[发明专利]独立式直流电源之LED灯放电控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种独立式直流电源之LED灯放电控制系统，属于太阳能、风力等再生能源与LED及超级电容技术领域。

背景技术

太阳能产生的直流电源所驱动的LED照明具有独立、不须挖沟布线与设置弹性而且不须维护的优势。现已成为LED路灯照明、LED警示与LED指示的重要电源系统。广泛用于次要道路、公园、小区、游乐区的路灯照明以及LED交通指示与警示标志。

而LED照明的电源分成市电的交流电与太阳能产生的直流电源，由于LED为单向导通负载，所以一般将交流电降压转为直流电源，才能驱动LED灯组。市电的交流电由电厂供应，其电压与电流供应可为恒定。而太阳能产生的直流电源，其电能是蓄积于电池中，当驱动负载时，由电池供应。

传统的太阳能LED照明系统，如图1，包括太阳能板(太阳能电池)1、充放电控制器2(充电控制与放电控制)、蓄电池3与LED负载4等四大部份。太阳能板1是光电转换组件，外界的光照射于太阳能板上产生电流。充电控制是将太阳能板的电流，导入蓄电池3中。而蓄电池是储能组件，一般是铅酸电池、镍氢电池等充电电池。放电控制则是主宰电池驱动LED负载4的主要组件。

将太阳能LED照明系统结构，简化成系统充电与放电两区块。系统充电是有关于太阳能系统能量的取得，而放电是指LED负载发光的情况。今日一些提升充电效率的方法，如最大功率追踪法(台湾专利00430130)、聚光(台湾专利1277772)与集光(台湾专利M300793)系统，不断的改善电能的取得效率。而放电方面，则往LED节能(中国专利CN2696266Y)与调节亮度(中国专利200520018060.2)方向研发。使LED更省电，延长蓄电池使用时间。

目前独立型直流电源的LED灯照明在应用上几个常见的缺点：

1.LED灯的亮度常使用脉宽调变(PWM)作调光，亮度选择性只能越来越弱。

2.蓄电池几乎为12V或24V甚至48V之深循环铅酸电池，对于白光LED(3.6V)灯组的驱动压，产生不匹配问题，能耗损失大。

3.由于放电时蓄电池电压一直往下降，LED灯光会逐渐暗去，无法维持同一亮度。

4.常因太阳照度不良与节能因素，太阳能LED路灯长期处于昏暗照度，造成照明不佳的印象。

5.因蓄电池电压变化，LED大部份时间并不处于LED最亮时刻。此举无法发挥LED的高亮度。

此外，一些系统除照明外，尚有短暂强光警告或强光需求，如围墙或牧场上夜间照明。有人侵入或野兽践伤农作物时，需强光警告与探照。当此短暂强光单独使用蓄电池电源，将造成蓄电池寿命降低，高功率电路组件需求增加等不利因素。所以本发明第二部份即揭露另一种短暂强光型「独立式直流电源之LED灯放电控制系统」，其关键处是加入一瞬间功率超电容电路。

发明内容

本发明目的是提供一种独立式直流电源之LED灯放电控制系统，可使用于太阳能、风力等各种再生能源之独立式直流电源驱动LED灯放电负载；并利用瞬间功率型的超电容其瞬间爆发的功率特性，供应LED灯组。用以解决现有技术存在的：

(1)随独立电源之电压下降而造成LED灯光亮度变化，及独立电源之电压与LED不匹配导致能耗高的问题；

(2)短暂强光单独使用蓄电池电源造成蓄电池寿命降低，高功率电路组件需求增加的问题。

为了解决上述的第(1)问题，本发明采取以下技术方案：

一种独立式直流电源之LED灯放电控制系统，其特征在于：包含

一蓄电池：供应LED灯组负载主要电源；

一智能型控制单元：侦测蓄电池电压、LED灯组负载电压、电流与温度回授，并控制调整之；

一时间设定器：设定增亮与节能工作模式的时间；

一功率设定模块：设定增亮工作模式中不同灯串LED灯组的功率；

一升降压转换器：升降增亮工作模式中进入LED灯组的电压；

-LED灯组负载：不同灯串的LED灯组数组；

-PWM点灭装置：脉宽调变驱动器对LED灯组调光节能。

所述的增亮工作模式的建立包括：

(1)利用所述的功率设定模块设定功率；

(2)利用所述的智能型的控制单元，依LED灯组负载情形，通过升降转换器将电压调整至LED最亮电压强度；

(3)利用所述的PWM点灭装置对LED调光；

其中智能型的控制单元为一数字讯号处理器(DSP)，亦可为IC或类似电路模块，用于侦控蓄电池电压、LED灯组负载电压、电流与温度回授，并控制调整之。