Аварийный светодиодный потолочный светильник постоянного действия с аккумуляторами и со светодиодными нагрузками

Предлагается аварийный светильник с переключателем режимов действия постоянный/непостоянный со светодиодной нагрузкой. Устройство содержит аккумуляторную батарею, сетевой преобразовательный источник питания AC/DC, зарядное устройство с индикатором заряда, низковольтный преобразователь DC/DC, устройство для защиты аккумулятора от чрезмерного разряда, коммутирующее устройство для выключения рабочего режима. Особенностью аварийного светильника является применение первого и второго силовых ключей, компаратора, источника опорного напряжения и монитора тока светодиодной нагрузки для универсального выбора числа последовательных светодиодов в нагрузке, независимой установки тока светодиодной нагрузки в рабочем и аварийном режимах, применение понижающего высокочастотного преобразователя напряжения и монитора тока заряда аккумулятора для универсального выбора числа элементов в аккумуляторной батарее. Аварийный светильник имеет повышенный КПД, может использоваться в качестве электронного блока в светильниках аварийного освещения и встраиваемых в интерьер помещений блоков аварийного питания с выносными светодиодными лампами. Аварийный светильник может быть применен, как минимум, для работы с 1-5 светодиодами при токах 350, 500, 700 мА и более, аккумуляторными батареями с числом элементов от 2 до 6. Переключение на различные варианты применения осуществляется при помощи штыревых переключателей с джамперами, что позволяет предприятию изготовителю устройств аварийного освещения уменьшить число выпускаемых модификаций при одновременном повышении серийности электронных блоков. Указывается на возможность применения схемы аварийного светильника для организации светодиодного освещения в трех режимах: общего, дежурного и аварийного освещения.

Предлагаемое устройство относится к автономным постоянным устройствам аварийного освещения со светодиодными источниками света.

Известны устройства аварийных светильников постоянного типа, которые содержат сетевой блок питания, предназначенный для питания нагрузки в рабочем режиме, аккумуляторную батарею, устройство для заряда аккумуляторной батареи, устройство которое преобразует напряжение аккумуляторной батареи в ток нагрузки при отсутствии сетевого напряжения, например, серия изделия компании Mackwell XY6PL1/A, XY6/PL2/A, известных из промышленной практики.

(http://www.mackwell.com/PDF/WP0135.pdf).

В этих устройствах сетевой блок питания подключен к светодиодной нагрузке через высокочастотный низковольтный преобразователь.

По этой причине суммарные потери энергии в устройстве в рабочем режиме складываются из потерь энергии в сетевом блоке питания и дополнительном высокочастотном преобразователе энергии аккумулятора в ток светодиодной нагрузки. Кроме того, в таких устройствах число светодиодов, их ток потребления в рабочем и аварийном режимах и число аккумуляторных батарей зафиксированы. Эти недостатки затрудняют производителю согласовывать выпускаемую номенклатуру с требованиями рынка.

Известны аварийные светильники постоянного действия для светодиодных нагрузок, в которых частично преодолены указанные выше недостатки: см., например, патент РФ на полезную модель МПК: Н05В 41/26, 80299.

Устройство по патенту на 80299 содержит: блок сетевого питания с первым и вторым выпрямителями, высокочастотный высоковольтный преобразователь напряжения, например, обратноходовой, с изолирующим трансформатором, снабженным, по меньшей мере, двумя вторичными обмотками, пороговое устройство слежения за напряжением питающей сети, первый оптрон, первый и второй высокочастотные выпрямители, дополнительный оптрон, аккумуляторную батарею и устройство для заряда аккумуляторной батареи, самоблокирующееся устройство для защиты аккумуляторной батареи от переразряда, высокочастотный низковольтный преобразователь: в аварийном светильнике: вход высокочастотного высоковольтного преобразователя и вход порогового устройства подключен к выходу первого выпрямителя; выход порогового устройства и выход первого оптрона подключены к входу регулирования высокочастотного высоковольтного преобразователя; выходы высокочастотного высоковольтного преобразователя подключены к входам первого и второго выпрямителей, выход первого высокочастотного выпрямителя подсоединен к входу зарядного устройства, а выход зарядного устройства к аккумуляторной батарее, чувствительный вход самоблокирующегося устройства защиты аккумуляторной батареи от переразряда подключен к аккумуляторной батарее, вход разблокировки самоблокирующегося устройства защиты аккумуляторной батареи соединен с выходом первого высокочастотного выпрямителя, вход дополнительного оптрона подключен к выходу второго выпрямителя.

Устройство по патенту 80299 позволяет независимо установить ток нагрузки в рабочем и аварийном режимах, например, изменять число групп светодиодов от 1-го до 3-х или более, число светодиодов в группе от 4-х до 6-и.

В известном устройстве:

- сетевой преобразователь энергии выполнен, как стабилизатор напряжения во вторичной цепи; выход его подключен к входу первого преобразователя энергии;

- аккумуляторная батарея подключена к входу питания первого преобразователя энергии через блокировочный диод;

- зарядное устройство представляет собой линейный стабилизатор тока.

Эти особенности известного устройства снижают КПД.

В известном устройстве так же затруднительно задавать различные значения тока в цепи светодиодов независимо в рабочем и аварийном режимах, изменять число последовательно соединенных светодиодов независимо от числа элементов аккумуляторной батареи.

Целью предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков и предоставление изготовителю аварийного светильника возможности готовить различные модификации устройств при использовании общего технического решения и приспосабливать ассортимент своей продукции к требованиям рынка, увеличивать серийность и снижать суммарную себестоимость продукции. Целью предлагаемого решения является так же возможное уменьшение потерь энергии при работе устройства.

Указанные цели достигается, благодаря тому, что устройство содержит дополнительно: компаратор, источник опорного напряжения, первый и второй силовые ключи, монитор ⁽¹⁾ светодиодной нагрузки; содержит также транзисторный ключ управления затвором второго силового ключа с неинвертирующим и инвертирующим входами; первый силовой ключ подключен входом ко второму высокочастотному выпрямителю, а выходом к токовому входу монитора светодиодной нагрузки, управляющий вход первого силового ключа (затвор полевого транзистора) соединен с выходом дополнительного оптрона; второй силовой ключ подключен входом к аккумуляторной батарее, а выходом к входу высокочастотного низковольтного преобразователя; управляющий вход второго силового ключа подключен к выходу транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа; вход источника опорного напряжения подсоединен к первому высокочастотному выпрямителю; выход источника опорного напряжения подсоединен к инвертирующему входу компаратора, выход компаратора подсоединен к входу первого оптрона; токовый вход монитора светодиодной нагрузки подключен к выходу высокочастотного низковольтного преобразователя, а выход к светодиодной нагрузке; к выходу напряжения монитора светодиодной нагрузки подсоединен многосекционный делитель напряжения, одна из средних точек которого соединена с входом регулирования высокочастотного низковольтного преобразователя; одна из средних точек многосекционного делителя напряжения первого монитора подключена к неинвертирующему входу компаратора; инвертирующий вход транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа подключен к цепи первого высокочастотного выпрямителя; неинвертирующий вход транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа подключен к выходу устройства защиты аккумуляторной батареи; выход транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа подключен к затвору транзистора второго силового ключа; выход второго силового ключа соединен с инвертирующим входом компаратора.

⁽¹⁾ Монитор - токовый монитор - (CURRENT MONITOR ) устройство, в котором входной ток преобразуется в выходное напряжение, см. например, мониторы компании Zetex: ZXCT1-82 http://www.diodes.com/datasheets/ZXCT1082_87.pdf

Компаратор, источник опорного напряжения и монитор обеспечивают установку заданного тока светодиодной нагрузки и стабилизацию его при рабочем режиме устройства.

Монитор регулирует также ток светодиодной нагрузки в аварийном режиме через вход обратной связи управляющей микросхемы высокочастотного низковольтного преобразователя.

Первый силовой ключ, управляемый оптроном от второго выпрямителя сетевого напряжения позволяет включать и выключать рабочий режим аварийного светильника.

Второй силовой ключ в рабочем режиме аварийного светильника отключает высокочастотный низковольтный преобразователь, что повышает КПД устройства, а также исключает эффект подсветки светодиодов при отключении рабочего режима.

Благодаря применению монитора с низкоомным резистивным датчиком тока снижаются потери энергии в датчиках тока. Делитель выходного напряжения первого монитора и подсоединение выводов от делителя напряжения к компаратору и к управляющему входу микросхемы высокочастотного низковольтного преобразователя позволяют задавать ток светодиодной нагрузки в рабочем и аварийном режимах независимо друг от друга позволяет изготовителю устройства маневрировать модификациями аварийного светильника.

Соединение выхода второго силового ключа с инвертирующим входом компаратора позволяет предотвратить невключение высоковольтного преобразователя при переходе из аварийного режима в рабочий.

Предлагаемое устройство отличается так же тем, что зарядное устройство содержит дополнительный высокочастотный понижающий преобразователь напряжения и монитор устройства заряда аккумуляторной батареи, вход дополнительного высокочастотного понижающего преобразователя подключен к первому высокочастотному выпрямителю, токовый вход монитора зарядного устройства соединен с выходом высокочастотного понижающего преобразователя, токовый выход монитора соединен с аккумуляторной батареей, выход напряжения монитора зарядного устройства подключен к регулирующему входу дополнительного понижающего преобразователя.

Дополнительный высокочастотный понижающий преобразователь и второй монитор позволяют осуществлять заряд аккумуляторной батареи стабилизированным током при различных соотношениях между напряжением на выходе первого высокочастотного выпрямителя и напряжением на аккумуляторной батарее, которые имеют место при изменении числа светодиодов в светодиодной нагрузке или при изменении числа элементов в аккумуляторной батарее. Одновременно применение второго монитора исключает протекание тока разряда аккумуляторной батареи через датчик тока, что улучшает КПД устройства.

Предлагаемое устройство отличается так же тем, что источник опорного напряжения снабжен делителем напряжения, средняя точка которого соединена с неинвертирующим входом компаратора.

Благодаря этому отличию в устройстве реализуется первый способ регулирования тока светодиодной нагрузки в рабочем режиме.

Предлагаемое устройство отличается так же тем, что выходной делитель напряжения монитора светодиодной нагрузки выполнен многосекционным и к средним точкам делителя подключен многопозиционный переключатель, общая точка которого подключена к входу регулирования высокочастотного низковольтного преобразователя.

Это позволяет управлять током светодиодной нагрузки в аварийном режиме.

Предлагаемое устройство отличается так же тем, что к промежуточным точкам выходного делителя напряжения монитора светодиодной нагрузки подключен второй многопозиционный переключатель, общая точка которого подключена к неинвертирующему входу компаратора.

Это позволяет регулировать ток светодиодной нагрузки вторым способом. Указанные средства управления током светодиодной нагрузки в рабочем и аварийном режимах позволяют задавать в устройстве заранее заданные значения токов светодиодной нагрузки в рабочем и аварийном режимах при различном наборе используемых аккумуляторных батарей.

Техническое решение поясняется схемами, приведенными на фиг.1-5.

На фиг.1 показана блок-схема полезной модели. Приняты следующие условные обозначения: 1 - первый выпрямитель сетевого напряжения, 2 - высокочастотный высоковольтный преобразователь, например, обратно - ходового типа с более, чем одним выходом вторичного напряжения, 2-1 - вход регулирования преобразователя 2; 3 - пороговое устройство слежения за напряжением питающей сети; 4 - коммутатор выходного напряжения I, II, III - положения переключателя 4; 5 - первый оптрон; 6-компаратор, (6-1 - неинвертирующий вход, 6-2 - инвертирующий вход, 6-3 выход компаратора); 7 - первый высокочастотный выпрямитель; 8 - схема индикации тока в цепи первого высокочастотного выпрямителя; 9 - второй высокочастотный выпрямитель; 10 - источник опорного напряжения (10-1 - выход источника опорного напряжения 10; 11 - первый силовой ключ (р - канальный полевой транзистор); 12 - второй выпрямитель сетевого напряжения; 13 - дополнительный оптрон.

Элементы 1-13 (фиг.1) составляют блок сетевого питания.

Элементы: 14 - аккумуляторная батарея; 15 - монитор устройства заряда аккумуляторной батареи (15-1 - токовый вход монитора, 15-2 - токовый выход, 15-3 - выход напряжения, 16 - дополнительный высокочастотный понижающий преобразователь, (16-1 - вход, 16-2 - выход, 16-3 вход регулирования преобразователя 16), который совместно с монитором 15 составляют устройство заряда аккумуляторной батареи 14.

Элементы:17 - самоблокирующееся устройство защиты аккумуляторной батареи 14 от переразряда с входом разблокирования 17-1, выходом сигнала разрешения 17-2, чувствительным входом 17-3; 18 - второй силовой ключ (р - канальный полевой транзистор), 18-1 - вход (исток), 18-2 - выход (сток), 18-3 - затвор; 19 - транзисторный ключ управления затвором второго силового ключа 18 с неинвертирующим 19-1 и инвертирующим 19-2 входами и выходом 19-3; 20 - высокочастотный низковольтный преобразователь с входом 20-1, выходом 20-2, входом регулирования 20-3; 21 - монитор светодиодной нагрузки, преобразующий значение тока в значение напряжения (21-1 токовый вход, 21-2 токовый выход, 21-3 выход напряжения, пропорционального току входа); 22 - выходная клемма высокочастотного выпрямителя 7 (после схемы индикации 8), 23 - выходная клемма второго высокочастотного выпрямителя 9; 24 - светодиодная нагрузка (последовательно соединенная цепь светодиодов); 25 - выходной делитель напряжения монитора светодиодной нагрузки, 25-1 первый вывод делителя напряжения 25, 25-2 второй вывод делителя напряжения 25, 25-3 - вход делителя напряжения 25.

Элементы 14, 17-21 и 25 относятся к аккумуляторному блоку устройства. L - клемма, соответствующая «фазе» переменного напряжения питающей сети, L1 - вторая клемма, соответствующая «фазе» переменного напряжения питающей сети, N - клемма, соответствующая «нейтрали» питающей сети.

На фиг.2, в качестве примера конкретного применения, более подробно показана схема устройства блока сетевого питания, в состав которого входят, указанные на фиг.1 блоки 1, 213. Приняты следующие обозначения: 2-3 - управляющая микросхема, например, TNY278P компании Power Integration высокочастотного высоковольтного преобразователя 2; 2-2 - ферритовый трансформатор высокочастотного высоковольтного преобразователя 2; 26-36 - резисторы, 37-40 - конденсаторы, 41-42 - стабилитроны, 43-44 - диоды, 45 - индикаторный светодиод, 46 - стабилитрон или другой опорный прибор, например параллельный стабилизатор, 47-48 - транзисторы п-р-п - типа, 49 - транзистор р-п-р - типа, 50 - р-канальный полевой транзистор, 51, 52 - первый и второй диодные мосты, 53 и 54 - клеммы неинвертирующего входа 6-1 и инвертирующего входа 6-2 компаратора 6.

Выбор положения переключателя 4 (фиг.1, фиг.2) осуществляют таким образом, чтобы светодиодной нагрузке с минимальным числом последовательно соединенных светодиодов соответствовало минимальное напряжение на выходе переключателя 4, а максимальному числу последовательно соединенных светодиодов максимальное напряжение на выходе переключателя 4. При этом высокочастотный выпрямитель 7 следует подсоединять к выводу трансформатора 2-2, соответствующему максимальному значению напряжения. К примеру, для случая, когда светодиодная нагрузка 24 состоит из одного светодиода, переключатель 4 (фиг.2) следует поставить в положение I.

На фиг.3, в качестве примера, более подробно показана схема устройства для заряда аккумулятора 14, в состав которого входят монитор 15, например, ZDS1009 компании Zetex, и понижающий преобразователь DC/DC 16 например, NCPЗ6035

компании ON-Semi. Приняты следующие условные обозначения: 55 - низкоомный резистор-датчик тока, напряжение на котором ограничивает импульсный ток микросхемы 56 преобразователя DC/DC 16; 57 - конденсатор; 58 - резистор и 59 - конденсатор - элементы времязадающей цепочки преобразователя 16; 60 - диод Шоттки; 61 - дроссель; 62 - конденсатор; 63 - резистор; 64 - низкоомный резистор (уставка) монитора 21; 65, 66 - р-п-р - транзисторы; 67, 68 - п-р-п - транзисторы; 69 - выходной резистор монитора 15; 70 - резистор.

На фиг.3 также приведены обозначения выводов микросхемы:

Vcc - вход питания; Gnd - «земля»; Ip - вход с датчика тока 55; ТС - вход времязадающей цепочки; SE - эмиттер выходного транзистора микросхемы 56; SW - выход коллектора микросхемы 56 микросхемы.

На фиг.4, в качестве примера, более подробно показана схема устройства, выполняющего функцию преобразования энергии аккумуляторной батареи 14 в ток светодиодной нагрузки 24, а также функции управления переключением рабочего и аварийного режимов, в т.ч. функцию защиты аккумуляторной батареи 14. В состав этой части устройства входят, показанные на фиг.1 блоки 17, 18, 19, 20, 21, 24, 25. Приняты обозначения: 71-82 - резисторы; 83, 84 - р-п-р - транзисторы; 85 - микросхема параллельного шунта, например LMV431 компании National Semiconductor; 86, 87 - п-р-п - транзисторы; 88 - р - канальный транзистор второго силового ключа 18; 89 - управляющая микросхема высокочастотного преобразователя постоянного напряжения в постоянное 19, например, ZXCS 400 компании ZETEX; 90 - р-п-р-транзистор; 91 - п-р-п-транзистор; 92 - дроссель, 93 - N-канальный силовой полевой транзистор; 94 - низкоомный (единицы - десятки мОм) резистор - уставка - датчик тока истока транзистора 93; 95 - диод Шоттки; 96 - стабилитрон; 97 -конденсатор; 98-101-

резисторы; 102-103 - р-п-р - транзисторы; 104-105 - п-р-п - транзисторы; 106 - резистор; 107 - выходной резистивный делитель напряжения монитора 21; 108 - многопозиционный переключатель установок задания аварийного тока нагрузки; 109 - второй многопозиционный переключатель установок задания рабочего тока нагрузки; 110 - диод.

На фиг.4 также приведены обозначения выводов микросхемы ZXCS400:

Vcc - вход питания; GND - вывод «земля»; Drive - выход управляющего сигнала к транзисторам 90, 91 (драйверу управляющему затвором полевого транзистора 93); FB - вход обратной связи для регулирования длительности выходного импульса микросхемы 89, используется для регулирования тока в цепи светодиодной нагрузки 24; Sense - вход для сигнала обратной связи, ограничивающего импульсный ток транзистора 93. 89

На фиг.5 показан вариант применения предлагаемого устройства для организации общего, дежурного и аварийного светодиодного освещения. Приведены следующие обозначения: 111 - стандартный сетевой блок питания (стабилизатор тока), например, LPC-35-350 компании Mean Well (от 9 до 48 В, выходной ток 350 мА), 112 - устройство, для светильника аварийного освещения, соответствующее фиг.1; 113, 114 - светодиодные нагрузки, 115 - переключатель на положения I и II.

Функционирование аварийного светильника постоянного действия со светодиодными нагрузками осуществляется следующим образом:

При подключении сетевого переменного напряжения к клеммам L, N (фиг.1 и 2) на выходе выпрямителя 1 появляется растущее напряжение, которое при достижении задаваемого делителем напряжения (фиг.2) 27, 28 значения порога отпирания стабилитрона 41 включает транзистор 47 и отключает транзистор 48. Это позволяет высокочастотному высоковольтному преобразователю 2 (фиг.1 и 2) включиться. На выходах выпрямителей 7 и 9 появляется положительный потенциал. Ток от выпрямителя 7 через цепь индикатора 8 течет в направлении клеммы 22, компаратора 6, источника опорного напряжения 10, входа дополнительного высокочастотного преобразователя (фиг.1) 16, входа сброса блокировки 17-1 устройства защиты 17 аккумуляторной батареи 14, инвертирующего входа 19-2 транзисторной схемы управления 19 затвором второго силового ключа 18. Преобразователь 16 начинает заряд аккумуляторной батареи 14 через резистор-датчик тока (фиг.3) 64 второго монитора (фиг.1 и 3) 15; напряжение с резистора 69 (фиг.3) монитора 15 поступает на вход управления 16-3 (FB) преобразователя 16 (фиг.1 и 3). Значение тока заряда аккумулятора 14 определяется уровнем порогового напряжения входа FB микросхемы 56 (фиг.3), током в цепи резистора 64 и отношением значений сопротивлений резисторов 69 и 63 к напряжению на резисторе 64.

(Для микросхемы NCP603 5 UFB=300 mV). При значении сопротивления 64 - 100 мОм, резистора 63 - 1000 м и резистора 69 - 10000 м значение тока заряда аккумулятора 14 составит 300 мА.).

При подключении к сети переменного тока так же клеммы L1 (фиг.1 и 2) ток от выпрямителя 12 включит оптрон 13, который снизит потенциал затвора р - канального полевого транзистора 50 (ключа 11) и он включится. Это вызовет протекание тока через резистор-датчик тока 100 (фиг.4) и светодиодную нагрузку. На выходе первого монитора (делитель напряжения 107) появится напряжение, которое через переключатель 109 поступит на клемму 53 (фиг.2) и на неинвертирующий вход 6-1 компаратора 6. На инвертирующем входе 6-2 компаратора 6 напряжение определяется резистивным делителем 34, 35 и уровнем напряжения источника опорного напряжения 10 (фиг.1 и 2). При достижении равенства напряжений на входах 6-1 и 6-2 компаратора 6 на его выходе появится потенциал высокого уровня, который через первый оптрон 5 и регулирующий вход высокочастотного преобразователя 2 ограничит выходную мощность преобразователя 2, следовательно, установит заданное значение тока светодиодной нагрузки 24.

Установка значения тока через светодиодную нагрузку 24 в рабочем режиме осуществляется выбором положения переключателя 109 (один способ) или заданием коэффициента деления напряжения в делителе напряжения 34, 35 (другой способ).

_При уменьшении напряжения в питающей сети (фиг 1 и 2) транзистор 48 порогового устройства 3 включается, работа высокочастотного высоковольтного преобразователя останавливается, напряжение на выходах высокочастотных выпрямителей 7 и 9 снижается, напряжение на инвертирующем входе 19-2 транзисторного ключа 19 (фиг.1 и 4) падает и транзистор 88 второго силового ключа отпирается, благодаря току неинвертирующего входа 19-1, поступающего от устройства защиты 17 аккумуляторной батареи через выход 17-2.. Это вызывает включение высокочастотного низковольтного преобразователя 20 и протекание силового тока через резистор-датчик 100 монитора 21 и светодиодную нагрузку 24. Выходное напряжение монитора 21 с делителя напряжения 107 через выход 25-2 через переключатель 108 поступает на вход обратной связи (20-3, FB) микросхемы 89 высокочастотного низковольтного преобразователя 20, ограничивая (стабилизируя) нарастание тока светодиодной нагрузки 24.

Установка значения тока светодиодной нагрузки 24 в аварийном режиме осуществляется выбором положения переключателя 108 приводящего выходное напряжение со средней точки делителя напряжения в соответствие с порогом внутреннего компаратора микросхемы 89 преобразователя 20. Устройство переходит в аварийный режим работы от аккумуляторной батареи 14.

При номинальном значении напряжения на аккумуляторной батарее 14 (фиг.4) микросхема параллельного шунта 85 находится в режиме стабилизации (низкий потенциал). Соотношение сопротивлений резисторов 74 и 75 выбирают таким образом, чтобы переключение микросхемы параллельного шунта в состояние повышенного потенциала происходило тогда, когда напряжение на аккумуляторной батарее было порядка 0,9-1,0 В в расчете на один элемент аккумуляторной батареи, что соответствует требованиям ГОСТ Р МЭК 600598-2-22 для аккумуляторов, применяемых в светильниках аварийного освещения. При низком потенциале на катоде параллельного шунта 85 транзистор 84 открыт, а транзистор 83 закрыт Ток коллектора транзистора 84 поступает на неинвертирующий вход 19-1 транзисторной схемы управления 19. При этом транзистор 87 схемы управления 19 открыт и транзистор 88 открыт, второй силовой ключ 18 открыт и обеспечивает работу высокочастотного низковольтного преобразователя 20 и аварийный режим работы аварийного светильника.

При снижении напряжения аккумуляторной батареи 14 в аварийном режиме (фиг.1 и 4) микросхема параллельного шунта 85 переходит в состояние высокого потенциала, транзистор 84 выключается, потенциал базы транзистора 83 падает и он отпирается, потенциал управляющего электрода микросхемы 85 параллельного шунта дополнительно снижается, потенциал катода микросхемы параллельного шунта 85 повышается и самоблокирующееся устройство защиты 17 аккумуляторной батареи 14 переключается в устойчивое выключенное состояние, которое сохраняется даже при увеличении напряжения на выходе аккумуляторной батареи 14. При этом ток коллектора транзистора 84 отсутствует, транзистор 86 транзисторного ключа 19 выключен и транзистор 88 силового ключа 18 отключен. Этот процесс приводит к отключению высокочастотного низковольтного преобразователя 20 и предотвращает дальнейший разряд аккумуляторной батареи 14.

При восстановлении напряжения в питающей сети на клеммах только L и N после срабатывания самоблокирующегося устройства защиты аккумуляторной батареи 17 напряжение на выходе первого высокочастотного выпрямителя 7 возрастает в т.ч. на клемме 22 (фиг.1, 2 и 4). Аккумуляторная батарея 14 заряжается через высокочастотный понижающий преобразователь 16 и монитор 15, ток через резистор 71 запирает транзистор 83 и, когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает значения, превосходящего значение напряжения срабатывания устройства защиты 17 аккумуляторной батареи 14, напряжение на катоде микросхемы параллельного шунта переходит на низкий уровень, обеспечивая возможность отпирания транзистора 87; для отпирания транзистора 87 необходимо также последующее пропадание потенциала на выводе 22, т.к. при его наличии включен транзистор 86, препятствующий включению транзистора 87. Таким образом, появление потенциала на выводе 22 после срабатывания схемы защиты 17 от переразряда аккумуляторной батареи 14 - разблокирует схему защиты 17.

Если восстановление напряжения в питающей сети на клеммах только L и N произошло до срабатывания схемы защиты 17 (фиг.1) аккумуляторной батареи 14, при этом устройство находилось в аварийном режиме работы, то напряжение с выхода второго силового ключа 18 (фиг.4) блокирует инвертирующий вход 6-2 компаратора 6, Высокочастотный высоковольтный преобразователь 2 при этом запускается, т.к. его запуску не мешает наличие потенциала на неинвертирующем входе 6-1 компаратора 6. После запуска преобразователя 2 высокий потенциал на выходе высокочастотного выпрямителя 7 через инвертирующий вход 19-2 выключает транзиторный ключ 19, далее второй силовой ключ 18. При этом высокий потенциал неинвертирующего входа 6-1 снижается и не препятствует работе преобразователя 2. Диод 110 препятствует снижению потенциала на входе 6-2 компаратора 6 при выключенном ключе 18.Устройство переходит в режим заряда аккумуляторной батареи, а светодиодная нагрузка отключена.

Если восстановление напряжения в питающей сети на клеммах L, L1 и N

(фиг.1 и 4) произошло до срабатывания схемы защиты 17 аккумуляторной батареи 14, то ток второго высокочастотного выпрямителя 9 начнет протекать через резистор-датчик монитора 21 и светодиодную нагрузку 24, а напряжение с выхода 25-1, пропорциональное току светодиодной нагрузки, поступающее на неинвертируемый вход 6-1 компаратора 6 начинает участвовать в процессе стабилизации тока нагрузки. В этом случае устройство после восстановления напряжения в питающей сети переходит в рабочий режим.

Если восстановление напряжения в питающей сети на клеммах L, L1 и N

(фиг.1 и 4) произошло после срабатывания схемы защиты 17 аккумуляторной батареи 14, то на входе 6-1 компаратора 6 потенциал, который может помешать запуску преобразователя 2 отсутствует. Устройство после восстановления напряжения в питающей сети переходит в рабочий режим. Разблокировка схемы защиты 17 происходит после восстановления потенциала аккумуляторной батареи 14 до значений выше 0,9-1.0 В на элемент батареи. Для перехода (в дальнейшем) аварийного светильника в аварийный режим необходимо только снижение напряжения в питающей сети (L, N).

Ток от высокочастотного выпрямителя 7 (фиг.1 и 2) к входу 16-1 преобразователя 16 протекает (фиг.2) через резистор 32 и эмиттерный р-п - переход транзистора 49. При этом ток через коллектор транзистора 49 обеспечивает зажигание индикаторного светодиода 45. Установка уровня тока зажигания светодиода 45 может быть осуществлена выбором значения сопротивления резистора 32, а яркость свечения индикатора 45 выбором значения сопротивления резистора 33.

Реализация функции «Тест» (проверка работы устройства в аварийном режиме, предусмотренная ГОСТ Р МЭК 600598-2-22) осуществляется имитацией пропадания напряжения сети на клеммах L и N. Такая функция может быть осуществлена, например, соединением входа оптрона 5 с аккумуляторной батареей через кнопку и ограничительное сопротивление.

При установке числа последовательно соединенных светодиодов в светодиодной нагрузке (фиг.2) конструкцию трансформатора 2-2, число витков во вторичной обмотке и положение переключателя 4 следует выбирать так, чтобы напряжение на выходе высокочастотного выпрямителя 7 было достаточным для питания цепи заряда аккумуляторных батарей.

При отключенной от питающей сети клемме L1 (фиг.1 и 2) устройство может выполнять функцию непостоянного аварийного светильника, т.е. зажигать светодиодную нагрузку 24 только при отсутствии напряжения в сети.

Предложенное устройство может быть применено также и с внешним стандартным блоком сетевого питания, фиг.5 В этом случае светодиодная нагрузка может быть дополнена группами светодиодов 113, 114, включаемыми последовательно со светодиодной нагрузкой 24 (фиг.1,), но в целом питаемыми от внешнего стандартного блока сетевого питания (фиг.5). Целесообразно в таком случае использовать переключатель 115 на два положения: - I (фиг.1), когда включен стандартный блок сетевого питания и отключена клемма L1, II - когда выключен стандартный блок сетевого питания и подключена клемма L1. В первом случае используется общее освещение с переходом в аварийный режим при пропадании напряжения сети. Во втором случае устройство переключено в дежурный режим, когда подключена только светодиодная нагрузка 24 (постоянный режим аварийного светильника) и возможен переход в аварийный режим при пропадании сети.

Предложенное устройство может быть использовано для конструирования аварийных светильников с 1-4-мя или более светодиодами различной мощности с тока нагрузки 350 мА, 550 мА, 700 мА и более при длительности аварийного режима 1,2 и 3 часа при числе элементов в аккумуляторной батарее, от 2-х до 5 и более.

1. Аварийный светильник постоянного действия со светодиодными нагрузками, содержащий блок сетевого питания с первым и вторым выпрямителями, высокочастотный высоковольтный преобразователь напряжения, например, обратноходовой, с изолирующим трансформатором, снабженным, по меньшей мере, двумя вторичными обмотками, пороговое устройство слежения за напряжением питающей сети, первый оптрон, первый и второй высокочастотные выпрямители, дополнительный оптрон, аккумуляторную батарею и устройство для заряда аккумуляторной батареи, самоблокирующееся устройство для защиты аккумуляторной батареи от переразряда, высокочастотный низковольтный преобразователь; в аварийном светильнике вход высокочастотного высоковольтного преобразователя и вход порогового устройства подключены к выходу первого выпрямителя, выход порогового устройства и выход первого оптрона подключены к входу регулирования высокочастотного высоковольтного преобразователя, выходы высокочастотного высоковольтного преобразователя подключены к входам первого и второго выпрямителей, выход первого высокочастотного выпрямителя подсоединен к входу зарядного устройства, а выход зарядного устройства - к аккумуляторной батарее, чувствительный вход самоблокирующегося устройства защиты аккумуляторной батареи от переразряда подключен к аккумуляторной батарее, вход разблокировки самоблокирующегося устройства защиты аккумуляторной батареи соединен с выходом первого высокочастотного выпрямителя, вход дополнительного оптрона подключен к выходу второго выпрямителя, отличающийся тем, что содержит дополнительно компаратор, источник опорного напряжения, первый и второй силовые ключи, монитор светодиодной нагрузки, содержит также транзисторный ключ управления затвором второго силового ключа с неинвертирующим и инвертирующим входами, первый силовой ключ подключен входом к второму высокочастотному выпрямителю, а выходом к токовому входу монитора светодиодной нагрузки, управляющий вход первого силового ключа (затвор полевого транзистора) соединен с выходом дополнительного оптрона, второй силовой ключ подключен входом к аккумуляторной батарее, а выходом к входу высокочастотного низковольтного преобразователя; управляющий вход второго силового ключа подключен к выходу транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа, вход источника опорного напряжения подсоединен к первому высокочастотному выпрямителю, выход источника опорного напряжения подсоединен к инвертирующему входу компаратора, выход компаратора подсоединен к входу первого оптрона, токовый вход монитора светодиодной нагрузки подключен к выходу высокочастотного низковольтного преобразователя, а выход к светодиодной нагрузке; к выходу напряжения монитора светодиодной нагрузки подсоединен многосекционный делитель напряжения, одна из средних точек которого соединена с входом регулирования высокочастотного низковольтного преобразователя, одна из средних точек многосекционного делителя напряжения первого монитора подключена к неинвертирующему входу компаратора, инвертирующий вход транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа подключен к цепи первого высокочастотного выпрямителя, неинвертирующий вход транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа подключен к выходу устройства защиты аккумуляторной батареи, выход транзисторного ключа управления затвором второго силового ключа подключен к затвору транзистора второго силового ключа, выход второго силового ключа соединен с инвертирующим входом компаратора.

2. Аварийный светильник постоянного действия со светодиодной нагрузкой по п.1, отличающийся тем, что зарядное устройство содержит дополнительный высокочастотный понижающий преобразователь напряжения и монитор устройства заряда аккумуляторной батареи, вход дополнительного высокочастотного понижающего преобразователя подключен к первому высокочастотному выпрямителю, токовый вход монитора зарядного устройства соединен с выходом высокочастотного понижающего преобразователя, токовый выход монитора соединен с аккумуляторной батареей, выход напряжения монитора зарядного устройства подключен к регулирующему входу дополнительного понижающего преобразователя.

3. Аварийный светильник постоянного действия со светодиодной нагрузкой по п.1, отличающийся тем, что источник опорного напряжения снабжен делителем напряжения, средняя точка которого соединена с неинвертирующим входом компаратора.

4. Аварийный светильник постоянного действия со светодиодной нагрузкой по п.1, отличающийся тем, что выходной делитель напряжения монитора светодиодной нагрузки выполнен многосекционным и к средним точкам делителя подключен многопозиционный переключатель, общая точка которого подключена к входу регулирования высокочастотного низковольтного преобразователя.

5. Аварийный светильник постоянного действия со светодиодной нагрузкой по п.4, отличающийся тем, что к промежуточным точкам выходного делителя напряжения монитора светодиодной нагрузки подключен второй многопозиционный переключатель, общая точка которого подключена к неинвертирующему входу компаратора.