专利名称：基于恒流驱动的自给自足型led户外运动照明帽的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽。
背景技术：
传统的照明帽由干电池直接供电，当电池耗尽时需更换电池；采用电压驱动LED，当温度升高或电池电压变化时容易引起LED的损坏和每个LED光照强度不同；没有散热装置，容易使LED势垒降低，流过LED电流过大，以致击穿；采用模拟调光方式，造成能源利用率低；没有自动调光功能；对锂电池充电时并未采用最佳方式。 实用新型内容本实用新型的目的是制作一种基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，采用太阳能给锂电池组充电，避免了频繁更换电池的麻烦，实现了照明装置的自给自足。上述的目的通过以下的技术方案实现一种基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，其组成包括户外运动安全帽，所述的户外运动安全帽的帽面上装有太阳能电池板，所述的太阳能电池板连接太阳能充电装置，所述的太阳能充电装置连接单片机，所述的单片机连接安装在所述的户外运动安全帽的帽檐上方的感光装置、安装在所述的户外运动安全帽的帽檐下方的LED阵列及散热装置。所述的基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，所述的户外运动安全帽侧面安装有USB接口、总开关、LED控制开关、自动调光开关、手动调光旋钮和指示灯。有益效果I.通过太阳能电池给锂电池组充电，避免了频繁更换电池的麻烦，避免了随处丢弃电池给环境造成的污染。2.通过恒流方式驱动LED，并配合散热装置和二次光学装置，使光强更强、光质量更好、使LED寿命更长、聚光效果更好。3.通过手动和自动的PWM调光方式，能够满足不同环境需求，提高了的能源利用率。4.通过USB接口电路，用户可以通过USB接口给手机、MP3等电子产品充电，解决了户外无处充电的困难，使户外运动者在运动中得到更好的享受。
附图I是本实用新型的结构示意图。附图2是本实用新型的单片机电路图。附图3是本实用新型的太阳能充电装置电路图。附图4是本实用新型的USB接口电路图。附图5是本实用新型的温度采样模块电路图。 附图6是本实用新型的LED恒流驱动电路图。附图7是本实用新型的感光装置电路图。
具体实施方式
[0024]实施例I :一种基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，其组成包括户外运动安全帽12，所述的户外运动安全帽的帽面上装有太阳能电池板9，所述的太阳能电池板连接太阳能充电装置10，所述的太阳能充电装置连接单片机11，所述的单片机连接安装在所述的户外运动安全帽的帽檐上方的感光装置2、安装在所述的户外运动安全帽的帽檐下方的LED阵列及散热装置I。实施例2 根据权利要求I所述的基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，所述的户外运动安全帽侧面安装有USB接口 3、总开关4、LED控制开关5、自动调光开关6、手动调光旋钮7和指示灯8。实施例3 太阳能电池板通过STC12C5410AD单片机控制的直流变换对锂电池实现脉冲与三段式复合充电，并配合DD311恒流驱动大功率白光LED阵列。能够使户外运动帽上LED阵列具有自动或手动PWM调光方式。通过在户外运动帽中设计USB接口电路，能够使手机、MP3等电子产品接入USB 口后得到充电。本实用新型中采用了 MAXIN公司生产的高效大电流直流变换芯片MAX639，使USB端口恒定输出5V电压，以供手机、MP3等电子产品充电。实施例4:所述的太阳能充电装置通过电压采样模块，对太阳能电池板两端电压和锂电池组两端电压进行采集，然后输入到单片机(STC12C5410AD)中，通过分析、处理，输出相应的占空比，控制BUCK变换器的输出电压。针对锂电池组的电量不同，实现对其进行预处理、恒流方式、恒压方式充电。太阳能充电装置电路，U2、LI、D3、C2、Cl、R3构成了 BUCK变换器，其中U2为S0P-8封装的P沟道MOSFET，太阳能电池板输出的电压和电流随光强的变化而变化，通过主控芯片对PWM占空比的控制，经光电耦合器隔离后控制BUCK变换器，与电压、电流采样电路共同构成闭环系统，使其输出稳定电压或恒定电流。R2、R5、R11、C5和R4、R8、R12、C9分别构成了两个电压采样模块，所测电压端通过R2、Rll和R4、R12分压后，经RC滤波电路输入到单片机的AD采样端。电压采样模块与BUCK变换器构成的闭环系统可以实现恒压功能。U3、RIO、R14、C8、Cll构成电流采样模块，其中MAX471为电流传感器，通过第8引脚OUT端可将电流信号转化为电压信号，由于R14=240，所以对应的电压电流关系为1V/A，将电压信号经RC滤波后输入到单片机中，可得到
电路中流过的电流。由/=￥可知在电阻R不变的情况下，通过占空比调节变换器输出电
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压U，从而调节输出电流I。故在系统中通过电流传感器与BUCK变换器构成的闭环系统可实现恒流功能。经过对锂电池组SOC的检测，对锂电池组进行三段式充电。为了防止电池极化现象的产生，本实用新型还运用了脉冲充电技术，通过P-MOSFET的开关，实现在充电过程中适时关闭充电电路，使电池进行放电，以便达到更好的充电效果。首先通过单片机使U2处于关断状态，再通过由R2、R5、Rll、C5和R4、R8、R12、C9构成的两个电压采样模块采集太阳能电池板和锂电池组两端电压，若太阳能两端电压高于锂电池组两端电压则进入充电状态。根据对锂电池组SOC的检测，对锂电池组进行预处理、恒流、恒压三段式充电。BUCK变换器的输出电压公式为U。=OE，U。为输出电压，E为太阳能电池板两端电压，α为单片机输出的占空比。当太阳能电池板两端电压E变化时，通过控制占空比α，可实现输出电压R恒定。U3、R10、R14、C8、C11构成了电流采样模块，其中U3为电流传感器，通过第8引脚OUT端可将电流信号转化为电压信号，由于R14= 2M3，所以对应的电压电流关系为1V/A，将
电压信号经RC滤波后输入到单片机中，即可知道流过电流传感器电流的大小。由J二￥可
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得，当U发生变化时，通过控制占空比O,可实现对电流I的控制，使其恒定输出。当锂电池组处于欠电压的情况下需要对其进行预处理，即对锂电池组进行小电流的恒流充电，其控制原理同恒流充电。脉冲充电技术能使充电时间更快、充电效果更好，同 时还保护了锂电池的化学特性，所以在充电一段时间后需进行放电处理，本实用新型中通过单片机对充电电路的控制以达到此效果。同时，为了保护锂电次的化学特性，加入了电池欠压保护，当锂电池电压小于最低电压时，关断除充电外的一切电路，并通过提示灯提示用户。实施例5 LED恒流驱动电路，当单片机采集到开启LED信号时，Ul导通，使BOOST变化器处于工作状态。并通过R6、R9、R13、C10构成的电压采集模块收集LED阵列两端电压，输入到单片机中。BOOST变化器与电压米样模块构成的闭环系统能够使输出电压恒定。同时,根据恒流驱动芯片DD311的要求，将流过LED阵列的电流通过R7设定为320mA，从而达到恒流输出。感光装置电路图，当单片机检测到开启自动调光功能后，通过光敏电阻将光信号转化为电信号，并输入到单片机中。若没有检测到开启，则通过调光旋钮调节。调光旋钮为电位器构成，通过调节其电阻，使加载在两端的电压信号输入到单片机中。在单片机中编写程序，使不同光亮对应不同的PWM波形，并通过I/O 口输出给DD311，实现PWM调光。本实用新型还通过温度采样模块，随时检测LED表面温度，当LED表面温度过高时，关断Ul，使LED关断，从而可以保护LED，延长LED的使用寿命。
权利要求1.一种基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，其组成包括户外运动安全帽，其特征是所述的户外运动安全帽的帽面上装有太阳能电池板，所述的太阳能电池板连接太阳能充电装置，所述的太阳能充电装置连接单片机，所述的单片机连接安装在所述的户外运动安全帽的帽檐上方的感光装置、安装在所述的户外运动安全帽的帽檐下方的LED阵列及散热装置。
2.根据权利要求I所述的基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽，其特征是所述的户外运动安全帽侧面安装有USB接口、总开关、LED控制开关、自动调光开关、手动调光旋钮和指示灯。
专利摘要基于恒流驱动的自给自足型LED户外运动照明帽。传统的照明帽由干电池直接供电，当电池耗尽时需更换电池；采用电压驱动LED，当温度升高或电池电压变化时容易引起LED的损坏和每个LED光照强度不同；没有散热装置，容易使LED势垒降低，流过LED电流过大，以致击穿。本产品组成包括户外运动安全帽(12)，所述的户外运动安全帽的帽面上装有太阳能电池板(9)，所述的太阳能电池板连接太阳能充电装置(10)，所述的太阳能充电装置连接单片机(11)，所述的单片机连接安装在所述的户外运动安全帽的帽檐上方的感光装置(2)、安装在所述的户外运动安全帽的帽檐下方的LED阵列及散热装置(1)。本产品用作户外运动照明帽。
文档编号F21V33/00GK202680622SQ201220325580
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者周永勤, 孙沁, 高硕 申请人:哈尔滨理工大学