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高壓恒流LED光源.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510999374.3

申請日:

2015.09.30

公開號:

CN105491715A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):H05B 33/08申請公布日:20160413|||實質審查的生效IPC(主分類):H05B 33/08申請日:20150930|||公開
IPC分類號: H05B33/08; F21S9/03; F21S9/04; F21V23/04; F21V23/02; F21V33/00; H02J7/00; A01M29/10(2011.01)I; F21W131/103(2006.01)N; F21Y115/10(2016.01)N分案原申請:2015106438739 2015.09.30 主分類號: H05B33/08
申請人: 孫霞
發明人: 孫霞
地址: 250061山東省濟南市歷城區山大南路9號
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510999374.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.02|||2016.05.11|||2016.04.13

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種高壓恒流LED光源,所述LED路燈等間隔設置在飛機場跑道的兩側,包括AT89C51單片機、激光式驅鳥子系統、充電子系統和鉛酸蓄電池,在AT89C51單片機的控制下,充電子系統為鉛酸蓄電池充電,充電后的鉛酸蓄電池為激光式驅鳥子系統和LED燈管提供電力供應。通過本發明,充分利用飛機場跑道附近LED路燈的均勻分布特點,能夠提高其充電和驅鳥的智能化程度。

權利要求書

1.一種高壓恒流LED光源,等間隔設置在飛機場跑道的兩側,所述
LED路燈包括AT89C51單片機、激光式驅鳥子系統、充電子系統和鉛酸
蓄電池,在AT89C51單片機的控制下,充電子系統為鉛酸蓄電池充電,充
電后的鉛酸蓄電池為激光式驅鳥子系統和LED燈管提供電力供應。
2.如權利要求1所述的高壓恒流LED光源,其特征在于,所述LED
路燈還包括:
光電池,設置在燈架頂部,具有電能輸出接口,用于輸出光電池將太
陽能轉換后的電能,電能輸出接口包括輸出正端和輸出負端;
瞬態電壓抑制器,并聯在電能輸出接口的輸出正端和輸出負端之間;
第一電阻,其一端連接電能輸出接口的輸出正端,其另一端連接第二
電阻的一端;
第二電阻,其另一端連接電能輸出接口的輸出負端;
升力風機主結構,設置在燈架頂部,包括三個葉片、偏航設備、輪轂
和傳動設備;三個葉片在風通過時,由于每一個葉片的正反面的壓力不等
而產生升力,所述升力帶動對應葉片旋轉;偏航設備與三個葉片連接,用
于提供三個葉片旋轉的可靠性并解纜;輪轂與三個葉片連接,用于固定三
個葉片,以在葉片受力后被帶動進行順時針旋轉,將風能轉化為低轉速的
動能;傳動設備包括低速軸、齒輪箱、高速軸、支撐軸承、聯軸器和盤式
制動器,齒輪箱通過低速軸與輪轂連接,通過高速軸與風力發電機連接,
用于將輪轂的低轉速的動能轉化為風力發電機所需要的高轉速的動能,聯
軸器為一柔性軸,用于補償齒輪箱輸出軸和發電機轉子的平行性偏差和角
度誤差,盤式制動器,為一液壓動作的盤式制動器,用于機械剎車制動;
風力發電機,設置在燈架頂部,與升力風機主結構的齒輪箱連接,為
一雙饋異步發電機,用于將接收到的高轉速的動能轉化為風力電能,風力
發電機包括定子繞組、轉子繞組、雙向背靠背IGBT電壓源變流器和風力
發電機輸出接口,定子繞組直連風力發電機輸出接口,轉子繞組通過雙向
背靠背IGBT電壓源變流器與風力發電機輸出接口連接,風力發電機輸出
接口為三相交流輸出接口,用于輸出風力電能;
整流電路,與風力發電機輸出接口連接,對風力發電機輸出接口輸出
的三相交流電壓進行整流以獲得風力直流電壓;
濾波穩壓電路,與整流電路連接以對風力直流電壓進行濾波穩壓,以
輸出穩壓直流電壓;
第三電阻和第四電阻,串聯后并聯在濾波穩壓電路的正負二端,第三
電阻的一端連接濾波穩壓電路的正端,第四電阻的一端連接濾波穩壓電路
的負端;
第一電容和第二電容,串聯后并聯在濾波穩壓電路的正負二端,第一
電容的一端連接濾波穩壓電路的正端,第二電容的一端連接濾波穩壓電路
的負端,第一電容的另一端連接第三電阻的另一端,第二電容的另一端連
接第四電阻的另一端;
第三電容,并聯在濾波穩壓電路的正負二端;
第五電阻,其一端連接濾波穩壓電路的正端;
第一開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與第五電阻的另一端
連接,其襯底與源極相連,其源極與濾波穩壓電路的負端連接;
手動卸荷電路,其兩端分別與第一開關管的漏極和源極連接;
第一防反二極管,其正端與濾波穩壓電路的正端連接,其負端與第一
開關管的漏極連接;
第二開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與濾波穩壓電路的正
端連接,其襯底與源極相連;
第二防反二極管,其正端與第二開關管的源極連接;
第四電容和第五電容,都并聯在第二防反二極管的負端和濾波穩壓電
路的負端之間;
第三防反二極管,并聯在第二防反二極管的負端和濾波穩壓電路的負
端之間;
第三開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與第三防反二極管的
負端連接,其襯底與源極相連;
第四防反二極管,并聯在第三開關管的源極和濾波穩壓電路的負端之
間;
第一電感,其一端與第三開關管的源極連接;
第六電容和第七電容,都并聯在第一電感的另一端和濾波穩壓電路的
負端之間;
第五防反二極管,并聯在第一電感的另一端和濾波穩壓電路的負端之
間;
鉛酸蓄電池,并聯在電能輸出接口的輸出正端和輸出負端之間,同時
其正極與第五防反二極管的負極連接,其負極與第五防反二極管的正極連
接;
繼電器,位于LED燈管和鉛酸蓄電池之間,通過是否切斷LED燈管
和鉛酸蓄電池之間的連接來控制LED燈管的打開和關閉;
光耦,位于繼電器和AT89C51單片機之間,用于在AT89C51單片機
的控制下,決定繼電器的切斷操作;
電壓檢測器,用于實時檢測鉛酸蓄電池的充電電壓;
電流檢測器,用于實時檢測鉛酸蓄電池的充電電流;
太陽能充電控制器,與電能輸出接口、鉛酸蓄電池、電壓檢測器和電
流檢測器分別連接,在檢測到電能輸出接口對鉛酸蓄電池供電時,當接收
到的充電電壓小于預設電壓閾值時,采用恒流充電方式對鉛酸蓄電池進行
充電,當接收到的充電電壓大于等于預設電壓閾值且接收到的充電電流大
于等于預設電流閾值時,采用恒壓充電方式對鉛酸蓄電池進行充電,當接
收到的充電電壓大于等于預設電壓閾值且接收到的充電電流小于預設電
流閾值時,采用浮充充電方式對鉛酸蓄電池進行充電;
激光發射設備,設置在旋轉機構上,與AT89C51單片機連接,用于在
AT89C51單片機的控制下確定自己發射激光的激光頻率和激光發射方向;
旋轉機構,設置在燈架頂部;
旋轉驅動機構,包括旋轉電機和電子驅動器,電子驅動器與旋轉機構
和旋轉電機分別連接,用于控制旋轉機構的旋轉,具體旋轉方式為每十分
鐘一圈,每圈內每隔30度停頓半分鐘,在接收在發現鳥類信號時,控制
旋轉機構停止,在接收到無鳥類信號時,控制旋轉機構繼續旋轉;
超聲波收發設備,設置在旋轉機構上,與旋轉驅動機構連接,包括超
聲波發射器、超聲波接收器和單片機,在旋轉機構停頓時,超聲波發射器
向正前方發射超聲波,超聲波接收器用于接收前方目標反射的、具有鳥類
目標反射特性的超聲波,單片機與超聲波發射器和超聲波接收器分別連
接,基于超聲波發射時間、反射超聲波接收時間和超聲波傳播速度計算前
方鳥類垂直距離;
數據采集設備,設置在旋轉機構上,與旋轉驅動機構連接,在旋轉機
構停頓時,對正前方圖像進行數據采集,以獲得前方圖像;
模板存儲設備,用于預先存儲各個種類基準鳥型圖案,每一個種類基
準鳥型圖案為預先對基準鳥型進行拍攝所獲得的圖像;
圖像預處理設備,與數據采集設備連接,包括Marr小波濾波子設備、
中值濾波子設備和尺度變換增強子設備,Marr小波濾波子設備與數據采集
設備連接,用于對前方圖像采用基于2階Marr小波基的小波濾波處理,
以濾除前方圖像中的高斯噪聲,獲得小波濾波圖像;中值濾波子設備與
Marr小波濾波子設備連接,用于對所述小波濾波圖像執行中值濾波處理,
以濾除所述小波濾波圖像中的散射成分,獲得中值濾波圖像;尺度變換增
強子設備與中值濾波子設備連接,用于對中值濾波圖像執行尺度變換增強
處理,以增強圖像中目標與背景的對比度,獲得增強圖像;
目標識別設備,與電子驅動器、圖像預處理設備和模板存儲設備分別
連接,將增強圖像中像素值在鳥類像素值范圍內的所有像素組成鳥類子圖
像,將鳥類子圖像與各個種類基準鳥型圖案逐一匹配,匹配成功則輸出匹
配的基準鳥型圖案對應的種類作為目標鳥類類型并輸出發現鳥類信號,匹
配失敗或不存在鳥類子圖像則輸出無鳥類信號;
目標定位設備,與目標識別設備和超聲波收發設備分別連接,基于匹
配成功的鳥類子圖像在增強圖像的相對位置確定前方鳥類水平距離,并接
收超聲波收發設備發出的前方鳥類垂直距離;
AT89C51單片機,與目標識別設備、目標定位設備和激光發射設備連
接,基于目標鳥類類型確定該目標鳥類類型中鳥類厭惡的激光頻率,并基
于前方鳥類水平距離和前方鳥類垂直距離控制激光發射設備的激光發射
方向;
其中,AT89C51單片機與第二開關管的柵極和第三開關管的柵極分別
連接,通過在第二開關管的柵極上施加PWM控制信號,確定第二開關管
的通斷,以控制風力發電機輸出接口對鉛酸蓄電池的充電的通斷,還通過
在第三開關管的柵極上施加占空比可調的PWM控制信號,以控制風力發
電機輸出接口對鉛酸蓄電池的充電電壓;
旋轉驅動機構的旋轉電機為直流電機;
Marr小波濾波子設備、中值濾波子設備和尺度變換增強子設備分別采
用不同的FPGA芯片來實現。

說明書

高壓恒流LED光源

本發明是申請號為2015106438739、申請日為2015年9月30日、發
明名稱為“高壓恒流LED光源”的專利的分案申請。

技術領域

本發明涉及LED照明領域,尤其涉及一種高壓恒流LED光源。

背景技術

飛機起飛和降落時最為危險,因而對飛機場跑道附近的環境要求很
高。由于飛機場一般建設在空曠之處,其附近的草坪和樹木經常會吸引大
量不同種類的飛鳥前來覓食、停留和安巢,甚至飛到飛機場跑道上。為了
進行驅鳥,飛機場管理方一般會安排專業的驅鳥隊不間斷在跑道附近巡
邏,一旦發現有飛鳥逗留,立即采用必要的措施,例如,采用激光掃射飛
鳥的眼睛,迫使其離開。但是,由于機場跑道面積較大,這種方式非常耗
費人力物力,而且驅鳥效果不佳。

為了克服上述技術問題,可以利用飛機場跑道附近的LED路燈進行驅
鳥,由于LED路燈具有分布范圍廣而且均勻分布的特點,如果在每一個
LED路燈上增加驅鳥的相應機構,勢必增加驅鳥的效率和速度,從而節約
人力成本,一勞永逸。另外,這樣的LED路燈的充電設備,需要在滿足常
規LED燈管電力供應的同時,不間斷地為驅鳥的相應機構提高可靠的電力
供應。。

為此,本發明提出了一種高壓恒流LED光源,能夠在利用飛機場跑道
附近的LED路燈進行驅鳥的同時,改造現有的LED路燈結構,提高LED
路燈結構供電的可靠性和穩定性。

發明內容

為了解決現有技術存在的技術問題,本發明提供了一種高壓恒流LED
光源,利用各種高效的圖像處理設備和超聲波收發設備進行LED路燈附近
鳥類的識別和定位,利用激光發射設備、旋轉機構和旋轉驅動機構實現對
鳥類的驅逐,同時,改造LED路燈的具體供電結構,采用了一種能夠借助
太陽能和風能的具體供電電路以滿足LED路燈照明和驅鳥的供電需求,實
現對本發明高壓恒流LED光源的可靠性和穩定性供電。

根據本發明的一方面,提供了一種高壓恒流LED光源,所述LED路
燈等間隔設置在飛機場跑道的兩側,并包括AT89C51單片機、激光式驅鳥
子系統、充電子系統和鉛酸蓄電池,在AT89C51單片機的控制下,充電子
系統為鉛酸蓄電池充電,充電后的鉛酸蓄電池為激光式驅鳥子系統和LED
燈管提供電力供應。

更具體地,在所述高壓恒流LED光源中,還包括:光電池,設置在燈
架頂部,具有電能輸出接口,用于輸出光電池將太陽能轉換后的電能,電
能輸出接口包括輸出正端和輸出負端;瞬態電壓抑制器,并聯在電能輸出
接口的輸出正端和輸出負端之間;第一電阻,其一端連接電能輸出接口的
輸出正端,其另一端連接第二電阻的一端;第二電阻,其另一端連接電能
輸出接口的輸出負端;升力風機主結構,設置在燈架頂部,包括三個葉片、
偏航設備、輪轂和傳動設備;三個葉片在風通過時,由于每一個葉片的正
反面的壓力不等而產生升力,所述升力帶動對應葉片旋轉;偏航設備與三
個葉片連接,用于提供三個葉片旋轉的可靠性并解纜;輪轂與三個葉片連
接,用于固定三個葉片,以在葉片受力后被帶動進行順時針旋轉,將風能
轉化為低轉速的動能;傳動設備包括低速軸、齒輪箱、高速軸、支撐軸承、
聯軸器和盤式制動器,齒輪箱通過低速軸與輪轂連接,通過高速軸與風力
發電機連接,用于將輪轂的低轉速的動能轉化為風力發電機所需要的高轉
速的動能,聯軸器為一柔性軸,用于補償齒輪箱輸出軸和發電機轉子的平
行性偏差和角度誤差,盤式制動器,為一液壓動作的盤式制動器,用于機
械剎車制動;風力發電機,設置在燈架頂部,與升力風機主結構的齒輪箱
連接,為一雙饋異步發電機,用于將接收到的高轉速的動能轉化為風力電
能,風力發電機包括定子繞組、轉子繞組、雙向背靠背IGBT電壓源變流
器和風力發電機輸出接口,定子繞組直連風力發電機輸出接口,轉子繞組
通過雙向背靠背IGBT電壓源變流器與風力發電機輸出接口連接,風力發
電機輸出接口為三相交流輸出接口,用于輸出風力電能;整流電路,與風
力發電機輸出接口連接,對風力發電機輸出接口輸出的三相交流電壓進行
整流以獲得風力直流電壓;濾波穩壓電路,與整流電路連接以對風力直流
電壓進行濾波穩壓,以輸出穩壓直流電壓;第三電阻和第四電阻,串聯后
并聯在濾波穩壓電路的正負二端,第三電阻的一端連接濾波穩壓電路的正
端,第四電阻的一端連接濾波穩壓電路的負端;第一電容和第二電容,串
聯后并聯在濾波穩壓電路的正負二端,第一電容的一端連接濾波穩壓電路
的正端,第二電容的一端連接濾波穩壓電路的負端,第一電容的另一端連
接第三電阻的另一端,第二電容的另一端連接第四電阻的另一端;第三電
容,并聯在濾波穩壓電路的正負二端;第五電阻,其一端連接濾波穩壓電
路的正端;第一開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與第五電阻的
另一端連接,其襯底與源極相連,其源極與濾波穩壓電路的負端連接;手
動卸荷電路,其兩端分別與第一開關管的漏極和源極連接;第一防反二極
管,其正端與濾波穩壓電路的正端連接,其負端與第一開關管的漏極連接;
第二開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與濾波穩壓電路的正端連
接,其襯底與源極相連;第二防反二極管,其正端與第二開關管的源極連
接;第四電容和第五電容,都并聯在第二防反二極管的負端和濾波穩壓電
路的負端之間;第三防反二極管,并聯在第二防反二極管的負端和濾波穩
壓電路的負端之間;第三開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與第
三防反二極管的負端連接,其襯底與源極相連;第四防反二極管,并聯在
第三開關管的源極和濾波穩壓電路的負端之間;第一電感,其一端與第三
開關管的源極連接;第六電容和第七電容,都并聯在第一電感的另一端和
濾波穩壓電路的負端之間;第五防反二極管,并聯在第一電感的另一端和
濾波穩壓電路的負端之間;鉛酸蓄電池,并聯在電能輸出接口的輸出正端
和輸出負端之間,同時其正極與第五防反二極管的負極連接,其負極與第
五防反二極管的正極連接;繼電器,位于LED燈管和鉛酸蓄電池之間,通
過是否切斷LED燈管和鉛酸蓄電池之間的連接來控制LED燈管的打開和
關閉;光耦,位于繼電器和AT89C51單片機之間,用于在AT89C51單片
機的控制下,決定繼電器的切斷操作;電壓檢測器,用于實時檢測鉛酸蓄
電池的充電電壓;電流檢測器,用于實時檢測鉛酸蓄電池的充電電流;太
陽能充電控制器,與電能輸出接口、鉛酸蓄電池、電壓檢測器和電流檢測
器分別連接,在檢測到電能輸出接口對鉛酸蓄電池供電時,當接收到的充
電電壓小于預設電壓閾值時,采用恒流充電方式對鉛酸蓄電池進行充電,
當接收到的充電電壓大于等于預設電壓閾值且接收到的充電電流大于等
于預設電流閾值時,采用恒壓充電方式對鉛酸蓄電池進行充電,當接收到
的充電電壓大于等于預設電壓閾值且接收到的充電電流小于預設電流閾
值時,采用浮充充電方式對鉛酸蓄電池進行充電;激光發射設備,設置在
旋轉機構上,與AT89C51單片機連接,用于在AT89C51單片機的控制下
確定自己發射激光的激光頻率和激光發射方向;旋轉機構,設置在燈架頂
部;旋轉驅動機構,包括旋轉電機和電子驅動器,電子驅動器與旋轉機構
和旋轉電機分別連接,用于控制旋轉機構的旋轉,具體旋轉方式為每十分
鐘一圈,每圈內每隔30度停頓半分鐘,在接收在發現鳥類信號時,控制
旋轉機構停止,在接收到無鳥類信號時,控制旋轉機構繼續旋轉;超聲波
收發設備,設置在旋轉機構上,與旋轉驅動機構連接,包括超聲波發射器、
超聲波接收器和單片機,在旋轉機構停頓時,超聲波發射器向正前方發射
超聲波,超聲波接收器用于接收前方目標反射的、具有鳥類目標反射特性
的超聲波,單片機與超聲波發射器和超聲波接收器分別連接,基于超聲波
發射時間、反射超聲波接收時間和超聲波傳播速度計算前方鳥類垂直距
離;數據采集設備,設置在旋轉機構上,與旋轉驅動機構連接,在旋轉機
構停頓時,對正前方圖像進行數據采集,以獲得前方圖像;模板存儲設備,
用于預先存儲各個種類基準鳥型圖案,每一個種類基準鳥型圖案為預先對
基準鳥型進行拍攝所獲得的圖像;圖像預處理設備,與數據采集設備連接,
包括Marr小波濾波子設備、中值濾波子設備和尺度變換增強子設備,Marr
小波濾波子設備與數據采集設備連接,用于對前方圖像采用基于2階Marr
小波基的小波濾波處理,以濾除前方圖像中的高斯噪聲,獲得小波濾波圖
像;中值濾波子設備與Marr小波濾波子設備連接,用于對所述小波濾波
圖像執行中值濾波處理,以濾除所述小波濾波圖像中的散射成分,獲得中
值濾波圖像;尺度變換增強子設備與中值濾波子設備連接,用于對中值濾
波圖像執行尺度變換增強處理,以增強圖像中目標與背景的對比度,獲得
增強圖像;目標識別設備,與電子驅動器、圖像預處理設備和模板存儲設
備分別連接,將增強圖像中像素值在鳥類像素值范圍內的所有像素組成鳥
類子圖像,將鳥類子圖像與各個種類基準鳥型圖案逐一匹配,匹配成功則
輸出匹配的基準鳥型圖案對應的種類作為目標鳥類類型并輸出發現鳥類
信號,匹配失敗或不存在鳥類子圖像則輸出無鳥類信號;目標定位設備,
與目標識別設備和超聲波收發設備分別連接,基于匹配成功的鳥類子圖像
在增強圖像的相對位置確定前方鳥類水平距離,并接收超聲波收發設備發
出的前方鳥類垂直距離;AT89C51單片機,與目標識別設備、目標定位設
備和激光發射設備連接,基于目標鳥類類型確定該目標鳥類類型中鳥類厭
惡的激光頻率,并基于前方鳥類水平距離和前方鳥類垂直距離控制激光發
射設備的激光發射方向;其中,AT89C51單片機與第二開關管的柵極和第
三開關管的柵極分別連接,通過在第二開關管的柵極上施加PWM控制信
號,確定第二開關管的通斷,以控制風力發電機輸出接口對鉛酸蓄電池的
充電的通斷,還通過在第三開關管的柵極上施加占空比可調的PWM控制
信號,以控制風力發電機輸出接口對鉛酸蓄電池的充電電壓。

更具體地,在所述高壓恒流LED光源中:旋轉驅動機構的旋轉電機為
直流電機。

更具體地,在所述高壓恒流LED光源中:Marr小波濾波子設備、中
值濾波子設備和尺度變換增強子設備分別采用不同的FPGA芯片來實現。

更具體地,在所述高壓恒流LED光源中:Marr小波濾波子設備、中
值濾波子設備和尺度變換增強子設備被集成在一塊集成電路板上。

更具體地,在所述高壓恒流LED光源中:旋轉驅動機構設置在燈架頂
部。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明的實施方案進行描述,其中:

圖1為根據本發明實施方案示出的高壓恒流LED光源的結構方框圖。

附圖標記:1AT89C51單片機;2鉛酸蓄電池;3激光式驅鳥子系統;
4充電子系統

具體實施方式

下面將參照附圖對本發明的高壓恒流LED光源的實施方案進行詳細
說明。

現有技術中,對于飛機場跑道的驅鳥工作一般安排人工來進行,通過
激光掃描飛鳥的眼睛以迫使其離開,然而,由于跑道范圍過大,飛鳥飛動
靈活,人工巡邏驅鳥的方式效率低下。

LED路燈具有分布廣泛且分布均勻的特點,如果能夠利用LED路燈
進行驅鳥,必將事半功倍。

為此,本發明搭建了一種高壓恒流LED光源,將激光驅鳥機構安置在
每一個LED路燈上,同時設計能夠同時采用風能和太陽能的具體供電電
路,以滿足LED燈管和實時驅鳥設備的電力需求。

圖1為根據本發明實施方案示出的高壓恒流LED光源的結構方框圖,
等間隔設置在飛機場跑道的兩側,所述LED路燈包括AT89C51單片機、
激光式驅鳥子系統、充電子系統和鉛酸蓄電池,在AT89C51單片機的控制
下,充電子系統為鉛酸蓄電池充電,充電后的鉛酸蓄電池為激光式驅鳥子
系統和LED燈管提供電力供應。

接著,繼續對本發明的高壓恒流LED光源的具體結構進行進一步的說
明。

所述LED路燈還包括:光電池,設置在燈架頂部,具有電能輸出接口,
用于輸出光電池將太陽能轉換后的電能,電能輸出接口包括輸出正端和輸
出負端;瞬態電壓抑制器,并聯在電能輸出接口的輸出正端和輸出負端之
間;第一電阻,其一端連接電能輸出接口的輸出正端,其另一端連接第二
電阻的一端;第二電阻,其另一端連接電能輸出接口的輸出負端。

所述LED路燈還包括:升力風機主結構,設置在燈架頂部,包括三個
葉片、偏航設備、輪轂和傳動設備;三個葉片在風通過時,由于每一個葉
片的正反面的壓力不等而產生升力,所述升力帶動對應葉片旋轉;偏航設
備與三個葉片連接,用于提供三個葉片旋轉的可靠性并解纜;輪轂與三個
葉片連接,用于固定三個葉片,以在葉片受力后被帶動進行順時針旋轉,
將風能轉化為低轉速的動能;傳動設備包括低速軸、齒輪箱、高速軸、支
撐軸承、聯軸器和盤式制動器,齒輪箱通過低速軸與輪轂連接,通過高速
軸與風力發電機連接,用于將輪轂的低轉速的動能轉化為風力發電機所需
要的高轉速的動能,聯軸器為一柔性軸,用于補償齒輪箱輸出軸和發電機
轉子的平行性偏差和角度誤差,盤式制動器,為一液壓動作的盤式制動器,
用于機械剎車制動。

所述LED路燈還包括:風力發電機,設置在燈架頂部,與升力風機主
結構的齒輪箱連接,為一雙饋異步發電機,用于將接收到的高轉速的動能
轉化為風力電能,風力發電機包括定子繞組、轉子繞組、雙向背靠背IGBT
電壓源變流器和風力發電機輸出接口,定子繞組直連風力發電機輸出接
口,轉子繞組通過雙向背靠背IGBT電壓源變流器與風力發電機輸出接口
連接,風力發電機輸出接口為三相交流輸出接口,用于輸出風力電能。

所述LED路燈還包括:整流電路,與風力發電機輸出接口連接,對風
力發電機輸出接口輸出的三相交流電壓進行整流以獲得風力直流電壓;濾
波穩壓電路,與整流電路連接以對風力直流電壓進行濾波穩壓,以輸出穩
壓直流電壓。

所述LED路燈還包括:第三電阻和第四電阻,串聯后并聯在濾波穩壓
電路的正負二端,第三電阻的一端連接濾波穩壓電路的正端,第四電阻的
一端連接濾波穩壓電路的負端;第一電容和第二電容,串聯后并聯在濾波
穩壓電路的正負二端,第一電容的一端連接濾波穩壓電路的正端,第二電
容的一端連接濾波穩壓電路的負端,第一電容的另一端連接第三電阻的另
一端,第二電容的另一端連接第四電阻的另一端;第三電容,并聯在濾波
穩壓電路的正負二端;第五電阻,其一端連接濾波穩壓電路的正端;第一
開關管,為一P溝增強型MOS管,其漏極與第五電阻的另一端連接,其
襯底與源極相連,其源極與濾波穩壓電路的負端連接。

所述LED路燈還包括:手動卸荷電路,其兩端分別與第一開關管的漏
極和源極連接;第一防反二極管,其正端與濾波穩壓電路的正端連接,其
負端與第一開關管的漏極連接;第二開關管,為一P溝增強型MOS管,
其漏極與濾波穩壓電路的正端連接,其襯底與源極相連;第二防反二極管,
其正端與第二開關管的源極連接;第四電容和第五電容,都并聯在第二防
反二極管的負端和濾波穩壓電路的負端之間;第三防反二極管,并聯在第
二防反二極管的負端和濾波穩壓電路的負端之間;第三開關管,為一P溝
增強型MOS管,其漏極與第三防反二極管的負端連接,其襯底與源極相
連;第四防反二極管,并聯在第三開關管的源極和濾波穩壓電路的負端之
間;第一電感,其一端與第三開關管的源極連接;第六電容和第七電容,
都并聯在第一電感的另一端和濾波穩壓電路的負端之間;第五防反二極
管,并聯在第一電感的另一端和濾波穩壓電路的負端之間。

所述LED路燈還包括:鉛酸蓄電池,并聯在電能輸出接口的輸出正端
和輸出負端之間,同時其正極與第五防反二極管的負極連接,其負極與第
五防反二極管的正極連接;繼電器,位于LED燈管和鉛酸蓄電池之間,通
過是否切斷LED燈管和鉛酸蓄電池之間的連接來控制LED燈管的打開和
關閉;光耦,位于繼電器和AT89C51單片機之間,用于在AT89C51單片
機的控制下,決定繼電器的切斷操作。

所述LED路燈還包括:電壓檢測器,用于實時檢測鉛酸蓄電池的充電
電壓;電流檢測器,用于實時檢測鉛酸蓄電池的充電電流。

所述LED路燈還包括:太陽能充電控制器,與電能輸出接口、鉛酸蓄
電池、電壓檢測器和電流檢測器分別連接,在檢測到電能輸出接口對鉛酸
蓄電池供電時,當接收到的充電電壓小于預設電壓閾值時,采用恒流充電
方式對鉛酸蓄電池進行充電,當接收到的充電電壓大于等于預設電壓閾值
且接收到的充電電流大于等于預設電流閾值時,采用恒壓充電方式對鉛酸
蓄電池進行充電,當接收到的充電電壓大于等于預設電壓閾值且接收到的
充電電流小于預設電流閾值時,采用浮充充電方式對鉛酸蓄電池進行充
電。

所述LED路燈還包括:激光發射設備,設置在旋轉機構上,與AT89C51
單片機連接,用于在AT89C51單片機的控制下確定自己發射激光的激光頻
率和激光發射方向;旋轉機構,設置在燈架頂部;旋轉驅動機構,包括旋
轉電機和電子驅動器,電子驅動器與旋轉機構和旋轉電機分別連接,用于
控制旋轉機構的旋轉,具體旋轉方式為每十分鐘一圈,每圈內每隔30度
停頓半分鐘,在接收在發現鳥類信號時,控制旋轉機構停止,在接收到無
鳥類信號時,控制旋轉機構繼續旋轉。

所述LED路燈還包括:超聲波收發設備,設置在旋轉機構上,與旋轉
驅動機構連接,包括超聲波發射器、超聲波接收器和單片機,在旋轉機構
停頓時,超聲波發射器向正前方發射超聲波,超聲波接收器用于接收前方
目標反射的、具有鳥類目標反射特性的超聲波,單片機與超聲波發射器和
超聲波接收器分別連接,基于超聲波發射時間、反射超聲波接收時間和超
聲波傳播速度計算前方鳥類垂直距離;數據采集設備,設置在旋轉機構上,
與旋轉驅動機構連接,在旋轉機構停頓時,對正前方圖像進行數據采集,
以獲得前方圖像。

所述LED路燈還包括:模板存儲設備,用于預先存儲各個種類基準鳥
型圖案,每一個種類基準鳥型圖案為預先對基準鳥型進行拍攝所獲得的圖
像;圖像預處理設備,與數據采集設備連接,包括Marr小波濾波子設備、
中值濾波子設備和尺度變換增強子設備,Marr小波濾波子設備與數據采集
設備連接,用于對前方圖像采用基于2階Marr小波基的小波濾波處理,
以濾除前方圖像中的高斯噪聲,獲得小波濾波圖像;中值濾波子設備與
Marr小波濾波子設備連接,用于對所述小波濾波圖像執行中值濾波處理,
以濾除所述小波濾波圖像中的散射成分,獲得中值濾波圖像;尺度變換增
強子設備與中值濾波子設備連接,用于對中值濾波圖像執行尺度變換增強
處理,以增強圖像中目標與背景的對比度,獲得增強圖像。

所述LED路燈還包括:目標識別設備,與電子驅動器、圖像預處理設
備和模板存儲設備分別連接,將增強圖像中像素值在鳥類像素值范圍內的
所有像素組成鳥類子圖像,將鳥類子圖像與各個種類基準鳥型圖案逐一匹
配,匹配成功則輸出匹配的基準鳥型圖案對應的種類作為目標鳥類類型并
輸出發現鳥類信號,匹配失敗或不存在鳥類子圖像則輸出無鳥類信號;目
標定位設備,與目標識別設備和超聲波收發設備分別連接,基于匹配成功
的鳥類子圖像在增強圖像的相對位置確定前方鳥類水平距離,并接收超聲
波收發設備發出的前方鳥類垂直距離。

所述LED路燈還包括:AT89C51單片機,與目標識別設備、目標定
位設備和激光發射設備連接,基于目標鳥類類型確定該目標鳥類類型中鳥
類厭惡的激光頻率,并基于前方鳥類水平距離和前方鳥類垂直距離控制激
光發射設備的激光發射方向。

其中,AT89C51單片機與第二開關管的柵極和第三開關管的柵極分別
連接,通過在第二開關管的柵極上施加PWM控制信號,確定第二開關管
的通斷,以控制風力發電機輸出接口對鉛酸蓄電池的充電的通斷,還通過
在第三開關管的柵極上施加占空比可調的PWM控制信號,以控制風力發
電機輸出接口對鉛酸蓄電池的充電電壓。

可選地,在所述高壓恒流LED光源中:旋轉驅動機構的旋轉電機為直
流電機;Marr小波濾波子設備、中值濾波子設備和尺度變換增強子設備分
別采用不同的FPGA芯片來實現;Marr小波濾波子設備、中值濾波子設備
和尺度變換增強子設備被集成在一塊集成電路板上;以及將旋轉驅動機構
設置在燈架頂部。

另外,FPGA(Field-ProgrammableGateArray),即現場可編程門陣
列,他是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。
他是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解
決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。以
硬件描述語言(Verilog或VHDL)所完成的電路設計,可以經過簡單的綜
合與布局,快速的燒錄至FPGA上進行測試,是現代IC設計驗證的技術
主流。這些可編輯元件可以被用來實現一些基本的邏輯門電路(比如AND、
OR、XOR、NOT)或者更復雜一些的組合功能比如解碼器或數學方程式。
在大多數的FPGA里面,這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發器
(Flip-flop)或者其他更加完整的記憶塊。系統設計師可以根據需要通過
可編輯的連接把FPGA內部的邏輯塊連接起來,就好像一個電路試驗板被
放在了一個芯片里。一個出廠后的成品FPGA的邏輯塊和連接可以按照設
計者而改變,所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。

FPGA一般來說比ASIC(專用集成電路)的速度要慢,實現同樣的功
能比ASIC電路面積要大。但是他們也有很多的優點比如可以快速成品,
可以被修改來改正程序中的錯誤和更便宜的造價。廠商也可能會提供便宜
的但是編輯能力差的FPGA。因為這些芯片有比較差的可編輯能力,所以
這些設計的開發是在普通的FPGA上完成的,然后將設計轉移到一個類似
于ASIC的芯片上。另外一種方法是用CPLD(ComplexProgrammableLogic
Device,復雜可編程邏輯器件)。

FPGA的開發相對于傳統PC、單片機的開發有很大不同。FPGA以并
行運算為主,以硬件描述語言來實現;相比于PC或單片機(無論是馮諾
依曼結構還是哈佛結構)的順序操作有很大區別。早在1980年代中期,
FPGA已經在PLD設備中扎根。CPLD和FPGA包括了一些相對大數量的
可編輯邏輯單元。CPLD邏輯門的密度在幾千到幾萬個邏輯單元之間,而
FPGA通常是在幾萬到幾百萬。CPLD和FPGA的主要區別是他們的系統
結構。CPLD是一個有點限制性的結構。這個結構由一個或者多個可編輯
的結果之和的邏輯組列和一些相對少量的鎖定的寄存器組成。這樣的結果
是缺乏編輯靈活性,但是卻有可以預計的延遲時間和邏輯單元對連接單元
高比率的優點。而FPGA卻是有很多的連接單元,這樣雖然讓他可以更加
靈活的編輯,但是結構卻復雜的多。

采用本發明的高壓恒流LED光源,針對現有技術中飛機場跑道驅鳥困
難以及LED路燈供電效率和可靠性不高的技術問題,采用LED路燈作為
激光驅鳥平臺以利用其分布廣泛且分布均勻的特點,提高激光驅鳥效率,
同時,設計一套專門的充電電路為激光驅鳥和LED照明提供各種天氣下的
可靠和穩定的電力供應。

可以理解的是,雖然本發明已以較佳實施例披露如上,然而上述實施
例并非用以限定本發明。對于任何熟悉本領域的技術人員而言,在不脫離
本發明技術方案范圍情況下,都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術
方案做出許多可能的變動和修飾,或修改為等同變化的等效實施例。因此,
凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例
所做的任何簡單修改、等同變化及修飾,均仍屬于本發明技術方案保護的
范圍內。

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高壓 LED 光源
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