CN103491685B - 一种多用途二线制通用led应急灯 - Google Patents

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Abstract

一种多用途二线制通用LED应急灯，由外部供电模块M0、开关电源模块M1、振荡信号发生模块M2、电池充电模块M3、信号传输模块M4、状态检测模块M5和LED驱动模块M6组成。本发明保持了二线制连接方式，接入方法简便、通用，可方便地安装在已有照明灯线路中；通过设置连接器，可实现多用途功能，人工可控性强，便于检查其运行状态，很大程度地提高了应急灯的利用率；采用迟滞电压比较器，有效提高了电池的利用率和LED驱动功率的自适应性；使用外接照明灯，既延长了电池的使用寿命，提高了应急灯在应急状态下的可靠性，又满足了各类使用者对照明灯功率和光源类型的不同要求。

Description

一种多用途二线制通用LED应急灯
技术领域
本发明涉及一种应急灯，特别涉及一种多用途二线制通用LED应急灯。
背景技术
常用的应急灯有：消防应急灯、手提应急灯、供应应急灯、水下应急灯、太阳能应急灯等。从连接方式上可分为：在线应急灯和离线应急灯。在线应急灯的接线方式分为两类：二线制和三线制。二线制应急灯工作方式为：有市电时应急灯不亮，无市电时应急灯自动点亮。二线制应急灯不具备正常照明功能。三线制应急灯工作方式为：有市电时可用开关对正常照明灯进行控制，无市电时无论开关处于何种状态，应急灯立即点亮。三线制应急灯具备正常照明功能。离线应急灯主要指各种便携应急灯。二线制和三线制应急灯存在的问题有：
1.二线制应急灯只适用于灾难性事件发生时市电突然断电的情况，无论这时应急灯所处区域是否需要照明，该应急灯即被点亮。这种应急灯人工不可控，不适用于非灾难性偶然停电的情况，绝大部分时间处于待机状态，利用率低，造成较大浪费。
2.三线制应急灯虽然在正常情况下是否点亮人工可控，但由于应急灯功率和光源类型受供电电池和应急灯自身所限，难以满足各类使用者对照明灯亮度和照明灯发光类型的不同要求；此外，三线制应急灯接线方式与正常照明灯接线方式不同，不能直接接入正常照明灯线路中，使用场所受到限制，尤其对已存在的线路更是如此。
3.离线应急灯虽然具有便携的优点，但其充电过程需要人工干预。将离线应急灯连接在市电上，具有自动充电功能，但当市电突然停电时，点亮该应急灯须人工打开应急灯自身开关，由于离线应急灯开关位置的随机性给操作带来不便。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种多用途二线制通用LED应急灯，利用开关电源主体SPS提供电源VCC，振荡信号发生器OSM提供振荡信号，电池充电电路CM为电池充电，信号传输模块、状态检测模块以及LED驱动模块控制照明灯和应急灯的工作状态，采用迟滞电压比较器，有效提高电池的利用率和LED驱动功率的自适应性，可方便地安装在原正常照明灯线路中，通过对电路中的连接器进行设置，可实现包含二线制应急灯的功能以及三线制应急灯的正常照明功能；当设置成具有正常照明功能时可外接照明灯，有效提高应急灯的利用率，安全性和可靠性强。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种多用途二线制通用LED应急灯，包括外部供电模块M0、开关电源模块M1、振荡信号发生模块M2、电池充电模块M3、信号传输模块M4、状态检测模块M5以及LED驱动模块M6；外部供电模块M0的火线输出端0-1、零线输出端0-2、火线输出端0-3、零线输出端0-4分别与信号传输模块M4的火线输入端4-1、零线输入端4-2、开关电源模块M1的火线输入端1-1、零线输入端1-2连接；振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端2-1和电池电源输入端2-2分别与信号传输模块M4的振荡信号输入端4-3和状态检测模块M5的电池电源输出端5-2连接；电池充电模块M3的电池充电与检测端3-1与LED驱动模块M6的电池充电输入端6-3连接；信号传输模块M4的开关状态信号输出端4-4与状态检测模块M5的开关状态信号输入端5-1连接；状态检测模块M5的电池电源输出端5-3和LED状态控制信号输出端5-4分别与LED驱动模块M6的电池电源输入端6-1和LED状态控制信号输入端6-2连接。
所述的外部供电模块M0包括市电接入端子P0-1和P0-2、电容C0-1、电阻R0-1以及照明灯控制开关S0-1；端子P0-1引入火线，端子P0-2引入零线；电阻R0-1与电容C0-1并联后两端分别与端子P0-1和端子P0-2连接，并在火线上串入照明灯控制开关S0-1；电容C0-1的一端与照明灯控制开关S0-1的静触点连接，电容C0-1的另一端与外部供电模块M0的零线输出端0-2和零线输出端0-4连接；照明灯控制开关S0-1的动触点与外部供电模块M0的火线输出端0-1和火线输出端0-3连接。
所述的开关电源模块M1包括开关电源主体SPS、保险丝F1-1；开关电源主体SPS的电源输入端1和2分别与保险丝F1-1的一端和开关电源模块M1的零线输入端1-2连接；开关电源主体SPS的接地端3接地；开关电源主体SPS的电源输出端4输出电源VCC；保险丝F1-1的另一端与开关电源模块M1的火线输入端1-1连接。
所述的振荡信号发生模块M2包括振荡信号发生器OSM；振荡信号发生器OSM的振荡信号输出端1与振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端2-1连接；振荡信号发生器OSM的电池电源输入端2与振荡信号发生模块M2的电池电源输入端2-2连接；振荡信号发生器OSM的接地端3接地；振荡信号发生器OSM的浮空端4浮空。
所述的电池充电模块M3包括电池充电电路CM；电池充电电路CM的检测端1和充电端2与电池充电模块M3的电池充电与检测端3-1连接；电池充电电路CM的接地端3接地；电池充电电路CM的电源输入端4接VCC。
所述的信号传输模块M4包括外接照明灯接入端子T4-1、电容C4-1和C4-2、电阻R4-1、变压器TR4-1和TR4-2、稳压二极管DZ4-1和DZ4-2、继电器K4-1、连接器J4-1以及瞬态电压抑制器TVS4-1；外接照明灯接入端子T4-1的接入端1以及变压器TR4-1的次级线圈的一端与信号传输模块M4的零线输入端4-2连接，外接照明灯接入端子T4-1的接入端2与继电器K4-1的常开触点3连接；电容C4-1和电阻R4-1并联后两端分别与继电器K4-1的常闭触点2和变压器TR4-2的初级线圈的一端连接；变压器TR4-1的次级线圈的另一端与变压器TR4-2的初级线圈的另一端连接；继电器K4-1的公共端1与信号传输模块M4的火线输入端4-1连接；变压器TR4-1的初级线圈的一端以及稳压二极管DZ4-1的负极与信号传输模块M4的振荡信号输入端4-3连接，变压器TR4-1的初级线圈的另一端与电容C4-2的一端连接；变压器TR4-2的次级线圈的一端以及稳压二极管DZ4-2的负极与信号传输模块M4的开关状态信号输出端4-4连接，变压器TR4-2的次级线圈的另一端、稳压二极管DZ4-1的正极、稳压二极管DZ4-2的正极、瞬态电压抑制器TVS4-1的正极、连接器J4-1的一端以及电容C4-2的另一端接地；连接器J4-1的另一端与继电器K4-1的线圈脚5连接；瞬态电压抑制器TVS4-1的负极以及继电器K4-1的线圈脚4接VCC。
所述的状态检测模块M5包括电池BT5-1、电阻R5-1～R5-10、电容C5-1～C5-6、电感L5-1、二极管D5-1和D5-2、稳压二极管DZ5-1、连接器J5-1、电位器RP5-1、双运算放大器U5-1的两个独立运放U5-1A和U5-1B以及双运算放大器U5-2的一个独立运放U5-2A组成；二极管D5-1的正极以及电容C5-1的一端与状态检测模块M5的开关状态信号输入端5-1连接，二极管D5-1的负极以及电容C5-2的一端与电感L5-1的一端连接；电感L5-1的另一端、电容C5-3的一端以及电阻R5-1的一端与独立运放U5-1A的同相输入端3连接；电阻R5-3的一端以及二极管D5-2的正极与独立运放U5-1A的输出端1连接，电阻R5-3的另一端以及电阻R5-2的一端与独立运放U5-1A的反相输入端2连接；电阻R5-5的一端以及连接器J5-1的一端接VCC；连接器J5-1的另一端、电阻R5-6的一端以及电阻R5-7的一端与独立运放U5-2A的反相输入端2连接；电阻R5-8的一端、电阻R5-9的一端以及电容C5-6的一端与独立运放U5-2A的同相输入端3连接；电阻R5-9的另一端与独立运放U5-1B的输出端7连接；独立运放U5-1A的电源端8、独立运放U5-2A的电源端8、电阻R5-6的另一端、电阻R5-8的另一端、电阻R5-10的一端以及电池BT5-1的正极与状态检测模块M5的电池电源输出端5-2和电池电源输出端5-3连接；电阻R5-10的另一端、电位器RP5-1的固定端1与稳压二极管DZ5-1的负极连接；电位器RP5-1的动触点端2以及电容C5-5的一端与独立运放U5-1B的反相输入端6连接；电阻R5-4的一端、电容C5-4的一端以及二极管D5-2的负极与独立运放U5-1B的同相输入端5连接，独立运放U5-1A的接地端4、独立运放U5-2A的接地端4、电容C5-1～C5-6的另一端、电阻R5-1的另一端、电阻R5-2的另一端、电阻R5-4的另一端、电阻R5-5的另一端、电阻R5-7的另一端、电位器RP5-1的固定端3、稳压二极管DZ5-1的正极以及电池BT5-1的负极接地；独立运放U5-2A的输出端1与状态检测模块M5的LED状态控制信号输出端5-4连接。
所述的LED驱动模块M6包括LED应急灯的接入端子T6-1、电阻R6-1～R6-7、电解电容C6-1、电感L6-1、二极管D6-1～D6-3、可控精密稳压源TL6-1、PNP型三极管Q6-1和Q6-2、NPN型三极管Q6-3、电位器RP6-1以及双运算放大器U5-2的一个独立运放U5-2B组成；电阻R6-1的一端以及二极管D6-2的负极与LED驱动模块M6的LED状态控制信号输入端6-2连接，电阻R6-1的另一端以及电阻R6-2的一端与可控精密稳压源TL6-1的参考电压端1和负极端3连接；电阻R6-2的另一端以及电阻R6-5的一端与独立运放U5-2B的同相输入端5连接；电阻R6-5的另一端以及电阻R6-6的一端与独立运放U5-2B的输出端7连接；电阻R6-6的另一端以及二极管D6-2的正极与NPN型三极管Q6-3的基极连接；NPN型三极管Q6-3的发射极、D6-3的正极、LED应急灯的接入端子T6-1的接入端2、电解电容C6-1的负极、可控精密稳压源TL6-1的正极端2以及电阻R6-3的一端接地；电阻R6-4的一端以及电阻R6-7的一端与NPN型三极管Q6-3的集电极连接；PNP型三极管Q6-1的发射极与LED驱动模块M6的电池电源输入端6-1和电池充电输入端6-3连接；PNP型三极管Q6-2的发射极以及二极管D6-1的正极与VCC连接；二极管D6-1的负极以及电阻R6-4的另一端与PNP型三极Q6-1的基极连接；PNP型三极Q6-2的基极与电阻R6-7的另一端连接；PNP型三极管Q6-1的集电极、PNP型三极管Q6-2的集电极以及L6-1的一端与D6-3的负极连接；L6-1的另一端、电位器RP6-1的固定端1以及电解电容C6-1的正极与LED应急灯的接入端子T6-1的接入端1连接；电阻R6-3的另一端与电位器RP6-1的固定端3连接；电位器RP6-1的动触点端2与独立运放U5-2B的反相输入端6连接。
本发明在保持正常照明灯线路不变的基础上，通过对电路中的连接器进行设置，该应急灯可以实现以下应用：
1.LED照明灯与LED停电应急灯：当照明控制开关闭合时，市电有电则LED灯作为正常照明灯被点亮，市电无电则LED灯作为停电应急灯被点亮；当照明控制开关断开时，无论有无市电，LED灯不亮。
2.外接照明灯与LED停电应急灯：照明控制开关闭合，市电有电时，点亮外接照明灯；市电无电时，LED灯作为停电应急灯被点亮；照明控制开关断开时，外接照明灯和LED应急灯均不亮。
3.常规二线制LED应急灯：市电有电时，LED应急灯不亮；市电无电时，LED应急灯亮。
4.自动切换长明灯：市电有电时，外接照明灯亮，LED应急灯不亮；市电无电时，外接照明灯不亮，LED应急灯亮。
本发明属在线应急灯，与现有二线制应急灯相比，具有如下优点：
1.通过对连接器进行设置，本发明既具有二线制应急灯的功能，也具有三线制的正常照明功能。
2.通过对连接器进行设置，本发明的应急灯既可设置成为适应于灾难性的应急灯，也可设置成为适应于非灾难性的应急灯，即在停电时仍人工可控应急灯点亮与否。
3.本发明连接方式与正常照明灯相同，可将其接入已有的正常照明灯线路中，无需改动原照明灯线路且原线路的开关继续有效，安装过程简便。
4.当电路设置为具有正常照明功能时可外接照明灯，外接照明灯光源可由使用者自选，其最大功率由电路内的继电器决定。
5.采用迟滞电压比较器，有效提高电池的利用率和LED驱动功率的自适应性，在一定范围内使用者可根据需要选择LED灯的数量或功率。
附图说明
图1是本发明的电路结构原理图。
图2是本发明的外部供电模块M0电路原理图。
图3是本发明的开关电源模块M1电路原理图。
图4是本发明的振荡信号发生模块M2电路原理图。
图5是本发明的电池充电模块M3电路原理图。
图6是本发明的信号传输模块M4电路原理图。
图7是本发明的状态检测模块M5电路原理图。
图8是本发明的LED驱动模块M6电路原理图。
图9是本发明的接线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。
参照图1，一种多用途二线制通用LED应急灯，包括外部供电模块M0、开关电源模块M1、振荡信号发生模块M2、电池充电模块M3、信号传输模块M4、状态检测模块M5以及LED驱动模块M6；外部供电模块M0的火线输出端0-1、零线输出端0-2、火线输出端0-3、零线输出端0-4分别与信号传输模块M4的火线输入端4-1、零线输入端4-2、开关电源模块M1的火线输入端1-1、零线输入端1-2连接；振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端2-1和电池电源输入端2-2分别与信号传输模块M4的振荡信号输入端4-3和状态检测模块M5的电池电源输出端5-2连接；电池充电模块M3的电池充电与检测端3-1与LED驱动模块M6的电池充电输入端6-3连接；信号传输模块M4的开关状态信号输出端4-4与状态检测模块M5的开关状态信号输入端5-1连接；状态检测模块M5的电池电源输出端5-3和LED状态控制信号输出端5-4分别与LED驱动模块M6的电池电源输入端6-1和LED状态控制信号输入端6-2连接。
参照图2，外部供电模块M0包括市电接入端子P0-1和P0-2、电容C0-1、电阻R0-1以及照明灯控制开关S0-1；端子P0-1引入火线，端子P0-2引入零线；电阻R0-1与电容C0-1并联后两端分别与端子P0-1和端子P0-2连接，并在火线上串入照明灯控制开关S0-1；电容C0-1的一端与照明灯控制开关S0-1的静触点连接，电容C0-1的另一端与外部供电模块M0的零线输出端0-2和零线输出端0-4连接；照明灯控制开关S0-1的动触点与外部供电模块M0的火线输出端0-1和火线输出端0-3连接。
参照图3，开关电源模块M1包括开关电源主体SPS、保险丝F1-1；开关电源主体SPS的电源输入端1和2分别与保险丝F1-1的一端和开关电源模块M1的零线输入端1-2连接；开关电源主体SPS的接地端3接地；开关电源主体SPS的电源输出端4输出电源VCC；保险丝F1-1的另一端与开关电源模块M1的火线输入端1-1连接。
参照图4，振荡信号发生模块M2包括振荡信号发生器OSM；振荡信号发生器OSM的振荡信号输出端1与振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端2-1连接；振荡信号发生器OSM的电池电源输入端2与振荡信号发生模块M2的电池电源输入端2-2连接；振荡信号发生器OSM的接地端3接地；振荡信号发生器OSM的浮空端4浮空。
参照图5，电池充电模块M3包括电池充电电路CM；电池充电电路CM的检测端1和充电端2与电池充电模块M3的电池充电与检测端3-1连接；电池充电电路CM的接地端3接地；电池充电电路CM的电源输入端4接VCC。
参照图6，信号传输模块M4包括外接照明灯接入端子T4-1、电容C4-1和C4-2、电阻R4-1、变压器TR4-1和TR4-2、稳压二极管DZ4-1和DZ4-2、继电器K4-1、连接器J4-1以及瞬态电压抑制器TVS4-1；外接照明灯接入端子T4-1的接入端1以及变压器TR4-1的次级线圈的一端与信号传输模块M4的零线输入端4-2连接，外接照明灯接入端子T4-1的接入端2与继电器K4-1的常开触点3连接；电容C4-1和电阻R4-1并联后两端分别与继电器K4-1的常闭触点2和变压器TR4-2的初级线圈的一端连接；变压器TR4-1的次级线圈的另一端与变压器TR4-2的初级线圈的另一端连接；继电器K4-1的公共端1与信号传输模块M4的火线输入端4-1连接；变压器TR4-1的初级线圈的一端以及稳压二极管DZ4-1的负极与信号传输模块M4的振荡信号输入端4-3连接，变压器TR4-1的初级线圈的另一端与电容C4-2的一端连接；变压器TR4-2的次级线圈的一端以及稳压二极管DZ4-2的负极与信号传输模块M4的开关状态信号输出端4-4连接，变压器TR4-2的次级线圈的另一端、稳压二极管DZ4-1的正极、稳压二极管DZ4-2的正极、瞬态电压抑制器TVS4-1的正极、连接器J4-1的一端以及电容C4-2的另一端接地；连接器J4-1的另一端与继电器K4-1的线圈脚5连接；瞬态电压抑制器TVS4-1的负极以及继电器K4-1的线圈脚4接VCC。
参照图7，状态检测模块M5包括电池BT5-1、电阻R5-1～R5-10、电容C5-1～C5-6、电感L5-1、二极管D5-1和D5-2、稳压二极管DZ5-1、连接器J5-1、电位器RP5-1、双运算放大器U5-1的两个独立运放U5-1A和U5-1B以及双运算放大器U5-2的一个独立运放U5-2A组成；二极管D5-1的正极以及电容C5-1的一端与状态检测模块M5的开关状态信号输入端5-1连接，二极管D5-1的负极以及电容C5-2的一端与电感L5-1的一端连接；电感L5-1的另一端、电容C5-3的一端以及电阻R5-1的一端与独立运放U5-1A的同相输入端3连接；电阻R5-3的一端以及二极管D5-2的正极与独立运放U5-1A的输出端1连接，电阻R5-3的另一端以及电阻R5-2的一端与独立运放U5-1A的反相输入端2连接；电阻R5-5的一端以及连接器J5-1的一端接VCC；连接器J5-1的另一端、电阻R5-6的一端以及电阻R5-7的一端与独立运放U5-2A的反相输入端2连接；电阻R5-8的一端、电阻R5-9的一端以及电容C5-6的一端与独立运放U5-2A的同相输入端3连接；电阻R5-9的另一端与独立运放U5-1B的输出端7连接；独立运放U5-1A的电源端8、独立运放U5-2A的电源端8、电阻R5-6的另一端、电阻R5-8的另一端、电阻R5-10的一端以及电池BT5-1的正极与状态检测模块M5的电池电源输出端5-2和电池电源输出端5-3连接；电阻R5-10的另一端、电位器RP5-1的固定端1与稳压二极管DZ5-1的负极连接；电位器RP5-1的动触点端2以及电容C5-5的一端与独立运放U5-1B的反相输入端6连接；电阻R5-4的一端、电容C5-4的一端以及二极管D5-2的负极与独立运放U5-1B的同相输入端5连接，独立运放U5-1A的接地端4、独立运放U5-2A的接地端4、电容C5-1～C5-6的另一端、电阻R5-1的另一端、电阻R5-2的另一端、电阻R5-4的另一端、电阻R5-5的另一端、电阻R5-7的另一端、电位器RP5-1的固定端3、稳压二极管DZ5-1的正极以及电池BT5-1的负极接地；独立运放U5-2A的输出端1与状态检测模块M5的LED状态控制信号输出端5-4连接。
参照图8，LED驱动模块M6包括LED应急灯的接入端子T6-1、电阻R6-1～R6-7、电解电容C6-1、电感L6-1、二极管D6-1～D6-3、可控精密稳压源TL6-1、PNP型三极管Q6-1和Q6-2、NPN型三极管Q6-3、电位器RP6-1以及双运算放大器U5-2的一个独立运放U5-2B组成；电阻R6-1的一端以及二极管D6-2的负极与LED驱动模块M6的LED状态控制信号输入端6-2连接，电阻R6-1的另一端以及电阻R6-2的一端与可控精密稳压源TL6-1的参考电压端1和负极端3连接；电阻R6-2的另一端以及电阻R6-5的一端与独立运放U5-2B的同相输入端5连接；电阻R6-5的另一端以及电阻R6-6的一端与独立运放U5-2B的输出端7连接；电阻R6-6的另一端以及二极管D6-2的正极与NPN型三极管Q6-3的基极连接；NPN型三极管Q6-3的发射极、D6-3的正极、LED应急灯的接入端子T6-1的接入端2、电解电容C6-1的负极、可控精密稳压源TL6-1的正极端2以及电阻R6-3的一端接地；电阻R6-4的一端以及电阻R6-7的一端与NPN型三极管Q6-3的集电极连接；PNP型三极管Q6-1的发射极与LED驱动模块M6的电池电源输入端6-1和电池充电输入端6-3连接；PNP型三极管Q6-2的发射极以及二极管D6-1的正极与VCC连接；二极管D6-1的负极以及电阻R6-4的另一端与PNP型三极Q6-1的基极连接；PNP型三极Q6-2的基极与电阻R6-7的另一端连接；PNP型三极管Q6-1的集电极、PNP型三极管Q6-2的集电极以及L6-1的一端与D6-3的负极连接；L6-1的另一端、电位器RP6-1的固定端1以及电解电容C6-1的正极与LED应急灯的接入端子T6-1的接入端1连接；电阻R6-3的另一端与电位器RP6-1的固定端3连接；电位器RP6-1的动触点端2与独立运放U5-2B的反相输入端6连接。
参照图9，包括市电接入端子P0-1和P0-2、电阻R0-1、电容C0-1、照明灯控制开关S0-1、应急灯主体和外接照明灯LAMP。端子P0-1引入火线，端子P0-2引入零线；电阻R0-1与电容C0-1并联后接入插头PLUG中，相应插座的两端分别与端子P0-1和端子P0-2连接，并在火线上串入照明灯控制开关S0-1；电容C0-1的一端与照明灯控制开关S0-1的静触点连接，电容C0-1的另一端和应急灯主体的输入端IN2端连接；照明灯控制开关S0-1的动触点与应急灯主体的输入端IN1连接；应急灯主体输出端OUT1和OUT2分别与外接照明灯LAMP的两端连接。
本发明的工作原理为：
外部供电模块M0中，电阻R0-1和电容C0-1并联后接入插头PLUG中，该插头对应的插座安装在照明灯控制开关S0-1之前，目的是通过照明灯控制开关S0-1控制线路Link：振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端2-1、信号传输模块M4的振荡信号输入端4-3、变压器TR4-1、电容C0-1、照明灯控制开关S0-1、继电器K4-1的公共端1和常闭触点2、电容C4-1、变压器TR4-2、信号传输模块M4的开关状态信号输出端4-4。具体控制过程如下：
1.连接器J4-1断开时，LED应急灯同时作为照明灯和应急灯。由照明灯控制开关S0-1的状态控制线路Link的通断。无论有无市电，当照明灯控制开关S0-1闭合时，线路Link连通；当照明灯控制开关S0-1断开时，线路Link断开。
2.连接器J4-1连通时，外接照明灯作为照明灯。由照明灯控制开关S0-1以及市电的状态控制外接照明灯以及线路Link的通断。当照明灯控制开关S0-1闭合，市电有电时，继电器K4-1动作，继电器K4-1的公共端1和常开触点3连通，外接照明灯点亮，线路Link断开；当照明灯控制开关S0-1闭合，市电无电时，继电器K4-1无动作，继电器K4-1的公共端1和常闭触点2连通，外接照明灯不亮，线路Link连通；当照明灯控制开关S0-1断开时，无论有无市电，继电器K4-1无动作，外接照明灯不亮，线路Link断开。
开关电源模块M1中，保险丝F1-1对电路起保护作用；通过开关电源主体SPS的输入端1和2，市电向开关电源主体SPS供电；开关电源主体SPS的电源输出端4输出电源VCC，向整个电路中的其他模块直接或间接供电。
振荡信号发生模块M2中，电池BT5-1通过振荡信号发生器OSM的电池电源输入端2向振荡信号发生器OSM供电；振荡信号发生器OSM的振荡信号输出端1输出振荡信号。
电池充电模块M3中，电源输入端4接VCC，向电池充电电路CM供电。当电池充电电路CM的检测端1检测电池BT5-1的电压小于充电起始电压时，开始对电池BT5-1充电；当电池充电电路CM的检测端1检测电池BT5-1的电压大于等于充电截止电压时，停止对电池BT5-1充电，进行涓流补充充电；当电池充电电路CM的检测端1检测电池BT5-1的电压大于等于充电起始电压且小于充电截止电压时，保持上次充电状态；当电池BT5-1两端电压小于放电终止电压时，振荡信号发生模块M2停止工作，LED驱动模块M6停止向LED应急灯的接入端子T6-1供电，保证电池安全充放电，有效延长电池寿命。
信号传输模块M4中，以信号传输模块M4的火线输入端4-1和零线输入端4-2作为应急灯主体的输入端，外接照明灯接入端子T4-1的两端作为应急灯主体的输出端，电路安装简单方便；当线路Link连通时，将振荡信号发生模块M2产生的振荡信号通过变压器TR4-1的初级线圈以及电容C4-2组成的LC电路形成交流信号；电容C4-1和C0-1对市电起到分压限流的作用，保证电路安全，同时利用电容的容抗XC=1/(2pfC)与信号的频率成反比，电容C4-1和C0-1对电网中市电低频信号的容抗大于对振荡信号发生模块M2产生的交流信号的容抗，一方面作为耦合电容减少对有用信号的衰减，另一方面加大对干扰信号的衰减；电阻R0-1和R4-1分别作为电容C0-1和C4-1的续流电阻；TVS4-1一方面作为继电器的续流二极管，另一方面起到对浪涌电压的抑制作用；利用稳压二极管的稳压特性，稳压二极管DZ4-1和DZ4-2将市电箝制到合适的低压，避免形成反向回路，击穿电路中的器件。
状态检测模块M5中，利用电容的储能作用，电容C5-1、C5-4以及C5-5吸收电网中引入的尖峰和毛刺，电容C5-4和C5-5还有稳定有效电压的作用；稳压二极管DZ5-1、电阻R5-10和电位器RP5-1为独立运放U5-1B的反相输入端6提供参考电压；电阻R5-4在独立运放U5-1B的同相输入端5形成采样电压；利用二极管的单向导电性，二极管D5-1作为半波整流二极管；利用电感的感抗XL=2πfL与信号的频率成正比，电感L5-1、电容C5-2以及电容C5-3组成π型滤波器；电阻R5-1作为电容C5-1的续流电阻；独立运放U5-1A对信号放大，其放大倍数为：UO=UREF(1+R5-3/R5-2)，其中R5-2和R5-3分别表示电阻R5-2和R5-3，UO和UREF分别是独立运放U5-1A的输出端1的输出电压和独立运放U5-1A的同相输入端3的输入电压，并通过二极管D5-2抑制电路中的无用信号，保证对电路中有效信号的准确判别。具体控制过程如下：
1.连接器J5-1断开时，线路Link的状态控制独立运放U5-1A的输出端1的输出：
(1)当线路Link断开时，无信号输入独立运放U5-1A的同相输入端3，独立运放U5-1A的输出端1输出低电平，独立运放U5-1B的同相输入端5输入低电平；独立运放U5-1B的反相输入端6电压高于独立运放U5-1B的同相输入端5电压，独立运放U5-1B的输出端7输出低电平，独立运放U5-2A的同相输入端3输入低电平；独立运放U5-2A的反相输入端2电压高于独立运放U5-2A的同相输入端3电压，独立运放U5-2A的输出端1输出低电平。
(2)当线路Link连通时，有信号输入独立运放U5-1A的同相输入端3，经放大后，独立运放U5-1A的输出端1输出高电平，独立运放U5-1B的同相输入端5输入高电平；独立运放U5-1B的反相输入端6电压低于独立运放U5-1B的同相输入端5电压，独立运放U5-1A的输出端7输出高电平，独立运放U5-2A的同相输入端3输入高电平；独立运放U5-2A的反相输入端2电压低于独立运放U5-2A的同相输入端3电压，独立运放U5-2A的输出端1输出高电平。
2.连接器J5-1接通时，无论线路Link连通与否，若市电有电且照明灯控制开关S0-1闭合，独立运放U5-2A的反相输入端2电压为VCC，独立运放U5-2A的反相输入端2电压高于同相输入端3电压，独立运放U5-2A的输出端1输出低电平；若市电无电或者照明灯控制开关S0-1断开时，电阻R5-5与R5-7并联，使独立运放U5-2A的同相输入端3电压高于反相输入端2电压，独立运放U5-2A的输出端1输出高电平。
LED驱动模块M6中，可控精密稳压源TL6-1向独立运放U5-2B提供参考电压，独立运放U5-2B加入正反馈电阻R6-5构成迟滞电路，独立运放U5-2B的输出端7输出电压的波形为方波，利用电容的充放电特性，电解电容C6-1对该方波进行滤波，同时通过调整电位器RP6-1，在LED应急灯的接入端子T6-1的两端形成相应的电压，有效提高电池的利用率和LED驱动功率的自适应性；另外，使LED应急灯的驱动PNP型三极管Q6-1和Q6-2处于截止或饱和状态，避免PNP型三极管Q6-1和Q6-2进入放大状态。具体控制过程如下：
1.当独立运放U5-2A的输出端1输出低电平时，二极管D6-2导通，NPN型三极管Q6-3截止，PNP型三极管Q6-1和Q6-2均截止，VCC和电池BT5-1均不对LED应急灯的接入端子T6-1供电，LED应急灯的接入端子T6-1两端电压为0V，LED应急灯不亮。
2.当独立运放U5-2A的输出端1输出高电平时，独立运放U5-2B的同相输入端5输入高电平，独立运放U5-2B的同相输入端5电压高于独立运放U5-2B的反相输入端6电压，独立运放U5-2B的输出端7输出高电平，NPN型三极管Q6-3导通，PNP型三极管Q6-1与Q6-2的基极均为低电平，PNP型三极管Q6-1和Q6-2均导通；该电路设计为市电有电时，优先由VCC向LED应急灯的接入端子T6-1供电：当市电有电时，通过二极管D6-1将PNP型三极管Q6-1的基极电压抬高，PNP型三极管Q6-1截止，VCC通过PNP型三极管Q6-2向LED应急灯的接入端子T6-1供电，并对电解电容C6-1充电，LED应急灯亮；当市电无电时，电池BT5-1通过PNP型三极管Q6-1向LED应急灯的接入端子T6-1供电，对电解电容C6-1充电，LED应急灯亮。在向LED应急灯的接入端子T6-1的供电过程中，当电解电容C6-1的正极高于独立运放U5-2B的同相输入端5电压，即独立运放U5-2B的反相输入端6电压高于独立运放U5-2B的同相输入端5时，独立运放U5-2B的输出端7输出低电平，NPN型三极管Q6-3截止，PNP型三极管Q6-1和Q6-2均截止，VCC和电池BT5-1均不向LED应急灯的接入端子T6-1供电，不对电解电容C6-1充电，电解电容C6-1放电向LED应急灯的接入端子T6-1供电，LED应急灯亮。
一种多用途二线制通用LED应急灯的实现情况如下：
1.LED照明灯与LED停电应急灯：连接器J4-1和J5-1均断开。
(1)当照明灯控制开关S0-1闭合时，线路Link连通，无论有无市电，独立运放U5-2A的输出端1输出高电平，LED灯亮。同时，若市电有电，电池充电模块M3依据CHK端的检测情况决定对电池BT5-1是否充电。
(2)当照明灯控制开关S0-1断开时，线路Link断开，独立运放U5-2A的输出端1输出低电平，LED灯不亮。
2.外接照明灯与LED停电应急灯：连接器J4-1连通，连接器J5-1断开。
(1)当照明灯控制开关S0-1闭合时，若市电有电，继电器K4-1的公共端1和常开触点3连通，外接照明灯接入端子T4-1向外接照明灯供电，外接照明灯亮，线路Link断开，独立运放U5-2A的输出端1输出低电平，LED灯不亮；若市电无电，继电器K4-1的公共端1和常开触点3断开，外接照明灯接入端子T4-1不向外接照明灯供电，外接照明灯不亮，线路Link连通，独立运放U5-2A的输出端1输出高电平，LED灯亮。
(2)当照明灯控制开关S0-1断开时，无论有无市电，继电器K4-1的公共端1和常开触点3断开，外接照明灯不亮，线路Link断开，独立运放U5-2A的输出端1输出低电平，LED灯不亮。
3.常规二线制LED应急灯：连接器J4-1断开，连接器J5-1连通，无照明灯控制开关S0-1（原照明灯控制开关S0-1两端连通）。
(1)市电有电，独立运放U5-2A的输出端1输出低电平，LED应急灯不亮。
(2)市电无电，独立运放U5-2A的输出端1输出高电平，LED应急灯亮。
4.自动切换长明灯：连接器J4-1连通，连接器J5-1连通，无照明灯控制开关S0-1（原照明灯控制开关S0-1两端连通）。
(1)市电有电，继电器K4-1的公共端1和常开触点3连通，外接照明灯亮；独立运放U5-2A的输出端1输出低电平，LED应急灯不亮。
(2)市电无电，继电器K4-1的公共端1和常开触点3断开，外接照明不亮；独立运放U5-2A的输出端1输出高电平，LED应急灯亮。
本发明的电路中，外接照明灯LAMP以及LED应急灯的状态控制元素有四个：市电状态、连接器J4-1状态、连接器J5-1状态、照明灯控制开关S0-1状态。具体状态关系见下表。
注：表中S0-1的状态“无”表示无照明灯控制开关S0-1，原照明灯控制开关S0-1两端连通。

Claims (6)

1.一种多用途二线制通用LED应急灯，其特征在于，包括外部供电模块M0、开关电源模块M1、振荡信号发生模块M2、电池充电模块M3、信号传输模块M4、状态检测模块M5以及LED驱动模块M6；外部供电模块M0的火线输出端(0-1)、零线输出端(0-2)、火线输出端(0-3)、零线输出端(0-4)分别与信号传输模块M4的火线输入端(4-1)、零线输入端(4-2)、开关电源模块M1的火线输入端(1-1)、零线输入端(1-2)连接；振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端(2-1)和电池电源输入端(2-2)分别与信号传输模块M4的振荡信号输入端(4-3)和状态检测模块M5的电池电源输出端(5-2)连接；电池充电模块M3的电池充电与检测端(3-1)与LED驱动模块M6的电池充电输入端(6-3)连接；信号传输模块M4的开关状态信号输出端(4-4)与状态检测模块M5的开关状态信号输入端(5-1)连接；状态检测模块M5的电池电源输出端(5-3)和LED状态控制信号输出端(5-4)分别与LED驱动模块M6的电池电源输入端(6-1)和LED状态控制信号输入端(6-2)连接；
所述的信号传输模块M4包括外接照明灯接入端子T4-1、电容C4-1和C4-2、电阻R4-1、变压器TR4-1和TR4-2、稳压二极管DZ4-1和DZ4-2、继电器K4-1、连接器J4-1以及瞬态电压抑制器TVS4-1；外接照明灯接入端子T4-1的接入端(1)以及变压器TR4-1的次级线圈的一端与信号传输模块M4的零线输入端(4-2)连接，外接照明灯接入端子T4-1的接入端(2)与继电器K4-1的常开触点(3)连接；电容C4-1和电阻R4-1并联后两端分别与继电器K4-1的常闭触点(2)和变压器TR4-2的初级线圈的一端连接；变压器TR4-1的次级线圈的另一端与变压器TR4-2的初级线圈的另一端连接；继电器K4-1的公共端(1)与信号传输模块M4的火线输入端(4-1)连接；变压器TR4-1的初级线圈的一端以及稳压二极管DZ4-1的负极与信号传输模块M4的振荡信号输入端(4-3)连接，变压器TR4-1的初级线圈的另一端与电容C4-2的一端连接；变压器TR4-2的次级线圈的一端以及稳压二极管DZ4-2的负极与信号传输模块M4的开关状态信号输出端(4-4)连接，变压器TR4-2的次级线圈的另一端、稳压二极管DZ4-1的正极、稳压二极管DZ4-2的正极、瞬态电压抑制器TVS4-1的正极、连接器J4-1的一端以及电容C4-2的另一端接地；连接器J4-1的另一端与继电器K4-1的线圈脚(5)连接；瞬态电压抑制器TVS4-1的负极以及继电器K4-1的线圈脚(4)接VCC；
所述的状态检测模块M5包括电池BT5-1、电阻R5-1～R5-10、电容C5-1～C5-6、电感L5-1、二极管D5-1和D5-2、稳压二极管DZ5-1、连接器J5-1、电位器RP5-1、双运算放大器U5-1的两个独立运放U5-1A和U5-1B以及双运算放大器U5-2的一个独立运放U5-2A组成；二极管D5-1的正极以及电容C5-1的一端与状态检测模块M5的开关状态信号输入端5-1连接，二极管D5-1的负极以及电容C5-2的一端与电感L5-1的一端连接；电感L5-1的另一端、电容C5-3的一端以及电阻R5-1的一端与独立运放U5-1A的同相输入端(3)连接；电阻R5-3的一端以及二极管D5-2的正极与独立运放U5-1A的输出端(1)连接，电阻R5-3的另一端以及电阻R5-2的一端与独立运放U5-1A的反相输入端(2)连接；电阻R5-5的一端以及连接器J5-1的一端接VCC；连接器J5-1的另一端、电阻R5-6的一端以及电阻R5-7的一端与独立运放U5-2A的反相输入端(2)连接；电阻R5-8的一端、电阻R5-9的一端以及电容C5-6的一端与独立运放U5-2A的同相输入端(3)连接；电阻R5-9的另一端与独立运放U5-1B的输出端7连接；独立运放U5-1A的电源端(8)、独立运放U5-2A的电源端(8)、电阻R5-6的另一端、电阻R5-8的另一端、电阻R5-10的一端以及电池BT5-1的正极与状态检测模块M5的电池电源输出端(5-2)和电池电源输出端(5-3)连接；电阻R5-10的另一端、电位器RP5-1的固定端(1)与稳压二极管DZ5-1的负极连接；电位器RP5-1的动触点端(2)以及电容C5-5的一端与独立运放U5-1B的反相输入端(6)连接；电阻R5-4的一端、电容C5-4的一端以及二极管D5-2的负极与独立运放U5-1B的同相输入端(5)连接，独立运放U5-1A的接地端(4)、独立运放U5-2A的接地端(4)、电容C5-1～C5-6的另一端、电阻R5-1的另一端、电阻R5-2的另一端、电阻R5-4的另一端、电阻R5-5的另一端、电阻R5-7的另一端、电位器RP5-1的固定端(3)、稳压二极管DZ5-1的正极以及电池BT5-1的负极接地；独立运放U5-2A的输出端(1)与状态检测模块M5的LED状态控制信号输出端(5-4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多用途二线制通用LED应急灯，其特征在于，所述的外部供电模块M0包括市电接入端子P0-1和P0-2、电容C0-1、电阻R0-1以及照明灯控制开关S0-1；端子P0-1引入火线，端子P0-2引入零线；电阻R0-1与电容C0-1并联后两端分别与端子P0-1和端子P0-2连接，并在火线上串入照明灯控制开关S0-1；电容C0-1的一端与照明灯控制开关S0-1的静触点连接，电容C0-1的另一端与外部供电模块M0的零线输出端(0-2)和零线输出端(0-4)连接；照明灯控制开关S0-1的动触点与外部供电模块M0的火线输出端(0-1)和火线输出端(0-3)连接。
3.根据权利要求1所述的一种多用途二线制通用LED应急灯，其特征在于，所述的开关电源模块M1包括开关电源主体SPS、保险丝F1-1；开关电源主体SPS的电源输入端1和2分别与保险丝F1-1的一端和开关电源模块M1的零线输入端(1-2)连接；开关电源主体SPS的接地端(3)接地；开关电源主体SPS的电源输出端(4)输出电源VCC；保险丝F1-1的另一端与开关电源模块M1的火线输入端(1-1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种多用途二线制通用LED应急灯，其特征在于，所述的振荡信号发生模块M2包括振荡信号发生器OSM；振荡信号发生器OSM的振荡信号输出端(1)与振荡信号发生模块M2的振荡信号输出端(2-1)连接；振荡信号发生器OSM的电池电源输入端(2)与振荡信号发生模块M2的电池电源输入端(2-2)连接；振荡信号发生器OSM的接地端3接地；振荡信号发生器OSM的浮空端(4)浮空。
5.根据权利要求1所述的一种多用途二线制通用LED应急灯，其特征在于，所述的电池充电模块M3包括电池充电电路CM；电池充电电路CM的检测端(1)和充电端(2)与电池充电模块M3的电池充电与检测端(3-1)连接；电池充电电路CM的接地端(3)接地；电池充电电路CM的电源输入端(4)接VCC。
6.根据权利要求1所述的一种多用途二线制通用LED应急灯，其特征在于，所述的LED驱动模块M6包括LED应急灯的接入端子T6-1、电阻R6-1～R6-7、电解电容C6-1、电感L6-1、二极管D6-1～D6-3、可控精密稳压源TL6-1、PNP型三极管Q6-1和Q6-2、NPN型三极管Q6-3、电位器RP6-1以及双运算放大器U5-2的一个独立运放U5-2B组成；电阻R6-1的一端以及二极管D6-2的负极与LED驱动模块M6的LED状态控制信号输入端6-2连接，电阻R6-1的另一端以及电阻R6-2的一端与可控精密稳压源TL6-1的参考电压端(1)和负极端(3)连接；电阻R6-2的另一端以及电阻R6-5的一端与独立运放U5-2B的同相输入端(5)连接；电阻R6-5的另一端以及电阻R6-6的一端与独立运放U5-2B的输出端(7)连接；电阻R6-6的另一端以及二极管D6-2的正极与NPN型三极管Q6-3的基极连接；NPN型三极管Q6-3的发射极、D6-3的正极、LED应急灯的接入端子T6-1的接入端(2)、电解电容C6-1的负极、可控精密稳压源TL6-1的正极端(2)以及电阻R6-3的一端接地；电阻R6-4的一端以及电阻R6-7的一端与NPN型三极管Q6-3的集电极连接；PNP型三极管Q6-1的发射极与LED驱动模块M6的电池电源输入端(6-1)和电池充电输入端(6-3)连接；PNP型三极管Q6-2的发射极以及二极管D6-1的正极与VCC连接；二极管D6-1的负极以及电阻R6-4的另一端与PNP型三极Q6-1的基极连接；PNP型三极Q6-2的基极与电阻R6-7的另一端连接；PNP型三极管Q6-1的集电极、PNP型三极管Q6-2的集电极以及L6-1的一端与D6-3的负极连接；L6-1的另一端、电位器RP6-1的固定端(1)以及电解电容C6-1的正极与LED应急灯的接入端子T6-1的接入端(1)连接；电阻R6-3的另一端与电位器RP6-1的固定端(3)连接；电位器RP6-1的动触点端(2)与独立运放U5-2B的反相输入端(6)连接。
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