一种大功率led路灯电源电路系统及照明功率智能调节方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及大功率灯光照明领域，特别是涉及一种大功率LED(发光二极管一一 LightEmittingDiode)路灯电源电路系统及照明功率智能调节方法。 (二）
【背景技术】：
[0002] 目前，照明消耗占整个电力消耗的20%左右，节约能源的一个重要途径就是大量 地降低照明用电。被誉为"照亮未来的技术"的LED，从根本上为"绿色照明"点燃了光辉， 成为引领21世纪最有价值的新一代光源。LED的出现和迅速发展，不仅将会逐渐的替代白 炽灯等传统照明方式而成为市场主导，而目.为照明技术迎来了革命性的发展机遇，进而 在一定程度上改善着人类的生活方式和推动着了社会文明的进步，白光LED光源的成功研 制，使得LED从之前的指示和景观照明光源进入到市场更为广阔的民用照明光源，以替代 传统的白炽灯、日光灯、气体放电灯等光源。与白炽灯等传统光源相比较，显著的优势就节 能和环保的特性。
[0003] 但是LED路灯虽然被称为固态冷光源，但实际上只有约20% -30%的电能转化为 光能，而另外70 % -80 %的能量都要产生热量，且与白炽灯不同，过高的温度对白炽灯灯丝 的发光影响不大（白炽灯灯丝温度可达几千度），但LED芯片的性能受温度的影响极大，过 高温度会使芯片产生严重的光衰，导致LED寿命急剧下降，所以一方面在LED路灯的设计中 做好散热系统设计，另一方面研究大功率LED路灯照明功率智能控制方法，实现保证LED安 全情况下的合理照明，可以避免产生过高温度损坏LED芯片的性能，并实现进一步节能，本 发明提出一种大功率LED路灯照明功率智能控制方法。 (三）
【发明内容】
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[0004] 本发明的目的在于提供一种大功率LED路灯电源电路系统及照明功率智能调节 方法，该方法可以克服现有技术的不足，是一种结构简单，节能高效的系统及方法。
[0005] 本发明的技术方案：一种大功率LED路灯电源电路系统，其特征在于它包括LED电 源控制器单元、LED电源单元、LED路灯灯珠阵列单元、无线通讯模块和温度传感器；其中， 所述LED电源控制器单元与无线通讯模块呈双向连接，并通过无线通讯模块与路灯区域管 理计算机之间呈双向连接；所述LED电源控制器单元的输入端与温度传感器连接；其输出 端连接LED电源单元的输入端；所述LED路灯灯珠阵列单元的输入端连接LED电源单元的 输出端。
[0006] 所述无线通讯模块是由无线网关、GPRS通讯模块和ZigBee通讯电路构成。
[0007] 所述LED电源控制器单元包括一种具有无线通讯功能的大功率LED路灯电源系 统，其特征在于它包括LLC(LogicalLinkControl--逻辑链路控制）谐振变换器主电路 单元、DSP(数字信号处理器--DigitalSignalProcessor)控制电路单元及通讯电路单 元；其中，由基于DSP的控制电路控制LLC谐振变换器主电路输出幅值可调的电压，调节照 明功率；所述LLC谐振变换器主电路单元将电能由交流电变换为幅值可调的直流电信号； 所述DSP控制电路单元通过通讯电路单元接收路灯开关、环境亮度、气象条件信息，并根据 收到的气象信息以及检测到的路灯电源散热器表面温度进行亮度调节，将亮度信号发送给 LED路灯。
[0008] 所述LLC谐振变换器主电路单元采用半桥式电路结构；所述半桥LLC谐振变换器 是由开关电路、谐振电路和输出电路构成；其连接为常规连接。
[0009] 所述开关电路由两只分别带体二极管VDl和和VD2及寄生电容Cl和C2的功率 MOSFET开关管Sl和功率MOSFET开关管S2构成；所述功率MOSFET开关管Sl和功率MOSFET 开关管S2相互串联；其输出端与谐振电路连接；所述谐振电路由谐振电容Cs、谐振电感Lr 和励磁电感Lm组成；所述谐振电容Cs同时也是隔直电容；所述励磁电感Lm的一端连接两 个功率MOSFET开关管连接的中点，一端连接谐振电容Cs ;所述谐振电容Cs的另一端与输 出电路连接；所述励磁电感Lm是变压器初次绕组的电感；所述谐振电容Cs参与谐振的同 时，也起到隔直电容的作用；所述输出电路由二极管D1、二极管D2、滤波电容C。和负载电阻 &组成；其中二极管Dl和二极管D2构成整流电路，CO为滤波电容与负载电阻L并联。
[0010] 所述DSP控制电路单元是由DSP最小系统、散热器温度检测电路、RS232接口电路 和隔离驱动电路组成；所述DSP最小系统包括DSP芯片电路、电源模块电路、震荡电路、JTAG 接口电路组成；所述散热器温度检测电路采用TC77集成温度传感器芯片电路；所述电源模 块电路式提供12V和3. 3V的电源。
[0011] 所述DSP芯片电路是由数字信号控制器Ul芯片TMS320F28027、U2接口芯片 SP3232EEY的RS-232和EEPROM双线串行U3芯片AT24C512N-10SI-2. 7构成。
[0012] 所述通讯电路单元是GSM/GPRS通讯电路或ZigBee通讯电路；所述GSM/GPRS通 讯电路是由天线和GSM/GPRS通讯模块构成；所述天线采用鞭状天线，将接收到的LED路 灯电源的控制信号发送给GSM/GPRS通讯模块；所述GSM/GPRS(移动通信全球系统global system of mobile communications/通用分组无线业务General Packet Radio Service) 通讯模块与DSP控制电路单元的RS232接口电路呈双向连接；所述GSM/GPRS模块是法国 Wavecom公司的带有AT指令功能的Q2406B芯片实现通讯功能；所述ZigBee通讯电路是由 天线和CC2530ZigBee协议芯片单元电路、RS232通讯电路构成；所述天线采用鞭状天线，将 接收到的LED路灯电源的控制信号发送给CC2530ZigBee协议芯片单元电路；所述RS232通 讯电路选用SP3232接口电路芯片。
[0013] 所述隔离驱动电路，是由隔离脉冲式变压器、三极管、二极管、电阻、电容构成；所 述三极管是由三极管NPNl和三极管NPN2组成，分别由12V电源电压为其供电；所述隔离脉 冲式变压器原边采用推挽式电路结构，副边是两个对称的线圈；三极管NPNl与三极管NPN2 成对称连接，轮流导通。
[0014] 一种大功率LED路灯照明功率智能调节方法，其特征在于它是基于LED寿命机理 模型的专家规则算法的大功率LED路灯照明功率智能控制方法，包括LED阵列温度预测模 单元和LED寿命机理模型的专家规则单元，由以下步骤构成：
[0015] ①以路灯区域管理计算机通过无线通讯网络提供检测环境温度、气象条件、区域 环境亮度信息、LED阵列温度为专家规则算法模块输入，LED阵列功率调节量为输出；
[0016]②LED阵列温度预测模型米用基于ARMA (Auto-Regressive and Moving Average Model一一自回归滑动平均模型）的计算法及最小二乘模型参数在线估计算法；根据定时 采集的LED阵列温度预测下一时段LED阵列温度，将预测结果传递给LED寿命机理模型的 专家规则单元；
[0017] ③LED寿命机理模型的专家规则单元按照产品寿命，根据选用的LED光衰曲线，结 合按照阿伦尼斯加速寿命模型计算出LED安全工作温度，并以此为基准计算出LED的安全 工作温度范围，作为判定LED阵列预测温度处于哪个范围；当预测温度大于安全温度10度 以上时为高温，当预测温度低于安全温度10度以上时为低温，当预测温度位于安全温度上 下10度范围内时为适中温度；
[0018] ④LED寿命机理模型的专家规则单元在保证LED安全工作的前提下，若环境温度 升高，则下调照明功率，降低发热；若气象条件有利于散热，则为保证照明需求，可以适当提 高照明功率；在保证照明需求条件下，环境自然亮度高则可以减少照明功率，环境自然亮度 低则可以增加照明功率；由LED寿命机理模型确定LED长期安全工作的温度上限。
[0019] 所述步骤①中的气象条件包括雨雪情况和风速信息；所述步骤②