CN105722277A - 应急照明系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路技术领域，公开了一种应急照明系统及其方法。本发明的应急照明系统包括：电池供电模块用于在满足应急照明条件时，向所述直流变压模块供电；功率控制模块,用于获取普通照明负载的额定电压，并根据获取的所述额定电压和预定功率，产生与所述额定电压相关的控制信号；直流变压模块连接所述功率控制模块和普通照明负载，用于从所述直流变压模块接收所述控制信号，并根据所述控制信号，将所述电池供电模块提供的电流转换后提供给所述普通照明负载，以使所述普通照明负载工作在所述预定功率下。本发明的应急照明系统可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。

Description

应急照明系统及其方法

技术领域

本发明涉及电路技术领域。更具体地，涉及一种应急照明系统及其方法。

背景技术

应急照明是现代物中安全体系的一个重要组成部分，是现代公共建筑及工业的重要设施，他同人身安全和建筑安全密切相关。随着城市化的进程的步伐的加快，人口密度也越来越大，安全隐患越发突出，应急照明就显得格外重要。应急照明系统是在正常照明系统发生故障，不能提供正常照明的情况下，供人员疏散保障安全，继续工作的照明系统。在应急照明系统中，电源是最要的组成部分。目前应急照明系统中的应急照明灯具是专门用于应急照明的，平时不用做照明用，即整个照明系统包括应急照明灯具和普通照明灯具(即普通照明负载)，成本比较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种应急照明系统及其方法，可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种应急照明系统，包括电池供电模块、直流变压模块和功率控制模块；

电池供电模块用于在满足应急照明条件时，向直流变压模块供电；

功率控制模块用于获取普通照明负载的额定电压，并根据获取的额定电压和预定功率，产生与额定电压相关的控制信号；

直流变压模块连接功率控制模块和普通照明负载，用于从直流变压模块接收控制信号，并根据控制信号，将电池供电模块提供的电流转换后提供给普通照明负载，以使普通照明负载工作在预定功率下；

其中，所述预定功率为恒定值。

通过设定的预定功率，可使得输出的功率保持不变，这样不会因为负载的额定电压不同而输出不同的功率，确保了在应急照明的时候输出同样的照度，保证了应急的时间和照度不受不同灯具和不同负载的影响。

在应急照明条件下，本发明的应急照明系统可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。其适用于各种额定电压和功率不同的普通照明灯具，从而极大的降低由于使用专用应急照明灯具增加的照明成本。

在一优选例中，普通照明负载是指在普通照明系统中提供光照的负载。

在另一优选例中，电池供电模块连接交流电源(如为普通照明系统供电的电源)，始终处于充电状态。

在另一优选例中，应急照明系统还包括：

应急控制模块，用于判断是否满足应急照明条件，并在满足应急照明条件时，控制电池供电模块向直流变压模块供电。

通过判断电池供电模块或者普通照明系统供电的交流电源的供电是否正常，来判断是否满足应急照明条件。如果交流电源供电停止或异常，则满足应急照明条件，否则不满足应急照明条件。

在另一优选例中，控制信号为模拟信号或者脉冲宽度调制信号。

在另一优选例中，功率控制模块包括电压采样负载、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，电压采样负载用于采样普通照明负载的额定电压，第一运算放大器将电压采样负载采样的额定电压输送到第二运算放大器的反向端，第二运算放大器根据反向端接收到的额定电压产生控制信号，其中，额定电压越大，控制信号越小。R1，R2采样负载的电压，运放U3B当作电压跟随器，跟踪负载的电压，送到运放U3A的反相端，U3A当做反相放大器，这样U3A会产生一个和负载电压反比例的信号，负载输出电压越大，U3A输出的信号(模拟信号或PWM信号)就越小，DC-DC变换芯片输出的电流就越小，反之亦然。

在另一优选例中，直流变压模块为升降压芯片，控制信号控制升降压芯片输出至普通照明负载的电流，控制信号越小，升降压芯片输出的电流越小。

在另一优选例中，应急照明系统和普通照明系统通过扩展接口同时与普通照明负载连接。

在另一优选例中，应急照明系统和普通照明系统通过共用零线与交流电源连接。

在另一优选例中，普通照明负载为发光二极管照明负载，电池供电模块包括锂电池组。

锂电池具有重量轻、能量密度大、不含铬、汞等有害有毒的重金属的优点。用锂电替代传统应急照明系统中使用的镍铬电池，符合环保的要求。目前市场上的发光二极管(LED)灯具已经基本上取代了传统的光源，LED具有节能、高光效、寿命长等特点，比传统的光源要高出40％的光效，因此，本实施例优选LED作为普通照明负载。

同时，在本实施例中，为了提高锂电池组的安全性和使用寿命，对锂电池组的充电采用智能充电管理芯片，可起到防过充、过放、短路和过温等保护措施。通过对整个充电过程进行全程监控，确保了电池的安全使用。自动识别电池的状态，不同状态采取不同的充电电压和充电电流，大大的提高了电池的使用寿命。

本发明的实施方式还公开了一种应用于上述应急照明系统的应急照明方法，包括以下步骤：

判断是否满足应急条件；

如果满足应急条件，则控制电池供电模块向直流变压模块供电，并控制功率控制模块产生与普通照明负载的额定电压相关的控制信号，并将该控制信号输出至直流变压模块，控制直流变压模块根据控制信号将电池供电模块提供的电流进行转换，以使普通照明负载工作在预定功率下。

在应急照明条件下，使用该方法的应急照明系统可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。其适用于各种额定电压和功率不同的普通照明灯具，从而极大的降低由于使用专用应急照明灯具增加的照明成本。

本发明的实施方式还公开了一种应急照明系统中的应急照明方法，应急照明系统包括电池供电模块和直流变压模块；

该包括以下步骤：

判断是否满足应急照明条件；

如果判断结果为满足应急照明条件，则控制电池供电模块向直流变压模块供电，并获取普通照明负载的额定电压；

根据获取的额定电压和预定功率，控制直流变压模块将电池供电模块提供的电流进行转换，并将转换后的电流提供给普通照明负载，以使普通照明负载工作在预定功率下；

其中，所述预定功率为恒定值。

在一优选例中，应急照明系统和普通照明系统通过扩展接口同时与普通照明负载连接。

在应急照明条件下，本方法可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。其适用于各种额定电压和功率不同的普通照明灯具，从而极大的降低由于使用专用应急照明灯具增加的照明成本。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的紧急照明系统的结构示意图。

图2是本发明第一实施方式的紧急照明系统接入普通照明系统的连接示意图。

图3是本发明第一实施方式的交直流变压模块的结构示意图。

图4是本发明第一实施方式的电池充电管理模块的结构示意图。

图5是本发明第一实施方式的功率控制模块和直流变压模块的电路图。

图6是本发明第一实施方式的应急转换模块的电路图。

图7是本发明第二实施方式的应急照明方法的流程示意图。

图8是本发明第三实施方式的应急照明方法的流程示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。在以下附图的记载中，相同或者类似的附图标记指示相同或者类似的部件和组件，并有可能省略说明。

本发明的第一实施方式涉及一种应急照明系统。图1是该应急照明系统的结构示意图。具体地，如图1所示，该应急照明系统A包括交直流变压模块1、电池供电模块2、电池充电管理模块3、直流变压模块4和功率控制模块5。

交直流变压模块1连接电池供电模块2和电池充电管理模块3，用于将交流电源(如配电箱)提供的交流电转换为直流电为电池充电。可以理解，电池供电模块始终处于充电状态。

电池供电模块2连接直流变压模块4，用于在满足应急照明条件时，向直流变压模块4供电。

电池充电管理模块3用于对电池供电模块2的充电进行智能管理。

功率控制模块5用于获取普通照明负载6的额定电压，并根据获取的额定电压和预定功率，产生与额定电压相关的控制信号。其中，普通照明负载是指在普通照明系统中提供光照的负载。优选地，控制信号为模拟信号或者脉冲宽度调制信号。

直流变压模块4连接功率控制模块和普通照明负载，用于从直流变压模块接收控制信号，并根据控制信号，将电池供电模块2提供的电流转换后提供给普通照明负载6，以使普通照明负载6工作在预定功率下，其中，预定功率为恒定值。

通过设定的预定功率，可使得输出的功率保持不变，这样不会因为负载的额定电压不同而输出不同的功率，确保了在应急照明的时候输出同样的照度，保证了应急的时间和照度不受不同灯具和不同负载的影响。

可以理解，本发明的各实施方式的应急照明系统A可以连接普通照明系统中的普通照明负载。在本发明的一具体实例中，一种连接方式如图2所示，应急照明系统A和普通照明系统B通过扩展接口C同时与普通照明负载6连接。应急照明系统A和普通照明系统通B过共用零线与交流电源D(即交流输入端)连接。可见，本发明的应急照明系统A可以方便的接入现有的普通照明系统中，无需额外的应急照明负载。

此外，在本发明的一优选例中，上述交直流变压模块2的具体结构示意图如图3所示。通过该交直流变压模块，市电进来经过滤波处理，整流滤波得到一个脉动的直流，经过高频变换器处理，就得到了一个稳定的直流(DC)供给电池供电模块充电用。

此外，在本发明的另一优选例中，上述电池充电管理模块3为一电池充电管理芯片，其具体电路如图4所示。该电池充电管理模块可以对电池供电模块的电池的充电实现智能管理，当输入电压大于电源低电压检测阈值和芯片使能输入端接高电平时，充电管理芯片开始对电池充电，CHRG(充电)管脚输出低电平，表示充电正在进行。如果电池电压低于6.2V，充电器用小电流对电池进行预充电。当电池电压超过6.2V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由ISET(电流设置)管脚和GND(地)之间的电阻RISET<确定值(设置电流的电阻)。当电池电压接电池端调制电压8.4V时，充电电流逐渐减少，芯片进入恒压充电模式。直到充电结束。

为了提高可充电电池组(即电池供电模块)如锂电池组的安全性和使用寿命，对锂电池组的充电采用智能充电管理芯片，可起到防过充、过放、短路和过温等保护措施。通过对整个充电过程进行全程监控，确保了电池的安全使用。自动识别电池的状态，不同状态采取不同的充电电压和充电电流，大大的提高了电池的使用寿命。

此外，在本发明的另一优选例中，普通照明负载为发光二极管照明负载，电池供电模块包括锂电池组。

锂电池具有重量轻、能量密度大、不含铬、汞等有害有毒的重金属的优点。用锂电替代传统应急照明系统中使用的镍铬电池，符合环保的要求。目前市场上的发光二极管(LED)灯具已经基本上取代了传统的光源，LED具有节能、高光效、寿命长等特点，比传统的光源要高出40％的光效，因此，本实施例优选LED作为普通照明负载。此外，在本发明的另一优选例中，功率控制模块包括电压采样负载、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，电压采样负载用于采样普通照明负载的额定电压，第一运算放大器将电压采样负载采样的额定电压输送到第二运算放大器，第二运算放大器收到第一运放的电压信号产生控制信号，产生的这个控制信号和负载电压成比例关系，这个控制信号再去控制DC-DC转换芯片(即直流变压模块)，达到恒功率输出的目的。功率控制模块的一具体电路如图5所示，其中,R1,R2,R10-R21为电阻，U1是5v的三端稳压，U2是DC-DC转换芯片，C3-C7是电容，Q3是MOS(金属氧化物半导体)晶体管，D3是二级管，L2-L3是电感，DC1是电池，LED1为普通照明负载。

该电路的具体工作原理为：

R1，R2采样负载的电压，运放U3B当作电压跟随器，跟踪负载的电压，送到运放U3A的反相端，U3A当做反相放大器，这样U3A会产生一个和负载电压反比例的信号，负载输出电压越大，U3A输出的信号(模拟信号或PWM信号)就越小，DC-DC变换芯片(即直流变压模块)输出的电流就越小，反之亦然。此外，在本发明的另一优选例中，直流变压模块为升降压芯片(即DC-DC转换芯片)，控制信号控制升降压芯片输出至普通照明负载的电流，控制信号越小，升降压芯片输出的电流越小。具体电路如图6所示，其中，R3-R8是电阻，C1、C2是电容，QI是三极管型号9013，Q2是PMOS管。B1是电池(如电池电压为7.2V)，D1、D2是二极管,C1、C2是电容。Z1是18v的稳压管。DC2和DC3分别为直流电源。图中两个箭头分别表示电路输出至普通照明负载、以及电路连接至DC-DC转换电路。当系统断电时，启用备用电池B1，R3、R4和C1组成第一延时电路；R5、R6和C2组成第二延时电路；当正常工作利用三级管的导通使Q2处于导通状态，为负载提供稳定的电压值；当系统断电时，Q1截止，Q2的栅极电压为0伏，源极端的电压大于漏极端的电压，源极S与漏极D有电流通过；此时系统由电池B1供电。

此外，在本发明的在另一优选例中，应急照明系统还包括：

应急控制模块，用于判断是否满足应急照明条件，并在满足应急照明条件时，控制电池供电模块向直流变压模块供电。

通过判断电池供电模块或者普通照明系统供电的交流电源的供电是否正常，来判断是否满足应急照明条件。如果交流电源供电停止或异常，则满足应急照明条件，否则不满足应急照明条件。

在应急照明条件下，本发明的应急照明系统可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。其适用于各种额定电压和功率不同的普通照明灯具，从而极大的降低由于使用专用应急照明灯具增加的照明成本。

本发明的第二实施方式公开了一种应用于本发明第一实施方式中的应急照明系统的应急照明方法，图7是该方法的流程示意图。具体地，如图7所示，该方法包括以下步骤：

在步骤701中，判断是否满足应急条件。例如，通过判断电池供电模块或者普通照明系统供电的交流电源的供电是否正常，来判断是否满足应急照明条件。如果交流电源供电停止或异常，则满足应急照明条件，否则不满足应急照明条件。

如果满足应急条件，则进入步骤702，否则，返回步骤701。

在步骤702中，控制电池供电模块向直流变压模块供电，并控制功率控制模块产生与普通照明负载的额定电压相关的控制信号，并将该控制信号输出至直流变压模块，控制直流变压模块根据控制信号将电池供电模块提供的电流进行转换，以使普通照明负载工作在预定功率下。

此后结束本流程。

在应急照明条件下，使用该方法的应急照明系统可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。其适用于各种额定电压和功率不同的普通照明灯具，从而极大的降低由于使用专用应急照明灯具增加的照明成本。

本实施方式是应用于第一实施方式的应急照明系统的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明的第三实施方式公开了一种应急照明系统中的应急照明方法，应急照明系统包括电池供电模块和直流变压模块。图8是该方法的流程示意图。具体地，如图8所示，该方法包括以下步骤：

在步骤801中，判断是否满足应急照明条件。例如，通过判断电池供电模块或者普通照明系统供电的交流电源的供电是否正常，来判断是否满足应急照明条件。如果交流电源供电停止或异常，则满足应急照明条件，否则不满足应急照明条件。

如果判断结果为是，则进入步骤802；否则，返回上述步骤801。

在步骤802中，控制电池供电模块向直流变压模块供电，并获取普通照明负载的额定电压。

此后进入步骤803，根据获取的额定电压和预定功率，控制直流变压模块将电池供电模块提供的电流进行转换，并将转换后的电流提供给普通照明负载，以使普通照明负载工作在预定功率下，其中，预订功率为恒定值。

此后，结束本流程。

在本实施方式中，应急照明系统和普通照明系统通过扩展接口同时与普通照明负载连接。

在应急照明条件下，本方法可以为已有的普通照明灯提供恒定功率，以在不改变现有普通照明灯具结构的前提下进行应急照明服务。其适用于各种额定电压和功率不同的普通照明灯具，从而极大的降低由于使用专用应急照明灯具增加的照明成本。

本实施方式中描述的应急照明方法同样适用于第一实施方式中的应急照明系统，因而，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

此外，可以理解，本实施方式中的各步骤也可以由与第一实施方式中不同的电路模块或者器件实现，在此不再赘述。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种应急照明系统，其特征在于，包括电池供电模块、直流变压模块和功率控制模块；

所述电池供电模块用于在满足应急照明条件时，向所述直流变压模块供电；

所述功率控制模块用于获取普通照明负载的额定电压，并根据获取的所述额定电压和预定功率，产生与所述额定电压相关的控制信号；

所述直流变压模块连接所述功率控制模块和普通照明负载，用于从所述直流变压模块接收所述控制信号，并根据所述控制信号，将所述电池供电模块提供的电流转换后提供给所述普通照明负载，以使所述普通照明负载工作在所述预定功率下；

其中，所述预定功率为恒定值。

2.如权利要求1所述的应急照明系统，其特征在于，还包括：

应急控制模块，用于判断是否满足应急照明条件，并在满足应急照明条件时，控制所述电池供电模块向所述直流变压模块供电。

3.如权利要求1所述的应急照明系统，其特征在于，所述控制信号为模拟信号或者脉冲宽度调制信号。

4.如权利要求3所述的应急照明系统，其特征在于，所述功率控制模块包括电压采样负载、第一运算放大器和第二运算放大器，其中，所述电压采样负载用于采样所述普通照明负载的额定电压，所述第一运算放大器将所述电压采样负载采样的额定电压输送到第二运算放大器的反向端，所述第二运算放大器根据反向端接收到的所述额定电压产生所述控制信号，其中，所述额定电压越大，所述控制信号越小。

5.如权利要求4所述的应急照明系统，其特征在于，所述直流变压模块为升降压芯片，所述控制信号控制所述升降压芯片输出至所述普通照明负载的电流，所述控制信号越小，所述升降压芯片输出的电流越小。

6.如权利要求1所述的应急照明系统，其特征在于，所述应急照明系统和普通照明系统通过扩展接口同时与所述普通照明负载连接。

7.如权利要求6所述的应急照明系统，其特征在于，所述应急照明系统和普通照明系统通过共用零线与交流电源连接。

8.如权利要求1至7中任一项所述的应急照明系统，其特征在于，所述普通照明负载为发光二极管照明负载，所述电池供电模块包括锂电池组。

9.一种应用于权利要求1至8中任一项所述的应急照明系统的应急照明方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断是否满足应急条件；

如果满足应急条件，则控制所述电池供电模块向所述直流变压模块供电，并控制所述功率控制模块产生与普通照明负载的额定电压相关的控制信号，并将该控制信号输出至所述直流变压模块，控制所述直流变压模块根据所述控制信号将所述电池供电模块提供的电流进行转换，以使所述普通照明负载工作在所述预定功率下。

10.一种应急照明系统中的应急照明方法，其特征在于，所述应急照明系统包括电池供电模块和直流变压模块；

所述包括以下步骤：

判断是否满足应急照明条件；

如果判断结果为满足应急照明条件，则控制所述电池供电模块向所述直流变压模块供电，并获取普通照明负载的额定电压；

根据获取的所述额定电压和预定功率，控制所述直流变压模块将所述电池供电模块提供的电流进行转换，并将转换后的电流提供给所述普通照明负载，以使所述普通照明负载工作在所述预定功率下；

其中，所述预定功率为恒定值。

11.如权利要求10所述的应急照明方法，其特征在于，所述应急照明系统和普通照明系统通过扩展接口同时与所述普通照明负载连接。