一种集成4G通讯的LED驱动电源的制作方法

本发明涉及led驱动电源，特别涉及一种集成4g通讯的led驱动电源。

背景技术：

1、led照明技术已经在室内和室外照明领域得到广泛应用，其高效节能和长寿命的特点受到了市场的青睐。随着居民生活品质提升和城市公共管理需求的增加，对室内外照明设备进行远程控制日益成为热点需求，这也是实现灯光照明智能化管控的基础。

2、目前市场上销售的led照明灯所配套的驱动电源中，通常不具备内置的通讯或控制功能。主流的解决方案，是采用带调光功能的led驱动电源结合带调光和开关功能的单灯控制器来实现的。但是，这样的方案存在着两个问题：

3、首先，是单灯控制器的主要通讯方式有无线nb-iot、无线rola、有线485通讯和电力线通讯。这些通讯方式的普遍缺点是速度慢、窄带传输，通讯的实时性要求不高。

4、其次，现有的解决方案中，所采用的led驱动电源和单灯控制器是原本独立的两种设备，并没有有机结合在一起，在使用时需要考虑更多的安装空间。此外，还存在电源模块、控制模块、开关模块等元器件在两个设备中重复使用的问题，不仅造成严重浪费，还会导致安装工作量倍增。例如，现有方案在安装时需要接六条线，包含单灯控制器中的输入电源线、输出电源线和输出调光线，led驱动电源中的输入电源线、输出led模组驱动线和输入调光线，安装过程繁琐且容易出错。

5、因此，有必要提出一种有机结合驱动电源和控制功能的led驱动电源。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种集成4g通讯的led驱动电源。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：

3、提供一种集成4g通讯的led驱动电源，包括驱动电源模块、控制电路、4g通信控制模块、电能计量模块、辅助电源；其中，所述驱动电源模块，包括依次布置的整流滤波电路、功率因数矫正电路、高频电能转换电路和输出滤波电路，用于将市电转换成与led模组匹配的直流电；所述控制电路，包括pfc(功率因数矫正)控制电路、反馈控制电路和转换控制电路；其中，pfc控制电路采样输入电源电压信号计算后输出pwm信号，用于驱动pfc电路的开关管；反馈控制电路采样输出电压电流信号并计算相应的反馈电压，然后通过光耦发送给转换控制电路；转换控制电路根据4g通信控制模块的设定、反馈控制电路的反馈电压和自身的电流采样进行计算后输出pwm信号，驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管；所述4g通信控制模块，包括4g通信模块和mcu芯片；前者用于通过无线方式与云服务器实现通讯，后者用于获取各电路或元件的采样信号，并根据预设策略输出控制信号；电能计量模块，其一端电连接至驱动电源模块的输入电源，另一端电连接至4g通信控制模块；在4g通信控制模块中设有功率计量电路，用于输入电能的计量；所述辅助电源，用于为4g通信控制模块和电能计量模块实现供电。

4、作为本发明的优选方案，所述辅助电源的输入为整流后的电压，采用反激拓扑与主电路实现隔离。

5、本发明提供了另一种集成4g通讯的led驱动电源，包括驱动电源模块、控制电路、4g通信控制模块、电能计量模块、辅助电源；其中，所述驱动电源模块，包括依次布置的整流滤波电路、功率因数矫正电路、高频电能转换电路和输出滤波电路，用于将市电转换成与led模组匹配的直流电；所述控制电路，包括pfc控制电路、反馈控制电路和转换控制电路；其中，pfc控制电路采样输入电源电压信号计算后输出pwm信号，用于驱动交流整流滤波电路中的开关管；反馈控制电路采样输出电压电流信号并计算相应的反馈电压，光耦将反馈电压和4g通信控制模块的设定发送给转换控制电路，转换控制电路结合自身的电流采样进行计算后输出pwm信号，驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管；或者，反馈控制电路根据4g通信控制模块的设定，直接调节输出的电压、电流和输出开关；所述4g通信控制模块，包括4g通信模块和mcu芯片；前者用于通过无线方式与云服务器实现通讯，后者用于获取各电路或元件的采样信号，并根据预设策略输出控制信号；电能计量模块，其一端电连接至驱动电源模块的输入电源，另一端电连接至4g通信控制模块；在4g通信控制模块中设有功率计量电路，用于输入电能的计量；所述辅助电源，用于为4g通信控制模块和电能计量模块实现供电。

6、作为本发明的优选方案，所述辅助电源与输出滤波电路的输出端电连接，辅助电源采用buck拓扑。

7、作为本发明的优选方案，所述高频电能转换电路采用反激拓扑或者llc拓扑，所述转换控制电路电连接至设于高频电能转换电路中原边电路的开关管和采样电阻。

8、作为本发明的优选方案，还包括散热金属外壳，所述驱动电源模块、控制电路、4g通信控制模块、电能计量模块和辅助电源均设于其内部；在散热金属外壳上设有接线口或穿线孔，并在其内部的安装缝隙中灌注硅胶或聚氨酯胶用于防水和导热。

9、作为本发明的优选方案，还包括温度检测传感器、倾斜角度检测传感器或振动传感器，分别电连接至4g通信控制模块。

10、本发明进一步提供了利用前述的led驱动电源实现led智能驱动及控制的方法，是利用内置在mcu芯片中的软件实现4g通信和智能控制，具体包括：

11、(1)利用移动通信终端或计算机终端，通过云服务器与led驱动电源实现4g通信；通过内置于移动通信终端或计算机终端的程序界面，实时获取led驱动电源的运行参数，对led驱动电源的控制策略进行调整；

12、(2)根据内置于mcu芯片中的控制策略，实时地或定期地向云服务器传送led驱动电源的运行参数或传感器的监测数据；在云服务器端执行数据的分类与建库，并根据预设规则对超出设定报警阈值的数据发出警告信息；

13、(3)根据传感器的监测数据，基于mcu芯片的内置控制策略，对led驱动电源的运行状态进行调控；当传感器的实时数据超出设定的安全阈值或者落入执行动作阈值范围时，通过mcu芯片对led驱动电源发出控制信号，以保护led灯或led驱动电源；

14、(4)根据led驱动电源的安装位置信息、系统时间和实时天气信息，对led驱动电源的运行时间进行调控；

15、(5)根据led驱动电源的安装位置信息和4g通信模块与基站的交互信息，确认led驱动电源的位置状况是否发生改变，并根据预设规则对超出设定报警阈值的数据发出警告信息；

16、(6)根据传感器的监测数据和云服务器向led驱动电源传送的天气预报信息，基于mcu芯片的内置控制策略对led驱动电源的运行功率做出提前调节，以保护led灯或led驱动电源。

17、作为本发明的优选方案，还包括利用内置在mcu芯片中的软件实现调光功能和开关功能，具体地：调光功能是由mcu芯片根据内置软件的控制策略向转换控制电路发出pwm信号，由后者驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管，通过改变led驱动电源的输出电流电压来实现调光；开关功能是由mcu芯片根据内置软件的控制策略向转换控制电路发出开启或关闭信号，由后者开启或关闭高频电能转换电路中原边电路的开关管，以实现led驱动电源的开启或关闭。

18、作为本发明的优选方案，所述移动通信终端是智能手机、智能平板电脑或笔记本电脑。

19、发明原理描述：

20、本发明中，集成4g通信的led驱动电源是指将led照明技术与4g通信技术相结合，实现一种集成化的智能led驱动电源。

21、随着无线通信技术的快速发展，4g通信技术成为了现代通信的重要标准之一。4g通信在物联网应用中具有高速连接、宽带传输、低延迟、宽覆盖范围、多连接支持、高安全性和方便管理控制等特点，为物联网的发展和应用提供了强大的基础支持。

22、集成4g通信的led驱动电源的基本构成和组成部分包括led驱动电源模块、4g通信控制模块、控制电路和芯片、外部接口和连接器，以及散热和保护机制等。这些组件共同协作，实现led照明和4g通信的集成功能，并提供高效、稳定的驱动电源供应和通信。通过集成化设计，可以实现更高的系统集成度、节省空间和提供更灵活的应用方式，为智能照明和通信应用带来更多的可能性。

23、集成4g通信的led驱动电源需要考虑以下关键技术要点：

24、(1)驱动电源设计：需要设计高效的电源转换电路，以提供稳定的电流和电压给led照明模块，并确保高效能的能源转换。由于通用4g芯片温度一般不高于85度，因此要求led驱动电源内部温度一般不高于80度，以保证4g通讯芯片和控制芯片的稳定运行。这对led驱动电源的效率、体积和散热提出了更高的要求。

25、(2)4g通信控制模块的集成：需要将4g通信模块和mcu芯片集成到led驱动电源中，实现与通信网络的连接和数据传输功能。需要支持4g通信协议和相应的接口标准，以实现与其他设备或系统的互联互通。控制模块需要通过合适的信号处理和调节，用于控制led照明的亮度、色温等参数能够满足实际需求，并与4g通信功能相协调。

26、本发明将led驱动电源的智能控制与4g通信技术相结合，实现集成化的驱动电源系统，以提供高效、稳定的led照明驱动，并同时支持4g通信功能。

27、与现有技术相比，本发明的技术效果是：

28、1、通过集成4g通信的led驱动电源，本发明能够实现高质量的照明效果，并能与4g通信网络进行互联互通，实现智能控制、远程监控和数据传输等功能；为智能家居、智能城市和物联网应用等领域提供高效、便捷的解决方案。

29、2、本发明将led驱动电源和4g通信控制模块融合在一起，实现了更高的集成度、功能性和可靠性。

30、目前市场主流产品的智能照明控制采用的是单灯控制器加led驱动器的方式，单灯控制器和led驱动器是两个独立的装置，两者需要连线对接以实现控制功能。而本发明的驱动电源具有远程调光功能和开关功能，是由内部mcu通过控制电路进行控制的。与现有技术中采用单灯控制器方案，通过继电器控制led驱动器的开关是不同；本发明的开关功能不是通过继电器实现的，而是通过控制电路关闭llc电路或者反激电路中的开关管的驱动信号来实现的。相比之下本发明方案显然可靠性更好，主要体现在：led驱动器用继电器开通瞬间，存在比较大的输入冲击电流。传统方案在多次冲击后容易使得继电器的触点黏连，继电器开关失效，造成供电故障。

31、3、本发明将远程调光功能和开关功能有机结合在一起，则可以避免重复使用相同的功能模块，节省外壳和连接线，降低制造安装成本，提高防水性能和可靠性。集成设计可以节省空间、简化系统结构，并提供更便捷的安装和维护方式；满足当下和未来照明智能化、小型化、高集成化的趋势。

32、4、本发明利用4g通讯很好地改善了现有单灯控制器存在的通讯速度慢、窄带传输、实时性要求不高的缺点，具有高速连接、宽带传输、低延迟、宽覆盖范围、多连接支持、高安全性和方便管理控制等特点，能很好的满足当前和未来智能照明实时监控的要求。