CN214413083U - 一种浮地型led灯管应急照明的放电时间延长电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，包括恒流驱动电路、电压判别电路、交流电源和LED灯管，其中：交流电源用于为恒流驱动电路和LED灯管供电；恒流驱动电路连接交流电源后用于控制LED灯管的开启或关闭，恒流驱动电路采用降压型驱动电路、升压型驱动电路和升降压型驱动电路；电压判别电路连接恒流驱动电路后用于根据交流电源的供电状态，并根据供电状态控制LED灯管的恒流值、输出功率和放电时间。本实用新型通过电压判别电路，在应急照明时降低输出电流，延长LED灯管的放电时间。

Description

一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路

技术领域

本实用新型属于应急照明技术领域，具体涉及一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路。

背景技术

LED灯管通常用于市电交流供电。LED恒流电路以非隔离为主，拓扑有降压、升压与升降压等。三种主要拓扑中控制集成电路即有实地控制型，也有浮地控制型。根据GB17945-2000《消防应急灯具》：5.1.2消防应急灯具应急工作时间应不小于90min，且不小于灯具本身标称的应急工作时间；根据消防安全要求，备用照明的照度除另有规定外，不低于该场所一般照度值的10％；安全照明的照度值不低于该场所一般照明照度值的5％；疏散通道的疏散照明的照度值不低于0.5lx。根据消防安全要求公共照明场合用LED灯管一般都按比例设置应急照明灯管。

现有技术中，LED灯管常应用于公共场所，如超市照明、工厂照明、办公室照明等场合，如遇停电、火灾等情况，交流电源被切断，只能靠电池继续提供照明；而为降低成本，现有LED灯管电池容量固定且在应急照明时放电时间较短，无法为消防疏散提供更多的照明时间。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，通过电压判别电路，在应急照明时降低输出电流，延长LED灯管的放电时间。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，包括恒流驱动电路、电压判别电路、交流电源和LED灯管，其中：

所述交流电源用于为恒流驱动电路和LED灯管供电；

所述恒流驱动电路连接交流电源后用于控制LED灯管的开启或关闭，所述恒流驱动电路采用降压型驱动电路、升压型驱动电路和升降压型驱动电路；

所述电压判别电路连接恒流驱动电路后用于根据交流电源的供电状态，并根据供电状态控制LED灯管的恒流值、输出功率和放电时间。

优先地，所述电压判别电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第五电容、稳压管和光耦合器，其中：

所述光耦合器包括发光二极管和光敏三极管；

所述第五电阻一端连接第六电阻一端、第五电容一端、分压电压端和稳压管的阴极，所述稳压管的阳极连接第八电阻一端，所述第八电阻另一端连接发光二极管的阳极，所述第五电容的另一端连接第六电阻另一端和发光二极管的阴极后接地，所述光敏三极管的集电极连接连接第七电阻一端，所述光敏三极管的发射极接地。

优先地，所述恒流驱动电路包括桥式整流电路、恒流LED功率芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、储能电感和第五二极管，其中：

所述桥式整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的阳极连接交流电源一端和第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极连接第三二极管的阴极、第一电容一端和恒流LED功率芯片的多个Drain管脚，所述第三二极管的阳极连接交流电源另一端和第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接第二二极管的阳极和第一电容另一端后接地；

所述恒流LED功率芯片连接桥式整流电路和第一电容，用于通过周期性储能电感峰值电流的采样和芯片内部电路的电流闭环控制，实现高精度电流输出。

优先地，所述恒流LED功率芯片的CS管脚连接第五二极管的阴极和第三电阻一端，所述第三电阻另一端连接储能电感一端、第三电容一端、恒流LED功率芯片的GND管脚、第二电容一端和第一电阻一端后接地，所述第二电容另一端连接恒流LED功率芯片的VDD管脚，所述第三电容另一端连接恒流LED功率芯片的COMP管脚，所述恒流LED功率芯片的FB管脚连接第一电阻另一端和第二电阻一端，所述第二电阻另一端连接第四电阻一端、第四电容一端和储能电感另一端，所述第四电容另一端连接第四电阻另一端和第五二极管的阳极。

优先地，所述LED灯管正极连接第四电容一端和第四电阻一端，所述LED灯管负极连接第四电容另一端和第四电阻另一端。

优先地，所述第五电阻另一端连接第一二极管的阴极、第三二极管的阴极、第一电容一端和恒流LED功率芯片的多个Drain管脚，所述第七电阻远离光耦合器一端连接第五二极管阴极、第三电阻远离储能电感一端和恒流LED功率芯片的CS管脚。

优先地，所述恒流LED功率芯片内的开关管工作在高压端。

本实用新型的有益效果是：交流电源正常供电时，光耦合器导通，第三电阻与第七电阻并联，减小总电阻值，使恒流LED功率芯片输出正常恒流值；应急照明时，电压减小，分压电压端的电压小于稳压管的稳压值，使稳压管和光耦合器均截止，第七电阻脱离第三电阻和第七电阻的并联电路，使总阻值增大，使恒流LED功率芯片输出恒流值下降，实现输出功率下降，延长应急照明时间的目的。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的整体连接的电路图；

图2是本实用新型的恒流驱动电路的电路图。

图中标记为：1.电压判别电路，2.恒流驱动电路，21.桥式整流电路。

具体实施方式

如图1所示，一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，包括恒流驱动电路2、电压判别电路1、交流电源AC和LED灯管，其中：

交流电源AC用于为恒流驱动电路2和LED灯管供电。

如图2所示，恒流驱动电路2连接交流电源AC后用于控制LED灯管的开启或关闭，恒流驱动电路2采用降压型驱动电路、升压型驱动电路和升降压型驱动电路，恒流驱动电路2包括桥式整流电路21、恒流LED功率芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、储能电感和第五二极管D5，其中：

如图2所示，桥式整流电路21包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，第一二极管D1的阳极连接交流电源AC一端和第二二极管D2的阴极，第一二极管D1的阴极连接第三二极管D3的阴极、第一电容C1一端和恒流LED功率芯片U1的多个Drain管脚，第三二极管D3的阳极连接交流电源AC另一端和第四二极管D4的阴极，第四二极管D4的阳极连接第二二极管D2的阳极和第一电容C1另一端后接地；

如图2所示，恒流LED功率芯片U1连接桥式整流电路21和第一电容C1，用于通过周期性储能电感峰值电流的采样和芯片内部电路的电流闭环控制，实现高精度电流输出，恒流LED功率芯片U1是高度集成的恒流LED功率开关，恒流LED功率芯片U1采用了准谐振的工作模式，同时加以有源功率因素校正控制技术，实现高功率因素、低谐波失真和高效率的性能，恒流LED功率芯片U1内的开关管工作在高压端。

如图2所示，恒流LED功率芯片U1的CS管脚连接第五二极管D5的阴极和第三电阻R3一端，第三电阻R3另一端连接储能电感一端、第三电容C3一端、恒流LED功率芯片U1的GND管脚、第二电容C2一端和第一电阻R1一端后接地，第二电容C2另一端连接恒流LED功率芯片U1的VDD管脚，第三电容C3另一端连接恒流LED功率芯片U1的COMP管脚，恒流LED功率芯片U1的FB管脚连接第一电阻R1另一端和第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第四电阻R4一端、第四电容C4一端和储能电感另一端，第四电容C4另一端连接第四电阻R4另一端和第五二极管D5的阳极。

如图2所示，LED灯管正极连接第四电容C4一端和第四电阻R4一端，LED灯管负极连接第四电容C4另一端和第四电阻R4另一端。

如图2所示，当恒流LED功率芯片U1上电后，恒流LED功率芯片U1通过Drain管脚内部的高压充电电路抽取电流为VDD管脚处第二电容C2充电。当VDD管脚电容超过VDD管脚开启电压后，恒流LED功率芯片U1开始工作。之后COMP管脚电压快速上升到0.7V，而恒流LED功率芯片U1开始按照最低频率开始开关动作。之后随着COMP管脚电压的缓慢上升，输出电流、开关频率和输出电压也随之上升，通过这种方式恒流LED功率芯片U1实现了软启动并避免了启动时输出过冲。

如图2所示，在恒流LED功率芯片U1内部，只要当恒流LED功率芯片U1内部高压MOS管关断时，11V的稳压器就会从芯片的Drain管脚端抽取一定的电流给VDD管脚电容充电至11V；再当内部高压MOS管导通的时候，11V稳压器则停止工作而靠恒流LED功率芯片U1内的VDD管脚连接的第二电容C2供电以正常运行。由于恒流LED功率芯片U1的工作电流超低，所以利用从恒流LED功率芯片U1的Drain管脚抽取的电流足以使其连续稳定的工作。

如图2所示，恒流LED功率芯片U1内部开关导通后，流经恒流LED功率芯片U1的电流依次流过桥式整流电路21的高压端、恒流LED功率芯片U1多个Drain管脚、恒流LED功率芯片U1的CS管脚、第三电阻R3、储能电感、LED灯管的正极LED+、LED灯管的负极LED-和桥式整流电路21的接地端，构成恒流LED功率芯片U1导通回路；恒流LED功率芯片U1导通时在储能电感中储能，极性为储能电感左正右负；恒流LED功率芯片U1截止后储能电感放电工作过程如下：储能电感极性反转，电流从储能电感右侧，依次流经LED灯管的正极LED+、LED灯管的负极LED-、第五二极管D5、第三电阻R3、储能电感左侧构成回路。第五二极管D5为储能电感提供通路，第四电容C4给LED灯管提供储能与滤波；第三电容C3为恒流LED功率芯片U1的COMP管脚滤波；第四电阻R4为第四电容C4的放电电阻。第一电阻R1和第二电阻R2为恒流LED功率芯片U1的FB管脚的设定电阻；第三电阻R3为恒流电流值设定电阻。第一电阻R1、第三电阻R3、第二电容C2和第三电容C3均以恒流LED功率芯片U1的GND管脚为参考点。

如图2所示，恒流LED功率芯片U1逐周期采用电感峰值电流。通过对每个周期电感峰值电流的采样和内部高精度的电流闭环控制，芯片可以实现高精度的电流输出。闭环控制下的输出电流由以下公式决定：

其中，式(1)中V_{CC_REF}是恒流LED功率芯片U1内部基准电压；R_CS是电流取样电阻，即第三电阻R3。由式(1)可知，第三电阻R3的阻值决定了LED恒流值。即在规定的输入电压条件下，可近似为LED恒流值与输入电压变化无关，而只与第三电阻R3阻值相关。应急照明时允许输出功率下降为原值的10％，或者更低。应急照明的供电通常由电池升压电路提供，其输出电压一般在60V左右。为了延长电池放电时间只需改变第三电阻R3阻值即可实现。

如图1所示，电压判别电路1连接恒流驱动电路2后用于根据交流电源AC的供电状态，并根据供电状态控制LED灯管的恒流值、输出功率和放电时间，电压判别电路1包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第五电容C5、稳压管ZD1和光耦合器U2，其中：

如图1所示，光耦合器U2包括发光二极管和光敏三极管；

如图1所示，第五电阻R5一端连接第六电阻R6一端、第五电容C5一端、分压电压端Vc5和稳压管ZD1的阴极，稳压管ZD1的阳极连接第八电阻R8一端，第八电阻R8另一端连接发光二极管的阳极，第五电容C5的另一端连接第六电阻R6另一端和发光二极管的阴极后接地，光敏三极管的集电极连接连接第七电阻R7一端，光敏三极管的发射极接地。第五电阻R5另一端连接第一二极管D1的阴极、第三二极管D3的阴极、第一电容C1一端和恒流LED功率芯片U1的多个Drain管脚，第七电阻R7远离光耦合器U2一端连接第五二极管D5阴极、第三电阻R3远离储能电感一端和恒流LED功率芯片U1的CS管脚。

如图1所示，光耦合器U2中的光敏三极管在电路中相当于一个开关。交流电源AC供电时稳压管ZD1导通，光耦合器U2导通；交流电源AC断电时光耦合器U2截止，第七电阻R7与光耦合器U2集电极串联，串联后与第三电阻R3并联。

如图1所示，在交流电源AC正常供电范围内，设定第五电阻R5和第六电阻R6的分压值使稳压管ZD1导通，则光耦合器U2导通，使第七电阻R7和第三电阻R3并联，恒流LED功率芯片U1输出的恒流值可由式(2)计算确定。

如图1所示，由欧姆定律可知，并联电阻的总电阻值小于支路中的单个电阻值。由此在正常交流电源AC供电时，因为光耦合器U2导通，因此第三电阻R3与第七电阻R7并联，则恒流值由第三电阻R3和第七电阻R7的并联阻值设定；通过调节第三电阻R3和第七电阻R7的电阻比例满足恒流驱动电路2的正常恒流值；当交流电源AC断电时，由电池升压后供电，该电压只有约60V，经第五电阻R5和第六电阻R6分压后分压电压端Vc5电压小于稳压管ZD1稳压值，稳压管ZD1截止，则光耦合器U2截止，第七电阻R7脱离了第三电阻R3和第七电阻R7的并联电路，此时恒流值只由第三电阻R3设定。因第三电阻R3阻值大于第三电阻R3和第七电阻R7的并联阻值，根据式(1)可知，恒流值下降。交流电源AC断电时恒流值下降，进而恒流驱动电路2输出功率下降，实现延长电池放电时间的目的。因此，只需合理选择第五电阻R5、第六电阻R6的阻值、稳压管ZD1的稳压值与第三电阻R3的阻值即可满足应急照明时的LED工作电流。

本申请还可通过在取样电阻上并联电阻与控制开关来调节恒流LED功率芯片U1输出的恒流值来应对正常供电和应急照明状态。

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 (7)

1.一种浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：包括恒流驱动电路、电压判别电路、交流电源和LED灯管，其中：

所述交流电源用于为恒流驱动电路和LED灯管供电；

所述恒流驱动电路连接交流电源后用于控制LED灯管的开启或关闭，所述恒流驱动电路采用降压型驱动电路、升压型驱动电路和升降压型驱动电路；

所述电压判别电路连接恒流驱动电路后用于根据交流电源的供电状态，并根据供电状态控制LED灯管的恒流值、输出功率和放电时间。

2.根据权利要求1所述的浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：所述电压判别电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第五电容、稳压管和光耦合器，其中：

所述光耦合器包括发光二极管和光敏三极管；

所述第五电阻一端连接第六电阻一端、第五电容一端、分压电压端和稳压管的阴极，所述稳压管的阳极连接第八电阻一端，所述第八电阻另一端连接发光二极管的阳极，所述第五电容的另一端连接第六电阻另一端和发光二极管的阴极后接地，所述光敏三极管的集电极连接连接第七电阻一端，所述光敏三极管的发射极接地。

3.根据权利要求1所述的浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：所述恒流驱动电路包括桥式整流电路、恒流LED功率芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、储能电感和第五二极管，其中：

所述桥式整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，所述第一二极管的阳极连接交流电源一端和第二二极管的阴极，所述第一二极管的阴极连接第三二极管的阴极、第一电容一端和恒流LED功率芯片的多个Drain管脚，所述第三二极管的阳极连接交流电源另一端和第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极连接第二二极管的阳极和第一电容另一端后接地；

所述恒流LED功率芯片连接桥式整流电路和第一电容，用于通过周期性储能电感峰值电流的采样和芯片内部电路的电流闭环控制，实现高精度电流输出。

4.根据权利要求3所述的浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：所述恒流LED功率芯片的CS管脚连接第五二极管的阴极和第三电阻一端，所述第三电阻另一端连接储能电感一端、第三电容一端、恒流LED功率芯片的GND管脚、第二电容一端和第一电阻一端后接地，所述第二电容另一端连接恒流LED功率芯片的VDD管脚，所述第三电容另一端连接恒流LED功率芯片的COMP管脚，所述恒流LED功率芯片的FB管脚连接第一电阻另一端和第二电阻一端，所述第二电阻另一端连接第四电阻一端、第四电容一端和储能电感另一端，所述第四电容另一端连接第四电阻另一端和第五二极管的阳极。

5.根据权利要求3所述的浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：所述LED灯管正极连接第四电容一端和第四电阻一端，所述LED灯管负极连接第四电容另一端和第四电阻另一端。

6.根据权利要求2所述的浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：所述第五电阻另一端连接第一二极管的阴极、第三二极管的阴极、第一电容一端和恒流LED功率芯片的多个Drain管脚，所述第七电阻远离光耦合器一端连接第五二极管阴极、第三电阻远离储能电感一端和恒流LED功率芯片的CS管脚。

7.根据权利要求4所述的浮地型LED灯管应急照明的放电时间延长电路，其特征在于：所述恒流LED功率芯片内的开关管工作在高压端。

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