RU44790U1

RU44790U1 - EMERGENCY LIGHTING DEVICE

Info

Publication number: RU44790U1
Application number: RU2004137617/22U
Authority: RU
Inventors: Е.А. Ломтев; Б.В. Цыпин; Ю.М. Ежов
Original assignee: Пензенский государственный университет
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-03-27

Abstract

Предназначено для аварийного и резервного освещения в производственных, общественных и жилых зданиях и объектах различного назначения. Технический результат - упрощение достигается за счет того, что в устройство, содержащее источник питающего напряжения, аккумулятор, конденсатор и светоизлучающий диод в качестве осветительного прибора, дополнительно введены выпрямитель и стабилитрон, подключенный к выходу выпрямителя параллельно светоизлучающему диоду и аккумулятору, а вход выпрямителя соединен с источником питающего напряжения через конденсатор. 1 с.п. ф-лы, 2 илл.Designed for emergency and backup lighting in industrial, public and residential buildings and facilities for various purposes. EFFECT: simplification is achieved due to the fact that a rectifier and a zener diode connected to the output of the rectifier in parallel with the light-emitting diode and the battery are additionally introduced into the device containing the supply voltage source, battery, capacitor, and light emitting diode, and the input of the rectifier is connected to a voltage source through a capacitor. 1 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Устройство для аварийного освещения относится к области аварийного и резервного освещения и может быть использовано в производственных, общественных и жилых зданиях и объектах различного назначения.The emergency lighting device belongs to the field of emergency and backup lighting and can be used in industrial, public and residential buildings and objects for various purposes.

Известны и широко применяются устройства для аварийного и резервного освещения, содержащие осветительный прибор, аккумулятор резервного питания, выпрямитель для заряда аккумулятора и систему управления зарядом и разрядом аккумулятора. Осветительный прибор, в качестве которого могут использоваться лампы накаливания, люминесцентные лампы или светоизлучающие диоды, питается от сети рабочего освещения непосредственно или через источник питания. От этой же сети питается выпрямитель аккумулятора. При отключении сети рабочего освещения питание осветительного прибора переключается на аккумулятор. Система управления зарядом и разрядом аккумулятора исключает возможность его перезаряда и отключает аккумулятор от осветительного прибора в случае недопустимого уровня разряда, предотвращая тем самым выход аккумулятора из строя. Недостатком известных устройств является их сложность и, вследствие этого высокая стоимость, обусловленные сложностью системы управления зарядом и разрядом аккумулятора.Known and widely used devices for emergency and backup lighting, containing a lighting device, a backup battery, a rectifier for charging the battery, and a battery charge and discharge control system. A lighting device, which can be used as incandescent lamps, fluorescent lamps or light emitting diodes, is powered by a working lighting network directly or through a power source. The battery rectifier is powered from the same network. When the work light network is disconnected, the power of the lighting device switches to the battery. The battery charge and discharge management system eliminates the possibility of overcharging it and disconnects the battery from the lighting device in case of an unacceptable discharge level, thereby preventing the battery from failing. A disadvantage of the known devices is their complexity and, as a result, the high cost due to the complexity of the battery charge and discharge control system.

Из известных наиболее близким по технической сущности является источник вторичного электропитания (RU 2215354 С1 H 02 J 7/34). Его схема приведена на фиг.1. Источник вторичного электропитания содержит источник питающего напряжения 1, в качестве которого может быть питающая сеть, аккумулятор 2, разделительный диод 3, нагрузку 4, параллельно которой подключен конденсатор 5, транзистор преобразователя 6, транзистор цепи заряда 7, транзистор цепи разряда 8 (он же транзистор однотактного обратноходового шим-стабилизатора), датчик напряжения на нагрузке 9, датчик напряжения сети питания 10, а также коммутатор 11 и широтно-импульсный модулятор 12, реализующие устройство управления ключами 8, 7, 6, трансформатор 13, диод защиты 14 транзистора 7 от обратного напряжения. При использовании в качестве нагрузки осветительного прибора, например светоизлучающего диода, источник может быть использован для целей аварийного и резервного освещения.Of the known closest in technical essence is the secondary power source (RU 2215354 C1 H 02 J 7/34). Its circuit is shown in figure 1. The secondary power source contains a power supply source 1, which can be a power supply network, a battery 2, an isolation diode 3, a load 4, in parallel with which a capacitor 5, a transistor of converter 6, a charge circuit transistor 7, a discharge circuit transistor 8 (aka transistor single-cycle flyback shim-stabilizer), a voltage sensor at a load of 9, a voltage sensor of a supply network 10, as well as a switch 11 and a pulse-width modulator 12 implementing a key management device 8, 7, 6, transformation torus 13, protection diode 14 of transistor 7 against reverse voltage. When using a lighting device, such as a light emitting diode, as a load, the source can be used for emergency and backup lighting.

Представленный на чертеже источник вторичного электропитания работает следующим образом. При большом напряжении источника 1 датчик 10 вырабатывает сигнал, управляющий коммутатором 11 так, что транзистор 8 закрывается, первичная Presented on the drawing, the secondary power source operates as follows. With a high voltage source 1, the sensor 10 generates a signal that controls the switch 11 so that the transistor 8 closes, the primary

обмотка трансформатора 13 размыкается, трансформатор 13 выполняет роль дросселя, ключ 7 открывается, ключ 6 управляется импульсами широтно-импульсного модулятора 12, ширина импульсов его определяется ошибкой между заданным напряжением на нагрузке 4 (уровень стабилизации) и действующим напряжением на нагрузке 4. Так что при открытом ключе 7 и закрытом 8 элементы 13, 3, 6, 11, 12 реализуют однотактный повышающий шим-стабилизатор. Напряжение на нагрузке 4 поддерживается выше номинального напряжения аккумуляторной батареи 2 и поэтому средний ток этого преобразователя равен сумме тока нагрузки 4 и тока заряда. Чем выше напряжение сети, тем больший ток заряда аккумуляторной батареи 2.the winding of the transformer 13 opens, the transformer 13 acts as a choke, the key 7 opens, the key 6 is controlled by the pulses of the pulse-width modulator 12, its pulse width is determined by the error between the given voltage at load 4 (stabilization level) and the actual voltage at load 4. So, when open key 7 and closed 8 elements 13, 3, 6, 11, 12 implement a single-cycle boost PWM stabilizer. The voltage at the load 4 is maintained above the rated voltage of the battery 2 and therefore the average current of this converter is equal to the sum of the load current 4 and the charge current. The higher the mains voltage, the greater the charge current of the battery 2.

В случае понижения напряжения источника 1, его не хватает для поддержания заданного уровня стабилизации напряжения на нагрузке 4. При этом датчик 10 переводит коммутатор 11 в состояние, когда транзистор 6 закрывается. Транзисторы 8 и 7 работают в противофазах (если 8 открыт, 7 закрыт и наоборот). Тогда элементы 8, 13, 3, 12 и 11 образуют однотактный обратноходовый шим-стабилизатор. Когда открывается ключ 8, из аккумулятора 2 энергия передается в трансформатор 13, накапливаясь в нем, причем вторичная обмотка при этом отключена от источника 1 (транзисторы 7 и 6 закрыты). После закрывания транзистора 8 эдс вторичной обмотки трансформатора 13, суммируясь с эдс генератора 1, передается через разделительный диод 3 в нагрузку 4. В этом режиме вторичная обмотка трансформатора 13 играет роль вольт-добавки с регулируемой э.д.с. За счет противофазной работы транзисторов 7 и 8 не происходит закоротки первичной и вторичной обмоток трансформатора 13. Скважность управляющих импульсов транзистора 8, также определяясь модулятором 12, обеспечивает шим-стабилизацию напряжения на нагрузке 4.In the case of lowering the voltage of the source 1, it is not enough to maintain a given level of voltage stabilization at the load 4. In this case, the sensor 10 puts the switch 11 in the state when the transistor 6 is closed. Transistors 8 and 7 work in opposite phases (if 8 is open, 7 is closed and vice versa). Then the elements 8, 13, 3, 12 and 11 form a single-cycle flyback PWM stabilizer. When the key 8 is opened, energy is transferred from the accumulator 2 to the transformer 13, accumulating in it, the secondary winding being disconnected from the source 1 (transistors 7 and 6 are closed). After closing the transistor 8, the emf of the secondary winding of the transformer 13, being summed with the emf of the generator 1, is transmitted through the diode 3 to the load 4. In this mode, the secondary winding of the transformer 13 plays the role of a voltage-additive with an adjustable emf. Due to the out-of-phase operation of the transistors 7 and 8, the primary and secondary windings of the transformer 13 are not short-circuited. The control pulse width of the transistor 8, also determined by the modulator 12, provides PWM voltage stabilization at the load 4.

Если долгое время напряжение источника 1 равно нулю, то начинается недопустимый разряд аккумулятора 2. Напряжение на нагрузке 4 уменьшается и, достигнув определенного уровня, воздействует на коммутатор 11 так, что последний закрывает транзистор разряда 8, а транзистор заряда 7 и транзистор преобразователя 6 закрыты по цепи питания.If for a long time the voltage of source 1 is zero, then an unacceptable discharge of battery 2 begins. The voltage at load 4 decreases and, reaching a certain level, acts on switch 11 so that the latter closes discharge transistor 8, and charge transistor 7 and transistor of converter 6 are closed by power circuit.

Недостаток состоит в сложности системы управления зарядом и разрядом аккумулятора.The disadvantage is the complexity of the battery charge and discharge management system.

Предлагаемая полезная модель направлена на упрощение устройства. Это достигается тем, что в устройство для аварийного и резервного освещения, содержащее источник питающего напряжения, аккумулятор, конденсатор и светоизлучающий диод, дополнительно введены выпрямитель и стабилитрон, подключенный к выходу The proposed utility model is aimed at simplifying the device. This is achieved by the fact that in the device for emergency and backup lighting, containing a source of supply voltage, a battery, a capacitor and a light emitting diode, a rectifier and a zener diode connected to the output are additionally introduced

выпрямителя параллельно осветительному прибору и аккумулятору, а вход выпрямителя соединен с источником питающего напряжения через конденсатор.rectifier parallel to the lighting device and the battery, and the input of the rectifier is connected to a source of supply voltage through a capacitor.

Введение новых элементов и связей между ними обеспечивают решение поставленной задачи.The introduction of new elements and the relationships between them provide a solution to the problem.

На фиг.2 представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит источник питающего напряжения 1, например питающую сеть, аккумулятор 2, выпрямитель 3, светоизлучающий диод 4, конденсатор 5 и стабилитрон 6. Выпрямитель 3 подключен к источнику питающего напряжения 1 через конденсатор 5, а с выходом выпрямителя 3 параллельно соединены аккумулятор 2, стабилитрон 6 и светоизлучающий диод 4. Светоизлучающий диод 4 является нагрузкой остальной части схемы, представляющей собой источник вторичного электропитания.Figure 2 presents the structural diagram of the proposed device. The device contains a power supply source 1, for example, a mains supply, a battery 2, a rectifier 3, a light emitting diode 4, a capacitor 5, and a zener diode 6. A rectifier 3 is connected to a power supply 1 through a capacitor 5, and a battery 2, a zener diode, is connected in parallel with the output of the rectifier 3 6 and the light emitting diode 4. The light emitting diode 4 is the load of the rest of the circuit, which is a secondary power source.

Работает устройство для аварийного и резервного освещения следующим образом. При включении источника питающего напряжения 1 загорается светоизлучающий диод 4, и начинается заряд аккумулятора 2 через выпрямитель 3. Конденсатор 5 ограничивает ток заряда аккумулятора 2 на уровне предельно допустимого значения I_amax. Емкость конденсатора С_К рассчитывается по формуле:A device for emergency and backup lighting as follows. When the power supply source 1 is turned on, the light emitting diode 4 lights up and the battery 2 starts to charge through the rectifier 3. The capacitor 5 limits the charge current of the battery 2 to the maximum permissible value I _amax . Capacitor capacitance C _{K is} calculated by the formula:

, ,

где I_Дн - номинальный рабочий ток светоизлучающего диода; ω - частота сети рабочего освещения; U_Cmax - максимальное эффективное значение напряжения сети рабочего освещения; U_amin - минимально допустимое напряжение аккумулятора.where I _Dn is the rated operating current of the light emitting diode; ω is the frequency of the working lighting network; U _Cmax - maximum effective value of the voltage of the network of working lighting; U _amin - minimum allowable battery voltage.

Максимальное напряжение, до которого может зарядиться аккумулятор 2, ограничено напряжением стабилизации стабилитрона 6.The maximum voltage to which the battery 2 can be charged is limited by the stabilization voltage of the zener diode 6.

При отключении источника питающего напряжения 1 светоизлучающий диод 4 продолжает гореть, питаясь от аккумулятора 2. При этом аккумулятор постепенно разряжается. Уровень напряжения зажигания светоизлучающего диода 4 выбирается равным минимально допустимому напряжению, до которого может разрядиться аккумулятор без повреждения. При достижении этого уровня светоизлучающий диод 4 гаснет, и разряд аккумулятора прекращается.When you turn off the power supply 1, the light emitting diode 4 continues to burn, powered by battery 2. At the same time, the battery is gradually discharged. The ignition voltage level of the light emitting diode 4 is selected equal to the minimum allowable voltage to which the battery can be discharged without damage. When this level is reached, the light emitting diode 4 goes out, and the battery discharge stops.

Предлагаемое техническое решения позволяет упростить устройство для аварийного и резервного освещения за счет использования вместо сложной системы управления зарядом-разрядом аккумулятора выпрямителя 3 и стабилитрона 6.The proposed technical solution allows to simplify the device for emergency and backup lighting due to the use of a rectifier 3 and a zener diode 6 instead of a complex charge-discharge control system.

Claims

A device for emergency and backup lighting, containing a source of supply voltage, a battery, a capacitor and a light emitting diode, characterized in that, in order to simplify, a rectifier and a zener diode are connected to it, connected to the rectifier output parallel to the lighting device and the battery, and the rectifier input is connected with a power source through a capacitor.