CN202132855U - 一种太阳能应急灯 - Google Patents

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王大志
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能应急灯，包括灯体和电路板，电路板包括蓄电池和蓄电池充电电路，以及均由蓄电池供电的控制器、照明驱动电路和电压检测电路；蓄电池通过蓄电池充电电路与太阳能板插座电连接；蓄电池的正极经照明驱动电路的开关与照明电源接口的高电位端电连接；第五三极管电连接于照明电源接口的高电位端和控制器的控制信号输入端口之间，第七开关管电连接于照明电源接口的低电位端与控制器的照明使能端口之间；电压检测电路输出的电压信号输入至控制器的电压采集端口；灯体的LED灯板的电源连接端子与所述照明电源接口电连接。本实用新型的太阳能应急灯以控制器作为电路主控，实现了智能照明和充放电管理。

Description

一种太阳能应急灯
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能应急灯，特别涉及该太阳能应急灯的照明和充电控制电路。
背景技术
现有的应急灯照明灯具，采用市电供给电源，不节能环保。控制电路一般不具有智能照明和充放电管理，造成蓄电池得不到相应的保护，影响其使用寿命。另外，现有照明控制电路无法进行功能扩展，应用局限性大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可利用太阳能充电和可实现智能照明和充放电管理的太阳能应急灯。
本实用新型采用的技术方案为：一种太阳能应急灯，其特征在于：包括灯体和电路板，所述电路板包括蓄电池和蓄电池充电电路，以及均由蓄电池供电的控制器、照明驱动电路和电压检测电路；
所述蓄电池通过蓄电池充电电路与太阳能板插座电连接；
所述照明驱动电路包括照明电源接口、开关、第五三极管和第七MOS管，所述开关通过灯体的外壳外露，所述蓄电池的正极经开关与照明电源接口的高电位端电连接；所述第五三极管的基级一支路经第二十三电阻接地，另一支路经第二十二电阻与照明电源接口的高电位端电连接，所述第五三极管的发射极接地；所述第七MOS管的漏极与照明电源接口的低电位端电连接，源极接地，栅极经第八电阻接地；
所述控制器设置有控制信号输入端口、照明使能端口、电压采集端口和充电控制端口；所述电压检测电路输出的电压信号输入至电压采集端口；所述充电控制端口与蓄电池充电电路的充电使能端电连接；所述控制信号输入端口与第五三极管的集电极电连接；所述照明使能端口经第七电阻与第七MOS管的栅极电连接；以及，
所述灯体的LED灯板的电源连接端子与所述照明电源接口电连接。
优选地，所述蓄电池充电电路包括第三三极管、第四三极管和第六三极管，所述蓄电池充电电路的正极端子第一支路经第二二极管和第三电容接地，第二支路与第三三极管的发射极电连接，第三支路经第二十电阻和第二十一电阻的串联电路接地，第四支路经第十一电阻和第十二电阻的串联电路接地，其中，所述第二二极管正接于蓄电池充电电路的正极端子与第三电容之间；蓄电池充电电路的正极端子经第十三电阻与第三三极管的基极电连接，第三三极管的集电极与蓄电池的正极之间正接有第一二极管；蓄电池的正极经第七电容接地；第三三极管的基级经第十四电阻与第四三极管的集电极电连接，第四三极管的发射极接地，第四三极管的基级经第十五电阻接地；第六三极管的基级与第二十和第二十一电阻间的分压点电连接，第六三极管的发射极基地，第六三极管的集电极经第二十四电阻接入控制器的工作电压；
所述第四三极管的基级作为蓄电池充电电路的充电使能端经第十六电阻与控制器的充电控制端口电连接；所述第六三极管的集电极与控制器的充电检测端口电连接；所述第十一和第十二电阻间的电位点与控制器的饱和检测端口电连接，所述饱和检测端口经第九电容接地。
优选地，所述蓄电池的负极经第十七电阻接地，所述控制器的电压回升控制端口与蓄电池的负极电连接，所述电压回升控制端口经第十电容接地。
优选地，所述电路板还包括充电状态指示电路，所述充电状态指示电路包括充饱状态显示灯和充电显示灯，所述控制器的冲饱信号输出端口经第十电阻和充饱状态显示灯接地，所述控制器的充电指示信号输出端口经第九电阻和充电显示灯接地。
优选地，所述电路板还包括由蓄电池供电的DC接口充电电路，控制器设置的充电使能端口与DC接口充电电路的使能端电连接。
优选地，所述DC接口充电电路包括第一MOS管、第二三极管、稳压器和DC接口，所述第一MOS管的源极与蓄电池的正极电连接，蓄电池的正极经正接的第三二极管和第三电容接地，第一MOS管的栅极经第二电阻与第二三极管的集电极电连接，漏极与稳压器的输入端电连接；所述蓄电池的正极与第一MOS管的栅极之间电连接有第一电阻，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极作为DC接口充电电路的使能端经第三电阻与充电使能端口电连接；
所述稳压器的输出端与DC接口的第四端子电连接，DC接口的第一端子经第六电阻和第八电容的并联电路接地，DC接口的第四端子与第一端子之间电连接有第一分压电路和第二分压电路，所述DC接口的第三端子与第一分压电路的一分压点电连接，所述DC接口的第二端子与第二分压电路的一分压点电连接。
优选地，所述控制器还设置有与DC接口的第一端子电连接的电流检测端口。
优选地，所述LED灯板包括多个并联在一起的LED分支电路，每个LED分支电路包括至少一个串联在一起的LED。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的太阳能应急灯以控制器(如单片机)作为电路主控，实现了智能照明和充放电管理。该太阳能应急灯的特点为可提供照明和智能充放电管理，具有放电低压过放控制，有效保护蓄电池，最大限度延长蓄电池使用寿命；具有充电过充控制，有效保护蓄电池，最大限度延长蓄电池使用寿命；具有充电/照明自动识别功能，充电时自动关闭负载输出，保证最大功率点充电，提高充电效率；具有为手机等数码产品充电功能。
附图说明
图1示出了本实用新型所述太阳能应急灯的电路板的部分电路结构，涉及控制器及其连接接口；
图2示出了本实用新型所述太阳能应急灯的电路板的部分电路结构，涉及照明驱动电路；
图3示出了本实用新型所述太阳能应急灯的电路板的部分电路结构，涉及DC接口充电电路；
图4示出了本实用新型所述太阳能应急灯的电路板的部分电路结构，涉及蓄电池充电电路。
具体实施方式
如图1至4所示，本实用新型的太阳能应急灯包括灯体和电路板，所述电路板包括控制器U2、照明驱动电路1、DC接口充电电路2、蓄电池充电电路3、电压检测电路4和蓄电池5，蓄电池5为控制器U2、照明驱动电路1和DC接口充电电路2供电，外部电源通过蓄电池充电电路3对蓄电池5充电。该控制器U2设置有控制信号输入端口PA5、照明使能端口PB5、充电控制端口PA4、电压采集端口PA2和充电使能端口PB0；该照明驱动电路1包括照明电源接口LAMP-OUT、开关SW1、第五三极管Q5和第七MOS管Q7，开关SW1通过灯体的外壳外露，蓄电池5的正极经开关SW1与照明电源接口LAMP-OUT的高电位端电连接；第五三极管Q5的基级一支路经第二十三电阻R23接地，另一支路经第二十二电阻R22与照明电源接口LAMP-OUT的高电位端电连接，第五三极管Q5的发射极接地；第七MOS管Q7的漏极与照明电源接口LAMP-OUT的低电位端电连接，源极接地，栅极经第八电阻R8接地；控制器U2的控制信号输入端口PA5与第五三极管Q5的集电极电连接。灯体的LED灯板(图中未示出)的电源连接端子分别与照明电源接口LAMP-OUT的高电位端L+和低电位端L-电连接。
该电压检测电路4输出的电压信号输入至电压采集端口PA2，使控制器U2可实时监控蓄电池5的剩余电量；该充电使能端口PB0与DC接口充电电路2的使能端电连接。该蓄电池5经蓄电池充电电路3与太阳能板插座SB-IN电连接，在蓄电池电量不足时，可在太阳能板插座SB-IN上插装太阳能板对蓄电池5充电，控制器U2的充电控制端口PA4与蓄电池充电电路3的充电使能端电连接。在本实施例中，该LED灯板包括多个并联在一起的LED分支电路，每个LED分支电路包括至少一个串联在一起的LED，如该LED灯板一共具有36颗纯白色高亮度、低光衰的5mm草帽型LED，具有无辐射、无污染、高亮度、低电流和节能环保等特性。
如图1所示，该电压检测电路4包括串联在蓄电池5的正极与地之间的电阻R18和R19，电压采集端口PA2与电阻R21和R22之间的电位点电连接，另外，该电压采集端口PA2经电容C6接地，起到滤波的作用。
如图1和3所示，该DC接口充电电路2包括第一MOS管Q1(如P沟道增强型MOS管)、第二三极管Q2(如NPN型三极管)、稳压器U1和DC接口J，蓄电池的正极经正接的第三二极管D3和第三电容C3接地，第一MOS管Q1的源极与蓄电池5的正极电连接，栅极经第二电阻R2与第二三极管Q2的集电极电连接，漏极与稳压器U1的输入端Vin电连接；另外，该蓄电池的正极与第一MOS管Q1的栅极之间电连接有第一电阻R1，第二三极管Q2的发射极接地，基极作为DC接口充电电路2的使能端经第三电阻R3与充电使能端口PB0电连接。该稳压器U1的输出端Vout与DC接口J的第四端子电连接，DC接口J的第一端子经第六电阻R6和第八电容C8的并联电路接地，DC接口J的第四端子与第一端子之间电连接有第一分压电路和第二分压电路，其中，第一分压电路包括串联在一起的第二十五电阻R28和第二十七电阻R27，而第二分压电路包括串联在一起的第二十六电阻R26和第二十八电阻R28，该DC接口J的第三端子与第二十五和第二十七电阻之间的电位点电连接，该DC接口J的第二端子与第二十六和第二十八电阻之间的电位点电连接。通过该DC接口充电电路2可在DC接口J的第四和第一端子之间提供稳定的DC5V输出，可供手机、MP3和数码相机等数码产品充电。
另外，该控制器U2还设置有与DC接口J的第一端子电连接的电流检测端口PA3。控制器U2通过采集第八电容C8两端的电压值判断DC接口充电电路2的负载电流是否超过额定值，如果超过，控制器U2可经充电使能端口PB0输出低电平，关闭该DC接口充电电路2。
如图1和4所示，该蓄电池充电电路3包括第三三极管Q3、第四三极管Q4和第六三极管Q6，蓄电池充电电路的正极端子S+第一支路经第二二极管D2和第三电容C3接地，第二支路与第三三极管Q3的发射极电连接，第三支路经第二十电阻R20和第二十一电阻R21的串联电路接地，第四支路经第十一电阻R11和第十二电阻12的串联电路接地，其中，第二二极管D2正接于蓄电池充电电路的正极端子S+与第三电容C3之间；蓄电池充电电路的正极端子S+经第十三电阻R13与第三三极管Q3的基极电连接，第三三极管的Q3集电极与蓄电池的正极之间正接有第一二极管D1；蓄电池的正极经第七电容C7接地；第三三极管Q3的基级经第十四电阻R14与第四三极管Q4的集电极电连接，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的基级经第十五电阻R15接地；第六三极管Q6的基级与第二十和第二十一电阻间的分压点电连接，第六三极管Q6的发射极基地，第六三极管Q6的集电极经第二十四电阻R24接入控制器U2的工作电压。
该第四三极管Q4的基级作为蓄电池充电电路的充电使能端经第十六电阻R16与控制器的充电控制端口PA4电连接；第六三极管Q6的集电极与控制器U2的充电检测端口PA6电连接；第十一和第十二电阻间的电位点与控制器U2的饱和检测端口PA0电连接，并且，该饱和检测端口PA0经第九电容C9接地。
本实用新型的蓄电池充电电路3还可配置蓄电池回升电压控制，即使蓄电池的负极经第十七电阻R17接地，而控制器U2的电压回升控制端口PA1与蓄电池的负极电连接，且电压回升控制端口PA1经第十电容C10接地。这样，如果控制器U2通过电压采集端口PA2检测到蓄电池过放电，而暂时通过在其电压回升控制端口PA1输出高电平提升蓄电池的输出电压BAT。
另外，所述电路板还包括如图1所示的充电状态指示电路，其包括充饱状态显示灯LED2和充电显示灯LED1，该控制器U2的冲饱信号输出端口PB2经第十电阻R10和充饱状态显示灯LED2接地，该控制器U2的充电指示信号输出端口PB1经第九电阻和充电显示灯LED1接地。
该蓄电池5的输出电压BAT经第三三极管D3输入至稳压器U3中，稳压器U3输出的工作电压输入至控制器U2的供电电压输入端VCC，控制器U2的工作电压接地端VSS直接接地。工作电压经上拉电阻R30输入至控制器U2的复位端reset，另外，该复位端reset经电容C11接地。
另外，本实用新型的太阳能应急灯的灯体上可设置供使用者把持的手柄。
本实用新型的太阳能应急灯的工作原理如下：
充电操作步骤：
插入和本机配套的太阳能板到对应充电输入插口，确保插头连线接触良好，此时，第六三极管Q6导通，充电检测端口PA6检测到低电平，控制器U2通过在其充电控制端口PA4输出高电平，使蓄电池充电电路3开始工作，此时，控制器U2控制充电显示灯LED1闪烁指示，表示正在充电中。控制器检测的蓄电池电压达到饱和值时(通过检测第九电容的充电电压)，控制充饱状态显示灯LED2闪烁指示，代表蓄电池充饱。另外，可使控制器U2在蓄电池快饱和时控制充电显示灯LED1和充饱状态显示灯LED2同时闪烁。
照明操作步骤：
当使用者按下开关SW1时，第五三极管导通，控制信号输入端口PA5检测到低电平，此时，控制器U2通过在其照明使能端口PB5输出高电平使第七MOS管导通，进而，通过照明驱动电路1为LED灯板供电。

Claims (8)

1.一种太阳能应急灯，其特征在于：包括灯体和电路板，所述电路板包括蓄电池和蓄电池充电电路，以及均由蓄电池供电的控制器、照明驱动电路和电压检测电路；
所述蓄电池通过蓄电池充电电路与太阳能板插座电连接；
所述照明驱动电路包括照明电源接口、开关、第五三极管和第七MOS管，所述开关通过灯体的外壳外露，所述蓄电池的正极经开关与照明电源接口的高电位端电连接；所述第五三极管的基级一支路经第二十三电阻接地，另一支路经第二十二电阻与照明电源接口的高电位端电连接，所述第五三极管的发射极接地；所述第七MOS管的漏极与照明电源接口的低电位端电连接，源极接地，栅极经第八电阻接地；
所述控制器设置有控制信号输入端口、照明使能端口、电压采集端口和充电控制端口；所述电压检测电路输出的电压信号输入至电压采集端口；所述充电控制端口与蓄电池充电电路的充电使能端电连接；所述控制信号输入端口与第五三极管的集电极电连接；所述照明使能端口经第七电阻与第七MOS管的栅极电连接；以及，
所述灯体的LED灯板的电源连接端子与所述照明电源接口电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述蓄电池充电电路包括第三三极管、第四三极管和第六三极管，所述蓄电池充电电路的正极端子第一支路经第二二极管和第三电容接地，第二支路与第三三极管的发射极电连接，第三支路经第二十电阻和第二十一电阻的串联电路接地，第四支路经第十一电阻和第十二电阻的串联电路接地，其中，所述第二二极管正接于蓄电池充电电路的正极端子与第三电容之间；蓄电池充电电路的正极端子经第十三电阻与第三三极管的基极电连接，第三三极管的集电极与蓄电池的正极之间正接有第一二极管；蓄电池的正极经第七电容接地；第三三极管的基级经第十四电阻与第四三极管的集电极电连接，第四三极管的发射极接地，第四三极管的基级经第十五电阻接地；第六三极管的基级与第二十和第二十一电阻间的分压点电连接，第六三极管的发射极基地，第六三极管的集电极经第二十四电阻接入控制器的工作电压；
所述第四三极管的基级作为蓄电池充电电路的充电使能端经第十六电阻与控制器的充电控制端口电连接；所述第六三极管的集电极与控制器的充电检测端口电连接；所述第十一和第十二电阻间的电位点与控制器的饱和检测端口电连接，所述饱和检测端口经第九电容接地。
3.根据权利要求2所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述蓄电池的负极经第十七电阻接地，所述控制器的电压回升控制端口与蓄电池的负极电连接，所述电压回升控制端口经第十电容接地。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述电路板还包括充电状态指示电路，所述充电状态指示电路包括充饱状态显示灯和充电显示灯，所述控制器的冲饱信号输出端口经第十电阻和充饱状态显示灯接地，所述控制器的充电指示信号输出端口经第九电阻和充电显示灯接地。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述电路板还包括由蓄电池供电的DC接口充电电路，控制器设置的充电使能端口与DC接口充电电路的使能端电连接。
6.根据权利要求5所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述DC接口充电电路包括第一MOS管、第二三极管、稳压器和DC接口，所述第一MOS管的源极与蓄电池的正极电连接，蓄电池的正极经正接的第三二极管和第三电容接地，第一MOS管的栅极经第二电阻与第二三极管的集电极电连接，漏极与稳压器的输入端电连接；所述蓄电池的正极与第一MOS管的栅极之间电连接有第一电阻，第二三极管的发射极接地，第二三极管的基极作为DC接口充电电路的使能端经第三电阻与充电使能端口电连接；
所述稳压器的输出端与DC接口的第四端子电连接，DC接口的第一端子经第六电阻和第八电容的并联电路接地，DC接口的第四端子与第一端子之间电连接有第一分压电路和第二分压电路，所述DC接口的第三端子与第一分压电路的一分压点电连接，所述DC接口的第二端子与第二分压电路的一分压点电连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述控制器还设置有与DC接口的第一端子电连接的电流检测端口。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能应急灯，其特征在于：所述LED灯板包括多个并联在一起的LED分支电路，每个LED分支电路包括至少一个串联在一起的LED。
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