[發明專利]高效LED太陽能燈具控制器

無效

• 申請號: 200710142881.0
• 申請日: 2007-08-02
• 公開（公告）號: CN101166385A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 耿華;郭希錚;王飛
• 申請（專利權）人: 耿華;郭希錚;王飛
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02;F21S9/03;G05B15/02;F21Y101/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種高效LED太陽能燈具控制器，屬電子技術領域。

背景技術：

隨著節能環保觀念的深入和光伏技術的發展，太陽能照明系統越來越地應用到街道、庭院、隧道等各個場合。LED作為一種綠色環保直流光源，以其壽命長、響應速度快、低功耗等優點受到了人們的重視，被廣泛用于太陽能照明系統中。

控制器是LED太陽能燈具的“心臟”，直接決定其工作效率和性能。目前，公知的LED太陽能燈具控制器具有時控和光控功能，充電方式為直接充電，驅動方式為直接驅動或脈沖驅動。直接充電方式在太陽能電池板電壓高于蓄電池電壓時，將電池板與蓄電池直接相連；直接驅動利用蓄電池對LED直接供電，需要在電路中串聯限流電阻，降低了系統效率；脈沖驅動利用LED的發光特性，在電路中增加了DC-DC變換器，以脈沖方式對LED供電，減小了系統損耗，并且能在其通過的平均電流與直流電流相同時獲得更高的亮度。

通常，太陽能電池板的輸出功率與其端電壓呈拋物線關系，并且隨著光強和溫度而改變，而直接充電方式下，電池板端電壓被蓄電池嵌位在12V左右，沒有得到最大限度的利用；為提高充電效率，需要在電池板和蓄電池之間加入DC-DC變換器，根據實時的電池板功率特性曲線，控制其端電壓，實現電池板的最大功率輸出，然而，由于電路和控制較復雜性、成本較高，現有的LED太陽能燈具控制器多未采用。

發明內容：

本實用新型旨在提出一種新型的高效LED太陽能燈具控制器，利用LED燈具的供電時間和蓄電池充電時間的交錯，分時復用同一個Buck-Boost雙向DC-DC變換器，同時實現太陽能電池板的最大功率輸出和LED的脈沖式供電；另外，該控制器可以根據蓄電池容量和用戶設定，自動調整LED發光亮度，實現系統的高效運行。

本實用新型的具體技術方案如下：

1.白天，當太陽能電池板端電壓大于蓄電池電壓時，控制DC-DC變換器對蓄電池進行充電。

檢測太陽能電池板和蓄電池的端電壓，若太陽能電池板端電壓大于蓄電池電壓，控制DC-DC變換器的占空比，同時檢測充電電流，根據太陽能電池板的輸出功率和其端電壓的變化關系，判斷其是否處于最大功率輸出點，由判斷結果變步長地改變DC-DC變換器的占空比，直到其運行在最大功率點。

2.夜晚，將Buck-Boost雙向DC-DC變換器切換到放電回路，控制其占空比對LED燈具供電。

根據太陽能電池板端電壓判斷是否進入黑夜，若進入黑夜，由智能芯片將Buck-Boost雙向DC-DC變換器切換到放電回路對LED燈具供電，同時檢測流過LED的電流，動態調整DC-DC變換器的占空比，實現LED燈具的恒流控制，維持其亮度不變。

3.根據蓄電池電量和用戶設定，自動調整對LED燈具供電的DC-DC變換器的占空比。

觀測單位時間內蓄電池端電壓的變化率，判斷蓄電池的剩余容量，當剩余容量較低時，減小對LED燈具供電的DC-DC變換器的占空比，此時LED亮度降低，耗電量降低；也可根據用戶設定，若干小時后，降低LED燈具的亮度，延長蓄電池的供電時間。

本實用新型的有益效果是：

1.采用DC-DC變換器改變太陽能電池板端電壓，對蓄電池進行充電，可以提高太陽能電池板的利用率和系統的充電效率，從而延長LED燈具的供電時間。

2.采用脈沖方式對LED燈具供電，可以在保持其亮度的基礎上，降低其損耗，達到節能的目的；根據蓄電池剩余容量和用戶設定，動態調整LED亮度，可以延長蓄電池的供電時間，有效地保護蓄電池。

3.分時復用同一個Buck-Boost雙向DC-DC變換器和電流傳感器，實現LED太陽能燈具的充放電管理，提高了系統效率，減小了硬件成本。

附圖說明：

圖1為高效LED太陽能燈具結構圖。

圖2為LED太陽能燈具控制器主電路原理圖。

圖3為微處理器程序流程圖。

具體實施方式：

圖1為高效LED太陽能燈具結構圖。由太陽能電池板1、控制器2、蓄電池3和LED燈具4組成。控制器2包括微處理器5、信號處理及AD采樣電路6、主電路7和人機接口電路8。