智能化调光三基色led路灯控制器的制作方法

文档序号:8138131
专利名称:智能化调光三基色led路灯控制器的制作方法
技术领域
本发明涉及电力照明领域,详细讲是一种智能化调光三基色LED路灯控制器。
背景技术
众所周知目前照明领域用电占到了全部用电的25 % ,主要的照明灯有白炽灯、荧光灯、高压气体灯,他们共同的特点是以钨丝做主要发光材料,但缺点是电能转换成光效率低。LED工作时因其发热少,发光效率高被视为冷光源。LED路灯是由控制器、带LED灯的基板、发射镜和散热装置组成,与传统的高压气体灯相比,其节电效率可达85%以上。随着半导体照明技术进一步的发展,LED的光效不断提高,正逐步接近传统路灯光源的光效,因此用LED路灯取代传统路灯就成了必然趋势。目前的LED路灯主要是用大功率白光LED组成,由于工作环境温度比较恶劣,LED路灯光衰现象比较严重,虽然有些LED路灯厂家想尽一切办法解决LED灯散热问题,但取得了效果都不明显,也是导致目前不能LED路灯不能大批量安装使用的原因之一。再者目前的路灯照明都是从一开始加电到第二天关电,路灯照明都是全功率运行,即是到了夜深人静车辆很少的时候也是如此,白白浪费了大量的电能。

发明内容
本发明的目的就在于克服现有LED路灯不足,提供一种LED灯光衰减小,可根据时间和日照强度自动调节LED路灯亮度,使LED路灯照明最大化节能智能型控制器。
本发明采用如下技术解决方案一种智能化调光三基色LED路灯控制器,由整流电路、PFC功率校正电路、电源调整电路、MCU控制器、时间控制电路、感光控制电路、红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路、红绿蓝大功率LED发光阵列组成,整流电路通过PFC功率校正电路分别与电源调整电路和红绿蓝大功率LED发光阵列相连,电源调整电路、时间控制电路和感光控制电路都与MCU控制器相连,MCU控制器分别与红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路相连,红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路与对应的红绿蓝大功率LED发光阵列相连。
本发明还可通过如下措施来实现整流电路包括插座Jl、保险丝Fl、整流二极管Dl、 D2、 D3、 D4、共模滤波器Tl,220伏交流电经保险丝Fl和共模滤波器Tl后与二极管Dl、D3的正极及与二极管D2、D4的负极相连,得到同相脉动电压。 PFC功率校正电路包括电容C8、C9、二极管D5、D6和电阻R1,电容C8与二极管D5的正极和二极管D6、D7的负极相连,电容C9与二极管D7的正极和电阻Rl相连,二极管D5的负极与电阻Rl相连,电容C8与二极管D6组成半桥的一臂,电容C9和二极管D7组成半桥的另一臂,二极管D5和电阻Rl组成充电连接通路。 电源调整电路包括电阻R7、电容C13、稳压二极管Z1,限流电阻R7—端连接直流高压电源的正极,另一端连接稳压二极管Z1的正极,稳压二极管Z1的负极接滤波电容C10正极,滤波电容C13 —端接MCU控制器的第20脚,另一端接地,此电路为MCU控制器提供稳定的直流电源。
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MCU控制器包括MCU控制芯片U3、电容C5、 C7、 C10、时钟晶振CRY1和电阻R8,电 阻R8与电容C10的正极相连,组成上电复位电路,并与MCU控制芯片U3的第l脚相连,电 容CIO的负极接地,电容C5和C7分别与时钟晶振CRY1的2脚相连,同时再与MCU控制芯 片U3的第4脚和第5脚相连。 感光控制电路包括感光电阻RT1、电阻R11、电容C12,感光电阻RT1 —端与5伏相 连,另一端与电阻Rll和电容C12相连,电阻Rll和电容C12的另一端都与地相连。
红光恒流控制电路包括恒流控制芯片Ul、电阻R2、 R3、 R4、 R5、 R6、电容Cl、 C2、场 效应光Ql、二极管D8、阻塞电感Ll,电阻R4 —端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控 制芯片Ul的VIN脚相连,二极管D8 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Ql源 极和阻塞电感L1相连,场效应管Q1的基极与恒流控制芯片U1的GATE脚相连,漏极与电阻 R6相连,电阻R2的一端与恒流控制芯片Ul的LD脚相连,另一端与MCU控制芯片U3的19 脚相连。 绿光恒流控制电路包括恒流控制芯片U2、电阻R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14、 R15、 电容C3、 C4、场效应光Q2、二极管D9、阻塞电感L2,电阻R10 —端与直流高压的正极相连, 另一端与恒流控制芯片U2的VIN脚相连,二极管D9 —端与直流高压的正极相连,另一端与 场效应管Q2源极和阻塞电感L2相连,场效应管Q2的基极与恒流控制芯片U2的GATE脚相 连,漏极与电阻R15相连,电阻R9的一端与恒流控制芯片U2的LD脚相连,另一端与MCU控 制芯片U3的18脚相连。 蓝光恒流控制电路包括恒流控制芯片U4、电阻R19、R20、R21、R22、电容C6、C11、场 效应光Q3、二极管D10、阻塞电感L3,电阻R13—端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控 制芯片U4的VIN脚相连,二极管D10 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Q3源 极和阻塞电感L3相连,场效应管Q3的基极与MCU控制芯片U3的GATE脚相连,漏极与电阻 R22相连,电阻R19的一端与MCU控制芯片U3的LD脚相连,另一端与MCU控制芯片U3的 17脚相连。 红绿蓝大功率LED发光阵列包括红色发光二极管LEDR1 LEDR16、绿色发光二极 管LEDG1 LEDG16、蓝色发光二极管LEDB1 LEDB16,红、绿、蓝率发光二极管先按三角形 排列,组成单个白光发光点。再按照每行16个二极管组成红、绿、蓝三列。
本发明的有益效果是,LED灯光衰减小,可根据时间和日照强度自动调节LED路灯 亮度,使LED路灯照明最大化节能智能型控制器。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图l为本发明的原理框图。
图2为本发明的电路原理图。 图中1.整流电路,2.PFC功率校正电路,3.电源调整电路,4.MCU控制器,5.红光 恒流控制电路,6.绿光恒流控制电路,7.红绿蓝大功率LED发光阵列,8.蓝光恒流控制电 路,9.感光控制电路,IO.时间控制电路,U3.MCU控制器芯片,Jl.交流电接口插座,Fl.保 险丝,D1 D10.整流二极管,C1 C12.电容,Zl.稳压二极管,U1、U2、U4.恒流控制芯片, Q1 Q3.场效应管,CRYl.时钟晶振,U5.时间控制芯片,RTl.感光电阻,LEDR1 LEDR16.红色大功率发光二极管,LEDG1 LEDG16.绿色大功率发光二极管,LEDB1 LEDB16.蓝色 大功率发光二极管,LI L3.阻塞电感,Tl.共模滤波器,Rl R22.电阻。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以助于理解本发明的内容。
如图1所示,本发明由整流电路1、PFC功率校正电路2、电源调整电路3、MCU控制 器4、时间控制电路10、感光控制电路9、红光恒流控制电路5、绿光恒流控制电路6、蓝光恒 流控制电路8、红绿蓝大功率LED发光阵列7组成,整流电路1通过PFC功率校正电路2分 别与电源调整电路3和红绿蓝大功率LED发光阵列7相连,电源调整电路3、时间控制电路 10和感光控制电路9都与MCU控制器4相连,MCU控制器4分别与红光恒流控制电路5、绿 光恒流控制电路6 、蓝光恒流控制电路8相连,红光恒流控制电路5 、绿光恒流控制电路6 、蓝 光恒流控制电路8与对应的红绿蓝大功率LED发光阵列7相连。 本发明控制器先将输入的交流电通过整流电路1整流后产生脉动的直流电压,后 经PFC功率校正电路2和电源调整电路3后,相应的直流电压分别提供给MCU控制器4和 LED路灯的红绿蓝大功率LED发光阵列7进行供电。加电MCU控制器4开始工作,首先检 测日光亮度和时间设置情况,根据日光亮度和时间设置情况,MCU控制器4分别控制红光恒 流控制电路5、绿光恒流控制电路6、蓝光恒流控制电路8,按照混合白光比例原则驱动红绿 蓝大功率LED发光阵列7,产生相应照明功率的白光。LED路灯工作一段后,根据设置的开 始变功率照明时间,比如晚上12点,MCU控制器4就自动按照100% — 90% — 80% — 70% —60%— 50%的等级每过一个小时就调节一次红、绿、蓝三色电流,按照混合白光比例同 比例降低红、绿、蓝三色电流,达到降低LED路灯降低亮度的目的,最大额度节约能源同时 也最大比例利用电能。当检测到日光非常强时,MCU控制器4就会自动关闭红、绿、蓝三色 电流输出,使MCU控制器4自身工作在超低功耗状态;当检测到日光非常弱时,MCU控制器4 就从超低功耗状态转入到工作状态,使LED路灯开始正常工作。控制器也可根据特定的要 求进行变颜色进行环境装饰照明。 如图2所示,整流电路1 :包括插座Jl、保险丝Fl、整流二极管Dl D4、共模滤波 器Tl, 220伏交流电经保险丝Fl和共模滤波器Tl后与二极管Dl、D3的正极及与二极管D2、 D4的负极相连,得到同相脉动电压。 PFC功率校正电路2 :包括电容C8、C9、二极管D5、D6和电阻Rl,电容C8与二极管 D5的正极和二极管D6、D7的负极相连,电容C9与二极管D7的正极和电阻Rl相连,二极管 D5的负极与电阻Rl相连,电容C8与二极管D6组成半桥的一臂,电容C9和二极管D7组成 半桥的另一臂,二极管D5和电阻Rl组成充电连接通路,PFC功率校正电路,减少了交流电 电压和电流之间的相位差,可使功率因数提高到0. 9以上。 电源调整电路3 :包括电阻R7、电容C13、稳压二极管Zl,限流电阻R7 —端连接直 流高压电源的正极,另一端连接稳压二极管Z1的正极,稳压二极管Z1的负极接滤波电容 C10正极,滤波电容C13 —端接MCU控制芯片U3的第20脚,另一端接地,此电路为MCU控制 器提供稳定的直流电源。 MCU控制器4 :包括MCU控制芯片U3、电容C5、 C7、 C10、时钟晶振CRY1和电阻R8, 电阻R8与电容C10的正极相连,组成上电复位电路,并与MCU控制芯片U3的第l脚相连,电容CIO的负极接地,电容C5和C7分别与时钟晶振CRY1的2脚相连,同时再与MCU控制 芯片U3的第4脚和第5脚相连,MCU控制芯片U3是控制核心,LED灯亮度控制和时间、日照 强度检测都通过MCU控制芯片U3进行控制。 时间控制电路IO :包括时间控制芯片U5、电阻R16、R17、R18,时间控制芯片U5是 万年历控制芯片,数据线SDA、时钟线SCL、时能信号EN分别与MCU控制芯片U3的第2脚 第3脚第6脚相连,电阻R16与时间控制芯片U5的数据线SDA相连,电阻R17与时间控制 芯片U5的时钟线SCL相连,电阻R18与时间控制芯片U5的使能信号EN相连。设定的变功 率时间点时时与北京时间进行比较,当运行的时间达到设定的变功率时间点时,就通过MCU 控制器降低或增加LED灯照明功率。 感光控制电路9 :包括感光电阻RT1、电阻R11、电容C12,感光电阻RT1—端与5伏 相连,另一端与电阻Rll和电容C12相连,电阻Rll和电容C12的另一端都与地相连。随着 日照强度逐步降低,感光电阻RT1的阻值就会降低,其分压也就会降低。MCU控制器就根据 检测到的不同电压值,来确认日照光照强度。 红光恒流控制电路5 :包括恒流控制芯片Ul、电阻R2、 R3、 R4、 R5、 R6、电容Cl、 C2、
场效应光Q1、二极管D8、阻塞电感L1,电阻R4—端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控 制芯片Ul的VIN脚相连,二极管D8 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Ql源 极和阻塞电感L1相连,场效应管Q1的基极与恒流控制芯片U1的GATE脚相连,漏极与电阻 R6相连,电阻R2的一端与恒流控制芯片Ul的LD脚相连,另一端与MCU控制芯片U3的19 脚相连。LED灯红色发光二极管的电流可以线性调节,电流大小由MCU控制器发出的线性电 压值大小来决定。 绿光恒流控制电路6 :包括恒流控制芯片U2、电阻R9 R15、电容C3 C4、场效应 光Q2、二极管D9、阻塞电感L2。电阻R10 —端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控制芯 片U2的VIN脚相连。二极管D9—端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Q2源极和 阻塞电感L2相连,场效应管Q2的基极与恒流控制芯片U2的GATE脚相连,漏极与电阻R15 相连。电阻R9的一端与恒流控制芯片U2的LD脚相连,另一端与MCU控制器的18脚相连。 LED灯绿色发光二极管的电流可以线性调节,电流大小由MCU控制器发出的线性电压值大 小来决定。蓝光恒流控制电路8 :包括恒流控制芯片U4、电阻R19、R20、R21 、R22、电容C6、Cl 1 、
场效应光Q3、二极管D10、阻塞电感L3,电阻R13—端与直流高压的正极相连,另一端与恒流 控制芯片U4的VIN脚相连,二极管D10 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Q3 源极和阻塞电感L3相连,场效应管Q3的基极与MCU控制芯片U3的GATE脚相连,漏极与电 阻R22相连。电阻R19的一端与MCU控制芯片U3的LD脚相连,另一端与MCU控制器的17 脚相连。LED灯蓝色发光二极管的电流可以线性调节,电流大小由MCU控制器发出的线性电 压值大小来决定。 红绿蓝大功率LED发光阵列7 :包括红色发光二极管LEDR1、LEDR2、LEDR3、LEDR4、 LEDR5、 LEDR6、 LEDR7、 LEDR8、 LEDR9、 LEDRIO、 LEDRll、 LEDR12、 LEDR13、 LEDR14、 LEDR15、 LEDR16、绿色发光二极管LEDG1、 LEDG2、 LEDG3、 LEDG4、 LEDG5、 LEDG6、 LEDG7、 LEDG8、 LEDG9、 LEDGIO、 LEDGll、 LEDG12、 LEDG13、 LEDG14、 LEDG15、 LEDG16、蓝色发光二极管LEDB1、 LEDB2、 LEDB3 、 LEDB4 、 LEDB5 、 LEDB6 、 LEDB7 、 LEDB8 、 LEDB9 、 LEDB10 、 LEDB11 、 LEDB12 、 LEDB13 、 LEDB14 、LEDB15、 LEDB16.红、绿、蓝率发光二极管先按三角形排列,组成单个白光发光点,再按照每 行16个二极管组成红、绿、蓝三列。
权利要求
一种智能化调光三基色LED路灯控制器,由整流电路、PFC功率校正电路、电源调整电路、MCU控制器、时间控制电路、感光控制电路、红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路、红绿蓝大功率LED发光阵列组成,整流电路通过PFC功率校正电路分别与电源调整电路和红绿蓝大功率LED发光阵列相连,电源调整电路、时间控制电路和感光控制电路都与MCU控制器相连,MCU控制器分别与红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路相连,红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路与对应的红绿蓝大功率LED发光阵列相连。
2. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的整流电路包括插座Jl、保险丝Fl、整流二极管Dl、 D2、 D3、 D4、共模滤波器Tl,220伏交流电经保险丝Fl和共模滤波器Tl后与二极管D1、D3的正极及与二极管D2、D4的负极相连,得到同相脉动电压。
3. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的PFC功率校正电路包括电容C8、C9、二极管D5、D6和电阻Rl,电容C8与二极管D5的正极和二极管D6、D7的负极相连,电容C9与二极管D7的正极和电阻R1相连,二极管D5的负极与电阻Rl相连,电容C8与二极管D6组成半桥的一臂,电容C9和二极管D7组成半桥的另一臂,二极管D5和电阻Rl组成充电连接通路。
4. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的电源调整电路包括电阻R7、电容C13、稳压二极管Zl,限流电阻R7 —端连接直流高压电源的正极,另一端连接稳压二极管Z1的正极,稳压二极管Z1的负极接滤波电容CIO正极,滤波电容C13 —端接MCU控制器的第20脚,另一端接地,此电路为MCU控制器提供稳定的直流电源。
5. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的MCU控制器包括MCU控制芯片U3、电容C5、 C7、 C10、时钟晶振CRY1和电阻R8,电阻R8与电容C10的正极相连,组成上电复位电路,并与MCU控制芯片U3的第1脚相连,电容C10的负极接地,电容C5和C7分别与时钟晶振CRY1的2脚相连,同时再与MCU控制芯片U3的第4脚和第5脚相连。
6. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的感光控制电路包括感光电阻RT1 、电阻Rl 1 、电容Cl2,感光电阻RT1 —端与5伏相连,另一端与电阻Rll和电容C12相连,电阻Rll和电容C12的另一端都与地相连。
7. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的红光恒流控制电路包括恒流控制芯片Ul 、电阻R2、 R3、 R4、 R5、 R6、电容Cl 、 C2、场效应光Ql 、二极管D8、阻塞电感Ll,电阻R4 —端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控制芯片Ul的VIN脚相连,二极管D8 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Ql源极和阻塞电感Ll相连,场效应管Ql的基极与恒流控制芯片Ul的GATE脚相连,漏极与电阻R6相连,电阻R2的一端与恒流控制芯片Ul的LD脚相连,另一端与MCU控制芯片U3的19脚相连。
8. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的绿光恒流控制电路包括恒流控制芯片U2、电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、电容C3、C4、场效应光Q2、二极管D9、阻塞电感L2,电阻R10 —端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控制芯片U2的VIN脚相连,二极管D9 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Q2源极和阻塞电感L2相连,场效应管Q2的基极与恒流控制芯片U2的GATE脚相连,漏极与电阻R15相连,电阻R9的一端与恒流控制芯片U2的LD脚相连,另一端与MCU控制芯片U3的18脚相连。
9. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的蓝光恒流控制电路包括恒流控制芯片U4、电阻R19、R20、R21、R22、电容C6、C11、场效应光Q3、二极管DIO、阻塞电感L3,电阻R13 —端与直流高压的正极相连,另一端与恒流控制芯片U4的VIN脚相连,二极管D10 —端与直流高压的正极相连,另一端与场效应管Q3源极和阻塞电感L3相连,场效应管Q3的基极与MCU控制芯片U3的GATE脚相连,漏极与电阻R22相连,电阻R19的一端与MCU控制芯片U3的LD脚相连,另一端与MCU控制芯片U3的17脚相连。
10. 根据权利要求1所述的智能化调光三基色LED路灯控制器,其特征在于所说的红绿蓝大功率LED发光阵列包括红色发光二极管LEDR1 LEDR16、绿色发光二极管LEDG1 LEDG16、蓝色发光二极管LEDB1 LEDB16,红、绿、蓝率发光二极管先按三角形排列,组成单个白光发光点。再按照每行16个二极管组成红、绿、蓝三列。
全文摘要
本发明涉及一种智能化调光三基色LED路灯控制器,属于电力照明领域。由整流电路、PFC功率校正电路、电源调整电路、MCU控制器、时间控制电路、感光控制电路、红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路、红绿蓝大功率LED发光阵列组成,整流电路通过PFC功率校正电路分别与电源调整电路和红绿蓝大功率LED发光阵列相连,电源调整电路、时间控制电路和感光控制电路都与MCU控制器相连,MCU控制器分别与红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路相连,红光恒流控制电路、绿光恒流控制电路、蓝光恒流控制电路与对应的红绿蓝大功率LED发光阵列相连。本发明灯光衰减小,可根据时间和日照强度自动调节LED路灯亮度。
文档编号H05B37/02GK101742785SQ20101011359
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者张现金 申请人:威海半岛东电子有限公司
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