一种交流直驱的自动调光led节能交通信号灯的制作方法
【专利摘要】一种交流直驱的自动调光LED节能交通信号灯，包括输入保护单元[1]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、光敏传感器[4]、调光控制单元[5]、LED单元[6]。调光控制单元根据光敏传感器的信号的变化向交流直驱控制器输出随环境照度变化的控制电压，通过交流直驱控制器实现LED的调光。其优点是不需要大容量的滤波电容，且外部元件少，因而成本低、可靠性高，并且功率因数高、效率高，具有良好的自动调光性能，有利于节能。
【专利说明】
一种交流直驱的自动调光LED节能交通信号灯
技术领域
[0001]本发明涉及一种交通信号灯，特别是一种交流直接驱动的LED节能道路交通信号灯，属于低碳交通与电气照明节能技术领域。
【背景技术】
[0002]LED(发光二极管)是一种新型光源，具有耗电小、亮度高、体积小、重量轻、寿命长等优点。用LED作为光源的交通信号灯具有可见度好、节能省电、反应快等优点，逐步取代白炽灯、低压卤钨灯制作道路交通信号灯。但目前使用交流市电的LED信号灯通常需要整流滤波，而滤波需要较大容量的电容器，体积大，寿命短，整流滤波所形成的脉冲电流谐波含量大，降低了灯具的功率因数，影响了 LED信号灯的性能。
[0003]并且，目前的一些LED信号灯不能根据环境光自动调节发光强度，在环境光线弱时有刺眼的感觉。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提出一种交流直接驱动的LED节能交通信号灯，不需要滤波电容，在满足交通灯发光亮度的前提下，提高效率与功率因数，降低装置的发热量和体积，并且能根据环境光亮度自动调节LED发光亮度，易于生产制造。
[0005]本发明是这样实现的:一种交流直驱的自动调光LED节能交通信号灯，包括:输入保护单元[I]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、光敏传感器[4]、调光控制单元[5]、LED单元[6];其中:
[0006]输入保护单元[I]:为LED节能交通信号灯提供过电流或短路保护及吸收浪涌电压，与整流单元[2]构成电气连接；
[0007]整流单元[2]:将交流输入电压进行全波整流，为交流直驱控制器及LED提供单向脉动电压，与整流单元[2]及交流直驱控制器[3]构成电气连接；
[0008]交流直驱控制器[3]:根据整流后的脉动电压的瞬时值的大小，驱动不同支路的LED灯串发光，与整流单元[2 ]、调光控制单元[5 ]及LED单元[6 ]构成电气连接；
[0009]光敏传感器[4]:用于感受环境光照度，与调光控制单元[5]构成电气连接；
[0010]调光控制单元[5]:根据光敏传感器[4]的信号，进行电压变换，产生合适的电压信号提供给交流直驱控制器[3 ]，由交流直驱控制器[3 ]控制LED单元[6 ]的亮度变化，与交流直驱控制器[3]构成电气连接；
[0011 ] LED单元[6]:由若干只LED发光器件构成，对LED进行分组控制，每组LED发光功率的大小受交流直驱控制器[3]控制，与交流直驱控制器[3]构成电气连接。
[0012]所述的LED单元由m组LED发光器件构成，m为正整数，每组LED含有并联的η条支路，η为正整数，每条支路有k只LED发光二极管串联组成LED灯串，k为正整数，每组LED由交流直驱控制器[3]按输入电压瞬时值的大小及调光控制信号以PffM的方式驱动发光。
[0013]本发明是按照上述构思使用上述单元部件组合而成，其工作原理是:输入的交流电压经输入保护单元后进行全波整流，整流后的脉动电压向交流直驱控制器供电，由交流直驱控制器精确控制各LED灯串的电流，调光控制单元根据光敏传感器的信号的变化向交流直驱控制器输出随环境照度变化的控制电压，通过交流直驱控制器实现LED的调光。
[0014]本发明的优点及效果:
[0015](I)使用交流直驱控制器，不需要大容量的滤波电容，且外部元件少，因而成本低、
可靠性高。
[0016](2)利用集成电路的交流直驱控制器来精确控制各灯串的电流，让总电流接近正弦波形，可提高功率因数和效率，发热量小，性能好。
[0017](3)具有良好的自动调光性能，有利于节能。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0019]图1是本发明的电路原理方框图。
[0020]图2是实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]请参看图1，一种交流直驱的自动调光LED节能交通信号灯，包括输入保护单元
[I]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、光敏传感器[4]、调光控制单元[5]、LED单元[6]。其中输入保护单元[I]为LED节能交通信号灯提供过电流或短路保护及吸收浪涌电压，与整流单元[2]构成电气连接;整流单元[2]将交流输入电压进行全波整流，为交流直驱控制器及LED提供单向脉动电压，与整流单元[2]及交流直驱控制器[3]构成电气连接;交流直驱控制器[3]根据整流后的脉动电压的瞬时值的大小，驱动不同支路的LED灯串发光，与整流单元[2]、调光控制单元[5]及LED单元[6]构成电气连接;光敏传感器[4]用于感受环境光照度，与调光控制单元[5]构成电气连接;调光控制单元[5]根据光敏传感器[4]的信号，进行电压变换，产生合适的电压信号提供给交流直驱控制器[3]，由交流直驱控制器[3]控制LED单元[6]的亮度变化，与交流直驱控制器[3]构成电气连接;LED单元[6]由m组LED发光器件构成，m为正整数，每组LED含有并联的η条支路，η为正整数，每条支路有k只LED发光二极管串联组成LED灯串，k为正整数，每组LED由交流直驱控制器[3]按输入电压瞬时值的大小及调光控制信号以P丽的方式驱动发光，亦即发光功率的大小受交流直驱控制器[3]控制，与交流直驱控制器[3 ]构成电气连接。
[0023]请进一步参看图2，输入保护单元由保险丝Fl和压敏电阻RVl组成;整流单元由整流桥BGl担任;交流直驱控制器由集成电路Ul(型号为FL77905)、电容Cl及电阻Rl、R2组成；光敏传感器由光敏电阻R3担任；调光控制单元由集成电路U2(型号为LM258)、电阻R3?R7、可调电阻RWl、电容C2、齐纳二极管Dl组成;LED单元由3组LED发光器件构成，每组LED含有并联的η条支路，η为正整数，在本实施例中，第I组LED的支路数η = 5，第2组LED的支路数η = 4，第3组LED的支路数η = 4，每条支路有k只LED发光二极管串联组成LED灯串，k为正整数。第I组LED由LED灯串LED 11?LEDl 5组成，第2组LED由LED灯串LED21?LED24组成，第3组LED由LED灯串LED31?LED34组成。
[0024]每组LED的发光功率取决于通过该组各LED灯串的电流，其大小受交流直驱控制器Ul控制，由Ul的CS引脚外接的电阻R2设定允许的最大电流值。
[0025]第I组LED各灯串(LED11?LED15)的阳极并联在一起，与整流桥BGI的上端(正极)相连;第1组LED各灯串的阴极并联在一起，与交流直驱控制器Ul的LEDl引脚及第2组LED各灯串的阳极相连。
[0026]第2组LED各灯串(LED21?LED24)的阳极并联在一起，与交流直驱控制器Ul的LEDl引脚及第I组LED各灯串的阴极相连;第2组LED各灯串的阴极并联在一起，与交流直驱控制器Ul的LED2引脚及第3组LED各灯串的阳极相连。
[0027]第3组LED各灯串(LED31?LED34)的阳极并联在一起，与交流直驱控制器Ul的LED2引脚及第2组LED各灯串的阴极相连;第3组LED各灯串的阴极并联在一起，与交流直驱控制器Ul的LED3引脚相连。
[0028]交流直驱控制器Ul的VIN引脚经串联电阻Rl连接到整流桥BGl的上端(正极)，U1的GND弓丨脚连到整流桥BGI的下端(负极)，UI的CS引脚经电阻R2连接到GND，UI的VDD引脚与GND之间连接电容Cl。
[0029]光敏电阻R3与电阻R4并联后，一端连接到VDD，另一端连接到放大器V2A的第3引脚，电阻R5与可调电阻RWl串联后与齐纳二极管Dl并联，一端与放大器V2A的第3引脚连接，另一端与GND连接；电阻R7连接在放大器V2A的第2引脚与GND之间；电阻R6与电容C2并联后，连接到放大器V2A的第2引脚和第I引脚之间；放大器V2A的第8引脚接VDD，第4引脚接GND;放大器V2A的第I引脚连接到交流直驱控制器Ul的D頂引脚，控制LED的亮度，当白天环境光线强时，光敏电阻R3的阻值变小，放大器V2A的第3弓I脚的电位(相对于GND)增高，V2A的第I弓丨脚输出电压增高，Ul驱动LED的电流增大，LED亮度增强；当夜晚环境光线弱时，光敏电阻R3的阻值变大，放大器V2A的第3引脚的电位(相对于GND)降低，V2A的第I引脚输出电压降低，Ul驱动LED的电流减小，LED亮度减弱，这样的LED灯调光功能，既提高了白天强光下的发光亮度，又避免了在夜晚发出太亮太刺眼的眩光，并且还节能了电能。齐纳二极管Dl的作用是限制U2A第3引脚的电压，从而防止U2A第I脚输出电压超过交流直驱控制器Ul第11引脚的允许值。
【主权项】
1.一种交流直驱的自动调光LED节能交通信号灯，其特征在于，包括:输入保护单元[1]、整流单元[2]、交流直驱控制器[3]、光敏传感器[4]、调光控制单元[5]、LED单元[6];其中: 输入保护单元[I]:为LED节能交通信号灯提供过电流或短路保护及吸收浪涌电压，与整流单元[2 ]构成电气连接； 整流单元[2]:将交流输入电压进行全波整流，为交流直驱控制器及LED提供单向脉动电压，与整流单元[2]及交流直驱控制器[3]构成电气连接； 交流直驱控制器[3]:根据整流后的脉动电压的瞬时值的大小，驱动不同支路的LED灯串发光，与整流单元[2]、调光控制单元[5]及LED单元[6]构成电气连接； 光敏传感器[4]:用于感受环境光照度，与调光控制单元[5]构成电气连接； 调光控制单元[5]:根据光敏传感器[4]的信号，进行电压变换，产生合适的电压信号提供给交流直驱控制器[3]，由交流直驱控制器[3]控制LED单元[6]的亮度变化，与交流直驱控制器[3]构成电气连接； LED单元[6]:由若干只LED发光器件构成，对LED进行分组控制，每组LED发光功率的大小受交流直驱控制器[3]控制，与交流直驱控制器[3]构成电气连接。2.根据权利要求1所述的一种交流直驱的自动调光LED节能交通信号灯，其特征在于，所述的LED单元由m组LED发光器件构成，m为正整数，每组LED含有并联的η条支路，η为正整数，每条支路有k只LED发光二极管串联组成LED灯串，k为正整数，每组LED由交流直驱控制器按输入电压瞬时值的大小及调光控制信号以PWM的方式驱动发光。
【文档编号】H05B33/08GK205666994SQ201620551792
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月10日
【发明人】姜军, 涂金龙
【申请人】南京交通职业技术学院