機車輔助照明燈具的製作方法
2023-05-17 19:06:56
專利名稱：機車輔助照明燈具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燈具，更具體地說，涉及一種機車輔助照明燈具。
背景技術：
隨著人們生活及交往節奏的加快和一條條高速公路的建成，要求不斷改善汽車夜 間駕駛的安全性。機車35W輔助照明燈具是位於機車前部緩衝梁上方兩側，協助前照燈，用 於近處照明的燈具。由於高速機車速度日益加快，機車對近處照明要求越來越高，尤其是 機車在夜間行駛過程中，近處照明顯的更為重要，由於機車周圍環境變換萬千，環境條件也 非常惡劣，所以要求燈具照度高、顯色性好、啟動穩定迅速、抗衝擊震動性能好、電磁兼容性 高、耐高低溫、壽命長、防水防塵等，機車運行涉及國家經濟命脈和人身安全問題，所以機車 輔助照明顯得尤其重要。目前使用的機車輔助照明燈具都是採用DCllOV普通滷鎢光源，通過按鈕開關控 制燈具的打開和關閉，從而實現機車近處照明的需求。然而採用DCllOV普通滷鎢光源的燈 具存在發光效率低，穩定性差，反覆啟動照明容易燒斷鎢絲，不存在穩壓裝置，發光強度會 隨著電壓波動而波動，反光鏡和光源採用一體化設計，更換和維護不方便，以上特點會給機 車的安全運行帶來隱患。相比較，金屬燈的發光效率是滷鎢燈的4倍、壽命是滷鎢燈的10倍，並且顯色性 好，因此是替代傳統商鎢燈的理想光源。但是金商燈具有負阻效應，使用時必須配鎮流器才 能工作，降低電子鎮流器成本，縮小其體積，並且對各種異常的情況做出相應保護，以保證 其穩定的性能，是普及推廣金滷燈作為機車輔助照明燈具的關鍵。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有機車輔助照明金滷燈具的鎮流器的上述 缺陷，提供一種性能穩定的機車輔助照明燈具。本發明提供一種機車輔助照明燈具，包括電磁兼容單元、功率調節單元、MCU控 制單元、點火單元、DC/AC轉換單元和金滷燈；所述電磁兼容單元對機車電源信號進行濾波，去除電磁幹擾，輸出給功率調節單 元；所述功率調節單元對該單元輸出電壓和輸出電流進行採樣，所述MCU控制單元檢 測所述輸出電壓和輸出電流反饋值，計算其功率並與恆定功率比較，調節輸出的功率控制 脈衝的脈寬，所述功率控制單元根據功率控制脈衝調節輸出電壓和輸出電流的值，從而實 現恆功率控制；所述點火單元接收所述功率調節單元輸出的電壓/電流信號，將其轉變為脈衝高 壓，點亮金滷燈；所述MCU控制單元產生PWM波，控制所述DC/AC轉換單元將功率調節單元輸出的 電壓/電流信號逆變成交流信號，在點火單元的協助下啟動金滷燈，使其正常工作。
在本發明所述的機車輔助照明燈具中，所述MCU控制單元包括恆功率模塊，用於根據功率調節單元採樣的輸出電壓和輸出電流反饋值，計算其 功率並與恆定功率比較，並調節輸出的功率控制脈衝的脈衝寬度；PWM波產生模塊，用於產生PWM波，從而控制所述DC/AC轉換單元將功率調節單元 輸出的電壓/電流信號逆變成交流信號。在本發明所述的機車輔助照明燈具中，所述MCU控制單元還包括保護模塊，用於 對金滷燈電流/電壓信號進行檢測，根據檢測結果發出控制信號給調節單元，實現輸入電 壓過壓欠壓保護、金滷燈開路保護和短路保護。在本發明所述的機車輔助照明燈具中，所述MCU控制單元還包括通過通信接口接 收外部控制信號或採集外部光線強弱的通信模塊。在本發明所述的機車輔助照明燈具中，所述MCU控制單元還包括智能調光模塊， 所述智能調光模塊與通訊模塊連接，用於根據外部控制信號或外部光線強弱，發出控制信 號調節恆功率模塊輸出的功率控制脈衝的脈衝寬度，從而對金滷燈進行調光。本發明所述的機車輔助照明燈具，還包括機場電源與電磁兼容單元之間的防反 接單元。本發明所述的機車輔助照明燈具，還包括機車電源與電磁兼容單元之間的短路 保護單元。實施本發明的機車輔助照明燈具，具有以下有益效果當工作過程中出現短路、過 流、斷路的故障時，其具有保護功能控制的功能，防止故障進一步擴大從而造成事故；還設 置了恆功率信號檢測，對輸出功率實時監控，並把檢測信號反饋給MCU控制單元，讓輸出功 率穩定在一個恆定值；另外，此燈具電路還預留了可通信接口和智能調光系統接口，可以和 外部進行通信和根據外部光線強弱進行智能調光。本發明所提供的機車輔助照明燈具，恆 功率驅動35W汽車金滷燈，具有效率高、顯色性好、啟動穩定迅速、抗衝擊震動性能好、電磁 兼容性高、耐高低溫、壽命長、防水防塵、方便使用的優點，可以安全可靠的為機車提供近處 照明，確保機車安全運行。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1為本發明機車輔助照明燈具實施例的電氣接線圖；圖2是本發明機車輔助照明燈具實施例的結構示意圖；圖3是本發明機車輔助照明燈具實施例的電路圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明實施例的機車輔助照明燈的組成部分有電源母端子、公端 子、熔斷器、輔助照明燈具的電子鎮流器和35W汽車金滷燈。電源母端子和機車DCllOV電 源連接，輔助照明燈具的控制電路通過公端子和電源母端子連接，在正極側加熔斷器，當後 端出現短路故障可以快速切斷電源，進行短路保護，公端子和母端子採用防水、放鬆的連接 模式，工作可靠，對接方便，輔助照明燈具的電子鎮流器與35W汽車金滷燈的連接也是採用 防水、放鬆的公端子和母端子連接模式，如圖1中下方的兩根電源線中間連接部分所示為
4公端子和母端子的放大結構。如圖2所示，本發明機車輔助照明燈具實施例的結構包括電磁兼容單元100、功 率調節單元200、MCU控制單元300、點火單元400、DC/AC轉換單元500和金滷燈600 ；所述電磁兼容單元100對機車電源信號進行濾波，去除電磁幹擾，輸出給功率調 節單元200 ；所述功率調節單元200對該單元輸出電壓和輸出電流進行採樣，所述MCU控制單 元300檢測所述輸出電壓和輸出電流反饋值，計算其功率並與恆定功率比較，調節輸出的 功率控制脈衝的脈寬，所述功率控制單元200根據功率控制脈衝調節輸出電壓和輸出電流 的值，從而實現恆功率控制；所述點火單元400接收所述功率調節單元200輸出的電壓/電流信號，將其轉變 為脈衝高壓，點亮金滷燈；所述MCU控制單元300產生PWM波，控制所述DC/AC轉換單元500將功率調節單 元200輸出的電壓/電流信號逆變成交流信號，在點火單元400的協助下啟動金滷燈600， 使其正常工作。所述MCU控制單元300包括恆功率模塊301、PWM波產生模塊302、保護模塊303、 通信模塊304和智能調光模塊305 ；所述恆功率模塊301根據功率調節單元200採樣的輸出電壓和輸出電流反饋值， 計算其功率並與恆定功率比較，並調節輸出的功率控制脈衝的脈衝寬度的；所述PWM波產生模塊302產生PWM波，從而控制所述DC/AC轉換單元500將功率 調節單元200輸出的電壓/電流信號逆變成交流信號；所述保護模塊303對金滷燈600電流/電壓信號進行檢測，根據檢測結果發出控 制信號給調節單元200，實施輸入電壓過壓欠壓保護、金滷燈開路保護、短路保護；所述通信模塊304與通過通信接口接收外部控制信號或採集外部光線強弱；所述智能調光模塊305與通訊模塊304連接，根據通外部控制信號或外部光線強 弱，發出控制信號調節恆功率模塊301輸出的功率控制脈衝的脈衝寬度，從而對金滷燈600 進行調光。本發明的機車輔助照明燈具，還包括機場電源與電磁兼容單元100之間的防反接單元700 ；機車電源與電磁兼容單元100之間的短路保護單元800。如圖3所示為本發明機車輔助照明燈具實施例的電路圖。本發明使用晶片Ul將 1IOV機車電源轉換為普通晶片的工作電平VCC。下面對圖3中的每個單元進行詳細說明1.短路保護單元800短路保護單元800包括熔斷器F1，其與機車電源的正極相連，當後端出現短路故 障可以快速切斷電源，進行短路保護。2.防反接單元700防反接單元700主要包括MOS管Ql，穩壓管ZD8 ；在機車電源正負機之間並聯移動 變阻器MOVl ；工作電平VCC通過電阻R29與MOS管Ql的柵極相連，MOS管Ql的源極與機車 電源的負極相連，MOS管Ql的柵極與漏極之間連接有並聯的電阻R38和穩壓管ZD8，M0S管
5Ql的漏極接地。3.電磁兼容單元100電磁兼容單元100包括並聯在熔斷器Fl和地之間的電解電容E1，濾波機車電源信 號的電磁幹擾。4.功率調節單元200電感線圈1端與機車電源正極相連，2端連接到電感線圈L7的1端，L4的4端接 地，3端引出IS80V;IS80V通過電阻R28接地，通過二極體引出IS，且IS通過並聯的電阻 R27、R81和二極體C41接地；IS連接到MCU控制單元300，從而對電路的電流進行檢測；電感 線圈L7的連接到MOS管Q6的源極，Q6的柵極通過並聯的二極體的D15和電阻R44與MCU 控制單元300的晶片U2的引腳6 (DRC)相連，Q6的柵極同時通過電阻R42接地；Q6的漏極 接地，源極通過電容C4和3個並聯的電阻R45、R40、R41接地。從L7的5端引出HV-，並通 過電容C7接地，L7的6端引出Bum，且依次通過穩壓管ZD9、ZD10、並聯的電阻R93和電容 C5接地；L7的5端通過二極體D7接地。HV-通過並聯的電阻R13和穩壓管ZDl與電解電 容E4的負極相連，電解電容E4的正極通過電阻R47接地，同時從電解電容E4的正極引出 HV+0 HV+和HV-分別連接到MCU控制單元300，從而對電路電壓進行檢測，計算後通過DRC 發出功率控制脈衝，並調節脈衝寬度，控制MOS管Q6的導通時間，從而控制金滷燈600的功 率。5. MCU 控制單元 300M⑶控制單元300主要包括晶片U2、U3、U4和U5 ；晶片U4為運放晶片，型號為TL2904 ；HV-依次通過電阻R63、電阻R64和電阻R55 接地；電阻R64和電阻R55的節點通過電阻R69和電阻R56接到晶片U4的引腳2，作為運 放的輸入端，電阻R69和電阻R56的節點通過並聯的電阻R73和電容C17接到U4的引腳1， 然後通過串聯的電阻R70和R50接地；晶片U4的引腳3通過電阻R57接地；晶片U4的引腳 4、引腳5和引腳6接地；晶片U4的引腳8接工作電平VCC，並通過電容C24接地，對工作電 平進行濾波；從電阻R70和R50之間的節點引出運放的輸出VFA。晶片U3的引腳2通過依次串聯的電阻R52和R60接到HV+，電阻R52和R60之間 的節點通過同時並聯的電容C42、電阻R48和電容C34接到U3的引腳1，然後通過電阻R54 接到U3的引腳5，U3的引腳5通過電容C17接地。U3的引腳3通過電阻R53接地；電阻 R52和R60之間的節點通過反向的二極體D9接地；從晶片U4引出的VFA通過電阻R49連接 到U3的引腳7，並通過電容C21接到U3的引腳6 ；U3的引腳6通過電阻R65和電容C12接 地；電阻R65和電容Cl2之間的節點依次通過電阻R66和電容C23接地，然後通過電阻R68 引出PWM。U3的引腳8接工作電平VCC，並通過電容C16接地，對工作電平進行濾波；U3的 引腳1依次通過電阻R59以及並聯的電阻R9和電容C20接地；電阻R59與電阻R9的節點 連接到晶片U5的引腳12。晶片U5為主控晶片。從U3引出的PWM接到TO的引腳7。HV-依次通過電阻R72、 R71連接到U5的引腳13，然後通過電容C25接地；U5的引腳13通過電阻R62接到U5的引 腳1，並通過電容C33接地 』從U5的引腳1引出VREF。U5的引腳1和引腳2之間通過並聯 的電阻R26和R91連接。U5的引腳2與引腳8之間串聯電阻R92，引腳8通過並聯的電阻 R83和電解電容E5接地。TO的引腳3通過電阻R80連接90V電源，同時通過並聯的電容C15和R75接地。U5的引腳8和引腳10之間通過電阻R84相連。可從TO的引腳9接收外 部通信信號，對金滷燈進行調光。從U5的引腳11接VPl ；從U5的引腳10接KYCF ；從U5的 引腳5引出DRA，從TO的引腳6引出DRB，輸出PWM波以控制DC/AC轉換單元500將直流電 逆變為交流電。晶片U2為電流模式PWM控制器。IS通過電阻Rl接到U2的引腳3，並通過電容C26 接地；U2的引腳3和引腳4之間通過並聯的電阻R51和電容C40相連，引腳4通過電容C30 接地。U2的引腳8接VREF，且通過電容C31接地。U2的引腳4和引腳8之間連接有電阻 R61。U2的引腳7接工作電平VCC，且通過電容C32接地，以及反向的二極體D2接地。KYCF 通過電阻R25連接到三極體Q13的基極，三極體Q13的集電極通過電阻R8接到VREF，三極 管Q13的發射極通過電容C29接到U2的引腳4。從U2的引腳6引出DRC，輸出功率控制脈 衝，連接到功率調節單元200，控制MOS管Q6的導通時間，從而控制金滷燈600的功率。恆功率模塊301由M⑶控制單元300的主控晶片U5和輔助晶片U4、U3和U2共同 完成，輔助晶片U3和U4對採集的電壓進行放大，U2為電流模式的PWM控制器，在主控晶片 U5的控制下，將採集的電流和電壓反饋值的乘積與恆定功率進行比較，從而調節輸出功率 調節脈衝的脈寬，如大於則脈寬減1，小於則脈寬加1，同時實現檢測反饋值，從而實現恆功 率控制。PWM波產生模塊302由主控晶片U5通過軟體控制產生；保護模塊303由主控晶片 U5檢測到反饋電壓和電流異常的情況下，對電路實現保護；通信模塊304由主控晶片U5完 成，其具有通信接口，可接收外部控制信號；智能調光模塊305是由主控晶片U5根據接收的 外部控制信號或者從通信接口外接器件檢測的外部光線強弱，進行分析，控制輔助晶片U2 調節輸出功率調節脈衝的脈寬，從而實現調光。6.點火單元400從功率調節單元200的電感線圈L7的6端引出的Bum通過依次通過電容C45、二 極管Dl 1、電阻R82和電阻R37連接到電感線圈L6的4端；HV+通過二極體D12接到電容 C45和二極體Dl 1之間的節點，HV+還通過電容C19接到二極體Dl 1和電阻R82之間的節點； 電阻R82和電阻R37之間的節點通過電容C44接地。HV-依次通過電阻R36、電阻R33和氣 體放氣管D14連接到電感線圈L6的2端；電阻R36與電阻R33之間的節點通過電容C6接 地；電阻R33和氣體放氣管D14之間的節點通過串聯的電阻R35和電阻R34，以及與其並聯 的電容C8接到電感線圈L6的4端。電感線圈L6的3端接金滷燈600的一端，電感線圈L6 的1端通過電感線圈L5接到金滷燈600的另一端。在點火時，電容C8充電，當電容C8上 電壓達到600V左右時，氣體放氣管D14擊穿，從而在電感線圈L6上加上一個600V電壓，通 過電感線圈耦合，在另一邊產生一個22KV以上的脈衝電壓，從而對金滷燈600進行點火。7. DC/AC 轉換單元 500DC/AC轉換單元500為一個鏡像的逆變電路，並聯在HV+和HV-之間，每側都有兩 個MOS管作為開關管，這兩個MOS管串聯在HV+和HV-之間。從MCU控制單元300引出的 DRA和DRB為PWM波，分別通過一系列三極體連接到MOS管的柵極從而控制MOS管的導通時 間，對HV+和HV-之間的電信號進行逆變為交流信號，通過電感線圈L5，並在點火電路400 的協助下驅動金滷燈600發光。本發明所提供的機車輔助照明燈具，採用恆功率驅動35W汽車金滷燈，具有效率 高、顯色性好、啟動穩定迅速、抗衝擊震動性能好、電磁兼容性高、耐高低溫、壽命長、防水防塵、方便使用的優點，可以安全可靠的為機車提供近處照明，確保機車安全運行。
權利要求
一種機車輔助照明燈具，其特徵在於，包括電磁兼容單元(100)、功率調節單元(200)、MCU控制單元(300)、點火單元(400)、DC/AC轉換單元(500)和金滷燈(600)；所述電磁兼容單元(100)對機車電源信號進行濾波，去除電磁幹擾，輸出給功率調節單元(200)；所述功率調節單元(200)對該單元輸出電壓和輸出電流進行採樣，所述MCU控制單元(300)檢測所述輸出電壓和輸出電流反饋值，計算其功率並與恆定功率比較，調節輸出的功率控制脈衝的脈寬，所述功率控制單元(200)根據功率控制脈衝調節輸出電壓和輸出電流的值，從而實現恆功率控制；所述點火單元(400)接收所述功率調節單元(200)輸出的電壓/電流信號，將其轉變為脈衝高壓，點亮金滷燈(600)；所述MCU控制單元(300)產生PWM波，控制所述DC/AC轉換單元(500)將功率調節單元(200)輸出的電壓/電流信號逆變成交流信號，在點火單元(400)的協助下啟動金滷燈(600)，使其正常工作。
2.根據權利要求1所述的機車輔助照明燈具，其特徵在於，所述MCU控制單元(300)包括恆功率模塊(301)，用於根據功率調節單元(200)採樣的輸出電壓和輸出電流反饋值， 計算其功率並與恆定功率比較，並調節輸出的功率控制脈衝的脈衝寬度；PWM波產生模塊(302)，用於產生PWM波，從而控制所述DC/AC轉換單元(500)將功率 調節單元(200)輸出的電壓/電流信號逆變成交流信號。
3.根據權利要求1所述的機車輔助照明燈具，其特徵在於，所述MCU控制單元(300)還 包括保護模塊(303)，用於對金滷燈(600)電流/電壓信號進行檢測，根據檢測結果發出控 制信號給調節單元(200)，實現輸入電壓過壓欠壓保護、金滷燈開路保護和短路保護。
4.根據權利要求1所述的機車輔助照明燈具，其特徵在於，所述MCU控制單元(300)還 包括通過通信接口接收外部控制信號或採集外部光線強弱的通信模塊(304)。
5.根據權利要求4所述的機車輔助照明燈具，其特徵在於，所述MCU控制單元(300) 還包括智能調光模塊(305)，所述智能調光模塊與通訊模塊(304)連接，用於根據外部控制 信號或外部光線強弱，發出控制信號調節恆功率模塊(301)輸出的功率控制脈衝的脈衝寬 度，從而對金滷燈(600)進行調光。
6.根據權利要求1所述的機車輔助照明燈具，其特徵在於，還包括機場電源與電磁兼 容單元(100)之間的防反接單元(700)。
7.根據權利要求1所述的機車輔助照明燈具，其特徵在於，還包括機車電源與電磁兼 容單元(100)之間的短路保護單元(800)。
全文摘要
本發明涉及一種機車輔助照明燈具，包括電磁兼容單元、功率調節單元、MCU控制單元、點火單元、DC/AC轉換單元和金滷燈；電磁兼容單元對機車電源信號濾波後輸出給功率調節單元；功率調節單元對電壓和電流進行採樣，MCU控制單元檢測所述電壓和電流反饋值，計算其功率並與恆定功率比較，調節輸出的功率控制脈衝的脈寬，功率控制單元根據功率控制脈衝調節輸出電壓和電流值，從而實現恆功率控制；MCU控制單元產生PWM波，控制DC/AC轉換單元將功率調節單元輸出的直流信號逆變成交流信號，在點火單元的協助下啟動金滷燈，使其正常工作。本發明的電路結構簡單，電磁兼容性高，性能穩定。
文檔編號H05B41/282GK101965091SQ20091010883
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月24日 優先權日2009年7月24日
發明者周明傑, 孫佔民 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司