CN202979407U - 一种led不间断照明装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种LED不间断照明装置，包括开关电源电路、充电电路、升压电路、锂电池、LED恒流驱动电路和LED灯；当外接电网电压正常时，LED驱动电路直接由外接电网电压驱动，充电电路单独为锂电池充电，确保了锂电池完成完整的充电循环。当外接电网电压中断后，锂电池电压瞬间切换到升压电路，LED驱动电路由锂电池电压经升压后驱动，效率可达90%以上。由于锂电池的能量密度较大，加之构成电路的芯片集成度高，该LED不间断照明装置整个设计可以做得很小。与其它照明灯具相比，LED由直流电源供电，这种照明灯比白炽灯节电90%以上，而且LED灯的寿命可达10万小时。施工场地采用LED灯不仅可节省电能，而且还可确保照明质量。

Description

一种LED不间断照明装置
技术领域
本实用新型涉及一种LED照明装置，具体的说，涉及一种适用于施工场地的LED不间断照明装置，属于电子技术领域。
背景技术
施工场地特别是隧道、地下工程等现场，施工时对照明灯有很高的要求，不仅要求照明灯有较高亮度及可靠性，还必须保证照明要不间断。目前，施工场地常用的传统照明灯，如白炽灯、日光灯、高压钠灯等都由交流电网供电，由于施工现场复杂，不可避免会出现停电事故。为了确保工地不间断照明，通常安装由整流器、蓄电池和逆变器等组成的应急照明电源，当电网正常供电时，交流电经整流器给蓄电池充电，当电网中断时，蓄电池通过逆变器给照明灯具供电，这种不间断照明系统的成本高、体积大，同时经过多次变换损耗功率也较大。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是针对以上不足，提供一种LED不间断照明装置，该照明装置能够实现不间断供电，而且效率高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种LED不间断照明装置，其特征在于：所述照明装置包括电连接的开关电源电路、充电电路、升压电路、锂电池、LED恒流驱动电路和LED灯；
所述升压电路包括集成电路IC4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、滤波电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电感L4和肖特基二极管DZ3；
所述集成电路IC4的1脚连接充电电路的输出端、滤波电容C14的一端以及电感L4的一端，滤波电容C14的另一端接地，集成电路IC4的2脚连接电感L4的另一端以及肖特基二极管DZ3的正极，集成电路IC4的3脚、4脚接地，集成电路IC4的6脚接电阻R9的一端和电阻R10的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R9的另一端接电容C17的一端、肖特基二极管DZ3的阴极和升压电路的输出端Vout2，电容C17的另一端接地，集成电路IC4的7脚接电阻R8的一端以及接地电容C15的一端，电阻R8的另一端连接电容C16的一端，电容C16的另一端接地，集成电路IC4的8脚接地。
一种优化方案，所述LED恒流驱动电路包括集成电路IC5、电阻R11、电阻R12、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电感L5、二极管D4和肖特基二极管DZ4；
所述集成电路IC5的2脚连接电感L5的一端、肖特基二极管DZ4的负极端以及电容C20的一端，电容C20的另一端连接集成电路IC5的3脚，肖特基二极管DZ4的正极端接地，电感L5的另一端连接集成电路IC5的5脚、LED灯的正极以及电容C22的一端，LED灯的负极连接电容C22的另一端、集成电路IC5的6脚以及电阻R12的一端，电阻R12的另一端接地，集成电路IC5的7脚接地，集成电路IC5的9脚连接电容C19的一端，电容C19的另一端接地，集成电路IC5的10脚接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接集成电路IC5的12脚和IC5的13脚，并与二极管D4的负极连接，集成电路IC5的11脚接电容C11的一端，电容C11的另一端接地。
另一种优化方案，所述充电电路包括集成电路IC3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、稳压管DZ2、电感L3、负温度系数电阻NTC、P沟道MOS场效应管M1、P沟道MOS场效应管M2；
集成电路IC3的1脚经串联的电容C11和电阻R6接地，集成电路IC3的2脚为电源引脚，该引脚通过MOS场效应管M2与开关电源电路输出的直流电压Vout1连接，集成电路IC3的3脚接MOS场效应管M1的栅极，MOS场效应管M1的源极与集成电路IC3的2脚连接，MOS场效应管M1的漏极与电感L3的一端以及稳压管DZ2的负极端连接，电感L3的另一端接集成电路IC3的7脚，稳压管DZ2的正极端接地，集成电路IC3的4脚接地，集成电路IC3的5脚接MOS场效应管M2栅极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接开关电源电路的输出端，集成电路IC3的6脚接电阻R7的一端和电容C12的一端以及BAT端，BAT端直接与锂电池的正极相连，电阻R7的另一端与集成电路IC3的7脚连接，电容C12的另一端接地，集成电路IC3的8脚经负温度系数电阻NTC接地。
本实用新型采用上述技术方案，具有以下优点：由于该LED不间断照明装置采用了以LT1961为核心的锂电池升压电路、以LTC4002ES8-8.4芯片为核心的充电电路，能适应输入电压变动较大的环境。当外接电网电压正常时，LED驱动电路直接由外接电网电压驱动，充电电路单独为锂电池充电，确保了锂电池完成完整的充电循环。当外接电网电压中断后，锂电池电压瞬间切换到升压电路，LED驱动电路由锂电池电压经升压后驱动，效率可达90%以上。由于锂电池的能量密度较大，加之构成电路的芯片集成度高，该LED不间断照明装置整个设计可以做得很小。与其它照明灯具相比，LED由直流电源供电，这种照明灯比白炽灯节电90%以上，而且LED 灯的寿命可达10万小时。施工场地采用 LED 灯不仅可节省电能，而且还可确保照明质量。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
附图1为本实用新型实施例中LED不间断照明装置的电路框图；
附图2为本实用新型实施例中开关电源电路的原理图；
附图3为本实用新型实施例中充电电路的原理图；
附图4为本实用新型实施例中升压电路的原理图；
附图5为本实用新型实施例中的LED恒流驱动电路原理图；
图中，
1-开关电源电路，2-充电电路，3-升压电路，4-LED恒流驱动电路。
具体实施方式
实施例，如图1所示，一种LED不间断照明装置，包括电连接的开关电源电路1、充电电路2、升压电路3、锂电池、LED恒流驱动电路4和LED灯。
如图2所示，开关电源电路1包括集成电路IC1、集成电路IC2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电抗器L1、电感L2、保险管F1、整流桥BR1、开关变压器T1、稳压管DZ1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、可变电阻Rw和光电耦合器OC，集成电路IC1为三端PWM开关芯片，其型号为TOP210PFI，集成电路IC2为三端稳压器，其型号为TL431CLP。
交流220V输入电压经过保险管F1、电容C1、电抗器L1滤波，整流桥BR1整流后，得到直流高电压，该直流电压加到开关变压器T1初级线圈的一端，开关变压器T1初级线圈的另一端加到三端PWM开关芯片的5脚；稳压管DZ1和二极管D1组成钳位电路，把开关变压器T1漏感引起的脉冲前沿尖峰电压限制到安全值；开关变压器T1的次级电压经二极管D2整流和电容C3、电容C5、电感L2滤波后，输出12V稳定电压Vout1。电抗器L1、电容C1、电容C8、电容C9用来减小传导辐射电流，以减小开关电源产生的射频干扰。开关变压器T1的反馈线圈两端电压经二极管D3整流，电阻R1、电容C6限流、滤波后，加到集成电路IC1的4脚即控制端，电容C6两端的电压由集成电路IC1来调整，以便稳定输出电压。开关电源电路1输出端的反馈电压由并联稳压芯片IC2的稳压值、光电耦合器OC的正向压降和电阻R2上的压降三者之和来决定。当输出端电压升高时，由于集成电路IC2两端的电压恒定，光电耦合器OC的输入电流增加，光电耦合器OC的输出三极管集电极c、发射极e间的等效电阻减小，二极管D3随之导通，集成电路IC1的4脚的电流增加，集成电路IC1的5脚输出的PWM脉冲的占空比减小，输出电压Vout1降低，实现稳压的目的。
如图3所示，充电电路2包括集成电路IC3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、稳压管DZ2、电感L3、负温度系数电阻NTC、P沟道MOS场效应管M1、P沟道MOS场效应管M2，集成电路IC3的型号为LTC4002ES8-8.4。
集成电路IC3的1脚经串联的电容C11和电阻R6接地，集成电路IC3的2脚为电源引脚，该引脚通过MOS场效应管M2与开关电源电路输出的直流电压Vout1连接，集成电路IC3的3脚接MOS场效应管M1的栅极，MOS场效应管M1的源极与集成电路IC3的2脚连接，MOS场效应管M1的漏极与电感L3的一端以及稳压管DZ2的负极端连接，电感L3的另一端接集成电路IC3的7脚，稳压管DZ2的正极端接地，集成电路IC3的4脚接地，集成电路IC3的5脚接MOS场效应管M2栅极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接开关电源电路输出Vout1，集成电路IC3的6脚接电阻R7的一端和电容C12的一端以及BAT端，BAT端直接与锂电池的正极相连，电阻R7的另一端与集成电路IC3的7脚连接，电容C12的另一端接地，集成电路IC3的8脚经负温度系数电阻NTC接地。
该充电电路2的充电模式为：
1：锂电池电压低于5V，进入0.1倍设定电流三角波充电。
2：锂电池电压高于5V以后，进入设定电流快速充电模式。
3：锂电池电压达到8.4V时，达到额定电压，充电终止。
4：快速充电模式3小时电压仍未超过8.1V时，重启充电循环直至锂电池电压达到8.4V。
如图4所示，升压电路3包括集成电路IC4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、滤波电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电感L4和肖特基二极管DZ3，集成电路IC4的型号为LT1961。
所述集成电路IC4的1脚连接充电电路2的输出BAT端、滤波电容C14的一端以及电感L4的一端，滤波电容C14的另一端接地，集成电路IC4的2脚连接电感L4的另一端以及肖特基二极管DZ3的正极，集成电路IC4的3脚、4脚接地，集成电路IC4的6脚接电阻R9的一端和电阻R10的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R9的另一端接电容C17的一端、肖特基二极管DZ3的阴极和升压电路3的输出端Vout2，电容C17的另一端接地，集成电路IC4的7脚接电阻R8的一端以及接地电容C15的一端，电阻R8的另一端连接电容C16的一端，电容C16的另一端接地，集成电路IC4的8脚接地。
升压电路3的输入电压为充电电路的输出BAT端电压8.4V，经升压电路升压后得到稳定的输出电压12V。
如图5所示，LED恒流驱动电路4包括集成电路IC5、电阻R11、电阻R12、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电感L5、二极管D4、肖特基二极管DZ4，集成电路IC5的型号为LM3406。
所述集成电路IC5的2脚连接电感L5的一端、肖特基二极管DZ4的负极端以及电容C20的一端，电容C20的另一端连接集成电路IC5的3脚，肖特基二极管DZ4的正极端接地，电感L5的另一端连接集成电路IC5的5脚、LED灯的正极以及电容C22的一端，LED灯的负极连接电容C22的另一端、集成电路IC5的6脚以及电阻R12的一端，电阻R12的另一端接地，集成电路IC5的7脚接地，集成电路IC5的9脚连接电容C19的一端，电容C19的另一端接地，集成电路IC5的10脚接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接集成电路IC5的12脚和IC5的13脚，并与二极管D4的负极连接，集成电路IC5的11脚接电容C11的一端，电容C11的另一端接地。
LED恒流驱动电路4的电源输入为开关电源电路1的输出Vout1和锂电池升压电路3的输出Vout2，二极管D4起到了输入电源转换的作用：当电网供电正常时，由于Vout1为12V，二极管D4正负极之间的电位相同，故不导通，LED恒流驱动电路4由Vout1供电，当电网供电中断时，Vout1为0V，Vout2为12V，二极管D4正向导通，LED恒流驱动电路4由Vout2供电。LED恒流驱动电路4的核心芯片为LM3406，其输入电压范围为6V ～42V，可提供最高达1.5A 的正向电流，可驱动1～5颗LED灯。为确保LED 灯的电流保持恒定，LED 灯还需安装具有一定面积的散热器才能降低 LED 灯的工作温度，保证 LED 的寿命达 5 万小时以上。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种LED不间断照明装置，其特征在于：所述照明装置包括电连接的开关电源电路（1）、充电电路（2）、升压电路（3）、锂电池、LED恒流驱动电路（4）和LED灯；
所述升压电路（3）包括集成电路IC4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、滤波电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电感L4和肖特基二极管DZ3；
所述集成电路IC4的1脚连接充电电路（2）的输出端、滤波电容C14的一端以及电感L4的一端，滤波电容C14的另一端接地，集成电路IC4的2脚连接电感L4的另一端以及肖特基二极管DZ3的正极，集成电路IC4的3脚、4脚接地，集成电路IC4的6脚接电阻R9的一端和电阻R10的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R9的另一端接电容C17的一端、肖特基二极管DZ3的阴极和升压电路（3）的输出端Vout2，电容C17的另一端接地，集成电路IC4的7脚接电阻R8的一端以及接地电容C15的一端，电阻R8的另一端连接电容C16的一端，电容C16的另一端接地，集成电路IC4的8脚接地。
2.如权利要求1所述的一种LED不间断照明装置，其特征在于：所述LED恒流驱动电路（4）包括集成电路IC5、电阻R11、电阻R12、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电容C22、电感L5、二极管D4和肖特基二极管DZ4；
所述集成电路IC5的2脚连接电感L5的一端、肖特基二极管DZ4的负极端以及电容C20的一端，电容C20的另一端连接集成电路IC5的3脚，肖特基二极管DZ4的正极端接地，电感L5的另一端连接集成电路IC5的5脚、LED灯的正极以及电容C22的一端，LED灯的负极连接电容C22的另一端、集成电路IC5的6脚以及电阻R12的一端，电阻R12的另一端接地，集成电路IC5的7脚接地，集成电路IC5的9脚连接电容C19的一端，电容C19的另一端接地，集成电路IC5的10脚接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接集成电路IC5的12脚和IC5的13脚，并与二极管D4的负极连接，集成电路IC5的11脚接电容C11的一端，电容C11的另一端接地。
3.如权利要求1所述的一种LED不间断照明装置，其特征在于：所述充电电路（2）包括集成电路IC3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、稳压管DZ2、电感L3、负温度系数电阻NTC、P沟道MOS场效应管M1、P沟道MOS场效应管M2；
集成电路IC3的1脚经串联的电容C11和电阻R6接地，集成电路IC3的2脚为电源引脚，该引脚通过MOS场效应管M2与开关电源电路（1）输出的直流电压Vout1连接，集成电路IC3的3脚接MOS场效应管M1的栅极，MOS场效应管M1的源极与集成电路IC3的2脚连接，MOS场效应管M1的漏极与电感L3的一端以及稳压管DZ2的负极端连接，电感L3的另一端接集成电路IC3的7脚，稳压管DZ2的正极端接地，集成电路IC3的4脚接地，集成电路IC3的5脚接MOS场效应管M2栅极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接开关电源电路（1）的输出端，集成电路IC3的6脚接电阻R7的一端和电容C12的一端以及BAT端，BAT端直接与锂电池的正极相连，电阻R7的另一端与集成电路IC3的7脚连接，电容C12的另一端接地，集成电路IC3的8脚经负温度系数电阻NTC接地。
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