CN103841711B - 一种led应急照明灯具及其驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明适用于LED驱动领域，提供了一种LED应急照明灯具及其驱动电路。本发明通过在LED应急照明灯具中采用包括第一开关、供电开关模块、脉冲信号生成模块以及发光控制模块的驱动电路，能够在外部环境无光线或光线较暗且外部交流电无法正常供电时从供电电池获取直流电以驱动LED负载，且同时简化电路结构，减小了整体电路的功耗，并降低了成本，从而解决了现有技术存在的功耗大、电路结构复杂且成本高的问题。

Description

一种LED应急照明灯具及其驱动电路

技术领域

本发明属于LED驱动领域，尤其涉及一种LED应急照明灯具及其驱动电路。

背景技术

目前，LED作为一种新型光源，由于其具有能耗低、亮度强且寿命长的优点，已经被广泛应用于各个领域。而对于应急照明领域也是同样适用。

现有技术在应急照明灯中所采用的LED驱动电路虽然能够对LED实现驱动，但因其包含有大功率器件而导致整体电路的功耗大、体积较大且结构复杂，还由此增加了成本。因此，现有技术存在功耗大、电路结构复杂且成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED应急照明灯具的驱动电路，旨在解决现有技术存在的功耗大、电路结构复杂且成本高的问题。

本发明是这样实现的，一种LED应急照明灯具的驱动电路，与供电电池和LED负载连接，包括整流降压电路，所述整流降压电路将外部输入的交流电进行整流降压处理后输出低压直流电，所述驱动电路还包括：

第一开关，所述第一开关的输入端连接所述供电电池的正极，用于根据用户的闭合开关操作实现导通并将所述供电电池所提供的直流电输出；

供电开关模块，所述供电开关模块的输入端、第一控制端及第二控制端分别连接所述第一开关的输出端、所述整流降压电路的输出端及等电势地，用于当未检测到外部光线且所述整流降压电路未输出所述低压直流电时进入导通状态，并将所述第一开关输出的直流电进行传递输出；

脉冲信号生成模块，所述脉冲信号生成模块的电源端连接所述供电开关模块的输出端，用于在获取到所述供电开关模块输出的直流电时起振并输出具有固定占空比的脉冲信号；

发光控制模块，所述发光控制模块的输入端、控制端和输出端分别连接所述供电开关模块的输出端、所述脉冲信号生成模块的输出端及所述LED负载的输入端，用于从所述供电开关模块引入直流电，并根据所述脉冲信号实现相应频率的通断以驱动所述LED负载工作。

本发明通过在LED应急照明灯具中采用包括所述第一开关、所述供电开关模块、所述脉冲信号生成模块以及所述发光控制模块的驱动电路，能够在外部环境无光线或光线较暗且外部交流电无法正常供电时从供电电池获取直流电以驱动LED负载，且同时简化电路结构，减小了整体电路的功耗，并降低了成本，从而解决了现有技术存在的功耗大、电路结构复杂且成本高的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的LED应急照明灯具的驱动电路的模块结构图；

图2是本发明实施例提供的LED应急照明灯具的驱动电路的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过在LED应急照明灯具中采用包括第一开关、供电开关模块、脉冲信号生成模块以及发光控制模块的驱动电路，能够在外部环境无光线或光线较暗且外部交流电无法正常供电时从供电电池获取直流电以驱动LED负载，且同时简化电路结构，减小了整体电路的功耗，并降低了成本。

以下以在LED应急照明灯具中的应用为例对本发明所提供的驱动电路进行详细说明：

图1示出了本发明实施例提供的LED应急照明灯具的驱动电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

LED应急照明灯具包括驱动电路100、供电电池200以及LED负载300，供电电池200可以是蓄电池、干电池或其他具备电能供给功能的电源，LED负载300可以使单个LED或由多个LED通过串联、并联或串并联形式组成的LED模组。

驱动电路100与供电电池200和LED负载300连接，包括整流降压电路101，整流降压电路101将外部输入的交流电AC进行整流降压处理后输出低压直流电，驱动电路100还包括：

第一开关102，输入端连接供电电池200的正极，用于根据用户的闭合开关操作实现导通并将供电电池200所提供的直流电输出；

供电开关模块103，输入端、第一控制端及第二控制端分别连接第一开关102的输出端、整流降压电路101的输出端及等电势地，用于当未检测到外部光线且整流降压电路101未输出低压直流电时进入导通状态，并将第一开关102输出的直流电进行传递输出；

脉冲信号生成模块104，电源端连接供电开关模块103的输出端，用于在获取到供电开关模块103输出的直流电时起振并输出具有固定占空比的脉冲信号；

发光控制模块105，输入端、控制端和输出端分别连接供电开关模块103的输出端、脉冲信号生成模块104的输出端及LED负载300的输入端，用于从供电开关模块103引入直流电，并根据脉冲信号生成模块104所输出的脉冲信号实现相应频率的通断以驱动LED负载300工作。

其中，供电电池200的负极和LED负载300的输出端均接等电势地。

为了方便用户在使用LED应急照明灯具前检测供电电池200是否能够正常供电，以保证LED应急照明灯具能够正常使用，上述的LED应急照明灯具的驱动电路100还包括：

供电检测控制模块106，输入端和输出端分别连接供电电池200的正极和发光控制模块105的控制端，用于根据用户的开关操作从供电电池200直接引出直流电至发光控制模块105。

通过采用供电检测控制模块106，当用户需要对供电电池200的供电状况进行检测时，只需要控制供电检测控制模块106将供电电池200所输出的直流电引至发光控制模块105，若供电电池200供电正常，则发光控制模块105会因获得供电电池200所输出的直流电而导通并驱动LED负载发光；若供电电池200出现供电异常，则发光控制模块105无法通过供电检测控制模块106获得导通所需的直流电，那么LED负载便会处于熄灭状态，这样，用户便需要通过更换供电电池200以保证LED应急照明灯具能够正常使用。

图2示出了本发明实施例提供的LED应急照明灯具的驱动电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

作为本发明一优选实施例，第一开关102为单刀单掷开关S1，单刀单掷开关S1的常开接点和开关接点分别为第一开关102的输入端和输出端。而在本发明其他实施例中，第一开关102还可以为滑动开关。

作为本发明一优选实施例，供电开关模块103包括：

第一开关管1031、光敏电阻RG1、电阻R1及电阻R2；

第一开关管1031的输入端和输出端分别为供电开关模块103的输入端和输出端，光敏电阻RG1连接于第一开关管1031的输入端和控制端之间，电阻R1的第一端与电阻R2的第一端分别为供电开关模块103的第一控制端和第二控制端，电阻R1的第二端与电阻R2的第二端共接于第一开关管1031的控制端。其中，如图2所示，第一开关管1031可以是PNP型三极管Q1，PNP型三极管Q1的发射极、集电极和基极分别为第一开关管1031的输入端、输出端和控制端；此外，在本发明其他实施例中，第一开关管1031还可以是PMOS管，PMOS管的源极、漏极和栅极分别为第一开关管1031的输入端、输出端和控制端。

作为本发明一优选实施例，脉冲信号生成模块104包括：

555定时器U1、储能电容C1、电阻R3及电阻R4；

555定时器U1的电源脚VCC为脉冲信号生成模块104的输入端，555定时器U1的复位脚RST与电源脚VCC相连，储能电容C1的正极与电阻R3的第一端及555定时器U1的触发脚TRIG共接于555定时器U1的阈值脚THR，储能电容C1的负极与555定时器U1的接地脚VSS均接等电势地，555定时器U1的控制电压脚CTRL和放电脚DIS均空接，电阻R3的第二端与555定时器U1的输出脚OUT共接于电阻R4的第一端，电阻R4的第二端为脉冲信号生成模块104的输出端。其中，555定时器U1可以是型号为LM555、NE555或TLC555的定时器芯片。

作为本发明一优选实施例，发光控制模块105包括电阻R5和第二开关管1051，电阻R5的第一端为发光控制模块105的输入端，电阻R5的第二端连接第二开关管1051的输入端，第二开关管1051的控制端和输出端分别为发光控制模块105的控制端和输出端。其中，如图2所示，第二开关管1051可以是NPN型三极管Q2，NPN型三极管Q2的集电极、基极和发射极分别为第二开关管1051的输入端、控制端和输出端；此外，在本发明其他实施例中，第二开关管1051还可以是NMOS管，NMOS管的源极、栅极和漏极分别为第二开关管1051的输入端、控制端和输出端。

作为本发明一优选实施例，供电检测控制模块106包括第二开关1061和电阻R6，第二开关1061的输入端为供电检测控制模块106的输入端，第二开关1061的输出端连接电阻R6的第一端，电阻R6的第二端为供电检测控制模块106的输出端。其中，如图2所示，第二开关1061可以是单刀单掷开关S2，单刀单掷开关S2的常开接点和开关接点分别为第二开关1061的输入端和输出端。而在本发明其他实施例中，第二开关1061还可以为滑动开关。

以下结合工作原理对上述的LED应急照明灯具的驱动电路100作进一步说明：

在使用LED应急照明灯具时，用户需要先控制第一开关102使其闭合导通，以便在外部环境无光线或光线较暗且外部交流电供电异常时，能够保证供电电池200为驱动电路100供电；当用户不需要使用LED应急照明灯具时，则可控制第一开关102断开。

当外部环境有光线（无论外部交流电是否正常供电）时，由于外部环境的光线照射在光敏电阻RG1使其阻值变小，所以光敏电阻RG1与电阻R2对供电电池200所输出的直流电进行分压后，仍能使PNP型三极管Q1的基极电位升高，则PNP型三极管Q1截止，555定时器U1因其电源脚VCC无直流电输入而无法起振，所以555定时器U1的输出脚OUT无脉冲信号输出，那么NPN型三极管Q2截止，LED负载300因无直流电输入而熄灭。

当外部交流电供电正常（无论外部环境是否有光线）时，交流电由整流降压电路101进行整流降压后变为低压直流电输出至电阻R1的第一端，该低压直流电经过电阻R1和电阻R2分压后使PNP型三极管Q1的基极电位升高，于是PNP型三极管Q1截止，555定时器U1因其电源脚VCC无直流电输入而无法起振，所以555定时器U1的输出脚OUT无脉冲信号输出，那么NPN型三极管Q2截止，LED负载300因无直流电输入而熄灭。

当外部环境无光线或光线较暗且外部交流电供电异常（表明外部已停电）时，此时因无光线照射在光敏电阻RG1上而使其阻值增大，于是光敏电阻RG1与电阻R2对供电电池200所输出的直流电进行分压使PNP型三极管Q1的基极电位下降，PNP型三极管Q1导通，555定时器U1的电源脚VCC从PNP型三极管Q1的集电极获得直流电并开始起振，电阻R3和储能电容C1用于确定555定时器U1所输出的脉冲信号的宽度，则脉冲宽度T与电阻R3及储能电容C1的关系如下式所示：

$T=\frac{1}{1.44}\mathrm{RC}---\left(1\right)$

其中，R和C分别表示电阻R3的阻值和储能电容C1的电容值。555定时器U1所输出的脉冲信号经过电阻R5送至NPN型三极管Q2的基极，NPN型三极管Q2根据脉冲信号的占空比以相应的频率实现反复的导通与关断，从而驱动高LED负载300发光工作。

从上述工作原理可知，本发明实施例所提供的LED应急照明灯具的驱动电路100能够准确地根据外部环境的光线变化和外部交流电的供电状况进行工作状态的切换，从日常使用的角度来看，当外部环境有光源发出光线或者交流市电供电正常时，上述驱动电路100均会控制LED负载300维持熄灭状态，而只有在外部环境无光线或光线较暗，且交流市电供电异常时，上述驱动电路100才会驱动LED负载300发光工作，从而实现应急照明，为人们提供日常照明需求。

本发明实施例通过在LED应急照明灯具中采用包括第一开关、供电开关模块、脉冲信号生成模块以及发光控制模块的驱动电路，能够在外部环境无光线或光线较暗且外部交流电无法正常供电时从供电电池获取直流电以驱动LED负载，且同时简化电路结构，减小了整体电路的功耗，并降低了成本，从而解决了现有技术存在的功耗大、电路结构复杂且成本高的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LED应急照明灯具的驱动电路，与供电电池和LED负载连接，包括整流降压电路，所述整流降压电路将外部输入的交流电进行整流降压处理后输出低压直流电，其特征在于，所述驱动电路还包括：

第一开关，所述第一开关的输入端连接所述供电电池的正极，用于根据用户的闭合开关操作实现导通并将所述供电电池所提供的直流电输出；

供电开关模块，所述供电开关模块的输入端、第一控制端及第二控制端分别连接所述第一开关的输出端、所述整流降压电路的输出端及等电势地，用于当未检测到外部光线且所述整流降压电路未输出所述低压直流电时进入导通状态，并将所述第一开关输出的直流电进行传递输出；

脉冲信号生成模块，所述脉冲信号生成模块的电源端连接所述供电开关模块的输出端，用于在获取到所述供电开关模块输出的直流电时起振并输出具有固定占空比的脉冲信号；

发光控制模块，所述发光控制模块的输入端、控制端和输出端分别连接所述供电开关模块的输出端、所述脉冲信号生成模块的输出端及所述LED负载的输入端，用于从所述供电开关模块引入直流电，并根据所述脉冲信号实现相应频率的通断以驱动所述LED负载工作；

所述供电开关模块包括：

第一开关管、光敏电阻RG1、电阻R1及电阻R2；

所述第一开关管的输入端和输出端分别为所述供电开关模块的输入端和输出端，所述光敏电阻RG1连接于所述第一开关管的输入端和控制端之间，所述电阻R1的第一端与所述电阻R2的第一端分别为所述供电开关模块的第一控制端和第二控制端，所述电阻R1的第二端与所述电阻R2的第二端共接于所述第一开关管的控制端；

所述发光控制模块包括电阻R5和第二开关管，所述电阻R5的第一端为所述发光控制模块的输入端，所述电阻R5的第二端连接所述第二开关管的输入端，所述第二开关管的控制端和输出端分别为所述发光控制模块的控制端和输出端。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：

供电检测控制模块，输入端和输出端分别连接所述供电电池的正极和所述发光控制模块的控制端，用于根据用户的开关操作从所述供电电池直接引出直流电至所述发光控制模块。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关为单刀单掷开关。

4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述脉冲信号生成模块包括：

555定时器、储能电容C1、电阻R3及电阻R4；

所述555定时器的电源脚为所述脉冲信号生成模块的输入端，所述555定时器的复位脚与电源脚相连，所述储能电容C1的正极与所述电阻R3的第一端及所述555定时器的触发脚共接于所述555定时器的阈值脚，所述储能电容C1的负极与所述555定时器的接地脚均接等电势地，所述555定时器的控制电压脚和放电脚均空接，所述电阻R3的第二端与所述555定时器的输出脚共接于所述电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端为所述脉冲信号生成模块的输出端。

5.如权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述供电检测控制模块包括第二开关和电阻R6，所述第二开关S2的输入端为所述供电检测控制模块的输入端，所述第二开关的输出端连接所述电阻R6的第一端，所述电阻R6的第二端为所述供电检测控制模块的输出端。

6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第一开关管为PNP型三极管Q1，所述PNP型三极管Q1的发射极、集电极和基极分别为所述第一开关管的输入端、输出端和控制端。

7.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述第二开关管为NPN型三极管Q2，所述NPN型三极管Q2的集电极、基极和发射极分别为所述第二开关管的输入端、控制端和输出端。

8.一种LED应急照明灯具，其特征在于，所述LED应急照明灯具包括供电电池、LED负载以及如权利要求1至7任一项所述的驱动电路。