CN202276495U - 一种多时段pwm调光的led太阳能控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多时段PWM调光的LED太阳能控制器，包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器，MCU主控制芯片分别与PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电路连接，恒流源模块与电流传感器电路连接，蓄电池与PWM功率驱动电路串联连接后与光电池电路连接，MCU主控制芯片与光电池电路连接，MCU主控制芯片对蓄电池电压、光电池电压、放电电流、环境温度的参数进行采样、计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的控制。本实用新型具有操作方便、充电效率高、使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能和LED照明领域，具体地说是一种多时段PWM调光的LED太阳能控制器。
背景技术
目前，随着太阳能应用的广泛深入，其在LED路灯上的应用也越来越多。LED路灯优势在于节能，其最大特点是可以调光和调节功率。尤其在太阳能供电的情况下，在发电量有限的情况下，最大限度的延长路灯的照明时间成为太阳能路灯面临的一个严峻问题。而且在路灯照明整个时间段，根据道路不同时间不同人流量来调节路灯亮度和功率是太阳能路灯领域需要解决的一个问题。
传统解决方案有：
1、采用双灯头照明，开始时两盏灯同时工作，在后半夜灭掉其中一盏来达到减功率的目的。其方案存在弊端：采用双灯头的路灯成本比较高，线路复杂。
2、采用双时段的模拟调光技术，开始全功率工作，后半夜降功率使用。此方案存在问题：模拟调光使得led路灯在不同功率下色温表现差，出现颜色不统一现象。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种操作方便、充电效率高、使用寿命长的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，根据定时时间自动调节LED负载功率，有效解决led路灯功率调节问题和led色温问题，结构简单，成本低，安装方便。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现。
一种多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述多时段PWM调光的LED太阳能控制器包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器，MCU主控制芯片分别与PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电路连接，恒流源模块与电流传感器电路连接，蓄电池与PWM功率驱动电路串联连接后与光电池电路连接，MCU主控制芯片与光电池电路连接，MCU主控制芯片对蓄电池电压、光电池电压、放电电流、环境温度的参数进行采样、计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的控制，其中温度传感器检测蓄电池温度，MCU主控制芯片根据当前温度计算出合理的蓄电池充电电压，达到温度补偿的作用，恒流源模块恒定负载电流的作用，该模块支持PWM数字调光，根据使用情况通过按键调节不同功率的工作时间，电流传感器将负载电流值反馈到恒流源模块，恒流源根据反馈值调节电流大小，达到恒流的目的，PWM功率驱动电路中设有PWM调光开关管，通过快速开关来达到调光的目的。
所述所述光照度采集电路包括相互串联的电阻R1与R2，光电池与串联后的电阻R1、R2的两端电连接，光照度采集电路通过检测光电池两端电压判断出目前光照度的大小，MCU检测到光照度小于某个值时，控制恒流源模块开始工作，打开负载，自动开灯，当光照度大于某个值时，关闭负载，自动关灯。
所述光电池与一防雷管电路连接。
所述按键可以调节负载全功率时间、四分之三功率时间、半功率时间和四分之一功率时间。
所述多时段PWM调光的LED太阳能控制器为PWM数字LED调光，根据定时时间自动调节LED负载功率。
所述PWM数字LED调光为4段式时间调节，每段时间可自由设置。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点。
本实用新型可将电池板发出的电量转换到蓄电池，采用串联PWM充电方式，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3％-6％。本控制器通过电脑芯片对蓄电池电压、光电池电压、放电电流、环境温度等参数进行采样，通过控制模型计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高准确控制。可很方便实现调光，通过按键可以调节负载全功率时间、四分之三功率时间、半功率时间和四分之一功率时间。科学的蓄电池管理方式，当出现过放时，对蓄电池进行提升充电，进行一次补偿维护，正常使用时，使用直充充电和浮充结合的充电方式，每7天进行一次提升充电，防止蓄电池硫化，大大延长了蓄电池的使用寿命；同时具有高精度温度补偿，使充电控制更加精确。具有过充、过放、过载保护以及电子短路保护与防反接保护和超压保护，所有保护均不损害任何部件；具有TVS防雷保护，无跳线设计，可提高系统的可靠性、耐用性。参数设置具有掉电保存功能，即系统模式和控制参数等重要数据均保存在芯片内部，掉电后不丢失，使调节更加方便，系统工作更可靠。具有自动识别功能，可自动识别12V的太阳能系统，或是24V的太阳能系统。同时内置高精度大功率LED恒流源，效率可达96％，驱动功率可达60W，直接驱动LED灯头。同时通过按键调节各功率档位的工作时间，使用方便，安装简单。LED直观显示太阳能电池、蓄电池和负载的状态，数码管显示调节参数，让用户实时了解系统运行状况。
总之，本实用新型采用PWM数字调光技术，并且可以调节4个时段，很好的解决了led路灯功率调节问题，采用PWM调光技术使得led色温表现出色，在不同亮度下led路灯颜色没有差别。本实用新型内部集成高性能LED恒流源驱动，结构简单，成本低，安装、操作方便、充电效率高、使用寿命长。
附图说明
图1为本实用新型多时段PWM调光的LED太阳能控制器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型多时段PWM调光的LED太阳能控制器作进一步详细描述。
如图1所示，本实用新型所述的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器。MCU主控制芯片分别与PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、、光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电连接，恒流源模块与电流传感器电连接；蓄电池通过PWM功率驱动电路与光电池电连接，MCU主控制芯片与光电池电连接。光照度采集电路包括相互串联的电阻R1与R2，光电池与串联后的电阻R1、R2的两端电连接。光电池与一防雷管电连接。
整个系统由电脑控制芯片MCU来控制，TVS为防雷管，因为光电池一般安装位置较高，为避免雷电对控制器损害，故增加此装置。
R1和R2为光照度采集电路，通过检测光电池两端电压从而判断出目前光照度大小，当MCU检测到光照度小于某个值时，控制恒流源模块开始工作，打开负载；当光照度大于某个值时，关闭负载，从而达到自动开灯和关灯的目的。
Q1和Q2为充电控制开关管，当MCU检测到光电池电压大于蓄电池电压时Q1和Q2开始导通，对蓄电池充电，Q1和Q2由PWM功率控制器提供PWM驱动信号，MCU不断的检测蓄电池电压，根据其电压大小来调节PWM信号的占空比，达到使蓄电池电压恒定在某个特定电压的目的，防止蓄电池过冲。放电时，当蓄电池电压小于某个值时，控制器关闭负载，防止蓄电池过放。
温度传感器检测蓄电池温度，MCU根据当前温度计算出合理的蓄电池充电电压，达到温度补偿的作用。按键和LED显示部分为人机交互界面，可以调节负载工作电流和工作模式。
恒流源模块起到恒定负载电流的作用，该模块支持PWM数字调光。当客户使用时，可以通过按键调节不同功率的工作时间。Q3为PWM调光开关管，通过快速开关来达到调光的目的。S1为电流传感器，将负载电流值反馈到恒流源模块，恒流源根据反馈值调节电流大小，达到恒流的目的。短路检测模块检测LED负载是否有短路情况发生，如有发生立即关闭负载输出，保护内部电路不受损坏，当短路解除后控制器自动回复输出。
Claims (6)
1.一种多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述多时段PWM调光的LED太阳能控制器包括外壳及安装在外壳内的MCU主控制芯片、PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路与电流传感器，MCU主控制芯片分别与PWM功率驱动电路、恒流源模块、温度传感器、光照度采集电路、按键及显示电路及电流传感器电路连接，恒流源模块与电流传感器电路连接，蓄电池与PWM功率驱动电路串联连接后与光电池电路连接，MCU主控制芯片与光电池电路连接，MCU主控制芯片对蓄电池电压、光电池电压、放电电流、环境温度的参数进行采样、计算，实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的控制，
其中温度传感器检测蓄电池温度，MCU主控制芯片根据当前温度计算出合理的蓄电池充电电压，达到温度补偿的作用，恒流源模块恒定负载电流的作用，该模块支持PWM数字调光，根据使用情况通过按键调节不同功率的工作时间，电流传感器将负载电流值反馈到恒流源模块，恒流源根据反馈值调节电流大小，达到恒流的目的，PWM功率驱动电路中设有PWM调光开关管，通过快速开关来达到调光的目的。
2.根据权利要求1所述的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述所述光照度采集电路包括相互串联的电阻R1与R2，光电池与串联后的电阻R1、R2的两端电连接，光照度采集电路通过检测光电池两端电压判断出目前光照度的大小，MCU检测到光照度小于某个值时，控制恒流源模块开始工作，打开负载，自动开灯，当光照度大于某个值时，关闭负载，自动关灯。
3.根据权利要求1所述的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述光电池与一防雷管电路连接。
4.根据权利要求1所述的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述按键可以调节负载全功率时间、四分之三功率时间、半功率时间和四分之一功率时间。
5.根据权利要求1所述的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述多时段PWM调光的LED太阳能控制器为PWM数字LED调光，根据定时时间自动调节LED负载功率。
6.根据权利要求5所述的多时段PWM调光的LED太阳能控制器，其特征在于：所述PWM数字LED调光为4段式时间调节，每段时间可自由设置。
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