專利名稱：基于led陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及路燈節(jié)能控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)還l是出了一種應(yīng) 用該基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的路燈節(jié)能控制方法。
背景技術(shù)：
隨著能源的不斷消耗，資源日益匱乏，溫室效應(yīng)對(duì)人類的危害日趨顯著， 國(guó)際上要求節(jié)能降耗的呼聲越來越高，節(jié)約能源成為各國(guó)的共識(shí)。我國(guó)早在1996 年就正式啟動(dòng)綠色照明工程，提出照明工程要節(jié)約資源，防止污染，造福后代。 通過各界的共同努力，做為第四代光源的半導(dǎo)體(LED)照明產(chǎn)品有了飛躍性 的發(fā)展，在節(jié)能方面取得了令人矚目的成就。
白光發(fā)光二極管(LED)是一種高效環(huán)保的半導(dǎo)體電光轉(zhuǎn)換光源，相對(duì)于 傳統(tǒng)光源具有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是在替換大功率路燈照明上受到極大重視。目前， 以重慶市為例，共有路燈20余萬盞，日耗電超過100萬度，僅路燈系統(tǒng)平均每 天的直接運(yùn)行成本(電費(fèi)+運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用)就超過60萬元。^旦是如果全部采用 LED城市照明路燈，僅每天節(jié)省的電費(fèi)就可達(dá)42萬元，全年電費(fèi)節(jié)省高達(dá)1.5 億元，由此可見，LED路燈系統(tǒng)每年產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。因此， LEDs路燈照明已被列為國(guó)家目前發(fā)展的重要節(jié)能減排措施之一。
大功率白光LED照明具有復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)特性(1 )不同的LED所需的工作電 壓、驅(qū)動(dòng)電流不同；(2)驅(qū)動(dòng)電流不變的情況下，隨著工作時(shí)間的增加，光通 量有所降低；(3)驅(qū)動(dòng)電流不變的情況下，隨著溫度的升高光通量降低。因此， 設(shè)計(jì)具有自適應(yīng)功能的LED驅(qū)動(dòng)電路，以提供適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?、?qū)動(dòng)電流，保 證其輸出光強(qiáng)具有相對(duì)穩(wěn)定性，具有重要意義。現(xiàn)有白光LED路燈驅(qū)動(dòng)技術(shù)主 要包括阻容降壓和PWM開關(guān)恒壓及恒流驅(qū)動(dòng)，當(dāng)溫度、濕度等復(fù)雜的外部環(huán)境
6條件以及工作時(shí)產(chǎn)生的熱量累積導(dǎo)致LED參數(shù)改變時(shí)，基于傳統(tǒng)阻容降壓和 PWM開關(guān)恒壓恒流的簡(jiǎn)單穩(wěn)流措施不能隨LED參數(shù)的改變而作出適時(shí)調(diào)整， 導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)效率低下，均流不穩(wěn)定等問題。
同時(shí)，LED光源的數(shù)值化可控特性的應(yīng)用需求也日益提高，傳統(tǒng)的LED驅(qū) 動(dòng)策略極大的制約了 LED在這方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng) 包括微處理控制器、準(zhǔn)諧振跨周期拓樸結(jié)構(gòu)、光電熱動(dòng)態(tài)檢測(cè)及多路智能輸出， 實(shí)現(xiàn)LED的恒流驅(qū)動(dòng)，具有數(shù)值可控、高效率、自適應(yīng)恒流調(diào)節(jié)以及寬電壓輸 入范圍、過壓保護(hù)功能。同時(shí)，采用緩啟動(dòng)，結(jié)溫、外部光強(qiáng)、交通統(tǒng)計(jì)量信 息采集及參數(shù)匹配規(guī)程，光衰補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)路燈的節(jié)能控制。
本發(fā)明的目的之一在于提出了 一種基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括橋式整流電路、準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路、LED照明模塊電路、 電流/電壓檢測(cè)電路、光電隔離電路、微處理器及其外圍電路，輸入的市電經(jīng)橋 式整流電路整流后，通過準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路實(shí)現(xiàn)多路輸出，所述準(zhǔn) 諧振跨周期DC/DC變換電路經(jīng)反饋電路與微處理器相連接，所述電流/電壓檢測(cè) 電贈(zèng)4妄在準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路的輸出端，電流/電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的 相關(guān)信號(hào)經(jīng)光電隔離電路送入微處理器進(jìn)行處理，用于控制準(zhǔn)諧振跨周期 DC/DC變換電路，實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定；所述LED照明模塊電路至少為兩路且分別與 微處理器的對(duì)應(yīng)控制端口相連，所述環(huán)境光4企測(cè)電路和結(jié)溫;險(xiǎn)測(cè)電路;f企測(cè)環(huán)境 光的強(qiáng)度和LED模塊的工作溫度，并把檢測(cè)結(jié)果送入纟鼓處理器處理，用于實(shí)現(xiàn) LED照明模塊的智能節(jié)能控制。
進(jìn)一步，所述LED照明模塊電路包括LED、 MOS管、二極管、三極管、 集電極電阻、基極電阻、柵極電阻和源極電阻，所述三極管的發(fā)射極直接接地， 其集電極經(jīng)集電極電阻接輔助電源輸入端，所述三極管的基極通過基極電阻與孩吏處理器的對(duì)應(yīng)控制端口相連接，所述MOS管的柵才及經(jīng)4冊(cè)極電阻和三極管的集
電極連接，所述MOS管的源極經(jīng)源極電阻接地，所述LED的正極接主電源輸 入端，所述LED的負(fù)極與MOS管的漏極相連接，構(gòu)成LED的PWM驅(qū)動(dòng)電路；
進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括穩(wěn)壓源低壓輸出電路，所述穩(wěn)壓源低壓輸出 電路包括穩(wěn)壓器、電容C1、 C2、 C3和C4，所述穩(wěn)壓器的輸入端與準(zhǔn)諧振跨周 期DC/DC變換電路低壓輸出端相連接，所述C1、 C2并聯(lián)在穩(wěn)壓器的輸入端與 地之間，所述C3、 C4并聯(lián)在穩(wěn)壓器的輸出端與地之間，所述穩(wěn)壓器向單片機(jī)及 其外圍電路芯片提供+5V的工作電源；
進(jìn)一步，所述微處理器為單片機(jī)STC2051ad，所述LED照明模塊電路為四 路，分別接入單片機(jī)STC2051ad的P1.4 P1.7引腳，所述P1.4 P1.7引腳為L(zhǎng)ED 照明模塊電路的PWM控制輸入端口 ；
進(jìn)一步，所述單片才幾STC2051ad的P3.7引腳連才妾有發(fā)光二極管D5，所述 發(fā)光二極管D5的負(fù)極與P3.7引腳相連接，正極通過電阻Rl接+5V的工作電源， 所述發(fā)光二極管用于指示LED 4莫塊的工作狀態(tài)；
進(jìn)一步，所述結(jié)溫;險(xiǎn)測(cè)電^各包括熱敏電阻R3、電阻RIO、沖秦線端子J6，所 述熱敏電阻R3—端通過接線端子接+5V的工作電源，另一端通過接線端子、電 阻R10接地，同時(shí)把^r測(cè)到的信號(hào)送入單片詩(shī)幾STC2051ad的P1.0引腳，實(shí)現(xiàn) LED工作溫度實(shí)時(shí)4企測(cè)；
進(jìn)一步，所述環(huán)境光檢測(cè)電路包括光強(qiáng)檢測(cè)芯片APD9003、電阻Rll,所 述光強(qiáng)檢測(cè)芯片APD9003的VCC端接+5V的工作電源，所述光強(qiáng)片企測(cè)芯片 APD9003的OUT端通過電阻Rl 1接地并把檢測(cè)到的信號(hào)送入單片機(jī)STC205lad 的P1.1引腳，實(shí)現(xiàn)環(huán)境光強(qiáng)度檢測(cè)；
進(jìn)一步，所述單片機(jī)外圍電路包括時(shí)鐘電路、時(shí)鐘脈沖電路和紅外通信電 路、RS232串口通訊電路；
所述時(shí)鐘電路包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302S、晶振Y1和備用電源，所述實(shí)時(shí) 時(shí)鐘芯片DS1302S的SCLK引腳、I/O引腳、RST引腳分別與單片機(jī)STC2051ad的INT1引腳、TO引腳和Tl引腳相連接，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302S的XI和 X2引腳分別連接晶振Yl的兩端，所述時(shí)鐘芯片DS1302S的VCC2引腳接+5V的 工作電源，所述時(shí)鐘芯片DS1302S的VCC1引腳接3.6V備用電源，所述時(shí)鐘電 路為L(zhǎng)ED模塊節(jié)能控制提供確定時(shí)間信號(hào)；
所述時(shí)鐘脈沖電路包括晶振Y2和兩個(gè)電容，所述晶振Y2兩端分別接一個(gè) 電容，所述電容的另 一端接地，所述晶振Y2的兩端還分別連接單片機(jī)STC2051 ad 的XTAL1和XTAL2引腳，為單片機(jī)4是供時(shí)鐘脈沖；
所述紅外通信電路由紅外通信模塊0388完成，所述外通信模塊0388的引 腳l接+5V的工作電源，引腳2接地，引腳3接單片機(jī)STC2051ad的P3.2引腳， 用于通過遙控裝置，實(shí)現(xiàn)LED路燈的調(diào)試和緊急開關(guān)照明電路以及微處理器系 統(tǒng)的重啟動(dòng)；
所述RS232串口通訊端子接在單片機(jī)STC2051ad的引腳P3.0和P3.1之間， 實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的串口通信，完成程序更新、下載等工作；
進(jìn)一步，所述LED照明模塊的工作模式可通過電阻R8進(jìn)行設(shè)定，所述電 阻R8—端接地，另一端接電源+5V并接在單片機(jī)STC2051ad的引腳1.2上，通 過高低電平實(shí)現(xiàn)LED非智能/智能工作模式的轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明的目的之二是提供一種路燈節(jié)能控制方法，該方法通過應(yīng)用發(fā)明目 的一提出的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)施步驟如下-.
1) 微處理器系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)根據(jù)外部指令確定是否向各路LED照明模 塊電路給電；
2) 確定給電后，判斷是否處于智能模式，如果是非智能模式，系統(tǒng)進(jìn)入開 機(jī)緩啟動(dòng)狀態(tài)，各路輸出逐漸加大到最大值至緩啟動(dòng)完成，各路輸出在保持最 大功率輸出的狀態(tài)下進(jìn)入步驟4);如果是智能模式，系統(tǒng)進(jìn)入開機(jī)緩啟動(dòng)狀態(tài)， 通過環(huán)境光檢測(cè)電路，獲取外部環(huán)境光強(qiáng)值，結(jié)合該值，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)向各路 LED照明模塊電路給電，給電強(qiáng)度呈線性變化，直至給電強(qiáng)度達(dá)到與外部環(huán)境 光強(qiáng)值相對(duì)應(yīng)的數(shù)值；3) 開機(jī)緩啟動(dòng)完成后，不斷檢測(cè)外部環(huán)境光強(qiáng)，當(dāng)外部環(huán)境光強(qiáng)達(dá)到設(shè)定
的閥值后，系統(tǒng)^全功率輸出狀態(tài)；
4) 在全功率輸出狀態(tài)，系統(tǒng)檢測(cè)LED照明光源溫度，根據(jù)不同的光源溫 度，系統(tǒng)自動(dòng)選擇0.6 1倍之間的的全功率輸出倍數(shù)；
5) 經(jīng)過一定時(shí)間后(由系統(tǒng)自身的時(shí)間系統(tǒng)確定)交通量逐漸減小，采取 燈頭交替工作模式，根據(jù)高精度時(shí)間系統(tǒng)，每隔固定時(shí)間間隔LED模塊進(jìn)行恒 定光強(qiáng)交替轉(zhuǎn)換工作；
6) 達(dá)到設(shè)定關(guān)機(jī)時(shí)間，各路輸出進(jìn)行逆開機(jī)過程，系統(tǒng)結(jié)束向LED照明 模塊電路給電。
本發(fā)明的有益效果是
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的基于單片機(jī)控制的LED陣列路燈智能驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)采用了微處理器控制管理LED的光電熱動(dòng)態(tài)特性j是高了 LED的工作可靠 性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 LED路燈照明的進(jìn)一步節(jié)能；
本發(fā)明提出的路燈節(jié)能方法采用緩啟動(dòng)、結(jié)溫、外部光強(qiáng)、交通統(tǒng)計(jì)量信 息采集及參數(shù)匹配規(guī)程以及光衰補(bǔ)償辦法，不僅實(shí)現(xiàn)了路燈的節(jié)能控制，而且 極大地提高了 LED路燈的工作可靠性；并且充分利用了 LED的數(shù)值可控特性， 體現(xiàn)出LED路燈照明系統(tǒng)的自適應(yīng)性，使其實(shí)時(shí)針對(duì)環(huán)境光強(qiáng)、工作溫度等外 部條件變化作出適應(yīng)性調(diào)整，從而達(dá)到最佳的照明效果，并且節(jié)約了能源，優(yōu) 化了 LED路燈系統(tǒng)的照明效率。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn) 行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言 將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其 他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中
10圖1為本發(fā)明的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖； 圖3為穩(wěn)壓源低壓輸出電路的電路連接圖； 圖4為本發(fā)明的路燈節(jié)能控制方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)^f亍詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解， 優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括橋 式整流電路、準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路、電流/電壓檢測(cè)電路、光電隔離電 路、LED照明模塊電路、微處理器及微處理器外圍電路(所述橋式整流電路、 準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路、電流/電壓檢測(cè)電路、光電隔離電路為通用電路， 在圖2的電路圖中并未標(biāo)出)、輸入的市電經(jīng)橋式整流電路整流后，通過準(zhǔn)諧振 跨周期DC/DC變換電路實(shí)現(xiàn)多路輸出，準(zhǔn)諧^i夸周期DC/DC變換電路經(jīng)反饋 電路與微處理器相連接，電流/電壓檢測(cè)電路接在準(zhǔn)諧癡夸周期DC/DC變換電路 的輸出端，電流/電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的相關(guān)信號(hào)經(jīng)光電隔離電路送入微處理器 進(jìn)行處理。
本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)了 4路LED照明模塊電路，其中第1路LED照明模塊電 路包括LEDll、 MOS管Ql、 二極管D1、三極管Q5、集電極電阻R4、基極電 阻R9、柵極電阻R12和源極電阻R13， LED11的正極與準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC 變換電路低壓輸出端的正邊相連接，LEDll的負(fù)極與MOS管Q1的漏極相連接， MOS管Ql的源極經(jīng)源極電阻R13與三極管Q5的發(fā)射極連接后接地，MOS管 Ql的柵極經(jīng)柵極電阻R12和集電極電阻R4與低壓輸出端的副邊相連接，柵極 電阻R12和集電極電阻R4的接點(diǎn)與三極管Q5的集電4及相連接，三極管Q5的 基極通過基極電阻R9與微處理器的對(duì)應(yīng)控制端口相連接。
第2路LED照明模塊電路包括LED2、 MOS管Q2、 二極管D2、三極管Q6、集電極電阻R5、基才及電阻R14、柵極電阻R15和源+及電阻R16;第3路 LED照明模塊電路包括LED3、 M0S管Q3、 二極管D3、三極管Q7、集電極電 阻R6、基極電阻R17、柵極電阻R18和源極電阻R19;第4路LED照明模塊電 路包括LED4、 MOS管Q4、 二極管D4、三極管Q8、集電極電阻R7、基極電 阻R20、柵極電阻R21和源極電阻R22,各路的電器元件連接結(jié)構(gòu)與第1路LED 照明模塊電路相同。
本實(shí)施例中，微處理器為單片機(jī)選用STC2051ad， 4路LED照明模塊電路 分別接入單片機(jī)STC2051ad的P1.4 P1.7引腳，P1.4 P1.7引腳作為L(zhǎng)ED照明模 塊電路的PWM控制輸入端口 。
如圖3所示，驅(qū)動(dòng)電路還包括穩(wěn)壓源低壓輸出電路，穩(wěn)壓源低壓輸出電路 包括穩(wěn)壓器、電容C1、 C2、 C3和C4，穩(wěn)壓器的輸入端與準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC 變換電路低壓輸出端的副邊相連接，Cl、 C2并聯(lián)在穩(wěn)壓器的輸入端與準(zhǔn)諧4辯 周期DC/DC變換電路低壓輸出端的主邊之間，C3、 C4并聯(lián)在穩(wěn)壓器的輸出端 與準(zhǔn)諧4Pf周期DC/DC變換電路低壓輸出端的主邊之間，穩(wěn)壓源低壓輸出電路 為本系統(tǒng)的各芯片提供5V的驅(qū)動(dòng)電壓。本實(shí)施例中的穩(wěn)壓器選擇穩(wěn)壓芯片 78L05。
單片機(jī)STC2051ad的P3.7引腳連接有發(fā)光二^l管D5,所述發(fā)光二^ l管D5 的負(fù)極與P3.7引腳相連^^妄，正極通過電阻Rl 4妄+5V的工作電源，所述發(fā)光二 極管用于指示LED模塊的工作狀態(tài)。
單片機(jī)外圍電路包括時(shí)鐘電路、時(shí)鐘脈沖電路和紅外通信電路、RS232串 口通訊電路；
時(shí)鐘電路包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302S、晶4展Y1和備用電源，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302S的SCLK引腳、I/O引腳、RST引腳分別與單片機(jī)STC2051ad的INT1 引腳、T0引腳和T1引腳相連接，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302S的XI和X2引腳分別 連接晶振Yl的兩端，時(shí)鐘芯片DS1302S的Vcc2引腳接+5V的工作電源，時(shí)鐘 芯片DS1302S的Vca引腳接3.6V備用電源，時(shí)鐘電路為L(zhǎng)ED模塊節(jié)能控制提供確定時(shí)間信號(hào)；
時(shí)鐘脈沖電路包括晶振Y2和兩個(gè)電容，晶振Y2兩端分別接一個(gè)電容，電 容的另一端接地，晶振Y2的兩端還分別連接單片機(jī)STC2051ad的XTAL1和 XTAL2引腳，為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖；
紅外通信電路由紅外通信模塊0388完成，外通信;模塊0388的引腳1接+5V 的工作電源，引腳2接地，引腳3接單片機(jī)STC2051ad的P3.2引腳，用于通過 遙控裝置，實(shí)現(xiàn)LED路燈的調(diào)試和緊急開關(guān)照明電路以及樣么處理器系統(tǒng)的重啟 動(dòng)；
RS232串口通訊端子接在單片機(jī)STC2051ad的引腳P3.0和P3.1之間，實(shí)現(xiàn) 與計(jì)算機(jī)的串口通信，完成程序更新、下載等工作；
LED照明模塊的工作模式可通過電阻R8進(jìn)行設(shè)定，電阻R8—端接地，另 一端接電源+5V并接在單片機(jī)STC2051 ad的引腳1.2上，通過高低電平實(shí)現(xiàn)LED 非智能/智能工作模式的轉(zhuǎn)換。
結(jié)溫檢測(cè)電路包括熱敏電阻R3、電阻RIO、接線端子J6，熱敏電阻R3 — 端通過接線端子接+5V的工作電源，另一端通過接線端子、電阻R10接地，同 時(shí)把檢測(cè)到的信號(hào)送入單片機(jī)STC2051ad的P1.0引腳，實(shí)現(xiàn)LED工作溫度實(shí) 時(shí)才企測(cè)。
環(huán)境光檢測(cè)電路包括光強(qiáng)檢測(cè)芯片APD9003、電阻Rll,光強(qiáng)檢測(cè)芯片 APD9003的VCC端接+5V的工作電源，光強(qiáng)檢測(cè)芯片APD9003的OUT端通過 電阻Rll接地并4e^全測(cè)到的信號(hào)送入單片機(jī)STC2051ad的Pl.l引腳，實(shí)現(xiàn)環(huán)境 光強(qiáng)度檢測(cè)。
根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)特性的分析可見，(l)不同的LED所需的工作電壓、驅(qū)動(dòng)電 流不同；(2)驅(qū)動(dòng)電流不變的情況下，隨著工作時(shí)間的增加，光通量有所降低； (3)驅(qū)動(dòng)電流不變的情況下，隨著溫度的升高光通量降低。而LED作為一般 照明必須保證其輸出光強(qiáng)對(duì)時(shí)間和溫度具有相對(duì)穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明的路燈 智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過采用具有自適應(yīng)功能的LED驅(qū)動(dòng)電路，對(duì)LED路燈陣列提供了適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷?、?qū)動(dòng)電流，并使其對(duì)工作溫度等外部條件變化引起的出光 特性變化作出適應(yīng)調(diào)整，從而達(dá)到最佳的照明效果。
如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的智能路燈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種路燈
節(jié)能控制方法，包括以下步驟
1) 微處理器系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)根據(jù)外部指令確定是否向各路LED照明模 塊電路給電；
2) 確定給電后，判斷是否處于智能模式，如果是非智能模式，系統(tǒng)進(jìn)入開 機(jī)緩啟動(dòng)狀態(tài)，各^^輸出逐漸加大到最大值至緩啟動(dòng)完成，各路輸出在保持最 大功率輸出的狀態(tài)下進(jìn)入步驟4);如果是智能模式，系統(tǒng)進(jìn)入開機(jī)緩啟動(dòng)狀態(tài)， 通過環(huán)境光檢測(cè)電路，獲取外部環(huán)境光強(qiáng)值，結(jié)合該值，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)向各路 LED照明模塊電路給電，給電強(qiáng)度呈線性變化，直至給電強(qiáng)度達(dá)到與外部環(huán)境 光強(qiáng)值相對(duì)應(yīng)的IK直；
3) 開機(jī)緩啟動(dòng)完成后，不斷檢測(cè)外部環(huán)境光強(qiáng)，當(dāng)外部環(huán)境光強(qiáng)達(dá)到設(shè)定 的閥值后，系統(tǒng)進(jìn)入全功率輸出狀態(tài)；
4) 在全功率輸出狀態(tài)，系統(tǒng)檢測(cè)LED照明光源溫度，根據(jù)不同的光源溫 度，系統(tǒng)自動(dòng)選擇0.6 1倍之間的的全功率輸出倍數(shù)；
5) 經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的全功率輸出態(tài)后，由系統(tǒng)自身的定時(shí)器時(shí)間系統(tǒng)，每隔 固定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)恒定光強(qiáng)轉(zhuǎn)換，即在部分LED照明模塊電路的照明光強(qiáng)逐漸增 加的同時(shí)，其余部分的照明光強(qiáng)同步減小，該種轉(zhuǎn)換在兩組LED照明模塊電路 之間交替進(jìn)行；
6) 經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的兩組LED照明模塊電路交替工作后，各路輸出進(jìn)行逆 開機(jī)過程，系統(tǒng)結(jié)束向LED照明模塊電路給電。
本發(fā)明的節(jié)能控制方法具有以下特點(diǎn)
1. 具有智能和非智能兩種工作模式。通過設(shè)置電阻R8 = 0實(shí)現(xiàn)非智能模 式,默認(rèn)為智能模式；
2. 制定并固化開機(jī)緩啟動(dòng)。接通電源后，非智能工作狀態(tài)下，在設(shè)定時(shí)
14間內(nèi)(用戶定制)，各路輸出強(qiáng)度從O逐漸加大到最大輸出值；智能工作狀 態(tài)下，通過高性能環(huán)境光檢測(cè)電路獲取開機(jī)時(shí)的外部光強(qiáng)，結(jié)合環(huán)境光強(qiáng)， 各路輸出在定制時(shí)間內(nèi)從0逐漸加大到適當(dāng)輸出值；
3. 全功率輸出態(tài)。在非智能工作狀態(tài)下，開機(jī)緩啟動(dòng)完成后，各路輸出 保持在最大功率輸出；在智能工作狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)到的外部光強(qiáng)減小到設(shè)定 值后，系統(tǒng)進(jìn)入最大功率輸出，同時(shí)檢測(cè)LED光源溫度，如果工作溫度超過 45度(可定制)，則0.9倍(可定制)全功率輸出，如果超過50度(可定 制)，則0.8倍(可定制)全功率輸出；
4. 燈頭交替工作。在交通量低的時(shí)間段，采取燈頭交替工作模式，根據(jù) 高精度時(shí)間系統(tǒng)，每隔固定時(shí)間間隔交替轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換過程中采用恒定光強(qiáng) 轉(zhuǎn)換方式，即其中兩路LED輸出逐漸增加的同時(shí)，另外兩路同步減小。
本發(fā)明的路燈節(jié)能方法充分體現(xiàn)出LED路燈照明系統(tǒng)的自適應(yīng)性，充分考 慮到外部光照、工作溫度等外部條件變化所引起的出光特性變化，通過采用"緩 啟動(dòng)"、"交通流量統(tǒng)計(jì)時(shí)間"以及"基于恒定照度的模塊間交替法"，可以使路 燈達(dá)到最佳的利用效果，并且節(jié)約了能源，優(yōu)化了 LED路燈系統(tǒng)的照明效率。
最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡 管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案 的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括橋式整流電路、準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路、LED照明模塊電路、電流/電壓檢測(cè)電路、光電隔離電路、微處理器及其外圍電路，輸入的市電經(jīng)橋式整流電路整流后，通過準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路實(shí)現(xiàn)多路輸出，所述準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路經(jīng)反饋電路與微處理器相連接，電流/電壓檢測(cè)電路接在準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路的輸出端，電流/電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到的相關(guān)信號(hào)經(jīng)光電隔離電路送入微處理器進(jìn)行處理，其特征在于所述LED照明模塊電路至少為兩路且分別與微處理器的對(duì)應(yīng)控制端口相連接；所述驅(qū)動(dòng)電路還包括環(huán)境光檢測(cè)電路和結(jié)溫檢測(cè)電路，所述環(huán)境光檢測(cè)電路和結(jié)溫檢測(cè)電路與微處理器相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述LED照明模塊電路包括LED、 MOS管、二極管、三極管、集電極電阻、 基極電阻、柵極電阻和源極電阻，所述三極管的發(fā)射極直接接地，其集電極經(jīng) 集電極電阻接輔助電源輸入端，所述三極管的基極通過基極電阻與微處理器的 對(duì)應(yīng)控制端口相連接，所述MOS管的柵極經(jīng)柵極電阻和三極管的集電極連接， 所述MOS管的源極經(jīng)源極電阻接地，所述LED的正極接主電源輸入端，所述 LED的負(fù)極與MOS管的漏極相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述驅(qū)動(dòng)電路還包括穩(wěn)壓源低壓輸出電路，所述穩(wěn)壓源低壓輸出電路包括穩(wěn)壓 器、電容C1、 C2、 C3和C4，所述穩(wěn)壓器的輸入端與準(zhǔn)諧4&夸周期DC/DC變 換電路低壓輸出端相連接，所述C1、 C2并聯(lián)在穩(wěn)壓器的輸入端與地之間，所述 C3 、 C4并聯(lián)在穩(wěn)壓器的輸出端與地之間，所述穩(wěn)壓器向本系統(tǒng)的各芯片提供+5V 的工作電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述微處理器為單片機(jī)STC2051ad，所述LED照明模塊電路為四路，分別接入 單片機(jī)STC2051ad的P1.4 P1.7引腳，所述P1.4 P1.7引腳為L(zhǎng)ED照明模塊電 路的PWM控制輸入端口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述單片機(jī)STC2051ad的P3.7引腳連接有發(fā)光二極管D5，所述發(fā)光二極管D5 的負(fù)極與P3.7引腳相連接，正極通過電阻R1接地，用于指示LED模塊的工作 狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述結(jié)溫檢測(cè)電路包括熱敏電阻R3、電阻RIO、接線端子J6，所述熱敏電阻R3 一端通過接線端子接+5V的工作電源，另 一端通過^t妄線端子J6經(jīng)電阻R10接地， 同時(shí)把檢測(cè)到的信號(hào)送入單片機(jī)STC2051ad的P1.0引腳，實(shí)現(xiàn)LED工作溫度 實(shí)時(shí)4企測(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述環(huán)境光^r測(cè)電路包括光強(qiáng)檢測(cè)芯片APD9003、電阻Rll，所述光強(qiáng)檢測(cè)芯 片APD9003的VCC端接+5V的工作電源，所述光強(qiáng)4全測(cè)芯片APD9003的OUT 端通過電阻Rll接地并^&4企測(cè)到的信號(hào)送入單片機(jī)STC2051ad的P1.1引腳，實(shí) 現(xiàn)環(huán)境光強(qiáng)度^r測(cè)；
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述單片機(jī)外圍電路包括時(shí)鐘電路、時(shí)鐘脈沖電路和紅外通信電路、RS232串口通訊電路；所述時(shí)鐘電路包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302S、晶振Y1和備用電源，所述實(shí)時(shí) 時(shí)鐘芯片DS1302S的SCLK引腳、I/O引腳、RST引腳分別與單片機(jī)STC2051ad 的INT1引腳、TO引腳和T1引腳相連接，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302S的XI和 X2引腳分別連接晶振Y1的兩端，所述時(shí)鐘芯片DSB02S的Vcc2引腳接+5V的 工作電源，所述時(shí)鐘芯片DS1302S的Vcd引腳接3.6V備用電源，所述時(shí)鐘電 路為L(zhǎng)ED模塊節(jié)能控制提供確定時(shí)間信號(hào)；所述時(shí)鐘脈沖電路包括晶振Y2和兩個(gè)電容，所述晶振Y2兩端分別接一個(gè) 電容，所述電容的另一端接地，所述晶振Y2的兩端還分別連接單片機(jī)STC2051ad 的XTAL1和XTAL2引腳，為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖；所述紅外通信電路包括紅外通信模塊0388,所述外通信模塊0388的引腳1 接+5V的工作電壓，引腳2接地，引腳3接單片機(jī)STC2051ad的P3.2引腳，實(shí) 現(xiàn)通過外部的遙控裝置對(duì)i 各燈系統(tǒng)進(jìn)行控制；所述RS232串口通訊端子接在單 片機(jī)STC2051ad的引腳P3.0和P3.1之間，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算才幾的串口通信；
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于 所述LED照明模塊的工作沖莫式通過電阻R8進(jìn)行設(shè)定，所述電阻R8 —端接地， 另 一端并接于單片機(jī)STC2051ad的引腳P1.2和+5V的工作電源，通過高低電平 實(shí)現(xiàn)LED非智能/智能工作模式的轉(zhuǎn)換。
10. 應(yīng)用如權(quán)利要求9所述的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的路燈節(jié)能 控制方法，其特征在于包括以下步驟1) 微處理器系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)根據(jù)外部指令確定是否向各路LED照明模 塊電路給電；2) 確定給電后，判斷是否處于智能模式，如果是非智能模式，系統(tǒng)進(jìn)入開 機(jī)緩啟動(dòng)狀態(tài)，各路輸出逐漸加大到最大值至緩啟動(dòng)完成，各路輸出在保持最 大功率輸出的狀態(tài)下進(jìn)入步驟4);如果是智能模式，系統(tǒng)進(jìn)入開機(jī)緩啟動(dòng)狀態(tài)， 通過環(huán)境光檢測(cè)電路，獲取外部環(huán)境光強(qiáng)值，結(jié)合該值，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)向各路 LED照明模塊電路給電，給電強(qiáng)度呈線性變化，直至給電強(qiáng)度達(dá)到與外部環(huán)境 光強(qiáng)值相對(duì)應(yīng)的數(shù)值；3) 開機(jī)緩啟動(dòng)完成后，不斷檢測(cè)外部環(huán)境光強(qiáng)，當(dāng)外部環(huán)境光強(qiáng)達(dá)到設(shè)定 的閥值后，系統(tǒng)進(jìn)入全功率輸出狀態(tài)；4) 在全功率輸出狀態(tài)，系統(tǒng)檢測(cè)LED照明光源溫度，根據(jù)不同的光源溫 度，系統(tǒng)自動(dòng)選擇0.6-l倍之間的的全功率輸出倍數(shù)；5) 經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的全功率輸出態(tài)后，由系統(tǒng)自身的定時(shí)器時(shí)間系統(tǒng)，每隔固定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)恒定光強(qiáng)轉(zhuǎn)換，即在部分LED照明模塊電路的照明光強(qiáng)逐漸增 加的同時(shí)，其余部分的照明光強(qiáng)同步減小，該種轉(zhuǎn)換在兩組LED照明才莫塊電路 之間交替進(jìn)行-，6)經(jīng)過設(shè)定時(shí)間的兩組LED照明模塊電路交替工作后，各路輸出進(jìn)行逆 開機(jī)過程，系統(tǒng)結(jié)束向LED照明;漢塊電if各給電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括橋式整流電路、準(zhǔn)諧振跨周期DC/DC變換電路、LED照明模塊電路、電流/電壓檢測(cè)電路、光電隔離電路、微處理器及微處理器外圍電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的基于LED陣列的路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了微處理器控制管理LED的光電熱動(dòng)態(tài)特性，提高了LED的工作可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的；本發(fā)明還提出了一種路燈節(jié)能控制方法，通過使LED路燈智能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)針對(duì)工作溫度等外部條件變化引起的出光特性變化作出適應(yīng)調(diào)整，從而達(dá)到最佳的照明效果，優(yōu)化了LED路燈系統(tǒng)的照明效率。
文檔編號(hào)H05B37/00GK101621873SQ20091010444
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者靜 周, 龍興明 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)