專(zhuān)利名稱(chēng)：Led照明燈亮度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種LED照明燈亮度控制裝置。
背景技術(shù)：
目前在公路隧道照明、城市道路照明中，幾乎都采用高壓鈉燈，近兩年已有少量公 路隧道和城市道路采用了 LED燈，但這些燈具都存在一個(gè)共同的不足，就是它們的亮度不 能任意變化，不能根據(jù)實(shí)際需求提供照明功率。在公路隧道照明領(lǐng)域，規(guī)范要求洞內(nèi)亮度是洞外亮度的3.5%，而洞外亮度受天 氣、季節(jié)和時(shí)辰的影響相當(dāng)大。以一個(gè)洞外亮度為3000cd/m2的隧道為例，其夏至?xí)r洞外中 午的最大亮度為3000cd/m2，秋分時(shí)洞外的最大亮度約為1860cd/m2，冬至?xí)r洞外的最大亮 度僅為842cd/m2，此外，早、晚和陰天的洞外亮度可低至lOOcd/m2以下。目前我國(guó)隧道照明 白天大多按照四級(jí)調(diào)光方式，即晴天、多云、陰天和重陰天四個(gè)亮度等級(jí)。這四個(gè)亮度等級(jí) 大多不分季節(jié)以及上午、中午和下午，而隧道照明設(shè)計(jì)必須是以夏至晴天中午的洞外最大 亮度為基數(shù)進(jìn)行計(jì)算的，因此能耗的浪費(fèi)相當(dāng)巨大。圖1為高壓鈉燈的照明功率線(xiàn)，圖2為L(zhǎng)ED燈的照明功率線(xiàn)，圖3為實(shí)際LED燈的 功率需求曲線(xiàn)，其中，圖1、2、3中每條線(xiàn)下部的面積為該種燈具當(dāng)日加強(qiáng)照明的總能耗，最 上面的一條即Al、A2、A3均是高壓鈉燈的晴天照明功率線(xiàn)，所標(biāo)的能耗百分比均是指與鈉 燈晴天能耗進(jìn)行的比較。在圖1中，B1、C1、D1、E1、F1分別是鈉燈在多云、陰天、重陰天、夏 至白天、年平均白天的照明功率曲線(xiàn)；在圖2中，B2、C2、D2、E2分別為L(zhǎng)ED燈在晴天、多云、 陰天、重陰天的照明功率曲線(xiàn)；在圖3中，B3、C3、D3、E3分別為L(zhǎng)ED燈的晴天、夏至白天、年 平均白天、冬至白天的照明功率需求曲線(xiàn)。在一年的四個(gè)節(jié)氣中，春分與秋分時(shí)節(jié)的晴天照 明功率曲線(xiàn)與年平均晴天照明功率曲線(xiàn)非常接近，因此圖中僅用年平均白天照明功率曲線(xiàn) 表示之。從圖3中可以看出，燈具的亮度若能跟隨洞外亮度實(shí)時(shí)地變化，其年平均白天照明 能耗就比鈉燈光源的隧道燈和恒定亮度的LED隧道燈要低得多，約為鈉燈的16. 5%，LED燈 的33%。因此，用它替代隧道中高壓鈉燈的加強(qiáng)照明，可實(shí)現(xiàn)83. 5%的節(jié)能目標(biāo)，比亮度不 可控的LED隧道燈節(jié)能67%。在城市道路照明領(lǐng)域，規(guī)范要求深夜宜選擇下列措施降低路面亮度(照度)1、采 用雙光源燈具，深夜時(shí)關(guān)閉一只光源，這種措施需增加大量地電纜投資，因此只在主干路使 用，大量城市次干路和支路仍舊為單光源燈具；2、采用能在深夜自動(dòng)降低光源功率的裝置， 這種措施對(duì)于氣體放電燈而言，只能在很小的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)，LED燈目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)亮度 減半，其實(shí)現(xiàn)方法有如下幾種a)采用雙路LED驅(qū)動(dòng)電源為燈具供電，上半夜兩只電源均工 作，LED全部點(diǎn)亮，下半夜自動(dòng)關(guān)閉一路，LED只亮一半，這仍舊需要兩路動(dòng)力電纜，投資較 大；b)采用電力載波將亮度控制信號(hào)通過(guò)電源線(xiàn)路送至LED隧道燈上，再由解調(diào)器將信號(hào) 取出后去控制LED路燈亮度，這種控制方式成本相對(duì)較高，線(xiàn)路復(fù)雜，且傳輸距離較短；c) 在LED燈具電源中增設(shè)定時(shí)單元，這些單元要消耗一定的電能，因此節(jié)能效果受到一定影 響；3、關(guān)閉不超過(guò)半數(shù)的燈具，但不得關(guān)閉沿道路縱向相鄰的兩盞燈具，這種措施容易在道路上產(chǎn)生斑馬效應(yīng)，危及行車(chē)安全。在一些大型室內(nèi)場(chǎng)所照明，其照明強(qiáng)度需要根據(jù)室外亮度進(jìn)行調(diào)整，而目前室內(nèi) 照明主要采用分組點(diǎn)亮的方式，光源的亮度不能任意變化，因此無(wú)法達(dá)到滿(mǎn)意的照明效果。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有照明裝置中光源亮度不能任意調(diào)整的不足，本實(shí)用新型的目的是提 供一種LED照明燈亮度控制裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的一種LED照明燈亮度控制裝置，包括亮度監(jiān) 測(cè)裝置，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置，電壓控制電流源和LED燈，亮度監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)輸出 端與LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置的信號(hào)輸入端相連接，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置的控制 信號(hào)輸出端與電壓控制電流源的控制輸入端相連接，電壓控制電流源的輸出端與LED燈相 連接，電壓控制電流源的電源輸入端接市電，亮度監(jiān)測(cè)裝置和LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置 上還設(shè)有通訊接口，所述的電壓控制電流源為輸出電流可隨直流控制電壓實(shí)時(shí)變化的電流 源。本實(shí)用新型采用了輸出電流受直流電壓控制的高效率的電壓控制電流源，配以亮 度監(jiān)測(cè)裝置和LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置，可根據(jù)被照?qǐng)鏊膶?shí)際照明需求進(jìn)行亮度跟蹤 調(diào)節(jié)，避免了亮度分級(jí)控制所產(chǎn)生的超標(biāo)準(zhǔn)照明現(xiàn)象和關(guān)閉一些燈所造成的亮度不均現(xiàn) 象，同時(shí)提高了電源效率，使得節(jié)能效果更加顯著。

圖1、2、3分別為背景技術(shù)圖；圖4、5分別是本實(shí)用新型的方框原理圖；圖6是LED燈的電氣線(xiàn)路原理圖。
具體實(shí)施方式
一種LED照明燈亮度控制裝置，包括亮度監(jiān)測(cè)裝置10，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置 20，電壓控制電流源30和LED燈40，亮度監(jiān)測(cè)裝置10的信號(hào)輸出端與LED亮度智能無(wú)級(jí)控 制裝置20的信號(hào)輸入端相連接，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20的控制信號(hào)輸出端與電壓 控制電流源30的控制輸入端相連接，電壓控制電流源30的輸出端與LED燈40相連接，電 壓控制電流源30的電源輸入端接市電，亮度監(jiān)測(cè)裝置10和LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20 上還設(shè)有通訊接口，便于和外界通信，如圖4所示。所述的電壓控制電流源30為輸出電流可隨直流控制電壓實(shí)時(shí)變化的電流源，所 述的LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20為輸出直流控制電壓的控制裝置。在本實(shí)用新型中， LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20既可以是帶有模擬信號(hào)輸出的可編程PLC控制器，也可以是 寫(xiě)有固定程序的可進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)定的裝置。LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20輸出的直流模 擬控制信號(hào)電壓在0 5V之間變化，也可采用高于5V的電壓區(qū)間。以下結(jié)合圖4、5、6對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明在圖4中，亮度監(jiān)測(cè)裝置10將檢測(cè)到的露天或隧道洞外光線(xiàn)的亮度信號(hào)轉(zhuǎn)換為 4 20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)傳送至LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20，由LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置
420將該標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)換算、轉(zhuǎn)換為直流模擬信號(hào)輸出至電壓控制電流源30，該直流模擬控制 信號(hào)電壓在0 5V之間緩慢變化。由于電壓控制電流源30的控制端電壓的變化會(huì)使其輸 出電流隨之變化，而輸出電流的變化，又會(huì)引起LED燈40輸出的光通量的變化，從而達(dá)到控 制LED燈40亮度的目的。此外，電壓控制電流源30的控制端的輸入阻抗為高阻，從而大大 提高了受控LED燈40的數(shù)量，并且確?？刂菩盘?hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。結(jié)合圖4，在應(yīng)用于城市道路照明時(shí)，本裝置上半夜會(huì)以滿(mǎn)足照明標(biāo)準(zhǔn)要求的功率 工作，此功率為最大功率的70% 85%，到午夜時(shí)，本實(shí)用新型會(huì)自動(dòng)將功率減至35% 42.5%。這一比例可通過(guò)LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20進(jìn)行設(shè)定。一般每1 2年設(shè)定 一次，每次可根據(jù)路面亮度(照度)的衰減情況相應(yīng)地增加輸出功率，直至達(dá)到100%功率 時(shí)為止。本實(shí)用新型廣泛用于道路及公路隧道LED照明的亮度控制，也可用于大型室內(nèi)場(chǎng) 所照明的亮度控制。在照明設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)要求道路照明的維護(hù)系數(shù)為0. 7，即設(shè)計(jì)亮度(照度)值=標(biāo)準(zhǔn)要求亮度(照度)值/0. 7這相當(dāng)于設(shè)計(jì)亮度(照度)值為標(biāo)準(zhǔn)要求亮度(照度)值的1. 43倍。這主要是 考慮到燈具使用一段時(shí)間后光源的光效會(huì)下降，使得路面亮度相應(yīng)下降。因此，道路、隧道 等燈具在新投入使用時(shí)，其亮度(照度)會(huì)高出標(biāo)準(zhǔn)值40%以上。采用本實(shí)用新型后，可使 上述場(chǎng)所的亮度(照度)始終與標(biāo)準(zhǔn)值接近，從而起到良好地節(jié)能效果。與此同時(shí)，由于燈 具的功率低于額定功率，使得燈具的工作溫度隨之降低，因此LED光源的壽命還可大幅度 地延長(zhǎng)。結(jié)合圖5，亮度監(jiān)測(cè)裝置10、LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20通過(guò)通訊接口以及光 端機(jī)50與中央控制室60通信，亮度監(jiān)測(cè)裝置10、LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20分別通過(guò) RS-484接口、RS-485接口與第一光端機(jī)51的一端相連，第一光端機(jī)51與第二光端機(jī)52之 間由光纜連接，第二光端機(jī)52的另一端通過(guò)RS-485接口與中央控制室60相連。光端機(jī)50 是亮度監(jiān)測(cè)裝置10、LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20分別與中央控制室60通訊的中間環(huán)節(jié)， 用于將光信號(hào)和電信號(hào)互相轉(zhuǎn)換。圖5和圖4的不同之處在于亮度監(jiān)測(cè)裝置10和LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20 通過(guò)通訊接口和光端機(jī)50與中央控制室60通信。其工作流程如下LED亮度智能無(wú)級(jí)控 制裝置20接收到監(jiān)測(cè)裝置10發(fā)出的亮度信號(hào)后，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20再通過(guò)光 端機(jī)50接收中央控制室40發(fā)出的相關(guān)指令對(duì)該亮度信號(hào)進(jìn)行換算，換算后的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換 為直流模擬信號(hào)輸出至電壓控制電流源30?；蛘?，亮度監(jiān)測(cè)裝置10也可直接將檢測(cè)到的亮 度信號(hào)通過(guò)通訊接口、光端機(jī)50上傳至中央控制室60，中央控制室60再根據(jù)車(chē)流量、事故 狀態(tài)等具體情況將所需亮度信息下傳至LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20并由其轉(zhuǎn)換為直流 模擬電壓信號(hào)去控制電壓控制電流源30。通過(guò)通訊接口和中央控制室60通訊，適用于公路 隧道LED燈照明的亮度控制，可使洞內(nèi)LED燈40的亮度實(shí)時(shí)地跟隨洞外亮度緩慢變化，早 晨燈具從低功率開(kāi)始工作，隨著太陽(yáng)的升高，洞外亮度漸漸增加，本裝置將使洞內(nèi)的亮度隨 之漸漸增加，到中午達(dá)到頂點(diǎn)后又開(kāi)始漸漸減小，直至關(guān)閉燈具供電電源。結(jié)合圖6，電壓控制電流源30的電源輸入端接市電，輸出端接LED燈40，LED燈40 的內(nèi)部為一組串聯(lián)的LED燈Dl Dn，LED燈40上與電壓控制電流源30的連接部分為防水 接頭。[0024] 綜上所述，本實(shí)用新型的核心在于通過(guò)亮度監(jiān)測(cè)裝置10檢測(cè)外部光線(xiàn)亮度，并輸 出亮度信號(hào)至LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置20對(duì)亮度信號(hào)處 理后，輸出作為電壓控制電流源30的控制端的電壓信號(hào)，通過(guò)該電壓信號(hào)控制電壓控制電 流源30的輸出電流，調(diào)節(jié)LED燈40的光通量，從而達(dá)到控制LED燈亮度的目的。
權(quán)利要求1.一種LED照明燈亮度控制裝置，包括亮度監(jiān)測(cè)裝置(10)，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置 (20)，電壓控制電流源(30)和LED燈(40)，其特征在于亮度監(jiān)測(cè)裝置(10)的信號(hào)輸出端 與LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置00)的信號(hào)輸入端相連接，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置00) 的控制信號(hào)輸出端與電壓控制電流源(30)的控制輸入端相連接，電壓控制電流源(30)的 輸出端與LED燈00)相連接，電壓控制電流源(30)的電源輸入端接市電，亮度監(jiān)測(cè)裝置 (10)和LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置O0)上還設(shè)有通訊接口，所述的電壓控制電流源(30) 為輸出電流可隨直流控制電壓實(shí)時(shí)變化的電流源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明燈亮度控制裝置，其特征在于所述的LED亮度智 能無(wú)級(jí)控制裝置O0)為輸出直流控制電壓的控制裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉一種LED照明燈亮度控制裝置，包括亮度監(jiān)測(cè)裝置，亮度監(jiān)測(cè)裝置的信號(hào)輸出端與LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置的信號(hào)輸入端相連接，LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置的控制信號(hào)輸出端與電壓控制電流源的控制輸入端相連接，電壓控制電流源的輸出端與LED燈相連接，電壓控制電流源的電源輸入端接市電，亮度監(jiān)測(cè)裝置和LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置上還設(shè)有通訊接口。本實(shí)用新型通過(guò)亮度監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)外部光線(xiàn)的亮度，并輸出亮度信號(hào)至LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置，經(jīng)LED亮度智能無(wú)級(jí)控制裝置對(duì)所接收到的亮度信號(hào)換算處理后輸出控制信號(hào)至LED燈，以達(dá)到調(diào)節(jié)LED燈的亮度的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈40亮度的自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)H05B37/02GK201878387SQ201020613869
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者方彧 申請(qǐng)人:方彧