太阳能电源注锁发光二极管led阵列灯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电光源照明【技术领域】,具体是一种太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯。包括发光二极管LED阵列灯、太阳能电源、基准晶振、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、相加耦合器、全波整流电路、灯管异常电流检测器,振荡驱动芯片输出接推挽放大器,经输出功率变压器T1与推挽振荡器输出功率变压器T3相加耦合器功率合成,经全波整流电路接灯管,基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器锁定相位,推挽放大器变压器T1与推挽振荡器变压器T3功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位获取大功率照射。避免器件温升过高振荡频率变化功率失衡灯光下降。本发明适用于太阳能电源低电压、大电流供电的大功率发光二极管LED阵列灯商业装饰照明。
【专利说明】太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电光源照明【技术领域】,具体是一种太阳能电源注锁发光二极管LED阵 列灯。
【背景技术】
[0002] 现有技术通常用LC或RC振荡器作为发光二极管LED阵列灯电光源,产生的振荡 频率受温度变化稳定性差,影响功率不稳定光强下降,虽然结构简便,成本低。但是,电源电 压低,要得到大功率照明势必增大器件电流,致使振荡功率管功耗剧增温升过高导致振荡 频率变化,结果会使灯光随频率变化功率幅值失衡。同时,大电流通过线圈温升高磁性导磁 率下降,磁饱和电感量变小阻抗趋向零,灯具工作时间与温升正比,温升高加速器件老化, 轻则灯管发光不稳定亮度下降,重则烧坏器件缩短使用寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供太阳能电源低电压大电流供电、逆变振荡高稳频相位同步的 一种太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯。
[0004] 本发明技术解决方案为:包括太阳能电源、发光二极管LED阵列灯管、基准晶振、 分频器、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、相加耦合器、全波整流电路、灯管异常电 流检测器,其中,基准晶振由石英晶体谐振器、两个反相器及电阻、电容组成,第一个反相器 输入与输出两端跨接偏置电阻,并分别并接接地电容,同时,还跨接串联微调电容的石英晶 体谐振器,基准晶振输出信号经第二个反相器接入分频器,振荡驱动芯片内含RC振荡器、 推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD,RC振荡器外接电阻R 2、电容C4产生振荡, 输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率M0S场效应管%、Q 2栅极,Qp Q2漏极并 接变压器?\电感U两端,振荡驱动芯片电源端经电阻R7降压电容C 8旁路和电感U中点经 电感L3、电容C7旁路接太阳能电源,Q 2源极串联电阻R6接地,经电阻R4、电容C6接振荡驱 动芯片CS,推挽振荡器由两个大功率M0S场效应管Q 3、Q4漏极接变压器T3电感L4两端,Q3、 Q4栅极接变压器T2电感L8两端,电感L8中点并联源极接地场效应管Q 5漏极及电阻r8、r14, 电感L7、电阻R 1(l与变压器T3电感L5闭合,电感L4中点经电感L 9和旁路电容C9接太阳能电 源,Q3、Q4源极经接地电阻R 9压降取样电流连接电阻Rn,电阻Rn和灯管异常电流检测器信 号接场效应管Q 5栅极,灯管异常电流检测器信号接振荡驱动芯片灯故障控制器SD,推挽放 大器输出功率变压器?\与推挽振荡器输出功率变压器T 3由相加耦合器功率合成、经全波整 流电路接发光二极管LED阵列灯,基准晶振信号经分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器(^端 锁定相位,由推挽放大器变压器?\与推挽振荡器变压器T 3在相加耦合器功率合成互耦注锁 频率牵引相干同步锁定相位,太阳能电源接基准晶振、分频器电源端;
[0005] 其中,全波整流电路由相加耦合器Τ4电感Ln两端接大功率M0S场效应管Q6、Q 7 源极,源极、漏极并联整流二极管,漏极并接作为全波整流输出端,栅极接偏置电阻,电感Ln 中点穿过灯管异常电流检测器互感磁环接地,电感L12接二极管VD3检波,电容Cn、电阻R 15 滤波经电阻r13、电容c5旁路接振荡驱动芯片灯故障控制器CS,经电阻R12、电容c 1(l旁路接 Q5栅极;
[0006] 太阳能电源由光伏电池板Ei输出串联阻塞二极管VD4、继电器触点J-1连接蓄电池 E2和接有开关S的灯具DW,蓄电池 E2过压控制取样电阻R21、RPi、R22接入时基芯片IC5高电 平触发端TH,欠压控制取样电阻R 23、RP2、R24接入低电平触发端TL,时基芯片IC5输出接继 电器,蓄电池串入快速熔丝F,并接防反接二极管VD 5。
[0007] 本发明产生积极效果:解决太阳能电源低电压、大电流供电自激和它激双推逆变 振荡高稳频相位同步功率合成,达到单个自激或它激双推逆变器难以得到的大功率发光二 极管LED阵列灯照明,避免器件温升高振荡频率变化功率失衡,稳定灯光延长使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0008] 图1本发明技术方案原理框图 [0009] 图2基准晶振电路
[0010] 图3太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯电路
[0011] 图4太阳能电源电路
【具体实施方式】
[0012] 参照图1、2、3、4,本发明【具体实施方式】和实施例:包括太阳能电源1、发光二极管 LED阵列灯管9,基准晶振2、分频器3、振荡驱动芯片4、推挽放大器5、推挽振荡器6、相加耦 合器7、全波整流电路8、灯管异常电流检测器10,其中,基准晶振2由石英晶体谐振器JT、 两个反相器ICi、IC 2及电阻&、电容组成,第一个反相器IQ输入与输出两端跨接偏 置电阻&,并分别并接接地电容,同时,还跨接串联微调电容Q的石英晶体谐振器JT, 基准晶振2输出信号经第二个反相器IC 2接入分频器3,振荡驱动芯片4,即IC4型号IR2156 内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD,RC振荡器外接电阻R 2、电 容C4产生振荡,输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器5两个大功率M0S场效应管%、Q 2 栅极,Qi、Q2漏极并接变压器?\电感U两端,振荡驱动芯片4电源端经电阻R7降压电容 C8旁路和电感U中点经电感L3、电容C7旁路接太阳能电源+V,Q 2源极串联电阻R6接地,经 电阻R4、电容C6接振荡驱动芯片4的CS,推挽振荡器6由两个大功率M0S场效应管Q 3、Q4漏 极接变压器T3电感L4两端,Q 3、Q4栅极接变压器T2电感L8两端,电感L8中点并联源极接地 场效应管Q 5漏极及偏置电阻R8、R14,电感L7、电阻R1(l与变压器T 3电感L5闭合,电感L4中点 经电感L9和旁路电容C 9接太阳能电源+V,Q3、Q4源极经接地电阻R9压降取样电流连接电阻 Rn,电阻L和灯管异常电流检测器10信号经电阻R12接场效应管Q5栅极,灯管异常电流检 测器10信号接振荡驱动芯片灯故障控制SD,推挽放大器5输出功率变压器?\与推挽振荡 器6输出功率变压器Τ 3由相加耦合器7功率合成、经全波整流电路8接发光二极管LED阵 列灯9,基准晶振2信号经分频器3注入振荡驱动芯片4的RC振荡器C T端锁定相位,由推 挽放大器5变压器?\与推挽振荡器6变压器T3在相加耦合器7功率合成互耦注锁频率牵 引相干同步锁定相位,太阳能电源1接基准晶振2、分频器3电源端。
[0013] IC4引脚符号功能:V。。电源端,CT接振荡定时电容C4, RT接振荡定时电阻R2, %驱 动%,h驱动Q2, CS电流检测,SD灯故障保护控制,COM接地。
[0014] IC5引脚符号功能:V。。电源端,TL低电平触发,ΤΗ高电平触发,VMK复位,Vc电压控 制,D IS放电端,V。输出端,GND接地。
[0015] 振荡驱动芯片IC4电源端V。。由电阻R7降压,电容C 8滤波供给产生振荡,它激振荡 驱动推挽放大器%、Q2,轮流导通、截止半周;推挽振荡器自激振荡Q 3、04轮流导通、截止半 周,双推输出功率经相加耦合器叠加合成拖动大功率灯具,扩容可靠,但要求两个振荡电压 相位一致,以消除非线性互调功率不均衡获取稳定的输出功率。为此,引入注入锁相解决功 率合成相位同步技术。
[0016] 基准晶振石英谐振器频率受温度变化极小,高度稳定。基准信号经分频器注入振 荡驱动芯片锁定相位。未注入基准信号振荡驱动芯片RC振荡器自由频率,注入基准信号RC 振荡电压与其矢量合成,通过RC振荡器非线性变频锁定相位,振荡信号与注入基准信号仅 有一个固定的相位差。同步带宽与注入功率正比,与RC振荡器有载Q值反比,由于基准信 号注入在输入端,增益高,小功率锁定。分频器1(: 3二进制或十进制计数器分频。
[0017] 注入锁相无需压控调谐、鉴相和环路滤波,因此结构简单,附加成本低。注入锁相 本质上与环路锁相没差别,性能优越,相加耦合器叠加推挽放大器和推挽振荡器输出功率 合成,"紧密捆绑"互耦注锁效应推挽放大器牵引推挽振荡器频率相干同步锁定相位,适于 功率合成灯具稳定振荡频率相位同步,避免器件温升过高功率失衡,稳定灯光延长使用寿 命。
[0018] 相加耦合器T4电感L1(l将两个推挽输出功率变压器?\、T 3电感L2、L6反相激励电 流叠加,相位差180°低次谐波相互抵消,输出电流变换加倍总和送到灯负载,输入电压、频 率、相位及负载相同,电流相等均衡电阻R 2〇无功率损耗。
[0019] 推挽振荡器τ2、τ3双变压器振荡,输出变压器τ 3不饱和,功效高。谐振频率调l4, 振荡反馈调电阻R1(l或电感L 5,调整频率和反馈互不牵连。
[0020] 灯异常电流磁环电感L12电压二极管VD3检波,电阻R 15、电容Cn滤波经电阻R12,电 容C1(l使Q 5导通,推挽振荡器功率管Q3、Q4截止;振荡驱动芯片IC4灯故障控制器30控制停 振,保护推挽放大器%、Q 2。同时,灯异常电流电阻R6压降经电阻R4、电容C6使芯片IC 4电 流检测CS开启保护Qi、Q2 ;灯异常电流电阻R9压降经电阻Rn、电容C1Q进而使Q5导通,双重 保护Q 3、Q4。
[0021] 全波整流电路大功率M0S场效应管Q6、Q7并联二极管VDi、VD 2减小整流电阻,降低 损耗,提高整流效率,输出的电压纹波低,灯光稳定。
[0022] 太阳能电源欠压控制,蓄电池电压低于时基芯片ICS555低电平触发端TL取样 1/3^。时,时基芯片置位,继电器J吸合,触点J-1接通蓄电池充电,当蓄电池电压充足,过 压控制电压高于高电平触发端HL取样2/3V。。,时基芯片复位,继电器释放触点J-1,切断太 阳能电池对蓄电池过压充电。随着灯具DW照明消耗电能蓄电池电压降低到置位电压,太阳 能电池恢复充电,使蓄电池电压保持在照明所需值,开关S控制灯具照明。
[0023] 阻塞二极管VD4单向导电防止蓄电池对太阳能电池反充电,二极管VD5当蓄电池反 接导通短路,快速烧断熔丝F保护蓄电池。电容C 12、C13去耦,电阻R25、电容C14、稳压二极管 VD6供时基芯片电源。二极管VD7抑制继电器I吸合、释放产生的反向电压,防护IC5受损。
[0024] 实施例太阳能电源电压30V,灯电流2. 5A,点燃65W发光二极管LED阵列灯RL,效 率86 %,昼夜商业装饰广告,功率M0S管温升在允许值内,使用寿命长。
【权利要求】
1. 一种太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯,包括太阳能电源、发光二极管LED阵 列灯管,其特征在于:还包括基准晶振、分频器、振荡驱动芯片、推挽放大器、推挽振荡器、 相加耦合器、全波整流电路、灯管异常电流检测器,其中,基准晶振由石英晶体谐振器、两个 反相器及电阻、电容组成,第一个反相器输入与输出两端跨接偏置电阻,并分别并接接地电 容,同时,还跨接串联微调电容的石英晶体谐振器,基准晶振输出信号经第二个反相器接入 分频器,振荡驱动芯片内含RC振荡器、推挽放大驱动电路、电流检测CS、灯故障控制SD,RC 振荡器外接电阻R2、电容C4产生振荡,输出经推挽放大驱动电路接推挽放大器两个大功率 MOS场效应管%、Q2栅极,Qp Q2漏极并接变压器?\电感U两端,振荡驱动芯片电源端经电 阻&降压电容(:8旁路和电感Q中点经电感L 3、电容C7旁路接太阳能电源,Q2源极串联电 阻R6接地,经电阻R 4、电容C6接振荡驱动芯片CS,推挽振荡器由两个大功率MOS场效应管 Q3、Q4漏极接变压器T3电感L4两端,Q 3、Q4栅极接变压器T2电感L8两端,电感L8中点并联 源极接地场效应管Q 5漏极及电阻R8、R14,电感L7、电阻R1(l与变压器T 3电感L5闭合,电感L4 中点经电感L9和旁路电容C9接太阳能电源,Q3、Q4源极经接地电阻R 9压降取样电流连接电 阻Rn,电阻Rn和灯管异常电流检测器信号接场效应管Q 5栅极,灯管异常电流检测器信号 接振荡驱动芯片灯故障控制SD,推挽放大器输出功率变压器?\与推挽振荡器输出功率变压 器Τ 3由相加耦合器功率合成、经全波整流电路接发光二极管LED阵列灯,基准晶振信号经 分频器注入振荡驱动芯片RC振荡器C T端锁定相位,由推挽放大器变压器?\与推挽振荡器 变压器Τ3在相加耦合器功率合成互耦注锁频率牵引相干同步锁定相位,太阳能电源接基准 晶振、分频器电源端。
2. 根据权利要求1所述的太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯,其特征在于:全波 整流电路由相加耦合器T4电感L n两端接大功率MOS场效应管Q6、Q7源极,源极、漏极并联 整流二极管,漏极并接作为全波整流输出端,栅极接偏置电阻,电感L n中点穿过灯管异常 电流检测器互感磁环接地,电感L12接二极管VD3检波,电容C n、电阻R15滤波经电阻R13、电 容c5旁路接振荡驱动芯片灯故障控制CS,经电阻R 12、电容C1(l旁路接Q5栅极。
3. 根据权利要求1所述的太阳能电源注锁发光二极管LED阵列灯,其特征在于:太阳 能电源由光伏电池板Ei输出串联阻塞二极管VD 4、继电器触点J-1连接蓄电池 E2和接有开 关S的灯具DW,蓄电池 E2过压控制取样电阻R21、RPp R22接入时基芯片IC5高电平触发端 TH,欠压控制取样电阻R23、RP2、R24接入低电平触发端TL,时基芯片IC 5输出接继电器,蓄电 池串入快速熔丝F,并接防反接二极管VD5。
【文档编号】H05B37/02GK104105256SQ201310160064
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2013年4月15日
【发明者】阮树成, 张根清 申请人:张根清