專利名稱：Led混光高效節(jié)能路燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED混光高效節(jié)能路燈。
背景技術(shù)：
人眼視覺特征—— 光線經(jīng)過晶狀體聚焦到視網(wǎng)膜上，視網(wǎng)膜的兩種細胞1、桿狀細胞負責感知光亮 度；2、錐狀細胞負責感知色度。
人眼"明視覺"特征 正常視覺條件下，在有效亮度> 3. 5cd/m2時，桿狀細胞感知物體輪廓，錐狀細胞
感知物體表面顏色。此時人眼對黃綠光最敏感 人眼"中間視覺"特征 過渡狀態(tài)下有部分錐狀和桿狀細胞工作 藍綠光較紅光更為明亮 人眼"暗視覺"特征 低亮度條件下，在亮度< 0. 035cd/m2時錐狀細胞不發(fā)生作用，不能分辨顏色，桿 狀細胞起作用，使物體輪廓有一定的能見度，此時人眼對藍綠光最敏感 高壓鈉燈光源的明視覺性較好，但中間視覺特征不好，但實際路燈照明亮度都在 0. l-3cd/m2在中間視覺特征范圍內(nèi)與暗視覺范圍內(nèi)，所以高壓鈉燈在實際路燈照明時人眼 視覺亮度不夠好。 白光的顯色性要比黃光優(yōu)越。 白光是復(fù)合光易于辨別道路和周邊環(huán)境的顏色，更好的保證了道路行駛的安全性 和舒適性。白光比黃光的可視性好。研究顯示白光更容易被視覺神經(jīng)感受到.
普通高壓鈉燈路燈分析 高壓鈉燈以其高光效，高透霧性，壽命長，價格便宜等優(yōu)勢得以在室外道路照明領(lǐng) 域廣泛應(yīng)用。但普通高壓鈉燈燈具也有其缺點如1、下半夜由于電網(wǎng)電壓上升，燈功率也同 時隨之上升造成燈過載，所以普通高壓鈉燈實際使用壽命只有幾千小時，與18000小時的 實驗室測試壽命相差甚遠。2、高壓鈉燈所發(fā)的光色是金黃色的，黃光的低顯色性使得周圍 的環(huán)境，道路和人都呈現(xiàn)出不自然的狀態(tài)。3、傳統(tǒng)電感型鎮(zhèn)流器功耗大，效率低

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供LED混光高效節(jié)能路燈。 本發(fā)明目的是為了避免傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器高壓鈉燈的下述缺陷"1、下半夜由于電 網(wǎng)電壓上升，燈功率也同時隨之上升造成燈過載，導致壽命縮短光衰過快。2、高壓鈉燈所發(fā) 的光色是金黃色的，黃光的低顯色性使得周圍的環(huán)境，道路和人都呈現(xiàn)出不自然的狀態(tài)。3、 傳統(tǒng)電感型鎮(zhèn)流器功耗大，效率低"等；本發(fā)明提供一種暖白光高顯色指數(shù)的路燈，且比傳 統(tǒng)路燈更節(jié)能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 LED混光高效節(jié)能路燈，其特征在于高壓鈉燈裝在高壓鈉燈反光器內(nèi)，高壓鈉燈 反光器安裝在混光路燈燈具內(nèi)，在位于高壓鈉燈反光器的外圍，混光路燈燈具的下殼體上 安裝LED燈，以混光路燈燈具為安裝基點的多個LED燈環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器的周圍； AC220V市電連接電子鎮(zhèn)流器的電源輸入端，電子鎮(zhèn)流器有兩個輸出端， 一端接高壓鈉燈，一 端接LED燈。 LED鋁殼外殼體與球頭鋁件鎖緊圈共同鎖緊在其內(nèi)部的球形LED內(nèi)殼，大功率的 LED安裝在球形LED內(nèi)殼內(nèi)部構(gòu)成；LED燈內(nèi)部殼體是球形的，可以轉(zhuǎn)動的，照射角度可調(diào) 的。 環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器外圍的LED燈由藍光和白光兩種顏色的LED燈組成。
在電子鎮(zhèn)流器電源輸入端設(shè)有避雷電路，避雷電路由陶瓷氣體放電管和壓敏電阻 組成，使用單片機加上延時程序?qū)崿F(xiàn)延時功能，再由單片機控制相應(yīng)的電子開關(guān)，再由電子 開關(guān)投切相應(yīng)阻容元件改變鎮(zhèn)流器的振蕩頻率或占空比，實現(xiàn)路燈的時控變光功能。
功率因數(shù)校正電路的儲能電感L2副線圈產(chǎn)生的電能通過整流/濾波/穩(wěn)壓后為 鎮(zhèn)流器的其他附屬電路供電，當電路出現(xiàn)異常時只要通過停止功率因數(shù)校正電路，即可讓 鎮(zhèn)流器的其他各附屬子電路因失電而停止工作，使整個鎮(zhèn)流器進入保護狀態(tài)。
做法 1.通過白色、藍色的LED與金黃色的高壓鈉燈混光，最后得到暖白光。提高了人眼 的暗視覺和中間視覺亮度，同時提高了顯色指數(shù)。 2.將LED環(huán)繞安裝在高壓鈉燈反光器以外，既避免了高壓鈉燈的高溫，同時提高 了混光的均勻性。 3.通過特殊設(shè)計的球頭型LED燈鋁外殼，使之能方便靈活的調(diào)節(jié)LED輔助光源的 照射方向及照射面積，從而實現(xiàn)了整個燈具"配光曲線圖"的微調(diào)，同時也能使混光更均勻。
4.使用電子鎮(zhèn)流器代替?zhèn)鹘y(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，降低了鎮(zhèn)流器功耗提高了整個燈具的發(fā) 光效率。 5.電子鎮(zhèn)流器中使用了有源功率因數(shù)校正電路，提高了功率因數(shù)同時也擴大了對 輸入電壓的適應(yīng)性，實現(xiàn)了輸入電壓在160V-260V母線電壓均能穩(wěn)定在400V，避免供電電 壓波動造成燈功率過載，降低了光衰。 6.在電子鎮(zhèn)流器中使用了單片機，實現(xiàn)了按照設(shè)定時間控制高壓鈉燈的燈功率， 從而實現(xiàn)了在路面人煙稀少的時間段，自動降低功率提高節(jié)能效果。 高壓鈉燈裝在高壓鈉燈反光器內(nèi)，高壓鈉燈反光器安裝在混光路燈燈具內(nèi)，在位 于高壓鈉燈反光器的外圍，混光路燈燈具的下殼體上安裝LED燈，以混光路燈燈具為安裝 基點的多個LED燈環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器的周圍。AC220V市電連接電子鎮(zhèn)流器的電源 輸入端，電子鎮(zhèn)流器有兩個輸出端，一端是接高壓鈉燈的，一端是接LED燈的。
本發(fā)明的有益效果是 1、由于高壓鈉燈工作時溫度較高，就連在反光器內(nèi)部溫度都很高！用大功率LED 燈在高壓鈉燈反光器外圍圍繞一圈，既得到了較好的混光效果同時也較好的解決了 LED燈 的散熱問題。 2、輔助光源LED燈的殼體采用外殼+球形內(nèi)殼結(jié)構(gòu)，即實現(xiàn)了靈活的調(diào)節(jié)?？墒?br> 4整體混光效果達到最好 1、3、采用高效高壓鈉燈(金黃色光)作為主光源照明，再用藍色和白色LED燈與其混光，最終得到了暖白色光，提高了人眼的"中間視覺亮度"，也提高了顯色指數(shù)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 圖1 :是混光燈具布局圖； 圖2 :是LED輔助光源球頭型鋁殼； 圖3 :是電子鎮(zhèn)流器原理框圖。 圖中 1.高壓鈉燈、2.LED燈、3.高壓鈉燈反光器、4.混光路燈燈具、 2. 1. LED鋁殼外殼體、2. 2.球頭鋁件鎖緊圈、2. 3.球形LED內(nèi)殼 5.功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊、6.方波振蕩模塊、7.啟動與保護控制模塊
具體實施例方式最佳實施例 高壓鈉燈1裝在高壓鈉燈反光器3內(nèi)，高壓鈉燈反光器3安裝在混光路燈燈具4內(nèi)，在位于高壓鈉燈反光器3的外圍，混光路燈燈具4的下殼體上安裝LED燈2，以混光路燈燈具4為安裝基點的多個LED燈2環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器3的周圍；AC220V市電連接電子鎮(zhèn)流器的電源輸入端，電子鎮(zhèn)流器有兩個輸出端，一端接高壓鈉燈l，一端接LED2燈。
LED鋁殼外殼體2. 1與球頭鋁件鎖緊圈2. 2共同鎖緊在其內(nèi)部的球形LED內(nèi)殼2. 3，大功率的LED安裝在球形LED內(nèi)殼2. 3內(nèi)部構(gòu)成；LED燈2內(nèi)部殼體是球形的，可以轉(zhuǎn)動的，照射角度可調(diào)的。 環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器3外圍的LED 2燈由藍光和白光兩種顏色的LED燈組成。 在電子鎮(zhèn)流器電源輸入端設(shè)有避雷電路，避雷電路由陶瓷氣體放電管和壓敏電阻
組成，使用單片機加上延時程序?qū)崿F(xiàn)延時功能，再由單片機控制相應(yīng)的電子開關(guān)，再由電子
開關(guān)投切相應(yīng)阻容元件改變鎮(zhèn)流器的振蕩頻率或占空比，實現(xiàn)路燈的時控變光功能。 功率因數(shù)校正電路的儲能電感L2副線圈產(chǎn)生的電能通過整流/濾波/穩(wěn)壓后為
鎮(zhèn)流器的其他附屬電路供電，當電路出現(xiàn)異常時只要通過停止功率因數(shù)校正電路，即可讓
鎮(zhèn)流器的其他各附屬子電路因失電而停止工作，使整個鎮(zhèn)流器進入保護狀態(tài)。 燈具結(jié)構(gòu) 高壓鈉燈1裝在高壓鈉燈反光器3內(nèi)，高壓鈉燈反光器3安裝在混光路燈燈具4
內(nèi)，在位于高壓鈉燈反光器3的外圍，混光路燈燈具4的下殼體上安裝LED燈2，即以混光
路燈燈具4為安裝基點的多個LED燈2環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器3的周圍。 LED燈2由LED鋁殼外殼體2. 1與球頭鋁件鎖緊圈2. 2共同鎖緊在其內(nèi)部的球形
LED內(nèi)殼2. 3，大功率的LED安裝在球形LED內(nèi)殼2. 3內(nèi)部構(gòu)成。 鎮(zhèn)流器電路結(jié)構(gòu) 市電經(jīng)由保險絲Fl到"防雷電路"，"防雷電路"由壓敏電阻MOV與三腳的陶瓷放電管GDT并聯(lián)構(gòu)成，市電經(jīng)過防雷電路后再到"EMC濾波及整流電路"，由Cl、 Ll、 C2、 C6組成濾波電路，按照附圖3的連接方式連接，主要起到吸收隔離高頻諧波的作用。整流橋DLl主要把50Hz的交流電轉(zhuǎn)變成100Hz的脈動直流電。在此分兩路，一路到"LED恒流驅(qū)動電路"點亮LED燈，另一路再到有源功率因數(shù)校正及穩(wěn)壓電路，實際有源功率因數(shù)校正及穩(wěn)壓電路是一個電路，同時"有源功率因數(shù)校正及穩(wěn)壓電路"兼?zhèn)浣o"高頻信號震蕩電路"、"單片機時控功率電路"、"信號整形與轉(zhuǎn)換電路"、"啟動與保護電路"供電顏流器的"啟動與保護電路"主要就是通過控制"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊⑤"的工作情況來實現(xiàn)控制整個鎮(zhèn)流器的保護的。"高頻信號震蕩電路":此電路主要負責產(chǎn)生約40KHz的方波，且方波的占空比可變，占空比受控于"單片機時控功率電路"，通過改變占空比來達到改變燈功率，即調(diào)光功能；再到"信號整形與轉(zhuǎn)換電路"由"信號整形與轉(zhuǎn)換電路"將單端信號轉(zhuǎn)換成雙端反相差分信號推動"功率放大電路"，經(jīng)電容C4輸出約40KHz的高頻高壓(約400V)方波，此方波電壓經(jīng)過輸出電感給高壓鈉燈供電。
各子電路功能原理介紹 防雷電路由MOV(壓敏電阻)和GDT(陶瓷放電管)按照附圖3的連接方式連接，主要通過吸收瞬間浪涌電壓來起到防雷作用。 EMC濾波及整流電路由Cl、 Ll、 C2、 C6組成濾波電路，按照附圖3的連接方式連接，主要起到吸收隔離高頻諧波的作用。整流橋DL1主要把50Hz的交流電轉(zhuǎn)變成100Hz的脈動直流電。 功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路
功率因數(shù)校正功能的實現(xiàn)方式 通過控制開關(guān)管VT1的導通時間，使電感L2電流呈臨界斷續(xù)的三角波變化，其平均值隨正弦波變化，本種功率因數(shù)校正技術(shù)可以使電路的功率因數(shù)達到0. 99以上，具體由Rl、 R2串聯(lián)分壓取樣電路向"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊"⑤提供輸入電壓和輸入電壓和相位信息；由L2的副線圈向"功率因數(shù)校正模塊"⑤提供電流過零信息，。VT1導通使L2蓄能，VT1截止關(guān)閉時L2對外釋放能量，通過Dl給C3充電，當電感中能量釋放完以后，二極管D1截止，電感L2電壓下降為零?？刂颇K檢測到電壓下降沿后，立即開通M0S管VT1，L2開始蓄能，實現(xiàn)了臨界導通工作模式。
穩(wěn)壓功能的實現(xiàn)方式 通過R4取樣輸出電壓，即母線電壓穩(wěn)壓在DC400V，當輸出電壓大于400V時"功率
因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊"⑤的"輸出"腳輸出的P麗波形寬度會減小，VT1的導通時間變
短，使L2儲能量降低，從而減少輸出能量，降低輸出電壓。當輸出電壓小于400V時"功率因
數(shù)校正模塊" 輸出P麗波形寬度會增大，VT1的導通時間變長，使L2儲能量增加，從而增
加輸出能量，增高輸出電壓。 異常保護功能的實現(xiàn)方式 1、"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊"⑤的"異常保護輸入腳"為低電平有效，正常工作時必須為高電平。 2、"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路"的輸入電壓必須低于輸出電壓30V以上，否則"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊"⑤進入保護模式，"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路"停止工作。
3、當VT1的導通電流過大，導致R3的壓降過大，超過IV時"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓
6控制模塊"⑤就停止工作，VT1截止。 4、 DC12V輸出端由"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊"⑤內(nèi)部把L2的副線圈感應(yīng)的電能通過整流濾波穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)換成DC12V電壓，為其他需要低壓供電的模塊電路供電，如單片機時控電路、方波振蕩模塊⑥、信號整形與轉(zhuǎn)換電路、啟動與保護控制模塊⑦。即如果"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路"停止工作，沒有DC12V輸出的話，其他各模塊電路會因失電而停
止工作。 振蕩電路功能 產(chǎn)生約40KHz的高頻方波，且此方波的占空比可以通過R5、與R6的投切來改變，
R5與R6都斷開時占空比就大，反之R5與R6都接入振蕩電路時占空比變小。 信號整形與轉(zhuǎn)換電路功能通過變壓器耦合，將單端信號轉(zhuǎn)換成雙端反相的差分信號。 半橋功率放大電路VT3與VT3按照附圖三的連接方式，組成推挽放大電路，由C4
作為輸出耦合電容，隔直。 高壓點火與保護電路 點火DC400V的母線電壓通過電阻R9給電容C5充電，當C5的電充滿時，C5兩端的電壓等于母線電壓DC400V，此時"啟動與保護控制模塊⑦"的"點火"腳輸出低電平，使繼電器J3吸合，使C5兩端電壓迅速降為0V，使L3副繞組電位突變，L3副繞組電感產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓來對抗C5的電壓突變，由于L3的主繞組匝數(shù)遠大于副繞組，故L3副繞組的400V電壓突變，感應(yīng)到L3的主繞組端就瞬間升壓成了數(shù)千伏，使高壓鈉燈擊穿點火，當高壓鈉燈點火成功后，必然會有燈電流。L4必然會感應(yīng)到燈電流，并輸出高頻交流電壓給"啟動與保護控制模塊⑦"的"燈電流取樣"腳，當"啟動與保護控制模塊⑦"收到燈電流的取樣電壓時，"點火"腳恢復(fù)為高電平，繼電器J3斷開，點火過程完成。 開路保護如果在L3產(chǎn)生點火的高壓后而收不到L4的燈電流取樣信號時，"啟動與保護控制模塊⑦"就判斷為燈開路故障，"保護輸出"腳就會輸出低電平信號，使"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路控制模塊"停止工作，從而導致其他各模塊因為沒有DC12V供電而全部停止工作，整個鎮(zhèn)流器進入保護狀態(tài)。此時功耗只有約0. 8W
短路保護 點火前的短路保護DC400V的母線電壓通過R7、 L3、高壓鈉燈、L4串聯(lián)分壓，如果燈短路R7、與L3的節(jié)點電壓必然會將的很低(接近0電位)通過隔離耦合電阻R8，把此低低電平信號送給"啟動與保護模塊"的"電壓取樣"腳后，"啟動與保護模塊"判斷為短路故障，"保護輸出"腳就會輸出低電平信號，使"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊⑤"停止工作，從而導致其他各模塊因為沒有DC12V供電而全部停止工作，整個鎮(zhèn)流器進入保護狀態(tài)。此時功耗只有約0. 8W 亮燈時的短路路保護亮燈時短路，必然會導致"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路"輸出負載過重，而使DC400V的母線電壓降低，當母線電壓低到接近"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓電路"的輸入電壓時，"功率因數(shù)校正與穩(wěn)壓控制模塊⑤"停止工作，從而導致其他各模塊因為沒有DC12V供電而全部停止工作，整個鎮(zhèn)流器進入保護狀態(tài)。此時功耗只有約0. 8W
單片機時控電路使用單片機+延時程序?qū)崿F(xiàn)延時功能，再由單片機控制繼電器Jl、 J2，再由Jl、 J2投切R5、R6改變鎮(zhèn)流器的振蕩頻率或占空比，實現(xiàn)路燈的時控變光功能
LED恒流源驅(qū)動電路只與高壓鈉燈整流器電路共用整流橋以前的電路，最大限度保證高壓鈉燈電路與LED恒流驅(qū)動電路分開獨立，主要功能就是為LED提供300-350mA的恒定電流，用于驅(qū)動LED發(fā)光。
此種鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)的有益效果是 1.通過功率因數(shù)校正及穩(wěn)壓電路(APFC)，增強了對供電電壓的適應(yīng)性，避免了因供電電壓偏高引起的，燈功率變大過載，導致光衰過快，即延長光源的使用壽命。實現(xiàn)了高功率因數(shù)，價低了輸電線路的線損； 2.通過使用單片機時控功率技術(shù)，按照人流高峰與低谷的時間規(guī)律來設(shè)定燈功率，實現(xiàn)了按需照明，提高了節(jié)電率； 3.防雷抗浪涌電壓性能好，在室外使用更穩(wěn)定； 4.具有輸出開路和短路保護功能，使其工作更穩(wěn)定安全。
權(quán)利要求
LED混光高效節(jié)能路燈，其特征在于高壓鈉燈(1)裝在高壓鈉燈反光器(3)內(nèi)，高壓鈉燈反光器(3)安裝在混光路燈燈具(4)內(nèi)，在位于高壓鈉燈反光器(3)的外圍，混光路燈燈具(4)的下殼體上安裝LED燈(2)，以混光路燈燈具(4)為安裝基點的多個LED燈(2)環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器(3)的周圍；AC220V市電連接電子鎮(zhèn)流器的電源輸入端，電子鎮(zhèn)流器有兩個輸出端，一端接高壓鈉燈(1)，一端接LED(2)燈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED混光高效節(jié)能路燈，其特征在于LED鋁殼外殼體(2. 1) 與球頭鋁件鎖緊圈(2. 2)共同鎖緊在其內(nèi)部的球形LED內(nèi)殼(2. 3)，大功率的LED安裝在球 形LED內(nèi)殼(2. 3)內(nèi)部構(gòu)成；LED燈(2)內(nèi)部殼體是球形的，可以轉(zhuǎn)動的，照射角度可調(diào)的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述LED混光高效節(jié)能路燈，其特征在于環(huán)形分布在高壓鈉燈反 光器(3)外圍的LED(2)燈由藍光和白光兩種顏色的LED燈組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED混光高效節(jié)能路燈，其特征在于在電子鎮(zhèn)流器電源輸 入端設(shè)有避雷電路，避雷電路由陶瓷氣體放電管和壓敏電阻組成，使用單片機加上延時程 序?qū)崿F(xiàn)延時功能，再由單片機控制相應(yīng)的電子開關(guān)，再由電子開關(guān)投切相應(yīng)阻容元件改變 鎮(zhèn)流器的振蕩頻率或占空比，實現(xiàn)路燈的時控變光功能。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED混光高效節(jié)能路燈，其特征在于功率因數(shù)校正電路的 儲能電感L2副線圈產(chǎn)生的電能通過整流/濾波/穩(wěn)壓后為鎮(zhèn)流器的其他附屬電路供電，當 電路出現(xiàn)異常時只要通過停止功率因數(shù)校正電路，即可讓鎮(zhèn)流器的其他各附屬子電路因失 電而停止工作，使整個鎮(zhèn)流器進入保護狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED混光高效節(jié)能路燈。其特征在于高壓鈉燈(1)裝在高壓鈉燈反光器(3)內(nèi)，高壓鈉燈反光器(3)安裝在混光路燈燈具(4)內(nèi)，在位于高壓鈉燈反光器(3)的外圍，混光路燈燈具(4)的下殼體上安裝LED燈(2)，以混光路燈燈具(4)為安裝基點的多個LED燈(2)環(huán)形分布在高壓鈉燈反光器(3)的周圍。AC220V市電連接電子鎮(zhèn)流器的電源輸入端，電子鎮(zhèn)流器有兩個輸出端，一端是接高壓鈉燈(1)的，一端是接LED(2)燈的；LED燈與高壓鈉燈混光后得到暖白光，提高了人眼的中間視覺亮度，提高了顯色性。通過使用能時控功率的電子鎮(zhèn)流器替代傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，使燈具整體的節(jié)能效果大大提升。
文檔編號F21Y113/02GK101761838SQ20101012343
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者程洲山 申請人:海南世銀能源科技有限公司