CN201803292U - 太阳能led庭院灯 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能LED庭院灯,包括太阳能电池板(1),以及通过电源控制器(2)与所述太阳能电池板(1)连接的蓄电单元(3),所述蓄电单元还通过电源控制器(2)连接与LED庭院灯(4)。本实用新型庭院灯系统主要改进在于控制器,具有高效恒流源驱动电路。本实用新型改变常用的恒压源供电方式,利用电子稳压器电路降压对PWM芯片进行稳压供电,使芯片在全电压范围内稳定工作,并在电路中接入功率因数校正电路,将功率因数大大提高,增加LED灯的发光效率,减少电能的浪费。其中,电子稳压器电路不仅能够起到稳压作用,同时能够滤波,能够有效的消除高频开关纹波。

Description

太阳能LED庭院灯技术领域[0001] 本发明涉及一种庭院灯,更具体地说,涉及庭院灯控制系统的电路改进。 背景技术[0002] 随着社会的发展,能源越来越紧缺,节能产品的使用是未来的主要趋势。LED 发光效率高,耗能低,因而成为节能照明灯的首选。太阳能LED庭院灯是以太阳能电池 板的光-电转换作为供电方式,将电能存储到蓄电池中,供给夜间道路照明;采用LED 作为照明光源,具有亮度高、安装方便、工作稳定可靠、不敷设电缆、不消耗常规能 源、使用寿命长等特点,主要用于城市道路、小区道路、工业园区、绿化带、广场、步 行街、健身休闲广场等场所的照明及亮化装饰。[0003] 现在常用的LED灯都采用并联方式,采用恒压供电,恒流供电的很少。但是对 于数量多的LED灯串,恒压供电使得LED灯的供电电流下降,发光效率下降,降低LED 使用寿命。而且对于串联的LED灯采用恒压供电,不能保证电流稳定性,经常会出现高 频开关纹波,而且功率因数低,浪费电能。发明内容[0004] 本发明旨在提供一种具有高效恒流源驱动电路的太阳能LED庭院灯系统。[0005] 为了达到上述目的,本发明一种太阳能LED庭院灯,包括太阳能电池板,以及 通过电源控制器与所述太阳能电池板连接的蓄电单元,所述蓄电单元还通过电源控制器 连接与LED庭院灯。[0006] 优选方式下,电源控制器包括一个AC电源,AC电源的输出端与一个防雷、 防冲击保护电路相连;防雷、防冲击保护电路的输出端与EMI电磁兼容滤波电路相连; EMI电磁兼容滤波电路的输出端连接到功率因数校正电路的输入端;功率因数校正电路 的输出端与电子稳压器电路相连;电子稳压器电路的输出端连接到需要供电的LED灯串 上。而且所述防雷、防冲击保护电路是由保险丝FSl和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC 组成;所述保险丝FSl和所述抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC相互并行,且所述保险丝 FSl的一端和所述抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC的一端分别各自连接到AC电源上; 所述保险丝FSl的另一端和所述抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC的另一端之间连接着一 个电容CX1。此外,所述CXl的两端还分别连接着电感Li、电感L2;所述CXl与所 述电感Li、电感L2共同组成EMI电磁兼容滤波器;所述电感Li、电感L2的另一端分 别连接到整流桥BDl的两个输入端。同时,整流桥BDl的正电压输出端与无源功率因 数校正电路的输入端相连;所述功率因数校正电路由电容Cl、电容C2、电阻R1、二极 管D1、二极管D2、二极管D 3组成;所述电容Cl的一端作为输入端,并同时与二极管 D3的负极相连;所述二极管D 3的负极作为输出端;所述电容Cl的另一端与二极管D3 的正极之间连接有串联的二极管D2和电阻Rl ;所述二极管D2的正极与电容Cl相连; 所述二极管D2的正极还连接着二极管Dl的负极;所述电阻Rl与二极管D3正极的交点处连接电容C2的一端;所述二极管Dl的正极与所述电容C2的另一端相连并共同接 地。所述功率因数校正电路的输出端与电子稳压器电路的输入端相连;所述电子稳压器 电路包括一个三极管Tl,三极管Tl的的发射极为输出端;所述三极管Tl的基极到地接 一个电容C4 ;所述基极到地还接有一个二极管D4 ;所述三极管Tl的集电极与基极之间 依次串联电阻R4、电阻R2、电阻R3 ;所述三极管Tl的发射极与PWM控制芯片Ul的 电压输入端。所述PWM控制芯片Ul与MOS管Ql、镇流电感L3、续流二极管D5组成 Buck降压变化电路;其中,所述PWM控制芯片Ul通过CS脚采集传感电阻R6、传感 电阻R7、传感电阻R8、传感电阻R9上的峰值电流;所述传感电阻R6、传感电阻R7、 传感电阻R8、传感电阻R9并联;所述PWM控制芯片Ul通过GATE脚输出控制信号到 MOS管Ql的栅极;所述MOS管Ql的源级与所述传感电阻R6、传感电阻R7、传感电 阻R8、传感电阻R9的并联交点相连;所述MOS管Ql的漏极与镇流电感L3以及续流二 极管D5相连;所述镇流电感L3与所述续流二极管D5的另一端之间连接有电容C7;所 述电容C7的两端连接到待供电的LED灯串上。[0007] 本发明太阳能LED庭院灯系统主要技术在于控制器,具有高效恒流源驱动电 路。我们采用的控制器是编程数码专用控制器,较原来的光控开+时控关、光控开+光 控关增加了可任意调节开关时间功能,并实现分时半功率输出以降低后半夜人员流动减 少时的光源能耗。满足用户夜间照明使用,并保证连续3〜5个阴雨天正常照明工作。 工作环境温差范围在_35°C〜45°C。本发明改变常用的恒压源供电方式,利用电子稳压 器电路降压对PWM芯片进行稳压供电,使芯片在全电压范围内稳定工作,并在电路中 接入功率因数校正电路,将功率因数大大提高,增加LED灯的发光效率,减少电能的浪 费。其中,电子稳压器电路不仅能够起到稳压作用,同时能够滤波,能够有效的消除高 频开关纹波。此外,在PWM芯片上还接有用于微调电流的电位器,能够保证电路实现 恒流工作。此外,本发明的庭院灯系统无需进行电力增容配套,可单独安装,节约配电 系统开支。安装方便,无需挖沟埋线,避免损坏道路,节省施工费用。特别对无电源和 难于敷设电缆的路段更有实现意义。一次投资,长期受益,节电效果明显。可直接提供 36V以下直流电,安全可靠。自动控制,维护管理简便。附图说明[0008] 图1是太阳能LED庭院灯系统的原理结构示意图;[0009] 图2是本发明庭院灯系统中控制器的电路原理示意图;[0010] 图3是本发明庭院灯系统中控制器的功率因数校正电路示意图;[0011] 图4是本发明庭院灯系统中控制器的电子稳压器电路示意图;[0012] 图5是本发明庭院灯系统中控制器的原理结构框图示意图。具体实施方式[0013] 如图1所示,本发明太阳能LED庭院灯,包括太阳能电池板1,以及通过电源控 制器2与所述太阳能电池板1连接的蓄电单元3,所述蓄电单元还通过电源控制器2连接 与LED庭院灯4。[0014] 如图5所示,本发明的本发明高效恒流源驱动的LED电路,包括一个AC电源,4AC电源的输出端与一个防雷、防冲击保护电路相连;防雷、防冲击保护电路的输出端与 EMI电磁兼容滤波电路相连;EMI电磁兼容滤波电路的输出端连接到功率因数校正电路 的输入端;功率因数校正电路的输出端与电子稳压器电路相连;恒流源的输出端连接到 需要供电的LED灯串上。[0015] 其中,如图2所示,防雷、防冲击保护电路是由保险丝FSl和抗浪涌负温度系数 热敏电阻NTC组成,且二者相互并行,保险丝FSl的一端和抗浪涌负温度系数热敏电阻 NTC的一端分别各自连接到AC电源上,保险丝FSl的另一端和抗浪涌负温度系数热敏 电阻NTC的另一端之间连接着一个电容CXI。CXl的两端还分别连接着电感Li、电感 L2;它们三者共同组成EMI电磁兼容滤波器,且电感Li、电感L2的另一端分别连接到 整流桥BDl的两个输入端。[0016] 整流桥BDl的正电压输出端与无源功率因数校正电路的输入端相连,如图3所 示,功率因数校正电路由电容Cl、电容C2、电阻R1、二极管D1、二极管D2、二极管 D3组成;电容Cl的一端作为输入端,并同时与二极管D3的负极相连;所述二极管D3 的负极作为输出端;所述电容Cl的另一端与二极管D3的正极之间连接有串联的二极管 D2和电阻Rl; 二极管D2的正极与电容Cl相连;二极管D2的正极还连接着二极管Dl 的负极;电阻Rl与二极管D3正极的交点处连接电容C2的一端;二极管Dl的正极与电 容C2的另一端相连并共同接地。现有技术下,一般采用普通的桥式整流后直流平滑滤 波的AC-DC电路,输入电压是正弦波。但是由于电容充电快放电慢,这样输出的电流 是不连续的脉冲波,谐波失真大,功率因数低。本发明应用一种低成本的无源功率因数 补偿电路,如图3所示,该电路又叫平衡半桥补偿电路。Cl和Dl组成半桥的一臂,C2 和D3组成半桥的另一臂,D2和Rl组成光电连接电路,利用填谷原理进行补偿。滤波 电容Cl和C2相串联,电容上电压最高充到输入电压的一半(VAC/2),一旦线电压降到 VAC/2以下,二极管Dl和D3就会被正向偏置,这样是Cl和C2开始并联放电。采用 这个电路后,系统的功率因数从0.6提高到0.88〜0.9。[0017] 功率因数校正电路的输出端与电子稳压器电路的输入端相连,如图4所示,电 子稳压器电路包括一个三极管Tl,三极管Tl的的发射极为输出端;三极管Tl的基极到 地接一个电容C4 ;其基极到地还接有一个二极管D4。三极管Tl的集电极与基极之间依 次串联电阻R4、电阻R2、电阻R3;所述三极管Tl的发射极与PWM控制芯片Ul的电压 输入端。电子稳压器又叫信容式纹波滤波器,是有效的电源净化器,它具有电容信增式 低通滤波器和串联稳压调整器双重作用,也叫ACR(Amplificatory Capacitance Requlator) 电路。基极到地接一个电容C4,由于基极电流只有射极电流的1/(1+β),相当于在发 射极接了一个(1+0)C4的大电容,这就是电容增式滤波器的原理。如果在基极到地再 连接一个齐纳二极管,就是一个简单的串联稳压器,因此,该电路具有稳压和滤波的双 重作用,能有效地消除高频开关纹波。注意选择双极型晶体管的Vbceo > 500V,Ic = 100mA,稳压二极管D4Y0NG 16〜18V,1/4W的任何型号的小功率稳压管。[0018] PWM控制芯片Ul与MOS管Ql、镇流电感L 3、续流二极管D5组成Buck降 压变化电路;其中,PWM控制芯片Ul通过CS脚采集传感电阻R6、传感电阻R7、传感 电阻R8、传感电阻R9上的峰值电流,传感电阻R6、传感电阻R7、传感电阻R8、传感 电阻R9相互并联并同时接地。PWM控制芯片Ul通过GATE脚输出控制信号到MOS管Ql的栅极;而MOS管Ql的源级与传感电阻R6、传感电阻R7、传感电阻R8、传感电阻 R9的并联交点相连,且MOS管Ql的漏极与镇流电感L 3以及续流二极管D5相连。镇 流电感L3与所述续流二极管D5的另一端之间连接有电容C7,该电容C7的两端连接到待 供电的LED灯串上。Ul采集传感电阻R6〜R9上的峰值电流,由内部逻辑控制GATE 脚信号的脉冲占空比进行恒流控制。芯片由Tl、D4、C4、R2〜R4组成的电子滤波器 降压后供电,这个滤波器内阻很高,输出阻抗很小,能提供16V稳定的电压,确保芯片 在全电压范围内稳定工作。R5是芯片振荡电路的一部分,改变它会调节振荡频率。电位 器RT在本电路中不是用来调节,而是用来微调恒流源的电流,使电路达到设计的功率。[0019] 本发明的优点在于,改变常用的恒压源供电方式,利用电子稳压器电路降压对 PWM芯片进行稳压供电,使芯片在全电压范围内稳定工作,并在电路中接入功率因数校 正电路,将功率因数大大提高,增加LED灯的发光效率,减少电能的浪费。其中,电子 稳压器电路不仅能够起到稳压作用,同时能够滤波,能够有效的消除高频开关纹波。此 外,在PWM芯片上还接有用于微调电流的电位器,能够保证电路实现恒流工作。[0020] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方 案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1. 一种太阳能LED庭院灯,其特征在于,包括太阳能电池板(1),以及通过电源控 制器⑵与所述太阳能电池板⑴连接的蓄电单元(3),所述蓄电单元还通过电源控制器 ⑵连接与LED庭院灯⑷。
2.根据权利要求1所述太阳能LED庭院灯,其特征在于,所述电源控制器(2)包括 一个AC电源,AC电源的输出端与一个防雷、防冲击保护电路相连;防雷、防冲击保护 电路的输出端与EMI电磁兼容滤波电路相连;EMI电磁兼容滤波电路的输出端连接到功 率因数校正电路的输入端;功率因数校正电路的输出端与电子稳压器电路相连;电子稳 压器电路的输出端连接到需要供电的LED灯串上;所述防雷、防冲击保护电路是由保险丝FSl和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC组 成;所述保险丝FSl和所述抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC相互并行,且所述保险丝 FSl的一端和所述抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC的一端分别各自连接到AC电源上;所 述保险丝FSl的另一端和所述抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC的另一端之间连接着一个 电容CXl ;所述CXl的两端还分别连接着电感Li、电感L2;所述CXl与所述电感Li、电感L2 共同组成EMI电磁兼容滤波器;所述电感Li、电感L2的另一端分别连接到整流桥BDl 的两个输入端;所述整流桥BDl的正电压输出端与无源功率因数校正电路的输入端相连;所述功率 因数校正电路由电容Cl、电容C2、电阻R1、二极管D1、二极管D2、二极管D3组成; 所述电容Cl的一端作为输入端,并同时与二极管D3的负极相连;所述二极管D3的负极 作为输出端;所述电容Cl的另一端与二极管D3的正极之间连接有串联的二极管D2和电 阻Rl;所述二极管D2的正极与电容Cl相连;所述二极管D2的正极还连接着二极管Dl 的负极;所述电阻Rl与二极管D3正极的交点处连接电容C2的一端;所述二极管Dl的 正极与所述电容C2的另一端相连并共同接地;所述功率因数校正电路的输出端与电子稳压器电路的输入端相连;所述电子稳压器 电路包括一个三极管Tl,三极管Tl的的发射极为输出端;所述三极管Tl的基极到地接 一个电容C4 ;所述基极到地还接有一个二极管D4 ;所述三极管Tl的集电极与基极之间 依次串联电阻R4、电阻R2、电阻R3;所述三极管Tl的发射极与PWM控制芯片Ul的 电压输入端;所述PWM控制芯片Ul与MOS管Ql、镇流电感L3、续流二极管D5组成Buck降压 变化电路;其中,所述PWM控制芯片Ul通过CS脚采集传感电阻R6、传感电阻R7、传 感电阻R8、传感电阻R9上的峰值电流;所述传感电阻R6、传感电阻R7、传感电阻R8、 传感电阻R9并联;所述PWM控制芯片Ul通过GATE脚输出控制信号到MOS管Ql的 栅极;所述MOS管Ql的源级与所述传感电阻R6、传感电阻R7、传感电阻R8、传感电 阻R9的并联交点相连;所述MOS管Ql的漏极与镇流电感L3以及续流二极管D5相连; 所述镇流电感L3与所述续流二极管D5的另一端之间连接有电容C7 ;所述电容C7的两 端连接到待供电的LED灯串上。
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