一种集成4G通讯的LED驱动电源

技术领域

本发明涉及LED驱动电源，特别涉及一种集成4G通讯的LED驱动电源。

背景技术

LED照明技术已经在室内和室外照明领域得到广泛应用，其高效节能和长寿命的特点受到了市场的青睐。随着居民生活品质提升和城市公共管理需求的增加，对室内外照明设备进行远程控制日益成为热点需求，这也是实现灯光照明智能化管控的基础。

目前市场上销售的LED照明灯所配套的驱动电源中，通常不具备内置的通讯或控制功能。主流的解决方案，是采用带调光功能的LED驱动电源结合带调光和开关功能的单灯控制器来实现的。但是，这样的方案存在着两个问题：

首先，是单灯控制器的主要通讯方式有无线NB-IOT、无线ROLA、有线485通讯和电力线通讯。这些通讯方式的普遍缺点是速度慢、窄带传输，通讯的实时性要求不高。

其次，现有的解决方案中，所采用的LED驱动电源和单灯控制器是原本独立的两种设备，并没有有机结合在一起，在使用时需要考虑更多的安装空间。此外，还存在电源模块、控制模块、开关模块等元器件在两个设备中重复使用的问题，不仅造成严重浪费，还会导致安装工作量倍增。例如，现有方案在安装时需要接六条线，包含单灯控制器中的输入电源线、输出电源线和输出调光线，LED驱动电源中的输入电源线、输出LED模组驱动线和输入调光线，安装过程繁琐且容易出错。

因此，有必要提出一种有机结合驱动电源和控制功能的LED驱动电源。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种集成4G通讯的LED驱动电源。

为解决上述技术问题，本发明采用的解决方案是：

提供一种集成4G通讯的LED驱动电源，包括驱动电源模块、控制电路、4G通信控制模块、电能计量模块、辅助电源；其中，所述驱动电源模块，包括依次布置的整流滤波电路、功率因数矫正电路、高频电能转换电路和输出滤波电路，用于将市电转换成与LED模组匹配的直流电；所述控制电路，包括PFC(功率因数矫正)控制电路、反馈控制电路和转换控制电路；其中，PFC控制电路采样输入电源电压信号计算后输出PWM信号，用于驱动PFC电路的开关管；反馈控制电路采样输出电压电流信号并计算相应的反馈电压，然后通过光耦发送给转换控制电路；转换控制电路根据4G通信控制模块的设定、反馈控制电路的反馈电压和自身的电流采样进行计算后输出PWM信号，驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管；所述4G通信控制模块，包括4G通信模块和MCU芯片；前者用于通过无线方式与云服务器实现通讯，后者用于获取各电路或元件的采样信号，并根据预设策略输出控制信号；电能计量模块，其一端电连接至驱动电源模块的输入电源，另一端电连接至4G通信控制模块；在4G通信控制模块中设有功率计量电路，用于输入电能的计量；所述辅助电源，用于为4G通信控制模块和电能计量模块实现供电。

作为本发明的优选方案，所述辅助电源的输入为整流后的电压，采用反激拓扑与主电路实现隔离。

本发明提供了另一种集成4G通讯的LED驱动电源，包括驱动电源模块、控制电路、4G通信控制模块、电能计量模块、辅助电源；其中，所述驱动电源模块，包括依次布置的整流滤波电路、功率因数矫正电路、高频电能转换电路和输出滤波电路，用于将市电转换成与LED模组匹配的直流电；所述控制电路，包括PFC控制电路、反馈控制电路和转换控制电路；其中，PFC控制电路采样输入电源电压信号计算后输出PWM信号，用于驱动交流整流滤波电路中的开关管；反馈控制电路采样输出电压电流信号并计算相应的反馈电压，光耦将反馈电压和4G通信控制模块的设定发送给转换控制电路，转换控制电路结合自身的电流采样进行计算后输出PWM信号，驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管；或者，反馈控制电路根据4G通信控制模块的设定，直接调节输出的电压、电流和输出开关；所述4G通信控制模块，包括4G通信模块和MCU芯片；前者用于通过无线方式与云服务器实现通讯，后者用于获取各电路或元件的采样信号，并根据预设策略输出控制信号；电能计量模块，其一端电连接至驱动电源模块的输入电源，另一端电连接至4G通信控制模块；在4G通信控制模块中设有功率计量电路，用于输入电能的计量；所述辅助电源，用于为4G通信控制模块和电能计量模块实现供电。

作为本发明的优选方案，所述辅助电源与输出滤波电路的输出端电连接，辅助电源采用buck拓扑。

作为本发明的优选方案，所述高频电能转换电路采用反激拓扑或者LLC拓扑，所述转换控制电路电连接至设于高频电能转换电路中原边电路的开关管和采样电阻。

作为本发明的优选方案，还包括散热金属外壳，所述驱动电源模块、控制电路、4G通信控制模块、电能计量模块和辅助电源均设于其内部；在散热金属外壳上设有接线口或穿线孔，并在其内部的安装缝隙中灌注硅胶或聚氨酯胶用于防水和导热。

作为本发明的优选方案，还包括温度检测传感器、倾斜角度检测传感器或振动传感器，分别电连接至4G通信控制模块。

本发明进一步提供了利用前述的LED驱动电源实现LED智能驱动及控制的方法，是利用内置在MCU芯片中的软件实现4G通信和智能控制，具体包括：

(1)利用移动通信终端或计算机终端，通过云服务器与LED驱动电源实现4G通信；通过内置于移动通信终端或计算机终端的程序界面，实时获取LED驱动电源的运行参数，对LED驱动电源的控制策略进行调整；

(2)根据内置于MCU芯片中的控制策略，实时地或定期地向云服务器传送LED驱动电源的运行参数或传感器的监测数据；在云服务器端执行数据的分类与建库，并根据预设规则对超出设定报警阈值的数据发出警告信息；

(3)根据传感器的监测数据，基于MCU芯片的内置控制策略，对LED驱动电源的运行状态进行调控；当传感器的实时数据超出设定的安全阈值或者落入执行动作阈值范围时，通过MCU芯片对LED驱动电源发出控制信号，以保护LED灯或LED驱动电源；

(4)根据LED驱动电源的安装位置信息、系统时间和实时天气信息，对LED驱动电源的运行时间进行调控；

(5)根据LED驱动电源的安装位置信息和4G通信模块与基站的交互信息，确认LED驱动电源的位置状况是否发生改变，并根据预设规则对超出设定报警阈值的数据发出警告信息；

(6)根据传感器的监测数据和云服务器向LED驱动电源传送的天气预报信息，基于MCU芯片的内置控制策略对LED驱动电源的运行功率做出提前调节，以保护LED灯或LED驱动电源。

作为本发明的优选方案，还包括利用内置在MCU芯片中的软件实现调光功能和开关功能，具体地：调光功能是由MCU芯片根据内置软件的控制策略向转换控制电路发出PWM信号，由后者驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管，通过改变LED驱动电源的输出电流电压来实现调光；开关功能是由MCU芯片根据内置软件的控制策略向转换控制电路发出开启或关闭信号，由后者开启或关闭高频电能转换电路中原边电路的开关管，以实现LED驱动电源的开启或关闭。

作为本发明的优选方案，所述移动通信终端是智能手机、智能平板电脑或笔记本电脑。

发明原理描述：

本发明中，集成4G通信的LED驱动电源是指将LED照明技术与4G通信技术相结合，实现一种集成化的智能LED驱动电源。

随着无线通信技术的快速发展，4G通信技术成为了现代通信的重要标准之一。4G通信在物联网应用中具有高速连接、宽带传输、低延迟、宽覆盖范围、多连接支持、高安全性和方便管理控制等特点，为物联网的发展和应用提供了强大的基础支持。

集成4G通信的LED驱动电源的基本构成和组成部分包括LED驱动电源模块、4G通信控制模块、控制电路和芯片、外部接口和连接器，以及散热和保护机制等。这些组件共同协作，实现LED照明和4G通信的集成功能，并提供高效、稳定的驱动电源供应和通信。通过集成化设计，可以实现更高的系统集成度、节省空间和提供更灵活的应用方式，为智能照明和通信应用带来更多的可能性。

集成4G通信的LED驱动电源需要考虑以下关键技术要点：

(1)驱动电源设计：需要设计高效的电源转换电路，以提供稳定的电流和电压给LED照明模块，并确保高效能的能源转换。由于通用4G芯片温度一般不高于85度，因此要求LED驱动电源内部温度一般不高于80度，以保证4G通讯芯片和控制芯片的稳定运行。这对LED驱动电源的效率、体积和散热提出了更高的要求。

(2)4G通信控制模块的集成：需要将4G通信模块和MCU芯片集成到LED驱动电源中，实现与通信网络的连接和数据传输功能。需要支持4G通信协议和相应的接口标准，以实现与其他设备或系统的互联互通。控制模块需要通过合适的信号处理和调节，用于控制LED照明的亮度、色温等参数能够满足实际需求，并与4G通信功能相协调。

本发明将LED驱动电源的智能控制与4G通信技术相结合，实现集成化的驱动电源系统，以提供高效、稳定的LED照明驱动，并同时支持4G通信功能。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：

1、通过集成4G通信的LED驱动电源，本发明能够实现高质量的照明效果，并能与4G通信网络进行互联互通，实现智能控制、远程监控和数据传输等功能；为智能家居、智能城市和物联网应用等领域提供高效、便捷的解决方案。

2、本发明将LED驱动电源和4G通信控制模块融合在一起，实现了更高的集成度、功能性和可靠性。

目前市场主流产品的智能照明控制采用的是单灯控制器加LED驱动器的方式，单灯控制器和LED驱动器是两个独立的装置，两者需要连线对接以实现控制功能。而本发明的驱动电源具有远程调光功能和开关功能，是由内部MCU通过控制电路进行控制的。与现有技术中采用单灯控制器方案，通过继电器控制LED驱动器的开关是不同；本发明的开关功能不是通过继电器实现的，而是通过控制电路关闭LLC电路或者反激电路中的开关管的驱动信号来实现的。相比之下本发明方案显然可靠性更好，主要体现在：LED驱动器用继电器开通瞬间，存在比较大的输入冲击电流。传统方案在多次冲击后容易使得继电器的触点黏连，继电器开关失效，造成供电故障。

3、本发明将远程调光功能和开关功能有机结合在一起，则可以避免重复使用相同的功能模块，节省外壳和连接线，降低制造安装成本，提高防水性能和可靠性。集成设计可以节省空间、简化系统结构，并提供更便捷的安装和维护方式；满足当下和未来照明智能化、小型化、高集成化的趋势。

4、本发明利用4G通讯很好地改善了现有单灯控制器存在的通讯速度慢、窄带传输、实时性要求不高的缺点，具有高速连接、宽带传输、低延迟、宽覆盖范围、多连接支持、高安全性和方便管理控制等特点，能很好的满足当前和未来智能照明实时监控的要求。

附图说明

图1为集成4G通讯的LED驱动电源的电路图(辅助电源从变压器原边取电)；

图2为集成4G通讯的LED驱动电源的电路图(辅助电源从变压器副边取电)。

具体实施方式

首先需要说明的是，本发明涉及计算机技术在照明控制和通信技术领域的一种应用。在本发明的实现过程中，会涉及到多个软件功能模块的应用。例如内嵌在MCU芯片中的控制软件、安装在云服务器、计算机终端或移动通信终端上的程序，等等。申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。凡本发明申请文件提及的均属此范畴，申请人不再一一列举。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统的一部分及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

本发明中的集成4G通信的LED驱动电源的基本构成和组成部分包括以下要素：

LED驱动电源部分：该模块是整个系统的核心组成部分，负责为LED照明提供稳定的电源供应。该模块由输入交流整流滤波电路、功率因数矫正电路、高频电能转换电路、输出整流滤波电路组成，用于将输入电源转换为适当的电流和电压，以供LED模块使用。

4G通信部分：该模块用于实现与4G通信网络的连接和数据传输功能。它通常包括4G通信芯片、天线和相应的通信协议支持，以实现设备与互联网的通信和远程控制。

控制电路和芯片部分：这些组件负责系统的控制和调节，以确保照明和通信功能的协调运行。控制电路和芯片可以包括MCU微控制器、电压电流检测、开关控制等，用于监测和调整LED照明、电源管理和通信参数。

辅助电源和功率计量部分：一般开关电路内部需要辅助电源用于控制电路的供电，可利用变压器的辅助绕组供电。由于4G芯片功耗较大，一般用独立的辅助电源进行供电。独立的辅助电源一般为DCDC隔离电源，用于将高压直流电转换成低压直流电，用于4G通信模块及MCU芯片、功率计量电路的供电。功率计量电路用于输入电流电的电压、电路、功率、功率因数的计算，一般可用隔离电压隔离变压器和电流互感器进行电压电流的检测。通过UART接口或者脉冲输出连接通讯芯片或者MCU芯片，将电参数信息发送给通讯芯片。

外壳散热及对外接口：为了确保系统的稳定和可靠性，集成4G通信的LED驱动电源通常还包括散热装置和对外接口。散热装置用于有效散热，防止系统过热；外部接口用于连接系统与其他设备或外部接口，以实现与外部系统的互联互通。如输入电源线，输出电源线，4G天线等。

利用上述各要素，本发明提出集成4G通讯的LED驱动电源的创新设计：该产品包括散热金属外壳，其内部安设驱动电源模块、控制电路、4G通信控制模块和辅助电源；在外壳上设有接线口或穿线孔，在其内部安装缝隙中灌注导热胶。其中，

驱动电源模块，包括依次布置的整流滤波电路、功率因数矫正电路、高频电能转换电路和输出滤波电路，用于将市电转换成与LED模组匹配的直流电；

控制电路，包括PFC控制电路、反馈控制电路和转换控制电路；其中，PFC控制电路采样输入电源信号计算后输出PWM信号，用于驱动交流整流滤波电路中的开关管。如图1所示，反馈控制电路采样输出电源信号并计算相应的反馈电压，然后通过光耦发送给转换控制电路；转换控制电路根据4G通信控制模块的设定、反馈控制电路的反馈电压和自身的电流采样进行计算后输出PWM信号，驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管；或者如图2所示，光耦将反馈电压和4G通信控制模块的设定发送给转换控制电路，转换控制电路结合自身的电流采样进行计算后输出PWM信号，驱动高频电能转换电路中原边电路的开关管；反馈控制电路也可以根据4G通信控制模块的设定，直接调节输出的电压、电流和输出开关。

4G通信控制模块，包括4G通信模块和MCU芯片；用于与转换控制电路电连接以输出控制信号，同时还通过无线方式与云服务器实现通讯；辅助电源采用反激拓扑或buck拓扑，用于为4G通信控制模块和电能计量模块实现供电。

更为详细的具体实现方式描述如下：

如图1所示，图中输入LN为市电输入，输出LED+-用于驱动LED模组。各部分功能分解如下：

1、LED驱动电源模块

主要用于将市电转换成LED模组匹配的直流电，它通常由输入交流整流滤波电路(由压敏电阻VDR1、输入滤波电容C1、输入共模电感FL1、输入滤波电容C2、整流桥DB1、滤波电容C3组成)、功率因数矫正电路(PFC电路，由PFC电感L1、PFC开关管Q1、PFC二极管D1、PFC电容C4、PFC电流采样电阻R1组成)、高频电能转换电路和输出滤波电路(由隔离变压器T1、开关管Q2、采样电阻R2、输出整流二极管D2、输出滤波电容C5、输出电流采样R3组成)构成。其中高频电能转换电路一般为反激或者LLC拓扑，实施案例中以反激电路为例。

2、控制电路部分

主要包括PFC控制电路、反激控制电路、反馈控制电路。PFC控制电路主要采样输入电压、PFC电流、PFC电压，根据芯片计算输出PWM波驱动PFC开关管。使得输入电流和输入电压保持相位一致，提高功率因数、减少对电网的危害。反馈控制电路主要采样输出电压和电流值，根据计算产生相应的反馈电压，通过光耦发送给反激控制电路。反激控制滴露根据4G芯片的设定和反馈控制电路的反馈，以及本身的电流采样，计算得出PWM波驱动反激开关管。

3、辅助电源

辅助电源的输入可以是整流后的直流电，或者用PFC电压，一般采用反激拓扑，和主电路做隔离(如图1所示)。辅助电源也可以时从LED驱动电源的输出取电，一般采用buck拓扑(如图2所示)。如果辅助电源采用从LED驱动电源的输出取电，则4G通讯和控制模块一般也放在变压器二次侧。这时4G通讯和控制电路主要通过控制反馈电路，来对LED驱动电源的输出进行调节。

4、4G通信控制模块

作为示例，可采用上海合宙通信科技有限公司的AIR780E芯片，全面支持LTE-TDD和LTE-FDD，最快上行速率10Mbps，下行速度5Mbps，支持TCP/UDP/PPP/HTTP/NITZ/NDIS/NTP/HTTPS/MQTT协议栈。AIR780E芯片内置ARMCORTEX-M3 MCU，可利用GPIO接口输出PWM作为输出电流控制，输出开关电平作为输出开关控制。一般通过光耦隔离，将信号传送给反激控制电路。另外该芯片自带UART接口，可连接功率计量电路，用于输入电能的计量。该芯片利用LUA语言进行二次开发，采用MQTT协议与云服务器进行通讯。

如果辅助电源在变压器的副边，4G通讯和控制电路除了上述输出PWM信号和开关信号直接控制原边控制电路外，还可以通过控制输出反馈电路来进行控制。如图2所示，4G通信控制模块通过控制反馈电流设点和反馈电压设定，调节输出电压电流和输出开关。

5、多种传感器信号检测

本发明的产品集成了具有电能计量芯片，用于检测输入的电信号。计量芯片可采用上海贝岭的BL0942，合力为的HLW8032等，能检测电压、电流、功率、功率因数、累计电量等多种参数，输出一般采用UART串口输出信号，与4G通讯和控制电路的串口信号连接。其电压、电流采样一般采用电压互感器、电流互感器等，与输入电路隔离。这样方便辅助电源对计量芯片供电。除了实现电能的计量，该产品中还可以添加其它一些环境信号监测，比如温度检测传感器、倾斜角度检测传感器、振动传感器等，分别用于驱动电源的温度保护、路灯倾斜检测、路面振动情况监测等。多种传感器分别电连接至4G通信控制模块中的MCU，由后者进行采样对外界环境进行感知，并通过4G通讯上报服务器或者执行预设的动作。

6、外壳散热及对外接口

一般路灯及景观灯的LED驱动电源功率较大，输出功率为50-300W左右，产品的发热量也较大，为了保证电子元器件的温度不超过额定值，以及保证4G芯片温度不超过其最大工作温度85度，一般采用全封闭铝壳作为外壳，加强散热性能。同时内部灌胶，如硅胶、聚氨酯胶等，将内部温度及时导出到铝壳上，降低内部元件温度，同时可以提高防水特性，符合户外LED驱动电源的使用要求。由于采用了通讯控制芯片和LED驱动电源一体化的设计，因此外部接口较少，一般只有输入电源芯，输出LED模组驱动线，4G天线，只有3种，需要接线的是2条线，就输入线和输出线。不像分离式的单灯控制器和LED驱动电源，单灯控制器有输入电源线，输出电源线，输出调光线，4G天线。LED驱动电源有输入电源线，输入调光线，输出LED模组驱动线，一共有7中，需要对接的线有6条线。

基于以上设计的LED驱动电源，本发明将4G通讯功能和LED驱动电源有机结合在一起，使得LED驱动电源具对直接外通讯功能和接受外界控制的功能。因此，本发明能够用内置在MCU芯片中的软件实现4G通信和智能控制，实现LED照明灯的智能驱动及控制。具体包括：

(1)利用移动通信终端或计算机终端，通过云服务器与LED驱动电源实现4G通信；通过内置于移动通信终端或计算机终端的程序界面，实时获取LED驱动电源的运行参数，对LED驱动电源的控制策略进行调整。

与传统技术中4G单灯控制器加LED驱动电源分离的产品不同，本发明的创新点之一是利用4G通信控制模块内部自带的MCU芯片去控制LED照明灯的开关，而不是传统的用继电器控制开关。即，本发明中由MCU芯片通过转换控制电路关闭LLC电路或者反激电路中的开关管的驱动信号来实现电源开启或关闭；控制调光也是MCU芯片通过控制转换控制电路或者反馈电路的设定，直接实现LED驱动电源的输出电流电压的改变。这些控制都是在LED驱动电源内部实现的，不需要像现有LED驱动电源那样，需要外接控制信号或者继电器进行控制和开关。

此外，利用4G通信控制模块还可以实现基于4G通讯的远程控制、定时控制、电力节能、LED驱动器的无线设置、基站定位、状态感知等。或者，也可通过手机APP或者电脑进行监控，设定自动运行策略，在满足条件的情况下自动运行。

与传统其LED驱动输出开关功能相比，本发明能够实现利用内部程序自动控制电路通断或运行状态来实现控制，而不是通过继电器来控制LED驱动电源的输入电源。

本发明可以通过4G网络远程对该LED驱动电源的电压和电流进行设置，并可根据需要将设置信息保存到内部MCU芯片的flash中进行固化。

(2)根据内置于MCU芯片中的控制策略，实时地或定期地向云服务器传送LED驱动电源的运行参数或传感器的监测数据；在云服务器端执行数据的分类与建库，并根据预设规则对超出设定报警阈值的数据发出警告信息。

例如，可以通过电能计量芯片采集输入电压、电流、功率、功率因数、累计电能等电参数信息。通过4G通讯，将数据直接发送给服务器。在此基础上建立数据库，可以观察LED照明灯运行参数的长期趋势和短期变化，从而能够及时发现隐患。

(3)根据传感器的监测数据，基于MCU芯片的内置控制策略，对LED驱动电源的运行状态进行调控；当传感器的实时数据超出设定控制阈值时，通过MCU芯片发送控制信号关断LED照明灯。

例如，可以根据人们的用电需求，在不同时间段，设置不同的输出功率，达到节约电能的目的。或者，根据温度传感器、倾斜角度传感器、振动传感器等记录的环境状态，获知不同时间环境温度的变化、在台风等恶劣天气路灯的倾斜晃动、路面的振动情况等，用于记录和评估环境状态；在需要的情况下，根据预置的控制策略开启或关断LED照明灯。

又如，根据温度传感器采样的温度数据实现温度保护功能。温度包含分两种情况：一是当前主流LED驱动电源采用的过温保护功能，即当温度超过保护点温度时，机器关机。二是通过检测开机时的环境温度，结合电源的输入电压、输出功率，在温度恶劣情况下，根据智能算法自动降低输出功率，以便保护元器件不超过额定值。

(4)根据LED驱动电源的安装位置信息、系统时间和实时天气信息，对LED驱动电源的运行时间进行调控；

例如，可以根据地区经纬度，结合4G信号获取时间，每天根据日出日落对输出进行自动开关。

(5)根据LED驱动电源的安装位置信息和4G通信模块与基站的交互信息，确认LED驱动电源的位置状况是否发生改变，并根据预设规则对超出设定报警阈值的数据发出警告信息。

由于具有依据基站的定位功能，可以记录LED照明灯的安装位置，如果LED照明灯被移动或者盗取，云服务器或终端设备就能及时了解并进行追踪。

综上，本发明的集成4G通信的LED驱动电源，其产品特点主要如下：

1、采用了4G通讯，相比以前的NB-IOT、ROLA通讯、485通讯、电力线通讯等，从窄带传输上升为宽带传输，通讯速度有了极大提升，从1-10kbps提升到最快10Mbps。此外还有高速连接、低延迟、宽覆盖范围、多连接支持、安全性和管理控制能力等特点。4G通讯模块可直接上网，支持TCP/UDP/PPP/HTTP/NITZ/NDIS/NTP/HTTPS/MQTT等多种协议，可将信息传送到云服务器。不像ROLA、485、电力线通讯那样，还需要工业路由器或者集中控制器转接，然后将信息上传到云服务器，一旦工业路由器或者集中控制器损坏，所有相关的控制器都无法连接，可靠性差。

2、LED驱动电源和4G芯片集成在一起，有机组合，相比LED驱动电源加外置单灯控制器的方式，体积小，连接线少，成本低，容易做到防水等级IP68，可靠性高，适合户外LED路灯、LED景观灯。

3、可采用4G cat1通讯，支持LTE FDD和TDD，支持移动、联通、电信全网通，速度快、延时小、覆盖面广。

4、4G通讯模块支持协议众多，比如TCP、UDP、PPP、HTTP、HTTPS、SOCKETS、MQTT、NDIS、NTP等多种协议。都是常用的互联网协议，可以直接与服务器进行加密通讯，安全性高，通用性强。

5、可采用贴片SIM卡，提高效率，减少因插件SIM手动安装，接触不良导致的问题。采用长周期套餐，1次付费可用5-10年，降低了维护频率。采用物联网流量套餐，每年通讯费用不到3元，大大降低了客户负担。

6、由于通用4G芯片一般的工作温度最高为85度左右，因此LED驱动电源内部的温度不能超过这个温度，否则4G芯片可能因高温出现故障。这就要求LED驱动电源的效率要高。特别是对于超过100W的大功率LED驱动电源来讲，效率要大于92％以上，才能在环境温度50度时，LED驱动电源的内部温度不超过85度。

7、相比单灯控制器和LED驱动电源分离的方案，体积小、接线少、安装方便。特别是对于防水要求较高的场合，因为接线越少，连接的设备个数越少，可靠性越高，能够做到的防水等级也相对较高，容易做到IP67，IP68的要求。集成4G通讯的LED驱动电源更加适合LED驱动电源小型化、智能化、高防水防尘等级的要求。

8、相比单灯控制器和LED驱动电源分离的方案价格低，由于省去了多余的外壳、线材、内部辅助电源、继电器开关等，价格下降20％以上，有助于降低客户成本。

9、电源的开通和关断是通过控制反激控制电路进行开关的，不像单灯控制器是通过继电器开关的。继电器开关LED驱动电源的输入，每次继电器开关都会有大的输入冲击电流，影响保险丝、继电器等关键元件的寿命。单灯控制器一种常见的故障即继电器故障，原因是LED驱动电源的开机输入电流过大(一般为瞬时50A左右，与LED驱动电源的PFC电容大小、NTC阻值和温度相关)，使得继电器在开通过程中，大电流引起继电器触点黏连，失去开关能力。

10、通过特定的协议与云端服务器相连，可通过手机APP或者电脑进行远程监控。可以实现多种多样的控制功能和自动运行指令。

11、通过进一步的控制设置或配制相应电路或元器件，该产品还可以实现以下功能：

(1)集成4G通讯的LED驱动电源通过4G芯片与服务器进行通讯，可以上传LED驱动电源内部信息，包括但不限于输入电压、输入电流、输入功率、输入功率因数、输入累计电能计量、输出电压、输出电流、开关状态、内部温度、基站定位、MAC地址等信息。

(2)集成4G通讯的LED驱动电源可以接受服务器的指令，对其输出进行开关操作，也可对其输出电压和电流进行实时控制。

(3)用户可以远程设置集成4G通讯的LED驱动电源的输出性能，并固化到其内部Flash，达到设置保存的目的。这在路灯维修中非常常见。比如原来安装的是200V/1A的LED模组损坏了，维护发现缺货，只能用150V/1.2A的LED模组，可以远程设置LED驱动电源输出，改成输出150V/1.2A，并固化到内部flash，具有很强的适应性。

(4)用户可以通过设置不同时段的输出电压电流，进行有效节能。比如晚上12点以后，由于交通需求减弱，外部环境亮度降低，可以设置集成4G通讯的LED驱动电源输出功率下降，降低电费。一个高杆200W路灯，如果设置后半夜功率减半，节能6小时，那么一年节约的用电100*6*365/1000＝219度，如果道路照明用电算0.8元每度电的话，一年节约175元，不到2年就能收回购买该LED驱动电源的投资成本。

(5)可用户自定义带报警功能，故障显示功能。客户可定义该驱动电源输出200W，如果功率输出偏差大于10％，则设置自动报警并记录，并发送功率异常故障代码。

(6)可根据需要安装环境感知传感器，比如温度传感器、倾斜角度传感器、振动传感器等，用于记录环境状态。比如不同时间环境温度的变化、在台风等恶劣天气路灯的倾斜晃动，路面的振动情况等，用于记录和评估环境状态。

(7)可根据传感器的监测数据和云服务器向LED驱动电源传送的天气预报信息，基于MCU芯片的内置控制策略对LED驱动电源的运行功率做出提前调节，以保护LED灯或LED驱动电源。

不仅有常规LED驱动电源的输出短路、开路保护，过温保护，还可以根据实际情况或者云端预报，设置自动保护功能，提前预防。比如当外部环境温度高于50度时，正常情况下，输出满载时内部温度可能会到80度。如果外部环境温度到60度了，那内部环境温度可能会到90度，这时可提前设置输出功率为满载的80％，那就不会进入过温保护了。这样该设备的温度上升曲线就比较平滑，元器件寿命会更好。特别是在一些极端条件下，可能会保护设备免于损坏。比如外部环境温度很高，输入电压又偏低，这样条件下，对功率因数矫正(PFC)电路的负荷是最大的，在这种条件下，提前预判可能会发生问题，进而主动降低功率，可能会更利于设备的长久可靠运行。因为设备即使内部有过温保护，但是过温的采样点往往只有一个，而在不同情况下，最大温度点的位置可能是不一样的，在极端情况下，过温保护可能比预想的来的晚，而该设备的薄弱环节已经损坏了。提前了解极端情况，提前采取措施，可以使得设备可靠性更高。环境温度可以有两种方法获得，一是通过4G通讯从服务器获得，比如服务器可以获得当地天气气温和日照情况，如果单日天气温度很高，日照充足，则环境温度必然很高。二是从开机时，4G通讯芯片获取LED驱动电源内部温度(该温度可以是4G芯片内部MCU获取本身温度，也可以是通过采样获取采样点的温度)。

(8)基站定位功能，可以记录安装位置，如果设备被移动或者盗取，都能及时了解和追踪。

(9)实现日出日落自动开关灯功能。可以通过4G芯片查询网络时间和基站定位查询安装位置的经纬度，自动根据该地经纬度，计算日出日落时间，每天根据日出日落进行开关灯。