专利名称：Led混光高效节能路灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED混光高效节能路灯。
背景技术：
人眼视觉特征——光线经过晶状体聚焦到视网膜上，视网膜的两种细胞1、杆状细胞负责感知光亮 度；2、锥状细胞负责感知色度。人眼“明视觉”特征正常视觉条件下，在有效亮度> 3. 5cd/m2时，杆状细胞感知物体轮廓，锥状细胞 感知物体表面颜色。此时人眼对黄绿光最敏感。人眼“中间视觉”特征过渡状态下有部分锥状和杆状细胞工作；蓝绿光较红光更为明亮。人眼“暗视觉”特征低亮度条件下，在亮度< 0. 035cd/m2时锥状细胞不发生作用，不能分辨颜色，杆 状细胞起作用，使物体轮廓有一定的能见度，此时人眼对蓝绿光最敏感。高压钠灯光源的明视觉性较好，但中间视觉特征不好，但实际路灯照明亮度都在 0. 1—3cd/m2在中间视觉特征范围内与暗视觉范围内，所以高压钠灯在实际路灯照明时 人眼视觉亮度不够好。白光的显色性要比黄光优越。白光是复合光易于辨别道路和周边环境的颜色，更好的保证了道路行驶的安全性 和舒适性。白光比黄光的可视性好。研究显示白光更容易被视觉神经感受到。普通高压钠灯路灯分析高压钠灯以其高光效，高透雾性，寿命长，价格便宜等优势得以在室外。道路照明领域广泛应用。但普通高压钠灯灯具也有其缺点如1、下半夜由于电网 电压上升，灯功率也同时随之上升造成灯过载，所以普通高压钠灯实际使用寿命只有几千 小时，与18000小时的实验室测试寿命相差甚远。2、高压钠灯所发的光色是金黄色的，黄光 的低显色性使得周围的环境，道路和人都呈现出不自然的状态。3、传统电感型镇流器功耗 大，效率低。
实用新型内容本实用新型的目的是提供LED混光高效节能路灯。本实用新型目的是为了避免传统电感镇流器高压钠灯的下述缺陷“1、下半夜由 于电网电压上升，灯功率也同时随之上升造成灯过载，导致寿命缩短光衰过快。2、高压钠灯 所发的光色是金黄色的，黄光的低显色性使得周围的环境，道路和人都呈现出不自然的状 态。3、传统电感型镇流器功耗大，效率低”等；本发明提供一种暖白光高显色指数的路灯，且比传统路灯更节能。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是LED混光高效节能路灯，其特征在于高压钠灯装在高压钠灯反光器内，高压钠灯 反光器安装在混光路灯灯具内，在位于高压钠灯反光器的外围，混光路灯灯具的下壳体上 安装LED灯，以混光路灯灯具为安装基点的多个LED灯环形分布在高压钠灯反光器的周围； AC220V市电连接电子镇流器的电源输入端，电子镇流器有两个输出端，一端接高压钠灯，一 端接LED灯。LED铝壳外壳体与球头铝件锁紧圈共同锁紧在其内部的球形LED内壳，大功率的 LED安装在球形LED内壳内部构成；LED灯内部壳体是球形的，可以转动的，照射角度可调 的。环形分布在高压钠灯反光器外围的LED灯由蓝光和白光两种颜色的LED灯组成。在电子镇流器电源输入端设有避雷电路，避雷电路由陶瓷气体放电管和压敏电阻 组成，使用单片机加上延时程序实现延时功能，再由单片机控制相应的电子开关，再由电子 开关投切相应阻容元件改变镇流器的振荡频率或占空比，实现路灯的时控变光功能。功率因数校正电路的储能电感L2副线圈产生的电能通过整流/滤波/稳压后为 镇流器的其他附属电路供电，当电路出现异常时只要通过停止功率因数校正电路，即可让 镇流器的其他各附属子电路因失电而停止工作，使整个镇流器进入保护状态。做法1.通过白色、蓝色的LED与金黄色的高压钠灯混光，最后得到暖白光。提高了人眼 的暗视觉和中间视觉亮度，同时提高了显色指数。2.将LED环绕安装在高压钠灯反光器以外，既避免了高压钠灯的高温，同时提高 了混光的均勻性。3.通过特殊设计的球头型LED灯铝外壳，使之能方便灵活的调节LED辅助光源的 照射方向及照射面积，从而实现了整个灯具“配光曲线图”的微调，同时也能使混光更均勻。4.使用电子镇流器代替传统电感镇流器，降低了镇流器功耗提高了整个灯具的发 光效率。5.电子镇流器中使用了有源功率因数校正电路，提高了功率因数同时也扩大了对 输入电压的适应性，实现了输入电压在160V——260V母线电压均能稳定在400V，避免供电 电压波动造成灯功率过载，降低了光衰。6.在电子镇流器中使用了单片机，实现了按照设定时间控制高压钠灯的灯功率， 从而实现了在路面人烟稀少的时间段，自动降低功率提高节能效果。高压钠灯装在高压钠灯反光器内，高压钠灯反光器安装在混光路灯灯具内，在位 于高压钠灯反光器的外围，混光路灯灯具的下壳体上安装LED灯，以混光路灯灯具为安装 基点的多个LED灯环形分布在高压钠灯反光器的周围。AC220V市电连接电子镇流器的电源 输入端，电子镇流器有两个输出端，一端是接高压钠灯的，一端是接LED灯的。本实用新型的有益效果是1、由于高压钠灯工作时温度较高，就连在反光器内部温度都很高！用大功率LED 灯在高压钠灯反光器外围围绕一圈，既得到了较好的混光效果同时也较好的解决了 LED灯 的散热问题。[0035]2、辅助光源LED灯的壳体采用外壳+球形内壳结构，即实现了灵活的调节。可使 整体混光效果达到最好。3、采用高效高压钠灯(金黄色光)作为主光源照明，再用蓝色和白色LED灯与其 混光，最终得到了暖白色光，提高了人眼的“中间视觉亮度”，也提高了显色指数。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1 是混光灯具布局图；图2 是LED辅助光源球头型铝壳；图3 是电子镇流器原理框图。图中1.高压钠灯、2. LED灯、3.高压钠灯反光器、4.混光路灯灯具、2. 1. LED铝壳外壳 体、2. 2.球头铝件锁紧圈、2. 3.球形LED内壳5.功率因数校正与稳压控制模块、6.方波振 荡模块、7.启动与保护控制模块
具体实施方式
最佳实施例高压钠灯1装在高压钠灯反光器3内，高压钠灯反光器3安装在混光路灯灯具4 内，在位于高压钠灯反光器3的外围，混光路灯灯具4的下壳体上安装LED灯2，以混光路灯 灯具4为安装基点的多个LED灯2环形分布在高压钠灯反光器3的周围；AC220V市电连接 电子镇流器的电源输入端，电子镇流器有两个输出端，一端接高压钠灯1，一端接LED2灯。LED铝壳外壳体2. 1与球头铝件锁紧圈2. 2共同锁紧在其内部的球形LED内壳 2. 3，大功率的LED安装在球形LED内壳2. 3内部构成；LED灯2内部壳体是球形的，可以转 动的，照射角度可调的。环形分布在高压钠灯反光器3外围的LED 2灯由蓝光和白光两种颜色的LED灯组 成。在电子镇流器电源输入端设有避雷电路，避雷电路由陶瓷气体放电管和压敏电阻 组成，使用单片机加上延时程序实现延时功能，再由单片机控制相应的电子开关，再由电子 开关投切相应阻容元件改变镇流器的振荡频率或占空比，实现路灯的时控变光功能。功率因数校正电路的储能电感L2副线圈产生的电能通过整流/滤波/稳压后为 镇流器的其他附属电路供电，当电路出现异常时只要通过停止功率因数校正电路，即可让 镇流器的其他各附属子电路因失电而停止工作，使整个镇流器进入保护状态。灯具结构高压钠灯1装在高压钠灯反光器3内，高压钠灯反光器3安装在混光路灯灯具4 内，在位于高压钠灯反光器3的外围，混光路灯灯具4的下壳体上安装LED灯2，即以混光 路灯灯具4为安装基点的多个LED灯2环形分布在高压钠灯反光器3的周围。LED灯2由LED铝壳外壳体2. 1与球头铝件锁紧圈2. 2共同锁紧在其内部的球形 LED内壳2. 3，大功率的LED安装在球形LED内壳2. 3内部构成。镇流器电路结构[0053]市电经由保险丝Fl到“防雷电路”，“防雷电路”由压敏电阻MOV与三脚的陶瓷放 电管⑶T并联构成，市电经过防雷电路后再到“EMC滤波及整流电路”，由Cl、Li、C2、C6组 成滤波电路，按照附图3的连接方式连接，主要起到吸收隔离高频谐波的作用。整流桥DLl 主要把50Hz的交流电转变成IOOHz的脉动直流电。在此分两路，一路到“LED恒流驱动电 路”点亮LED灯，另一路再到有源功率因数校正及稳压电路，实际有源功率因数校正及稳压 电路是一个电路，同时“有源功率因数校正及稳压电路”兼备给“高频信号震荡电路”、“单片 机时控功率电路”、“信号整形与转换电路”、“启动与保护电路”供电；镇流器的“启动与保护 电路”主要就是通过控制“功率因数校正与稳压控制模块⑤”的工作情况来实现控制整个镇 流器的保护的。“高频信号震荡电路”此电路主要负责产生约40KHz的方波，且方波的占空 比可变，占空比受控于“单片机时控功率电路”，通过改变占空比来达到改变灯功率，即调光 功能；再到“信号整形与转换电路”由“信号整形与转换电路”将单端信号转换成双端反相 差分信号推动“功率放大电路”，经电容C4输出约40KHz的高频高压(约400V)方波，此方 波电压经过输出电感给高压钠灯供电。各子电路功能原理介绍防雷电路由MOV(压敏电阻)和GDT (陶瓷放电管)按照附图3的连接方式连接， 主要通过吸收瞬间浪涌电压来起到防雷作用。EMC滤波及整流电路由Cl、Li、C2、C6组成滤波电路，按照附图3的连接方式连 接，主要起到吸收隔离高频谐波的作用。整流桥DLl主要把50Hz的交流电转变成IOOHz的 脉动直流电。功率因数校正与稳压电路功率因数校正功能的实现方式通过控制开关管VTl的导通时间，使电感L2电流呈临界断续的三角波变化，其平 均值随正弦波变化，本种功率因数校正技术可以使电路的功率因数达到0. 99以上，具体由 RU R2串联分压取样电路向“功率因数校正与稳压控制模块”⑤提供输入电压和输入电压 和相位信息；由L2的副线圈向“功率因数校正模块”⑤提供电流过零信息，。VTl导通使L2 蓄能，VTl截止关闭时L2对外释放能量，通过Dl给C3充电，当电感中能量释放完以后，二 极管Dl截止，电感L2电压下降为零。控制模块检测到电压下降沿后，立即开通MOS管VT1， L2开始蓄能，实现了临界导通工作模式。稳压功能的实现方式通过R4取样输出电压，即母线电压稳压在DC400V，当输出电压大于400V时“功率 因数校正与稳压控制模块”⑤的“输出”脚输出的PWM波形宽度会减小，VTl的导通时间变 短，使L2储能量降低，从而减少输出能量，降低输出电压。当输出电压小于400V时“功率因 数校正模块”⑤输出PWM波形宽度会增大，VTl的导通时间变长，使L2储能量增加，从而增 加输出能量，增高输出电压。异常保护功能的实现方式1、“功率因数校正与稳压控制模块”⑤的“异常保护输入脚”为低电平有效，正常工 作时必须为高电平。2、“功率因数校正与稳压电路”的输入电压必须低于输出电压30V以上，否则“功 率因数校正与稳压控制模块”⑤进入保护模式，“功率因数校正与稳压电路”停止工作。3、当VTl的导通电流过大，导致R3的压降过大，超过IV时“功率因数校正与稳压控制模块”⑤就停止工作，VTl截止。4、DC12V输出端由“功率因数校正与稳压控制模块”⑤内部把L2的副线圈感应 的电能通过整流滤波稳压后转换成DC12V电压，为其他需要低压供电的模块电路供电，如 单片机时控电路、方波振荡模块⑥、信号整形与转换电路、启动与保护控制模块⑦。即如果 “功率因数校正与稳压电路”停止工作，没有DC12V输出的话，其他各模块电路会因失电而停
止工作。振荡电路功能产生约40KHz的高频方波，且此方波的占空比可以通过R5、与R6的投切来改变， R5与R6都断开时占空比就大，反之R5与R6都接入振荡电路时占空比变小。信号整形与转换电路功能通过变压器耦合，将单端信号转换成双端反相的差分 信号。半桥功率放大电路VT3与VT3按照附图三的连接方式，组成推挽放大电路，由C4 作为输出耦合电容，隔直。高压点火与保护电路点火DC400V的母线电压通过电阻R9给电容C5充电，当C5的电充满时，C5两端 的电压等于母线电压DC400V，此时“启动与保护控制模块⑦”的“点火”脚输出低电平，使继 电器J3吸合，使C5两端电压迅速降为0V，使L3副绕组电位突变，L3副绕组电感产生一个 感应电压来对抗C5的电压突变，由于L3的主绕组匝数远大于副绕组，故L3副绕组的400V 电压突变，感应到L3的主绕组端就瞬间升压成了数千伏，使高压钠灯击穿点火，当高压钠 灯点火成功后，必然会有灯电流。L4必然会感应到灯电流，并输出高频交流电压给“启动与 保护控制模块⑦”的“灯电流取样”脚，当“启动与保护控制模块⑦”收到灯电流的取样电压 时，“点火”脚恢复为高电平，继电器J3断开，点火过程完成。开路保护如果在L3产生点火的高压后而收不到L4的灯电流取样信号时，“启动 与保护控制模块⑦”就判断为灯开路故障，“保护输出，，脚就会输出低电平信号，使“功率因 数校正与稳压电路控制模块”停止工作，从而导致其他各模块因为没有DC12V供电而全部停 止工作，整个镇流器进入保护状态。此时功耗只有约0. 8W短路保护点火前的短路保护DC400V的母线电压通过R7、L3、高压钠灯、L4串联分压，如果 灯短路R7、与L3的节点电压必然会将的很低(接近0电位)通过隔离耦合电阻R8，把此低 低电平信号送给“启动与保护模块”的“电压取样”脚后，“启动与保护模块”判断为短路故 障，“保护输出”脚就会输出低电平信号，使“功率因数校正与稳压控制模块⑤”停止工作，从 而导致其他各模块因为没有DC12V供电而全部停止工作，整个镇流器进入保护状态。此时 功耗只有约0. 8W亮灯时的短路路保护亮灯时短路，必然会导致“功率因数校正与稳压电路”输出 负载过重，而使DC400V的母线电压降低，当母线电压低到接近“功率因数校正与稳压电路” 的输入电压时，“功率因数校正与稳压控制模块⑤”停止工作，从而导致其他各模块因为没 有DC12V供电而全部停止工作，整个镇流器进入保护状态。此时功耗只有约0. 8W单片机时控电路使用单片机+延时程序实现延时功能，再由单片机控制继电器 Jl、J2，再由Jl、J2投切R5、R6改变镇流器的振荡频率或占空比，实现路灯的时控变光功能[0077]LED恒流源驱动电路只与高压钠灯整流器电路共用整流桥以前的电路，最大限 度保证高压钠灯电路与LED恒流驱动电路分开独立，主要功能就是为LED提供300-350mA 的恒定电流，用于驱动LED发光。此种镇流器结构的有益效果是1.通过功率因数校正及稳压电路(APFC)，增强了对供电电压的适应性，避免了因 供电电压偏高引起的，灯功率变大过载，导致光衰过快，即延长光源的使用寿命。实现了高 功率因数，价低了输电线路的线损；2.通过使用单片机时控功率技术，按照人流高峰与低谷的时间规律来设定灯功 率，实现了按需照明，提高了节电率；3.防雷抗浪涌电压性能好，在室外使用更稳定；4.具有输出开路和短路保护功能，使其工作更稳定安全。
权利要求LED混光高效节能路灯，其特征在于高压钠灯(1)装在高压钠灯反光器(3)内，高压钠灯反光器(3)安装在混光路灯灯具(4)内，在位于高压钠灯反光器(3)的外围，混光路灯灯具(4)的下壳体上安装LED灯(2)，以混光路灯灯具(4)为安装基点的多个LED灯(2)环形分布在高压钠灯反光器(3)的周围；AC220V市电连接电子镇流器的电源输入端，电子镇流器有两个输出端，一端接高压钠灯(1)，一端接LED(2)灯；LED铝壳外壳体(2.1)与球头铝件锁紧圈(2.2)共同锁紧在其内部的球形LED内壳(2.3)，大功率的LED安装在球形LED内壳(2.3)内部构成；LED灯(2)内部壳体是球形的，可以转动的，照射角度可调的。
2.根据权利要求1所述LED混光高效节能路灯，其特征在于环形分布在高压钠灯反 光器(3)外围的LED(2)灯由蓝光和白光两种颜色的LED灯组成。
3.根据权利要求1所述的LED混光高效节能路灯，其特征在于在电子镇流器电源输 入端设有避雷电路，避雷电路由陶瓷气体放电管和压敏电阻组成。
专利摘要本实用新型涉及LED混光高效节能路灯。其特征在于高压钠灯(1)装在高压钠灯反光器(3)内，高压钠灯反光器(3)安装在混光路灯灯具(4)内，在位于高压钠灯反光器(3)的外围，混光路灯灯具(4)的下壳体上安装LED灯(2)，以混光路灯灯具(4)为安装基点的多个LED灯(2)环形分布在高压钠灯反光器(3)的周围。AC220V市电连接电子镇流器的电源输入端，电子镇流器有两个输出端，一端是接高压钠灯(1)的，一端是接LED(2)灯的；LED灯与高压钠灯混光后得到暖白光，提高了人眼的中间视觉亮度，提高了显色性。通过使用能时控功率的电子镇流器替代传统电感镇流器，使灯具整体的节能效果大大提升。
文档编号F21V19/02GK201628144SQ201020131750
公开日2010年11月10日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者程洲山 申请人:海南世银能源科技有限公司