CN101509627A - 一种电容式消防应急照明灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容式消防应急照明灯，包括限流过压保护电路，所述限流过压保护电路的输出端电连接有整流电路，所述整流电路的输出端分别电连接有储能电容和市电检测电路，所述市电检测电路的输出端电连接有LED驱动电路，所述LED驱动电路的输出端电连接有LED灯组。本发明能够显著提高消防应急照明灯的使用寿命，并且具有亮度高和电路简单的特点，是传统消防应急照明灯的升级换代产品。
Description
技术领域
本发明属于应急灯制造领域，涉及一种消防应急照明灯，尤其是一种电容式消防应急照明灯。
背景技术
消防应急照明灯是在发生火灾的紧急情况下，为着火建筑内的人员和物资疏散提供应急照明的，作为一种与人们生命财产安全密切相关的电子设备，我们理所当然的希望其具有高可靠性、长寿命、维护简单的特点。但是，传统消防应急照明灯几乎都采用镍镉电池作为储能装置，其不可避免的存在以下的缺点：
1.镍镉电池的充电控制电路比较复杂。必须具备过充电保护电路和过放电保护电路才能保证镍镉电池的使用寿命和性能。致使消防应急照明灯的整个电路比较复杂，成本较高。
2.镍镉电池由于存在记忆效应，如果在电池还没有充分放电的情况下就对电池充电，会使电池的容量大幅度的降低，如果想要克服电池的记忆效应，就必须设计放电检测控制电路，确保电池在充电之前能充分放电，但是，这就使消防应急照明灯的电路更为复杂，成本更高。目前市场上的消防应急照明灯几乎都没有设计电池放电检测控制电路。
3.镍镉电池的充电时间长达十几个小时，国家标准规定消防应急照明灯的充电时间不能超过24小时，如果在电池充电的状态下，消防应急照明灯转入应急照明状态，会对消防应急照明灯的应急时间有一定的影响。虽然快速充电能将电池的充电时间缩短到几个小时，但是快速充电会对电池的寿命有一定的影响。同时还会增加电路成本。
4.镍镉电池中的镉是有毒重金属元素，镍镉电池在生产过程中和报废后均会对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电容式消防应急照明灯，这种消防应急照明灯不但具有长寿命、高亮度的优点，而且不会对环境造成污染。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种电容式消防应急照明灯，包括限流过压保护电路，所述限流过压保护电路的输出端电连接有整流电路，所述整流电路的输出端分别电连接有储能电容和市电检测电路，所述市电检测电路的输出端电连接有LED驱动电路，所述LED驱动电路的输出端电连接有LED灯组。
上述市电检测电路由第二电阻、第一电容、第三电阻、可控硅和三极管组成，所述第二电阻与第一电容串联后再与整流电路的输出端连接，所述可控硅的阳极与所述储能电容的正极连接，可控硅的阴极与LED驱动电路输入端的正极连接，所述可控硅的控制极与所述三极管的集电极连接，三极管的基极与第一电容的正极连接，三极管的发射极与储能电容的负极连接，所述第三电阻一端与三极管的集电极连接，另一端与可控硅的阳极连接。
上述储能电容为CD273型储能电容器。
上述整流电路的输出端还并联有市电指示电路，所述市电指示电路由第一电阻和LED指示灯串联组成。
上述LED驱动电路采用HV9910型芯片。
上述LED灯组由两个或两个以上并联的LED小组组成，所述LED小组由LED串联组成，每个LED并联有一个稳压二极管。
本发明的电容式消防应急照明灯具有以下有益效果：
1.寿命长，镍镉电池的循环寿命只有500～1000次，而储能电容器的循环寿命可达十几万次。
2.储能电容器不会发生过充电和过放电的现象，也没有记忆效应。因此不必像镍镉电池那样需要过充电和过放电保护电路，所以储能电容器的充电电路及其简单，只要控制充电电流不要过大即可。
3.储能电容器的充电可在十几秒到几十秒内完成。
4.储能电容器中几乎不含有毒元素，在生产过程中和报废后，几乎不会对环境造成污染。
5)LED作为一种新型半导体光源，与白炽灯相比具有寿命长、耗电少等优点，并且LED的光电转换效率要远远高于白炽灯。
附图说明
图1为本发明的电路图；
其中：1 为限流过压保护电路；2 为整流电路；3 为市电指示电路；4 为市电检测电路；5 为LED驱动电路；6 为LED灯组；7 为储能电容；8 为LED小组；9 为LED指示灯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1是本发明的电容式消防应急照明灯的电路图，按照功能可分为七个模块，分别为：限流过压保护电路1、整流电路2、市电指示电路3、市电检测电路4、LED驱动电路5、LED灯组6和储能电容7。各模块之间的连接关系如下：
限流过压保护电路1的输出端与整流电路2的输入端连接，整流电路2的输出端分别电连接有储能电容7和市电检测电路4，市电检测电路4的输出端与LED驱动电路5的输入端连接，LED驱动电路5的输出端与LED灯组6的输入端连接，市电指示电路3接在整流电路2的输出端之间。
下面对各模块进行详细介绍：
(1)限流过压保护电路1：
限流过压保护电路1由热敏电阻器NTC、熔断器FUSE和过电压保护器Rv组成，如图1，热敏电阻器NTC和熔断器FUSE串联，在熔断器FUSE之后是接在电源两端间的过电压保护器Rv，热敏电阻器NTC是起限流作用，为了防止储能电容7在充电时的充电电流过大对整流电路造成损害，Rv起过电压保护作用。
(2)整流电路2：
整流电路2采用传统的整流方式，由四个二极管D1、D2、D3和D4连成整流电桥，将220V的交流市电转换为直流电。整流电桥的两个输入端与电压保护器Rv的两端连接。
(3)市电指示电路3：
市电指示电路3由第一电阻R1和LED指示灯9串联组成，第一电阻R1的一端与整流电桥的正极输出端连接，LED指示灯9的负极端与整流电桥的负极输出端连接。当市电正常时，LED指示灯9发光。
(4)市电检测电路4和储能电容7：
所述市电检测电路4由第二电阻R2、第一电容C1、第三电阻R3、可控硅SCR和三极管Q1组成，所述第二电阻R2与第一电容C1串联后再与整流电路2的输出端连接，从图中可以看出，第二电阻R2和第一电容C1串联后与市电指示电路3并联在整流电路2的输出端上，接下来是可控电容7，储能电容7采用CD273型储能电容器，其也与第二电阻R2和第一电容C1组成的串联电路并联，可控硅SCR的阳极与储能电容7的正极连接，可控硅SCR的阴极与LED驱动电路5输入端的正极连接，所述可控硅SCR的控制极与所述三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的基极与第一电容C1的正极连接，三极管Q1的发射极与储能电容7的负极连接(即地电位端)，所述第三电阻R3一端与三极管Q1的集电极连接，另一端与可控硅SCR的阳极连接。另外，在储能电容7的正极端与第二电阻R2的正极端之间还串联有防止储能电容7回流的二极管D5。
(5)LED驱动电路5：
所述LED驱动电路5采用HV9910型芯片为核心，HV9910的LD、VDD和PMW端子连接后通过并联的第三电容C3和第四电容C4与负极(低电位)连接；RT端子经第四电阻R4与负极连接；GND端子直接与负极连接；CS端子通过并联的第五电容C5和第五电阻R5与负极连接，CS端子还与Q2的源极连接，GATE端子与Q2的栅极连接，Q2的漏极还分别与第六二极管D6的正极和电感L1的下端连接，第六二极管D6的负极与Vin端子和可控硅SCR的阴极连接。
(6)LED灯组6：
所述LED灯组6由两个或两个以上(图示为两个)并联的LED小组8组成，所述LED小组8由LED串联组成，每个LED并联有一个稳压二极管。LED灯组6的正极与HV9910的Vin端子连接，负极与电感L1连接。
本发明的工作原理如下：
当市电供应正常时，市电经过整流和R2限流、C1滤波，向Q1的基极注入电流，使Q1饱和导通，由于Q1处于饱和导通状态，Q1的集电极电压很低，不足以使可控硅SCR导通，切断了储能电容7与LED驱动电路5的连接。当市电供应中断时，Q1的基极没有电流注入，Q1转为截止态，Q1的集电极电压升高，可控硅SCR导通，储能电容7通过可控硅SCR与LED驱动电路5接通，LED驱动电路5工作，LED灯组6工作。D5是为了防止在市电供应中断时，储能电容中的电流流向R1、LED1、R3、C1等元件。S1是消防应急照明灯的试验开关，用来检测储能电容7、LED驱动电路5及LED灯组6的工作是否正常，当S1闭合时，储能电容7跳过可控硅SCR与LED驱动电路5直接相连，LED驱动电路5由集成电路HV9910和外围元件组成，其中L1的电阻、Q2的导通电阻和D6的正向压降是影响LED驱动电路效率的关键因素。在LED灯组6中，LED小组8的每个LED两端反向并联的稳压二极管是防止当某一个LED损坏发生断路时，与其串联的其他LED中的电流不会增大。
本发明的储能电容7的选用非常关键，最好选用CD273型储能专用电容器，如果要降低成本，也可以使用普通的电容器，但是一定要选用工作温度高、漏电流小的优质电解电容器。
综上所述，本发明用储能电容器代替了传统消防应急照明灯中的镍镉电池。储能电容器和镍镉电池虽然都是储存电能的，但是，两者的结构和原理是完全不同的。两者的放电特性也完全不同。镍镉电池在整个放电时间内，其输出电压是比较平稳的，只有在放电终了时，输出电压才迅速下降。而储能电容器在整个放电时间内，输出电压一直呈指数下降的状态。为了提高消防应急照明灯的可靠性、降低成本，将220V市电直接整流后给储能电容器充电。这样储能电容器两端的电压就高达310V左右，为了能够最大限度的利用储能电容器中存储的电能，就要求LED驱动电路5要有非常宽的输入工作电压范围。根据电容器的储能公式：
当LED驱动电路5的最低工作电压越低，储能电容器中的电能就释放的越充分。因此，本发明选用了HV9910型LED专用驱动集成电路，HV9910的工作电压范围非常宽，可在8V至450V的电压范围内正常工作。输出电流可达数安培，完全可以满足需要。
本发明能够显著提高消防应急照明灯的使用寿命，并且具有亮度高和电路简单的特点，是传统消防应急照明灯的升级换代产品。
Claims (6)
1.一种电容式消防应急照明灯，包括限流过压保护电路(1)，所述限流过压保护电路(1)的输出端电连接有整流电路(2)，其特征在于：所述整流电路(2)的输出端分别电连接有储能电容(7)和市电检测电路(4)，所述市电检测电路(4)的输出端电连接有LED驱动电路(5)，所述LED驱动电路(5)的输出端电连接有LED灯组(6)。
2.根据权利要求1所述的电容式消防应急照明灯，其特征在于：所述市电检测电路(4)由第二电阻(R2)、第一电容(C1)、第三电阻(R3)、可控硅(SCR)和三极管(Q1)组成，所述第二电阻(R2)与第一电容(C1)串联后再与整流电路(2)的输出端连接，所述可控硅(SCR)的阳极与所述储能电容(7)的正极连接，可控硅(SCR)的阴极与LED驱动电路(5)输入端的正极连接，所述可控硅(SCR)的控制极与所述三极管(Q1)的集电极连接，三极管(Q1)的基极与第一电容(C1)的正极连接，三极管(Q1)的发射极与储能电容(7)的负极连接，所述第三电阻(R3)一端与三极管(Q1)的集电极连接，另一端与可控硅(SCR)的阳极连接。
3.根据权利要求1所述的电容式消防应急照明灯，其特征在于：所述储能电容(7)为CD273型储能电容器。
4.根据权利要求1或2所述的电容式消防应急照明灯，其特征在于：所述整流电路(2)的输出端还并联有市电指示电路(3)，所述市电指示电路(3)由第一电阻(R1)和LED指示灯(9)串联组成。
5.根据权利要求1或2所述的电容式消防应急照明灯，其特征在于：所述LED驱动电路(5)采用HV9910型芯片。
6.根据权利要求1所述的电容式消防应急照明灯，其特征在于：所述LED灯组(6)由两个或两个以上并联的LED小组(8)组成，所述LED小组(8)由LED串联组成，每个LED并联有一个稳压二极管。
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