CN201827805U - 一种节能led路灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能LED路灯，包括灯体，灯体内设有a行×b列个LED，a≥b；包括用于驱动LED发光的LED驱动电路、光敏感应电路以及控制器，LED驱动电路和光敏感应电路均与控制器电连接，LED驱动电路受控制器控制，其特征在于：还包括与控制器电连接的时钟模块，控制器根据光敏感应电路输出的表征环境照度的信号以及时钟模块输出的表征时间的信号对LED驱动电路进行控制。本实用新型采用光控与时控相结合的控制方法，更加节能。在出现如正午时分突然漆黑一片的极端天气时，本实用新型可立刻响应并启亮LED路灯，从而降低该极端天气对人们生活引起的不便。

Description

一种节能LED路灯

技术领域

本实用新型涉及LED路灯。

背景技术

随着能源的不断消耗，资源的日益匮乏，国际上要求节能降耗的呼声越来越高。我国户外道路照明约占整个照明用电量的30％，与人们生产生活密切相关。LED路灯作为户外照明的重要应用，其优越性有如下几点：

1、大功率LED路灯的寿命长，可达5-10万小时；

2、对光照射面的均匀度可控，理论上可以做到在目标区域内完全均匀，这也能避免传统光源“灯下亮”现象中的光浪费；

3、显色指数高，节能效率高，通常120W的LED路灯即可替代400W的钠灯。

传统照明路灯的控制是采用人工合闸法，即傍晚由操作人员合上电闸，启亮路灯，次日清晨再由操作人员拉开电闸，关闭路灯。为了使操作人员从繁重的合闸、拉闸工作中解脱出来，采用基于时间点的自动控制法，傍晚时由时间触发器输出一控制信号用以启亮路灯，清晨由时间触发器输出一控制信号用以关闭路灯。为了使道路照明更加人性化，后来出现了采用光电智能控制法，其通过光敏器件感应到环境光照度，当光照度值低于某一照度值时，启亮路灯，当光照度值高于某一照度值时，关闭路灯。

实用新型ZL200920309046.6公开了一种具有智能光控电路的LED路灯。该LED路灯除包括LED驱动电路和LED模组外，还包括接入LED驱动电路的智能光控电路，此智能光控电路包括光敏感应电路、智能芯片控制电路及智能芯片供电电路。外部输入的直流电压VIN通过智能芯片供电电路，在其输出端输出适合智能芯片控制电路工作的电压，智能芯片控制电路在此电压下开始工作，对光敏感应电路传输过来的电压信号进行分析处理，然后发出控制信号对所述的LED驱动电路进行控制，进而控制LED模组的工作，使其能根据外界的光线情况提供合适的照明方式，节省了能源。该实用新型在传统的LED路灯照明电路中加入了智能光控电路，使得外界亮度小于2lx时，LED路灯自动点亮，外界亮度大于10lx，LED路灯自动关闭，在满足交通安全需求的同时减少不必要的浪费，节省了能源。

然而，上述具有智能光控电路的LED路灯仅采用智能光控的方式，且只能处于全开或全关的状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用光控与时控相结合的节能LED路灯。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种节能LED路灯，包括灯体，灯体内设有a行×b列个LED，a≥b；包括用于驱动LED发光的LED驱动电路、光敏感应电路以及控制器，LED驱动电路和光敏感应电路均与控制器电连接，LED驱动电路受控制器控制，其特征在于：还包括与控制器电连接的时钟模块，控制器根据光敏感应电路输出的表征环境照度的信号以及时钟模块输出的表征时间的信号对LED驱动电路进行控制。

进一步的，a行×b列个LED分成n个LED组，每个LED组包括的LED个数相同，n的取值为2～6，LED驱动电路包括n路输出，各路输出之间是独立的，分别驱动n个LED组。

进一步的，a为n的整数倍数，第i行的LED全部属于第j组，j＝i mod n，i的取值为1～a。式中，mod为取余数运算符，如1 mod 4＝1，7 mod 4＝3，12 mod 4＝0。

进一步的，还包括与控制器电连接的存储器。存储器用于存储控制参数，如第一照度阈值、第二照度阈值、第三照度阈值、第四照度阈值、第一时间阈值、第二时间阈值等参数，这些参数可以根据实际需要进行设定并保存于存储器中。

进一步的，n＝4，即分成4个LED组，控制器对LED驱动电路的控制方法如下：

(A1)如果环境照度小于第一照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的4路输出均输出额定电流从而全启亮节能LED路灯，转入步骤(B5)；否则进入到下一步；

(A2)如果环境照度小于第二照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的其中3路输出的电流为额定电流而另外1路输出的电流为0，从而启亮3个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A3)如果环境照度小于第三照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为额定电流而另外2路输出的电流为0，从而启亮2个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A4)如果环境照度小于第四照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的其中1路输出的电流为额定电流而另外3路输出的电流为0，从而启亮1个LED组，转入步骤(A1)；否则转入步骤(C8)；

(B5)如果环境照度大于第四照度阈值，转入步骤(C8)；否则进入到下一步；

(B6)如果时间已到达第一时间域值，则控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为0而另外2路输出的电流维持不变，从而仅启亮2个LED组，进入到下一步；否则返回到步骤(B5)；通常第一时间阈值设为22点～24点之间；

(B7)直到环境照度大于第四照度阈值的时候，进入到下一步；

(C8)控制器控制LED驱动电路的4路输出的电流全为0，从而全关闭节能LED路灯，转入步骤(A1)；

其中，第一照度域值＜第二照度域值＜第三照度域值＜第四照度域值。

为了使各个LED组的启亮时间维持平衡，存储器内设有用于存放第j个LED组启亮时间的存储单元Sj，其值记为Vj，Sj占用1个或2个字节，第j个LED组启亮时间每经过1小时，则执行Vj＝Vj+1的操作；1个字节为8个比特位，如果Sj占用4个比特位，那么Vj的值就在0至15之间，当Vj＝15时，根据通常的运算规则，执行Vj＝Vj+1后，Vj＝0，由于循环基数为16偏小，因此不适合，如果Sj占用1个字节，则循环基数为256，依据下面的控制方法能保证各个LED组的启亮时间维持平衡；启亮节能LED路灯的控制方法如下：

(1)全关闭状态下或全启亮状态下：若启亮1个LED组，则在V1、V2、V3及V0中找出1个最小值，V1、V2、V3及V0中的多个值同为最小值，则取其中1个最小值，依程序段Vmin＝V0；Zmin＝0；for(j＝1；j＜4；j++){IF Vmin＞Vj{Vmin＝Vj；Zmin＝j；}}即可取出最小值对应的一个序号，启亮该LED组；若启亮2个LED组，如果V1、V2、V3及V0中的1个最小值为V1或V3，则启亮第1组和第3组，否则启亮第2组和第0组；若启亮3个LED组，则在V1、V2、V3及V0中找出1个最大值，如果多个值同为最大值，取其中1个最大值，启亮该LED组之外的其它3组；

(2)1个LED组已启亮状态下：若启亮1个LED组，则维持该组启亮；若启亮2个LED组，则维持该组启亮的同时再依据“和为偶”的原则再启亮1个LED组；“和为偶”的原则就是启亮的2个LED组的序号之和为偶数，从而使地面的照度基本均匀；若启亮3个LED组，则找出3个未启亮LED组对应的启亮时间的1个最大值，启亮该最大值对应的LED组之外的其它3个LED组；

(3)2个LED组已启亮状态下：若启亮1个LED组，则比较已启亮LED组的启亮时间，维持1个较小值对应的LED组启亮，如果两个LED组的启亮时间相等，即认为同为较小值，取其中任一个即可，用程序自动控制容易实现；若启亮3个LED组，则比较未启亮LED组的启亮时间，维持1个较大值对应的LED组不启亮，如果两个LED组的启亮时间相等，即认为同为较大值，取其中任一个即可，用程序自动控制容易实现；

(4)3个LED组已启亮状态下：若启亮1个LED组，则比较已启亮LED组的启亮时间，维持1个最小值对应的LED组启亮；若启亮2个LED组，依据“和为偶”的原则在已启亮的3个LED组中维持其中2个LED组启亮。

为了进一步节能及节省铺设电缆的费用，本实用新型的节能LED路灯还包括太阳能供电模块，太阳能供电模块与LED驱动电路电连接，太阳能供电模块与控制器电连接，节能LED路灯的所有需要供电的部件均由太阳能供电模块供电。

进一步的，控制器还根据太阳能供电模块所存储的电量对LED驱动电路进行控制。

进一步的，n＝4，控制器对LED驱动电路的控制方法如下：

(A1)如果环境照度小于第一照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的4路输出均输出额定电流从而全启亮节能LED路灯，转入步骤(B5)；否则进入到下一步；

(A2)如果环境照度小于第二照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的其中3路输出的电流为额定电流而另外1路输出的电流为0，从而启亮3个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A3)如果环境照度小于第三照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为额定电流而另外2路输出的电流为0，从而启亮2个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A4)如果环境照度小于第四照度阈值，则控制器控制LED驱动电路的其中1路输出的电流为额定电流而另外3路输出的电流为0，从而启亮1个LED组，转入步骤(A1)；否则转入步骤(C8)；

(B5)如果环境照度大于第四照度阈值，转入步骤(C8)；否则进入到下一步；

(B5.1)如果时间已到达第二时间域值，进入到下一步；否则返回步骤(B5)；通常第二时间阈值设为20点～21点之间；

(B5.2)预测太阳能供电模块所存储的电量是否充足，如果充足，进入到下一步；否则转入步骤(D9)；

(B6.1)等待时间到达第一时间域值，控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为0而另外2路输出的电流维持不变，从而仅启亮2个LED组，进入到下一步；

(B7)直到环境照度大于第四照度阈值的时候，进入到下一步；

(C8)控制器控制LED驱动电路的4路输出的电流全为0，从而全关闭节能LED路灯，转入步骤(A1)；

(D9)预测若第一时间阈值时开始启亮1个LED组，是否够电，如果够电，进入到下一步；否则转入步骤(D11)；

(D10)等待时间到达第一时间域值，控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为0而另外2路输出的电流维持不变，从而仅启亮2个LED组，进入到下一步；

(D11)预测从当前时间开始启亮1个LED组，是否够电，如果够电，进入到下一步；否则转入步骤(D14)；

(D12)预测X时刻开始仅启亮1个LED组，刚好够电，进入到下一步；

(D13)等待时间到达X时刻，进入到下一步；

(D14)控制器控制LED驱动电路的其中1路输出的电流为额定电流而另外3路输出的电流为0，从而启亮1个LED组；

(D15)直到环境照度大于第二照度阈值的时候，控制器控制LED驱动电路的4路输出的电流全为0，从而全关闭节能LED路灯，进入到下一步；

(D16)直到环境照度大于第四照度阈值的时候，转入步骤(A1)；

其中，第一照度域值＜第二照度域值＜第三照度域值＜第四照度域值。

步骤(B5.2)中预测太阳能供电模块所存储的电量是否充足，可以设定一个固定的第三时间阈值，如凌晨6点；{(第一时间阈值-第二时间阈值)×全功率+(第三时间阈值+24-第一时间阈值)×全功率×0.5}即可预测出当晚还需要的电量，与太阳能供电模块所存储的电量进行比较即可判断是否充足。然而由于春夏秋冬的日出日落的时间有较大偏差，因此固定的第三时间阈值会造成较大的偏差，因此为了使预测更准确，控制器对节能LED路灯的环境照度情况予以记录，并保存于存储器，其至少包括以下数据：当天凌晨由低往高升至第二照度阈值的时刻以及当天凌晨由低往高升至第四照度阈值的时刻，控制器根据当天凌晨的环境照度情况预测太阳能供电模块所存储的电量是否充足。一般来说，次日凌晨的环境照度与当天凌晨的环境照度情况基本相同，因此用一天的环境照度情况来预测就可以了。{(第一时间阈值-第二时间阈值)×全功率+(当天凌晨由低往高升至第四照度阈值的时刻+24-第一时间阈值)×全功率×0.5}即可预测出当晚还需要的电量，与太阳能供电模块所存储的电量进行比较即可判断是否充足。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型采用光控与时控相结合的控制方法，更加节能。

(2)本实用新型对LED路灯中的LED分成多组，使控制更加灵活。

(3)在出现极端情况，如正午时分突然漆黑一片，本实用新型提供的简单易行的控制方法可立刻启亮LED路灯，从而降低该极端天气对人们生活引起的不便。

(4)对LED路灯中的LED按行均匀地分成多组，使得LED路灯对地面的照度基本均匀。

(5)本实用新型采用太阳能供电模块来驱动，可以省去铺设电缆的时间及费用，不需要消耗电网的电能，节能效益显著。

(6)当采用太阳能供电模块来驱动时，采用光控、时控并结合太阳能供电模块所存储的电量来控制LED路灯的各LED组的亮灭；从而使连续阴雨天气太阳能供电模块的电量不足时保障路灯实现最好的社会效益。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构框图示意图；

图2是本实用新型的另一种结构框图示意图；

图3是一种LED路灯灯体的结构示意图；图中，0：第0个LED组；1：第1个LED组；2：第2个LED组；3：第3个LED组；6：灯体；7：LED；

图4是一种具体的控制流程图；

图5是另一种具体的控制流程图之一；

图6是另一种具体的控制流程图之二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细地说明。

实施例1

如图1所示，一种节能LED路灯，包括用于驱动LED发光的LED驱动电路、光敏感应电路、存储器以及控制器，LED驱动电路、存储器和光敏感应电路均与控制器电连接，LED驱动电路受控制器控制，还包括与控制器电连接的时钟模块，控制器根据光敏感应电路输出的表征环境照度的信号以及时钟模块输出的表征时间的信号对LED驱动电路进行控制。LED驱动电路包括n路独立的输出，LED路灯分成n个LED组，每1路独立的输出驱动1个LED组。本实施例中，n取4。

如图3所示，一种灯体6，其内置12行×10列个LED7，若每个LED的功率为1W，则整个LED路灯的功率为120W；按行将LED7分成4组，第1、5、9行为第1组，第2、6、10行为第2组，第3、7、11行为第3组，第4、8、12行为第0组。

如图4所示，照度阈值和时间阈值可以根据实际需要进行设定，本实施例中，第一照度阈值为1lx，第二照度阈值为5lx，第三照度阈值为10lx，第四照度阈值为15lx，第一时间阈值为23点；控制器对LED驱动电路的控制方法如下：

(A1)，如果环境照度小于1lx，则控制器控制LED驱动电路的4路输出均输出额定电流从而全启亮节能LED路灯，转入步骤(B5)；否则进入到下一步；

(A2)如果环境照度小于5lx，则控制器控制LED驱动电路的其中3路输出的电流为额定电流而另外1路输出的电流为0，从而启亮3个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A3)如果环境照度小于10lx，则控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为额定电流而另外2路输出的电流为0，从而启亮2个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A4)如果环境照度小于15lx，则控制器控制LED驱动电路的其中1路输出的电流为额定电流而另外3路输出的电流为0，从而启亮1个LED组，转入步骤(A1)；否则转入步骤(C8)；

(B5)如果环境照度大于15lx，转入步骤(C8)；否则进入到下一步；

(B6)如果时间已到达23点，则控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为0而另外2路输出的电流维持不变，从而仅启亮2个LED组，进入到下一步；否则返回到步骤(B5)；

(B7)直到环境照度大于15lx的时候，进入到下一步；

(C8)控制器控制LED驱动电路的4路输出的电流全为0，从而全关闭节能LED路灯，转入步骤(A1)。

存储器内设有用于存放第j个LED组启亮时间的存储单元Sj，其值记为Vj，Sj占用1个字节，第j个LED组启亮时间每经过1小时，则执行Vj＝Vj+1的操作；启亮节能LED路灯的控制方法如下：

(1)全关闭状态下或全启亮状态下：若启亮1个LED组，则在V1、V2、V3及V0中找出1个最小值，启亮该LED组；若启亮2个LED组，如果V1、V2、V3及V0中的1个最小值为V1或V3，则启亮第1组和第3组，否则启亮第2组和第0组；若启亮3个LED组，则在V1、V2、V3及V0中找出1个最大值，启亮该LED组之外的其它3组；

(2)1个LED组已启亮状态下：若启亮1个LED组，则维持该组启亮；若启亮2个LED组，则维持该组启亮的同时再依据“和为偶”的原则再启亮1个LED组；若启亮3个LED组，则找出3个未启亮LED组对应的启亮时间的1个最大值，启亮该最大值对应的LED组之外的其它3个LED组；

(3)2个LED组已启亮状态下：若启亮1个LED组，则比较已启亮LED组的启亮时间，维持1个较小值对应的LED组启亮；若启亮3个LED组，则比较未启亮LED组的启亮时间，维持1个较大值对应的LED组不启亮；

(4)3个LED组已启亮状态下：若启亮1个LED组，则比较已启亮LED组的启亮时间，维持1个最小值对应的LED组启亮；若启亮2个LED组，依据“和为偶”的原则在已启亮的3个LED组中维持其中2个LED组启亮。

实施例2

与实施例1相比，不同之处在于本实施例增加太阳能供电模块，其结构示意框图如图2所示，太阳能供电模块与LED驱动电路电连接，太阳能供电模块与控制器电连接，节能LED路灯的所有需要供电的部件均由太阳能供电模块供电。控制器还根据太阳能供电模块所存储的电量对LED驱动电路进行控制。

本实施例中，第一照度阈值为1lx，第二照度阈值为5lx，第三照度阈值为10lx，第四照度阈值为15lx，第一时间阈值为23点，第二时间阈值为20点；如图5、图6所示，控制器对LED驱动电路的控制方法如下：

(A1)如果环境照度小于1lx，则控制器控制LED驱动电路的4路输出均输出额定电流从而全启亮节能LED路灯，转入步骤(B5)；否则进入到下一步；

(A2)如果环境照度小于5lx，则控制器控制LED驱动电路的其中3路输出的电流为额定电流而另外1路输出的电流为0，从而启亮3个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A3)如果环境照度小于10lx，则控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为额定电流而另外2路输出的电流为0，从而启亮2个LED组，转入步骤(A1)；否则进入到下一步；

(A4)如果环境照度小于15lx，则控制器控制LED驱动电路的其中1路输出的电流为额定电流而另外3路输出的电流为0，从而启亮1个LED组，转入步骤(A1)；否则转入步骤(C8)；

(B5)如果环境照度大于15lx，转入步骤(C8)；否则进入到下一步；

(B5.1)如果时间已到达20点，进入到下一步；否则返回步骤(B5)；

(B5.2)预测太阳能供电模块所存储的电量是否充足，如果充足，进入到下一步；否则转入步骤(D9)；

(B6.1)等待时间到达23点，控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为0而另外2路输出的电流维持不变，从而仅启亮2个LED组，进入到下一步；

(B7)直到环境照度大于15lx的时候，进入到下一步；

(C8)控制器控制LED驱动电路的4路输出的电流全为0，从而全关闭节能LED路灯，转入步骤(A1)；

(D9)预测若23点开始启亮1个LED组，是否够电，如果够电，进入到下一步；否则转入步骤(D11)；

(D10)等待时间到达23点，控制器控制LED驱动电路的其中2路输出的电流为0而另外2路输出的电流维持不变，从而仅启亮2个LED组，进入到下一步；

(D11)预测从当前时间开始启亮1个LED组，是否够电，如果够电，进入到下一步；否则转入步骤(D14)；

(D12)预测X时刻开始仅启亮1个LED组，刚好够电，进入到下一步；

(D13)等待时间到达X时刻，进入到下一步；

(D14)控制器控制LED驱动电路的其中1路输出的电流为额定电流而另外3路输出的电流为0，从而启亮1个LED组；

(D15)直到环境照度大于5lx的时候，控制器控制LED驱动电路的4路输出的电流全为0，从而全关闭节能LED路灯，进入到下一步；

(D16)直到环境照度大于15lx的时候，转入步骤(A1)。

为了更精确地进行预测，控制器对节能LED路灯的环境照度情况予以记录，并保存于存储器，其至少包括以下数据：当天凌晨由低往高升至第二照度阈值的时刻以及当天凌晨由低往高升至第四照度阈值的时刻，控制器根据环境照度情况预测太阳能供电模块所存储的电量是否充足将更准确。

在步骤(B5.2)中预测太阳能供电模块所存储的电量是否充足，根据当天凌晨由低往高升至第四照度阈值的时刻进行预测，在步骤(D9)、(D11)、(D12)中，则根据当天凌晨由低往高升至第二照度阈值的时刻，这样的预测结果将相对精确。

本实施例启亮节能LED路灯的控制方法与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种节能LED路灯，包括灯体，灯体内设有a行×b列个LED，a≥b；包括用于驱动LED发光的LED驱动电路、光敏感应电路以及控制器，LED驱动电路和光敏感应电路均与控制器电连接，LED驱动电路受控制器控制，其特征在于：还包括与控制器电连接的时钟模块，控制器根据光敏感应电路输出的表征环境照度的信号以及时钟模块输出的表征时间的信号对LED驱动电路进行控制。

2.根据权利要求1所述的节能LED路灯，其特征在于：a行×b列个LED分成n个LED组，每个LED组包括的LED个数相同，n的取值为2～6，LED驱动电路包括n路输出，各路输出之间是独立的，分别驱动n个LED组。

3.根据权利要求2所述的节能LED路灯，其特征在于：a为n的整数倍数，第i行的LED全部属于第j组，j＝i mod n，i的取值为1～a。

4.根据权利要求3所述的节能LED路灯，其特征在于：还包括与控制器电连接的存储器。

5.根据权利要求4所述的节能LED路灯，其特征在于：包括太阳能供电模块，太阳能供电模块与LED驱动电路电连接，太阳能供电模块与控制器电连接，节能LED路灯的所有需要供电的部件均由太阳能供电模块供电。

6.根据权利要求5所述的节能LED路灯，其特征在于：控制器还根据太阳能供电模块所存储的电量对LED驱动电路进行控制。

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