CN202979359U - 一种太阳能led灯控制器 - Google Patents

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张云波
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能LED灯控制器，其特征在于：其包括太阳能电池板、蓄电池、LED灯和控制器，其中所述控制器设有综合检测系统、充电控制电路、工作电源电路、功率输出器和单片机；所述单片机设有放电控制电路、放电深度控制电路、充电模式控制电路、多时段计时器、过放保护状态改变脉冲输出模块、基准电内模块。本实用新型具有自动检测蓄电池容量，并根据蓄电池容量自动调节发光功率，性能稳定、使用寿命长的优点。

Description

一种太阳能LED灯控制器
技术领域
本实用新型涉及 LED 灯具技术领域，尤其涉及一种太阳能 LED 灯控制器。 
背景技术
LED 灯具耗电少、亮度大、寿命长，而且在生产和使用寿命结束后做废弃物 处理时不会造成环境污染，具有很好的经济和技术性能指标。 
太阳能 LED 灯因其不需要架设电线或预埋电缆，安装方便，且安装后不需 要电费使用费，被广泛应用于庭院装饰、道路照明等场所，但是目前的储能型 太阳能灯一般采用恒流控制的方式，控制器不能够自动检测蓄电池的容量并根 据容量自动调节光照强度 ，当蓄电池容量足够时，它能正常工作，当容量不足 够时，它用完的蓄电池的电量就停止工作，采用恒流方式工作的 LED 灯不管电 池容量的多少，它都工作在额定功率下，LED 灯消耗的功率不能随电池容量而自 动改变。在容量一定的情况下，很难满足长时间的照明，使用范围受到影响。 常规的太阳能 LED 路灯控制器，采用恒流控制，其效率在 80%左右，发光效率较低，并且由于 LED 灯珠长期工作恒流状态下，其 LED 灯珠亮度衰减较大，影响 LED 灯的使用寿命，造成使用成本的增加，在性价比方面缺少市场竞争力。 
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述问题不足之处，提供一种太阳能 LED 灯控 制器，具有自动检测蓄电池容量，并根据蓄电池容量自动调节发光功率，性能 稳定、使用寿命长的优点。 
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 
 [0006] 一种太阳能 LED 灯控制器，其包括太阳能电池板（1）、蓄电池（4）、LED 灯
（7）和控制器，其中所述控制器设有综合检测系统（2）、充电控制电路（3）、工作电源电路（5）、功率输出器（6）和单片机；所述单片机设有放电控制电路（8）、放电深度控制电路（9）、充电模式控制电路（10）、多时段计时器（11）、 过放保护状态改变脉冲输出模块（12）、基准电内模块（13）；所述综合检测系 统（2）的输入端接太阳能电池板（1），输出端接放电控制电路（8）、放电深度 控制电路（9）、充电模式控制电路（10）；放电控制电路（8）和放电深度控制 电路（9）接过放保护状态改变脉冲输出模块（12）；基准电内模块（13）的输 入端接工作电源电路（5），输出端接放电控制电路（8）、放电深度控制电路（9）、 充电模式控制电路（10）和多时段计时器（11）；多时段计时器（11）接过放保 护状态改变脉冲输出模块（12），且所述过放保护状态改变脉冲输出模块（12） 与 LED 灯（7）之间通过功率输出器（6）连接；所述太阳能电池板（1）通过充 电控制电路（3）接蓄电池（4），且所述充电控制电路（3）接充电模式控制电 路（10）；所述工作电源电路（5)的输入端接蓄电池（4），输出端接 基准电内模块（13）及功率输出器（6）。
所述充电控制电路（3）设有比较器Ⅰ、光电耦合器和场效应管(Q1)；所述 比较器Ⅰ输入端一路通过电阻(R1)接蓄电池正极检测点(A)，另一路通过电阻 (R2)接地；所述光电耦合器输入侧一端通过电阻(R3)接比较器Ⅰ的输出端，输 入侧另一端接地，输出侧一端通过电阻(R4)接 9V 电压，输出侧另一端接场效应 管(Q1)的栅极，场效应管(Q1)的源极接太阳能电池板(1)的负极，场效应管(Q1) 的漏极接地；所述场效应管(Q1)的栅极与场效应管(Q1)的源极之间并联一电阻 (R5)，场效应管(Q1)的源极与场效应管(Q1)的漏极之间并联一电阻(R6)。 
所述工作电源电路(5)设有稳压器 78L09 和稳压器 78L05，所述稳压器 78L09 的电压输入端与稳压器 78L05 的电压输入端并联一路接蓄电池正极检测点(A)， 另一路通过二极管(D2)接蓄电池(4)的正极(B+)；稳压器 78L09 电压输出端一路 输出 9V 电压，另一路接电容(C2)，稳压器 78L09 接地端接地；稳压器 78L05 电 压输出端一路输出 5V 电压，另一路接电容(C3)，稳压器 78L05 接地端接蓄电池 (4)的负极(B-)和接地；蓄电池(4)的正极(B+)与太阳能电池板(1)的正极(S+)之 
间并联二极管(D3)和二极管(D4)。
所述功率输出器(6)设有场效应管(Q2)的源极接地，场效应管(Q2)的漏极接 LED 灯(7)的阴极，场效应管(Q2)的栅极与场效应管(Q2)的源极之间并联一电阻（R29)，场效应管(Q2)的源极与场效应管(Q2)的漏极之间并联一电容(C1)，LED 灯(7)的阳极接蓄电池(4)的正极(B+)。 
所述过放保护状态改变脉冲输出模块（12）设有比较器Ⅳ；所述比较器Ⅳ 的同向输入端与比较器Ⅳ的反向输入端之间一路通过电阻(R12)接工作电源电 路输出的 9V 电压，另一路并联有电阻(R13)、三极管(Q14)、三极管(Q15)、三 极管(Q16)、三极管(Q17)、三极管(Q18)、三极管(Q19)、三极管(Q20)，三极管 (Q14)的基极接电阻(R21)、三极管(Q15)的基极接电阻(R22)、三极管(Q16)的基 极接电阻(R23)、三极管(Q17)的基极接电阻(R24)、三极管(Q18)的基极接电阻 (R25)、三极管(Q19)的基极接电阻(R26)、三极管(Q20)的基极接电阻(R27)，三 极管(Q14)的发射极接地、三极管(Q15)的发射极接地、三极管(Q16)的发射极接 地、三极管(Q17)的发射极接地、三极管(Q18)的发射极接地、三极管(Q19)的发 射极接地、三极管(Q20)的发射极接地，比较器Ⅳ的反向输入端一路通过电阻 (R28)接地，另一路通过电阻(R11)接蓄电池正极检测点(A)。 
所述综合检测系统(2)设有比较器Ⅱ；所述比较器Ⅱ输入端一路通过电阻 (R7)接太阳能电池板(1)的正极(S+)，另一路并联电阻（R8）和二极管(D1)后接 地，输出端接电阻(R21)。 
所述充电模式控制电路（10）设有比较器Ⅲ；所述比较器Ⅲ输入端一路通 过电阻（R9）接蓄电池正极检测点(A)，另一路通过电阻(R10)接地，输出端接 电阻(R22)。 
所述单片机的正极电源脚接工作电源电路(5)输出的 5V 电压，单片机的负 极电源脚接地，单片机的正极电源脚与单片机的负极电源脚之间并联一电容 (C4)。 
本实用新型采用上述结构，具有自动检测蓄电池容量，并根据蓄电池容量 自动调节发光功率，性能稳定、使用寿命长的优点。 
附图说明
图 1 为本实用新型控制电路原理图。 
图 2 为本实用新型工作电源电路的电路图。 
图 3 为本实用新型单片机的示意图。 
图 4 为本实用新型充电控制电路的电路图。 
图 5 为本实用新型综合检测系统的电路图。 
图 6 为本实用新型充电模式控制电路的电路图。 
图 7 为本实用新型功率输出器和比较器Ⅳ的部分电路图。 以下通过附图和具体实施方式来对本实用新型作进一步描述。 
具体实施方式
如图 1 至图 7 所示，本实用新型一种太阳能 LED 灯控制器，其包括太阳能 电池板（1）、蓄电池（4）、LED 灯（7）和控制器，其中所述控制器设有综合检 测系统（2）、充电控制电路（3）、工作电源电路（5）、功率输出器（6）和单片 机；所述单片机设有放电控制电路（8）、放电深度控制电路（9）、充电模式控 制电路（10）、多时段计时器（11）、过放保护状态改变脉冲输出模块（12）、基 准电内模块（13）；所述综合检测系统（2）的输入端接太阳能电池板（1），输 出端接放电控制电路（8）、放电深度控制电路（9）、充电模式控制电路（10）； 放电控制电路（8）和放电深度控制电路（9）接过放保护状态改变脉冲输出模 块（12）；基准电内模块（13）的输入端接工作电源电路（5），输出端接放电控 制电路（8）、放电深度控制电路（9）、充电模式控制电路（10）和多时段计时 器（11）；多时段计时器（11）接过放保护状态改变脉冲输出模块（12），且所 述过放保护状态改变脉冲输出模块（12）与 LED 灯（7）之间通过功率输出器（6） 连接；所述太阳能电池板（1）通过充电控制电路（3）接蓄电池（4），且所述 充电控制电路（3）接充电模式控制电路（10）；所述工作电源电路（5)的输入 端接蓄电池（4），输出端接基准电内模块（13）及功率输出器（6）。 
所述充电控制电路（3）设有比较器Ⅰ、光电耦合器和场效应管(Q1)；所述 
比较器Ⅰ输入端一路通过电阻(R1)接蓄电池正极检测点(A)，另一路通过电阻(R2)接地；所述光电耦合器输入侧一端通过电阻(R3)接比较器Ⅰ的输出端，输 入侧另一端接地，输出侧一端通过电阻(R4)接 9V 电压，输出侧另一端接场效应 管(Q1)的栅极，场效应管(Q1)的源极接太阳能电池板(1)的负极，场效应管(Q1) 的漏极接地；所述场效应管(Q1)的栅极与场效应管(Q1)的源极之间并联一电阻 (R5)，场效应管(Q1)的源极与场效应管(Q1)的漏极之间并联一电阻(R6)。
所述工作电源电路(5)设有稳压器 78L09 和稳压器 78L05，所述稳压器 78L09 的电压输入端与稳压器 78L05 的电压输入端并联一路接蓄电池正极检测点(A)， 另一路通过二极管(D2)接蓄电池(4)的正极(B+)；稳压器 78L09 电压输出端一路 输出 9V 电压，另一路接电容(C2)，稳压器 78L09 接地端接地；稳压器 78L05 电 压输出端一路输出 5V 电压，另一路接电容(C3)，稳压器 78L05 接地端接蓄电池 (4)的负极(B-)和接地；蓄电池(4)的正极(B+)与太阳能电池板(1)的正极(S+)之 间并联二极管(D3)和二极管(D4)。 
所述功率输出器(6)设有场效应管(Q2)的源极接地，场效应管(Q2)的漏极接 LED 灯(7)的阴极，场效应管(Q2)的栅极与场效应管(Q2)的源极之间并联一电阻（R29)，场效应管(Q2)的源极与场效应管(Q2)的漏极之间并联一电容(C1)，LED 灯(7)的阳极接蓄电池(4)的正极(B+)。 
所述过放保护状态改变脉冲输出模块（12）设有比较器Ⅳ；所述比较器Ⅳ 的同向输入端与比较器Ⅳ的反向输入端之间一路通过电阻(R12)接工作电源电 路输出的 9V 电压，另一路并联有电阻(R13)、三极管(Q14)、三极管(Q15)、三 极管(Q16)、三极管(Q17)、三极管(Q18)、三极管(Q19)、三极管(Q20)，三极管 (Q14)的基极接电阻(R21)、三极管(Q15)的基极接电阻(R22)、三极管(Q16)的基 极接电阻(R23)、三极管(Q17)的基极接电阻(R24)、三极管(Q18)的基极接电阻 (R25)、三极管(Q19)的基极接电阻(R26)、三极管(Q20)的基极接电阻(R27)，三 极管(Q14)的发射极接地、三极管(Q15)的发射极接地、三极管(Q16)的发射极接 地、三极管(Q17)的发射极接地、三极管(Q18)的发射极接地、三极管(Q19)的发 射极接地、三极管(Q20)的发射极接地，比较器Ⅳ的反向输入端一路通过电阻 
(R28)接地，另一路通过电阻(R11)接蓄电池正极检测点(A)。
 [0027] 所述综合检测系统(2)设有比较器Ⅱ；所述比较器Ⅱ输入端一路通过电阻 (R7)接太阳能电池板(1)的正极(S+)，另一路并联电阻（R8）和二极管(D1)后接 地，输出端接电阻(R21)。
所述充电模式控制电路（10）设有比较器Ⅲ；所述比较器Ⅲ输入端一路通 过电阻（R9）接蓄电池正极检测点(A)，另一路通过电阻(R10)接地，输出端接 电阻(R22)。 
所述单片机的正极电源脚接工作电源电路(5)输出的 5V 电压，单片机的负 极电源脚接地，单片机的正极电源脚与单片机的负极电源脚之间并联一电容 (C4)。 
比较器Ⅰ的输入端 19 脚检测到蓄电池检测点(A)的电压低于 13V 时，输出 端 14 脚输出高电平，通过光耦传递使场效应管（Q1）导通太阳能电池板(1)给 蓄电池(4)充电，当蓄电池(4)电压高于 13V-14.5V 时，输出端 14 脚输出频率为 
10HZ，占空比为 99%-0%矩形方波，实现对蓄电池（4）的过充保护 比较器Ⅱ的输入端 17 脚为低电平时，表示太阳能电池板（1）为电压进入傍晚，输出端 12 脚输出低电平，一路信号到电阻（R21），即 IC4 脚，内部多段 计时电路（11）工作，一路信号到比较器Ⅳ的同向输入端，即 IC18 脚的 C 端口（即 R21 处），使 18 脚电位升高，输出端即 IC13 脚输出 1KHZ 占空比为 50%，时 间为 30 秒长的驱动信号使场效应管（Q2）导通，点亮 LED 灯。
比较器Ⅲ的输入端即 16 脚检测到蓄电池（4）为高电平时，输出端即 11 脚 输出低电平，相反蓄电池（4）容量减小时，输入端即 16 脚为低电平，输出端 即 11 脚输出高电平至比较器Ⅳ的同向输入端即 18 脚的 D 端口（即 R22 处），使 场效应管（Q2）饱和导通，把比较器Ⅳ的同向输入端即 18 脚的电位下降，使输 出端即 13 脚的占空比下降，促使 LED 灯电流减小，降低功率输出，以延长亮灯 时间。 
比较器Ⅳ的反向输入端即 15 脚为低电平时，输出端即 13 脚输出低电平， LED 灯就不亮，当反向输入端即 15 脚为高电平时，但同向输入端即 18 脚相对应 
的占空比信号驱动场效应管（Q2），使 LED 灯点亮，当比较器Ⅳ的输入端即 18脚电位处于高电平，则输出端即 13 脚输出高电平，使场效应管（Q2）直接导通， LED 灯就在额定功率下工作。当同向输入端即 18 的端口 I（R27 处）、H（R26 与 R27 之间）、G(R25 与 R26 之间)、F(R24 与 R25 之间)、E(R23 与 R24 之间)接到 多时段计时器（11）信号就相对应改变比较器Ⅳ的同向输入端即 18 脚的输入电 位，输出端 13 脚就输出相对应占空比矩形波信号，以改变 LED 灯的不同时段的 功率，即改变地面亮度，达到节能环保的效果。
本实用新型采用上述结构，具有自动检测蓄电池容量，并根据蓄电池容量 自动调节发光功率，性能稳定、使用寿命长的优点。 
以上说明并非限制本实用新型的技术方案，凡是不脱离本实用新型精神的 技术，均属于本实用新型的权利要求范围内。 

Claims (7)

1.一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：其包括太阳能电池板（1）、蓄电池（4）、LED 灯（7）和控制器，其中所述控制器设有综合检测系统（2）、充 电控制电路（3）、工作电源电路（5）、功率输出器（6）和单片机；所述单片机 设有放电控制电路（8）、放电深度控制电路（9）、充电模式控制电路（10）、多 时段计时器（11）、过放保护状态改变脉冲输出模块（12）、基准电内模块（13）； 所述综合检测系统（2）的输入端接太阳能电池板（1），输出端接放电控制电路（8）、放电深度控制电路（9）、充电模式控制电路（10）；放电控制电路（8） 和放电深度控制电路（9）接过放保护状态改变脉冲输出模块（12）；基准电内 模块（13）的输入端接工作电源电路（5），输出端接放电控制电路（8）、放电 深度控制电路（9）、充电模式控制电路（10）和多时段计时器（11）；多时段计 时器（11）接过放保护状态改变脉冲输出模块（12），且所述过放保护状态改变 脉冲输出模块（12）与 LED 灯（7）之间通过功率输出器（6）连接；所述太阳 能电池板（1）通过充电控制电路（3）接蓄电池（4），且所述充电控制电路（3） 接充电模式控制电路（10）；所述工作电源电路（5)的输入端接蓄电池（4），输出端接基准电内模块（13）及功率输出器（6）。
2.根据权利要求 1 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所述充 电控制电路（3）设有比较器Ⅰ、光电耦合器和场效应管(Q1)；所述比较器Ⅰ输 入端一路通过电阻(R1)接蓄电池正极检测点(A)，另一路通过电阻(R2)接地；所 述光电耦合器输入侧一端通过电阻(R3)接比较器Ⅰ的输出端，输入侧另一端接 地，输出侧一端通过电阻(R4)接 9V 电压，输出侧另一端接场效应管(Q1)的栅极， 场效应管(Q1)的源极接太阳能电池板(1)的负极，场效应管(Q1)的漏极接地；所 述场效应管(Q1)的栅极与场效应管(Q1)的源极之间并联一电阻(R5)，场效应管 (Q1)的源极与场效应管(Q1)的漏极之间并联一电阻(R6)。
3.根据权利要求 1 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所述工 作电源电路(5)设有稳压器 78L09 和稳压器 78L05，所述稳压器 78L09 的电压输 入端与稳压器 78L05 的电压输入端并联一路接蓄电池正极检测点(A)，另一路通 过二极管(D2)接蓄电池(4)的正极(B+)；稳压器 78L09 电压输出端一路输出 9V电压，另一路接电容(C2)，稳压器 78L09 接地端接地；稳压器 78L05 电压输出端一路输出 5V 电压，另一路接电容(C3)，稳压器 78L05 接地端接蓄电池(4)的 负极(B-)和接地；蓄电池(4)的正极(B+)与太阳能电池板(1)的正极(S+)之间并 联二极管(D3)和二极管(D4)。
4.根据权利要求 1 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所述功 率输出器(6)设有场效应管(Q2)的源极接地，场效应管(Q2)的漏极接 LED 灯(7) 的阴极，场效应管(Q2)的栅极与场效应管(Q2)的源极之间并联一电阻（R29)， 场效应管(Q2)的源极与场效应管(Q2)的漏极之间并联一电容(C1)，LED 灯(7)的 阳极接蓄电池(4)的正极(B+)。
5.根据权利要求 1 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所述过 放保护状态改变脉冲输出模块（12）设有比较器Ⅳ；所述比较器Ⅳ的同向输入 端与比较器Ⅳ的反向输入端之间一路通过电阻(R12)接工作电源电路输出的 9V 电压，另一路并联有电阻(R13)、三极管(Q14)、三极管(Q15)、三极管(Q16)、 三极管(Q17)、三极管(Q18)、三极管(Q19)、三极管(Q20)，三极管(Q14)的基极 接电阻(R21)、三极管(Q15)的基极接电阻(R22)、三极管(Q16)的基极接电阻 (R23)、三极管(Q17)的基极接电阻(R24)、三极管(Q18)的基极接电阻(R25)、三 极管(Q19)的基极接电阻(R26)、三极管(Q20)的基极接电阻(R27)，三极管(Q14) 的发射极接地、三极管(Q15)的发射极接地、三极管(Q16)的发射极接地、三极 管(Q17)的发射极接地、三极管(Q18)的发射极接地、三极管(Q19)的发射极接地、 三极管(Q20)的发射极接地，比较器Ⅳ的反向输入端一路通过电阻(R28)接地， 另一路通过电阻(R11)接蓄电池正极检测点(A)。
6.根据权利要求 1 或 5 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所 述综合检测系统(2)设有比较器Ⅱ；所述比较器Ⅱ输入端一路通过电阻(R7)接太 阳能电池板(1)的正极(S+)，另一路并联电阻（R8）和二极管(D1)后接地，输出 端接电阻(R21)。
7.根据权利要求 1 或 5 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所 述充电模式控制电路（10）设有比较器Ⅲ；所述比较器Ⅲ输入端一路通过电阻（R9）接蓄电池正极检测点(A)，另一路通过电阻(R10)接地，输出端接电阻(R22)。
 8. 根据权利要求 1 所述的一种太阳能 LED 灯控制器，其特征在于：所述单 片机的正极电源脚接工作电源电路(5)输出的 5V 电压，单片机的负极电源脚接 地，单片机的正极电源脚与单片机的负极电源脚之间并联一电容(C4)。
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CN102752935A (zh) * 2012-07-09 2012-10-24 中山市宇之源太阳能科技有限公司 一种太阳能led灯控制器
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