CN219395104U

CN219395104U - 感应应急控制电路及照明灯具

Info

Publication number: CN219395104U
Application number: CN202320667515.1U
Authority: CN
Inventors: 许瑞清; 刘立国
Original assignee: Beijing Modian Semiconductor Co ltd
Current assignee: Beijing Modian Semiconductor Co ltd
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-07-21
Anticipated expiration: 2033-03-30

Abstract

本实用新型公开一种感应应急控制电路，该控制电路包括应急控制器和感应模块。按照本实用新型，实现了适于普通家用的非全时感应应急照明灯具，以及适合在公共空间使用的全时感应应急照明灯具。本实用新型能够大幅度扩展应急照明时间，尤其适用于电力基础设施欠发达地区。

Description

感应应急控制电路及照明灯具

技术领域

本实用新型涉及应急照明控制电路，具体而言，涉及一种支持感应功能的LED应急照明控制电路，以及包含所述控制电路的感应应急照明灯具。

背景技术

作为新一代的照明光源，LED已经得到广泛应用。目前，市场存在两种特殊的LED灯具。一种是具有感应功能的灯具，以声音控制、人体红外感应或者雷达模块作为感应电路；另一种是含有储能元件(比如锂电池)的交流应急照明灯具。感应灯具具有人来灯亮、人去灯灭的功能。交流应急照明灯具的基本功能为，在电网停止供电后，储能电池释放能量给负载LED，提供应急照明。

目前市场主流的感应灯具电路结构如图1所示。该电路中，恒流控制器110为LED负载102提供恒定的工作电流，一般同时也为感应模块120提供电源SVDD；感应模块120决定LED负载102的通或断。通常感应模块120输出信号SMON为高时(人来)，接通LED负载102(灯亮)；输出信号SMON为低时(人去)，断开LED负载102(灯灭)。感应模块120可为声控模块、人体红外感应模块、雷达感应模块(3GHz、5.8GHz、10GHz、24GHz、60GHz等)。

图2示出现有技术中交流应急照明灯具的电路结构。灯具开关101闭合后，如果交流电网正常供电，恒流控制器110为LED主光源负载102提供恒定的工作电流，该电流也是储能电池202的充电电流。此时，在应急控制器210内部，电网及开关监测电路211输出高电平的交流启动信号ACON和低电平的应急启动信号EMON。ACON为1和EMON为0，表示灯具开关101处于闭合状态(也就是灯具处于开灯状态)并且同时交流电网正常供电，则主光源102亮，应急光源201灭。高电平的ACON会启动充电管理电路212工作，监控储能电池202的电压BAT，防止过充，避免损坏储能电池202。低电平的EMON经反相器214反相后，去关闭PMOS开关管213，应急光源201不会工作。

如果交流电网未能正常供电，灯具开关101闭合后，主光源102灭；而电网及开关监测电路211的输出信号EMON会由低变高，经反相器214后打开PMOS放电管213，实现储能电池202对应急光源201放电，因储能电池容量有限，此时提供有限时间的应急照明。这一阶段，ACON为0和EMON为1，主光源102灭，而应急光源201亮。应急亮度由通过LED应急光源201的电流大小决定，如下式(1)。

I(LED₂₀₁)＝(BAT-V_LED)/R (1)

一般LED导通电压V_LED为2.8V，R表示串联限流电阻203的阻值，功率开关PMOS管213可视作理想开关。

当灯具处于关灯状态，也就是开关101断开后，无论交流电网是否正常供电，电网及开关监测电路211的两个输出信号ACON、EMON均为低，则主光源102灭，应急光源201也灭。

如图1所示的感应灯具已在很多国家广泛使用，适合应用在24小时需要照明的公共空间，比如走廊、卫生间、楼梯间、地下停车场等场所；实现人(或者车)来灯亮、人(或者车)去灯灭，有可观的节能效果，灯具的寿命也可以得到延长。

图2所示交流应急灯具适合电力基础设施欠发达国家和地区，比如东南亚、南亚、西亚以及非洲等地，这些地方经常停电，给普通民众的生活和工作带来不便。这种交流应急灯具已经在上述区域得到一定程度的应用，多应用于普通民用照明，但不适合应用在需要24小时照明的公共空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中交流应急照明灯具的上述局限，提供一种新的可支持感应功能的应急照明灯具，不管在电网正常供电期间、或者在电网停止供电期间，这种灯具均可满足人(车)来灯亮、人(车)去灯灭的照明需求。

根据本实用新型的第一方面，提供一种感应应急控制电路，用于应急照明灯具中，所述感应应急控制电路包括应急控制器和感应模块，其中感应模块于供电期间在检测到人或者移动物体时，向所述应急控制器输出感应信号SMON；应急控制器经灯具开关连接交流电网，在检测到电网停电并且灯具开关闭合的情况下，使用灯具储能电池的电压BAT为所述感应模块供电，并在收到所述感应信号SMON时，控制所述储能电池对灯具LED应急光源进行高亮度放电。

根据第二方面，提供一种非全时感应应急照明灯具，包括上述第一方面所述的感应应急控制电路、恒流控制器、LED主光源、储能电池以及LED应急光源，其中，所述恒流控制器为LED主光源提供恒定的工作电流。

根据第三方面，提供一种全时感应应急照明灯具，包括上述第一方面所述的感应应急控制电路、恒流控制器、设有短路开关的LED主光源、储能电池以及LED应急光源，其中，所述恒流控制器为所述LED主光源提供恒定的工作电流。

根据第四方面，提供一种全时感应应急照明灯具，包括上述第一方面所述的感应应急控制电路、恒流控制器、设有串联开关的LED主光源、AC/DC充电电路、储能电池以及LED应急光源，其中，所述恒流控制器为所述LED主光源提供恒定的工作电流。

按照本实用新型的感应应急控制电路，实现了适于普通家用的非全时感应应急照明灯具，以及适合在公共空间使用的全时感应应急照明灯具。由于引入感应功能，实现人(车)来灯亮、人(车)去灯灭，本实用新型能够大幅度扩展应急照明时间，尤其适用于电力基础设施欠发达国家和地区，一定程度上可以改善这些区域人民的工作和生活条件。

附图说明

为更好地理解本实用新型，下文以实施例结合附图对本实用新型作进一步说明。附图中：

图1示出现有技术中目前市场主流的感应灯具电路结构；

图2示出现有技术中交流应急照明灯具的电路结构；

图3为本实用新型一实施例的非全时感应应急照明灯具的电路结构图；

图4为本实用新型一实施例的全时感应应急照明灯具的电路结构图；

图5为本实用新型另一实施例的全时感应应急照明灯具的电路结构图。

具体实施方式

发明人考虑，首先实现适于普通家用的非全时感应应急灯具，该灯具只有应急光源具备感应功能。在交流电网正常供电的情况下，主光源只受灯具开关控制，如同普通的照明灯具，没有感应功能。在停电状态下，应急光源不仅受灯具开关控制，还受感应模块的控制，实现人(车)来灯亮、人(车)去灯灭(或暗)。

要在应急照明期间工作，感应模块需要合适的供电电压。由于锂电池电压在3V到4.2V之间，它适合直接给感应模块供电。再者，除了人体红外感应模块工作电流不足1mA之外，其他感应模块(尤其雷达模块)的工作电流均较大，比如5.8GHz或者10GHz雷达感应模块的工作电流都接近10mA甚至更大。如此大的工作电流决定感应模块不能一直工作，只能在需要工作的时候才上电工作，不需要工作的时候就应完全停止供电。因此，感应模块需要专门的供电电路。此外，各种感应模块的输出信号几乎均由高电平表示感应到人或移动物体，低电平表示未感应到人或移动物体。

参照图3，图3为本实用新型一实施例的非全时感应应急照明灯具的电路结构图。其中，感应应急控制电路主要包括应急控制器310和感应模块120。感应模块120用于在供电期间检测到人或者移动物体时，向应急控制器310输出感应信号SMON。应急控制器310经灯具开关101连接交流电网，用于在检测到电网停电并且灯具开关101闭合的情况下，使用储能电池202的电压BAT为感应模块120供电；并在收到感应信号SMON时，控制储能电池202对LED应急光源201进行高亮度放电。

与图2中应急控制器210相比，该应急控制器310多设置两只管脚：管脚SVDD和管脚SMON。管脚SVDD为感应模块120供电，管脚SMON接受感应模块120的感应输出信号。在应急控制器310内部，供电PMOS管314的源极连接储能电池电压BAT；栅极连接反相器315的输出端；漏极通过管脚SVDD连接感应模块120，并经电阻304连接LED应急光源201。PMOS管314可视为理想开关，故而感应模块120的供电电压近似等于BAT。放电PMOS管213的源极也连接储能电池电压BAT，栅极连接与非门316的输出端，漏极经电阻203连接应急光源201。

在电网正常供电期间，灯具开关101闭合后，AC/DC恒流控制器110开始工作，为LED主光源102提供恒定工作电流。同时，应急控制器310内部电网及开关监测电路211输出的应急启动信号EMON处于低电平，经反相器315后关闭供电PMOS管314，停止为感应模块120供电。感应模块120的电源SVDD为低电平，其输出信号SMON也会为低电平，低电平SMON和EMON经与非门316进行逻辑运算后得到高电平，这意味着放电PMOS管213也处于关闭状态，应急光源201不会发光。

在此阶段，电网及开关监测电路211还向充电管理电路212输出交流启动信号ACON。充电管理电路212与主光源102相连，在交流启动信号ACON的启动下，使用主光源102的工作电流对储能电池202充电。

在电网停止供电期间，灯具开关101闭合后，AC/DC恒流控制器110无法正常工作，主光源102停止发光。此时信号EMON由低电平变为高电平，经反相器315后开启供电PMOS管314，为感应模块120供电，供电电压等于储能电池电压BAT。在此期间，如果感应模块120检测到人或者其他移动物体，其输出信号SMON会由低电平变为高电平，高电平SMON和同为高电平的EMON进行与非逻辑运算后得到低电平，这意味着放电PMOS管213处于开启状态，应急光源201开始发光，提供应急照明。

这一阶段，在感应模块120输出信号SMON为低的情况下，电阻304的阻值决定应急光源201的亮度，如下式(2)。通常此时亮度较低，为节能模式。电阻304阻值越大，亮度越低；直接去掉电阻304(阻值无穷大)后，则节能亮度为零。

I(LED₂₀₁)＝(BAT-V_LED)/R₃₀₄ (2)

在感应模块120输出信号SMON为高的情况下，电阻304和电阻203的阻值共同决定应急光源201的亮度，如下式(3)。此时亮度达到最大。一般电阻304的阻值为电阻203阻值的5倍以上，因此可近似认为该亮度仅由电阻203决定。也就是说，电阻304决定人离开后节能模式下的低亮度(人走灯暗)，而人来后的高亮度由电阻203决定。若要求人走后必须灯灭，去掉电阻304即可达到目的。

I(LED₂₀₁)＝(BAT-V_LED)/(R₃₀₄//R₂₀₃)≈(BAT-V_LED)/R₂₀₃ (3)

在灯具开关101断开的情况下，无论电网正常供电还是停电，应急控制器310内部信号ACON和EMON均为低，放电PMOS管213、供电PMOS管314均处于关闭状态，应急光源201和主光源102都不会发光。

接下来，再实现适合在公共空间使用的全时感应应急照明灯具，这类灯具主光源和应急光源都具有感应功能。也就是说，在交流电网正常供电期间，主光源也受感应模块控制，提供人来灯亮、人去灯灭感应照明功能，此时应急光源关闭。在交流电网停止供电后，主光源关闭，感应模块控制应急光源进行应急照明，同样提供人来灯亮、人去灯灭感应照明功能。由于应用于需要24小时照明的公共空间，停电后应急光源如不具备感应功能，应急照明时间将会非常有限，通常只有两三个小时，这显然不够。引入感应功能，实现人(车)来灯亮、人(车)去灯灭，才能大幅度扩展应急照明时间。

实现全时感应应急照明灯具所面临的难题是，在电网正常供电的情况下，在人(车)去灯灭后，也就是主光源灭之后，如何继续给储能电池充电。储能电池继续充电非常重要，原因之一在于，在24小时提供照明的公共空间，亮灯的时间占比一般不足10％，如只在这10％的亮灯时间内充电，可能需要5天以上才能将储能电池充满；另一原因是，感应模块可能采用工作电流较大(10mA或者更大)的雷达，如在长时间灭灯期间不能充电，此雷达工作电流会不断消耗储能电池的电量，储能电池电量可能被耗尽。而无论灯亮还是灯灭，若一直可充电，就能在半天左右的时间将储能电池充满。在经常停电的国家和地区，及时充满电很有必要。

本实用新型采用的一种给储能电池充电的方式为，将主光源102短路。参照图4，图4为本实用新型一实施例的全时感应应急照明灯具的电路结构图。灯具的主光源102设有短路开关501；在电网供电并且灯具开关101闭合的情况下，应急控制器510在未收到感应信号SMON时，通过反相的感应信号SMONB控制短路开关501闭合，使得主光源102被短路，不再发光。这样，前级AC/DC恒流控制器110输出的电流通过短路开关501给后面的储能电池202充电，也就是说，前级恒流控制器110只有储能电池202作为负载。

应急控制器510还在检测到电网供电并且灯具开关101闭合的情况下，使用储能电池202的电压BAT为感应模块120供电，并在收到感应信号SMON时，断开短路开关501，此时主光源102发光。

与图3相比，图4的感应应急控制电路中，除了将图3应急控制器中反相器315改换为或非门415、并增加反相器517之外，其余电路结构与图3类似。

下面详细描述图4电路的工作过程。在电网正常供电期间，灯具开关101闭合后，AC/DC恒流控制器110开始工作，为后面的电路提供恒定工作电流。此时，应急控制器510内部的交流启动信号ACON为高电平，充电管理电路212在该信号的启动下，监控储能电池202的电压BAT，防止过充；同时，高电平的ACON经或非门415后开启供电PMOS管314，为感应模块120供电，并通过电阻304为应急光源201提供低亮度工作电流，这里上式(2)同样适用。内部信号EMON为低电平，送到与非门316产生高电平，关闭放电PMOS管213。

在此阶段，感应模块120正常工作后，当无人(车)时其输出信号SMON为低电平，经反相器517产生高电平的SMONB去接通短路开关501，主光源102被短路不发光，也就是人(车)去灯灭(或暗)，前级AC/DC恒流控制器110的输出电流只用于对储能电池202充电。当人(车)来时，感应模块120的输出信号SMON为高电平，经反相器517产生低电平的SMONB去断开短路开关501，前级AC/DC恒流控制器110的输出电流会通过主光源102，实现人(车)来灯亮。

在电网停止供电期间，灯具开关101闭合后，AC/DC恒流控制器110无法正常工作，主光源102停止发光。此时信号EMON由低电平变为高电平，经或非门415后开启供电PMOS管314，为感应模块120供电，供电电压等于电池电压BAT；并通过电阻304为应急光源201提供低亮度工作电流，这里也适用上式(2)。

在此期间，如感应模块120检测到人或者其他移动物体，其输出信号SMON会由低电平变为高电平，高电平SMON和高电平EMON进行与非逻辑运算后得到低电平，放电PMOS管213开启，应急光源201发光提供应急照明。当人(车)离去后，感应模块120的输出信号SMON为低，同样地，由电阻304决定应急光源201的亮度，如上式(2)，此时为节能模式。在感应模块120输出信号SMON为高的情况下，由电阻304和电阻203共同决定应急光源201的亮度，适用上式(3)，此时亮度达到最大。电阻304的阻值可仍为电阻203阻值的5倍以上，故近似认为该亮度仅由电阻203决定。如要求人(车)离开后必须灯灭，去掉电阻304即可。

在灯具开关101断开的情况下，无论电网正常供电还是停电，应急控制器510内部信号ACON和EMON均为低，放电PMOS管213与供电PMOS管314均关闭，应急光源201和主光源102都不会发光。

按照本实用新型，另一种给储能电池充电的方式为，将主光源断开。参照图5，图5为本实用新型另一实施例的全时感应应急照明灯具的电路结构图。主光源102设有串联开关401。因主光源102断开后，前级AC/DC恒流控制器110输出无负载，会进入轻载打嗝模式，无法提供足够大的能量给后面的储能电池202充电，故需要额外设置AC/DC充电电路420。AC/DC充电电路420通常为交流转低压直流的恒压或者恒流控制电路。与图4相比，图5的感应应急控制电路中缺少反相器517，其余电路结构与图4类似。总体而言，图5的电路比图4更复杂、成本也更高。

图5示例中，应急控制器410在检测到电网供电并且灯具开关101闭合的情况下，使用储能电池202的电压BAT为感应模块120供电，并在收到感应信号SMON时，闭合串联开关401，主光源102发光；应急控制器410在未收到感应信号SMON时，控制串联开关401断开，使用AC/DC充电电路420对储能电池202充电。图5电路的具体工作过程与图4类似，不再赘述。

显而易见，在此描述的本实用新型可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本实用新型的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在所附权利要求书的涵盖范围之内。

Claims

1.一种感应应急控制电路，用于应急照明灯具中，所述感应应急控制电路包括应急控制器和感应模块，其中，

感应模块，供电期间在检测到人或者移动物体时，向所述应急控制器输出感应信号SMON；

应急控制器，经灯具开关连接交流电网，在检测到电网停电并且灯具开关闭合的情况下，使用灯具储能电池的电压BAT为所述感应模块供电，并在收到所述感应信号SMON时，控制所述储能电池对灯具LED应急光源进行高亮度放电。

2.如权利要求1所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述应急控制器包括电网及开关监测电路、反相器和供电PMOS管，所述感应应急控制电路还包括第一电阻，其中，

电网及开关监测电路，经所述灯具开关连接交流电网，在检测到电网停电并且灯具开关闭合的情况下，向所述反相器输出应急启动信号EMON；

反相器，输出端连接所述供电PMOS管的栅极；

供电PMOS管，源极连接所述储能电池电压BAT；漏极连接所述感应模块，并经所述第一电阻连接LED应急光源。

3.如权利要求2所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述应急控制器还包括与非门和放电PMOS管，所述感应应急控制电路还包括第二电阻，其中，

所述电网及开关监测电路在检测到电网停电并且灯具开关闭合的情况下，还向所述与非门一输入端输出应急启动信号EMON；

所述与非门的另一输入端连接所述感应信号SMON，其输出端连接所述放电PMOS管的栅极；

所述放电PMOS管的源极连接所述储能电池电压BAT，其漏极经所述第二电阻连接LED应急光源。

4.如权利要求3所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为第二电阻阻值的5倍以上。

5.如权利要求3所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述应急控制器还包括充电管理电路，其中，

所述电网及开关监测电路在检测到电网供电并且灯具开关闭合的情况下，向所述充电管理电路输出交流启动信号ACON；

所述充电管理电路与灯具LED主光源相连，在所述交流启动信号ACON的启动下，使用LED主光源的工作电流对所述储能电池充电。

6.如权利要求1所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述灯具的LED主光源设有短路开关；所述应急控制器还在检测到电网供电并且灯具开关闭合的情况下，使用所述储能电池的电压BAT为所述感应模块供电，并在收到所述感应信号SMON时，断开所述短路开关。

7.如权利要求6所述的感应应急控制电路，其特征在于，在所述电网供电并且灯具开关闭合的情况下，所述应急控制器在未收到所述感应信号SMON时，控制所述短路开关闭合，使灯具恒流控制器的输出电流仅用于对所述储能电池充电。

8.如权利要求7所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述应急控制器包括电网及开关监测电路、或非门和供电PMOS管，所述感应应急控制电路还包括第一电阻，其中，

电网及开关监测电路，经所述灯具开关连接交流电网，在检测到电网停电并且灯具开关闭合的情况下，向所述或非门一输入端输出应急启动信号EMON；在检测到电网供电并且灯具开关闭合的情况下，向所述或非门另一输入端输出交流启动信号ACON；

或非门，输出端连接所述供电PMOS管的栅极；

9.如权利要求8所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述应急控制器还包括与非门、放电PMOS管和反相器，所述感应应急控制电路还包括第二电阻，其中，

所述放电PMOS管的源极连接所述储能电池电压BAT，其漏极经所述第二电阻连接LED应急光源；

反相器，输入端连接所述感应信号SMON，经反相后的输出信号SMONB用于控制所述短路开关的断开与闭合。

10.如权利要求9所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值为第二电阻阻值的5倍以上。

11.如权利要求9所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述应急控制器还包括充电管理电路，其中，

所述充电管理电路在所述交流启动信号ACON的启动下，监控所述储能电池的电压BAT。

12.如权利要求1所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述灯具的LED主光源设有串联开关；所述应急控制器还在检测到电网供电并且灯具开关闭合的情况下，使用所述储能电池的电压BAT为所述感应模块供电，并在收到所述感应信号SMON时，闭合所述串联开关。

13.如权利要求12所述的感应应急控制电路，其特征在于，所述灯具设有与电网连接的AC/DC充电电路；在所述电网供电并且灯具开关闭合的情况下，所述应急控制器在未收到所述感应信号SMON时，控制所述串联开关断开，使用所述AC/DC充电电路对所述储能电池充电。

14.一种非全时感应应急照明灯具，包括如权利要求1至5中任一项所述的感应应急控制电路、恒流控制器、LED主光源、储能电池以及LED应急光源，其中，所述恒流控制器为LED主光源提供恒定的工作电流。

15.一种全时感应应急照明灯具，包括如权利要求6至11中任一项所述的感应应急控制电路、恒流控制器、设有短路开关的LED主光源、储能电池以及LED应急光源，其中，所述恒流控制器为所述LED主光源提供恒定的工作电流。

16.一种全时感应应急照明灯具，包括如权利要求12或13所述的感应应急控制电路、恒流控制器、设有串联开关的LED主光源、AC/DC充电电路、储能电池以及LED应急光源，其中，所述恒流控制器为所述LED主光源提供恒定的工作电流。