專利名稱：Led燈具的電源冗余裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及LED的終端控制器，具體涉及一種LED燈具的電源冗余裝置及方法。
背景技術：
LED作為新一代的光源，具有許多優(yōu)良性能，因其原理為PN結的電子躍遷與空穴復合的能量而發(fā)光，故為固態(tài)光源，加上高效穩(wěn)定的熒光粉技術，LED光源具有發(fā)光效率高、 耗電量少、壽命長、光色純、穩(wěn)定性高、安全性強、環(huán)保、抗震動等諸多傳統(tǒng)光源無法比擬的優(yōu)越性，是一種綠色環(huán)保的照明技術，在我國和全球節(jié)能減排的背景下，LED照明的來臨已經近在咫尺。LED的長壽命是其最為引人注目的特點，只要生產工藝正確并解決好散熱問題，那么LED燈具的壽命就可接近甚至達到100000小時。但由于LED工作環(huán)境苛刻，具有優(yōu)良輸出性能的電源都有用到電容，眾所周知，電容在電子產品中的壽命都較短，電容是電源的壽命短板，而在整個燈具系統(tǒng)中，電源是壽命的短板。因此，如何有效地對電源進行管理，提高電源及LED燈的使用壽命，是當前所面臨的問題。
發(fā)明內容本實用新型提供了一種LED燈具的電源冗余裝置，本實用新型根據設置的切換時間，能在兩臺或多臺LED驅動電源之間不間斷地進行切換，不但高效、安全、可靠地管理了燈具的電源，而且有利于電源及LED的壽命的延長。實現上述目的的技術方案如下LED燈具的電源冗余裝置，包括用于提供標準時鐘數據的時鐘發(fā)生器；以及單片機，該單片機將來自于時鐘發(fā)生器的數據信號與單片機內預設的時間進行比較，如果當前時間與單片機內預設時間相同則發(fā)出切換指令；以及至少兩個控制開關，每個控制開關根據單片機提供的切換指令信號進行導通或關閉；以及至少兩個LED恒流驅動電源，各LED恒流驅動電源根據控制開關的導通，將輸入的交流電處理為恒定的電流供給連接于該LED恒流驅動電源輸出端的LED作為工作電流；以及AC-DC微型開關電源，將交流電轉換為直流電提供給單片機以及控制開關；以及一個與單片機復位端連接的復位電路；以及 采樣放大電路，該采樣放大路將采集的LED恒流驅動電源的輸入電流進入放大后傳送給單片機。采用了上述方案，本實用新型LED燈的雙電源冗余裝置，通過單片機的控制，高效地管理了兩臺LED恒流驅動電源。兩臺LED恒流驅動電源都正常的情況下，每臺LED恒流驅動電源工作一定時間，休息一定時間，可以實現兩臺電源無間隙切換，提高燈具的整體工作效率，達到高效、安全、可靠地管理燈具的電源。另外，通過采樣檢測電源的輸入電流判斷兩臺LED恒流驅動電源是否正常，如果檢測到某臺LED恒流驅動電源故障，在進行切換時會屏蔽掉故障電源，只由正常LED恒流驅動電源提供輸出，并且報警提示故障。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的LED燈電源冗余的處理裝置的電路方框圖；圖2為本實用新型的LED燈電源冗余的處理裝置的電路原理圖；圖3為本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
參照圖1和圖2，本實用新型的LED燈具的電源冗余裝置，其由時鐘發(fā)生器、單片機、復位電路、控制開關、LED恒流驅動電源、繼電器開關、采樣放大電路以及AC-DC微型開關電源組成。下面對每部分進行詳細說明參見圖1和圖2，時鐘發(fā)生器用于為單片機提供標準時鐘數據。時鐘發(fā)生器由時鐘芯片U3及其外圍電路組成，時鐘芯片U3的型號為SD2405，該時鐘芯片是一種內置晶振、內置充電電池、具有標準12C接口的實時時鐘芯片，該時鐘芯片可以保證時鐘精度為 ±5ppm(在25度下)，即年誤差小于2. 5分鐘，為冗余裝置正常工作提供高標準時鐘。參照圖1和圖2，單片機U2將來自于時鐘發(fā)生器的數據信號與單片機內預設的時間進行比較，如果當前時間與單片機內預設時間相同則發(fā)出切換指令。單片機模塊U2是本實用新型的電源冗余裝置的核心，單片機模塊U2實時讀取時鐘發(fā)生器輸出的數據，判斷時間是否是凌晨零點，如果是則切換電源供電。參照圖1和圖2，復位電路與單片機的復位端連接。復位電路包括復位芯片U1，該復位芯片采用MAXIM公司的MAX813L，是單片機U2的外部硬件看門狗，防止異常情況下單片機死機，使單片機U2在強烈干擾下可以復位重新運行，相當于重新上電。復位芯片U1的引腳1與其引腳8腳相連接，可以監(jiān)視單片機在1.6s內是否正常操作過看門狗芯片；復位芯片U1的引腳7與單片機U2的引腳1連接，使得硬件看門狗芯片能夠控制單片機的復位，上電提供140ms的高電平，使得單片機可靠復位；復位芯片U1的引腳6腳與單片機的引腳2 連接，是看門狗芯片的握手連接端，接受單片機的控制，是與單片機連接的橋梁；復位芯片 U1的引腳3接地。復位芯片U1的引腳2與AC-DC微型開關電源的輸出端(5V直流電)連接，有監(jiān)視5V電壓功能，當低于4. 4V時，復位單片機。參照圖1和圖2，本實用新型中包含了兩個控制開關，以其中的一個為例進行說明?？刂崎_關根據單片機提供的切換指令信號進行導通或關閉。每個控制開關包括驅動開關TA，恒流電源開關RJA。該驅動開關根據單片機的切換指令進行導通或關閉，驅動開關為三極管。驅動開關TA的集電極接地，發(fā)射極接恒流電源開關RJA的一端，恒流電源開關RJA 的另一端連接到5V電源。驅動開關TA的基極通過電阻R4連接到單片機U2的引腳9。使得單片機能夠控制LED恒流驅動電源的電源開關。恒流電源開關RJA根據驅動開關的導通或關閉而進行導通或關閉，以使LED恒流驅動電源是否能連通交流電源。恒流電源開關RJA 為繼電器，該繼電器的線圈連接于驅動開關的輸出端，繼電器的觸頭分別與交流電源和LED 恒流驅動電源連接，繼電器的觸頭為雙刀雙擲開關，交流電源通過連接器J1輸出。[0022]參照圖I和圖2，本實用新型中包含了兩個LED恒流驅動電源，LED恒流驅動電源的型號為EUC-20(F035DV-CS01，以其中的一個為例進行說明。LED恒流驅動電源根據控制開關的導通，將輸入的交流電處理為恒定的電流供給連接于該LED恒流驅動電源輸出端的 LED作為工作電流。LED恒流驅動電源輸入線是三芯電纜，L (火線)、N (零線)、FG (保護地)，輸入電壓范圍AC90 305V，頻率47 63hz，其中L (火線)受恒流電源開關RJA的開關控制，接到常開觸點，能夠實現LED恒流驅動電源的開關。LED恒流驅動電源能輸出多路直流恒流電流，每組恒流輸出的正端都經過對應的輸出繼電器開關RT1，通過繼電器開關 RTl的作用増加了裝置的安裝性。該繼電器開關的雙刀雙擲開關連接在LED恒流驅動電源輸出端，繼電器開關的線圈連接于AC-DC微型開關電源的輸出端與地之間，在繼電器開關 RTl的線圈與地之間還連接一個驅動器Tl，驅動器Tl為三極管，驅動器Tl是LED恒流驅動電源的輸出控制繼電器的驅動部分，其集電極接地，發(fā)射極連接繼電器開關RTl的線圈的一端，繼電器開關RTl的線圈的另一端連接5V電源，驅動器Tl的基極通過電阻Rl連接單片機U2的引腳15，使得單片機可以控制LED恒流驅動電源輸出電流的開關。通過繼電器開關RTl的雙刀雙擲開關連接到LED光源的正極，對應組的恒流輸出負端都經過繼電器控制后，在連接到LED光源的負極，LED光源由多顆大功率LED燈珠串聯，這些多路輸出的LED 恒流驅動電源受單片機的控制，可以在兩路LED恒流驅動電源之間切換。參照圖I和圖2，本實用新型中包含了兩個采樣放大電路，以其中的一路為例進行說明。采樣放大路將采集的LED恒流驅動電源的輸入電流進入放大后傳送給單片機U2。采樣放大電路包括電流互感裝置，該電流互感裝置采集LED恒流驅動電源的輸入電流轉換為電壓信號；以及放大電路，該放大電路將電流互感裝置輸出的電壓信號放大后輸出到單片機。所述電流互感裝置包括電流互感器CTl以及采樣電阻R18。電流互感器是高精度電流互感器，輸出電流范圍是0 10mA，電流互感器的取樣電流經過取樣電阻R18轉換為交流電壓信號。再經過放大電路將信號放大后可以測量LED恒流驅動電源的工作電流，是單片機U2判斷LED恒流驅動電源是否正常工作的依據。放大電路包括運算放大器U4，該運算放大器U4的同相輸入端通過電阻R6與電壓互感裝置連接，在開關ニ極管的陰極端與地之間連接ー個濾波電容C4。運算放大器U4的型號為TLC2272，是TI公司的軌到軌低漂移放大器，能夠輸出滿幅度的電壓，運算放大器U4的反相輸入端還連ー個接電阻R5，電阻R5的另一端接地，運算放大器U4的輸出端與其反相輸入端之間連接ー個反饋電阻R9，組成正反饋放大電路，放大倍數G = 1+R9/R5，可以將電流互感器CTl交流信號放大到0 5V，運算放大器U4的輸出端連接電阻R10，電阻RlO的另一端連接到開關ニ極管ZDl的陽極端，通過開關ニ極管ZDl將運算放大器輸出的信號整流為脈動直流電壓信號，在經過濾波電容C4濾波后，得到平滑的直流電壓信號，連接到單片機U2的AD采樣輸入引腳12，完成了 LED恒流驅動電源的電流信號的采集。AC-DC微型開關電源將交流電轉換為直流電提供給單片機U2以及控制開關。 AC-DC微型開關電源輸出的信號經過電解電容C3濾波，提供質量更高的直流電壓，為單片機及其外圍電路提供5V的直流工作電壓，該組電壓的輸出與LED調光電源無關，完全獨立。參照圖3，本實用新型的LED燈具的電源冗余處理方法，包括以下步驟步驟1，單片機進行初始化，即單片機端ロ初始化、寄存器初始化、時鐘初始化；步驟2，單片機輸出信號至第一個控制開關，第一個控制開關導通后，受該第一個控制開關控制的LED恒流驅動電源接通輸入電流，LED恒流驅動電源輸出恒定的電流至LED 燈具，使LED燈具點亮；步驟21，通過采樣放大電路采樣受第一個控制開關控制的LED恒流驅動電源的輸入電流；步驟22，單片機判斷該輸入電流是否正常，若判斷結果為是，則進入步驟3 ；步驟23，若步驟22判斷結果為否，則單片機判斷受第二個控制開關控制的LED恒流驅動電源接通的輸入電流是否正常，若判斷結果為否，則發(fā)出報警信號并點燈故障指示燈，若判斷結果為是，則進入步驟4 ;步驟3，單片機對來自于時鐘發(fā)生器的數據信號與單片機內預設的時間進行比較， 判斷當前時間與單片機內預設時間相同；步驟4，如果當前時間與單片機內預設時間相同，則發(fā)出切換指令，使第一個控制開關斷開，使第二個控制開關導通，受該第二個控制開關控制的LED恒流驅動電源接通輸入電流，LED恒流驅動電源輸出恒定的電流至LED燈具，使LED燈具點亮；步驟41，通過另一個采樣放大電路采樣受第二個控制開關控制的LED恒流驅動電源的輸入電流；步驟42，單片機采樣放大電路判斷該輸入電流是否正常，若判斷結果為是，則進入步驟5，若判斷結果為否，則返回步驟2。步驟5，單片機對來自于時鐘發(fā)生器的數據信號與單片機內預設的時間進行比較， 再次判斷當前時間與單片機內預設時間相同，如相同，則返回步驟2后，按步驟2至步驟5 循環(huán)。本實用新型的工作過程如下參照圖2和圖3，單片機U2的引腳8，引腳9同時取反輸出，通過恒流電源開關RJA， RJB將兩個LED恒流驅動電源進行切換，同時單片機的引腳15輸出取反，通過恒流電源開關RJA切換LED光源的供電電源。同時實時采樣LED恒流驅動電源的工作電流，通過與工作電流的最低閥值比較判斷該路LED恒流驅動電源是否正常工作，如果正常則繼續(xù)判斷時間是否到凌晨零點；如果不正常則在采樣工作電流16次，16次判斷電流都不正常，則標識該路電源不正常，并通過點亮故障指示燈G1 (LED)，提示系統(tǒng)故障，并立即切換到另一路正常電源。在兩路LED恒流驅動電源都正常的情況下，通過凌晨零點(也可設置在其他任何時間)進行電源切換，實現了雙電源的無縫切換，理論上將燈具的壽命提供了一倍。
權利要求1.ー種LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，包括用于提供標準時鐘數據的時鐘發(fā)生器；以及單片機，該單片機將來自于時鐘發(fā)生器的數據信號與單片機內預設的時間進行比較， 如果當前時間與單片機內預設時間相同則發(fā)出切換指令；以及至少兩個控制開關，每個控制開關根據單片機提供的切換指令信號進行導通或關閉；以及至少兩個LED恒流驅動電源，各LED恒流驅動電源根據控制開關的導通，將輸入的交流電處理為恒定的電流供給連接于該LED恒流驅動電源輸出端的LED作為工作電流；以及 AC-DC微型開關電源，將交流電轉換為直流電提供給單片機以及控制開關；以及一個與單片機復位端連接的復位電路；以及采樣放大電路，該采樣放大路將采集的LED恒流驅動電源的輸入電流放大后傳送給單片機。
2.根據權利要求I所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，所述控制開關包括驅動開關，驅動開關根據單片機的切換指令進行導通或關閉；以及恒流電源開關，該恒流電源根據驅動開關的導通或關閉而進行導通或關閉，使LED恒流驅動電源是否接通交流電源。
3.根據權利要求2所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，所述驅動開關為三極管。
4.根據權利要求2所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，所述恒流電源開關為繼電器，該繼電器的線圈連接于驅動開關的輸出端，繼電器的觸頭分別與交流電源和LED 恒流驅動電源連接。
5.根據權利要求I所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，采樣放大電路包括電流互感裝置，該電流互感裝置采集LED恒流驅動電源的輸入電流轉換為電壓信號；以及放大電路，該放大電路將電流互感裝置輸出的電壓信號放大后輸出到單片機。
6.根據權利要求5所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，所述電流互感裝置包括電流互感器以及采樣電阻。
7.根據權利要求5所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，放大電路包括運算放大器，該運算放大器的同相輸入端與電壓互感裝置連接，運算放大器的輸出端與其反相輸入端之間連接ー個反饋電阻，運算放大器的輸出端連接ー個開關ニ極管，在開關ニ極管的陰極端與地之間連接ー個濾波電容。
8.根據權利要求I至7任意一項所述的LED燈具的電源冗余裝置，其特征在于，所述電源冗余裝置還包括一個繼電器開關，該繼電器開關的雙刀雙擲開關連接在LED恒流驅動電源輸出端，繼電器開關的線圈的一端與AC-DC微型開關電源的輸出端連接，繼電器開關的線圈的另一端連接驅動器，該驅動器的與單片機連接。
專利摘要本實用新型公開了一種LED燈具的電源冗余裝置，包括用于提供標準時鐘數據的時鐘發(fā)生器；以及單片機，該單片機將來自于時鐘發(fā)生器的數據信號與單片機內預設的時間進行比較，如果當前時間與單片機內預設時間相同則發(fā)出切換指令；以及至少兩個控制開關，每個控制開關根據單片機提供的切換指令信號進行導通或關閉；以及至少兩個LED恒流驅動電源；以及一個與單片機復位端連接的復位電路；以及采樣放大電路。本實用新型能在兩臺LED驅動電源之間不間斷地進行切換，不但能高效、安全、可靠的管理燈具的電源，而且有利于電源及LED的壽命的延長。
文檔編號H05B37/03GK202353900SQ201120461150
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2011年11月18日
發(fā)明者楊湖光, 胡棟, 陳祿文 申請人:重慶四聯光電科技有限公司