CN104378883A

CN104378883A - 一种led应急灯、led灯应急电源模块及其控制方法

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Publication number: CN104378883A
Application number: CN201410642536.3A
Authority: CN
Inventors: 侯耀龙; 葛福军; 马新尚; 刘战清; 吴文德; 芦增辉; 苗一飞; 韩洁辉; 张亮
Original assignee: XI'AN HEAVY EQUIPMENT MANUFACTURING GROUP WEINAN OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XI'AN HEAVY EQUIPMENT MANUFACTURING GROUP WEINAN OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2034-11-13
Also published as: CN104378883B

Abstract

本发明提供一种LED应急灯，LED灯应急电源模块以及该LED应急灯的控制方法。LED应急灯包括：LED照明模块、控制模块、应急电源模块和感应模块，其特征在于，所述应急灯根据外部供电状态，可切换地工作于普通照明模式和应急照明模式两种工作模式：当供电正常时，LED灯工作于普通照明模式；当断电时，LED灯工作于应急照明模式，由应急电源模块为LED照明模块、控制模块和感应模块供电，感应模块和控制模块根据接收到的感测信号，控制处于应急照明模式下的LED灯进行照明。本发明能适应较大范围的功率和输入电压，可根据实际灵活安排应急光源与整灯光源的布局，可广泛应用于需应急照明的厂矿、隧道、大型建筑物内部等区域。

Description

一种LED应急灯、LED灯应急电源模块及其控制方法

技术领域

本发明具体涉及LED照明领域，具体涉及一种应急控制灯、控制电路及其控制方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode)灯具即半导体发光二极管灯具，是一种利用LED作为光源制造出来的照明器具。LED灯具以其高效、节能、长寿、小巧等技术特点，正在成为新一代照明市场的主力产品，且有力地拉动环保节能产业的高速发展。

应急灯主要用于正常照明电源切断或电网失电后，提供照明的灯具。常用于厂矿、机关、学校、建筑及隧道内。国内使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主，正常电源接自普通照明供电回路中，平时对应急灯电池充电，当正常电源切断时，备用电源(电池)自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、电池等大量的电子元器件，应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。另一种是电源集中控制型，应急灯内无独立电源，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略了，应急照明灯具与普通的灯具无异，集中供电系统设备在专用的房间内，但每个控制电源的功率是固定的，不能根据实际需要调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种LED应急控制电路，可与不同功率的LED驱动电源配合使用，具有安全可靠、简单方便、使用灵活等特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种LED应急灯，包括：LED照明模块、控制模块、应急电源模块和感应模块，其特征在于，所述应急灯根据外部供电状态，可切换地工作于普通照明模式和应急照明模式两种工作模式：当供电正常时，LED灯工作于普通照明模式；当断电时，LED灯工作于应急照明模式，由应急电源模块为LED照明模块、控制模块和感应模块供电，感应模块和控制模块根据接收到的感测信号，控制处于应急照明模式下的LED灯进行照明。

优选地，其中所述LED照明模块包含有至少一个主照明光源和至少一个应急照明光源。

优选地，其中控制模块包含第一降压恒流源，第一降压恒流源连接所述至少一个应急光源，用于在应急照明模式下驱动所述应急光源发光。

优选地，其中所述感应模块内部包含有通信模块，用于将包含有LED灯ID信息、位置信息、是否处于“应急照明模式”以及是否处于“启动应急照明模式”的信息发送给控制中心。

优选地，所述LED应急灯控制电路还包括第二降压恒流源，第二降压恒流源为感应模块供电；感应模块根据探测范围内是否有人体或物体进入判断是否开启应急光源；感应模块的工作模式包括雷达感应、红外探测感应、声控感应或光控感应中的一种或其组合。

优选地，所述应急电源模块在普通照明模式下进行充电，在应急照明模式下为LED照明模块、控制模块、和感应模块供电；其电路构成如下：Q1、Q3为NPN型三极管，Q2为PNP型三极管；Q1和Q2组成对管电路；J1、J2为电压输入端口；C2，C4，C5均为电容；D1，D2为肖特基二极管；电阻作用是为三极管提供合适的电压和电流；其中，D1的输出端接电阻R7后接应急电源模块的负输出端，输入端接J1的第一接口；D2的输出端接应急电源模块的正输出端，输入端接J1的第一接口；J1的第二接口接地，电容C4与J1并联，电容R4、R11并联于D1、D2的输出端之间；J2第第二接口接应急电源模块的正输出端，J2的第一接口接地，电容C5与J2并联；Q1的发射极接电阻R10后接地，Q1的基极接电阻R2后接地，Q1的集电极接电阻R3后接D1的输出端与Q2的基极；Q2的发射极接D1的输出端，Q2的集电极经电阻R5接Q3的基极，Q3的发射极接J2的第一接口，Q3的基级接应急电源模块的负输出端，电阻R6与电容C2并联于Q3的基极与地之间。

优选地，应急电源模块中还包括有充电变压模块和电池保护模块，充电变压模块用于将外部电源的电压转换为应急电源模块匹配电池的电压；电池保护模块用于在电池充满后保护电路切断电源停止充电。

一种LED应急灯的控制方法，其特征在于所属方法包括如下步骤：

步骤1、判断LED的供电状态；如果供电状态正常，则当前处于普通照明模式，继续执行步骤1；如果供电状态异常，则执行步骤2；

步骤2、进入“应急照明模式”由应急电源模块供电，感应模块启动，根据感应模块的探测结果，判断是否有人体或物体进入LED的照明区域，如果否，则返回步骤1；如果是，则进入步骤3；

步骤3、启动应急照明光源，并启动应急照明倒计时器，在倒计时器倒计时完成时，返回步骤2。

步骤0：系统进行初始化；

步骤2、进入“应急照明模式”由应急电源模块供电，感应模块启动，通过感应模块内部设置的无线通信模块，将进入“应急照明模式”的LED灯的ID信息、位置信息发送给控制中心，根据感应模块的探测结果，判断是否有人体或物体进入LED的照明区域，如果否，则返回步骤1；如果是，则进入步骤3；

步骤3、启动应急照明光源，通过感应模块内部设置的无线通信模块，将启动应急照明光源的ID信息、位置信息发送给控制中心，并启动应急照明倒计时器，在倒计时器倒计时完成时，返回步骤2。

附图说明

图1为本发明LED应急照明灯的原理框图；

图2为应急灯控制模块电路图；

图3为应急灯电源模块电路图；

图4为本发明在石化、煤矿、大型建筑内部环境的具体应用。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图1至4对本发明的结构原理和工作原理做进一步详细说明，未作引用之处请参见具体附图，其中图1为本发明LED应急照明灯的原理框图，图4为本发明在石化、煤矿、大型建筑内部环境的具体应用。

实施例一：

应急控制电路主要由MT7201芯片、外围电路、初始状态控制电路组成。外部检测部分可以做成红外探测应急照明、微波雷达检测应急照明、光控、声控等多种形式。其中MT7201是一种连续电流导通模式的降压恒流源IC，用于驱动一颗或多颗串联的LED光源。

以图2的内容为例进行说明。C2为电解电容，取值在220uF～470uF之间，主要作用是滤波。IC1和IC2都是MT7201芯片，每个芯片及其外围电路单元构成恒流源电路，其输入电压范围从7伏到30伏，输出电流可调，最大可达到1安培。根据不同的输入电压和外围器件它可以驱动高达24瓦的LED。IC1及其外围电路给应急电路光源供电，IC2及其外围电路给雷达开关供电。R8和R9为采样电阻，用来控制输出电流，电路中LED的平均电流由公式：

I_OUT＝0.11R _s(R|_s＞0.1)

D3、D4为续流二极管，选用大电流肖特基二极管，反向耐压40～50V。L1、L2为环路电感，参数范围为27uH～100uH，可以降低由于开关延迟所产生的误差，使输出电流在比较宽的范围内输出电压变化较小。雷达开关是应急电路的检测控制开关，当雷达检测到有人经过时，开关闭合应急电源给LED供电照明。LED1和LED2共同构成主光源。LED2为应急光源。

智能探测电路部分采用微波雷达遥控开关，当人或者物体进入探测范围活动时，感应器就会立即工作启动受控设备。当人离开或物体停止移动后，延时时间到感应器就会自动停止工作，感应器进入探测状态；若探测范围内物体持续在移动，感应器就会一直处于工作状态。根据需要探测部分可换成声控、红外、光控等形式。

实施例二：

在实施例一披露内容的基础上，本发明还提出了一种电源提供模块，以图3为例进行说明。LED应急控制电路初始状态电路采用三极管及外围元器件构成，Q1、Q3为NPN型三极管，Q2为PNP型三极管。Q1和Q2组成对管电路。本文中Q1为9014三极管，Q2为9015三极管，Q3为BD137三极管。J1、J2为电压输入端口，J1输入29.2V电压给电池充电同时作为电路工作启动电源，它由电网交流电源通过充电电源转化得到。J2输入电池提供的26.7V电源作为应急供电电源。C4为输入滤波电源，耐压最低50V。D1、D2为反向供电，采用肖特基二极管。R1～R7，R10～R11电阻作用是为三极管提供合适的电压和电流。当灯具未投入使用时，没有J1输入电源触发电路不会导通工作。当投入使用后电路受到触发处于预备状态。此时如果电网失电或拉闸，电路便会导通工作给应急光源供电。图3的输出端接图2的输入端，用以控制图2的电路。

实施例三：

本发明的LED灯的感应模块内还设置有通信模块。在例如石化煤矿或者大型建筑物内部等环境下，一旦由于突发情况而发生断电是危险的。本发明通过无线模块发送LED灯的ID信息、位置信息、是否处于“应急照明模式”以及是否处于“启动应急照明模式”的信息发送给控制中心。控制中心则能够通过上述信息判断迅速判断，下列情形：是否发生单个LED灯故障；是否由于电路故障导致的局部断电，局部断电的范围；发生断电范围内是否有人经过，发生断电区域是否与危险地区临近，发生断电地区是否能够进行快速支援或者营救。

本LED灯应用于石化煤矿或者大型建筑物内部除能够提供照明外，还能够提供快速提供断电区域的特征，在危害发生时，为区域内的用户提供更多一层的安全保障。

具体地，上述功能有以下方法实现：

步骤0、系统进行初始化；

步骤2、进入“应急照明模式”由应急电源模块供电，感应模块启动，通过感应模块内部设置的通信模块，将进入“应急照明模式”的LED灯的ID信息、位置信息发送给控制中心，根据感应模块的探测结果，判断是否有人体或物体进入LED的照明区域，如果否，则返回步骤1；如果是，则进入步骤3；

实施例四：

一种LED应急灯控制电路，包括LED驱动电源、应急灯控制板、电池、充电器、光源、应急光源和保护电路，当市电正常时LED驱动电源给控制板供电，驱动光源发光。市电通过充电器给电池充电。电池充满后由保护电路切断电源，停止充电。当市电停电或拉闸后，由电池给光源应急部分提供电源，通过应急控制电路给应急光源部分供电。本发明中，应急光源可以是正常照明光源整体，也可以是它一部分；正常照明光源与应急照明光源可以单独分开，也可以做成一个整体。只要外围电路稍作调整即可。

应急灯控制板电路包括第一和第二降压恒流源、雷达开关、继电器K1和K2组成，LED驱动电源通过主电+和主电-两个端子为LED供电。

当市电正常时，继电器K1动作，使继电器K1的开关连接常开触点，电流由主电+流入，通过LED1和LED2，回到主电-，使LED1和LED2正常发光。

当市电停电或拉闸后，继电器K1动作，使继电器K1的开关连接常闭触点，继电器K2动作，使继电器K2的开关连接常闭触点，电池通过第二降压恒流源为雷达开关供电。电池通过第一降压恒流源为并经过雷达开关为LED2供电，从而使应急光源LED2发光。

雷达开关配合外部检测部分来控制开关的闭合。探测部分采用微波雷达遥控开关，当人体或物体进入探测范围活动，感应器立即工作启动受控设备，使雷达开关闭合，从而使供电通路闭合导通，使LED2通电发光。当人体离开或物体停止移动后，延时时间到感应器自动停止工作，使供电通路断开，LED2熄灭，感应器进入探测状态；若探测范围内物体持续在移动，感应器则一直处于工作状态。当然根据需要探测部分可换成红外、声控、光控等。

降压恒流源采用连续电流导通模式的MT7201芯片，用于驱动一颗或多颗串联LED。它的输入电压范围从7伏到30伏，输出电流可调，最大可达1安培。根据不同的输入电压和外围器件可以驱动高达24瓦的LED。MT7201采用SOT89-5封装。继电器K1和K2采用常开+常闭触电的小型继电器。

以上所述仅为本发明专利的优选实施例，并不用于限制发明专利，对于本领域的技术人员来说，本发明专利可以有各种更改和变化。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims

1.一种LED应急灯，包括：LED照明模块、控制模块、应急电源模块和感应模块，其特征在于，所述应急灯根据外部供电状态，可切换地工作于普通照明模式和应急照明模式两种工作模式：当供电正常时，LED灯工作于普通照明模式；当断电时，LED灯工作于应急照明模式，由应急电源模块为LED照明模块、控制模块和感应模块供电，感应模块和控制模块根据接收到的感测信号，控制处于应急照明模式下的LED灯进行照明。

2.根据权利要求1所述的LED应急灯，其中所述LED照明模块包含有至少一个主照明光源和至少一个应急照明光源；所述控制模块包含第一降压恒流源，第一降压恒流源连接所述至少一个应急照明光源，用于在应急照明模式下驱动所述应急照明光源发光。

3.根据权利要求2所述的LED应急灯，优选的，所述LED应急灯控制电路还包括第二降压恒流源，第二降压恒流源为感应模块供电；感应模块根据探测范围内是否有人体或物体进入判断是否开启应急光源；感应模块的工作模式包括雷达感应、红外探测感应、声控感应或光控感应中的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述的LED应急灯，其中所述感应模块内部包含有通信模块，用于将包含有LED灯ID信息、位置信息、是否处于“应急照明模式”以及是否处于“启动应急照明模式”的信息发送给控制中心。

5.根据权利要求1所述的LED应急灯，应急电源模块在普通照明模式下进行充电，在应急照明模式下为LED照明模块、控制模块和感应模块供电；其电路构成如下：Q1、Q3为NPN型三极管，Q2为PNP型三极管；Q1和Q2组成对管电路；J1、J2为电压输入端口；C2，C4，C5均为电容；D1，D2为肖特基二极管；电阻作用是为三极管提供合适的电压和电流；其中，D1的输出端接电阻R7后接应急电源模块的负输出端，输入端接J1的第一接口；D2的输出端接应急电源模块的正输出端，输入端接J1的第一接口；J1的第二接口接地，电容C4与J1并联，电容R4、R11并联于D1、D2的输出端之间；J2第第二接口接应急电源模块的正输出端，J2的第一接口接地，电容C5与J2并联；Q1的发射极接电阻R10后接地，Q1的基极接电阻R2后接地，Q1的集电极接电阻R3后接D1的输出端与Q2的基极；Q2的发射极接D1的输出端，Q2的集电极经电阻R5接Q3的基极，Q3的发射极接J2的第一接口，Q3的基级接应急电源模块的负输出端，电阻R6与电容C2并联于Q3的基极与地之间。

6.根据权利要求1所述的LED应急灯，应急电源模块中还包括有充电变压模块和电池保护模块，充电变压模块用于将外部电源的电压转换为应急电源模块匹配电池的电压；电池保护模块用于在电池充满后保护电路切断电源停止充电。

7.一种LED应急灯的控制方法，其特征在于所属方法包括如下步骤：

8.一种LED应急灯的控制方法，其特征在于所属方法包括如下步骤：

步骤0：系统进行初始化；

9.一种LED灯应急电源模块，其在LED应急灯供电正常情况下处于充电或则待机状态，在LED应急灯供电中断时，为系统提供电能，其特征在于：其电路构成如下：Q1、Q3为NPN型三极管，Q2为PNP型三极管；Q1和Q2组成对管电路；J1、J2为电压输入端口；C2，C4，C5均为电容；D1，D2为肖特基二极管；电阻作用是为三极管提供合适的电压和电流；其中，D1的输出端接电阻R7后接应急电源模块的负输出端，输入端接J1的第一接口；D2的输出端接应急电源模块的正输出端，输入端接J1的第一接口；J1的第二接口接地，电容C4与J1并联，电容R4、R11并联于D1、D2的输出端之间；J2第第二接口接应急电源模块的正输出端，J2的第一接口接地，电容C5与J2并联；Q1的发射极接电阻R10后接地，Q1的基极接电阻R2后接地，Q1的集电极接电阻R3后接D1的输出端与Q2的基极；Q2的发射极接D1的输出端，Q2的集电极经电阻R5接Q3的基极，Q3的发射极接J2的第一接口，Q3的基级接应急电源模块的负输出端，电阻R6与电容C2并联于Q3的基极与地之间。