一种自动记忆档位的高效率太阳能led灯具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，由太阳能电池板电源电路，可充电电池组充电限流限压控制电路，可充电电池组过放保护电路，LED恒流控制和负载电路，分档记忆电路，太阳能电池板光控电路，MCU控制电路组成。本发明的LED灯具使用分档记忆电路记忆不同档位和PWM调制数据，使用PWM方式控制LED等的亮度，具有电路简单、控制简易、恒流精度高，总体效率高等优点。
【专利说明】一种自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具
【技术领域】
[0001]本发明涉及LED灯具，尤其是一种高效率采用PWM控制四档恒流自动记忆档位和自动定时的LED灯具。
【背景技术】
[0002]在太阳能LED灯具行业，效率对太阳能LED灯具是十分重要的。目前多数LED灯具的效率低于85%，能源的利用效率不高是一个瓶颈。另外，多档恒流控制基本上是采用分档限流电阻来实现，具有电路复杂和效率低等缺陷。
【发明内容】
[0003]针对太阳能灯具效率低，恒流多采用比较电阻电路的现状的不足，本发明提供了通过软件脉冲宽度调制(PWM)控制LED恒流的分档控制，既简化了电路，还实现了高效率低成本的分档恒流模式。
[0004]本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的:
[0005]一种自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，包括:
[0006]太阳能电池板电源电路I，用于对可充电电池组进行充电；
[0007]可充电电池组充电限流限压控制电路2，用于控制所述可充电电池组的充电电流和充电电压，防止电压过高和/或电流过大对所述电池组造成损害；
[0008]可充电电池组过放保护电路3，用于防止所述可充电电池组深度过放电；
[0009]LED恒流控制和负载电路4，用于控制负载电路的通断和输出稳定电流至负载电路；
[0010]分档记忆电路5，用于保存档位数据以及PWM调制数据；
[0011]太阳能电池板光控电路6，用于指示MCU控制电路输出控制信号以接通或断开所述LED恒流控制和负载电路；
[0012]MCU控制电路7，用于实现对所述分档记忆电路和所述LED恒流控制和负载电路的控制；
[0013]所述可充电电池组充电限流限压控制电路包括:NM0S管Ql，二极管D2，稳压管D3，三极管Q2和Q6，控制芯片U2和外围电阻，其中所述二极管D2连接在太阳能电池板电源正极与可充电电池组的正极之间、所述稳压管D3连接在太阳能电池板电源负极与可充电电池组的负极之间，所述NMOS管Ql与太阳能电池板电源、三极管Q6和控制芯片U2连接，所述三极管Q2与控制芯片U2、三极管Q6连接，所述控制芯片U2检测所述充电电池组的电压和太阳能电池板电源的充电电流，输出控制信号以控制三极管Q2、Q6和NOMS管Ql的通断，从而实现对所述充电电池组进行充电保护，在所述充电电池组电压大于某一设定阈值A或所述太阳能电池板电源的充电电流大于某一设定阈值B时，断开充电电路；
[0014]所述充电电池组过放保护电路:由三极管Q4、Q8和外围电容和电阻组成，当所述可充电电池组的电压低于某一预订阈值C时，输出控制信号至所述MCU控制电路，通知所述MCU控制电路断开负载电路；
[0015]所述LED恒流控制和负载电路包括:控制芯片U6及其外围电路、NMOS管Q7，电阻R32，一组发光二极管(LED)，所述控制芯片U6接收所述MCU控制电路的负载电路通断信号和通过NMOS管Q7接收所述MCU控制电路输出的PWM信号，控制负载电路的通断以及稳定输出到负载电路的电流，所述输出到负载电路的最大电流可通过调节电阻R32的阻值大小来控制，其中所述控制芯片U6具体为GS3633芯片；
[0016]所述分档记忆电路:由存储装置U5和外围电阻组成，所述存储装置连接到所述MCU控制电路，MCU控制电路将档位数据和PWM信号数据存储于该存储装置中，由所述MCU控制电路实现对该数据的读写；
[0017]所述太阳能电池板光控电路:由三极管Q3和外围电阻组成，所述太阳能电池板光控电路输出控制信号至所述MCU控制电路，当有光照时，所述太阳能电池板电源产生电压使三极管Q3导通，输出控制信号通知MCU控制电路输出负载电路通断信号，断开所述负载电路；
[0018]所述MCU控制电路包括微型控制芯片U4、晶振Yl及外围电阻、电容，所述微型控制芯片接收所述太阳能电池板光控电路和所述充电电池组过放保护电路的信号，输出负载电路通断信号至所述LED恒流控制和负载电路以控制负载电路的通断；读/写所述分档记忆电路中存储的档位及PWM信息数据，输出控制信号至所述LED恒流控制和负载电路以实现对LED灯具亮度的调节。
[0019]优选的，所述MCU控制电路中的微型控制芯片U4采用单片机、ASIC、CPLD或FPGA器件。
[0020]优选的，所述微型控制芯片U4具体采用SN8P1501B芯片。
[0021]优选的，所述充电电池组限流限压控制电路中的控制芯片U2具体采用AP4313芯片，所述分档记忆电路中的存储器优选为24C01芯片。
[0022]优选的，所述阈值A为8.6V，所述阈值B为1A，所述阈值C为5.6V。
[0023]优选的，所述MCU控制电路通过软件模拟PWM信号控制NMOS管Q7管通断，从而实现PWM控制LED的亮度。
[0024]优选的，所述稳压管D3的击穿电压为3.3V。
[0025]优选的，所述MCU控制电路具有定时功能，在定时时间到达时，输出负载电路通断信号接通/断开所述负载电路。
[0026]优选的，所述分档记忆电路集成在所述MCU控制电路中，所述分档记忆电路中的存储器件为非易失性存储器件。
[0027]优选的，所述可充电电池组为镍氢电池。
[0028]优选的，所述MCU控制电路通过软件PWM的方式驱动Q7场效应管来控制LED的电流通断，从而精确控制LED的分档电流。
[0029]优选的，所述LED恒流控制和负载电路，通过GS3633专用芯片，在控制三个串联LED的时候满档效率高达89%以上，其他分档效率不低于85%，在目前太阳能LED灯具超越同行，堪称是中国目前太阳能灯具中的效率之王。
[0030]相对于现有技术，本发明采用上述技术方案后，具有以下有益效果:
[0031]1、本发明通过硬件、软件的相结合的方法，可自由选择设定档数的LED恒定电流，广品具有闻效智能的特点；
[0032]2、利用微电脑智能控制技术，采用脉宽调制(PWM)控制LED的分档电流，采用24C01来实现记忆功能；
[0033]实际测试太阳能LED灯具具有恒流精度高(测试显示恒流精度在5%以内)，总体效率高(DR3124实际测试第一档效率超过89% )，四档光通量线性度好(测试显示光通量的流明[lm]测试值基本是与软件PWM值是线性的)，过充过放保护电路精度高(实测在2%以内)和定时时间精确等特点。在绿色太阳能LED灯具的应用中处于领先的技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明:
[0035]图1为本发明的电路模块框图；
[0036]图2是本发明的电路设计图。
【具体实施方式】
[0037]参照图1，本发明的一种自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，所述太阳能LED灯具包括:
[0038]太阳能电池板电源电路I，用于对可充电电池组进行充电；
[0039]可充电电池组充电限流限压控制电路2，用于控制所述可充电电池组的充电电流和充电电压，防止电压和/或电流过大对所述电池组造成损害；
[0040]可充电电池组过放保护电路3，用于防止电池组深度过放电；
[0041]LED恒流控制和负载电路4，用于控制输出稳定电流至负载电路；
[0042]分档记忆电路5，用于保存档位数据以及PWM调制数据；
[0043]太阳能电池板光控电路6，用于指示MCU控制电路输出控制信号以接通或断开负载电路；
[0044]MCU控制电路7，用于实现对所述分档记忆电路和所述LED恒流控制和负载电路的控制；
[0045]参见图2，太阳能电池板对镍氢电池组充电限流限压控制电路2:包括NMOS管Q1，二极管D2，稳压管D3，三极管Q2和Q6，控制芯片U2和周围的电阻Rl，R8，R4，R5，R2，R10,RlI，其原理是当电池电压低于8.9V时，R4，R5电阻的分压到AP4313的I脚电压低于1.21V,Vol为低;当充电电流小于IA时，RlI [0.2R]产生压降小于200mV，Vo2为低；只有Vol和Vo2同时为低时(即电流小于IA和电压低于8.9V时)，Vo脚才输出为低，Q2导通致Q6导通，Ql断开致充电电路接通，实现对充电电池组的充电，D3稳压管第一个作用是当太阳能板有光照时，起到二极管的作用，保证光控电路正常工作；当Ql断开时，D3稳压管保证太阳能的地电压最多低电池地电压3.3V，当太阳能电池电压高于5V时，确保Ql管可以导通。所述控制芯片U2优选为AP4313芯片。有关AP4313芯片的具体资料可从:http://www.bcdsem1.com/获得。
[0046]充电电池组过放保护电路3:包括 Q8 (TL431)，R13，R14，R15，R18，R22，Q4 和 MCU的脚2 ；当电压低于5.6V时，Q8脚3低于2.5V，Q8脚I导通，Q4截止，MCU脚2端接收低电压信号，MCU控制停止LED电流；其中所述的充电电池组优选为镍氢充电电池。[0047]LED恒流控制和负载电路4:包括GS3633和外围电路，MOS管Q7，和一组LED发光管，GS3633通过R32电阻来调节最大电流；GS3633接收MCU控制电路7发出的负载电路通断信号RUN，实现接通或断开LED发光管。GS3633通过NMOS管Q7接收MCU控制电路7输出的PWM调制信号，以控制LED发光管的电流，实现对LED发光管亮度的调节，从而实现与该档位选择对应的发光亮度。GS3633的技术资料可从:http://wenku.baidu.com/view/ed545b0b763231126edbll98.html 处获得。
[0048]分档记忆电路5:由U5 (24C01)，R27，R28和MCU的脚9和脚14组成，MCU通过汇编语言存取24C01的数据，通电和断电后24C01的数据不会变化，除非MCU发出存取信号；其中，U5为非易失性存储器件，该分档记忆电路可以为独立的电路，也可集成在MCU控制电路中。芯片24C01的资料可从:http://www.microchip, com/出处获得。
[0049]MCU控制电路7:包括相互电连接的MCU芯片U4、晶振Yl及周边相关电阻、电容。所述微型控制芯片接收所述太阳能电池板光控电路和所述充电电池组过放保护电路的信号，输出负载电路通断信号至所述LED恒流控制和负载电路以控制负载电路的通断；读/写所述分档记忆电路中存储的档位及PWM信息数据，输出控制信号至所述LED恒流控制和负载电路以实现对LED灯具亮度的调节。
[0050]所述MCU控制电路的芯片U4可为固化的集成芯片，如ASIC，也可以为可编程器件，如单片机、CPLD, FPGA等。该芯片U4优选为SN8P2501B。芯片SN8P2501B的详细资料可从http: //www.sonix.com, tw/sonix/product.do ? p = SN8P2501B 处获得。
[0051]太阳能电池板光控电路6:包括R6，R7，Q3和MCU的脚10，当光照到太阳能电池板上时，太阳能电池产生电压导致Q3导通，MCU的脚10接收到低电位.MCU输出负载电路通断信号，使LED恒流控制和负载电路断开LED发光管。
[0052]本发明通过硬件、软件的相结合的方法，可自由选择设定档数的LED恒定电流，产品具有高效智能的特点；利用微电脑智能控制技术，采用脉宽调制(PWM)控制LED的分档电流，采用24C01来实现记忆功能；
[0053]以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，包括: 太阳能电池板电源电路(I)，用于对可充电电池组进行充电； 可充电电池组充电限流限压控制电路(2)，用于控制所述可充电电池组的充电电流和充电电压，防止电压过高和/或电流过大对所述可充电电池组造成损害； 可充电电池组过放保护电路(3)，用于防止所述可充电电池组深度过放电； LED恒流控制和负载电路(4)，用于控制负载电路的通断和输出稳定电流至负载电路； 分档记忆电路(5)，用于保存档位数据以及脉冲宽度调制(PWM)数据； 太阳能电池板光控电路(6)，用于指示MCU控制电路输出控制信号以接通或断开所述LED恒流控制和负载电路； MCU控制电路(7)，用于实现对所述分档记忆电路和所述LED恒流控制和负载电路的控制；其特征在于: 所述可充电电池组充电限流限压控制电路包括:NMOS管Ql，二极管D2，稳压管D3，三极管Q2和Q6，控制芯片U2和外围电阻，其中所述二极管D2连接在太阳能电池板电源电路正极与可充电电池组的正极之间、所述稳压管D3连接在太阳能电池板电源电路负极与可充电电池组的负极之间，所述NMOS管Ql与太阳能电池板电源、三极管Q6和控制芯片U2连接，所述三极管Q2与控制芯片U2、三极管Q6连接，所述控制芯片U2检测所述可充电电池组的电压和太阳能电池板电源的充电电流，输出控制信号以控制三极管Q2、Q6和NOMS管Ql的通断，从而实现对所述充电电池组进行充电保护，在所述充电电池组电压大于某一设定阈值A或所述太阳能电池板电源的充电电流大于某一设定阈值B时，断开充电电路； 所述充电电池组过放保护电路:由三极管Q4、Q8和外围电容和电阻组成，当所述可充电电池组的电压低于某 一预订阈值C时，输出控制信号至所述MCU控制电路，通知所述MCU控制电路输出负载电路通断信号以断开负载电路； 所述LED恒流控制和负载电路包括:控制芯片U6及其外围电路、NMOS管Q7，电阻R32，一组发光二极管(LED)，所述控制芯片U6接收所述MCU控制电路的负载电路通断信号和通过NMOS管Q7接收所述MCU控制电路输出的PWM信号，控制负载电路的通断以及稳定输出到负载电路的电流，所述输出到负载电路的最大电流通过调节电阻R32的阻值大小来控制，其中所述控制芯片U6具体为GS3633芯片； 所述分档记忆电路:由存储装置U5和外围电阻组成，所述存储装置连接到所述MCU控制电路，MCU控制电路将档位数据和PWM信号数据存储于该存储装置中，由所述MCU控制电路实现对该数据的读写； 所述太阳能电池板光控电路:由三极管Q3和外围电阻组成，所述太阳能电池板光控电路输出控制信号至所述MCU控制电路，当有光照时，所述太阳能电池板电源产生电压使三极管Q3导通，输出控制信号通知MCU控制电路输出负载电路通断信号以断开所述负载电路； 所述MCU控制电路包括微型控制芯片U4、晶振Yl及外围电阻、电容，所述微型控制芯片接收所述太阳能电池板光控电路和所述充电电池组过放保护电路的信号，输出负载电路通断信号至所述LED恒流控制和负载电路以控制负载电路的通断；读/写所述分档记忆电路中存储的档位及PWM信息数据，输出控制信号至所述LED恒流控制和负载电路以实现对LED灯具亮度的调节。
2.根据权利要求1所述自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述MCU控制电路中的微型控制芯片U4采用单片机、ASIC、CPLD或FPGA器件。
3.根据权利要求2所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述微型控制芯片U4具体采用SN8P2501B芯片。
4.根据权利要求1所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述充电电池组限流限压控制电路中的控制芯片U2具体采用AP4313芯片，所述分档记忆电路中的存储器优选为24C01芯片。
5.根据权利要求1所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述阈值A为8.6V，所述阈值B为1A，所述阈值C为5.6V。
6.根据权利要求1所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述MCU控制电路通过软件模拟PWM信号控制NMOS管Q7管通断，从而实现PWM控制LED的亮度。
7.根据权利要求1所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述稳压管D3的击穿电压为3.3V。
8.根据权利要求1所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述MCU控制电路具有定时功能，在定时时间到达时，输出负载电路通断信号接通/断开所述负载电路。
9.根据权利要求1所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述分档记忆电路集成在所述MCU控制电路中，所述分档记忆电路中的存储器件为非易失性存储器件。
10.根据权利要求1 所述的自动记忆档位的高效率太阳能LED灯具，其特征是:所述可充电电池组为镍氢电池。
【文档编号】H05B37/02GK103428938SQ201210156275
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年5月18日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】张烜 申请人:珠海市多明丽新能源有限公司