CN209116188U - 一种基于钛酸锂电池的超低温面阵led应急助航灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其解决了现有应急助航灯具低温环境效果差，充电时间长、电池寿命低，灯具光强低的技术问题，其设有电池模块，用于对电池模块进行充电和放电管理的电池充电模块，用于接收外界命令的无线通信模块，用于显示光强级别和电池电量的显示模块，能够进行灯珠亮度调节的LED光源模块和用于控制电池模块、电池充电模块、无线通信模块、显示模块和LED光源模块的MCU控制模块，电池模块为钛酸锂电池模块。本实用新型可广泛应于机场特殊环境下引导飞机起飞或降落应急助航照明。

Description

一种基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具

技术领域

本实用新型涉及一种照明装置，特别是涉及一种基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具。

背景技术

应急助航灯具主要应用于军用用备机场、野战机场和临时机场，在特殊环境下引导飞机起飞或降落。由于在特殊环境下才能使用，因此应急助航灯具大部分时间是放置在仓库中或流动车上。鉴于应急助航灯使用条件，目前的应急助航灯具主要存在以下问题：

1.在低温-20℃环境下，不能正常工作或工作时间特别短

目前应急助航灯多采用三元锂电池、镍氢电池或镍铬电池，这些电池最大缺点时在低温下，电池活性降低，电池容量急剧下降。

2.灯具充电时间长，电池使用寿命短

目前的应急助航灯充电时间一般都超过8个小时以上，不能满足在特殊情况下使用。另外，如果平时电池一直保持充满状态，就需要不断给电池充电，而目前的电池最迟充电次数不到500次，使用寿命过短，也无法正常满足应急助航灯具长期使用要求。

3.灯具光强低且无法调节

由于产品体积要求小而蓄电池体积大等因素影响，导致目前的应急助航灯光源功率小，整灯光强低，不能完全满足不同机场使用要求。

发明内容

本实用新型为了解决现有应急助航灯具低温环境效果差，充电时间长、电池寿命低，灯具光强低的技术问题，提供一种低温工作特性好、充电速度快、能满足不同机场光强要求的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具。

本实用新型提供一种基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其包括电池模块，用于对电池模块进行充电和放电管理的电池充电模块，用于接收外界命令的无线通信模块，用于显示光强级别和电池电量的显示模块，能够进行灯珠亮度调节的LED光源模块和用于控制电池模块、电池充电模块、无线通信模块、显示模块和LED光源模块的MCU控制模块，电池模块为钛酸锂电池模块。

优选地，钛酸锂电池模块包括钛酸锂电池，钛酸锂电池多颗23680电池先串联后并联组成。

优选地，LED光源模块包括面阵LED灯珠、能够驱动面阵LED灯珠点亮及亮度调节的驱动电路，面阵LED灯珠由倒装式LED灯珠先串联再并联组成，驱动电路对面阵LED灯珠进行恒流驱动，驱动电路驱动电流大小由MCU控制模块驱动命令来执行。

优选地，驱动电路设有驱动芯片和高频开关，高频开关上设有电流检测回馈电路。

优选地，面阵LED灯珠光源光效大于等于200Lm/W。

优选地，电池充电模块还设有保护电路，保护电路包括双二极管D3、钛酸锂电池组BT2、电阻R30、电阻R31、电阻R32、MOS管Q8和MCU控制模块组成，双二极管D3阳极与充电电源正极连接，同时双二极管D3阳极与MOS管Q8的第3引脚连接，双二极管D3阴极与钛酸锂电池组BT2正极连接，同时与电阻R30一端连接，钛酸锂电池组BT2阴极同时与电阻R31和电阻R32一端连接，电阻R32的另一端与MOS管Q8的第2引脚共同连接在充电电源负极，电阻R30、电阻R31的另一端与MOS管Q8的第1引脚分别连接MCU控制模块。

优选地，钛酸锂电池模块还设有外壳，外壳上设有触点，电池充电模块通过触点进行供电。

优选地，基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具还设有外接接口模块，外接接口模块与外部电源进行串联电源连接，向无线通信模块、显示模块、LED光源模块和MCU控制模块提供外接电源。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型采用倒装式小功率LED灯珠按照面阵方式组成LED光源，不仅能使光源光效高达200Lm/W，而且能降低LED光源使用功率，延长灯具应急工作时间；

2.本实用新型通过采用钛酸锂电池和智能化驱动技术，不仅使灯具在-45℃安全工作，而且能保证灯具在满足-45℃超低温环境下工作8小时以上；

3.本实用新型采用倒装式LED光源，耐低温、耐震动，产品耐实用性得到提高，而且产品性价比高，经济使用性强，有很强的市场推广应用价值；

4.本实用新型通过串联电源输出接口和输入接口，能方便的与其他灯具进行串接。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的整体设计原理框图；

图3是本实用新型的亮度调节控制原理框图；

图4是本实用新型的电池充电保护电路图。

附图符号说明：

1.接收天线；2.铝基LED光源板；3.铝散热器；4.配光透镜；5.密封胶圈；6.钢化玻璃；7.固定配件；8.电源线；9.散热器支撑架；10.灯具把手；11.灯具工作模式选择开关；12.灯具上壳；13.灯具外壳密封硅胶圈；14.MCU控制主板；15.钛酸锂电池盒；16.灯具下壳；17.灯具故障报价指示灯；18.光强级别选择按键；19.串联电源输出接口；20.串联电源输入接口；21.充电器电压输入触点；22.LED显示板；23.显示板固定板；24.灯具防震脚垫；100.钛酸锂电池模块；200.电池充电模块；300.外接接口模块；400.无线通信模块；500.MCU控制模块；600.显示模块；700.LED光源模块；710.低频PWM占空比输出；720.驱动芯片；730.高频开关；740.电流检测回馈；750.面阵LED灯珠。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对可本实用新型做进一步说明，以使本实用新型所属技术领域的技术人员能够容易实施本实用新型。

如图1所示，是本实用新型的结构示意图，本实用新型包括灯具上部和灯具下部，灯具上部由接收天线1、铝基LED光源板2、铝散热器3、配光透镜4、密封胶圈5、钢化玻璃6、固定配件7、电源线8、散热器支撑架9、灯具把手10、灯具工作模式选择开关11、灯具上壳12、灯具外壳密封硅胶圈13和MCU控制主板14组成；灯具下部由钛酸锂电池盒15和灯具下壳16组成，灯具下壳16上设有灯具故障报价指示灯17，光强级别选择按键18，串联电源输出接口19，串联电源输入接口20，充电器电压输入触点21，LED显示板22，显示板固定板23和灯具防震脚垫24组成。

接收天线1通过螺丝固定到灯具上壳12上，铝散热器3通过散热器支撑架9与灯具上壳12相连，铝基LED光源板2采用倒装式小功率LED灯珠通过串并联方式组成面阵LED光源，光源光效可达200Lm/W以上，铝基LED光源板2利用螺丝固定在铝散热器3上，配光透镜4通过螺丝固定在铝基LED光源板2上，密封胶圈5、钢化玻璃6与固定配件7利用螺丝一起固定在铝散热器3上，灯具上壳12利用电源线8与铝散热器3相连在一起。灯具把手10与灯具上壳12相连，通过灯具把手10可以把整个灯具提起来。灯具工作模式选择开关11通过螺丝固定在灯具上壳12上，灯具上壳12利用灯具外壳密封硅胶圈13与灯具下壳16相连。MCU控制主板14固定在灯具上壳12内部，钛酸锂电池盒15固定在灯具下壳16内部。

灯具下壳16前端的灯具故障报警指示灯17用来显示灯具内部工作出故障时进行报警指示；光强级别选择按键18，每按下一次，就改变一次光强级别，从光强1级→2级→3级→4级→5级→1级顺环选择；充电器电压输入触点21有2个，分别代表电源火线和零线，充电器电压输入触点21通过灯具下壳16与MCU控制主板14相连；LED显示板22由两行组成，每行都由5个LED灯组成，一行指示灯用来指示光强级别，另一行用来指示电池电量，LED显示板22通过显示固定板23用螺丝固定到灯具下壳16上；灯具防震脚垫24由四块组成，分别固定在灯具下壳16底部四个角上。

由图2所示，是本实用新型的整体设计原理框图，其主要控制功能由集成在MCU控制主板14上的各个模块：MCU控制模块500、电池充电模块200、电钛酸锂电池模块100、无线通信模块400、显示模块600、LED光源模块700和外接接口模块300组成。MCU控制模块500是控制核心，控制其它模块正常工作，各个模块之间的逻辑关系都通过MCU控制模块500进行控制；电池充电模块200，接受MCU控制模块500命令对电钛酸锂电池模块100进行充电、放电管理。电钛酸锂电池模块100，受MCU控制模块500指示，对其它模块进行供电和断电。无线通信模块400，接收外界命令后传递给MCU控制模块500，命令经过MCU控制模块500处理后再由其它模块执行；显示模块600，用来显示灯具光强级别和电池电量。LED光源模块700，由驱动电路和面阵LED灯珠750组成，LED光源点亮和亮度调节都由MCU控制模块500来控制。外接接口模块300，与外界进行串联电源连接，向灯具内其它模块提供外接电源。

MCU控制模块500由MCU智能芯片、晶振电路、继电器电路、接口电路组成。MCU智能芯片一般选用STM32L05芯片，用来存储控制程序，晶振电路为MCU智能芯片提供工作时钟，继电器电路由多个继电器组成，用来切换外接输入电压和钛酸锂电池工作电压。

电池充电模块200由滤波电路、整流电路、能量转换电路、充放电控制电路组成。滤波电路滤除经电源线输入的传导干扰，并把后级电路产生的干扰过滤除掉，防止干扰进入输入电源***；整流电路，把交流电整流成直流电；能量转换电路把直流电转化成高频脉冲电，提高电源转换效率；充放电控制电路，负责对钛酸锂电池充电和放电。

钛酸锂电池模块100由钛酸锂电池、保护板、外壳组成。钛酸锂电池由多颗23680电池组成，按照负载电压和负载功率先进行电池串联再进行并联；保护板由电压比较电路、温度监控电路、电源通断电路组成，保护板实时监测钛酸锂电池工作状态，一旦发现存在不良，就会通过电源通断电路切断钛酸锂电池与外界联系；外壳用来对钛酸锂电池和保护板进行物理保护；当由钛酸锂电池进行应急供电，在满足灯具光强使用要求情况下，灯具在-45℃超低温环境下可以工作8小时以上。

无线通信模块400，工作频率为230MHz，由谐振电路、电平转换电路、接口电路组成。谐振电路自动调频，自动检波，接收符合要求的无线电信号；电平转换电路，把谐振电路检出的电信号电平转化成MCU芯片能处理的数字信号电平；接口电路，负责把转换好的数字信号转递给MCU芯片。

显示模块600由LED灯珠、驱动电路、按键电路组成。LED灯珠，由多颗组成，按照条形排列，用来指示LED光源光强级别和钛酸锂电池容量；驱动电路用来驱动LED灯珠；按键电路用来接收外界人工信号，通过按键来选择光强级别。

LED光源模块700由面阵LED灯珠750、驱动电路、配光透镜、铝基板组成。面阵LED灯珠750，由多颗倒装式LED组成，根据驱动电压和电流先串接再并联；驱动电路，对面阵LED光源进行恒流驱动，驱动信号来自MCU控制模块500，驱动电流大小根据MCU控制模块500驱动命令来执行；配光透镜，完成面阵LED灯珠750的二次配光，配光光束角大小根据灯具的实际用途来确定。

外界接口模块300由输入输出插件、保护电路组成。灯具可以进行外界串接供电电源，外界输入电压通过输入插件进入灯具，电压经过MCU控制模块500处理后，经过输出插件输出到外界与其它的灯具进行串接；保护电路，对灯具进行断电高压脉冲保护，防止对灯具内其它电路模块冲击。

由图3所示，是本实用新型的面阵LED光源亮度调节控制原理框图，MCU控制模块500通过调整低频PWM占空比输出710改变驱动芯片720的调整信号，驱动芯片720控制高频开关730整流，输出不同大小的驱动电流，从而驱动面阵LED灯珠750工作。高频开关730还能够通过对电流检测回馈740调整驱动芯片720，控制高频开关730智能调整驱动电流大小，调节面阵LED灯珠750的光强级别。

由图4所示，是本实用新型的保护电路图，用于对电池充电过程进行保护。电池充电保护电路包括双二极管D3、钛酸锂电池组BT2、电阻R30、电阻R31、电阻R32、MOS管Q8和MCU控制模块500组成。双二极管D3阳极与充电电源正极连接，同时双二极管D3阳极与MOS管Q8的第3引脚连接，双二极管D3阴极与钛酸锂电池组BT2正极连接，同时与电阻R30一端连接，钛酸锂电池组BT2阴极同时与电阻R31和电阻R32一端连接，电阻R32的另一端与MOS管Q8的第2引脚共同连接在充电电源负极，电阻R30、电阻R31的另一端与MOS管Q8的第1引脚分别连接MCU控制模块500。本实用新型通过将过压、欠压、短路保护电路的断开方式，改为MCU检测模块500控制短路模式，采用MOS管Q8进行短路，保护钛酸锂电池组BT2；如果MOS管Q8出现损毁，也会出现短路的情况，不会影响到直流母线上串联的其他设备的充电。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其包括电池模块，用于对所述电池模块进行充电和放电管理的电池充电模块，用于接收外界命令的无线通信模块，用于显示光强级别和电池电量的显示模块，能够进行灯珠亮度调节的LED光源模块和用于控制所述电池模块、电池充电模块、无线通信模块、显示模块和LED光源模块的MCU控制模块，其特征在于，所述电池模块为钛酸锂电池模块。

2.根据权利要求1所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述钛酸锂电池模块包括钛酸锂电池，所述钛酸锂电池由多颗23680电池先串联后并联组成。

3.根据权利要求1所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述LED光源模块包括面阵LED灯珠、能够驱动面阵LED灯珠点亮及亮度调节的驱动电路，所述面阵LED灯珠由倒装式LED灯珠先串联再并联组成，所述驱动电路对面阵LED灯珠进行恒流驱动，所述驱动电路驱动电流大小由所述MCU控制模块驱动命令来执行。

4.根据权利要求3所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述驱动电路设有驱动芯片和高频开关，所述高频开关上设有电流检测回馈电路。

5.根据权利要求3所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述面阵LED灯珠光源光效大于等于200Lm/W。

6.根据权利要求1所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述电池充电模块还设有保护电路，所述保护电路包括双二极管D3、钛酸锂电池组BT2、电阻R30、电阻R31、电阻R32、MOS管Q8和MCU控制模块组成，所述双二极管D3阳极与充电电源正极连接，同时所述双二极管D3阳极与所述MOS管Q8的第3引脚连接，所述双二极管D3阴极与所述钛酸锂电池组BT2正极连接，同时与所述电阻R30一端连接，所述钛酸锂电池组BT2阴极同时与所述电阻R31和电阻R32一端连接，所述电阻R32的另一端与所述MOS管Q8的第2引脚共同连接在充电电源负极，所述电阻R30、电阻R31的另一端与所述MOS管Q8的第1引脚分别连接所述MCU控制模块。

7.根据权利要求6所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述钛酸锂电池模块还设有外壳，所述外壳上设有触点，所述电池充电模块通过所述触点进行供电。

8.根据权利要求1所述的基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具，其特征在于，所述基于钛酸锂电池的超低温面阵LED应急助航灯具还设有外接接口模块，所述外接接口模块与外部电源进行串联电源连接，向所述无线通信模块、显示模块、LED光源模块和MCU控制模块提供外接电源。