CN203608406U - 一种节能led补光灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能LED补光灯，属于光源控制技术领域。包括控制装置，控制装置包括交流市电过零检测电路、工频方波信号输出电路和PWM调光电路；接线端子J1的端口1和端口2分别与交流市电过零检测电路的压敏电阻RV1的两端相连，压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1正负极并联，二极管D1正负极与光电耦合器U1的输入端口相连，光电耦合器U1的输出端口与主控制器连接。接线端子J1的端口1和端口2分别连接工频方波信号输出电路的电阻R4和电阻R5后与二极管D2正负极并联，二极管D2正负极与光电耦合器U2的输入端口相连，光电耦合器U2的输出端口与接线端子J2连接，本实用新型可以解决与设备的同步问题，同时实现闪光灯的节能。

Description

一种节能LED补光灯

技术领域

本发明及一种灯，尤其是一种节能LED补光灯，属于光源控制技术领域。 

背景技术

在低照度环境下，摄像机感光元件成像噪声很大。在视频监控领域，为了在低照环境下获得较好的图像质量，一般会采用辅助光源来照亮拍摄区域。 

由于LED灯具有耗电量低、使用寿命长、亮度高、坚固耐用等优点，近年来己广泛应用。但现有LED补光灯存在着功耗大，发热量高，易导致LED光衰严重，寿命大大降低等问题，在一定程度上限制了大功率LED照明灯具应用。 

另一种摄像机辅助补灯具，即闪光灯，则是在摄像机需要抓图像时才补光，像闪电一样闪烁，虽然很是节能，但其产生光污染较为严重，易照成交通事故等。 

频闪补光具有亮度调节方便，光污染少的优势，应用越来越广泛，但是因为频闪补光灯实际是明暗交替工作的，其闪烁需要与摄像机曝光同步才能保证拍摄到的每幅图像都是明亮的。在电子警察、治安卡口、智能监控等领域应用时，需要保证拍摄到的每幅图像都应该是明亮的，因此，采用频闪补光时需要解决频闪补光与相机曝光同步问题。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种亮度高、抗干扰效果好、光源利用率高及与外设同步兼容性强的节能LED补光灯。 

为了解决以上技术问题，本发明涉及一种节能LED补光灯，包括灯壳以及设置在灯壳内部的LED灯和控制装置，LED灯与控制装置通过导线连接，控制装置包括主控制器、与主控制器连接的交流市电过零检测电路、工频方波信号输出 电路和PWM调光电路。 

交流市电过零检测电路与工频方波信号输出电路并联连接在接线端子J1。 

交流市电过零检测电路包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、压敏电阻RV1和光电耦合器U1，接线端子J1的端口1和端口2分别与压敏电阻RV1的两端相连，压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1正负极并联，二极管D1的正负极和光电耦合器U1的输入端口相连，光电耦合器U1的输出端口与主控制器输入端连接。 

工频方波信号输出电路包括接线端子J2、电阻R4、电阻R5、二极管D2、光耦器U2和接线端子J2，接线端子J1的端口1和端口2分别连接电阻R4和电阻R5后与二极管D2的正负极并联，二极管D2的正负极和光电耦合器U2的输入端口相连，光电耦合器U2的输出端口与接线端子J2连接。 

PWM调光电路传输的PWM信号为基波与调制波合成，基波的频率为交流市电频率的1-2倍，调制波为占空比为0-255的高频信号。 

本发明进一步限定的技术方案是：还包括与主控制器连接的温度检测电路，温度检测电路焊接在铝基板上，并前置于灯壳玻璃罩内。温度传感器为热敏电阻，温度检测电路包括电阻R20、精密电阻R21和热敏电阻R22，精密电阻R21和热敏电阻R22组成分压电路，分压电路连接电阻R20后与灯壳后面的主控制器相连。 

进一步的，还包括与主控制器连接的亮度检测电路，亮度检测电路焊接在铝基板上，并前置于灯壳玻璃罩内，亮度传感器为光敏二极管，亮度检测电路包括亮度传感器D5、精密电阻R24和电阻R23，亮度传感器D5和精密电阻R24组成分压电路，分压电路连接电阻R23后与灯壳后面的主控制器相连。 

进一步的，还包括恒流驱动电路，恒流驱动电路通过PWM调光电路与主控制器连接。 

进一步的，LED灯采用大功率LED灯，大功率LED灯均并联TVS瞬态电压抑制二极管和串联PTC自恢复保险丝。 

进一步的，还包括与主控制器连接的RS485通讯接口。 

进一步的，控制装置电源为24V-24V开关电源，开光电源的第一直流电源经DC-DC变换器变换、滤波后转化为5V直流电源。 

本发明的有益效果是：本发明利用交流市电的恒定频率使光源发出的频闪光线与摄像机的快门保持同步，保证拍摄到的每幅图像都是明亮的；本发明利用工频交流电路作为曝光同步以及频闪同步的共同参考源，使外部设备与该LED补光灯实现无线连接；本发明利用LED灯快速开关的特性和控制器对PWM调光信号的调节来控制LED灯的点亮时刻与亮度，同时，利用大功率LED的快速开关特性和人眼视觉暂留现象，以连续闪光实现人眼感觉上的常亮效果，从而实现节能、减少发热量；该补光灯构思巧妙，设计精简合理，通过控制LED补光灯频闪频率和亮度，很好的解决了大功率LED灯一直存在着的功耗大、发热量高、光衰严重、寿命短等弊病。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2是本发明的测控系统原理框图。 

图3是本发明的交流市电的过零检测电路。 

图4是本发明的工频方波信号输出电路。 

图5是本发明的恒流驱动及保护模块电路。 

图6是本发明温度检测电路。 

图7是本发明亮度检测电路。 

图8是本发明的远程控制模块电路。 

图9是本发明DC-DC电源电路。 

具体实施方式

实施例1 

本实施例提供的的一种节能LED补光灯，如图1所示，包括灯壳1，以及设在灯壳1端部的LED铝基板2，灯壳1的后部设置有开关电源7和交流信号频闪同步控制器3；LED铝基板2的正面焊接有若干组大功率LED灯珠及恒流驱动模块4、光敏二极管5和热敏电阻6，每组LED灯珠4上均并联TVS瞬态电压抑制二极管和串联PTC自恢复保险丝。 

本发明的测控系统原理框图如图2所示，电源输出端分为第一流电源和第二直流电源，第一直流电源连接至频闪同步控制器，第二直流电源通过恒流驱动模块连接至LED灯珠的电源输入端，频闪控制器的信号输出端通过恒流驱动模块与LED灯珠相连，频闪控制器包括工频方波信号输出电路、交流市电过零检测电路、微处理器、光强检测电路、温度检测电路、RS485通讯接口和PWM信号调光电路；频闪/爆闪同步检测电路的输入端、输出端分别连接外设的同步信号输入端和微处理器，交流市电过零检测电路的输入、输出端分别连接交流电源和微处理器，RS485通讯接口与微处理器相连，亮度检测电路和温度检测电路的输出端分别连接微处理器的输入端，亮度检测电路和温度检测电路的输入端分别连接光敏二极管和热敏电阻；微处理器的控制输出端通过PWM信号调光电路连接恒流驱动模块。 

交流市电过零检测电路如图3所示交流市电过零检测电路包括电阻R1、电阻 R2、二极管D1、压敏电阻RV1和光电耦合器U1，接线端子J1的端口1和端口2分别与压敏电阻RV1的两端相连，压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1正负极并联，二极管D1的正负极和光电耦合器U1的输入端口相连，光电耦合器U1的输出端口与主控制器输入端连接。 

工频方波信号输出电路如图4所示，工频方波信号输出电路包括接线端子J2、电阻R4、电阻R5、二极管D2、光耦器U2和接线端子J2，接线端子J1的端口1和端口2分别连接电阻R4和电阻R5后与二极管D2的正负极并联，二极管D2的正负极和光电耦合器U2的输入端口相连，光电耦合器U2的输出端口与接线端子J2连接。 

本发明相对比现有技术，没有使用场同步信号来控制频闪同步，而是利用工频方波作为曝光同步以及频闪同步的共同参考源，在该同步方式下，实现外部设备与本节能LED补光灯之间无线连接。 

同时，该工频方波信号输出电路为带有外部触发信号输入的设备提供了一种同步方式，工频方波信号输出电路为交流市电经R4和R5限流，并经光耦器U2光电隔离后产生的工频方波，供给其他需要工频同步信号的设备，如监控摄像机的成像输入触发信号。 

LED灯恒流驱动模块的电路如图5所示，可控恒流驱动芯片U2引脚EN的输入来自频闪控制的PWM信号输出，EN为高电平时，U2的OUT脚输出为低，LED灯珠串被点亮，其驱动电流值由R6确定。U2的EN通过R5连接到参考地，保证无PWM信号时自动关断输出。TVSn1为并联在一组LED的TVS瞬态电压抑制二极管，可以实现LED过压保护。PTCn1为串联在一组LED的PTC自恢复保险丝进行限流保护，防止LED灯上电被击穿。本发明包含多组上述恒流驱动模块。 

温度检测电路如图6所示，本发明采用热敏电阻R22作为温度传感器，该元 件焊接在灯壳前部玻璃罩内的铝基板上。精密电阻R21和温度传感器R22和组成分压电路，其电压通过电阻R20用导线连接至灯壳后面的主控制器。主控制器经过AD转换，检测出灯壳当前温度值。主控单元根据所测灯体温度的不同，采用预热的方法实现低温开机保护和降低功率的方式实现高温保护。 

亮度检测电路如图7所示，本发明采用光敏二极管D5为亮度传感器，亮度传感器D5和精密电阻R24组成分压电路，其电压通过电阻R23用导线连接至灯壳后面的主控制器。主控制器经过AD转换，检测出当前亮度值。光敏二极管可以前置于灯壳，无需像现有补光灯一样，在灯体后部打孔放置光敏元件，同时本发明利用光敏二极管快速响应的特性，可以区别阳光和自身所发出的光线，实现天亮关灯，易于维护。 

本发明的远程控制电路如图8所示，频闪控制器的RS485模块用于与较远距离的设备进行通讯，设置、读取灯具的闪光时间和亮度等参数，并可以采取该方式控制节能补光灯同步闪光。 

DC-DC电源电路如图9所示频闪控制电源为24V-24V开关电源，节能LED补光灯的控制电源为24V-24V开关电源，开光电源的第一直流电源经DC-DC变换器变换、滤波后转化为5V直流电源。 

本发明中交流市电过零检测电路用于检测交流市电的过零相位。工频交流市电经限流和光电隔离后连接到控制器的中断输入脚，以保证检测的实时性。控制器检测到工频交流过零相位后，控制器控制PWM调光电路即刻输出PWM信号，实现与工频交流信号同步，保证设备在录像和监控时灯光最亮，并自动两倍频同步信号进行闪光，有效的解决灯光闪烁问题。 

PWM调光电路输出的PWM信号为基波与调制波合成，基波是高清像机输出的频闪信号的自动倍频，倍频后频率范围在60-100Hz之间为交流市电频率的1-2 倍，使得灯具闪光和监控摄像机成像完全同步，保证监控或录像达到最佳效果。调制波为占空比为0-255的高频信号，可以根据需要设置不同的参数，控制LED灯频闪的亮度，本发明的LED节能灯单次闪光时间在2-4毫秒之间，当该节能LED补光灯以50HZ的交流电作为闪光同步参考源时，经倍频后的闪光频率为100HZ，其能耗为常亮灯1/5至2/5；当该产品以60HZ的交流电作为闪光同步参考源时，经倍频后的闪光频率为120HZ，其能耗为常亮灯6/25至12/25，有效的解决现有LED补光灯功耗大、发热量高、光衰严重、寿命短的问题。 

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (8)

1.一种节能LED补光灯，包括灯壳以及设置在所述灯壳内部的LED灯和控制装置，所述LED灯与所述控制装置通过导线连接，其特征在于：所述控制装置包括主控制器、与所述主控制器连接的交流市电过零检测电路、工频方波信号输出电路和PWM调光电路； 

所述交流市电过零检测电路与所述工频方波信号输出电路分别连接接线端子J1； 

所述交流市电过零检测电路包括电阻R1、电阻R2、二极管D1、压敏电阻RV1和光电耦合器U1，所述接线端子J1的端口1和端口2分别与压敏电阻RV1的两端相连，所述压敏电阻RV1的两端分别连接电阻R1和电阻R2后与二极管D1正负极并联，所述二极管D1的正负极和光电耦合器U1的输入端口相连，所述光电耦合器U1的输出端口与所述主控制器输入端连接； 

所述工频方波信号输出电路包括接线端子J2、电阻R4、电阻R5、二极管D2、光耦器U2和接线端子J2，所述接线端子J1的端口1和端口2分别连接电阻R4和电阻R5后与二极管D2的正负极并联，所述二极管D2的正负极和光电耦合器U2的输入端口相连，所述光电耦合器U2的输出端口与所述接线端子J2连接。 

2.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：还包括与所述主控制器连接的温度检测电路，所述温度检测电路焊接在铝基板上，并前置于所述灯壳玻璃罩内，所述温度传感器为热敏电阻，所述温度检测电路包括电阻R20、精密电阻R21和热敏电阻R22，所述精密电阻R21和热敏电阻R22组成分压电路，所述分压电路连接所述电阻R20后与所述灯壳后面的所述主控制器相连。 

3.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：还包括与所述 主控制器连接的亮度检测电路，所述亮度检测电路焊接在铝基板上，并前置于所述灯壳玻璃罩内，所述亮度传感器为光敏二极管，所述亮度检测电路包括亮度传感器D5、精密电阻R24和电阻R23，所述亮度传感器D5和所述精密电阻R24组成分压电路，所述分压电路连接所述电阻R23后与所述灯壳后面的所述主控制器相连。 

4.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：还包括恒流驱动电路，所述恒流驱动电路通过所述PWM调光电路与所述主控制器连接。 

5.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：所述PWM信号为基波与调制波合成，所述基波的频率为交流市电频率的1-2倍，所述调制波为占空比为0-255的高频信号。 

6.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：所述LED灯采用大功率LED灯，所述大功率LED灯均并联TVS瞬态电压抑制二极管和串联PTC自恢复保险丝。 

7.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：还包括与所述主控制器连接的RS485通讯接口。 

8.根据权利要求1所述的一种节能LED补光灯，其特征在于：所述控制装置电源为24V-24V开关电源，开光电源的第一直流电源经DC-DC变换器变换、滤波后转化为5V直流电源。 

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