CN219269120U - 低压直流长距离供电传控的led智慧照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，包括多个低压直流开关电源，用于将外部市电转换为第一直流恒压，低压直流开关电源分别通过一条单独线路将第一直流恒压传输到DC电压转换器或恒流模组，DC电压转换器或恒流模组靠近或者贴合LED灯组设置，DC电压转换器或恒流模组将第一直流恒压转换为驱动LED灯组的恒压恒流工作电压。低压直流开关电源提供的低压直流电压信号经DC电压转换器或恒流模组后提供LED灯组稳定DC工作电压，这样在DC长距供电仅需一条单独线路进行传输，大幅节能省材、安装维护便捷，可以广泛用于照明、亮化景观、植育养殖补光、显示系统等领域。

Description

低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统

技术领域

本实用新型涉及LED照明技术领域，特别涉及一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统。

背景技术

发光二极管(l ight-emitting diodes,LEDs)的出现使照明方式产生了巨大的变革。作为一种能够实现将电能转化成为光能的冷光源，与其他传统光源相比LED具有发光效率高、节能、无污染、寿命长等许多优点。尤其是随着发光功率的提高，LED不再仅仅局限于照明与信号指示领域而得到更大范围的应用，成为新一代的照明光源。目前，LED灯大多由内置高压AC/DC电流驱动，在长期使用过程中常常会出现以下问题：1)功耗较大，LED灯发热受损问题严重、寿命短；2)在后台控制系统高压交流输入的状况下，采用内置高压AC/DC电流驱动易频繁出现开路/短路等故障，若发生灯体渗水、受潮、短路等状况，则发生触电、火灾等严重后果。3)存在高压危险，维护困难。4)难于实现大数据智慧云控。

目前，我国城市照明、亮化工程，由于AC/DC行业电源研发技术、照明亮化制造工艺、以及国家安全标准等多方面的限制，照明、亮化、显示等LED灯组光源供电只能在≤DC60V以内，由于低压直流电路传输衰减严重而无法实现远距传控的技术难题，极大地限制了照明、亮化安全、节能供电，造成照明、亮化长距离供电只能使用高压交流或多路电缆直流，造成现有工程项目耗能大、成本高，安全差、施工、维护难，越来越难以适应智慧路灯、现代化高楼层亮化工程、室内外照明等需求，为了解决照明、亮化、显示等行业的突出性矛盾，以适应日益发展的智慧城市路灯、景观亮化工程、室内外照明等需求，需要设置一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，能够对灯体进行低压直流远距供电，并且供电距离可达500米或更长距离。

而现有的低压直流供电如图1所示，LED照明系统包括多个低压直流开关电源10，用于将外部市电转换为驱动LED灯20的低压直流工作电压，低压直流开关电源10通过线缆30与LED灯组20连接，为了解决远距离直流传输电压衰减的缺陷，通常是根据不同的传输距离采用两条线缆30或者多条线缆30相互并联方式将低压直流工作电压传输到LED灯组20。

现有的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统由于需要采用多条线缆并联传输LED灯组的低压直流工作电压，随着距离增加，线缆数量成倍增加而安装成本高昂，另外，虽然多条线缆并联能够减少低压直流工作电压的衰减，但是还是无法避免因传输线缆上电阻分压造成的损耗而造成LED灯组始终处于工作电压不足、系统耗能费材的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决现有的照明、亮化LED灯组供电无法实现低压直流长距离传输，造成照明、亮化长距离供电只能使用高压交流或多路电缆短距直流，造成现有工程项目耗能大、成本高，安全差、施工、维护难，越来越难以适应智慧城市路灯、现代化高大楼层亮化、室内外照明等工程需求，为了解决照明、亮化、显示等行业的突出性矛盾，而提出一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，包括多个低压直流开关电源，用于将外部市电转换为第一直流恒压，所述低压直流开关电源分别通过一条单独线路将所述第一直流恒压传输到DC电压转换器或恒流模组，所述DC电压转换器或恒流模组靠近或者贴合LED灯组设置，所述DC电压转换器或恒流模组将所述第一直流恒压转换为驱动所述LED灯组的恒压恒流工作电压。具体的，第一直流恒压的电压值大于LED灯组的恒压恒流工作电压。

进一步的，所述LED灯组包括安装壳体以及设置在安装壳体内的LED灯具，所述LED灯具由多个LED灯组成；

或者，所述LED灯组包括安装壳体以及设置在所述安装壳体内的LED控制芯片以及LED灯具，所述LED灯具由多个LED灯组成。

进一步的，所述LED智慧照明系统还包括智能调光调色模组，所述智能调光调色模组与所述低压直流开关电源连接，用于向所述LED控制芯片提供调光、调色(RGB)控制信号。可手动遥控、程控或远程中心云平台智控，实现智慧高效节能。

进一步的，所述智能调光调色模组集成有输入器件以及无线通讯器件，输入器件可以是触摸按键、液晶触摸面板等等，在智能调光调色模组上还集成有PWM调光、调色功能模块，通过无线信号或者有线控制信号实现调光、调色功能。

可选的，无线通讯器件可以是5G(4G)LoRa、NB、PLC、无线RF通信模块、Wi-Fi等其中一种或者多种。优选为LoRa通信模块，通过5G(4G)实现与移动终端的数据通信，可以通过移动终端与云端服务器连接，也可以直接与云端服务器连接。从而实现手动遥控、程控或远程中心云平台智控，大数据管理、安防预警、方便维护，智慧运营、降低成本、高效节能。

可选的，所述LED智慧照明系统还包括云端服务器和移动终端，所述云端服务器与所述智能调光调色模组通过有线或者无线方式连接，所述移动终端通过所述云端服务器与所述智能调光调色模组连接交互。通过设置云端服务器和移动终端，能够实现对智能调光调色模组远程监控与大数据智能化管理。

进一步的，所述低压直流开关电源由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路、输出电路以及若干辅助电路组成。

进一步的，所述PWM控制电路包括PWM控制器，所述PWM控制器连接设置有稳压环路、所述稳压环路通过一取样电路连接到输出电路对输出的电流、电压进行采样并传输到所述PWM控制器，所述PWM控制器连接控制所述功率变换电路。

进一步的，所述低压直流开关电源还包括PFC单元，所述PFC单元与所述整流滤波电路、所述功率变换电路连接。

进一步的，所述辅助电路包括输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出限流保护电路、输出短路保护电路。

可选的，所述输入电磁干扰滤波器的前端还设置有防雷单元，外部市电通过所述防雷单元后连接到所述输入电磁干扰滤波器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型实施例提供的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，针对传统高压交流传输短路、触电及火灾隐患、易损耗能、安装维护难及传统直流传输距离短、耗能费材、稳定差等缺陷，通过在LED灯组上设置DC电压转换器或恒流模组，低压直流开关电源提供的低压直流电压信号经DC电压转换器或恒流模组后提供LED灯组的恒压恒流工作电压，这样在预计供电距离(可达500M或更长距离)仅用一条单独线路进行传控，实现安全、节材、省电、安装简单、维护便捷、寿命长等；另外，可内置PWM直流调光芯片可实现智慧云控、更加节能、寿命更长；可以广泛用于照明、亮化、景观、植育养殖补光、显示系统等领域，全面革新传统的高压交流及短距直流供电系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的LED智慧照明系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第二种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的低压直流开关电源电路原理结构图；

图5为本实用新型实施例提供的输入整流滤波电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的DC输入滤波电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的功率变换电路原理图；

图8为本实用新型实施例提供的反激式整流电路原理图；

图9为本实用新型实施例提供的输出滤波整流电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图2所示，本实用新型实施例提供了一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，包括多个低压直流开关电源10，用于将外部市电转换为第一直流恒压，所述低压直流开关电源10分别通过一条单独线路30将所述第一直流恒压传输到DC电压转换器或恒流模组40，所述DC电压转换器或恒流模组40靠近或者贴合LED灯组20设置，所述DC电压转换器或恒流模组40将所述第一直流恒压转换为驱动所述LED灯组20的恒压恒流工作电压。具体的，第一直流恒压的电压值大于LED灯组的恒压恒流工作电压。

其中，恒流模组内集成或分置有DC电压转换芯片，与DC电压转换器具有相同的功能，将第一直流恒压转换为驱动LED灯组的恒压恒流工作电压。

具体的，所述LED灯组20包括安装壳体以及设置在安装壳体内的LED灯具，所述LED灯具由多个LED灯组成；或者，所述LED灯组20包括安装壳体以及设置在所述安装壳体内的LED控制芯片以及LED灯具，所述LED灯具由多个LED灯组成。

如图3所示，所述LED智慧照明系统还包括智能调光调色模组50，所述智能调光调色模组50与专配另一个低压直流开关电源连接，提供DC驱动电压。该智能调光调色模组50用于向所述LED控制芯片提供调光、调色(RGB)控制信号。可手动遥控、程控或远程中心云平台智控，实现智慧高效节能。

具体的，所述智能调光调色模组50集成有输入器件以及无线通讯器件，输入器件可以是触摸按键、液晶触摸面板等等，在智能调光调色模组50上还集成有PWM调光、调色功能模块，通过无线信号或者有线控制信号实现调光、调色功能。

可选的，无线通讯器件可以是5G/4G、LoRa、NB、PLC、无线RF通信模块、Wi-Fi等其中一种或者多种。优选为LoRa通信模块，实现与移动终端的数据通信，可以通过移动终端与云端服务器连接，也可以直接与云端服务器连接。从而实现手动遥控、程控或远程中心云平台智控，大数据管理、安防预警、方便维护，智慧运营、降低成本、高效节能。

可选的，所述LED智慧照明系统还包括云端服务器和移动终端，所述云端服务器与所述智能调光调色模组通过有线或者无线方式连接，所述移动终端通过所述云端服务器与所述智能调光调色模组连接交互。通过设置云端服务器和移动终端，能够实现对智能调光调色模组远程监控与智能化管理。

如图4所示，所述低压直流开关电源由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路、输出电路以及若干辅助电路组成。

具体的，所述PWM控制电路包括PWM控制器，所述PWM控制器连接设置有稳压环路、所述稳压环路通过一取样电路连接到输出电路对输出的电流、电压进行采样并传输到所述PWM控制器，所述PWM控制器连接控制所述功率变换电路。

如图4所示，所述低压直流开关电源还包括PFC单元，所述PFC单元与所述整流滤波电路、所述功率变换电路连接。

如图4所示，所述辅助电路包括输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出限流保护电路、输出短路保护电路。

如图5所示，防雷单元、输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路依次连接。

防雷单元：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3；F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阴两端的电压超过算工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。

输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双n型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由干瞬间电流大，加RT1(热敏电阴)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件)，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。

整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

如图6所示：DC输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双n型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。

R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。

如图7所示，功率变换电路：R4、C3、R5、R6、C4、D1.D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管01关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断，R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，O1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多:当01截止时，变压器通过D1，D2R5 R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储，传递能量做好了准备。I C根据输出中床和电流时刻调整看6脚锯形波占空化的大小，从而稳定了整机的输，电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收口路。

MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管)，是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处干不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达10⁵欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。

如图8所示，反激式整流电路：T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成n型滤波器。

如图9所示，输出滤波整流电路工作原理:当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成n型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。

本实用新型实施例提供的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，针对直流传输距离短、浪费线缆、线耗能大等缺陷，通过在LED灯组上设置DC电压转换器或恒流模组，低压直流开关电源提供的低压直流电压信号经DC电压转换器或恒流模组后提供LED灯组的恒压恒流工作电压。这样在预计供电距离(可达500M或更长距离)仅需一条单独线路进行传控，消除短路、触电及火灾隐患、省材料、省电、低线耗、安装简单、维护便捷、寿命长；另外，可内置PWM直流调光芯片可实现智慧大数据云控、更加节能、寿命更长；该LED智慧照明系统可以广泛用于照明、亮化景观、植育养殖补光、显示系统等领域，全面革新传统的高压交流及短距直流供电系统。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，包括多个低压直流开关电源，用于将外部市电转换为第一直流恒压，所述低压直流开关电源分别通过一条单独线路将所述第一直流恒压传输到DC电压转换器或恒流模组，所述DC电压转换器或恒流模组靠近或者贴合LED灯组设置，所述DC电压转换器或恒流模组将所述第一直流恒压转换为驱动所述LED灯组的恒压恒流工作电压。

2.根据权利要求1所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述LED灯组包括安装壳体以及设置在安装壳体内的LED灯具，所述LED灯具由多个LED灯组成；

或者，所述LED灯组包括安装壳体以及设置在所述安装壳体内的LED控制芯片以及LED灯具，所述LED灯具由多个LED灯组成。

3.根据权利要求2所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述LED智慧照明系统包括智能调光调色模组，用于向所述LED控制芯片提供调光、调色控制信号。

4.根据权利要求3所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述智能调光调色模组集成有输入器件以及无线通讯器件，在智能调光调色模组上还集成有PWM调光、调色功能模块，通过无线信号或者有线控制信号实现调光、调色功能。

5.根据权利要求4所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述无线通讯器件是5G/4G、LoRa、NB、PLC、无线RF通信模块、Wi-Fi的其中一种或者多种。

6.根据权利要求3所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述LED智慧照明系统还包括云端服务器和移动终端，所述云端服务器与所述智能调光调色模组通过有线或者无线方式连接，所述移动终端通过所述云端服务器与所述智能调光调色模组连接交互。

7.根据权利要求1所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述低压直流开关电源由输入电磁干扰滤波器EMI、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路、输出电路以及若干辅助电路组成。

8.根据权利要求7所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述低压直流开关电源还包括PFC单元，所述PFC单元与所述整流滤波电路、所述功率变换电路连接；所述辅助电路包括输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出限流保护电路、输出短路保护电路。

9.根据权利要求7所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述PWM控制电路包括PWM控制器，所述PWM控制器连接设置有稳压环路、所述稳压环路通过一取样电路连接到输出电路对输出的电流、电压进行采样并传输到所述PWM控制器，所述PWM控制器连接控制所述功率变换电路。

10.根据权利要求7所述的低压直流长距离供电传控的LED智慧照明系统，其特征在于，所述输入电磁干扰滤波器的前端还设置有防雷单元，外部市电通过所述防雷单元后连接到所述输入电磁干扰滤波器。

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