CN202111922U - 高效智能高压钠灯控制装置 - Google Patents

Abstract

一种高效智能高压钠灯控制装置，属于电光源照明领域。包括高压钠灯、触发器、镇流电感和节能控制箱，节能控制箱包括补偿电容、节能电感和定时控制器。优点：比常规高压钠灯增加了节能电感，可以利用定时控制器选择时间段进行功率变换设置，保证入夜时地面亮度，并在深夜进行降功率节能；可以根据不同的区域、气候和季节以及不同道路的实际情况，利用拨码开关来选择定时控制器的开关灯时间；节能控制箱体积小，控制距离远，可以装于灯杆的底部，方便设置和调整开关灯时间。

Description

高效智能高压钠灯控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种高效智能高压钠灯控制装置，属于电光源照明领域。

背景技术

目前高压钠灯采用的是用电感镇流器作为钠灯的点灯装置，这种高压钠灯不能够实现自动调光或功率变换。但对于道路照明却根据不同的时间段有不同的照明要求。例如上半夜（17:00~23:00），灯具应按设计要求在额定功率下运行，光照度较高；在下半夜（23:00至清晨），光照度比较低。使用传统的功率不能变换的电感镇流器，高压钠灯保持原先较高的光照度，这在浪费大量电能的同时，还给周围的居民造成了光污染，同时缩短了电感镇流器和钠灯灯管的寿命，增加了不必要的维护费用。传统方法是通过在深夜断开部分或者全部的电闸，来实现减低电能消耗。但是随着人们的生活节奏加快，如果简单关断照明设备是不合理的，可能会由于无照明而引发交通事故或者治安安全事故，故采用目前的措施是不合理的。

采用传统的电感镇流器已无法适应现代照明的节能要求，针对资源日益紧张且照明用电高速增加的今天，如何克服上述缺陷，已成为人们迫切寻求解决的一个重要问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能调节高压钠灯的工作时间和功率实现节能的高效智能高压钠灯控制装置。

一种高效智能高压钠灯控制装置，包括高压钠灯HPS1、HPS2、触发器FF1、FF2、镇流电感L1、L2和节能控制箱，节能控制箱包括补偿电容C1、C2、节能电感L1h、L2h和定时控制器，相线L与补偿电容C1、C2的一端、定时控制器的J12、J22端、节能电感L1h、L2h的一端和定时控制器连接，零线N与电容C1、C2的另一端、触发器FF1、FF2的一端、高压钠灯HPS1、HPS2的一端和定时控制器连接，节能电感L1h的另一端接定时控制器的J13端，定时控制器的J11端接镇流电感L1的一端，镇流电感L1的启动端接触发器FF1的触发接线端，镇流电感L1的另一端接触发器FF1的另一端和高压钠灯HPS1的另一端，节能电感L2h的另一端接定时控制器的J23端，定时控制器的J21端接镇流电感L2的一端，镇流电感L2的启动端接触发器FF2的触发接线端，镇流电感L2的另一端接触发器FF2的另一端、高压钠灯HPS2的另一端。

本实用新型所述的定时控制器包括稳压供电电路、计时电路和驱动控制电路，稳压供电电路与相线L、零线N、计时电路和驱动控制电路连接，计时电路和驱动控制电路连接，驱动控制电路与补偿电容C1、C2、镇流电感L1、L2和节能电感L1h、L2h连接。

本实用新型所述的稳压供电电路由降压变压器T1、整流桥B1、电解电容C3、C4和稳压芯片U1组成，其中稳压芯片为7805，相线L接入降压变压器T1初级线圈的一端，零线N接入降压变压器T1初级线圈的另一端，降压变压器T1次级线圈的一端接整流桥B1的1端，降压变压器T1次级线圈的另一端接整流桥B的3端，整流桥B的2端接电解电容C3的正极、稳压芯片U1的输入端Vin，稳压芯片U1的输出端Vout和电解电容C4的正极连接后输出直流电源Vcc，整流桥B1的4端、电解电容C3、C4的负极和稳压芯片U1的中间端共同接地。

本实用新型所述的计时电路由芯片U2、电解电容C5、晶振Y1、电容C6、C7、拨码开关SW1、SW2和电阻R1-R9组成，其中芯片U2为AT89S52，电解电容C5的负极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接芯片U2的9脚，电阻R2的一端接芯片U2的39脚和拨码开关SW1的1脚，电阻R3的一端接芯片U2的38脚和拨码开关SW1的2脚，电阻R4的一端接芯片U2的37脚和拨码开关SW1的3脚，电阻R5的一端接芯片U2的36脚和拨码开关SW1的4脚，电阻R6的一端接芯片U2的35脚和拨码开关SW2的1脚，电阻R7的一端接芯片U2的34脚和拨码开关SW2的2脚，电阻R8的一端接芯片U2的33脚和拨码开关SW2的3脚，电阻R9的一端接芯片U2的32脚和拨码开关SW2的4脚，芯片U2的18脚接晶振Y1的一端和电容C6的一端，芯片U2的19脚接晶振Y1的另一端和电容C7的一端，芯片U2的21、22脚接驱动控制电路，电容C5的正极、芯片U2的40脚和电阻R2-R9的另一端接直流电源Vcc，电容C6、C7的另一端、拨码开关SW1、SW2的5、6、7、8脚和芯片U2的20脚共同接地。

本实用新型所述的驱动控制电路由电阻R10-R13、双刀双掷继电器K1、K2、三极管Q1、Q2和接线端子J1、J2组成，电阻R10、R11的一端分别接计时电路中芯片U2的22、21脚，电阻R12、R13的一端接直流电源Vcc，电阻R12、R13的另一端分别接双刀双掷继电器K1、K2线圈的一端，双刀双掷继电器K1线圈的另一端接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极接电阻R11的另一端，双刀双掷继电器K1的1、2、3端分别接接线端子J1的1、2、3端，电阻R13的另一端接双刀双掷继电器K2线圈的一端，双刀双掷继电器K2线圈的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极接电阻R10的另一端，双刀双掷继电器K2的1、2、3端分别接接线端子J2的1、2、3端，三极管Q1、Q2的发射极共同接地，接线端子J1的1端接镇流电感L1的一端，接线端子J1的2端接相线L、补偿电容C1、C2的一端、节能电感L1h、L2h和接线端子J2的2端，接线端子J1的3端接节能电感L1h的另一端，接线端子J2的1端接镇流电感L2的一端，接线端子J2的3端接节能电感L2h的另一端。

本实用新型的优点为：1、比常规高压钠灯增加了节能电感，可以利用定时控制器选择时间段进行功率变换设置，保证入夜时地面亮度（照度），并在深夜进行降功率节能；2、可以根据不同的区域、气候和季节以及不同道路的实际情况，利用拨码开关SW1/SW2来选择定时控制器的开关灯时间（4、5、6、7、8h）；3、节能控制箱体积小，控制距离远，可以装于灯杆的底部，方便设置和调整开关灯时间。

附图说明

图1为高效智能高压钠灯控制装置原理图。

图2为定时控制器的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型的灯具为双光源，在图1中，夜幕降临，工频交流电220V（50Hz/60 Hz）一个支路为定时控制器进行供电，另两个支路对高压钠灯的双光源供电，对高压钠灯HPS1的供电电流流向为：相线L→定时控制器J12端→J11端→镇流电感L1→高压钠灯HPS1→零线N，构成一个电流回路，补偿电容C1补偿电路的无功损耗，提供功率因数，在高压钠灯HPS1起始工作时，节能电感L1h并不接入电路，高压钠灯HPS1全功率正常工作；在设定时间到后，高压钠灯HPS1开始降功率工作，定时控制器的双刀双掷继电器触点发生偏转，其电流流向为：相线L→节能电感L1h→定时控制器J13端→J11端→镇流电感L1→高压钠灯HPS1→零线N，构成一个电流回路，镇流电感L1的扼流电感增大，高压钠灯HPS1功率下降，达到节能目的。高压钠灯HPS2的供电电流流向与上相同。

在图2中，本实用新型的定时控制器的稳压供电电路由降压变压器T1、整流桥B1、电解电容C3、C4、稳压芯片U1组成。为了简化电路，方便供电的处理，在电路设计中我们选择了芯片U2和双刀双掷继电器K1、K2。夜幕降临，工频交流电220V（50Hz/60Hz）一个支路为定时控制器进行供电，交流电经过降压变压器T1后，将220V交流电变换为5V交流电，经过整流桥B1后，整流为约7V的脉动直流电，经过电解电容C3后，将脉动的直流电变成纹波较小的平滑直流电，经过稳压芯片U1后，输出为5V的直流电源Vcc，再次经过电解电容C4进行滤波稳压，产生稳定的5V的直流电压Vcc。

在图2中，本实用新型的定时控制器的计时电路由芯片U2、电解电容C5、晶振Y1、电容C6、C7、拨码开关SW1、SW2、电阻R1-R9组成。芯片U2的31脚为防卫内外部程序存储器控制引脚，本实用新型选择执行内部程序，因此芯U2的31脚接直流电源Vcc。当直流电源Vcc给芯片U2的40脚供电后，芯片U2开始正常工作，此时直流电源Vcc经过电解电容C5，经过电阻R1开始给芯片U2进行上电自动复位，计时开始。芯片U2有一个用于构成内部振动器的反相放大器，芯片U2的18、19脚分别是放大器的输入、输出端，在该两端引入电容C6、C7配合晶振Y1进行谐振，作为时钟计时的输入信号。在计时电路中，含有2个4位拨码开关SW1、SW2，其中SW1为控制双刀双掷继电器K1的拨码开关，SW2为控制双刀双掷继电器K2的拨码开关，当夜幕降临，行人较多时，采用全功率的t1时间工作，保证路面行车、行人的安全照明；到达深夜时，路面行人、行车较少，在保证路面行车安全的同时，采用降功率工作的t2时间，在实现节能的同时，保证道路照度的均匀性和光源产品安全性。其中拨码开关SW1的1、2和3、4脚为全功率工作（从亮灯到开始降功率节能调光）时间t1，3和4脚控制节能工作时间t2（从开始节能到返回全功率工作状态的时间），拨码开关SW1的1、2和3、4脚不同拨码组合后，分别控制4、5、6、7h的时间设定（通过内部软件编写完成时间设定），可供用户预先设置，拨码开关SW2的控制模式同拨码开关SW1。出厂时，设定均为4个时间基数档，安装前调节至相应所需状态。

在图2中，定时控制器供电后，设定拨码开关SW1的1、8脚和2、7脚置开时，此时直流电源Vcc经过电阻R2和R3，分别流过拨码开关SW1的1、8脚和2、7脚到地线，对于芯片U2的39、38脚来说，外部线路接的是下拉电压，故该两脚对应的输入电平是低电平，芯片U2内部读到该两脚对应数值为0、0；设定拨码开关SW1的1、8脚和2、7脚置关时，此时直流电源Vcc经过电阻R2和R3，分别流过芯片U2的39、38脚倒灌入芯片U2内部，通过芯片U2的20脚流入地线，对于芯片U2的39、38脚来说，外部线路接的是上拉电压，故该两脚对应的输入电平是高电平，芯片U2内部读到该两脚对应数值为1、1。把两位二进进行组合后得到0、0，0、1，1、0和1、1四组结果，他们分别对应我们所需设置的全功率工作时间t1的7、6、5、4h个时间基数。节能工作时间t2是通过拨码开关SW1的3、6和4、5脚设置方式与以上形式相同，同样可以实现7、6、5、4h个时间基数的设置。在这里选择增加电阻R2-R9的原因为防止倒灌入芯片U2的电流过大烧坏芯片，同时保证外部采样电压的稳定性。

拨码开关SW2的1、8，2、7，3、6和4、5脚的设置控制方式与拨码开关SW1的实现方式相同。

本实用新型的驱动控制电路由电阻R10-R13、双刀双掷继电器K1、K2、三极管Q1、Q2、接线端子J1/J2组成。当通过拨码开关SW1设定了计时时间，芯片U2的内部程序开始运作，并开始内部时钟计时。直流电源Vcc经过电阻R12、双刀双掷继电器K1的线圈，加载到三极管Q1的集电极，此时芯片U2的21脚输出为低电平0电位，此时三极管Q1的基极没有驱动电压，三极管Q1没有导通，双刀双掷继电器K1处于静态工作状态（未通电情况下，默认导通的1、2接线端），其接线端的1、2端导通，节能电感L1h没有接入线路，此时只是镇流电感L1接入电路，高压钠灯全功率工作直至到达t1时间；到达设定时间t1后，芯片U2的21脚输出高电平直流电源Vcc，经过电阻R11，驱动三极管Q1导通，直流电源Vcc经过电阻R12、双刀双掷继电器K1的线圈、三极管Q1的集电极、发射极到达地线，形成回路，此时双刀双掷继电器K1导通，双刀双掷继电器K1处于动态工作状态（通电后，双刀双掷继电器的导通状态），双刀双掷继电器K1的1、3端导通，节能电感L1h接入电路，此时节能电感L1h和镇流电感L1共同起到限流作用，高压钠灯功率降低，处于降功率工作状态直至到达节能工作时间t2；节能工作时间t2时间到达后，芯片U2的21脚输出为低电平0电位，三极管Q1不导通，继电器K1仍处于静态工作情况，高压钠灯在黎明时重新恢复全功率照明，保证地面照度。电阻R11、R12的选择，要充分考虑到三极管的放大倍数，同时考虑到双刀双掷继电器驱动的额定电流。接线端子J1的1、2、3端分别为定时控制器的J11、J12、J13端，接线端子的1、2、3端分别为定时控制器的J21、J22、J23端。

双刀双掷继电器K2的驱动与K1的驱动原理相同，两者分别独立，可以设置不同的全功率时间t1以及节能工作时间t2。此电路中，可以去除双刀双掷继电器K2的驱动模块，单独保留双刀双掷继电器K1的驱动模块，进行道路的单灯照明驱动，亦可以在此基础上增加至3~4盏高压钠灯的驱动控制。

在实际使用中，由于节能控制箱（或定时控制器）体积较小，可以装在灯杆底部，利于节能时间的设置。节能电感L1h的电感量可以在一定范围内进行选择，保证地面的照明要求，而达到不同的节能需求的目的。

Claims (5)

1.一种高效智能高压钠灯控制装置，其特征在于包括高压钠灯HPS1、HPS2、触发器FF1、FF2、镇流电感L1、L2和节能控制箱，节能控制箱包括补偿电容C1、C2、节能电感L1h、L2h和定时控制器，相线L与补偿电容C1、C2的一端、定时控制器的J12、J22端、节能电感L1h、L2h的一端和定时控制器连接，零线N与电容C1、C2的另一端、触发器FF1、FF2的一端、高压钠灯HPS1、HPS2的一端和定时控制器连接，节能电感L1h的另一端接定时控制器的J13端，定时控制器的J11端接镇流电感L1的一端，镇流电感L1的启动端接触发器FF1的触发接线端，镇流电感L1的另一端接触发器FF1的另一端和高压钠灯HPS1的另一端，节能电感L2h的另一端接定时控制器的J23端，定时控制器的J21端接镇流电感L2的一端，镇流电感L2的启动端接触发器FF2的触发接线端，镇流电感L2的另一端接触发器FF2的另一端、高压钠灯HPS2的另一端。

2.根据权利要求1所述的高效智能高压钠灯控制装置，其特征在于所述的定时控制器包括稳压供电电路、计时电路和驱动控制电路，稳压供电电路与相线L、零线N、计时电路和驱动控制电路连接，计时电路和驱动控制电路连接，驱动控制电路与补偿电容C1、C2、镇流电感L1、L2和节能电感L1h、L2h连接。

3.根据权利要求2所述的高效智能高压钠灯控制装置，其特征在于所述的稳压供电电路由降压变压器T1、整流桥B1、电解电容C3、C4和稳压芯片U1组成，其中稳压芯片为7805，相线L接入降压变压器T1初级线圈的一端，零线N接入降压变压器T1初级线圈的另一端，降压变压器T1次级线圈的一端接整流桥B1的1端，降压变压器T1次级线圈的另一端接整流桥B的3端，整流桥B的2端接电解电容C3的正极、稳压芯片U1的输入端Vin，稳压芯片U1的输出端Vout和电解电容C4的正极连接后输出直流电源Vcc，整流桥B1的4端、电解电容C3、C4的负极和稳压芯片U1的中间端共同接地。

4.根据权利要求2所述的高效智能高压钠灯控制装置，其特征在于所述的计时电路由芯片U2、电解电容C5、晶振Y1、电容C6、C7、拨码开关SW1、SW2和电阻R1-R9组成，其中芯片U2为AT89S52，电解电容C5的负极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接芯片U2的9脚，电阻R2的一端接芯片U2的39脚和拨码开关SW1的1脚，电阻R3的一端接芯片U2的38脚和拨码开关SW1的2脚，电阻R4的一端接芯片U2的37脚和拨码开关SW1的3脚，电阻R5的一端接芯片U2的36脚和拨码开关SW1的4脚，电阻R6的一端接芯片U2的35脚和拨码开关SW2的1脚，电阻R7的一端接芯片U2的34脚和拨码开关SW2的2脚，电阻R8的一端接芯片U2的33脚和拨码开关SW2的3脚，电阻R9的一端接芯片U2的32脚和拨码开关SW2的4脚，芯片U2的18脚接晶振Y1的一端和电容C6的一端，芯片U2的19脚接晶振Y1的另一端和电容C7的一端，芯片U2的21、22脚接驱动控制电路，电容C5的正极、芯片U2的40脚和电阻R2-R9的另一端接直流电源Vcc，电容C6、C7的另一端、拨码开关SW1、SW2的5、6、7、8脚和芯片U2的20脚共同接地。

5.根据权利要求2所述的高效智能高压钠灯控制装置，其特征在于所述的驱动控制电路由电阻R10-R13、双刀双掷继电器K1、K2、三极管Q1、Q2和接线端子J1、J2组成，电阻R10、R11的一端分别接计时电路中芯片U2的22、21脚，电阻R12、R13的一端接直流电源Vcc，电阻R12、R13的另一端分别接双刀双掷继电器K1、K2线圈的一端，双刀双掷继电器K1线圈的另一端接三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极接电阻R11的另一端，双刀双掷继电器K1的1、2、3端分别接接线端子J1的1、2、3端，电阻R13的另一端接双刀双掷继电器K2线圈的一端，双刀双掷继电器K2线圈的另一端接三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极接电阻R10的另一端，双刀双掷继电器K2的1、2、3端分别接接线端子J2的1、2、3端，三极管Q1、Q2的发射极共同接地，接线端子J1的1端接镇流电感L1的一端，接线端子J1的2端接相线L、补偿电容C1、C2的一端、节能电感L1h、L2h和接线端子J2的2端，接线端子J1的3端接节能电感L1h的另一端，接线端子J2的1端接镇流电感L2的一端，接线端子J2的3端接节能电感L2h的另一端。

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