CN101511143A - 大功率led无线智能控制系统 - Google Patents

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刘胜
罗小兵
陈浩
曹钢
王小平
曹万
金春晓
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Abstract

本发明涉及大功率LED智能控制系统，包括MCU中央控制器、恒流驱动电路、大功率LED阵列、光学探测器、温度传感器、存储器、无线通信模块。该系统以MCU中央控制器为核心，恒流驱动电路受控制器控制，可以调节输出电流的大小，从而调节大功率LED的亮度；光学探测器、温度传感器、存储器、无线通信模块均与中央控制器连接。本发明能够智能调控LED灯具输入电流大小，使LED芯片结温一直低于阈值，提高LED灯具使用寿命；并能定时记录LED灯具工作参数，便于跟踪检测；同时还能低成本地检测出LED灯具的故障，具有高效、灵活、智能、节能的特点。本发明的一个重要特点是可以无线远程调控LED路灯或隧道灯，可实现定期下载关键LED工作参数，使得对LED照明系统的管理更加方便，可以大大降低LED照明系统的管理运营成本，同时也能更好的体现LED照明高效节能的优势。

Description

大功率LED无线智能控制系统
技术领域
本发明涉及大功率照明应用技术领域，特别是涉及一种大功率LED无线智能控制系统。
背景技术
目前的大功率LED灯具大部分都是简单的直接照明，缺少必要的智能控制，或者有一些智能控制，但不能自动检测灯具的照明状况，也不能方便地对灯具进行手动调控。现有的照明管理系统大都采用有线电缆控制照明灯具，不能够智能调节灯具的亮度；现有照明管理系统采用通信电缆连接控制中心和LED灯具，对LED灯具进行调控，通信协议复杂，建设成本和运营成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是克服上述大功率LED灯具所存在的缺陷，而提供一种低成本、智能的无线控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：大功率LED无线智能控制系统，其特征在于，包括：
作为控制核心的MCU中央控制器；
恒流驱动电路，用于为大功率LED阵列提供的稳定的电流；
时钟电路，用于为MCU中央控制器和无线通信模块提供时钟基准；
复位电路，用于为MCU中央控制器和无线通信模块提供上电复位信号；
光学探测器，用于检测LED灯具的亮度；
温度传感器，用于检测LED灯具的温度；
存储器，用于存储LED灯具的照明状态信息；
无线通信模块，用于发送LED灯具状态信息，以及接收外部控制信号；
所述的光学探测器、温度传感器均通过I/O接口连接到中央控制器；存储器通过地址总线和数据总线与中央控制器连接；恒流驱动电路通过控制总线连接到中央控制器，接收控制器的调控信号；无线通信模块通过SPI接口与中央控制器连接，通过中央控制器读取存储器中保存的灯具状态信息，然后对外发送给故障检测车；同时，无线通信模块可以接收控制中心或故障检测车发出的调控信号，对LED灯具进行调控。
安装在灯具光源部分的光学传感器检测到灯具的光亮度、照度或光通量信号，经过A/D转换，转换成数字信号，输入到MCU控制器；安装在灯具内部的温度传感器检测到灯具的温度，经过A/D转换，输入到MCU控制器。MCU内部经过编程，对输入的灯具工作参数进行分析判断，然后发出控制信号，控制恒流驱动电路输出电流的大小，从而达到智能调控LED灯具的目的。例如，当控制器检测到灯具亮度过高、或灯具温度超过正常工作温度，则控制器发出控制信号，调控驱动电路，减小输出电流，从而达到节能和保护灯具正常工作的目的。同时，该发明还具有简易故障检测的功能。该系统配备有存储器，MCU中央控制器检测到灯具工作参数后，将它们保存到存储器中。系统包含有无线通信模块，可以将存储器中的灯具工作参数发送出去。可定期派一辆带有无线通信模块的故障检测车依次检测各LED灯具，灯具内的无线通信模块收到检测信号后，将灯具工作参数发送给故障检测车，故障检测车则根据数据分析灯具的工作状态，并向灯具发送调控信号。若检测到灯具某部分工作不正常，则可以更换相应的模块。因此，LED灯具的故障检测和维修十分方便。另外，本发明还有远程无线照明管理的功能。灯具配备的无线通信模块可以接收来自故障检测车和控制中心的无线调控信号，然后中央控制器根据调控信号控制驱动电路，调节驱动电路输出的电流大小，调节LED的照明亮度，从而实现LED照明系统的远程调控功能。
与现有技术相比，本发明采用了MCU中央控制器，可以检测灯具的亮度和温度，然后自动调控LED灯具的亮度，具有智能化、节能的优点。同时系统配备有无线通信模块，可以接收故障检测车和控制中心的调控信号，使用十分灵活。无线通信模块还可以和故障检测车通信，将LED灯具工作参数发送给检测车，故障的检测和维修十分简便。本发明的主要特点为：
以MCU控制器为核心的模块化设计；
光学传感器和温度传感器检测灯具工作状态；
数字PWM方式进行LED亮度智能调节；
采用存储器保存灯具状态信息；
采用无线通信模块，对外发送灯具状态信息，智能故障检测；
无线通信模块可接收故障检测车和控制中心的调控命令，远程调控LED照明系统。
本发明采用宽工作电压范围的大功率LED专用芯片进行设计，具有很宽的调光范围，支持模拟方式和数字PWM方式进行调光控制。本发明具有很多优点，使其非常适合大功率LED驱动和管理：
超宽输入电压范围：整流后的85V～265V交流输入；
集成LED工作电流检测放大器；
内部带有误差放大器和1％精度的基准，可实现精密的LED电流调节；
热关断和数字软启动功能；
具有负载突变过压保护、峰值电流限制、LED短路保护、LED高温保护；
无线通信模块，智能无线故障检测；
远程无线调控功能，方便、低成本的照明管理系统。
附图说明
图1为本发明的模块化设计示意图；
图2为本发明的无线故障检测原理示意图；
图3为本发明的无线远程调控原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，大功率LED无线智能控制系统，包括：
作为控制核心的MCU中央控制器1；
恒流驱动电路2，接受控制器的调控，输出稳定的电流，驱动大功率LED阵列；
多颗大功率LED3，组成LED灯具的光源；
光强传感器器4，用于检测LED灯具的亮度；
温度传感器5，用于检测LED灯具的温度；
存储器6，用于存储检测到的光、热、电等信息；
无线通信模块7，用于接收外界控制信号，以及发送灯具状态信息。
所述的光强传感器、温度传感器均为数字式传感器，温度传感器通过一个单独的I/O口连接到中央控制器，光强传感器通过I2C接口连接到中央控制器；存储器通过地址总线和数据总线与中央控制器连接；恒流驱动电路通过控制信号线与中央控制器连接，接收控制器的调光信号；无线通信模块通过SPI接口与中央控制器连接，可对外发送灯具的状态信息，同时可以接受外界的调控指令，对LED灯具进行远程调控。
该发明有智能控制LED灯具亮度的功能。安装在灯具光源部分的光学传感器检测到灯具的光亮度、照度或光通量信号，经过A/D转换，变成数字信号，通过I2C总线输入到MCU控制器；安装在灯具内部的温度传感器检测到灯具的温度，也经过A/D转换，转换为数字信号，通过I/O口输入到MCU控制器。MCU内部经过编程，设定一个工作温度上限，如果检测到的灯具温度超过上限，就发出数字PWM控制信号，控制恒流驱动电路输出电流的大小。恒流驱动电路中的控制芯片收到MCU控制器发出的PWM信号，将控制开关驱动电路中功率MOS管的打开时间，调节驱动电路输出的电流，从而达到调节LED灯具亮度的目的。例如，当控制器检测到灯具亮度过高、或灯具温度超过正常工作温度，则控制器发出较小的PWM信号，调控驱动电路，减小输出电流，从而达到节能和保护灯具的目的。
该发明还具有简易故障检测的功能。如图2，该系统配备有存储器，MCU中央控制器检测到灯具工作参数，如LED芯片温度、灯具照明亮度、LED芯片电压和电流，将它们保存到存储器中。系统包含有无线通信模块，可以将存储器中的灯具工作参数发送出去。可定期派一辆带有无线通信模块的故障检测车依次检测各LED灯具，灯具内的无线通信模块收到检测信号后，将灯具工作参数发送给故障检测车。故障检测车分析收到的数据，判断LED灯具的工作状态，若检测到灯具工作不正常，则可以进行相应的维护。因此，可以尽早发现灯具出现的问题，避免灯具进一步损坏，避免由于灯具温度过高等不正常情况造成的整灯报废，避免了更大的损失；而且发现问题后可以及时维修，避免因为灯具故障而完全不亮，保证了照明质量和道路交通安全。
本发明还有远程无线照明管理的功能。如图3，灯具配备的无线通信模块可以接收来自故障检测车和控制中心的无线调控信号，然后中央控制器根据调控信号控制驱动电路，调节驱动电路输出的电流大小，调节LED的照明亮度，从而实现LED照明系统的远程调控功能。传统的路灯、隧道灯控制管理系统使用通信电缆，使用某种协议来管理控制整个照明系统，建设成本和维护成本较高。本发明的无线远程管理系统，具有成本低、维护管理简单的优点。

Claims (7)

1、大功率LED无线智能控制系统，其特征在于，包括：
作为控制核心的MCU中央控制器；
恒流驱动电路，接受控制器的调控，输出恒定的电流，驱动多颗大功率LED；
多颗大功率LED，组成LED灯具的光源；
光强传感器，用于检测LED灯具的亮度、照度或光通量；
温度传感器，用于检测LED灯具的温度；
存储器，用于存储检测到的光、热、电等信息；
无线通信模块，用于接收外界控制信号，以及发送灯具状态信息。
2、根据权利要求1所述的大功率LED无线智能控制系统，其特征在于：光强传感器、温度传感器均为数字式传感器，温度传感器通过单I/O口总线连接到中央控制器，光强传感器通过I2C接口连接到中央控制器。
3、根据权利要求1所述的大功率LED无线智能控制系统，其特征在于：所述的恒流驱动控制芯片通过控制信号线连接到中央控制器的PWM口，接收控制器的PWM调光信号。
4、根据权利要求1所述的大功率LED无线智能控制系统，其特征在于：所述的无线通信模块通过SPI接口与中央控制器连接，可对外发送灯具的状态信息，同时可以接受外界的调控指令，对LED灯具进行调控。
5、根据权利要求1所述的大功率LED无线智能控制系统，其特征在于：所述的MCU控制器，通过编程，检测灯具的LED芯片温度和光学参数，智能调控驱动电路的输出电流。
6、根据权利要求1所述的大功率LED无线智能控制系统，其特征在于：无线通信模块，内部设定一个ID，通过判断故障检测车广播的ID和本机ID的一致性，来发送灯具的工作参数。
7、根据权利要求1所述的大功率LED无线智能控制系统，其特征在于：所述的无线通信模块，通过编程，在接收控制中心发送的调控信号后，转发调控信号，将调控信号转发至更远的灯具，实现全部灯具的远程无线调控。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hunan Yiyuan Photoelectric Technology Co., Ltd.

Assignor: Guangdong Shaoxin Opto-electrical Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2011430000048

Denomination of invention: High-power LED wireless intelligent control system

License type: Exclusive License

Open date: 20090819

Record date: 20110421

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20090819