CN206875330U - 一种红外感应式太阳能led路灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种红外感应式太阳能LED路灯，包括蓄电池、放电模块、LED灯接口模块和LED灯板，尤其是还包括用于检测环境光亮的光线传感模块、用于提醒行人此处有路灯的呼吸灯警示模块、用于探测路灯附近是否有行人活动的红外人体探测模块以及主控模块；其中主控模块分别连接光线传感模块、呼吸灯警示模块、红外人体探测模块、放电模块和LED灯接口模块，所述主控模块基于光线传感器模块的光亮信息控制呼吸灯警示模块动作，且基于红外人体探测模块探测到的人体信息控制LED灯接口模块动作。本实用新型通过设计红外探测以及呼吸灯警示模块，既解决了偏远地区路灯造成的电力资源问题又能向不远处行人提示此处有路灯的技术问题。

Description

一种红外感应式太阳能LED路灯

技术领域

本实用新型涉及LED路灯照明领域，具体涉及一种红外感应式太阳能LED路灯。

背景技术

随着LED照明设备在技术上越来越成熟和人体红外感应技术的快速进步，其应用范围也越来越大。由于LED光谱中没有红外线与紫外线，也就没有热量和辐射产生，因此LED灯具为冷光源，其耗电量为普通灯具的1/4—1/10，而且其寿命也比普通灯具长10倍以上，同时还具有耐震动、响应速度快等特点，现在LED灯具已基本取代传统白炽灯而成为最主要的照明设备。由于LED灯具耗能低，在偏远地方，可以使用蓄电池等移动电源对其进行长时间供电，但在这些地方大多数时间无人经过，尤其是冬季，因此总是处于一种作无效功率的状态即浪费了电力资源。而在一些照明系统中虽然也为减小电力浪费设计了红外感应的启动方式，但是这些照明灯只有当人靠近时才能亮起，不能对行走在不远处的行人起到指示作用，故缺乏人性化。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种红外感应式太阳能LED路灯，其通过设计红外人体探测模块以及呼吸灯警示模块，既解决了偏远地区路灯造成的电力资源问题又能向不远处行人提示此处有路灯的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种红外感应式太阳能LED路灯，包括蓄电池、放电模块、LED灯接口模块和LED灯板，蓄电池通过放电模块连接LED灯接口模块从而对LED灯板进行供电，尤其是还包括光线传感模块、呼吸灯警示模块、红外人体探测模块以及主控模块；其中

主控模块分别连接光线传感模块、呼吸灯警示模块、红外人体探测模块、放电模块和LED灯接口模块，所述主控模块基于光线传感器模块的光亮信息控制呼吸灯警示模块动作，且基于红外人体探测模块探测到的人体信息控制LED灯接口模块动作。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的红外感应式太阳能LED路灯，首先基于红外人体探测模块的人体红外辐射信号感应可以实时地传输感应信号给主控模块进而控制蓄电池对LED灯板进行供电，在冬季人流稀少的特殊路段可以有效地减少电力资源的浪费；其次是设计了光线传感模块和呼吸灯警示模块，使得在光线较暗时利用主控模块开启呼吸灯，控制呼吸灯闪烁，以此向行走在不远处的行人提醒此处有路灯，从而引导行人前进。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图；

图2为本实用新型的部分主电路图；

图3为本实用新型的红外人体探测模块电路图；

图4为本实用新型的电压采样模块A电路图；

图5为本实用新型的电压采样模块B电路图；

图6为本实用新型的电流采样模块电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：

参照图1并结合图2，本实用新型提出了一种红外感应式太阳能LED路灯，包括蓄电池、放电模块、LED灯接口模块和LED灯板，蓄电池通过放电模块连接LED灯接口模块从而对LED灯板进行供电，尤其是该LED路灯还包括(用于检测环境光亮的)光线传感模块、()用于提醒行人此处有路灯的呼吸灯警示模块、(用于探测路灯附近是否有行人活动的)红外人体探测模块以及主控模块；其中主控模块分别连接光线传感模块、呼吸灯警示模块、红外人体探测模块、放电模块和LED灯接口模块，所述主控模块基于光线传感器模块的光亮信息控制呼吸灯警示模块动作，且基于红外人体探测模块探测到的人体信息控制LED灯接口模块动作。

上述方案中，本实用新型提供的红外感应式太阳能LED路灯，首先基于红外人体探测模块的人体红外辐射信号感应可以实时地传输感应信号给主控模块进而控制蓄电池对LED灯板的供电，在冬季人流稀少的特殊路段可以有效地减少电力资源的浪费；其次是设计了光线传感模块和呼吸灯警示模块，使得在光线较暗时利用主控模块开启呼吸灯，控制呼吸灯闪烁，以此向行走在不远处的行人提醒此处有路灯，从而引导行人前进。本实用新型给出的上述方案尤其适用于偏远地区的路灯实施。

参照图2，所述呼吸灯警示模块由蓄电池供电，并具体包括MOS管Q3和LED灯串；其中，MOS管Q3的S极连接至二极管D1的阴极，G极连接至主控模块并接收来自主控模块的脉冲信号PWM3，D极连接LED灯串的阳极，LED灯串的阴极接地。当Q3的G极信号电平为高电平时，Q3导通，蓄电池向LED灯串供电，使LED灯串亮起；反之，LED灯串灭。当主控模块从光线传感模块检测到环境光线较暗时，便会向Q3输出相应的脉冲信号。

参照图3，所述红外人体探测模块包括传感集成芯片BISS0001及其外围电路、和红外线人体感应器PIR，其中红外线人体感应器PIR把感应信号通过集成芯片BISS0001传输给主控模块。此模块通过PIR的热聚电感应端子被动感应到人体辐射的红外线，并把感应结果通过BISS0001的Vo口发送给单片机。当主控模块通过红外人体探测模块检测到路灯下有行人活动时，便会通过CON1打开LED灯接口模块，然后让放电模块连通蓄电池和LED灯板，使LED灯板正常得电进而亮起。

参照图2，所述放电模块包括PWM电流控制模块和升压模块；其中，所述PWM电流控制模块连接主控模块并至少具有两个同步输出且状态相反的输出端，同时由蓄电池进行供电，所述升压模块连接在蓄电池和LED灯接口模块之间，并受PWM电流控制模块的输出信号控制。其中，所述升压模块具体包括二极管D1、电感L1、MOS管Q1、MOS管Q2和电容C1；其中，二极管D1的阳极连接至蓄电池正极，阴极连接至电感L1的一端，电感L1的另一端连接至MOS管Q1的D极和MOS管Q2的S极，MOS管Q1的G极连接至PWM电流控制模块的输出端PWM2，S极接地，MOS管Q2的G极连接至PWM电流控制模块的输出端PWM1，D极连接至电容C1，并经电容C1接地，同时MOS管Q2的D极还构成升压模块的信号输出端，用以接入LED灯接口模块，PWM电流控制模块的输出端PWM1和PWM2的输出状态相反。

上述放电模块结合了升压电路和PWM电流控制电路进行设计，使升压电路采用储能电感、负载电容和双MOS管构成，利用PWM电流控制模块向两个MOS管同步输出相反状态的脉冲电平信号，以此实现蓄电池至LED灯板之间的高效率升压驱动。同时由于在蓄电池至LED灯板的放电支路上设置了由PWM电流控制模块控制的MOS管Q2，因此能够通过改变MOS管Q2G极脉冲信号的占空比实现蓄电池向LED灯板供电电流的调整，从而防止电流过大的现象发生。由图2还看到，所述PWM电流控制模块由型号为IR2101的PWM控制芯片U1及其外围电路构成。PW1接收单片机控制模块输出的PWM脉冲信号，然后在HO和LO分别输出PWMin1信号和PWMin2，这两个信号分别作用到Q2和Q1的G极，从而控制Q2和Q1的导通与否。从电路连接方式可知，Q2和Q1不会同时导通。

参照图1并结合图4-6，本实用新型还给出了用于检测蓄电池两端电压的电压采样模块A、用于检测LED灯板两端电压的电压采样模块B和用于检测蓄电池向LED灯板供电时供电电流大小的电流采样模块，其中电压采样模块A连接在蓄电池和主控模块之间，电压采样模块B连接在LED灯接口模块和主控模块之间，电流采样模块连接在升压模块和LED灯接口模块之间。

其中，本实用新型通过电压采样模块A对蓄电池两端电压进行实时采样、分析，当蓄电池电压不足时自动断开电流，防止蓄电池过度放电而影响其性能和使用寿命；通过对蓄电池和LED灯板两端电压进行实时采样、分析，当蓄电池极性反接时，自动断开电流，保护蓄电池和LED灯板；通过对LED灯板电流进行实时采样、分析，当电流过大或短路时，自动断开电流，避免蓄电池和LED灯板被烧坏；通过PWM控制供电电流，当接通电源时，采取逐次逼近的方式启动LED灯板，避免LED灯板收到启动浪涌电流的冲击；通过单片机控制模块，针对不同功率参数的LED灯板，可设定不同的导通电流，并通过PWM电流模块进行控制，通过电流采样模块进行实时监测，达到精确恒流控制功率的效果。

在图6中给出的电流采样模块，其主要是将流过R11的电流信号转化为电压信号，送进滤波电路进行滤波处理，滤波后的信号送入差分放大电路进行放大处理后送入主控模块中。电流采样模块主要是采集蓄电池经升压模块送进LED灯板的放电电流，然后送至主控模块，由主控模块基于当前采集到的放电电流对PWM电流控制模块进行控制从而控制升压模块中的MOS管Q1和MOS管Q2的G极脉冲信号占空比，最终实现对蓄电池的放电电流控制。即，电流采样模块包括采样电阻R11、一组滤波电路和差分放大电路，其中采样电阻R11连接在升压模块和LED灯接口模块之间，所述一组滤波电路的信号输入分别连接在采样电阻R11的两端，信号输出经差分放大电路输出至主控模块。

该电流采样模块能将所测电流信号转化为一种稳定且精确的可测的电压信号传入单片机控制模块进行监测，能够抑制外界变化带给电路的影响，提高了电路在电流采样时的抗干扰能力，并保证了电流采样精度。

具体而言，结合图6，所述一组滤波电路包括电感L3、电容C11、电感L4和电容C12；其中，电感L3和电感L4的一端分别连接在采样电阻R11的两端，电感L3和电感L4的另一端分别连接至差分放大电路的两个输入端，电容C11两端分别连接在电感L3的所述另一端和地之间从而与电感L3构成LC滤波电路A，电容C12两端分别连接在电感L4的所述另一端和地之间从而与电感L4构成LC滤波电路B。

所述差分放大电路由运放U5、运放U6、运放U7，电阻R13A、电阻R14A、电阻R15A、电阻R16A、电阻R17A、电阻R18A和电阻R19A构成；其中，运放U5的反相输入端和运放U6的反相输入端构成差分放大电路B的两个输入端，运放U5的同相输入端和运放U6的同相输入端通过电阻R16A相连，运放U5的同相输入端经过电阻R15A连接自身输出，并经过电阻R14A、电阻R13A连接至运放U7的输出，运放U6的同相输入端经过电阻R17A连接自身输出，并经过电阻R18A和电阻R19A接地，运放U7的反相输入端连接在电阻R14A和电阻R13A之间，运放U7的同相输入端连接在电阻R18A和电阻R19A之间，运放U7的输出连接至单片机控制模块的输入端AD5。所述运放U5的反相输入端和运放U6的反相输入端之间还连接有一对接线相反的过流保护二极管D3、D4。该差分放大电路是对滤波后的信号进行放大处理后送入单片机控制模块中处理。该滤波电路主要是对流过R11的电流信号转化成电压信号的进行滤波处理。

本实用新型的工作原理如下：

主控模块通过光线传感模块检测环境光亮，当检测到环境光线较暗时，向MOS管Q3的G极输出相应的脉冲信号，控制LED灯串处于闪烁状态；接着主控模块通过红外人体探测模块探测路灯附近是否有行人活动，当检测到路灯附近没有行人活动时，通过CON1关闭LED灯接口模块，当检测到路灯附近有行人活动时，便会通过CON1打开LED灯接口模块。不管在有人或无人时，主控模块均会控制PWM电流控制模块在PWMin1信号和PWMin2输出端口输出相应的PWM脉冲信号；这两个脉冲信号分别作用于Q2和Q1的控制极，使得Q2和Q1以相互交替的方式进行导通。当Q1导通，Q2截止时，蓄电池通过D1、L1和Q1形成放电支路，此时电感L1吸收能量进行储能；当Q2导通，Q1截止时，蓄电池通过D1、L1和Q2向电容C1充电，此时电感L1放出能量。这个通断的过程不断重复，就可以在电容C1两端得到高于输入电压的电压信号。当LED灯接口模块处于打开状态时，该电压信号便会作用到LED灯板上，从而亮起LED灯板，即亮起路灯。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种红外感应式太阳能LED路灯，包括蓄电池、放电模块、LED灯接口模块和LED灯板，蓄电池通过放电模块连接LED灯接口模块从而对LED灯板进行供电，其特征在于，还包括光线传感模块、呼吸灯警示模块、红外人体探测模块以及主控模块；其中

主控模块分别连接光线传感模块、呼吸灯警示模块、红外人体探测模块、放电模块和LED灯接口模块，所述主控模块基于光线传感器模块的光亮信息控制呼吸灯警示模块动作，且基于红外人体探测模块探测到的人体信息控制LED灯接口模块动作。

2.如权利要求1所述的红外感应式太阳能LED路灯，其特征在于，所述放电模块包括PWM电流控制模块和升压模块；其中，所述PWM电流控制模块连接主控模块并至少具有两个同步输出且状态相反的输出端，同时由蓄电池进行供电，所述升压模块连接在蓄电池和LED灯接口模块之间，并受PWM电流控制模块的输出信号控制。

3.如权利要求2所述的红外感应式太阳能LED路灯，其特征在于，所述升压模块包括二极管D1、电感L1、MOS管Q1、MOS管Q2和电容C1；

其中，二极管D1的阳极连接至蓄电池正极，阴极连接至电感L1的一端，电感L1的另一端连接至MOS管Q1的D极和MOS管Q2的S极，MOS管Q1的G极连接至PWM电流控制模块的输出端PWM2，S极接地，MOS管Q2的G极连接至PWM电流控制模块的输出端PWM1，D极连接至电容C1，并经电容C1接地，同时MOS管Q2的D极还构成升压模块的信号输出端，用以接入LED灯接口模块，PWM电流控制模块的输出端PWM1和PWM2的输出状态相反。

4.如权利要求3所述的红外感应式太阳能LED路灯，其特征在于，所述呼吸灯警示模块由蓄电池供电，并包括MOS管Q3和LED灯串；其中，MOS管Q3的S极连接至二极管D1的阴极，G极连接至主控模块并接收来自主控模块的脉冲信号PWM3，D极连接LED灯串的阳极，LED灯串的阴极接地。

5.如权利要求1至4任一项所述的红外感应式太阳能LED路灯，其特征在于，所述红外人体探测模块包括传感集成芯片BISS0001及其外围电路、和红外线人体感应器PIR，其中红外线人体感应器PIR把感应信号通过集成芯片BISS0001传输给主控模块。