用于led路灯的供电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于LED路灯的供电系统，包括电源和电连接至所述电源的至少一个负载，其中供电系统还包括连接在电源和至少一个负载之间的开关电源装置，其中，来自电源的第一电信号在输入至开关电源装置后，由开关电源装置输出预定波形的交流的第二电信号至至少一个负载。根据本实用新型的供电系统具有高的功率转换效率，并且系统结构简单，使得系统的应用以及维护的成本较低。
【专利说明】用于LED路灯的供电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于LED路灯的供电系统。
【背景技术】
[0002]对于路灯照明而言，能源效率是至关重要的，与传统的光源相比较，例如与荧光灯或者白炽灯相比，LED照明技术具有长寿命和高照明效率等优点，其中，LED照明会需要直流电源而不是交流电源，通过将交流电源转换成直流电源，可以在LED路灯照明中实现额外的节能效果。然而，与交流电源相比，直流电源的实现更为困难并且成本较高。
[0003]为了将传统的交流电源转换成对于LED而言更有效的直流电源，现有的技术提出了通过在每个LED路灯中使用复杂的电子控制器(ECG)来将交流电源转换成用于LED的直流电源，使得原来为传统的正弦交流电能够分别由每个LED路灯上的驱动装置来转换成适于LED的直流电。然而，驱动装置的额定功率通常视具体应用环境为几十至二百瓦，而且驱动装置的转换效率会比高功率的中央电源转换器的效率更低。此外，对于传统的由可再生能源供电的LED路灯而言，每个灯都配备有单独的本地的能源收集装置，即每个路灯是独立的。尽管无需在各个路灯之间铺设线缆，但路灯的可靠性会根据各自的位置和运行状态而变化，因此，这样的LED路灯的照明效果无法得到保障。
实用新型内容
[0004]为了解决以上所述的技术问题，本实用新型提出一种新型的用于LED路灯的供电系统，根据本实用新型的供电系统具有高的功率转换效率，并且该供电系统结构简单，采用优化的电源电网，更适用于采用LED技术的路灯，使得系统的应用以及维护的成本较低。
[0005]本实用新型的目的通过这样一种用于LED路灯的供电系统来实现，即一种供电系统，包括电源和电连接至电源的至少一个负载，其中供电系统还包括连接在电源和至少一个负载之间的开关电源装置，其中，来自电源的第一电信号在输入至开关电源装置后，由开关电源装置输出具有预定波形的交流的第二电信号至至少一个负载。根据上述的设计，该供电系统能够有效的向作为负载的LED路灯提供更适于采用LED技术的路灯的交流电源，例如，优选的提供具有准方形波形的交流电源，即该供电系统能够将传统的具有正弦波形的交流电转换成准方波波形后再传输给各个LED负载。这样，供电系统不仅提供了更高的功率转换效率，也向各个负载提供了更优化的电源。此外，根据本实用新型的设计，也可根据现有的传统的路灯的供电系统的结构进行简单的改进而获得本实用新型提出的改进的供电系统。
[0006]根据本实用新型的一种实施例，开关电源装置包括控制单元、信号检测单元、第一信号转换单元以及连接至第一信号转换单元的输出端的第二信号转换单元，其中，信号检测单元、第一信号转换单元以及第二信号转换单元分别连接至控制单元，并且信号检测单元分别连接至第一信号转换单元的输入端和输出端以及第二信号转换单元的输出端。通过设置闭环形式的结构，该开关电源装置能有效地自适应地调整输出的交流电波形，使得输出信号能达到预定的要求。此外，由于提供了不同于第一信号转换单元的第二信号转换单元，该供电系统不仅能将传统电源信号进行转换，以更合适的方式输出至LED负载，而且具有提高功率转换效率的可能性和由第二信号转换单元所提供的对作为负载的LED路灯进行调光的可能性。
[0007]根据一种优选的实施例，控制单元根据信号检测单元的检测信号控制第一信号转换单元基于第一电信号输出第三电信号，并且控制第二信号转换单元基于第三电信号输出第二电信号。通过将来自电源的初始信号，即第一电信号，例如正弦波形的交流电压信号，先转换成中间信号，即第三电信号，再随后转换成第二电信号，使得供电系统具有提高电源功率转换效率的可能性。
[0008]优选的是，信号检测单元包括第一子检测单元、第二子检测单元以及第三子检测单元，其中第一子检测单元连接至第一信号转换单元的输入端，第二子检测单元连接至第一信号转换单元的输出端，并且第三子检测单元连接至第二信号转换单元的输出端。借助第一子检测单元和第二子检测单元分别监测第一信号转换单元的输入端和输出端，控制单元能够有效地利用闭环设计有效的自适应调整第一信号转换单元的输出信号。此外，控制单元能够借助第三子检测单元对第二信号转换单元的输出进行监测，实现利用闭环设计进行高效地调整第二信号转换单元的输出信号，使得该输出信号具有预定的适于提供至负载的波形。
[0009]优选的是，第一信号转换单元设置为AC/DC转换器，第二信号转换单元设置为将直流信号转换为交流信号的开关网络。借助AC/DC转换器，第一信号转换单元将来自电源的第一电信号从传统的交流电信号转换成直流电信号，再借助开关网络将直流电信号转换成优化的具有预定波形的交流的第二电信号，使得作为负载的LED路灯能具有更合适的输入电压，并且能对LED路灯进行一致的和同步的调光。
[0010]有利的是，开关网络由多个功率MOSFET构成。这样的开关网络具有闻效的可控的开关效果，并具有稳定的工作状态，控制单元能够持续地通过控制功率MOSFET的开关来实现最终输出具有预定波形的第二电信号。
[0011]根据本实用新型的一种实施例，电源设置为可再生能源电源。可再生能源在未来具有更广泛的应用，并且对环境的危害更小，使用寿命更长，并且能代替传统的公用电网电源作为电源向作为负载的LED路灯供电。
[0012]优选的是，开关电源装置包括控制单元、信号检测单元以及信号转换单元，其中，信号检测单元和信号转换单元分别连接至控制单元，并且信号检测单元分别连接至信号转换单元的输入端和输出端。在可再生能源作为电源的情况下，能够提供直流电信号，并借助这样的开关电源装置将直流电信号转换后得到最终的更适合用于LED路灯的电源信号。
[0013]优选的是，控制单元根据信号检测单元的检测信号控制信号转换单元基于第一电信号输出具有预定波形的第二电信号。开关电源装置能够在输入电源信号为直流信号的情况下将该直流信号转换成优化的交流信号。
[0014]优选的是，信号转换单元为DC/AC转换器。
[0015]有利的是，负载包括驱动装置，其中驱动装置具有可调光开关。借助可调光开关，在电源为可再生能源的情况下，作为负载的LED路灯能够独立地控制各自的调光效果。【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施例，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表不。图中不出:
[0017]图1示出根据本实用新型的第一实施例的供电系统的结构示意图；
[0018]图2示出根据本实用新型的第一实施例的开关电源装置的功能结构示意图
[0019]图3示出根据本实用新型的第一实施例的开关网络的示意图；
[0020]图4示出根据本实用新型的第一实施例的具有预定波形的第二电信号和基于第二电信号整流的具有预定波形的直流信号的波形示意图；
[0021]图5示出根据本实用新型的第一实施例的可调光的第二电信号的波形示意图；
[0022]图6示出根据本实用新型的第二实施例的供电系统的结构示意图；
[0023]图7示出根据本实用新型的第二实施例的开关电源装置的功能结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]图1示出根据本实用新型的第一实施例的供电系统100的结构示意图。如图1可见，供电系统100包括电源1、开关电源装置2以及多个连接至开关电源装置2的负载10，其中开关电源装置2连接至电源I的输出端，接收来自电源I的输入交流电压vAC和输入交流电流iAC，开关电源装置2并且连接至负载10的输入端，可检测输出至负载10的输出交流电压vPS和输出交流电流iPS。此处，负载10可设计为根据本实用新型的LED路灯，即路灯的光源采用了 LED技术。此外，在每个负载10上还设置有驱动装置28，该驱动装置可例如简单地实施为电子控制器(ECG)，实现将交流信号转换成直流信号，但无需具备可调光的功能，因为开关电源装置2中的设计为开关网络的第二信号转换装置(下文将描述)能够实现调光功能。
[0025]图1中的开关电源装置2将由电源I提供的第一电信号SI转换成优化后的第二电信号S2，其中，第一电信号SI在传统的电源中，往往是传统的正弦交流信号，而经过开关电源装置2优化后的第二电信号S2为具有准方波波形的交流信号，该信号更适合提供至作为负载10的LED路灯。此处，与可再生能源相比，传统的能源包括以非可再生能源产生的公用电网电源，例如利用煤发电产生的电能等。根据本实用新型的设计，改进的供电系统100可与现有的传统供电系统兼容，并只需简单的改进就可实施根据本实用新型的供电系统100，以实施高效率的对LED路灯进行供电。
[0026]图2示出根据本实用新型的第一实施例的开关电源装置2的功能结构示意图。如图2所示，开关电源装置2包括控制单元21、第一信号转换单元23、第二信号转换单元24以及信号检测单元22，其中第一信号转换单元23、第二信号转换单元24以及信号检测单元22连接至控制单元21，信号检测单元22还包括三个子检测单元，即第一子检测单元221、第二子检测单元222和第三子检测单元223。
[0027]其中，由图2示出的三个子检测单元221、222、223可分别连接至控制单元21的不同端口，这样控制单元21可分别从不同的子检测单元接收检测信号，例如第一子检测单元221在第一信号转换单元23的输入端检测输入交流电压vA。和输入交流电流iA。，并将检测结果传输至控制单元21 ;第二子检测单元222在第一信号转换单元23的输出端检测内部直流电压VD。和内部直流电流ID。，并将检测结果传输至控制单元21 ;第三子检测单元223在第二信号转换单元24的输出端检测输出交流电压vPS和输出交流电流iPS，并将检测结果传输至控制单元21。根据本实用新型的设计，第一信号转换单元23设计为AC/DC转换器，因此，在第一信号转换单元23的输出端检测到的内部直流电压VD。和内部直流电流ID。即为经SAC/DC转换器转换后的直流信号，即第三电信号S3。此外，将第二信号转换单元24设计成开关网络，例如由多个功率MOSFET构成的开关网络，此处，类似功率MOSFET的其他器件也可用于实现开关网络，以最终将作为直流信号的第三电信号S3转换成具有准方波波形的交流信号，即第二电信号S2。
[0028]图3示出了根据本实用新型的第一实施例的开关网络的示意图。根据本实用新型的开关网络可设计为图3左边示出的双刀双掷型的开关网络，或者可设计为图3右边示出的四个开关构成的开关网络，通过打开和闭合开关网络中的开关对，实现例如将内部直流电压Vdc转换成输出交流电压vPS，开关网络还可以作为调光开关实现对路灯的调光功能，当然可以实现类似效果的开关网络的设计也是由本领域技术人员所知的。
[0029]图4示出根据本实用新型的第一实施例的具有预定波形的第二电信号S2和基于第二电信号S2整流的具有预定波形的直流信号的波形示意图。直流信号可由根据本实用新型的第一实施例设计的开关网络转换成如图4的准方波交流信号，并经过例如整流桥的处理形成最终的用于LED光源的准方波直流信号。
[0030]图5示出根据本实用新型的第一实施例的可调光的第二电信号S2的波形示意图。如图5所示，根据本实用新型的每个路灯的同步的可调光功能通过开关网络生成脉冲形式的经优化的交流波形获得。
[0031]图6示出根据本实用新型的第二实施例的供电系统100的结构示意图。图6示出的是将供电系统100的电源I设置成可再生能源而不是传统的公用电网电源时的供电系统100的结构示意图，其中如图6所示，电源I包括能够利用可再生能源进行供电的部分，例如可再生能源EN、充电器CA以及电池组BB。开关电源装置2接收和检测来自电源I的电池组BB所提供的电池电流Ibat和电池电压Vbat，并接收和检测输出至多个负载10的输出交流电压Vps和输出交流电流iPS。其中，开关电源装置2将来自由电池组BB释放的直流电源信号转换成输出至负载10的交流信号。此外，根据本实用新型的第二实施例的每个负载10可分别设置具有可调光开关的可调光驱动装置29，这样负载10可根据需要进行调光。
[0032]图7示出根据本实用新型的第二实施例的开关电源装置2的功能结构示意图。如图7所示，第二实施例的开关电源装置2包括信号检测单元26，该信号检测单元26包括分别检测信号转换单元27的输入端和输出端的第二子检测单元262和第一子检测单元261，控制单元25根据检测信号控制信号转换单元27例如将来自电源侧的直流电池电压和直流电池电流转换成输出至负载10的经过优化的交流信号，例如具有如第一实施例类似的准方波波形的交流信号，以更适合提供至LED路灯。因此，信号转换单元27可设计为DC/AC转换器。
[0033]以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0034]参考标号[0035]I电源
[0036]2开关电源装置
[0037]10负载
[0038]100供电系统
[0039]SI第一电信号
[0040]S2第二电信号
[0041]S3第三电信号
[0042]21控制单元
[0043]22信号检测单元
[0044]23第一信号转换单元
[0045]24第二信号转换单元
[0046]25控制单元
[0047]26信 号检测单元
[0048]27信号转换单元
[0049]28驱动装置
[0050]29可调光驱动装置
[0051]261第一子检测单元
[0052]262第二子检测单元
[0053]221第一子检测单元
[0054]222第二子检测单元
[0055]223第三子检测单元
[0056]CA充电器
[0057]EN可再生能源
[0058]BB电池组
[0059]Vac输入交流电压
[0060]iAC输入交流电流
[0061]Vps输出交流电压
[0062]iPS输出交流电流
[0063]Vdc内部直流电压
[0064]Idc内部直流电流
[0065]Vbat电池电压
[0066]Ibat电池电流。
【权利要求】
1.一种用于LED路灯的供电系统(100)，包括电源(I)和电连接至所述电源(I)的至少一个负载(10)，其特征在于，所述供电系统(100)还包括连接在所述电源(I)和所述至少一个负载(10)之间的开关电源装置(2)，其中，来自所述电源(I)的第一电信号(SI)在输入至所述开关电源装置(2)后，由所述开关电源装置(2)输出具有预定波形的交流的第二电信号(S2)至所述至少一个负载(10)。
2.根据权利要求1所述的供电系统(100)，其特征在于，所述开关电源装置(2)包括控制单元(21)、信号检测单元(22)、第一信号转换单元(23)以及连接至所述第一信号转换单元(23)的输出端的第二信号转换单元(24)，其中，所述信号检测单元(22)、所述第一信号转换单元(23)以及所述第二信号转换单元(24)分别连接至所述控制单元(21 )，并且所述信号检测单元(22)分别连接至所述第一信号转换单元(23)的输入端和所述输出端以及所述第二信号转换单元(24)的输出端。
3.根据权利要求2所述的供电系统(100)，其特征在于，所述控制单元(21)根据所述信号检测单元(22)的检测信号控制所述第一信号转换单元(23)基于所述第一电信号(SI)输出第三电信号(S3)，并且控制所述第二信号转换单元(24)基于所述第三电信号(S3)输出所述第二电信号(S2)。
4.根据权利要求2所述的供电系统(100)，其特征在于，所述信号检测单元(22)包括第一子检测单元(221)、第二子检测单元(222)以及第三子检测单元(223)，其中所述第一子检测单元(221)连接至所述第一信号转换单元(23)的输入端，所述第二子检测单元(222)连接至所述第一信号转换单元(23)的输出端，并且所述第三子检测单元(223)连接至所述第二信号转换单元(24)的输出端。
5.根据权利要求2或3所述的供电系统(100)，其特征在于，所述第一信号转换单元(23)设置为AC/DC转换器，所述第二信号转换单元(24)设置为将直流信号转换为交流信号的开关网络。
6.根据权利要求5所述的供电系统(100)，其特征在于，所述开关网络由多个功率MOSFET 构成。
7.根据权利要求1所述的供电系统(100)，其特征在于，所述电源(I)设置为可再生能源电源。
8.根据权利要求7所述的供电系统(100)，其特征在于，所述开关电源装置(2)包括控制单元(25)、信号检测单元(26)以及信号转换单元(27)，其中，所述信号检测单元(26)和所述信号转换单元(27)分别连接至所述控制单元(25)，并且所述信号检测单元(26)分别连接至所述信号转换单元(27)的输入端和输出端。
9.根据权利要求8所述的供电系统(100)，其特征在于，所述控制单元(25)根据所述信号检测单元(26)的检测信号控制所述信号转换单元(27)基于所述第一电信号(SI)输出具有预定波形的所述第二电信号(S2 )。
10.根据权利要求8或9所述的供电系统(100)，其特征在于，所述信号转换单元(27)为DC/AC转换器。
【文档编号】H05B37/02GK203813999SQ201420061366
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2014年2月10日
【发明者】何中一, 诺贝特·林德 申请人:欧司朗有限公司