视觉疲劳。耐冲击，抗震力强，显色指数高，显色性好。对颜色的呈现更真实，更鲜艳。绿色环保，不含铅，汞等污染元素，对环境没有任何污染。
本实用新型的芯片驱动恒流技术，效率高，热量低，恒流精度高，对电网无污染。LED在现有条件下发出光的效率75-100lm/w。该路灯节能效果明显，与传统路灯相比，在得到相同的路面照度前提下，节约电能50％以上。
本实用新型是一个智能系统，其前端装设光电感应芯片构成的日光感应器、灯光感应器，在灯头上为每15个LED灯配装一个驱动芯片，这些驱动芯片组成智能系统终端，系统为前端芯片光电信号配置有源放大器，为终端驱动芯片配置信号延时触发器，系统使用中央信号拾取与分配功能的微处理器。这种智能系统控制的LED路灯具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于城市道路照明，国道省道照明及小区公园等的照明。智能系统可同时适用于市电供电和太阳能供电两个型号的LED路灯，若是重点路段，可采用市电和太阳能同时设置的方案，当有太阳时，采用太阳能供电，若较长时间阴雨天时，转用市电。
本实用新型具有6-8米高的钢质灯杆，铸铝制作的灯头外罩，灯头内装90个1瓦LED灯，它们每15个LED灯一组组成6个LED模块，采用LED驱动芯片以及智能感应技术形成的三种发光状态致使LED灯发光。LED模块灯条安装成6个不同发光角，使光源形成一个长条形光带沿路面方向铺展，可以使光源发出的光得到更有效的利用，和不便控制发光角度的传统光源相比，可以用比较小的功率达到满足要求的局部照明效果，因而实现节能。按目前光效，LED光电感应路灯90W左右功率，就可以实现250W钠灯对路面的照明效果。
本实用新型是在芯片的源头上进行新型LED技术的开发，那就是将LED驱动芯片及LED灯组合运行形成恒流驱动并实行分时使用的节能方案。在上半夜车辆较多时，例如平均每6秒钟通过一部车时，它的全功率，2/3功率和1/3功率工作时间各占1/3，平均功率是总功率的2/3，从而减少了1/3的电能功耗。在下半夜辆较少时，例如平均30秒通过一部车时，它基本上是以1/3多10％的电能功耗工作，从而减少了将近2/3的电能功耗。对于市电供电路灯，一夜平均下来它将节省总的电能使用的45％。对于太阳能供电路灯，它可让蓄电池全功率输出时间少于1/3，每夜总电量输出少了45％，因此它比没有智能控制的太阳能供电路灯可在连续阴雨天环境下工作更长时间。
无论是市电供电还是太阳能供电的本实用新型，由于每个LED灯模块都使用了具有恒流和稳压功能的LED驱动芯片，使LED灯在恒流和稳压的电源环境下工作，从而避免了LED灯因为外界电压波动造成烧毁或提前衰减现象，并使LED灯出故障的机率减少70％。由于驱动芯片和LED灯可塑封在同一元件中，形成与不受外界干扰的环境，从而使驱动信号能够正确地控制开关，使LED灯色纯正细赋，亮度一致性好。

Claims (10)

1.一种智能LED路灯，其特征在于：包括微处理器，分别与微处理器连接的多个LED灯模块、日光感应器、灯光感应器，以及提供直流电源的供电模块。
2.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述供电模块包括市电、变压镇流，市电经变压镇流输出直流电源。
3.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述供电模块包括太阳能板、蓄电池、变压镇流，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接变压镇流，变压镇流输出直流电源。
4.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述供电模块包括市电、太阳能板、蓄电池、变压镇流，太阳能板连接蓄电池，蓄电池连接变压镇流，市电连接变压镇流，变压镇流输出直流电源。
5.根据权利要求3或4所述的LED路灯，其特征在于：所述太阳能板设置在灯杆顶部。
6.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述灯光感应器包括一个光电感应芯片，设置在灯杆的下部，所述日光感应器包括另一个光电感应芯片，设置在灯头的上部。
7.根据权利要求1所述的LED路灯，其特征在于：所述多个LED灯模块，其每一个LED灯模块包括多个互相串联的LED灯和LED恒流驱动芯片，微处理器经LED恒流驱动芯片驱动多个互相串联的LED灯。
8.根据权利要求7所述的LED路灯，其特征在于：所述多个LED灯模块和微处理器均设置在灯头内。
9.根据权利要求8所述的LED路灯，其特征在于：所述灯头设有铸铝灯罩，所述多个LED灯模块，其每一个LED灯模块的多个互相串联的LED灯和驱动芯片用贴片方式安装在一条铝基板上，多条铝基板并排与铸铝灯罩接触安装，所述微处理器与铸铝灯罩之间留有空隙。
10.根据权利要求9所述的LED路灯，其特征在于：所述灯罩为内凸弧面形。
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