CN203057626U - 太阳能led路灯控制器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种太阳能LED路灯控制器，它包括微处理器电路、蓄电池、连接所述蓄电池的太阳能光伏板、连接所述蓄电池的控制器电源电路、连接所述太阳能光伏板的光线检测电路、温度检测电路和LED恒流驱动电路；所述微处理器电路连接所述光线检测电路以便采集太阳能光伏板的电压并据此生成光线强度信号，所述微处理器电路连接所述温度检测电路以便采集外界环境温度并据此生成温度信号，所述微处理器电路连接所述LED恒流驱动电路以便根据采集到的温度信号、光线强度信号控制所述LED恒流驱动电路对LED路灯进行开关或增减光。本实用新型解决了不同季节太阳光照时间及强度不同情况下合理利用太阳能的问题。

Description

太阳能LED路灯控制器
技术领域
本实用新型涉及一种路灯控制器，具体的说，涉及了一种太阳能LED路灯控制器。
背景技术
太阳能光伏及半导体照明作为新兴的节能环保高新技术产业，越来越多地被采用于LED照明领域而成为未来节能照明的主流。传统的太阳能LED路灯包括有太阳能光伏板、蓄电池、LED路灯控制器和LED路灯。通常情况下LED路灯控制器和LED驱动器是分离的两个模块，具体工作时需使用昂贵的屏蔽线缆和调光器。而一般LED路灯控制器与太阳能光伏板和蓄电池之间无防反接电路，一旦LED路灯控制器的输入反接，则会烧毁LED路灯控制器。不同季节太阳的光照时间及强度不同，由于传统的太阳能LED路灯无分时减光的功能，因此无法进行分季节调光，从而不能合理利用太阳能资源，导致资源浪费。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、结构简单、实用性强、电路性能稳定的太阳能LED路灯控制器。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种太阳能LED路灯控制器，它包括微处理器电路、蓄电池、连接所述蓄电池的太阳能光伏板、连接所述蓄电池的控制器电源电路、连接所述太阳能光伏板的光线检测电路、温度检测电路和LED恒流驱动电路；所述微处理器电路连接所述光线检测电路以便采集太阳能光伏板的电压并据此生成光线强度信号，所述微处理器电路连接所述温度检测电路以便采集外界环境温度并据此生成温度信号，所述微处理器电路连接所述LED恒流驱动电路以便根据采集到的温度信号、光线强度信号控制所述LED恒流驱动电路对LED路灯进行开关或增减光。 
本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，通过设置光线检测电路和温度检测电路，在不同季节太阳光照时间及强度不同的情况下，通过检测温度和光线强度，让LED路灯工作在不同的工作模式，而达到合理利用能源的目的；通过设置LED恒流驱动电路，达成了控制器与LED驱动的一体化，不仅节省了昂贵的屏蔽线缆和调光器，而且提高了控制器的工作稳定性；同时，通过设置太阳能防反充电路和电池防反接电路，解决了蓄电池向太阳能光伏板反向充电的问题和施工时控制器输入反接烧毁控制器的情况。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是所述光线检测电路的电路原理图。
图3是所述温度检测电路的电路原理图。
图4是所述微处理器电路的电路原理图。
图5是所述LED恒流驱动电路的电路原理图。
图6是所述太阳能防反充电路的电路原理图。
图7是所述电池防反接电路的电路原理图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种太阳能LED路灯控制器，它包括微处理器电路、蓄电池、连接所述蓄电池的太阳能光伏板、连接所述蓄电池的控制器电源电路、连接所述太阳能光伏板的光线检测电路、温度检测电路、LED恒流驱动电路、太阳能防反充电路和电池防反接电路。
所述微处理器电路连接所述光线检测电路以便采集太阳能光伏板的电压并据此生成光线强度信号，所述微处理器电路连接所述温度检测电路以便采集外界环境温度并据此生成温度信号，所述微处理器电路连接所述LED恒流驱动电路以便根据采集到的温度信号、光线强度信号控制所述LED恒流驱动电路对LED路灯进行开关或增减光，所述太阳能防反充电路跨接在所述蓄电池的电压输入端和所述太阳能光伏板的电压输出端，用于防止所述蓄电池向所述太阳能光伏板反向充电而损伤所述太阳能光伏板，所述电池防反接电路分别连接所述蓄电池和所述控制器电源电路，能够避免施工时所述控制器电源电路的正负极与所述蓄电池的正负极接反而导致的烧毁控制器的情况。
基于上述，如图2所示，所述光线检测电路包括由LM358构成的比较器U1、由TL431构成的分流基准源Q1、三极管Q2、电阻R4-R10，所述分流基准源Q1提供1.6V的基准电压；其中，所述比较器U1的IN1+引脚通过所述电阻R6接到所述太阳能光伏板的电压输出端VIN_17V；所述分流基准源Q1的阴极通过所述电阻R10连接到12V电源电压，所述电阻R8和所述电阻R9串联后跨接所述分流基准源Q1的阴极和阳极，所述电阻R8和所述电阻R9的串联点连接所述比较器U1的IN1-引脚，所述分流基准源Q1的参考极和阴极连接，所述分流基准源Q1的阳极接地；所述比较器U1的OUT1引脚通过所述电阻R5连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R4连接到12V电源电压，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极和发射极之间还跨接有所述电阻R7；所述三极管Q2的集电极作为该光线检测电路的输出端SIGNAL；
由于所述太阳能光伏板的输出电压由接收到的光线的强度决定，当白天光线充足时，所述太阳能光伏板的输出电压大于1.6V，此时所述比较器U1的输出为高电平而使所述三极管Q2导通，此时输出端SIGNAL为低电平；当晚上光线不充足时，所述太阳能光伏板的输出电压低于1.6V，此时所述比较器U1的输出为低电平，所述三极管Q2截止，此时输出端SIGNAL为高电平。
基于上述，如图3所示，所述温度检测电路包括型号为AD590的温度感应探头K、型号为LM358的运算放大器U3、电阻R11-R16和三极管Q3，其中，所述温度感应探头K的一端连接12V电源电压，所述温度感应探头K的另一端连接所述运算放大器U3的IN2+引脚，所述温度感应探头K的另一端还通过电阻R11接地；所述运算放大器U3的IN2-引脚与所述运算放大器U3的OUT2引脚连接，所述运算放大器U3的OUT2引脚通过电阻R13连接所述运算放大器U3的IN1-引脚，所述运算放大器U3的IN1+引脚通过电阻R14连接到5V电源电压，所述运算放大器U3的IN1+引脚还通过电阻R15接地，所述运算放大器U3的OUT1引脚连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极通过电阻R16连接到5V电源电压，所述三极管Q3的集电极作为所述温度检测电路的输出端T；
所述温度感应探头K的输出电流与温度成正比，摄氏温度每升高1℃电流即增加1uA，所述温度感应探头K采样到的温度信号经过所述运算放大器U3的放大、比较后由OUT1引脚输出控制所述三极管Q3，当温度高时判断为光照时间长的季节，此时所述蓄电池经常处于充满电的状态，这时候所述运算放大器U3的OUT1引脚输出低电平，所述三极管Q3截止，输出端T为高电平；当温度低到一定值时判断为光照时间短的季节，此时所述蓄电池经常充不满电，这时候所述运算放大器U3的OUT1引脚输出高电平使所述三极管Q3导通，输出端T为低电平。
基于上述，如图4所示，所述微处理器电路包括型号为STC15F104E的单片机U4、型号为L7805的三端稳压集成电路Q5、电容C7和电容C8，所述三端稳压集成电路Q5的Vin端接12V电源电压，所述三端稳压集成电路Q5的Vout端输出5V电源电压，且所述三端稳压集成电路Q5的Vout端接所述单片机U4的Vcc端为所述单片机U4提供电源电压，为了保障电源电压输入的稳定性，所述电容C7和所述电容C8均并联在所述三端稳压集成电路Q5的Vout端和GND端；所述单片机U4的P3.2引脚连接所述光线检测电路的输出端SIGNAL，所述单片机U4的P3.0引脚连接所述温度检测电路的输出端T，所述单片机U4的P3.1引脚作为LED驱动信号输出端EA；所述单片机U4内置晶振，不仅提高整个系统的稳定性，同时也减少了外围元器件，从而节省了BOM成本。
基于上述，如图5所示，所述LED恒流驱动电路的核心元件是型号为MP2488的DC-DC BUCK芯片U5，所述芯片U5为LED专用降压恒流驱动芯片，所述芯片U5的EN引脚为使能端，连接所述单片机U4的LED驱动信号输出端EA，LED路灯的正负端分别连接到所述芯片U5的SW引脚和FB引脚，所述芯片U5的外围还连接有由电阻R1-R3、电容C1-C6、肖特基二极管D1、电感L1和熔断器F1组成的所述芯片U5正常工作所需的外围电路；
当所述单片机U4给EA端口高电平时，LED路灯点亮且工作在满载状态；当所述单片机U4给EA端口一定频率的PWM信号时，LED路灯工作在减光的状态；当所述单片机U4给EA端口低电平时，LED路灯熄灭。
基于上述，如图6所示，所述太阳能防反充电路由一肖特基二极管Da构成，所述肖特基二极管Da的阳极连接到所述太阳能光伏板的电压输出端VIN_17V，所述肖特基二极管Da的阴极连接到所述蓄电池电压输入端，当白天光照充足时，所述太阳能光伏板的输出电压高于所述蓄电池的电压，所述肖特基二极管Da导通，所述太阳能光伏板通过所述肖特基二极管Da给所述蓄电池充电；当晚上光线不足，所述太阳能光伏板的输出电压低于所述蓄电池电压时，所述肖特基二极管Da不导通，从而防止了所述蓄电池向所述太阳能光伏板反向充电而损伤所述太阳能光伏板。
基于上述，如图7所示，所述电池防反接电路包括一MOS管Q6、电阻R17和电阻R18，所述MOS管Q6的栅极通过所述电阻R17接到所述蓄电池的电压输出端，所述电阻R18的两端跨接在所述MOS管Q6的源级和栅极之间，所述MOS管Q6的源级接地，所述MOS管Q6的漏极作为所述控制器电源电路的输入端。通过所述MOS管Q6的导通、截止特性，当所述蓄电池的正负极与所述控制器电源电路的正负极接入一致时，所述MOS管Q6导通，该控制器正常运行；当所述蓄电池的正负极与所述控制器电源电路的正负极接反时，所述MOS管Q6不能导通，从而能防止反接烧毁该控制器。
当所述单片机U4检测到所述光线检测电路的SIGNAL端为高电平时，10分钟后通过P3.1引脚输出高电平驱动所述LED恒流驱动电路使LED路灯点亮，如果10分钟内所述光线检测电路的SIGNAL端出现低电平，则所述单片机U4复位P3.1引脚为低电平，在下次所述光线检测电路的SIGNAL端为高电平10分钟后，所述单片机U4的P3.1引脚重新输出高电平点亮LED路灯；白天时，所述单片机U4会一直处于复位P3.1引脚为低电平状态，LED路灯熄灭。为了避免在夜间出现强光使LED路灯熄灭，所述单片机U4中设置了关灯程序，即检测到所述光线检测电路的SIGNAL端为连续3次低电平且每次间隔1分钟，中间出现高电平时重新累加，如果累加到3次则所述单片机U4的P3.1引脚输出低电平关闭LED路灯。
对应季节时长，该控制器驱动LED路灯有两种工作模式：当所述温度检测电路的输出端T为高电平时，所述单片机U4识别为光线充足的季节，此时灯具的工作模式为：当天黑LED路灯点亮后，前4小时所述单片机U4的P3.1引脚输出为4V的高电平，LED路灯处于满载状态，4小时后所述单片机U4的P3.1引脚输出为250HZ占空比为40%的PWM信号使灯具减光到额定的40%，达到节能状态，工作到6小时后所述单片机U4的P3.1引脚输出低电平熄灯；
当所述温度检测电路的输出端T为低电平时，所述单片机U4识别为光线不充足的季节，此时LED路灯的工作模式为：当天黑LED路灯点亮后，前3小时所述单片机U4的P3.1引脚输出为4V的高电平，LED路灯处于满载状态，3小时后所述单片机U4的P3.1引脚输出为250HZ占空比为40%的PWM信号使灯具减光到额定的40%，工作到6小时后所述单片机U4的P3.1引脚输出低电平熄灯。通过控制器的合理调控达到了节能的状态。
该太阳能LED路灯控制器相比于传统的太阳能LED路灯控制器更加节能、更加稳定。通过单片机程序和硬件电路的设计，在光照时间长的季节，LED路灯在人流量多的4个小时（大概19点-23点）内处于全亮的状态，在后2个小时中人流量相对不多的情况下为减光状态。在光照时间短的季节，LED路灯在人流量多的3个小时（大概18点-22点）内处于全亮的状态，在后3个小时中人流量相对不多的情况下为减光状态。而LED路灯在工作6小时后熄灯。
本实用新型的设计特别符合庭院、次干道以及农村道路的照明需求，不仅合理利用了太阳能，又能使蓄电池不长期处于亏电状态，而且增加了多项保护措施提高控制器的稳定性。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种太阳能LED路灯控制器，其特征在于：它包括微处理器电路、蓄电池、连接所述蓄电池的太阳能光伏板、连接所述蓄电池的控制器电源电路、连接所述太阳能光伏板的光线检测电路、温度检测电路和LED恒流驱动电路；所述微处理器电路连接所述光线检测电路以便采集太阳能光伏板的电压并据此生成光线强度信号，所述微处理器电路连接所述温度检测电路以便采集外界环境温度并据此生成温度信号，所述微处理器电路连接所述LED恒流驱动电路以便根据采集到的温度信号、光线强度信号控制所述LED恒流驱动电路对LED路灯进行开关或增减光。
2.根据权利要求1所述的太阳能LED路灯控制器，其特征在于：所述光线检测电路包括比较器U1、用于提供基准电压的分流基准源Q1、三极管Q2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9和电阻R10，其中，所述比较器U1的第一比较正输入引脚通过电阻R6接到太阳能光伏板的电压输出端VIN_17V；所述分流基准源Q1的阴极通过电阻R10连接到12V电源电压，所述电阻R8和所述电阻R9串联后跨接所述分流基准源Q1的阴极和阳极，所述电阻R8和所述电阻R9的串联点连接所述比较器U1的第一比较负输入引脚，所述分流基准源Q1的参考极和阴极连接，所述分流基准源Q1的阳极接地；所述比较器U1的第一输出引脚通过所述电阻R5连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R4连接到12V电源电压，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极和发射极之间还跨接有所述电阻R7；所述三极管Q2的集电极作为该光线检测电路的输出端SIGNAL；其中，所述比较器U1由LM358构成，所述分流基准源Q1由TL431构成。
3.根据权利要求1所述的太阳能LED路灯控制器，其特征在于：所述温度检测电路包括型号为AD590的温度感应探头K、型号为LM358的运算放大器U3、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16和三极管Q3，其中，所述温度感应探头K的一端连接12V电源电压，所述温度感应探头K的另一端连接所述运算放大器U3的IN2+引脚，所述温度感应探头K的另一端还通过电阻R11接地；所述运算放大器U3的IN2-引脚与所述运算放大器U3的OUT2引脚连接，所述运算放大器U3的OUT2引脚通过电阻R13连接所述运算放大器U3的IN1-引脚，所述运算放大器U3的IN1+引脚通过电阻R14连接到5V电源电压，所述运算放大器U3的IN1+引脚还通过电阻R15接地，所述运算放大器U3的OUT1引脚连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极通过电阻R16连接到5V电源电压，所述三极管Q3的集电极作为所述温度检测电路的输出端T。
4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能LED路灯控制器，其特征在于：它还包括用于防止所述蓄电池向所述太阳能光伏板反向充电的太阳能防反充电路和用于防止所述控制器电源电路正负极接反烧毁控制器的电池防反接电路，所述太阳能防反充电路跨接在所述蓄电池的电压输入端和所述太阳能光伏板的电压输出端，所述电池防反接电路分别连接所述蓄电池和所述控制器电源电路。
5.根据权利要求4所述的太阳能LED路灯控制器，其特征在于：所述太阳能防反充电路由一肖特基二极管构成。
6. 根据权利要求4所述的太阳能LED路灯控制器，其特征在于：所述电池防反接电路包括一MOS管和两个电阻，所述MOS管的栅极通过所述第一电阻接所述蓄电池的电压输出端，所述第二电阻的两端跨接在所述MOS管的源级和栅极之间，所述MOS管的源级接地，所述MOS管的漏极用于连接所述控制器电源电路的输入端。
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