專利名稱：用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，屬于電光源控制技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，城市路燈照明在我國照明耗電中占到30%的比例，如何降低道路照明及城 市室外照明的耗電量，而不降低道路照明的光亮度、安全性，同時使城市的夜空仍然光彩絢 麗，再加上不增加維護成本，成為當前重要的課題。我國路燈照明現(xiàn)狀據(jù)調(diào)查，小型城市在夜晚9點后，大中城市在午夜12點后，多數(shù) 道路上行人稀少，有的幾乎空無一人，從這一時段直至清晨6點路燈熄滅，在低交通流量的 道路上仍然保持高照度顯然沒有必要。因此，目前城市路燈能耗無法控制，仍是一個急需解 決的難題。目前，可調(diào)光高頻無極燈還屬于市場空白，實際調(diào)光主要有兩種方法調(diào)頻法和調(diào) 壓法。調(diào)頻法通過提高鎮(zhèn)流器內(nèi)開關(guān)器件的通斷頻率來降低燈的輸入功率，從而達到調(diào)光 目的。但頻率改變之后，容易引起產(chǎn)品電磁兼容特性的變差，而且由于頻率較高，不容易操 作。采用調(diào)壓法，開關(guān)器件的工作頻率恒定，通過改變鎮(zhèn)流器中整流后的直流電壓的幅值來 調(diào)節(jié)燈的輸入功率，從而達到調(diào)光的目的。除上文這兩種方法外，尚無其他方法來解決調(diào)光 問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種高功率因數(shù)、無頻閃、可設定時間和安全照明的用 于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈。本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，包括濾波 電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路、可選時智能調(diào)光電路、 保護電路和無極燈，其特征在于整流電路與濾波電路和功率因數(shù)校正電路連接，功率因數(shù) 校正電路與可選時智能調(diào)光電路和半橋逆變電路連接，半橋逆變電路與輸出匹配電路和保 護電路連接，輸出匹配電路與保護電路和無極燈連接。本實用新型所述的功率因數(shù)校正電路由電阻R1-R10、電容C7-C11、二極管D1-D2、 變壓器Tl、MOS管Ql和芯片ICl組成，其中芯片ICl為MC33^2，電阻Rl的一端與整流電 路、電阻R3的一端和變壓器Tl輸出的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2、電容C8的一 端和芯片ICl的3腳連接，電阻R3的另一端與電容C9的一端、二極管Dl的陰極和芯片ICl 的8腳連接，二極管Dl的陽極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與電阻R5的一端和 變壓器Tl輸入的一端連接，電阻R5的另一端與芯片ICl的5腳連接，變壓器Tl輸出的另 一端與二極管D2的陽極和MOS管Ql的漏極連接，二極管D2的陰極與半橋逆變電路和電阻 R8、電容CIO、Cll的一端連接，電阻R8的另一端與導線Netl和芯片ICl的1腳連接，電阻 R9、RlO的一端接導線Net2，電阻RlO的另一端接導線Net3，導線Netl、Net2和Net3與可
4選時智能調(diào)光電路連接，MOS管Ql的源極與電阻R7的一端和芯片ICl的4腳連接，MOS管 Ql的柵極與電阻R6 —端連接，電阻R6的另一端與芯片ICl的7腳連接，電容C7的一端與 芯片ICl的2腳連接，電容C7-C11的另一端、電阻R7、R9的另一端、芯片ICl的6腳和變壓 器Tl輸入的另一端共同接地。本實用新型所述的半橋逆變電路由電阻1 11、1 12、電容(12、(13、(15、觸發(fā)二極管 D4、二極管D3、穩(wěn)壓二極管D7 D10、M0S管Q2 Q3和變壓器T3組成，電阻Rll的一端與 功率因數(shù)校正電路和MOS管Q2的漏極連接，電阻Rl 1的另一端與電阻R12、電容C12的一端 和二極管D3的陽極連接，電阻R12的另一端與觸發(fā)二極管D4的1腳和電容C13的一端連 接，觸發(fā)二極管D4的2腳與變壓器T3的1腳和電容C15的一端連接，電容C15的另一端與 輸出匹配電路連接，MOS管Q2的柵極與與穩(wěn)壓二極管D7的陽極和變壓器T3的3腳連接， 變壓器T3的5腳接保護電路，穩(wěn)壓二極管D7的陰極接穩(wěn)壓二極管D8的陰極，穩(wěn)壓二極管 D8的陽極與輸出匹配電路、MOS管Q2的源極、MOS管Q3的漏極、變壓器T3的4腳和二極管 D3的陰極連接，MOS管Q3的柵極與保護電路和穩(wěn)壓二極管D9的陽極連接，穩(wěn)壓二極管D9 的陰極接穩(wěn)壓二極管DlO的陰極，電容C12、C13的另一端、變壓器T3的2、6腳、穩(wěn)壓二極管 DlO的陽極和MOS管Q3的源極共同接地。本實用新型所述的輸出匹配電路由扼流電感T2和電容C14、C16組成，扼流電感 T2初級繞組的一端和半橋逆變電路連接，扼流電感T2初級繞組的另一端與半橋逆變電路 和電容C14、C16的一端連接，電容C14的另一端接無極燈的一端，扼流電感T2通過次級繞 組與保護電路連接，電容C16的另一端接地。本實用新型所述的保護電路由扼流電感T2、二極管D5、穩(wěn)壓二極管D6、電阻R13、 R14、電容C17和可控硅Q4組成，扼流電感T2次級繞組的一端接二極管D5的陽極，二極管 D5的陰極與電阻R13、R14—端連接，電阻R13的另一端與電容C17的一端和穩(wěn)壓二極管D6 的陰極連接，穩(wěn)壓二極管D6的陽極接可控硅Q4的控制極，可控硅Q4的一端與半橋逆變電 路連接，扼流電感T2通過初級繞組與輸出匹配電路連接，可控硅Q4的另一端、電阻R14的 另一端、電容C17的另一端和扼流電感T2次級繞組另一端共同接地。本實用新型所述的可選時智能調(diào)光電路由光耦I(lǐng)C2、芯片IC3、繼電器B、三極 管Q5、電容C18、C19、電阻R15-R20和開關(guān)SW組成，其中光耦I(lǐng)C2為K3021，芯片IC3為 HEF4060BT,光耦I(lǐng)C2的1、6腳接直流電源VCC，光耦I(lǐng)C2的2腳接三極管Q5的發(fā)射極，三極 管Q5的集電極接電阻R16的一端，三極管Q5的基極接電阻R15的一端，電阻R15的另一端 接芯片IC3的3腳，電容C19的一端和芯片IC3的16腳接直流電源VCC，電容C19的另一端 接芯片IC3的13腳，芯片IC3的9、10、11腳分別接電容(18、電阻1 18、電阻1 17的一端，電 阻R18的另一端與電阻R19的一端和開關(guān)SW的一端連接，開關(guān)SW的另一端接電阻R20的 一端，電容C18的另一端與電阻R17、R19、R20的另一端連接，光耦I(lǐng)C2的4腳與繼電器B的 7腳連接，繼電器B的1、2腳接導線Net2，繼電器B的3、4腳接導線Netl，繼電器B的5、6 腳接導線Net3，導線Netl、Net2、Net3接功率因數(shù)校正電路，電阻R16的另一端、芯片IC3 的8腳和繼電器B8腳共同接地。本實用新型在調(diào)光前后，功率因數(shù)校正(PFC)電路能使功率因數(shù)值保持在0. 99以 上；在設定的時間后，系統(tǒng)自動調(diào)光，節(jié)能率達到22. 5%以上，實現(xiàn)深夜的安全節(jié)能；可以 根據(jù)不同的區(qū)域、氣候和季節(jié)以及不同道路的實際情況來決定控制器的調(diào)節(jié)時間；定時調(diào)光轉(zhuǎn)變時，高頻無極燈不會出現(xiàn)閃爍；定時模式采用“模糊”電路設計，特地增加定時的不精 確度，避免整條道路在某一時刻同時調(diào)光導致照度突降，帶來的交通危險性(6小時，不精 確度士6分鐘，二次上電重新計時)；控制器控制距離遠，可以裝于燈桿底部，方便設置。

圖1本實用新型的原理框圖。圖2可選時智能調(diào)光電路原理圖。圖3濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路和保 護電路原理圖。
具體實施方式
濾波電路由電容C1-C5、電感Li、L2組成，濾波電路與交流電連接。整流電路由整 流橋BRIDGE和電容C6組成。在圖1中，交流市電(50Hz/60Hz)首先經(jīng)過濾波電路濾波，用來阻止用于道路照 明的智能調(diào)光高頻無極燈產(chǎn)生的諧波反饋到交流電網(wǎng)，以抑制對電網(wǎng)的污染和對電子設備 的干擾，同時可以防止來自電網(wǎng)的干擾侵入后面電路；然后經(jīng)過全波橋式整流電路和電容 C6，變成紋波較小的直流電，其幅值為311V ；通過功率因數(shù)校正電路，可以獲得較低的電流 諧波畸變，提高功率因數(shù)達0. 99 ；可選時智能調(diào)光電路，經(jīng)過芯片的控制，設定調(diào)光時間， 定時改變升壓后的直流電壓幅值；半橋逆變電路采用自激振蕩模式，MOS管Q2、Q3交替導 通，產(chǎn)生2. 65MHz高頻信號；通過輸出匹配電路的電感、電容選擇來匹配無極燈燈體，實現(xiàn) 功率的選擇。在圖2中，在工頻電網(wǎng)對無極燈供電時，可選時智能調(diào)光電路模塊同時開始計時 工作，此時，繼電器B工作在默認狀態(tài)下，即1、2和3、4腳導通，此時導線Netl和Net2導通， 此時高頻無極燈的功率為150W。通電之后，芯片IC3通過電阻R18 R19和電容C18的振 蕩周期來計算時間，到達設定時間后，芯片IC3驅(qū)動三極管Q5導通。光耦I(lǐng)C2的1、2腳導 通，電流從Vcc經(jīng)過光耦I(lǐng)C2的1、2腳之間的發(fā)光二極管和三極管Q5構(gòu)成回路而導通。同 時光耦I(lǐng)C2的6、4腳探測到光信號，電路由Vcc經(jīng)過光耦器IC2的6、4腳、繼電器B的7、8 腳導通，構(gòu)成回路。在此時，繼電器B開始工作，繼電器B的5、6和3、4腳導通，導線Netl 和Net3導通，無極燈開始進行調(diào)光。繼電器B為雙刀雙擲功率繼電器，繼電器B的7、8腳 為其線圈的兩端。在圖2中，在芯片IC3的引腳10處，增加了電阻R20、開關(guān)SW，如斷開關(guān)SW，芯片 IC3計時工作在電阻R18 R19和電容C18模式下，工作時間為4(或5/6)小時；如閉合開 關(guān)SW，芯片IC3計時工作在電阻R19、R20并聯(lián)之后，與電阻R18、電容C18諧振模式下，工作 時間為7(或8)小時。在圖3中，功率因數(shù)校正電路構(gòu)成為電容C6之后到電阻Rll之前的這一段，在電 路設計時，合理選擇升壓變壓器Tl的電感量，芯片ICl通過檢測反饋輸入，電阻R8和R9之 間不串聯(lián)入電阻R10。在實際電路的設計和調(diào)試中，在不串聯(lián)入電阻RlO的情況下，升壓后 的直流電壓Vdc可以輸出為常規(guī)的400V;在串聯(lián)入電阻RlO的情況下，升壓后的直流電壓Vdc 會降低，無極燈光源的整套輸出功率也會降低，但光效變化不大，整體光通量略有下降。在
6升壓變壓器的氣隙選擇合理的情況下，直流電壓Vdc可以選擇下降到310V。如果選擇無極 燈的原先功率為150W，經(jīng)過調(diào)光后，功率會下降為(310/400) X 150W = 116W，節(jié)電率達到 22.5%。在預先的電路設計中，如果將初始電壓提高，設計好相關(guān)匹配電路，調(diào)光后的節(jié)電 率仍有提高。在電路的調(diào)光前后，芯片ICl會由引腳1及時檢測電路的反饋輸入，自動調(diào)整， 因此調(diào)光前后，功率因數(shù)不會發(fā)生大的變化。由于功率因數(shù)校正電路后方進行了大電解電 容ClO的補償作用，在可選時智能調(diào)光電路模塊的檔位進行切換時，無極燈并不會閃爍。在電路模塊設計過程中，充分考慮了道路照明的特點，通過電阻電容的偏差范圍 選擇，特意增加了模糊時間功能，具體時間為6小時，有6分鐘的模糊時間，使得道路上的高 頻無極燈不會同時調(diào)光，產(chǎn)生視覺沖擊，實現(xiàn)安全駕駛之余的節(jié)能。通過設計諧振周期，可以設計不同的并聯(lián)電阻，對無極燈的調(diào)光時間進行設定，實 現(xiàn)可選擇時間調(diào)光模式。且圖2的可選時智能調(diào)光電路可以做成單獨的一個電路模塊，可 以在施工的過程中，進行設定時間；也可以通過導線放置到路燈的燈桿的底部，方便根據(jù)時 域、季節(jié)的不同來調(diào)節(jié)高頻無極燈調(diào)光的時間。
權(quán)利要求1.一種用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，包括濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正 電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路、可選時智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈，其特征在于 整流電路與濾波電路和功率因數(shù)校正電路連接，功率因數(shù)校正電路與可選時智能調(diào)光電路 和半橋逆變電路連接，半橋逆變電路與輸出匹配電路和保護電路連接，輸出匹配電路與保 護電路和無極燈連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的功 率因數(shù)校正電路由電阻R1-R10、電容C7-C11、二極管D1-D2、變壓器T1、M0S管Ql和芯片ICl 組成，其中芯片ICl為MC33^2，電阻Rl的一端與整流電路、電阻R3的一端和變壓器Tl輸 出的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2、電容C8的一端和芯片ICl的3腳連接，電阻R3 的另一端與電容C9的一端、二極管Dl的陰極和芯片ICl的8腳連接，二極管Dl的陽極與 電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與電阻R5的一端和變壓器Tl輸入的一端連接，電阻 R5的另一端與芯片ICl的5腳連接，變壓器Tl輸出的另一端與二極管D2的陽極和MOS管 Ql的漏極連接，二極管D2的陰極與半橋逆變電路和電阻R8、電容CIO、Cll的一端連接，電 阻R8的另一端與導線Netl和芯片ICl的1腳連接，電阻R9、R10的一端接導線Net2，電阻 RlO的另一端接導線Net3，導線Netl、Net2和Net3與可選時智能調(diào)光電路連接，MOS管Ql 的源極與電阻R7的一端和芯片ICl的4腳連接，MOS管Ql的柵極與電阻R6 —端連接，電 阻R6的另一端與芯片ICl的7腳連接，電容C7的一端與芯片ICl的2腳連接，電容C7-C11 的另一端、電阻R7、R9的另一端、芯片ICl的6腳和變壓器Tl輸入的另一端共同接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的 半橋逆變電路由電阻Rll、R12、電容C12、C13、C15、觸發(fā)二極管D4、二極管D3、穩(wěn)壓二極管 D7 D10、M0S管Q2 Q3和變壓器T3組成，電阻Rll的一端與功率因數(shù)校正電路和MOS管 Q2的漏極連接，電阻Rll的另一端與電阻R12、電容C12的一端和二極管D3的陽極連接，電 阻R12的另一端與觸發(fā)二極管D4的1腳和電容C13的一端連接，觸發(fā)二極管D4的2腳與變 壓器T3的1腳和電容C15的一端連接，電容C15的另一端與輸出匹配電路連接，MOS管Q2 的柵極與與穩(wěn)壓二極管D7的陽極和變壓器T3的3腳連接，變壓器T3的5腳接保護電路， 穩(wěn)壓二極管D7的陰極接穩(wěn)壓二極管D8的陰極，穩(wěn)壓二極管D8的陽極與輸出匹配電路、MOS 管Q2的源極、MOS管Q3的漏極、變壓器T3的4腳和二極管D3的陰極連接，MOS管Q3的柵 極與保護電路和穩(wěn)壓二極管D9的陽極連接，穩(wěn)壓二極管D9的陰極接穩(wěn)壓二極管DlO的陰 極，電容C12、C13的另一端、變壓器T3的2、6腳、穩(wěn)壓二極管DlO的陽極和MOS管Q3的源 極共同接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的輸 出匹配電路由扼流電感T2和電容C14、C16組成，扼流電感T2初級繞組的一端和半橋逆變 電路連接，扼流電感T2初級繞組的另一端與半橋逆變電路和電容C14、C16的一端連接，電 容C14的另一端接無極燈的一端，扼流電感T2通過次級繞組與保護電路連接，電容C16的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的保 護電路由扼流電感T2、二極管D5、穩(wěn)壓二極管D6、電阻R13、R14、電容C17和可控硅Q4組 成，扼流電感T2次級繞組的一端接二極管D5的陽極，二極管D5的陰極與電阻R13、R14 一 端連接，電阻R13的另一端與電容C17的一端和穩(wěn)壓二極管D6的陰極連接，穩(wěn)壓二極管D6的陽極接可控硅Q4的控制極，可控硅Q4的一端與半橋逆變電路連接，扼流電感T2通過初 級繞組與輸出匹配電路連接，可控硅Q4的另一端、電阻R14的另一端、電容C17的另一端和 扼流電感T2次級繞組另一端共同接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，其特征在于所述的可 選時智能調(diào)光電路由光耦I(lǐng)C2、芯片IC3、繼電器B、三極管Q5、電容C18、C19、電阻R15-R20 和開關(guān)SW組成，其中光耦I(lǐng)C2為K3021，芯片IC3為HEF4060BT，光耦I(lǐng)C2的1、6腳接直流 電源VCC，光耦I(lǐng)C2的2腳接三極管Q5的發(fā)射極，三極管Q5的集電極接電阻R16的一端，三 極管Q5的基極接電阻R15的一端，電阻R15的另一端接芯片IC3的3腳，電容C19的一端 和芯片IC3的16腳接直流電源VCC，電容C19的另一端接芯片IC3的13腳，芯片IC3的9、 10、11腳分別接電容C18、電阻R18、電阻R17的一端，電阻R18的另一端與電阻R19的一端 和開關(guān)SW的一端連接，開關(guān)SW的另一端接電阻R20的一端，電容C18的另一端與電阻R17、 R19、R20的另一端連接，光耦I(lǐng)C2的4腳與繼電器B的7腳連接，繼電器B的1、2腳接導線 Net2，繼電器B的3、4腳接導線Netl，繼電器B的5、6腳接導線Net3，導線Netl、Net2、Net3 接功率因數(shù)校正電路，電阻R16的另一端、芯片IC3的8腳和繼電器B8腳共同接地。
專利摘要一種用于道路照明的智能調(diào)光高頻無極燈，屬于電光源控制技術(shù)領(lǐng)域。包括濾波電路、整流電路、功率因數(shù)校正電路、半橋逆變電路、輸出匹配電路、可選時智能調(diào)光電路、保護電路和無極燈，其特征在于整流電路與濾波電路和功率因數(shù)校正電路連接，功率因數(shù)校正電路與可選時智能調(diào)光電路和半橋逆變電路連接，半橋逆變電路與輸出匹配電路和保護電路連接，輸出匹配電路與保護電路和無極燈連接。優(yōu)點能使功率因數(shù)值保持在0.99以上；系統(tǒng)自動調(diào)光，節(jié)能率達到22.5％以上；根據(jù)不同的區(qū)域、氣候和季節(jié)以及不同道路的實際情況來決定控制器的調(diào)節(jié)時間；高頻無極燈不會出現(xiàn)閃爍；避免整條道路在某一時刻同時調(diào)光導致照度突降；控制距離遠，可以裝于燈桿底部，方便設置。
文檔編號H05B41/38GK201888006SQ20102058142
公開日2011年6月29日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者沈建青, 王偉, 王成豹 申請人:江蘇好的節(jié)能光電科技有限公司