專利名稱：控制器及包含該控制器的太陽能燈具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制器及包含該控制器的太陽能燈具，尤其涉及一種帶充放電保 護、多級調(diào)光和開關控制功能的控制器及包含該控制器的太陽能燈具。
背景技術：
世界能源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴重。光伏發(fā)電利用儲備無限的太陽能，具 有無污染和無噪音等優(yōu)勢，備受各國的關注。同時，LED技術不斷發(fā)展，因其具有省電以及 壽命長等優(yōu)點，在照明行業(yè)中的應用不斷增長。光伏發(fā)電技術與LED技術的結合具有廣闊 的發(fā)展空間?，F(xiàn)有的太陽能燈具存在兩大問題蓄電池使用壽命短；亮度調(diào)節(jié)成本高。例如，專 利ZL200920301386. 4公開了一種“控制器及包含該控制器的亮度可調(diào)的太陽能燈具”。在 該項專利技術中，電路缺少蓄電池充放電保護功能，因而太陽能燈具的使用壽命較低，甚而 在蓄電池的充電過程中存在安全隱患。此外，該項專利技術的亮度調(diào)節(jié)模塊采用MCU完成 PWM輸出，成本很高，且需要編程，實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)很復雜。上述不足使得太陽能燈具難以推廣 應用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種控制器，用于對含光伏組件、LED光源和蓄電池 的太陽能燈具的控制。該控制器包括LED驅動模塊，其特征在于，還包括與所述LED驅動模 塊連接的充放電控制模塊，用于保護所述蓄電池免于過充電和過放電。該控制器還可包括與所述LED驅動模塊連接的多極調(diào)光與開關模塊，用于控制所 述LED光源的開、關狀態(tài)以及亮度。本發(fā)明還提供一種太陽能燈具，包括上述控制器以及與該控制器連接的光伏組 件、LED光源和蓄電池。本發(fā)明的技術方案實現(xiàn)了對太陽能燈具的蓄電池的充放電保護以及對太陽能燈 具的LED光源的開、關和亮度控制。


圖1是太陽能燈具的結構示意圖；圖2是充放電保護模塊的電路圖；圖3是多級調(diào)光與開關模塊的電路圖。
具體實施例方式以下結合

本發(fā)明。說明按以下次序進行一、太陽能燈具的構造；二、太 陽能燈具中的控制器的構造；三、控制器中的充放電保護模塊的構造；四、控制器中的多極 調(diào)光與開關模塊的構造。
一、太陽能燈具圖1是本發(fā)明太陽能燈具的結構示意圖。如圖1所示，太陽能燈具包括光伏組件10、控制器20、LED光源30、蓄電池40。光伏組件、LED光源和蓄電池為現(xiàn)有技術。以下僅說明控制器20的構造。二、控制器圖1還示出了太陽能燈具中的控制器的構造。如圖1所示，控制器20包括充放電保護模塊201和LED驅動模塊203，還可以包括 多級調(diào)光與開關模塊202。充放電保護模塊201的輸入端與光伏組件10連接，用于保護蓄電池的過充電，充 放電保護模塊201的輸出端與LED驅動模塊203的輸入端連接，用于保護蓄電池的過放電。多級調(diào)光與開關模塊202與LED驅動模塊203連接，用于產(chǎn)生多級調(diào)光信號與開 關信號，來實現(xiàn)LED光源30的多級亮度調(diào)節(jié)以及開啟和關斷功能。LED驅動模塊203的輸出端與LED光源30連接，用于輸出與多級調(diào)光與開關模塊 202的信號控制相對應的恒定電流給LED光源30。LED驅動模塊203的電路結構為公知技術。以下僅說明充放電保護模塊201和多 極調(diào)光與開關模塊202的結構。三、充放電保護模塊圖2示出了充放電保護模塊的電路圖。如圖2所示，充放電保護模塊201包括控制單元2014以及與其連接的電壓檢測單 元2011、過流檢測單元2012、充放電開關單元2013、控制單元2014、二極管Dl和電容C4。控制單元2014可以采用單片機或者通用管理芯片。電壓檢測單元2011的輸入端與蓄電池40的正極Bi+、B2+連接，其輸出端與控制 單元2014連接。電壓檢測單元2011包括電阻R1、電阻R2、電容C2、電容C5。電阻Rl與電 容C2串聯(lián)的結點連接控制單元2014的輸入引腳5 (VBl)，電阻Rl與電容C2串聯(lián)的兩端連 接蓄電池40的正端Bi+、蓄電池40的負端B-;電阻Rl與電容C2用于檢測蓄電池40電壓 Bl+的變化。電阻R2與電容C5串聯(lián)的結點連接控制單元2014的輸入引腳4 (VB2)，電阻R2 與電容C5串聯(lián)的兩端分別連接蓄電池40的正端B2+、蓄電池40的負端B-；電阻R2與電容 C5用于檢測蓄電池40電壓B2+的變化。過流檢測單元2012的輸入端與光伏組件10的負端P-連接，其輸出端與控制單元 2014連接。過流檢測單元2012包括電阻R7和電容C7。電阻R7與電容C7串聯(lián)的結點連 接控制單元2014的輸入引腳3 (CS)，電阻R7與電容C7串聯(lián)的兩端分別連接光伏組件10的 負端P-和蓄電池40的負端B-。電阻R7與電容C7用于檢測充放電電流的大小。充放電開關單元2013的兩端分別連接蓄電池40的負極B-與光伏組件負端P_， 其輸入端與控制單元2014連接。充放電開關單元2013包括雙N溝道M0SFETQ2。Q2的柵 極Gl與控制單元2014的2腳Cout連接，Q2的柵極G2與控制單元2014的1腳Dout連接。 Q2的源極Sl與光伏組件10的負端P-連接，Q2的源極S2與蓄電池40的負端B-連接。Q2 在控制單元2014的輸出信號控制下，完成蓄電池的充電和放電回路的開啟和關斷。二極管Dl的輸入端1接光伏組件10的正端P+，二極管的輸出端2接電壓檢測檢 測單元2011的輸入端。
電容C4的第一端接二極管Dl的輸出端2，電容C4的第二端接光伏組件10的負端 P-。在上述充放電保護模塊的結構中，控制單元2014接收所述電壓檢測單元2011和 過流檢測單元2012的信號，控制所述控制單元2014開啟和關斷充電和放電回路，以實現(xiàn)對 蓄電池的充放電保護。四、多極調(diào)光與開關模塊圖3示出了多級調(diào)光與開關模塊的電路圖。如圖3所示，多級調(diào)光與開關模塊202包括供電單元2021、上電狀態(tài)鎖定單元 2022、按鍵單元2023、狀態(tài)循環(huán)控制單元20M、開關控制單元2025以及亮度選擇單元2(^6。圖3示出了上述各部件的連接方式。供電單元2021的輸入端與蓄電池40的正端 Bl+連接，其地端與光伏組件10的負端P-連接。上電狀態(tài)鎖定單元2022的輸入端與供電 單元2021的輸出端連接，其地端與光伏組件10的負端P-連接。按鍵單元2023的輸入端 與供電單元2021的輸出端連接，其地端與光伏組件10的負端P-連接。狀態(tài)循環(huán)控制單元 2024的RESET端與上電狀態(tài)鎖定單元2022的輸出端連接；電源端VCC與供電單元2021的 輸出端連接；CP端與開關控制單元2025的輸出端連接；QO端與開關控制單元2025輸入端 連接；Ql端與亮度選擇單元20 連接；地端與光伏組件10的負端P-連接。開關控制單元 2025的地端與光伏組件10的負端P-連接。亮度選擇單元20 的地端與光伏組件10的負 端P-連接。上述供電單元2021的電路結構為公知技術，不再贅述。以下依次說明上電狀態(tài)鎖 定單元2022、按鍵單元2023、狀態(tài)循環(huán)控制單元20M、開關控制單元2025以及亮度選擇單 元20 的電路結構。上述上電狀態(tài)鎖定單元2022包括電阻R8、電容C12。電阻R8與電容C12串聯(lián)的 結點連接狀態(tài)循環(huán)控制單元20 的RESET端，電阻R8與電容C12串聯(lián)的兩端連接供電單 元2021的輸出端、光伏組件10的負端P-，電阻R8與電容C12組成串聯(lián)RC電路，當供電單 元2021供電的初始瞬間，使狀態(tài)循環(huán)控制單元20M的RESET端電位拉低，從而使狀態(tài)循環(huán) 控制單元20 的Ql端、狀態(tài)循環(huán)控制單元20 的Ql端輸出低電位。上述按鍵單元2023包括輕觸開關SW1、電容C13、電阻R10。輕觸開關SWl與電容 C13并聯(lián)之后與電阻RlO串聯(lián)的結點與狀態(tài)循環(huán)控制單元20M的CP端連接，輕觸開關SWl 與電容C13并聯(lián)之后與電阻RlO串聯(lián)的兩端與供電單元2021的輸出端、光伏組件10的負 端P-連接，通過按輕觸開關SWl產(chǎn)生LED光源30的狀態(tài)循環(huán)觸發(fā)信號，電容C13可以去掉 由輕觸開關的機械振動而產(chǎn)生的噪音信號，從而保證每次按鍵都能靈敏的實現(xiàn)LED光源30 亮度的調(diào)節(jié)。上述狀態(tài)循環(huán)控制單元20M包括觸發(fā)器U4、電容C11、電阻R9、二極管D3。電容 Cll的第一端與觸發(fā)器U4的VCC端連接，電容Cll的第二端與光伏組件10的負端P-連接， 電容Cl 1具有去耦合作用；觸發(fā)器U4的DO端與觸發(fā)器U4的5 連接，電阻R9與二極管D3 串聯(lián)的結點與觸發(fā)器U4的Dl端連接，電阻R9與二極管D3串聯(lián)之后的兩端與觸發(fā)器U4的 QO端、觸發(fā)器U4的1 端連接，觸發(fā)器U4的地端與光伏組件10的負端P-連接。觸發(fā)器U4、 電阻R9、二極管D3組成一個邏輯門電路，根據(jù)按鍵單元2023產(chǎn)生的狀態(tài)循環(huán)觸發(fā)信號實現(xiàn)LED光源全亮、半亮、開啟、關閉四種工作狀態(tài)的循環(huán)控制。上述開關控制單元2025包括電阻R6、N溝道M0SFETQ1、N溝道M0SFETQ3。電阻R6 的第一端與蓄電池40的正極Bl+連接，N溝道M0SFETQ3的漏極與電阻R6的第二端連接，N 溝道M0SFETQ3的柵極與狀態(tài)循環(huán)控制單元20M觸發(fā)器U4的QO端連接，N溝道M0SFETQ3 的源極與光伏組件10的負端P-連接，N溝道M0SFETQ1的柵極與電阻R6的第二端連接， N溝道M0SFETQ1的漏極與LED驅動模塊203的U2的RON端連接，N溝道M0SFETQ1的源極 與光伏組件10的負端P-連接。當狀態(tài)循環(huán)控制單元20M觸發(fā)器U4的QO端輸出高電平 時，N溝道M0SFETQ3的漏極電壓拉低，則N溝道M0SFETQ1處于關斷狀態(tài)，使LED驅動模塊 203U2的RON端的電壓升高，從而使LED驅動模塊203的U2處于工作狀態(tài)；當狀態(tài)循環(huán)控 制單元20M觸發(fā)器U4的QO端輸出低電平時，N溝道M0SFETQ3的漏極電壓拉高，則N溝道 M0SFETQ1處于導通狀態(tài)，使LED驅動模塊203的U2的RON端的電壓降低，從而使LED驅動 模塊203的U2處于關斷狀態(tài)。上述亮度選擇單元20 包括電阻R4、N溝道M0SFETQ4。電阻R4的第一端與LED 驅動模塊203的U2的CS端連接，電阻R4的第二端與N溝道M0SFETQ4的漏極連接，N溝道 M0SFETQ4的柵極與狀態(tài)循環(huán)控制單元20M觸發(fā)器U4的Ql端連接，N溝道M0SFETQ4的源 極與光伏組件10的負端P-連接。當狀態(tài)循環(huán)控制單元20M觸發(fā)器U4的Ql端輸出高電 平時，N溝道M0SFETQ4處于導通狀態(tài)，使LED驅動模塊203的U2 CS端的檢測電阻阻值降 低，進而加大了流過LED光源30的電流，使LED光源30的亮的變大；當狀態(tài)循環(huán)控制單元 2024觸發(fā)器U4的Ql端輸出低電平時，N溝道M0SFETQ4處于關閉狀態(tài)，使LED驅動模塊203 的U2 CS端的檢測電阻阻值增加，進而減小了流過LED光源30的電流，使LED光源30的亮 的減小。在上述多極調(diào)光與開關模塊中，狀態(tài)循環(huán)控制單元20M接收所述按鍵單元2023 產(chǎn)生的觸發(fā)信號，通過開關控制單元2025和亮度選擇單元Q026)控制所述LED光源30的 開關狀態(tài)和亮度。以上結合附圖對本發(fā)明的實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施 例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作 出各種變化。
權利要求
1. 一種控制器(20)，用于對含光伏組件(10)、LED光源(30)和蓄電池(40)的太陽能 燈具的控制，包括LED驅動模塊003)，其特征在于，還包括與所述LED驅動模塊(20 連接 的充放電控制模塊001)，用于保護所述蓄電池00)免于過充電和過放電。
2.權利要求1所述的控制器(20)，其特征在于，所述充放電控制模塊(201)包括控制單元Q014)以及與該控制單元Q014)相連接的 電壓檢測單元(2011)、過流檢測單元(2012)、充放電開關控制單元(2013)、二極管(Dl)和 電容(C4)，其中，所述控制單元O014)接收所述電壓檢測單元O011)和過流檢測單元Q012)的 信號，控制所述控制單元O014)開啟和關斷充電和放電回路。
3.權利要求2所述的控制器(20)，其特征在于，所述電壓檢測單元O011)的輸入端與所述蓄電池GO)的正極連接，所述電壓檢測單 元O011)的輸出端與所述控制單元O014)連接；所述過流檢測單元001 的輸入端與所述光伏組件(10)的負端連接，所述過流檢測 單元O012)的輸出端與所述控制單元O014)連接；所述充放電開關控制單元的兩端分別連接所述蓄電池GO)的負極與所述光 伏組件(10)的負端，所述充放電開關控制單元O013)的輸入端與所述控制單元O014)連 接；所述二極管(Dl)的輸入端(1)連接所述光伏組件(10)的正端，所述二極管(Dl)的輸 出端( 連接所述電壓檢測檢測單元O011)的輸入端；所述電容(C4)的第一端連接所述二極管(Dl)的輸出端O)，所述電容(C4)的第二端 連接所述接光伏組件(10)的負端。
4.權利要求2所述的控制器(20)，其特征在于，所述控制單元O014)是單片機或通用管理芯片。
5.權利要求2所述的控制器(20)，其特征在于，所述充放電開關控制單元O013)包括雙N溝道MOSFET (Q2)，用于在控制單元Q014) 的輸出信號控制下，實現(xiàn)對所述蓄電池GO)的充電和放電回路的開啟和關斷。
6.權利要求1所述的控制器(20)，其特征在于，還包括與所述LED驅動模塊(20 連接的多極調(diào)光與開關模塊002)，用于控制所述 LED光源(30)的開、關狀態(tài)以及亮度。
7.權利要求6所述的控制器(20)，其特征在于，所述多極調(diào)光與開關模塊(20 包括狀態(tài)循環(huán)控制單元O024)以及與該狀態(tài)循環(huán)控 制單元O024)連接的供電單元(2021)、上電狀態(tài)鎖定單元(2022)、按鍵單元(2023)、開關 控制單元002 和亮度選擇單元O026)，其中，所述狀態(tài)循環(huán)控制單元O024)接收所述按鍵單元002；3)產(chǎn)生的觸發(fā)信號，通過 開關控制單元002 和亮度選擇單元O026)控制所述LED光源(30)的開關狀態(tài)和亮度。
8.權利要求7所述的控制器(20)，其特征在于所述供電單元O021)的輸入端與所述蓄電池GO)的正端連接，所述供電單元O021) 的地端與所述光伏組件(10)的負端連接；所述上電狀態(tài)鎖定單元002 的輸入端與所述供電單元2021的輸出端連接，所述上電狀態(tài)鎖定單元002 的地端與所述光伏組件(10)的負端連接；所述按鍵單元002；3)的輸入端與所述供電單元O021)的輸出端連接，所述按鍵單元 (2023)的地端與所述光伏組件(10)的負端連接；所述狀態(tài)循環(huán)控制單元O024)的RESET端與所述上電狀態(tài)鎖定單元002 的輸出端 連接，所述狀態(tài)循環(huán)控制單元O024)的電源端VCC與所述供電單元Q021)的輸出端連接， 所述狀態(tài)循環(huán)控制單元O024)的CP端與所述開關控制單元002 的輸出端連接，所述狀 態(tài)循環(huán)控制單元O024)的QO端與所述開關控制單元002 輸入端連接，所述狀態(tài)循環(huán)控 制單元O024)的Ql端與所述亮度選擇單元O026)連接，所述狀態(tài)循環(huán)控制單元O024) 的地端與所述光伏組件(10)的負端連接；所述開關控制單元002 的地端與所述光伏組件(10)的負端連接； 所述亮度選擇單元O026)的地端與所述光伏組件(10)的負端連接。
9.權利要求7所述的控制器(20)，其特征在于所述狀態(tài)循環(huán)控制單元O024)包括觸發(fā)器(U4)、電容(Cll)、電阻(R9)和二極管 (D3)，其中所述觸發(fā)器(U4)、電阻(R9)和二極管(D!3)組成一個邏輯門電路，根據(jù)所述按鍵單元 (2023)產(chǎn)生的狀態(tài)循環(huán)觸發(fā)信號實現(xiàn)所述LED光源(30)的開、關狀態(tài)和亮度的循環(huán)控制； 所述電容(Cll)的第一端與所述觸發(fā)器(U4)的VCC端連接，所述電容(Cll)的第二端 與所述光伏組件(10)的負端連接，所述電容Cll具有去耦合作用。
10.權利要求7所述的控制器(20)，其特征在于，所述按鍵單元(2023)包括輕觸開關(SWl)、電容(C13)和電阻(RlO)， 所述輕觸開關(SWl)與所述電容(C13)并聯(lián)之后與所述電阻(RlO)串聯(lián)。
11.一種太陽能燈具，包括權利要求1至10任一項所述的控制器00)以及與該控制器 連接的光伏組件(10)、LED光源(30)和蓄電池(40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制器(20)以及包含該控制器(20)的太陽能燈具。該控制器(20)用于對含光伏組件(10)、LED光源(30)和蓄電池組(40)的太陽能燈具的控制，包括LED驅動模塊(203)，其特征在于，還包括與所述LED驅動模塊(203)連接的充放電控制模塊(201)，用于保護所述蓄電池免于過充電和過放電。該控制器還可包括與所述LED驅動模塊連接的多極調(diào)光與開關模塊(202)，用于控制所述LED光源的開、關狀態(tài)以及亮度。本發(fā)明的技術方案實現(xiàn)了對太陽能燈具的蓄電池的充放電保護以及對太陽能燈具的LED光源的開、關和亮度控制。
文檔編號F21Y101/02GK102065606SQ20101054429
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月30日 優(yōu)先權日2010年10月30日
發(fā)明者張同賓, 李毅, 王剛, 王磊, 陳明凱 申請人:深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司