CN201178507Y

CN201178507Y - 发光二极管交通灯恒流自动调光电源

Info

Publication number: CN201178507Y
Application number: CNU2008200629085U
Authority: CN
Inventors: 陈坤华; 曹型勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2018-04-14

Abstract

发光二极管交通灯恒流自动调光电源，在交流电源和负载间顺次串联交流保护滤波电路、整流滤波电路、门控保护电路、含开关电路的高频集成电路和采光调光分流电路。通过采光调光中光敏电阻和光耦芯片对交通灯环境亮度进行检测，由含PI开关电源一体化芯片的高频集成电路控制，再经分流电路调整负载电流大小，实现夜间灯光自动降到白天的约3/4，满足行人在白夜为安全行驶对灯光强弱的不同需求。从黄昏到夜间至到第二天黎明，信号灯单只LED自动以5mA～18mA电流工作，节电30％～45％。且LED夜间低电流工作，减缓亮度衰减，延长使用寿命。通过保护电路和高频集成电路等实现抗电流冲击、短路、开环、欠压、过压、锁存关断等保护。此直流电源可替代现有西门子控制器电源，减少隔离变压器，成本降低。

Description

发光二极管交通灯恒流自动调光电源

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种用于发光二极管LED交通灯的直流电源，属电热、电照明类(H05B)和电源控制或调节类(H02M)。

(二)背景技术：

现有国内生产的发光二极管(LED)制作的交通信号灯中，驱动LED的电压各个生产的厂家采用的均不一样，其发光二极管亮度，老化快慢都存在差异。在同一光强的LED交通灯，在阳光下可明显看见红、黄、绿的颜色，但在夜间亮度较弱的地方这种交通灯LED的强光就特别耀眼，若在近距离的主要观察方向灯光太亮，使驾驶员或行人经常发生眩目现象，成为交通隐患。为此对LED交通灯提出了调光和相应的节能功能的设计需求。由于LED的PN结稳压特性，在温度不同的情况下内阻会发生变化，因此不能采用传统的改变元件温度的调光方式。

同时，目前我国交通部门的灯，电源发热大，还有的用变压器，特别在电流大时，发热更加厉害，由此容易出现故障，发光二极管不好排列，坏了一只会影响其它的LED发光，必须加稳压二极管，但增大成本。因此提出了设计工作状态不发热且成本低的恒流自动调光电源的需求。

(三)发明内容：

本实用新型提出的发光二极管交通灯恒流自动调光电源，主要是利用发光二极管的稳压特性研发的。其目的之一是满足驾驶员等行人在白天和黑夜为安全行驶对灯光强弱的不同需求；目的之二是节电和防止电源发热故障等。其技术方案如下：

发光二极管交通灯恒流自动调光电源，包括输入端的交流电源1和输出端的LED负载电路7，其特征是

输入端的交流电源1和输出端的LED负载电路7间顺次串联整流滤波电路3、含开关电路的高频集成电路5和采光调光分流电路6。

上述交流电源1和整流滤波电路3间可串联交流保护滤波电路2，其内包括保险丝F₂、压敏电阻YR、热敏元件NTC、滤波电容C₂和电阻R₂。上述整流滤波电路3内设有桥式整流电路3.1和并联滤波电容形成的滤波电路3.2。

在上述整流滤波电路3和高频集成电路5间可增设门控保护电路4，其内包括场效应门控器件Q₄、稳压二极管D₄、D₄₁、二极管D₄₂，电容C₄和电阻R₄₁、R₄₂；延时电容C₄₁、电感L₄和电阻R₄₃。上述含开关电源芯片的高频集成电路5内包括高频集成开关电源芯片IC₅、二极管D₅₁、D₅₂、电容C₅、C₅₁、C₅₂、电感L₅₁、L₅₂和电阻R₅₀、R₅₁、R₅₃、R₅₅。上述采光调光分流电路6内包括光耦芯片IC₆、三极管Q₆、光敏电阻R₆₀、可调电阻R₆₁、固定电阻R62、R63、R₆₄及电容C₆₁。

本实用新型有益效果：

1)本实用新型提供一种按负载大小电流不变控制电流的恒流自动调光电源。设含光敏电阻和光耦的采光电路对交通信号灯的环境亮度进行检测：太阳光强时，光敏电阻呈现低电阻状态，分流电路工作，光耦IC₆发光变大，信号灯LED上的负载电流与分流电路等值，信号灯呈现高亮度；反之太阳光弱时，光敏电阻呈现高电阻状态，光耦发光减小，分流电路工作，LED上的负载电流就减小，信号灯亮度降低。使交通灯亮度自动变化，实现了在夜间自动将交通灯的光强降低到白天的3/4左右，为200～300cd(坎德拉)，由此满足驾驶员等行人在白天和黑夜为安全行驶对灯光强弱的不同需求。由采光电路检测高频集成电路5控制，可通过调整分流电流的大小实现5mA～120mA的恒流，从黄昏到夜间至到第二天黎明，信号灯单只LED自动地以5mA～18mA工作电流工作，节省电能约30％～45％。

2)通过设置交流保护滤波电路2、门控保护电路4和高频集成电路5等实现抗电流冲击、短路、开环、欠压、过压、锁存关断、持续低电压输入电源输出扰动，交流输入断开快速锁存复位等保护。

3)调光功能使LED夜间工作在低电流状态，减缓发光器件LED的亮度衰减，延长了LED的使用寿命。

4)用本恒流自动调光电源制作的两组LED交通灯接于西门子控制器上试验，没发现控制器跳，并没有发生冲突。证明此电源可替代现有西门子控制器电源，由此一组灯可减少现有电源内的隔离变压器三个，大约减少成本60元。

5)采用本恒流自动调光电源灯盘，因工作状态不发热，排列发光二极管时不用加稳压二极管，由此灯成本减少约5元。

(四)附图说明：

图1本实用新型电路框图

图2本实用新型实施例1电路图

(五)具体实施方式：

实施例1：见图1，见图2，

交流电源1为市电在165-260V。交流保护滤波电路2其内由保险丝F₂、压敏电阻YR、热敏元件NTC、并联的滤波电容C₂和电阻R₂、R₂₁组成(也可不设R₂₁)。其功能为：控制电压的波动和冲击；短路及开环保护；输入电压欠压及过压保护，反馈补偿。

整流滤波电路3由桥式整流电路3.1和直流输出端并联四支路滤波电容C₃₁、C₃₂、C₃₃、C₃₄形成的滤波电路3.2组成。桥式整流电路3.1将交流市电变为脉动直流，再由滤波电路3.2进行滤波。

门控保护电路4，其内设有场效应门控器件Q₄、稳压二极管D₄、D₄₁、二极管D₄₂，电容C₄和电阻R₄₁、R₄₂；延时电容C₄₁、电感L₄和电阻R₄₃。其中并联的稳压二极管D₄₁，用于提供门控电路的电压及设定最低交流工作电压。

串联的二极管D₄₂，用于Q4关闭时，避免负载端电压反冲以及将滤波和门控电路分开。门控保护电路4功能为：过载或开环故障时的锁存关断保护；防止了在持续低电压输入波动时电源输出扰动，并且在交流输入断开时快速锁存复位。

含开关电源芯片的高频集成电路5为交通灯专业用，它与采光调光分流电路6结合实现负载恒流输出。由采光电路检测将信号传入由高频集成电路5控制，调整分流电流大小实现5mA～120mA的恒流。有可调电阻控制输出电流的大小。其内由高频集成开关电源芯片IC5、二极管D51、D52、电容C5、C51、C52、电感L₅₁、L₅₂、电阻R50、R51、R52、R53、R54、R55(也可不设R52、R54)等组成。

芯片IC₅采用PI公司电源控制芯片系列，即PI开关电源一体化芯片。(型号TNY267P、TNY268P等)，IC₅峰值负载时工作频率在80KHZ-264KHZ。它的特点700VHV-FET额定值、自行供电、迟滞过热关断、频率调制降低EMI、输入电压欠压检测、待机及空载低功耗、功率限制。采用双频率采样方式可降低输出纹波；芯片选用严格的I²f(限流点过压、过流、限流保护)参数提高了器件输出功率的能力并将过载功率最小化，漏极自行供电无须偏压绕组，效率比RCC高出2到5。芯片导通时间延长将在开关机时减小对器件的应力要求，芯片级精确热关断142度及自动恢复功能提供了系统级的过载保护并无需人工复位。自适应的I_LIMIT(芯片IC₅电流内部限流值)降低高压输入时的过载功率，自适应的最大脉冲导通时间延长特性提高低电压输入时的峰值输出功率。

二极管D₅₁作为开/关控制，可省去补偿元件并可以选用低成本的齐纳稳压管做参数来实现输出电压的精确稳定；开关控制维持在整个负载范围内的恒效率操作。二极管D52和电阻R55提供严格的电流控制参数容差及自动启动。设芯片偏置电阻R₅₁和R₅₂可将空载功耗降低到50mW以下。设置的电阻R₅₃及R₅₄欠压锁定，在通电/短路的断电时可防止输出的不良波动。电阻R₅₀为经调制的反馈阀值可防止出现群脉冲，降低输出电压纹波。电容C5用于减小EMI传导环路，传导环路由C5与IC5组成。电容C₅₁使用单电容，选择I_LIMIT典型值)，实现设计灵活性。C₅₂为防电压波动的旁路电容。电感L₅₁为反馈滤波电感，可避免输出的波动。电感L₅₂为输出儲能电感。

采光调光分流电路6内由光耦芯片IC₆、三极管Q₆、光敏电阻R₆₀、可调电阻R₆₁、固定电阻R62、R63、R64、R65(也可不设R65)及环路电容C₆₁、旁路电容C₆₂组成。其中含光耦芯片IC₆和光敏电阻R₆₀的采光电路对交通信号灯的环境亮度进行检测；负载大小利用芯片IC₆光隔来控制IC₅高频开关控制电压来达到电路电流的控制。三级管Q6和光敏电阻R6组成自动调光。分流电路由可调电阻R₆₁、固定电阻R62、R63、R64、R65等构成。太阳光强时，光敏电阻R₆₀呈现低电阻状态，光耦IC₆发光小，分流电路工作，信号灯LED上的负载电流大，交通信号灯呈现高亮度；反之太阳光弱时，负载电流减小，信号灯亮度弱。

Claims

1.发光二极管交通灯恒流自动调光电源，包括输入端的交流电源(1)和输出端的LED负载电路(7)，其特征是

输入端的交流电源(1)和输出端的LED负载电路(7)间顺次串联整流滤波电路(3)、含开关电源芯片的高频集成电路(5)和采光调光分流电路(6)。

2.按权利要求1所述恒流自动调光电源，其特征是在交流电源(1)和整流滤波电路(3)间串联交流保护滤波电路(2)。

3.按权利要求2所述恒流自动调光电源，其特征是交流保护滤波电路(2)内包括保险丝F₂、压敏电阻YR、热敏元件NTC、滤波电容C₂和电阻R₂。

4.按权利要求1所述恒流自动调光电源，其特征是整流滤波电路(3)内设有桥式整流电路(3.1)和并联滤波电容形成的滤波电路(3.2)。

5.按权利要求4所述恒流自动调光电源，其特征是在整流滤波电路(3)和高频集成电路(5)间设门控保护电路(4)，其内包括场效应门控器件Q₄、稳压二极管D₄、D₄₁、二极管D₄₂，电容C₄和电阻R₄₁、R₄₂；延时电容C₄₁、电感L₄和电阻R₄₃。

6.按权利要求1所述恒流自动调光电源，其特征是所述含开关电源芯片的高频集成电路(5)内包括高频集成开关电源芯片IC₅、二极管D₅₁、D₅₂、电容C₅、C₅₁、C₅₂、电感L₅₁、L₅₂和电阻R₅₀、R₅₁、R₅₃、R₅₅。

7.按权利要求6所述恒流自动调光电源，其特征是芯片IC₅采用PI公司电源控制芯片系列；二极管D₅₁选用齐纳稳压管。

8.按权利要求1所述恒流自动调光电源，其特征是采光调光分流电路(6)内包括光耦芯片IC₆、三极管Q₆、光敏电阻R₆₀、可调电阻R₆₁和固定电阻R62、R₆₃、R₆₄及电容C₆₁。