CN102869171A

CN102869171A - 一种矿用防爆led应急灯

Info

Publication number: CN102869171A
Application number: CN2012103827036A
Authority: CN
Inventors: 李中凯; 郭强; 崔海龙; 白涛; 王瑞; 千红涛
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: CN102869171B

Abstract

本发明公开了一种矿用防爆LED应急灯，采用防爆箱体(11)、灯头壳(6)作为散热的渠道，在结构上采用铝合金外壳外面加散热耆片的方式，利用空气的自然对流散热；电路部分包括井下交流电(12)、电压检测电路(13)、整流滤波电路和芯片启动电路(14)、蓄电池充放电电路(15)、蓄电池组(16)、输出开关(17)、LED恒流驱动电路(18)和LED灯组(19)；采用LED作为光源，具有发光效率高、耗电量少、安全可靠性强、环保等优良特性；防爆箱体的结构紧凑，散热效果好，因此本发明的安全可靠性高；采用LED恒流驱动，改变蓄电池由于电压改变而出现亮度不均匀的现象，提高了LED的使用寿命。

Description

一种矿用防爆LED应急灯

技术领域

本发明涉及矿用应急照明技术领域，特别是涉及一种在井下断电故障下，能自动切换至备用蓄电池，并且可以较长时间照明的防爆应急灯。

背景技术

矿用防爆应急灯是指能够在矿井下正常供电电源断电后，提供一定时间照明以供临时应急之需的灯具。目前使用的应急灯以自带电源独立控制型为主，正常电源接自井下交流电供电回路，平时应急灯蓄电池充电，当正常交流电电源切断时，备用电源即蓄电池自动供电。

现有的矿用防爆应急灯采用的大都是传统的光源如卤素灯、白炽灯泡等，其体积大，耗电量较大，不节能、不环保，且照明亮度偏低，不能满足矿井下要求较长时间应急照明的特殊使用需要。也有部分使用LED作为光源，由于当前LED的控制电路与普通灯泡的控制电路相比未进行改变，存在蓄电池由于电压改变而出现亮度不均匀的现象，从而降低了LED的使用寿命。而现有的矿用防爆应急灯在灯具设计时没有很好的解决散热和电源驱动两个主要技术难点，影响了应急灯的可靠性和使用寿命，导致需要频繁更换和照明时间普遍比较短。

发明内容

为克服现有的矿用防爆应急灯的光源寿命短、亮度不均匀、蓄电池寿命短和安全性不高的缺陷，本发明提出一种矿用防爆LED应急灯。

一种矿用防爆LED应急灯，所述矿用防爆LED应急灯的机械机构包括箱盖(1)、透明件(2)、防护网(3)、灯头壳(6)、螺栓轴(7)、支撑座(8)、固定螺钉(9)、连接螺栓(10)、防爆箱体(11)，所述防爆箱体(11)、灯头壳(6)作为散热的渠道，在结构上采用铝合金外壳外面加散热耆片的方式，利用空气的自然对流散热，并且灯头可以绕所述螺栓轴(7)上下仰俯转动，灯头也可绕所述固定螺钉(9)左右水平转动，以满足不同场合、不同位置的照明需要；电路部分包括井下交流电(12)、电压检测电路(13)、整流滤波电路和芯片启动电路(14)、蓄电池充放电电路(15)、蓄电池组(16)、输出开关(17)、LED恒流驱动电路(18)和LED灯组(19)；所述井下交流电(12)通过所述整流滤波电路和芯片启动电路(14)进行降压、整流、滤波后得到稳定的直流电压，通过所述蓄电池充放电电路(15)中的充电电路对所述蓄电池组(16)进行充电，井下交流电(12)另一路输出给所述电压检测电路(13)，在所述井下交流电(12)正常供电时，所述电压检测电路(13)检测不到电压变化，输出开关(17)不通，当所述井下交流电(12)断电后，所述电压检测电路(13)驱动所述输出开关(17)打开，使所述蓄电池组(16)经由所述LED恒流驱动电路(18)使LED灯组(19)自动点亮，以实现矿井下的应急照明。

所述的矿用防爆LED应急灯，所述蓄电池充放电电路(15)中的充电电路由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2、N沟道金属氧化半导体场效应管Q3、可变电阻Rx、熔断器F1、运算发大器LM358、发光二极管DS15和防反充二极管D1组成；所述充电电路采用防反充二极管D1防止蓄电池向充电电源反向充电；采用运算放大器LM358的1、2、3管脚控制充电，正常工作情况下，LM358的1管脚为高电位，三极管Q1导通，三极管Q2导通，MOS管Q3导通，开始充电，蓄电池充电时，发光二极管DS15亮起，当电压达到过充点7.2V时，LM358控制1管脚为低电位，三极管Q1不通，三极管Q2不通，MOS管不通，充电过程停止。

所述的矿用防爆LED应急灯，所述蓄电池充放电电路(15)中的放电电路由电阻R10、R11、R12、R13、R14和R15、三极管NPN型Q4、N沟道金属氧化半导体场效应管Q5和可变电阻Rx2组成；放电保护由LM358的5、6、7管脚实现；正常放电情况下，LM358的7管脚为低电位，三极管Q4不通，MOS管Q5导通，负载输出正常；当电压达到过放点3.9V时，LM358的7管脚位高电位时，三极管Q4导通，MOS管Q5不通，负载端无输出。

所述的矿用防爆LED应急灯，所述LED恒流驱动电路(18)包括控制元件MC34063及外围元件：电容C1、电容C2、电容C3，一个电感L，一个二极管SD，一个电阻R16；当流过LED的电流变化时，假设变大，此时R16上的电压变大，反馈给IC，IC通过内部电路调节，LX的输出开关信号的占空比减小，输出电压减小，流过LED的电流减小，反之亦然，这样起到电流调节的目的。

整个矿用防爆应急灯结构简单，采用的电路元器件更少，整体性能更可靠，符合国家标准，满足矿井下对矿用防爆应急灯的需求。

本发明的优点是：

(1)采用LED作为光源，具有发光效率高、耗电量少、安全可靠性强、环保等优良特性，

(2)本发明采用的充放电电路可以提高采用免维护镍镉电池组的使用寿命；

(3)防爆箱体的结构紧凑，散热效果好，因此本发明的安全可靠性高；

(4)采用LED恒流驱动，改变蓄电池由于电压改变而出现亮度不均匀的现象，提高了LED的使用寿命。

附图说明

图1是矿用防爆应急灯电路总框图；

图2是矿用防爆应急灯的蓄电池充电电路；

图3是矿用防爆应急灯的蓄电池放电电路；

图4是矿用防爆应急灯的LED恒流驱动电路；

图5矿用防爆应急灯的结构示意图。

图中：1.箱盖；2.透明件；3.防护网；4.LED；5.电线；6.灯头壳；7.螺栓轴；8.支撑座；9.固定螺钉；10.连接螺栓；11.防爆箱体。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

图1示出本发明的一个实施例的矿用防爆应急灯电路总框图。如图1所示，矿用防爆应急灯的电路控制系统包括井下交流电12、电压检测电路13、整流滤波电路和芯片启动电路14、蓄电池充放电电路15、蓄电池组16、输出开关17、LED恒流驱动电路18和LED灯组19。

所述井下交流电12通过所述整流滤波电路和芯片启动电路14进行降压、整流、滤波后得到稳定的直流电压，通过所述蓄电池充放电电路15中的充电电路对所述蓄电池组16进行充电，井下交流电12另一路输出给所述电压检测电路13，在所述井下交流电12正常供电时，所述电压检测电路13检测不到电压变化，输出开关17不通，当所述井下交流电12断电后，所述电压检测电路13驱动所述输出开关17打开，使所述蓄电池组16经由所述LED恒流驱动电路18使LED灯组19自动点亮，以实现矿井下的应急照明。

图2示出根据本发明的一个实施例的图1所示的，矿用防爆应急灯电路总框图中的充电电路的详细原理图。参见图2所示，其中，充电电路由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9、三极管NPN型Q1和PNP型Q2、N沟道金属氧化半导体场效应管(MOSFET-N)Q3、可变电阻Rx、熔断器F1、运算发大器LM358、发光二极管DS15和普通二极管D1组成。

所述充电电路采用防反充二极管D1防止蓄电池向充电电源反向充电。用运算放大器LM358的1、2、3管脚控制充电，正常工作情况下，LM358的1管脚为高电位，三极管Q1导通，三极管Q2导通，MOS管Q3导通，开始充电，蓄电池充电时，发光二极管DS15亮起，当电压达到过充点7.2V时，LM358控制1管脚为低电位，三极管Q1不通，三极管Q2不通，MOS管不通，充电过程停止。

图3示出根据本发明的一个实施例的图1所示的，矿用防爆应急灯电路总框图中的放电电路的详细原理图。参见图3所示，其中，放电电路由电阻R10、R11、R12、R13、R14和R15、三极管NPN型Q4、N沟道金属氧化半导体场效应管(MOSFET-N)Q5和可变电阻Rx2组成。

放电保护由LM358的5，6，7管脚实现。正常放电情况下，LM358的7管脚为低电位，三极管Q4不通，MOS管Q5导通，负载输出正常。当电压达到过放点3.9V时，LM358的7管脚位高电位时，三极管Q4导通，MOS管Q5不通，负载端无输出。

图4示出所述LED恒流驱动电路18，包括控制元件IC(具体为MC34063)及外围元件：电容C1、C2、C3，一个电感L，一个二极管SD，一个电阻R16。工作过程为：当流过LED的电流变化时，假设变大，此时R16上的电压变大，反馈给IC，IC通过内部电路调节，LX的输出开关信号的占空比减小，输出电压减小，流过LED的电流减小，反之亦然，这样起到电流调节的目的。

如图5所示，本发明包括箱盖1、透明件2、防护网3、LED4、电线5、灯头壳6、螺栓轴7、支撑座8、固定螺钉9、连接螺栓10、防爆箱体11，所述防爆箱体11与所述箱盖1由所述连接螺栓10固定连接为一体，所述防护网3、透明件2、灯头壳6和LED4由所述固定螺钉9、螺栓轴7、支撑座8固定在所述防爆箱体11上，所述防爆箱体11、灯头壳6作为散热的渠道，在结构上采用铝合金外壳外面加散热耆片的方式，利用空气的自然对流散热，并且灯头可绕所述螺栓轴7上下仰俯转动，灯头也可绕所述固定螺钉9左右水平转动，以满足不同场合、不同位置的照明需要。灯盖与所述灯头壳6为平面隔爆结构，接线和安装或更换灯泡方便、旋转三个蝶形螺栓，可迅速开盖。

本发明同现有的应急灯工作方式相同，即在所述井下交流电12正常通电情况下，所述的LED灯组19处于熄灯待机状态，一旦所述井下交流电12断电后，所述的LED灯组19自动点亮，进行应急照明。经试验，在所述蓄电池组16满电的情况下，可以应急照明时间达140分钟，足以满足矿井下的需要。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种矿用防爆LED应急灯，其特征在于，所述矿用防爆LED应急灯的机械机构包括箱盖(1)、透明件(2)、防护网(3)、灯头壳(6)、螺栓轴(7)、支撑座(8)、固定螺钉(9)、连接螺栓(10)、防爆箱体(11)，所述防爆箱体(11)、灯头壳(6)作为散热的渠道，在结构上采用铝合金外壳外面加散热耆片的方式，利用空气的自然对流散热，并且灯头可以绕所述螺栓轴(7)上下仰俯转动，灯头也可绕所述固定螺钉(9)左右水平转动，以满足不同场合、不同位置的照明需要；电路部分包括井下交流电(12)、电压检测电路(13)、整流滤波电路和芯片启动电路(14)、蓄电池充放电电路(15)、蓄电池组(16)、输出开关(17)、LED恒流驱动电路(18)和LED灯组(19)；所述井下交流电(12)通过所述整流滤波电路和芯片启动电路(14)进行降压、整流、滤波后得到稳定的直流电压，通过所述蓄电池充放电电路(15)中的充电电路对所述蓄电池组(16)进行充电，井下交流电(12)另一路输出给所述电压检测电路(13)，在所述井下交流电(12)正常供电时，所述电压检测电路(13)检测不到电压变化，输出开关(17)不通，当所述井下交流电(12)断电后，所述电压检测电路(13)驱动所述输出开关(17)打开，使所述蓄电池组(16)经由所述LED恒流驱动电路(18)使LED灯组(19)自动点亮，以实现矿井下的应急照明。

2.根据权利要求1所述的矿用防爆LED应急灯，其特征在于，所述蓄电池充放电电路(15)中的充电电路由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2、N沟道金属氧化半导体场效应管Q3、可变电阻Rx、熔断器F1、运算发大器LM358、发光二极管DS15和防反充二极管D1组成；所述充电电路采用防反充二极管D1防止蓄电池向充电电源反向充电；采用运算放大器LM358的1、2、3管脚控制充电，正常工作情况下，LM358的1管脚为高电位，三极管Q1导通，三极管Q2导通，MOS管Q3导通，开始充电，蓄电池充电时，发光二极管DS15亮起，当电压达到过充点7.2V时，LM358控制1管脚为低电位，三极管Q1不通，三极管Q2不通，MOS管不通，充电过程停止。

3.根据权利要求1所述的矿用防爆LED应急灯，其特征在于，所述蓄电池充放电电路(15)中的放电电路由电阻R10、R11、R12、R13、R14和R15、三极管NPN型Q4、N沟道金属氧化半导体场效应管Q5和可变电阻Rx2组成；放电保护由LM358的5、6、7管脚实现；正常放电情况下，LM358的7管脚为低电位，三极管Q4不通，MOS管Q5导通，负载输出正常；当电压达到过放点3.9V时，LM358的7管脚位高电位时，三极管Q4导通，MOS管Q5不通，负载端无输出。

4.根据权利要求1所述的矿用防爆LED应急灯，其特征在于，所述LED恒流驱动电路(18)包括控制元件MC34063及外围元件：电容C1、电容C2、电容C3，一个电感L，一个二极管SD，一个电阻R16；当流过LED的电流变化时，假设变大，此时R16上的电压变大，反馈给IC，IC通过内部电路调节，LX的输出开关信号的占空比减小，输出电压减小，流过LED的电流减小，反之亦然，这样起到电流调节的目的。