CN102510609A - 一种兼具普通和应急led智能照明的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼具普通和应急LED智能照明的系统，它由交流转直流电源模块、备用电源充放电模块、主用电源检测模块、备用电源、LED灯珠驱动模块、核心控制器、普通照明控制开关和LED灯珠串模块构成；交流转直流电源模块主要实现主用交流电源到直流电源的转换；备用电源充放电模块在核心控制器的控制下实现对备用电源的充放电控制；主用电源检测模块主要实现对主用交流电源的状态检测并向核心控制器反映检测结果；各LED灯珠驱动模块受控于核心控制器，实现对LED灯珠照明的恒流源驱动；核心控制器实现对整个系统状态的监视和控制，根据主用交流电源的状态、普通照明开关状态、蓄电池饱满状态作出相应控制实现普通照明和应急照明的自动切换及蓄电池充放电控制。

Description

一种兼具普通和应急LED智能照明的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种兼具普通和应急LED智能照明的系统和方法。

背景技术

在日常生活中，照明一般分为普通照明灯和应急照明灯，普通照明灯通常安装在天花板，而应急照明灯一般安装在关键通道位置。普通照明灯在正常条件下进行普通照明，在异常断电等情况下，普通照明灯不再工作，应急照明灯开始工作并为所属区域的人员紧急撤离提供必要的照明。

现有普通照明基本以传统普通日光灯为主，特别是在办公楼、商场、工厂、教学楼等公共室内场所。

现有应急照明在各种公共区域都有使用，主要可分为自带电源独立控制型和集中电源集中控制型，国内以自带电源独立控制型为主，光源基本为传统普通白色光源为主。自带电源独立控制型应急照明系统内置蓄电池和充放电系统，在异常断电情况下，检测电路检测到交流停电，马上开启光源并提供照明，这种系统的照明时间一般为几个小时；集中电源集中控制型应急灯具内无独立电源，正常照明电源故障时，由集中供电系统供电，在这种形式的应急照明系统中，所有灯具内部复杂的电子电路被省掉了，应急照明灯具与普通的灯具无异，集中供电系统设置在专用的房间内。与自带电源独立控制型应急灯具相比，集中电源集中控制型应急灯具有便于集中管理、用户自查、消防监督检查、延长灯具寿命、提高应急疏散效能等优点，系统可靠性好、使用寿命长、维护与管理方便、系统价格低。但是集中电源集中控制型应急灯具由于每个应急灯具内没有备用电源(蓄电池)，若供电线路发生故障，则会直接影响到应急照明系统的正常运行，所以对其供电线路敷设有特殊的防火要求。而自带电源独立控制型应急灯具因为在每个应急灯具内都带有备用电源(蓄电池)，所以对供电线路没有特殊的要求，供电线路故障并不会影响到备用电源发生作用。应急灯发生故障时一般也只影响该灯具本身，对整个系统影响不大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具普通和应急LED智能照明的系统和方法，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，它克服了现有自带备用电源独立控制应急照明系统与普通照明系统分离、应急照明灯无法较均匀分布于整个照明区域和非应急状态下不能充当普通照明以及地震等紧急状态下易损坏等缺点，解决正常状态下照明资源浪费、建设成本高、维护成本高、应急照明时长无法根据备用电源(蓄电池)智能调节和延长应急照明时长等问题。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：它由交流转直流电源模块、备用电源充放电模块、主用电源检测模块、备用电源、1-N个LED灯珠驱动模块、核心控制器、普通照明控制开关和对应于1-N个LED灯珠驱动模块的1-N路LED灯珠串模块构成，N为不小于1的自然数；其中：所述的交流转直流电源模块主要实现主用交流电源到直流电源的转换并向1-N个LED灯珠驱动模块供电；所述的备用电源充放电模块在核心控制器的控制下实现对备用电源的充放电控制；所述的主用电源检测模块主要实现对主用交流电源的状态检测并向核心控制器反映检测结果；所述的各LED灯珠驱动模块受控于核心控制器，实现对LED灯珠照明的恒流源驱动；所述的核心控制器实现对整个系统状态的监视和控制，根据主用交流电源的状态、普通照明开关状态、蓄电池饱满状态作出相应控制实现普通照明和应急照明的自动切换及蓄电池充放电控制。

所述的兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：所述的主用电源检测模块是对主用交流电源信号经过整流模块后，经过高耐压隔离光耦隔离并取样成随工频变化的脉冲信号送给核心控制器，供核心控制器监控主用交流电源状态。

所述的兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：所述的系统还包括备用电源的蓄电量检测电路，它主要采用通过精密电阻分压后进行模拟数字转换供核心控制器CPU读取来监测备用电源电压，根据备用电源电压按照通用蓄电池电量计算公式进行推测和估算备用电源电量，以便根据电量智能调整应急照明亮度。

所述的兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：所述的核心控制器以脉宽调制方式控制LED灯珠驱动模块的驱动电流。

一种兼具普通和应急LED智能照明方法，通过使用如上所述系统来实现，其特征在于：具体步骤是，

A通过系统中的核心控制器控制主用电源检测模块检测主用交流电源的供电情况；若主用交流电源供电正常，则执行步骤B，若不正常，则执行步骤C；

B核心控制器通过交流转直流电源模块将交流电源转换成直流并在普通照明控制开关开启时通过1-N个LED灯珠驱动模块为1-N路LED灯珠串模块供电；同时，核心控制器控制系统通过备用电源充放电模块为备用电源充电；

C核心控制器控制备用电源直接通过1-N个LED灯珠驱动模块为1-N路LED灯珠串模块供电。

所述的兼具普通和应急LED智能照明方法，其特征在于：所述的步骤C中还包括，核心控制器通过备用电源的蓄电量检测电路测得备用电源的电量，并随着电量的减少逐步控制LED灯珠驱动模块关闭部分应急照明的LED灯珠或者将所有应急照明的LED灯珠亮度逐步调暗，以便尽可能延长应急照明时间。

与现有技术相比，本发明采用了非集中分散独立的固体LED照明光源为发光体，取得了兼具普通照明与应急照明于一体的进步，达到了整个照明区域内应急照明的全覆盖、普通照明和应急照明的自动切换和应急照明自动根据备用电源(蓄电池)电量智能控制关闭部分应急照明LED灯珠或者调节应急照明亮度的效果，节省了普通照明和应急照明两套系统独立施工的投入，提高了应急照明的覆盖区域面积、应急照明时长、非集中分散独立的固体LED灯珠照明不易损坏的应急照明可靠性、紧急状态下全照明区域人员逃离的便捷性、受困人员的心理安抚度和搜救的方便度等。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明方法中主用交流电源正常情况下的流程图。

图3是本发明方法中主用交流电源非正常情况下的流程图。

图4是本发明系统的结构示意图。

图5是本发明系统中主用电源检测模块的结构示意图。

图6是本发明中备用电源蓄电量检测模块的结构示意图。

图7是本发明系统使用时逐步关闭应急LED灯珠电路实施结构图。

图8是本发明系统使用时应急LED灯珠亮度调节电路实施结构图。

具体实施方式

为能更具体的阐述本发明自带备用电源独立控制、兼具普通和应急LED智能照明的系统和方法的原理，以图1为流程示意图，分两种情况各举一例进行说明。

情况1：如图2所示，主供电源异常检测电路持续不断的对主供电源进行检测，并对电源的闪断(瞬间断电)进行过滤，主用(交流)供电正常情况下，根据普通照明开关状态确定普通照明功能是否开启，当开关为“开”时，普通照明所用LED照明灯珠全部工作，当开关为“关”时，普通照明所用LED照明灯珠全部关闭(应急照明所用LED照明灯珠为部分或者全部普通照明所用LED照明灯珠)；蓄电池电量检测电路检测蓄电池电量情况，当蓄电池电量不饱满时，进行充电，当蓄电池电量饱满时，关闭充电。

情况2：如图3所示(示意了部分亮的情况)，主供电源异常检测电路持续不断的对主供电源进行检测，并对电源的瞬间供电进行过滤，主用(交流)供电异常情况下，不管普通照明功能的开关是否开启，都将由备用电源(蓄电池)为应急照明的LED照明灯珠供电(为普通照明LED照明灯珠的部分或者全部)。在应急状态下，蓄电池电量检测电路持续不断的检测蓄电池电量，随着电量的下降，根据蓄电池电量情况逐步关闭部分应急照明LED灯珠或者逐步调暗应急照明LED灯珠的亮度，直到蓄电池电量耗尽彻底关闭应急照明。在蓄电池电量耗尽后或者应急照明过程中，主用(交流)供电恢复正常，则关闭应急照明功能，并为蓄电池充电，根据普通照明开关状态确定普通照明功能是否开启。

为增加对本发明的了解，举如下实施例加以说明，如图4为兼具普通和应急LED智能照明的方法实施示例，主要包括AC(交流)转DC(直流)电源模块、备用电源充放电模块、主用电源检测模块(如Fairchild品牌的隔离光耦H11D2M)、备用电源(蓄电池)、LED灯珠驱动模块(如ChipHomer品牌的CP2122)、核心控制器(如Siliconlabs品牌带模拟数字转换接口的C8051F340控制器)、普通照明控制开关和LED灯珠串等模块构成。AC转DC电源模块主要实现主用(交流)电源到直流电源的转换，一般有隔离和非隔离两种实现方式，隔离电源具有较高的隔离耐压特性和隔离安全性，但相比非隔离电源来说，隔离电源的转换效率稍微低一点。备用电源充放电模块实现对蓄电池的充放电控制，当主用(交流)电源正常时且蓄电池电量不饱满的情况下，对蓄电池进行充电，当主用(交流)电源异常时，由备用电源(蓄电池)提供电能，为应急照明LED灯珠提供所需电力。主用电源检测模块主要实现对主用(交流)电源的状态检测，当检测到主用(交流)电源状态正常时，除必要的蓄电池充电外，LED日光灯管处于普通照明状态受开关控制，当检测到主用(交流)电源状态异常时，LED日光灯管处于应急照明状态，不受开关控制。备用电源(蓄电池)除特殊要求可以采用铅酸电池外，一般采用体积小巧的锂电池，实现储能功能。LED灯珠驱动模块受控于核心控制器，实现对LED灯珠照明的恒流源驱动，恒流源驱动对LED灯珠的长期稳定可靠工作和寿命有极大好处，对LED日光灯管发光持续稳定有非常大的好处，不随电网瞬间电压波动影响，输入电源电压范围宽，与之对照，另外的简单的实现方式包括用电阻分压串接灯珠和恒压型驱动方式两种，相比恒流源驱动方式，电阻直接分压方式会因为电网不稳造成忽明忽暗，因为主用(交流)电源的工频存在，LED灯珠工作在随工频变化的“亮-灭-亮-灭”周期性工作状态，有时还会因为电网瞬间电压的拉升导致灯珠烧毁或电网电位的瞬间跌落导致灯珠灭掉，适应的输入电压范围窄，而恒压源驱动方式相比电阻分压串接灯珠方式解决了输入电压范围窄且随着主用(交流)电源电压波动导致的LED灯珠发光忽明忽暗的问题。核心控制器实现对整个系统状态的监视和控制，根据主用(交流)电源的状态、普通照明开关状态，蓄电池饱满状态作出相应控制实现普通照明和应急照明的自动切换及蓄电池充放电控制。

在图4所示的实施示例中，如图5所示为主用(交流)电源状态检测实施示例，主用(交流)电源信号经过整流模块后，经过高耐压隔离光耦隔离并取样成随工频变化的脉冲信号送给核心控制器，供核心控制器监控主用(交流)电源状态。为了避免出现的闪断(瞬间跌落)和瞬间来电造成普通照明和应急照明状态的频繁切换情况，需要对脉冲的连续性进行判断，确认主用(交流)电源断电则开启应急照明功能，确认主用(交流)电源来电则关闭应急照明功能进入普通照明功能状态。

在图4所示的实施示例中，如图6所示为备用电源(蓄电池)的蓄电量检测电路，主要采用通过精密电阻分压后进行模拟数字转换(A/D转换)供核心控制器CPU读取来监测备用电源电压，根据备用电源电压按照通用蓄电池电量计算公式进行推测和估算备用电源(蓄电池)电量，以便根据电量智能调整应急照明亮度。

在图4所示的实施示例中，如图7所示为逐步关闭应急LED灯珠实施示意图，在刚进入应急状态下，让尽量多的应急LED灯珠亮达到最佳的应急照明效果以便受困人员撤离，核心控制器CPU按照所检测到的剩余电量情况，智能化的逐步关闭部分应急LED灯珠直至全部关闭，以便在满足应急照明需求的情况下，应急照明时长的最大化，为紧急情况下应急照明区域受困人员提供撤离和施救照明及心理安抚。

在图4所示的实施示例中，如图8所示为逐步调暗应急LED灯珠的照明亮度实施示意图，核心控制器CPU按照所检测到的剩余电量情况，以脉宽调制(PWM)方式控制LED灯珠驱动模块(一般为恒流源模块)的驱动电流，智能化的逐步调暗应急LED灯珠的照明亮度，以便在满足应急照明需求的情况下，应急照明时长的最大化，为紧急情况下应急照明区域受困人员提供撤离和施救照明及心理安抚。实施示例中，图7和图8所示的逐步关闭应急LED灯珠和逐步调暗应急LED灯珠的照明亮度可以相结合的实施，也可以独立实施。

本发明兼具普通和应急LED智能照明的系统和方法以自带备用电源独立控制型为主，采用固体LED照明灯珠为发光体，集成了普通照明和应急照明的功能，在主供电源正常的情况下，实现普通照明功能，在主供电源异常的情况下，实现应急照明功能。

本发明兼具普通和应急LED智能照明的系统和方法具有简单易用特征，在整个照明区域，每隔几个不具应急功能的普通(LED)照明灯管安放一个具有此专利方法所述功能的兼具普通和应急功能的LED智能照明灯管即可，可以节约施工量和成本，无需分别安装普通照明系统和应急照明系统，自动完成备用电池的充放电、主用(交流)供电异常检测和实现普通照明和应急照明的切换，无需人工干预，应急照明时根据备用电源(电池)电量自动实现部分或全部LED灯珠点亮和亮度调节，延长备用电池所蓄电量的使用时间，特别是在地震等灾情条件下，因自带备用电源独立控制特征和使用不易被损坏的LED固体发光光源，且均匀分散布置兼具普通和应急LED智能照明灯管，哪怕有些灯管被损坏，未被损坏的灯管或者损坏但应急LED照明灯珠部分电路没被损坏就还能为所属区域提供最大区域的照明，为后续救援提供极大便利，也为降低受困人员心理恐慌起到很大的安抚作用，具有较好的实用性和经济性。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：它由交流转直流电源模块、备用电源充放电模块、主用电源检测模块、备用电源、1-N个LED灯珠驱动模块、核心控制器、普通照明控制开关和对应于1-N个LED灯珠驱动模块的1-N路LED灯珠串模块构成，N为不小于1的自然数；其中：所述的交流转直流电源模块主要实现主用交流电源到直流电源的转换并向1-N个LED灯珠驱动模块供电；所述的备用电源充放电模块在核心控制器的控制下实现对备用电源的充放电控制；所述的主用电源检测模块主要实现对主用交流电源的状态检测并向核心控制器反映检测结果；所述的各LED灯珠驱动模块受控于核心控制器，实现对LED灯珠照明的恒流源驱动；所述的核心控制器实现对整个系统状态的监视和控制，根据主用交流电源的状态、普通照明开关状态、蓄电池饱满状态作出相应控制实现普通照明和应急照明的自动切换及蓄电池充放电控制。

2.根据权利要求1所述的兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：所述的主用电源检测模块是对主用交流电源信号经过整流模块后，经过高耐压隔离光耦隔离并取样成随工频变化的脉冲信号送给核心控制器，供核心控制器监控主用交流电源状态。

3.根据权利要求1所述的兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：所述的系统还包括备用电源的蓄电量检测电路，它主要采用通过精密电阻分压后进行模拟数字转换供核心控制器CPU读取来监测备用电源电压，根据备用电源电压按照通用蓄电池电量计算公式进行推测和估算备用电源电量，以便根据电量智能调整应急照明亮度。

4.根据权利要求1所述的兼具普通和应急LED智能照明的系统，其特征在于：所述的核心控制器以脉宽调制方式控制LED灯珠驱动模块的驱动电流。

5.一种兼具普通和应急LED智能照明方法，通过使用如权利要求1或2或3或4所述系统来实现，其特征在于：具体步骤是，

A通过系统中的核心控制器控制主用电源检测模块检测主用交流电源的供电情况；若主用交流电源供电正常，则执行步骤B，若不正常，则执行步骤C；

B核心控制器通过交流转直流电源模块将交流电源转换成直流并在普通照明控制开关开启时通过1-N个LED灯珠驱动模块为1-N路LED灯珠串模块供电；同时，核心控制器控制系统通过备用电源充放电模块为备用电源充电；

C核心控制器控制备用电源直接通过1-N个LED灯珠驱动模块为1-N路LED灯珠串模块供电。

6.根据权利要求5所述的兼具普通和应急LED智能照明方法，其特征在于：所述的步骤C中还包括，核心控制器通过备用电源的蓄电量检测电路测得备用电源的电量，并随着电量的减少逐步控制LED灯珠驱动模块关闭部分应急照明的LED灯珠或者将所有应急照明的LED灯珠亮度逐步调暗，以便尽可能延长应急照明时间。

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