CN219164766U - 一种用于三相380v的led灯照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于三相380V的LED灯照明系统，旨在克服现有技术中造价高和三相不平衡的问题，它包括低压配电网、A相火线、B相火线和C相火线和照明电路，低压配电网、A相火线、B相火线和照明电路构成第一闭合回路，低压配电网、A相火线、C相火线和照明电路构成第二闭合回路，B相火线、C相火线和照明电路构成第三闭合回路，第一闭合回路的额定功率等于第二闭合回路的额定功率等于第三闭合回路的额定功率。

Description

一种用于三相380V的LED灯照明系统

技术领域

本实用新型属于电照明技术，特指一种道路与照明系统，尤其是一种用于三相380V的LED灯照明系统。

背景技术

低压配电网的供电方式主要采用三相四线制，三相四线制的配电网包括四条线路，其中三条线路分别代表相线，三条相线分别采用A相线、B相线、C相线区别，另一条线路代表中性线N即零线(主要应用于工作回路，从发电机和变压器中性点引出并接地的主干线)，任意一条相线和中性线之间的电压为220V，公路LED灯的额定电压为220V，公路LED灯电连接在一条相线和一条中性线之间。

然而现有技术不够完善，现有的低压配电网存在如下问题：(1)公路LED灯必须使用带有中性线的低压配电网，但是采用中性线会增加造价；(2)传统公路LED灯具采用单相220V开关电源，必须使用火线和零线组成电源回路，所以必须使用零线；(2)公路LED灯接入低压配电网后，因为施工工艺等问题容易造成三相负荷不平衡。会产生增加线路的电能损耗、增加配电变压器的电能损耗、配变出力减少、配变产生零序电流、影响用电设备的安全运行、电动机效率降低等不良后果。

现对本领域的技术现状做如下介绍：

现有技术1：CN202443060U，其对于每个灯具是单相220V供电方式必须采用中线(零线、N线)，主要目的是报警和指示，该现有技术没有阐释照明功率平衡和省略照明供电电缆(N相，零线)的技术启示，也没有阐释LED灯具直接接入，不用整流二极管D，不用限流电阻R的技术启示；

现有技术2：FR2313839A1，其方案用于冷阴极放电灯，而非LED灯具，其开关控制是远程的并且由中性线传输，还需要中性线，不能省电缆投资。

现有技术3：CN101784152A，公开了一种高压钠灯的节电方法，现有技术4：CN105682326A，公开了一种电压变换式高压钠灯节电器，这两个现有技术采用的是钠灯而非LED，正常情况下形成KM2合上，接通零线，形成2个220V回路；节能状况下KM2断开，形成1个380V回路，2个灯均分电压。具体来说，即通常工作时接入的是220V(即单相相电压),节能状态时为190V(即2个灯串联线电压380V/2)，在通常工作时，其方案需要接入零线，而在节能模式时，降低灯具电压，牺牲照明质量，减少能耗，节能工作时间内，钠灯由于运行在非额定电压状态，因而元器件寿命受影响。其中虽然那个每个路灯变压器依次分相序接，实现三相负荷平衡，但由于运行在非额定电压状态，因而元器件寿命受影响。

现有技术5：是在我国电力发展初期，利用三相动力电来解决工作照明的一种实际操作方法，这种实际操作方法根据实际工作需要照明亮度的大小，适当选择三只功率相同的电灯采取星形接法联于三根相线上三盏电灯可在同一处也可不在同一处。这样，每盏电灯都受到220伏的额定电压，达到正常的亮度，但这种操作方法中，其采用的是灯泡而非LED灯，单个灯泡接入的是220V交流电压，并且同组灯中如有1相未接或灯泡损坏，其余2个灯泡的接入电压会降为190V。并且这种接法要求所选用的灯泡个数必须为3的整数倍，哪怕选择的是同功率的灯泡，但在运行中灯泡的功率会有差异，这样分配到每个灯泡的电压不会是均等的220V，分配到电压高的灯泡相对寿命短。

实用新型内容

为克服现有技术的不足及存在的问题，本实用新型提供一种用于三相380V的LED灯照明系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一方面，本实用新型提供一种用于三相380V的LED灯照明系统，包括A相火线、B相火线、C相火线和M个LED灯，其特征在于：所述系统不包括N相零线，第一个LED灯接A相火线和B相火线，第二个LED灯接B相火线和C相火线，第三个LED灯接C相火线和A相火线，依次类推，其中M为大于等于3的整数或自然数。

进一步地，所述每个LED灯的额定电压均为380V。

进一步地，所述每个LED灯采用380V开关电源。

另一方面，本实用新型还提供了一种用于三相380V的LED灯照明系统，包括A相火线、B相火线、C相火线和M个LED灯，其特征在于：所述系统不包括N相零线，每个LED灯均接在A相火线、B相火线和C相火线上,其中M为大于等于1的整数或自然数。

进一步地，所述A相火线和B相火线之间的电压、A相火线和C相火线之间的电压、B相火线和C相火线之间的电压均为380V。

进一步地，本实用新型还涉及一种用于三相380V的LED灯照明系统，包括低压配电网、A相火线、B相火线和C相火线和照明电路，低压配电网、A相火线、B相火线和照明电路构成第一闭合回路，低压配电网、A相火线、C相火线和照明电路构成第二闭合回路，B相火线、C相火线和照明电路构成第三闭合回路，第一闭合回路的额定功率等于第二闭合回路的额定功率等于第三闭合回路的额定功率。

进一步地，所述照明电路包括第一照明灯、第二照明灯、第三照明灯，第一照明灯的额定功率等于第二照明灯的额定功率等于第三照明灯的额定功率，第一照明灯电连接在A相火线和B相火线之间，第二照明灯电连接在A相火线和C相火线之间，第三照明灯电连接在B相火线和C相火线之间。

进一步地，所述第一照明灯的额定电压、第二照明灯的额定电压和第三照明灯的额定电压均为380V。

进一步地，所述第一照明灯、第二照明灯和第三照明灯均为LED灯。

进一步地，所述照明电路包括照明灯，照明灯电连接在A相火线、B相火线和C相火线上。这种接法每个灯额定功率可以不一样。

进一步地，所述A相火线、B相火线、C相火线采用星型接法或三角形接法电连接在低压配电网上。

进一步地，所述A相火线和B相火线之间的电压、A相火线和C相火线之间的电压、B相火线和C相火线之间的电压均为380V。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：

(1)在本实用新型中，由于第一闭合回路的额定功率等于第二闭合回路的额定功率等于第三闭合回路的额定功率，低压配电网、A相火线、B相火线、C相火线和照明电路构成了天然的三相平衡，保证了本照明系统的工作可靠性。

(2)在本实用新型中，由于照明电路系统中，照明电路采用在A相火线和B相火线之间、B相火线和C相火线之间、B相火线和C相火线之间构成闭合回路，无需引入中性线即可实现电能传输但保证了电能传输的可靠性，相较于现有的低压配电网，本照明系统在电缆上的投入成本上大大降低；

(3)相对于背景技术中所阐释的现有技术3-4，本实用新型采用的是LED灯，单个LED灯具接入的是380V交流电压，不需要接零线，通过LED灯具高光效，降低照明功率。运行在380V供配电电网，额定运行方式；每个灯具依次分相序接；LED更先进更可靠，是目前主流照明技术；上述现有技术每天需要继电器和接触器切换，易损坏。本实用新型更可靠，能节约1芯电缆(零线)投资；上述现有技术是降低灯具电压，牺牲照明质量。本方案是采用LED技术，提升整灯光效，降低功率。更节能；额定电压运行，可靠性更高。本方案三相平衡以每个灯交替接法实现，比以上述现有技术以路灯变压器交替接法实现，更细腻更准确。

(4)相对于背景技术中所阐释的现有技术5，这种接法要求所选用的灯泡个数必须为3的整数倍，而本方案采用的是LED灯；单个灯具接入的是380V交流电压，其中灯具个数M不需要为3的整数倍。同时单个灯具是否接入不影响其他灯。单个灯具单独接入动力供配电系统。其他灯具的差异不会对其造成影响。这样使得本方案更灵活、简单、运行可靠性高，本方案灯具光效更高，更具节能效果，符合低碳趋势。由于市场上接入380V交流电的直流电源已很普遍，所以采用380V驱动电源的LED灯技术上无障碍，同时三相直驱芯片以及接入高压直流电的DC/DC电源也已成熟应用。采用本方案能在满足正常LED照明需求时，实现三相功率平衡，并减少1芯电缆投资。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的电路结构示意图；

图2是本实用新型的实施例2的电路结构示意图；

图3是本实用新型的实际实验验证检测结果图；

图中：1-低压配电网、2-A相火线、3-B相火线、4-C相火线、5-第一照明灯、6-第二照明灯、7-第三照明灯、8-照明灯。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1至图2所示，一种用于三相380V的LED灯照明系统，包括低压配电网1、A相火线2、B相火线3、C相火线4和照明电路，低压配电网1、A相火线2、B相火线3和照明电路构成第一闭合回路，低压配电网1、A相火线2、C相火线4和照明电路构成第二闭合回路，B相火线3、C相火线4和照明电路构成第三闭合回路，第一闭合回路的额定功率等于第二闭合回路的额定功率等于第三闭合回路的额定功率。

低压配电网1用于产生三相交流电源，三相交流电源用于提供电能，三相交流电源指的是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120度电角度的交流电势组成的电源。

A相火线2、B相火线3、C相火线4用于在低压配电网1和照明电路之间传输电能。A相火线2、B相火线3、C相火线4采用星型接法或三角形接法电连接在低压配电网1上，A相火线2、B相火线3、C相火线4在低压配电网1上构成三相三线制。三相三线制指的是不引入中性线的星型接法或三角形接法。

照明电路用于将电能转换为光能，光能起到照明的作用。本实施例中，照明电路主要用于道路照明。

道路照明灯具数量多，照明是用能大头，照明负荷三相不平衡会增加很大能耗。

因道路照明供电电缆很长，在照明项目投资中占比较大，省去中心线，大大节约了照明电缆投资。

在实际使用中，由于第一闭合回路的额定功率等于第二闭合回路的额定功率等于第三闭合回路的额定功率，低压配电网1、A相火线2、B相火线3、C相火线4和照明电路构成了天然的三相平衡，保证了本照明系统的工作可靠性。

另外，由于照明电路系统中，照明电路采用在A相火线2和B相火线3之间、B相火线3和C相火线4之间、B相火线3和C相火线4之间构成闭合回路，无需引入中性线即可实现电能传输但保证了电能传输的可靠性，相较于现有的低压配电网，本照明系统在电缆上的投入成本大大降低了。

本领域技术人员还可以明了的是，在所属技术领域中，灯具是从低压配电网上接入的，哪怕是用三相交流发电机电源，也是接到低压配电网，灯具再从低压配电网引线接入。但在所属技术领域中，也确实存在偶尔或临时将发电机直接灯具的应用方式，因此，此种方式并不代表本实用新型将该接线方式给予了捐献。

实施例1

如图1所示，为本实用新型的实施例1的电路结构示意图。在实施例1中，照明电路包括第一照明灯5、第二照明灯6和第三照明灯7，第一照明灯5的额定功率等于第二照明灯6的额定功率和第三照明灯7的额定功率，第一照明灯5电连接在A相火线2和B相火线3之间，第二照明灯6电连接在A相火线2和C相火线4之间，第三照明灯7电连接在B相火线3和C相火线4之间。

具体地，第一照明灯5通过导线电连接在A相火线2上，第一照明灯5还通过导线电连接B相火线3上，从而第一照明灯5、导线、A相火线2、B相火线3和低压配电网1构成第一闭合回路。第二照明灯6通过导线电连接A相火线2上，第二照明灯6还通过导线电连接在C相火线4，从而第二照明灯6、导线、A相火线2、C相火线4和低压配电网1构成第二闭合回路。第三照明灯7通过导线电连接在B相火线3上，第三照明灯7还通过导线电连接在C相火线4上，从而第三照明灯7、导线、B相火线3、C相火线4和低压配电网1构成第三闭合回路。

所述A相火线2和B相火线3之间的电压、A相火线2和C相火线4之间的电压、B相火线3和C相火线4之间的电压均为380V。第一照明灯5的额定电压为380V，第二照明灯6的额定电压为380V，第三照明灯7的额定电压为380V。第一照明灯5、第二照明灯6和第三照明灯7均为LED灯。

在实施例1中，由于第一照明灯5、第二照明灯6和第三照明灯7采用380V电压的LED灯，照明电路所需的硬件基础成熟，并且还可在市面上原有的低压配电网上进行开发设计，降低了电路的开发成本。本领域技术人员可以明了的是由于市场上接入380V交流电的直流电源已很普遍，所以采用380V驱动电源的LED灯技术上无障碍。本领域技术人员还可以明了的是，在本实施例中，照明灯的个数M为大于等于3的整数或自然数，如3,4,5,6,7……，而不需要M必须为3的整数倍。

实施例2

另外，如图2所示，为本实用新型的实施例2的电路结构示意图。在实施例2中，照明电路包括照明灯8，照明灯8电连接在A相火线2、B相火线3和C相火线4上。

具体地，照明灯8通过导线电连接在A相火线2上，照明灯8还通过导线电连接在B相火线3上，照明灯8还通过导线电连接在C相火线4上。照明灯8至少为一个，一个以上的照明灯8分别电连接在A相火线2、B相火线3和C相火线4上(当仅有一个照明灯时，照明灯8电连接在A相火线2、B相火线3和C相火线4上)。

所述A相火线2和B相火线3之间的电压、A相火线2和C相火线4之间的电压、B相火线3和C相火线4之间的电压均为380V。照明灯8包括三相直驱芯片和发光二极管，A相火线2、B相火线3和C相火线4电连接在全波整流硅堆后再电连接至三相直驱芯片上，三相直驱芯片再电连接在发光二极管上。或者接在全波整流硅堆后再电接至DC/DC电源，DC/DC电源再电连接在发光二极管上。

在实施例2中，由于照明灯8采用A相火线2、B相火线3和C相火线4全接的方式，因此无需考虑接线顺序，使得本照明系统具有组装简便的优点，而且也适合在市面上原有的低压配电网上进行开发设计，降低了电路的开发成本。

在本实施例中，对于三相直驱芯片，本专利可以使用本申请人之前所申请的专利申请：202210090634.5、发明名称为“用于三相交流市电LED隧道灯的集成电路和驱动电路”，在此将其技术方案全部引入本实施例中，而这种安装方式是本领域技术人员所明了的，因而此处不再赘述。本领域技术人员还可以明了的是市场上接入高压直流电的DC/DC电源、全波整流硅堆也已成熟应用，此处不再赘述。

实施例3

传统LED灯具是由电源和光源2大部分组成，电源负责把交流电变换成驱动LED灯珠(光源)的直流电，LED光源负责发光(电光转换)。

目前市场上普遍的公路LED灯具的电源是选用AC220V/DC一定电压的220V开关电源，而不是380V的开关电源，这是因为在本领域存在一个普遍认知：即380V的开关电源成本高，对于公路LED灯具和普通照明LED而言，造价过高，因而相关配套厂不愿定制。

而在本实施例中，在实施例1的基础上，克服了本领域的上述技术偏见，即将公路LED灯具电源换成匹配的380V开关电源模块，就能在本案案例1的接线方式中使用，从而点亮光源。

实施例4

与上述实施例1-3类似，只是在本实施中，灯具不再接入低压配电网，而是直接接入三相交流电源。

技术效果实例：

采用本实用新型的上述接线方式，尤其是实施例1-4，经过实测，得到的实际应用效果如下：

1、高光效(160lm/W)，在同等设计要求下可以采用更小的照明功率。节能效果明显。

国家交通安全设施质量检验检测中心检测报告中，本实用新型接线方式中LED灯的光效已达168.9lm/W。以原设计120lm/W的光效，100W的LED灯总光通量是12000lm。而采用75W的本实用新型接线法方式的LED灯(以160lm/W)计算，总光通量是12000lm也达到了设计要求，在硬件层面上理论计算节能25％。

2、光学性能优异。

在高速隧道实际测试中，安装调试并稳定运行后，对两侧隧道路面照度仪进行了照度检测，检测结果区别明显。左洞(采用本实用新型接线方式的LED灯)路面照度明显大于右洞(传统开关电源灯具)，特别是在加强照明段，对应区间的照度值甚至达到2倍的差异。并且没有为节能而牺牲光学性能，比如照度、光衰等。

3、减少1芯照明电缆，明显节省电缆线成本。

采用本实用新型接线方式的LED灯，可减少1芯照明电缆(本实用新型中LED灯隧道灯电缆采用三相三线制配线，不需要N相电缆)，电缆截面也可减少(功率减小)，明显节省照明电缆投资，降低工程造价成本。

4、高要求的技术指标确保了灯具元器件的质量。

目前照明市场上的劣质灯具大量采用杂牌LED灯珠，更有甚者采用了几分钱一颗的2835国产劣质灯珠，以次充好，但随着使用时间的延续，灯具的光衰非常明显，灯具寿命缩短的问题会大量出现，这会给业主造成明显的损失，增加了业主和施工单位质量责任。采用本实用新型接线方式的LED灯的整灯光效高达160lm/W以上，满足此技术要求的合格产品无法使用杂品的劣质灯珠，采用高品质的3030或者5050等高品质灯珠是基本的质量要求，从而满足了设计上采用一流灯珠的要求，从指标上屏蔽了劣质灯具的进入。

5、LED照明负荷三相天然平衡，简化施工工序，可“傻瓜”式接线。

同时三相灯接电(不分相序)在施工工序上也得到了优化和简化，三相天然平衡，无需分相接灯；不会出现单相灯220V误接380V而烧毁的情形。

6、无限次耐开关冲击(已完成140万次开关冲击测试)。

随着照明智能化水平的发展，为了提高节能效果，越来越需要对照明灯具进行频繁开关或者大幅调光。这每一次都是对电源的冲击，其主滤波电容在开机的一瞬间会有一个很短但很大的充电电流，这就行成了开关电源的开机浪涌电流，所以开关次数多了就易损坏。采用本实用新型实施例2的接线方式的LED灯就没有这个问题，理论上可无限次耐开关冲击(已完成140万次开关冲击测试)。配合智能系统，可靠满足“车来灯亮、车走灯暗”的自适应功能，达到按需照明的要求，实现管理节能最大化。

7、整体高可靠性

传统开关电源由200个左右电子元器件组成，元器件越多，可靠性越难保证，特别是开关电源中必须采用电解电容，电解电容是非固态元器件，最易损坏的。所以一般开关电源很难保证3年以上寿命，否则要花高昂代价。在本实用新型实施例2接线方式中所使用的分布式芯片直驱技术(即配套的技术专利为202210090634.5)，采用元器件少，可靠性高，没有使用电解电容，完全可以实现电源与光源同寿命。整个模组由多个直驱芯片分布驱动，即使有某一颗直驱芯片损坏，只有其驱动控制的灯珠受影响，不会影响其他灯珠的使用，同时整个模组功率基本保持不变。

8、高光效三相全固态LED灯方案经济效益分析

采用本专利中的上述接线方式，以80km/小时、100km/小时两种设计要求下，选取1km双车道隧道和2km双车道隧道进行传统方案和高光效三相全固态LED灯照明方案经济效益对比分析。

分析技术基础为：

(1)本实用新型中LED灯进行了同照明光通量功率减小优化；

(2)传统LED灯10元/W，高光效三相全固态LED灯12元/W；

(3)本实用新型中全固态LED灯方案中对照明电缆进行了优化。

分析后得出如下投资和运营费用两方面的经济效益对比表如下(单位为元)：

如上对比分析可知，采用本实用新型接线方式的LED灯后，隧道照明投资造价降低20％左右。

如上对比分析可知，采用高光效三相全固态LED灯后，隧道照明每年运营电费可降低21.5％以上，接近理论计算节能数据。

9、高速路隧道实际实验验证效果

为了对本实用新型的实际效果进行测试，选择我国高速路其中的一条隧道为实验地，其中隧道右洞采用普通正常LED灯具，隧道左洞安装398盏灯具，采用的是本实用新型具体实施例2的接线方式的LED灯，在保持同等略高亮度前提下，经过实际实验验证，降低了照明功率，其中总功率对比右洞降低24％，从检测结果图3可以看出，两侧隧道安装调试并稳定运行后，对两侧的照明设施用照度仪进行了照度检测，检测结果区别明显，左洞路面照度明显大于右洞(普通开关电源灯具)，特别是在加强照明段，对应区间的照度值甚至达到2倍的差异。

通过上表可知，左洞总功率对比右洞降低24％。

此外，为了检测本实用新型在实际实验中的节能效果，检测人员选取了左右洞相同周期内的电能能耗数据，如下所示：

由此可见，在实际实验验证中，相同周期内隧道配电房电表抄录左右洞照明用电度数对比实测节能率23.29％。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于三相380V的LED灯照明系统，包括A相火线(2)、B相火线(3)、C相火线(4)和M个LED灯，其特征在于，所述系统不包括N相零线，第一个LED灯接A相火线和B相火线，第二个LED灯接B相火线和C相火线，第三个LED灯接C相火线和A相火线，依次类推，其中M为大于等于3的自然数。

2.根据权利要求1所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述每个LED灯的额定电压均为380V。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述每个LED灯采用380V开关电源。

4.一种用于三相380V的LED灯照明系统，包括A相火线(2)、B相火线(3)、C相火线(4)和M个LED灯，其特征在于，所述系统不包括N相零线，每个LED灯均接在A相火线(2)、B相火线(3)和C相火线(4)上,其中M为大于等于1的自然数。

5.根据权利要求4所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述A相火线(2)和B相火线(3)之间的电压、A相火线(2)和C相火线(4)之间的电压、B相火线(3)和C相火线(4)之间的电压均为380V。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述LED灯包括三相直驱芯片和发光二极管，A相火线、B相火线和C相火线电连接在全波整流硅堆后再电连接至三相直驱芯片上，三相直驱芯片再电连接在发光二极管上。

7.根据权利要求4或5所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述LED灯包括DC/DC电源和发光二极管，A相火线、B相火线和C相火线电连接在全波整流硅堆后再电接至DC/DC电源，DC/DC电源再电连接在发光二极管上。

8.一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，包括低压配电网、A相火线、B相火线和C相火线和照明电路，低压配电网、A相火线、B相火线和照明电路构成第一闭合回路，低压配电网、A相火线、C相火线和照明电路构成第二闭合回路，B相火线、C相火线和照明电路构成第三闭合回路，第一闭合回路的额定功率等于第二闭合回路的额定功率等于第三闭合回路的额定功率。

9.根据权利要求8所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述照明电路包括第一照明灯、第二照明灯、第三照明灯，第一照明灯的额定功率等于第二照明灯的额定功率等于第三照明灯的额定功率，第一照明灯电连接在A相火线和B相火线之间，第二照明灯电连接在A相火线和C相火线之间，第三照明灯电连接在B相火线和C相火线之间；所述第一照明灯的额定电压、第二照明灯的额定电压和第三照明灯的额定电压均为380V；所述第一照明灯、第二照明灯和第三照明灯均为LED灯。

10.根据权利要求8所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述照明电路包括照明灯，照明灯电连接在A相火线、B相火线和C相火线上；所述每个照明灯的额定功率相同或不同。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的一种用于三相380V的LED灯照明系统，其特征在于，所述A相火线、B相火线、C相火线采用星型接法或三角形接法电连接在低压配电网上。

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