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专利名称 | 基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统 |
申请号 | CN201710018355.7 | 申请日期 | 2017-01-10 |
法律状态 | 授权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2017-04-26 | 公开/公告号 | CN106604475A |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | H05B33/08 | IPC分类号 | H;0;5;B;3;3;/;0;8;;;F;2;1;S;8;/;0;8;;;F;2;1;V;2;3;/;0;0查看分类表>
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申请人 | 济南爱默生电源有限公司 | 申请人地址 | 山东省济南市历下区环山路108号开元山庄27号楼1-801
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权利人 | 济南爱默生电源有限公司 | 当前权利人 | 济南爱默生电源有限公司 |
发明人 | 侯荣斌;赵飞;陆建群;毛有虎;李峰;张永正;侯丽君 |
代理机构 | 济南诚智商标专利事务所有限公司 | 代理人 | 李修杰 |
摘要
一种基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,它包括直流远供电源局端机装置和若干LED路灯控制装置,直流远供电源装置将交流市电进行AC/DC变换后生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电通过电力电缆传输给LED路灯控制装置,LED路灯控制装置与对应的LED路灯连接,一方面为LED路灯提供恒压恒流的直流电来驱动LED灯珠发光,另一方面控制LED路灯的光通量进行调光。本发明将不稳定不可靠的交流市电进行AC/DC变换后生成一种恒压恒流、对地悬浮的高压直流电,并通过电力电缆传输到LED路灯,同时通过PLC远程调光技术对LED路灯实施远程调光,从而达到了节能降耗、减少运维成本费用、减少光衰、延长寿命之目的。
1.基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,包括直流远供电源装置和若干LED路灯控制装置,所述直流远供电源装置将交流市电进行AC/DC变换后生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电,高压直流电通过直流远供电源电力电缆传输给LED路灯控制装置,所述LED路灯控制装置与对应的LED路灯连接,LED路灯控制装置一方面为LED路灯提供恒压恒流的直流电来驱动LED灯珠发光,另一方面控制LED路灯的光通量达到调光之目的;
所述LED路灯控制装置包括集成在一体的DC/DC恒流驱动模块和PLC远程调光模块,所述DC/DC恒流驱动模块的输入端通过直流远供电源电力电缆与直流远供电源装置相连,输出端与LED灯珠相连,用以将高压直流电进行DC/DC变换后输出一个直流低压驱动LED灯珠发光;所述PLC远程调光模块的输出端与DC/DC恒流驱动模块的输入端相连,用以调整DC/DC恒流驱动模块输出电流的大小;
所述PLC远程调光模块包括电力载波调光解调模块,所述电力载波调光解调模块通过直流远供电源正、负极电力电缆与设置在直流远供电源装置处的集中控制器相连;所述集中控制器的输出端通过旁路电容C1和旁路电容C 2分别耦合到直流远供电源正、负极电力电缆靠近直流远供电源装置输出的一端,所述电力载波调光解调模块的输入端通过旁路电容C3和旁路电容C4分别连接到直流远供电源正、负极电力电缆上;所述集中控制器输出调光载波信号通过旁路电容C1和旁路电容C2分别耦合到直流远供电源正、负极电力电缆上与高压直流电一起传输到LED路灯控制装置的输入端,所述电力载波调光解调模块接收通过旁路电容C3和旁路电容C4从直流远供电源正、负极电力电缆上耦合出来的电力载波信号,并对电力载波信号进行解调输出一个0-10V的PWM脉宽调制信号,电力载波调光解调模块将解调出的0-10V的PWM脉宽调制信号送到DC/DC恒流驱动模块的调光口来调整DC/DC恒流驱动模块的输出电流的大小。
2.根据权利要求1所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述高压直流电为DC400V或DC400-800V。
3.根据权利要求1所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述直流远供电源装置包括依次相连的防雷滤波模块、功率因数校正电路、AC/DC整流变换电路和并联功率均流模块,所述防雷滤波模块的输入端与交流市电相连,并联功率均流模块的输出端通过直流远供电源电力电缆与LED路灯控制装置的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述集中控制器包括单片机、PLC电力载波调制器和无线通信模块,所述单片机通过无线通信模块与路灯监控中心相连,用以接收调光控制信号和上传LED路灯的状态指令;单片机将接收的调光控制信号发送给PLC电力载波调制器并接受PLC电力载波调制器的LED路灯的状态指令,所述PLC电力载波调制器根据调光控制信号输出调光信号。
5.根据权利要求1所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述LED路灯包括路灯灯壳和灯珠,所述路灯灯壳为敞开式插片式散热灯壳,它包括壳体、插片式散热器、LED铝基板、模组透镜、固定夹、壳体上盖和壳体端盖,所述LED铝基板设置在壳体底部,所述灯珠设置在LED铝基板上,在灯珠的外侧设置有模组透镜,所述插片式散热器集成到铝基板上,所述LED路灯控制装置设置在壳体内上部并通过固定夹固定,在LED路灯控制装置的上方和前端分别设置有壳体上盖和壳体端盖,壳体的后端固定在路灯支架上。
6.根据权利要求1所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述LED路灯包括LED照明路灯,以及城市道路公安监控、交警监控指挥系统中的LED照明装置或LED发光装置。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述直流远供电源装置设置在直流远供电源箱内,所述LED路灯控制装置与LED路灯一一对应设置,所述直流远供电源装置与设置在箱变或配电箱内的交流市电连接,并将交流市电进行AC/DC变换生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电后通过电力电缆传输给LED路灯控制装置,以直流远供电源箱为起点,沿道路方向向前和向后分别为若干LED路灯供电;所述路灯设置在道路一侧或者两侧且以直流远供电源箱为起点向道路两端分开排列到至少1公里处。
8.根据权利要求7所述的基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,所述路灯设置在道路一侧或者两侧且以直流远供电源箱为起点向道路两端分开排列的距离为1到20公里;在道路的单侧每1公里内设置26个路灯。
基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种路灯照明供电和调光系统装置,具体地说就是一种基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,属于LED路灯照明技术领域。\n背景技术\n[0002] 目前,道路路灯照明在国内各大城市总体现状是:绝大部分城市采用的是高压钠灯、金卤灯、高压汞灯来实现道路照明的。该照明技术属于传统的照明方式,其优点是:技术成熟、应用数量大、灯泡的成本相对较低、照度适中;其缺点是:1、能耗大:为路面提供相同照度的高压钠灯要比LED灯功耗要高50%以上;2、不环保:高压钠灯发红、黄光,含有紫外线,对植物和人眼有害;钠灯、金卤灯和高压汞灯,其中含有大量的有害毒素元素,如汞、铅、铟、镝和氖、氦气体等,对环境有污染,对人类有危害;3、寿命短:一盏高压钠灯使用寿命大约1万多小时,比LED灯使用寿命5—10年相比缩短5—10倍;4、维护量大和运维费用高:大约每两年多就要更换一次灯泡,比LED灯维修量高出90%;5、显像指数低,要比LED灯低2—3倍;6、红光线容易刺激人眼使眼睛疲劳,给人以发昏发暗的感觉,不如LED的白光对人眼睛友好等等。\n[0003] 国内有少部分城市道路照明采用了交流供电的LED路灯照明系统,但整座城市全部采用交流供电的LED路灯照明系统的城市还基本上没有。传统的道路交流供电的LED路灯照明系统如图1所示,是将箱式变压器输出的三相交流电→通过电力电缆→灯杆LED的AC/DC恒流驱动器→LED灯珠,使LED灯具发光。一般的,以箱变为起点分别向前和向后两个方向供电,各供电约1KM。调光系统都是从箱变输出开始,通过交流传输的电力电缆,往灯杆上的专用调光器输出一个0—10V的调光信号,通过恒流驱动器的调光口,进行调光。其中,恒流驱动器和调光器是分体的,缺点就是接口多、电路结构重复成本高、故障率高、可靠性差。\n[0004] LED路灯的特点是:固体材料发光、节能、环保、光线友好、显像指数高、运维费用低等。该系统的应用,实现了以上主要目标。但也存在着许多缺陷:1、仍然采用很不稳定的交流供电,使高压交流电经箱式变压器降压成市电后,送往每一个路灯灯杆灯头上LED灯的AC/DC恒流驱动器,这一不稳定的交流电,对LED灯构成极大危害,特别是浪涌冲击和雷电冲击,很容易使驱动电压和电流突变、不稳定,使LED灯的光衰、寿命受到影响;2、由于高压交流电经箱变直接作用到驱动器的输入端,不断变化的交流电难于使驱动器的输出电压和电流恒定,导致光衰大、寿命短;3、因雷电而导致的电压浪涌直接传输到驱动器输入侧,很容易导致LED损坏,特别是在LED灯处在高温状态时更容易损坏,使寿命缩短;4、由于灯具制造不规范,特别是LED灯珠散热处理不好或灯珠粘贴工艺不好,导致LED灯珠温度很高而使光衰严重,寿命缩短。\n[0005] 也就是说,LED灯正常工作条件:一是恒定的直流电压;二是恒定的电流;三是正常的工作温度。为什么LED灯在实验室里能够达到10万小时寿命呢?就是因为它的工作环境条件好:电压、电流恒定,温度适宜。为什么LED路灯有这么多优点而没有得到普及应用呢?主要就是光衰严重(开始时灯很亮,用不了两三年,灯就没有那么亮啦)和寿命短使然。或者说:怎么样能够给LED灯提供一个与实验室相当的工作环境条件,来保证LED灯的光衰最小和寿命延长呢?这就迫切需要本申请的直流远供电源LED路灯照明调光系统。\n发明内容\n[0006] 针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其能够解决LED路灯的工作环境和工作条件问题。\n[0007] 本发明解决其技术问题采取的技术方案是:基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,其特征是,包括直流远供电源装置和若干LED路灯控制装置,所述直流远供电源装置将交流市电(AC220V/380V/50Hz)进行AC/DC变换后生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电,高压直流电通过电力电缆传输给LED路灯控制装置,所述LED路灯控制装置与对应的LED路灯连接,一方面为LED路灯提供恒压恒流的直流电来驱动LED灯珠发光,另一方面控制LED路灯的光通量达到调光之目的。\n[0008] 优选地,所述高压直流电为DC400V,或者DC400-800V。\n[0009] 优选地,所述直流远供电源装置包括依次相连的防雷滤波模块、功率因数校正电路、AC/DC整流变换电路和并联功率均流模块,所述防雷滤波模块的输入端与交流市电相连,并联功率均流模块的输出端通过电力电缆与LED路灯控制装置的输入端相连。\n[0010] 优选地,在防雷滤波模块的输入侧设置有双电源自动转换开关,防雷滤波模块通过双电源自动转换开关分别与主用交流市电和备用电相连。\n[0011] 优选地,在并联功率均流模块的输出侧设置有滤波防雷开关,所述滤波防雷开关用于滤除输出的直流电中的交流成分并将来自输出线路上的雷电进行对地放电。\n[0012] 优选地,所述并联功率均流模块包括多个并联连接的功率模块,每个功率模块包括PWM调制模块、DC/DC升压单元和闭环监测控制模块,所述PWM调制模块的输入端与AC/DC整流变换电路的输出端相连,PWM调制模块的输出端与DC/DC升压单元的输入端相连,DC/DC升压单元的输出端连接电力电缆,所述闭环监测控制模块的输入端与DC/DC升压单元的信号端连接,闭环监测控制模块的输出端与PWM调制模块的控制端连接。\n[0013] 优选地,所述LED路灯控制装置包括集成在一体的DC/DC恒流驱动模块和PLC远程调光模块,所述DC/DC恒流驱动模块的输入端通过电力电缆与直流远供电源装置相连,输出端与LED灯珠相连,用以将高压直流电进行DC/DC变换后输出一个直流低压电驱动LED灯珠发光;所述PLC远程调光模块的输出端与DC/DC恒流驱动模块的输入端相连,用以调整DC/DC恒流驱动模块输出电流的大小,达到调光之目的。\n[0014] 优选地,所述PLC远程调光模块包括电力载波调光解调模块,所述电力载波调光解调模块通过电力电缆与设置在直流远供电源装置处的集中控制器相连;所述集中控制器的输出端通过旁路电容C1和旁路电容C2耦合到电力电缆靠近直流远供电源装置输出的一端,所述电力载波调光解调模块的输入端通过旁路电容C3和旁路电容C4连接到电力电缆上;所述集中控制器输出调光载波信号通过旁路电容C1和旁路电容C2耦合到电力电缆上与高压直流电一起传输到LED路灯控制装置的输入侧,所述电力载波调光解调模块接收通过旁路电容C3和旁路电容C4从电力电缆上耦合出来的电力载波信号,并对电力载波信号进行解调输出一个0-10V的PWM脉宽调制信号,电力载波调光解调模块将解调出的0-10V的PWM脉宽调制信号送到DC/DC恒流驱动模块的调光口来调整DC/DC恒流驱动模块的输出电流大小,起到调光作用。\n[0015] 优选地,所述集中控制器包括单片机、PLC电力载波调制器和无线通信模块,所述单片机通过无线通信模块与监控中心相连,用以接收调光控制信号和上传LED路灯的状态指令;单片机将接收的调光控制信号发送给PLC电力载波调制器并接受PLC电力载波调制器的LED路灯的状态指令,所述PLC电力载波调制器根据调光控制信号输出调光信号。\n[0016] 优选地,所述无线通信模块包括3G、4G、CDMA、GPRS通信模块。\n[0017] 优选地,所述LED路灯包括路灯灯壳和灯珠,所述路灯灯壳为敞开式插片式散热灯壳,它包括壳体、插片式散热器、LED铝基板、模组透镜、固定夹、壳体上盖和壳体端盖,所述LED铝基板设置在壳体底部,所述灯珠设置在LED铝基板上,在灯珠的外侧设置有模组透镜,所述插片式散热器集成到铝基板上,所述LED路灯控制装置设置在壳体内上部并通过固定夹固定,在LED路灯控制装置的上方和前端分别设置有壳体上盖和壳体端盖,壳体的后端固定在路灯支架上。\n[0018] 优选地,所述LED路灯包括LED照明路灯,以及城市道路公安监控、交警监控指挥系统中的LED照明装置或LED发光装置。\n[0019] 优选地,所述直流远供电源装置设置在直流远供电源箱内,所述LED路灯控制装置与LED路灯一一对应设置,所述直流远供电源装置与设置在箱变或配电箱内的交流市电连接,并将交流市电AC220V/380V/50Hz进行AC/DC变换生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电DC400V/DC400V-800V后,通过电力电缆传输给LED路灯控制装置,以直流远供电源箱为起点,沿道路方向向前和向后分别为若干LED路灯供电;所述路灯设置在道路一侧或者两侧且以直流远供电源箱为起点向道路两端分开排列到至少1公里处。\n[0020] 优选地,所述路灯设置在道路一侧或者两侧且以直流远供电源箱为起点向道路两端分开排列的距离为1到20公里;在道路一侧每1公里内设置26个路灯,依次可延长到20公里。\n[0021] 本发明的有益效果是:\n[0022] 本发明提供了一种将不稳定不可靠的交流市电经直流远供电源装置(直流远供电源局端机)进行AC/DC变换后生成一种恒压恒流、对地悬浮的高压直流电(DC400V-800V),通过电力电缆传输为LED灯供电→再经过DC/DC降压恒流驱动模块→再给LED灯珠提供恒压恒流的直流电。同时,再通过基于PLC电力载波的远程调光系统,对LED路灯实施远程调光和选择散热良好的敞开式插片式散热器灯具,从而达到节能降耗、减少光衰、延长寿命、降低运维成本和费用之目的。\n[0023] 与现有技术相比较,本发明具有以下优点:\n[0024] 1、经济性强,即节能性:由于200W、120W的LED灯的照度大致与400W、250W的高压钠灯、金卤灯和高压汞灯相同,城市道路照明设计主干道采用400W、辅道采用250W的高压钠灯,因此节能50%,所以LED灯被称为节能降耗、绿色低碳环保产品。\n[0025] 2、可靠性好:由于采用了通信专业使用的直流远供电源局端机技术,该局端机具有功率模块之间均流功能、N+1冗余、热拔插备份、对地悬浮等功能,可以实现无人值守,非常可靠。\n[0026] 3、安全性高:A、对人而言:尽管局端机输出直流高压到DC400V或DC800V,比交流AC220V的电压成倍数升高,但由于输出直流高压的正、负极对地悬浮(即对地绝缘),对人体不产生电流,因此对人来讲安全性成倍提高;B、对灯具而言:由于局端机对交流电有阻断隔离作用,而使雷击浪涌无法进入LED灯内,大大降低LED灯遭雷击的可能性90%,可延长寿命\n50%;使原来的寿命5—10年延长到8年—10年。\n[0027] 4、稳定性好:采用直流远供电源后,其输出电压稳定度可达±0.5%,而交流电的稳定度±20%,稳定度大约提高了近40倍。克服了LED灯由于电压电流的突变或不稳定,对灯珠产生严重光衰和寿命短的问题。可减少光衰40%;使LED灯的寿命延长3年以上。\n[0028] 5、直流电传输要比交流电传输节能:直流电没有频率、功率因数和电抗成分;只有导线电阻;既不干扰别的设备也不会受到别设备干扰,可以和通信线缆同沟、同管施工;而交流电传输有趋肤效应、功率因数、电抗成分的变化,容易干扰别的设备,也容易被别的设备干扰。直流远供局端机AC/DC效率93%和DC/DC变换效率97%来计算、交流灯具AC/DC变化\n88%来计算,两者变换损失大致差不多.但在1KM的距离传输相同功率的电能,直流输电要比交流输电节能50%;同时,由于直流远供电源局端机输出电压要比交流AC220V高出几倍,其线路传输电流也小几倍,其电力电缆的线经就可以小40-50%,可使电力电缆造价降低\n50%,大大节约初始建设投资。\n[0029] 6、远程调光,大大节省了能耗,同时也减少了LED灯的光衰,延长了寿命:如按照整个城市18:00—24:00的100%亮灯,00:00—06:00的50%亮灯来计算,全城调光可总体节能达25%以上。\n[0030] 本发明为道路LED路灯提供了良好的工作环境,解决了过去传统交流供电方式LED路灯光衰严重和寿命短的问题,可比交流供电的高压钠灯、金卤灯、高压汞灯节能60-70%以上。因此LED路灯无愧节能降耗、绿色低碳环保的美誉,通过本发明的应用,真正得到了充分体现。\n附图说明\n[0031] 图1为传统的道路交流供电的LED路灯照明系统的结构示意图;\n[0032] 图2为本发明LED路灯照明调光系统的原理框图;\n[0033] 图3为本发明LED路灯照明调光系统的一种结构示意图(新建基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统);\n[0034] 图4为本发明LED路灯照明调光系统的另一种结构示意图(将现有交流供电的LED路灯照明系统改造为基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统);\n[0035] 图5为本发明所述直流远供电源装置的结构示意图;\n[0036] 图6为本发明将调光载波信号耦合到电力电缆上的结构示意图;\n[0037] 图7为本发明从电力电缆上耦合出来的电力载波信号的结构示意图;\n[0038] 图8为本发明所述LED路灯的整体结构示意图;\n[0039] 图9为本发明所述LED路灯的分解结构示意图;\n[0040] 图10为本发明应用到城市道路照明的一种结构示意图(路灯设置在道路一侧);\n[0041] 图11为本发明应用到城市道路照明的另一种结构示意图(路灯设置在道路两侧);\n[0042] 图中,1壳体、2插片式散热器、3LED铝基板、4模组透镜、5固定夹、6壳体上盖、7壳体端盖、8路灯支架。\n具体实施方式\n[0043] 为能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。\n[0044] 如图2、图3和图4所示,本发明的一种基于直流远供电源的LED路灯照明调光系统,它包括直流远供电源装置和若干LED路灯控制装置,所述直流远供电源装置将交流市电进行AC/DC变换后生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电,高压直流电通过电力电缆传输给LED路灯控制装置,所述LED路灯控制装置与对应的LED路灯连接,一方面为LED路灯提供恒压恒流的直流电来驱动LED灯珠发光,另一方面控制LED路灯的光通量达到调光之目的。\n[0045] 优选地,所述高压直流电为DC400V,或者DC400-800V。\n[0046] 如图3所示,本发明提供了一种将不稳定不可靠的交流市电经直流远供电源局端机(直流远供电源装置)进行AC/DC变换后生成一种恒压恒流、对地悬浮的直流电DC400V-\n800V,通过电力电缆传输为LED灯供电→再经过DC/DC降压恒流驱动模块→再给LED灯珠提供恒压恒流的直流电。同时,再通过基于GPRS+PLC电力载波的远程调光系统,对LED路灯实施远程调光和选择散热良好的敞开式插片式散热器灯具,从而达到节能降耗、减少光衰、延长寿命之目的。\n[0047] 如图4所示(本图是按照目前国内市政道路路灯设计标准和规范、以箱变为起点分别向前和向后两个方向各供电1KM、包含道路单侧和两侧、对原来高压钠灯系统或交流供电的LED路灯系统,按照本发明进行技术改造后的示意图),交流高压电经过箱式变压器变压后变成交流市电(三相五线制的)→直接送到局端机输入侧,经过局端机的防雷、滤波、整流、PWM变换和电压电流闭环控制、N+1冗余、多个功率模块均流、输出对地悬浮的(DC400V或DC400-800V)→送往电力电缆传输→送到每一个灯杆LED灯的恒流驱动调光一体化控制装置的输入侧,经过DC/DC降压变换后输出直流恒流的电流,驱动LED路灯灯珠发光。按照市政路灯设计标准每个灯杆间距是38米,1KM共计约26个杆,向前、向后和道路单侧、两侧分别展开供电。\n[0048] 如图5所示,本发明所述的直流远供电源装置包括依次相连的防雷滤波模块、功率因数校正电路、AC/DC整流变换电路和并联功率均流模块,所述防雷滤波模块的输入端与交流市电相连,并联功率均流模块的输出端通过电力电缆与LED路灯控制装置的输入端相连。\n[0049] 优选地,在防雷滤波模块的输入侧设置有双电源自动转换开关,防雷滤波模块通过双电源自动转换开关分别与主用交流市电和备用交流市电相连,保证了主用交流市电和备用交流市电的自动切换,从而使输入不因为主用交流市电和备用交流市电的倒换而中断。\n[0050] 优选地,在并联功率均流模块的输出侧设置有滤波防雷开关,所述滤波防雷开关用于滤除输出的直流电中的交流成分并将来自输出线路上的雷电进行对地放电。滤波防雷开关对直流远供电源装置输出的直流电再进行滤波滤除其中的交流成分,并将来自输出线路上的雷电进行对地放电,避免了从输出线路上来的雷电损坏直流远供电源装置的输出线路。\n[0051] 优选地,所述并联功率均流模块包括多个并联连接的功率模块,每个功率模块包括PWM调制模块、DC/DC升压单元和闭环监测控制模块,所述PWM调制模块的输入端与AC/DC整流变换电路的输出端相连,PWM调制模块的输出端与DC/DC升压单元的输入端相连,DC/DC升压单元的输出端连接电力电缆,所述闭环监测控制模块的输入端与DC/DC升压单元的信号端连接,闭环监测控制模块的输出端与PWM调制模块的控制端连接。闭环监测控制模块实时采集每一个DC/DC升压单元输出的电压和电流,并与内部预设值进行比较、判断,然后向PWM调制模块做出反馈,从而使电源输出效率最高、电压最稳定、电流基本上均等。\n[0052] 直流远供电源装置(即直流远供电源局端机)不是普通的可控硅整流电源,也不是简单的电源整流模块,而是符合国标YD/T1817-2008技术标准和规范的直流远供电源局端机。同时也是对通信行业的将通信机房的电池-48V的直流电升压变换后产生DC400V高压向通信基站实施远程供电的升级版,即本发明的直流远供电源局端机是将随处可用的交流AC220/380V变换成直流DC400V或DC400V—800V的直流高压电送到电力电缆上传输的,这一技术和将这一技术应用到城市道路直流远供电源LED路灯照明系统上来的方案和方法是市政道路照明系统设计方案和方法的一场变革和革命。\n[0053] 直流远供电源装置主要技术参数见表一。\n[0054] 表1:远供电源局端机输出规格表\n[0055]\n[0056] 如图6和图7所示,本发明所述的LED路灯控制装置包括集成在一体的DC/DC恒流驱动模块和PLC(Power line Communication,电力载波通讯)远程调光模块,所述DC/DC恒流驱动模块的输入端通过电力电缆与直流远供电源装置相连,输出端与LED路灯相连,用以将高压直流电进行DC/DC变换后输出一个直流低压电驱动LED灯珠发光;所述PLC远程调光模块与DC/DC恒流驱动模块相连,用以调整DC/DC恒流驱动模块输出电流的大小。\n[0057] 优选地,所述PLC远程调光模块包括电力载波调光解调模块,所述电力载波调光解调模块通过电力电缆与设置在直流远供电源装置处的集中控制器相连;所述集中控制器的输出端通过旁路电容C1和旁路电容C2连接到电力电缆靠近直流远供电源装置的一端,所述电力载波调光解调模块的输入端通过旁路电容C3和旁路电容C4连接到电力电缆靠近LED路灯控制装置的一端;所述集中控制器输出调光载波信号通过旁路电容C1和旁路电容C2耦合到电力电缆上与高压直流电一起传输到LED路灯控制装置,所述电力载波调光解调模块接受通过旁路电容C3和旁路电容C4从电力电缆上耦合出来的电力载波信号,并对电力载波信号进行解调出一个0-10V的PWM脉宽调制信号,电力载波调光解调模块将解调出的0-10V的PWM脉宽调制信号发送到DC/DC恒流驱动模块来调整DC/DC恒流驱动模块的输出电流大小。\n[0058] 优选地,所述集中控制器包括单片机、PLC电力载波调制器和无线通信模块,所述单片机通过无线通信模块与路灯监控中心相连,用以接收调光控制信号和上传LED路灯的状态指令;单片机将接收的调光控制信号发送给PLC电力载波调制器并接受PLC电力载波调制器的LED路灯的状态指令,所述PLC电力载波调制器根据调光控制信号输出调光载波信号。\n[0059] 优选地,所述无线通信模块包括3G、4G、CDMA、GPRS通信模块。\n[0060] 本发明采用集成DC/DC恒流驱动模块和PLC远程调光模块的一体化LED路灯控制装置是一个一体化的恒流驱动模块+PLC电力载波调光解调模块。其基于GPRS的调光信号经集中控制器后,输出的电力载波交流信号通过C1、C2电容耦合到直流电传输电缆上去的,解决了经过局端机整流后交流载波控制信号被阻断的问题;由DC/DC恒流驱动模块+PLC调光模块共同组成的一体化控制装置,其目的就是将他们的输入电路合二为一、减少电路复杂结构降低成本、去掉传统调光口直接采用内部电路连接减少故障提高稳定性。\n[0061] DC/DC恒流驱动模块就是将电力电缆传输过来的DC400V或DC400-800V的直流电压,经过DC/DC降压变换后驱动LED灯珠发光;PLC电力载波解调调光模块就是将电力电缆传输过来的载波信号进行解调,输出一个0-10V的PWM调光信号,调节恒流驱动模块输出电流的大小,来改变LED的光通量,起到调光作用,达到节能降耗和延长LED路灯寿命之目的。\n[0062] 将恒流驱动模块和调光模块合二为一、成为一个一体化控制装置为本发明的创新和创造。从根本上解决了两个模块分体带来的借口多、部分电路重复、成本高、施工难度大、可靠性差的问题。使恒流驱动模块和调光模块构成一体化控制装置更加稳定可靠。\n[0063] 本发明采用PLC电力载波传输技术,它不同于交流供电的高压钠灯或LED路灯照明系统,他们是在箱变的输出端接上集中控制器输出电力载波信号后,直接送到传输交流电的电力电缆上,再送往灯杆的专用调光器上,输出一个0-10V的调光信号。而本发明是将电力电缆传输过来的直流电源和PLC交流载波信号分别送到一体化控制装置的输入侧→其中一路进入DC/DC恒流驱动模块→恒流驱动模块经降压变换后→送到LED灯,驱动LED灯珠发光;另一路PLC电力载波信号经过C3、C4耦合到调光模块→调光模块经过解调输出一个0-\n10V的PWM脉宽调制信号至恒流驱动模块→调整恒流驱动模块输出电流的大小→来改变到LED灯的电流的大小,从而改变灯的光通量→达到调光之目的。这样,要大大优于交流供电的分体式恒流驱动器和调光器模式。本发明的集中控制器接在箱变的输出端,集中控制器输出的交流载波信号要通过两个旁路电容C 1、C2耦合到直流电传输电缆上,避免了因局端机整流将交流信号阻断后,PLC电力载波信号被阻断无法输送到直流传输电力电缆上去的问题→再送到一体化控制装置的PLC解调调光模块。C3、C4的作用是:(1)隔离直流,将直流电源隔断,不让其进入调光模块;(2)通交流,将交流电力载波信号通过C3、C4耦合到调光模块进行解调、产生0-10V的PWM脉宽调制信号,控制恒流驱动模块输出电流的变化,达到调光之目的。\n[0064] 路灯监控中心经过GPRS通信系统的3G\4G\CDMA无线通信网络,对每个箱式变压器输出端的集中控制器内的GPRS通信模块进行双工通信,接收调光控制信号和上传灯具的状态指令,对LED单灯或全部进行远程调光控制;同时,上传灯具的电压电流、灯的工作状态、耗电量、温度、电缆和灯具被盗等数据。\n[0065] 如图8和图9所示,本发明所述的LED路灯包括路灯灯壳和灯珠,所述路灯灯壳为敞开式插片式散热灯壳,它包括壳体1、插片式散热器2、LED铝基板3、模组透镜4、固定夹5、壳体上盖6和壳体端盖7,所述LED铝基板3有多个,分别设置在壳体1的底部,所述灯珠粘贴在LED铝基板3上,在灯珠的外侧设置有模组透镜4,所述插片式散热器2集成到LED铝基板3上,与其采用一体化结构,所述LED路灯控制装置设置在壳体1内上部并通过固定夹5固定,在LED路灯控制装置的上方和前端分别设置有壳体上盖6和壳体端盖7,壳体1的后端固定在路灯支架8上。\n[0066] 优选地,所述LED路灯包括LED照明路灯,以及城市道路公安监控、交警监控指挥系统中的LED照明装置或LED发光装置。\n[0067] 如图10和图11所示,所述直流远供电源装置设置在直流远供电源箱内,所述LED路灯控制装置与LED路灯一一对应设置,所述直流远供电源装置与设置在箱变或配电箱内的交流市电连接,并将交流市电AC220V/380V/50Hz进行AC/DC变换生成恒压恒流、对地悬浮的高压直流电DC400V/DC400V-800V后通过电力电缆传输给LED路灯控制装置,并以直流远供电源箱为起点,沿道路方向向前和向后分别为若干LED路灯供电;所述路灯设置在道路一侧或者两侧且以直流远供电源箱为起点向道路两端分开排列到至少1公里处。\n[0068] 优选地,所述路灯设置在道路一侧或者两侧且以直流远供电源箱为起点向道路两端分开排列的距离为1到20公里;在道路一侧每公里内设置26个路灯,依次可延长到20公里。\n[0069] 基于直流远供电源LED路灯照明调光系统之所以获得高效节能、防止雷击浪涌、减少光衰、延长寿命、安全可靠,主要是与采用了直流远供电源的供电方法和整体系统远程调光及选择散热良好的敞开式插片式灯具分不开的。\n[0070] 本发明具有以下特点:\n[0071] 一是直流远供电源技术在城市道路LED路灯照明调光系统的应用和输配电方法,是本发明的核心和关键。直流远供电源在通讯行业的应用已习以为常,不是什么新鲜事;而在道路LED路灯照明系统中的应用在我国还是第一次。它把不断变化、很不稳定的交流电进行AC/DC转换,变成恒压恒流、对地悬浮、稳定可靠的直流电,送往电力电缆进行传输,直至送至每一个灯杆的LED灯的DC/DC恒流驱动调光一体化控制装置。这一技术应用和供电方法属于首创和发明。它从根本上阻断了雷击浪涌对LED灯的损害、交流供电的LED灯的AC/DC中电解电容器一般在1.5万小时(直流供电的DC/DC无电解电容,可达10万小时)故障率高和寿命短的问题、保证恒压恒流稳定度和直流供电减少线路传输损耗50%的问题。从而使直流远供电源的LED路灯照明调光系统犹如在实验室里工作一样,大大改善了LED路灯的工作环境和条件,降低了LED路灯的光衰,延长了寿命。\n[0072] 二是解决了基于GPRS+PLC电力载波远程监控系统的信号传输和恒流驱动模块与调光模块一体化问题。使交流载波信号在直流远供电缆上传输变为可能和调光更加可靠。\n由于局端机在整流和PWM变换过程中将交流信号给阻断了,无法从箱变输出端把远程监控交流载波信号和调光信号传输到直流输电的电力电缆上,就更无法通过电力载波实现对各个LED灯的远程调光。本发明将箱变输出端的集中控制器输出的交流载波远程调光信号,通过电容C1、C2的“隔直通交功能”,把交流信号耦合、直流的隔断,将交流载波控制信号耦合到传输直流电的电力电缆上,再送到每一个LED路灯的调光模块输入端产生0-10V的PWM调光信号,对LED路灯实施远程调光。同时,由于调光模块与恒流驱动模块合二为一、一体化,从而使结构简单、成本降低、接口减少故障率降低,大大提高了远程调光系统的可靠性。\n[0073] 三是在LED灯具上采用散热良好的敞开式插片式散热器和灯珠粘贴新技术。因为如灯珠温度过高就会引起内阻减小、电流增大,功率也增大,从而使灯珠温度会更加升高。\n温度的升高或者过温,就会使LED灯的光衰加快、严重时就会损坏、寿命缩短。采用了敞开式插片式的散热器,就会使热量很快的与空气进行对流散热,使散热效率成倍提高,大大降低灯珠的温度,减少了光衰和延长寿命。在灯珠粘贴技术上,严格按照生产工艺将灯珠贴紧贴牢。在相同散热条件下,环境与工作温度越高,灯珠寿命越短;驱动电流越小,灯珠的寿命越长;封装材料品质越好,灯珠寿命越长;散热结构的效率越高,灯珠寿命越长;芯片与封装的静电防护级别越高,灯珠寿命越长。采用COB型封装新技术,大大提高了LED灯具的散热效果。COB封装可将LED多颗芯片直接封装在金属基印刷电路板MCPCB,通过带有敞开式插片式基板直接散热,不仅能减少支架的制造工艺及其成本,还具有减少热阻的散热优势。从成本和应用角度来看,COB成为未来灯具化设计的主流方向。COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片,使用多枚芯片不仅能够提高亮度,还有助于实现LED芯片的合理配置,降低单个LED芯片的输入电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积,使热量更容易传导至外壳。保证灯珠受电流而产生的热量,及时地传递到铝基板上去,从而使灯珠的光衰减小、寿命延长。\n[0074] 以上所述只是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
法律信息
- 2018-01-19
- 2017-05-24
实质审查的生效
IPC(主分类): H05B 33/08
专利申请号: 201710018355.7
申请日: 2017.01.10
- 2017-04-26
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 |
1
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2010-07-14
|
2010-03-09
| | |
2
| | 暂无 |
2010-03-09
| | |
3
| |
2013-04-03
|
2012-11-13
| | |
4
| |
2014-03-26
|
2014-01-07
| | |
5
| |
2012-05-02
|
2011-12-20
| | |
6
| |
2016-06-08
|
2016-01-22
| | |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |