將LED路燈裝置與交通紅綠燈控制系統(tǒng)結合在一起，利用每一路段紅綠燈的轉換實現(xiàn)對下一路段燈光強弱的控制。將當前市場上LED集燈板上的LED燈分為兩組，在滿足不同時段照明要求前提下，最大可能地降低功率，節(jié)省能耗;同時又能有效地減少LED燈的產(chǎn)熱，增加其冷卻散熱時間，從而提高LED路燈的散熱效率，大大延長LED燈使用壽命。
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1 研究背景
近年來，我國的路燈建設取得了飛速的發(fā)展，道路照明質量不斷提高，高強度氣體放電燈被廣泛使用，對現(xiàn)代化城市的建設起了很大作用，但是隨之而來的是能耗的大幅度提高，特別是近年來能源價格大幅度提升，使電力耗費成為負擔。在全球都在提倡綠色照明的時代，路燈的節(jié)能必然成為一種趨勢。
目前，我國照明用電量占總用電量的13%左右，其中道路照明占整個照明用電量的25%~30%,因此道路照明節(jié)能具有很大的潛力和空間。目前道路照明使用最多的是高壓鈉燈，這種光源存在顯色性差、啟動時間長、耗電量高、發(fā)熱量大等缺點，需要發(fā)展新的更節(jié)能的道路照明光源。大功率高光效LED是近年來國內(nèi)外快速發(fā)展起來的新光源，它具有光效高(≥90lm/W(1WLED))、壽命長(30000~50000h)、耐震動不易損壞、瞬時啟動、無污染等優(yōu)點。白光LED是普通照明和道路照明的理想光源。因此發(fā)展LED路燈具有重要的節(jié)能意義。
考慮到現(xiàn)階段LED城市路燈使用缺陷和現(xiàn)實條件，筆者提出一種LED城市路燈控制系統(tǒng)綜合方案。
2 LED城市路燈與紅綠燈控制系統(tǒng)結合方案概述
在不改變現(xiàn)有的紅綠燈交通系統(tǒng)的前提下，將每一路段的城市路燈控制系統(tǒng)與紅綠燈控制系統(tǒng)綜合起來，達到紅燈期間，LED路燈小功率工作;綠燈期間，LED路燈大功率工作的目的。
本方案主要從以下兩方面進行設計：
2.1 LED路燈控制系統(tǒng)智能設計
將LED路燈裝置與交通紅綠燈控制系統(tǒng)結合在一起，利用每一路段紅綠燈的轉換實現(xiàn)對該路段燈光強弱的控制。紅燈期間，非機動車和行人的照明需求量較小，綠燈期間，機動車的照明需求量較大，這樣能夠在充分滿足各種照明需求情況下最大限度地節(jié)約電能。
2.2 LED集成燈板內(nèi)部設計
眾所周知，散熱效率低是LED路燈使用的一大瓶頸。筆者提出的LED集成燈板內(nèi)部分組設計能夠很好地解決此問題。本方案擬將LED集成路燈板分成甲、乙兩組。紅燈時期，甲組燈組單獨工作，實現(xiàn)小功率工作;綠燈時期，甲乙兩組同時工作，實現(xiàn)大功率工作;下一紅燈時期，乙組燈組單獨工作，依次循環(huán)輪流工作。這樣能夠讓每組燈組留有較為充足的散熱時間，延長LED路燈的使用壽命。
3 LED城市路燈與紅綠燈控制系統(tǒng)結合方案具體實施
為了便于實施和推廣本設計方案，我們本著基本不改變原十字路口紅綠燈交通系統(tǒng)的原則，將每段LED路燈控制系統(tǒng)和紅綠燈系統(tǒng)結合起來。
本方案所設計的電路圖分為三部分：紅綠燈信號激發(fā)裝置、時序邏輯信號轉換裝置、LED路燈智能工作裝置。
首先利用紅綠燈信號激發(fā)裝置將紅綠燈的工作情況轉換成高電平(綠燈和黃燈工作期間)，低電平(紅燈工作期間)，然后運用雙向移位寄存器74LS194組成的時序邏輯信號轉換裝置來將高低電平矩形脈沖信號轉換成合適的脈沖信號，從而使LED路燈能夠智能工作。
工作原理圖如圖1所示。
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圖1本方案設計工作簡圖
3.1 紅綠燈信號激發(fā)裝置
利用圖2中的信號激發(fā)裝置，可以將紅綠燈工作狀態(tài)轉換成高低電平，將黃燈工作狀態(tài)等效看做綠燈，這樣就能夠使CP形成矩形脈沖信號。
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圖2紅綠燈信號激發(fā)裝置圖
根據(jù)本方案所闡述的LED城市路燈與紅綠燈控制系統(tǒng)結合方案的工作原理——紅燈時期，甲組燈組單獨工作，實現(xiàn)小功率工作;綠燈時期，甲乙兩組同時工作，實現(xiàn)大功率工作;下一紅燈時期，乙組燈組單獨工作，依次循環(huán)輪流工作。甲乙組燈組在紅綠燈循環(huán)狀態(tài)的工作狀態(tài)圖如圖3所示。
可見當甲乙兩組燈組都在高電平信號工作，在低電平信號不工作的前提條件下，要滿足本方案中兩組燈的工作要求，即要使甲乙兩組燈組接收到的脈沖信號如表1所示。
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圖3燈板內(nèi)部甲乙兩組工作狀態(tài)簡圖
表1紅綠燈工作狀態(tài)
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