Светодиодный аварийный светильник (варианты)
Предлагаются варианты светодиодного аварийного светильника с режимами постоянного (SA), непостоянного (SE) и переключаемого (SA/SE) типа, являющиеся усовершенствованием светодиодных аварийных светильников по патенту РФ 
101306.. Устройства содержат аккумуляторную батарею, сетевой преобразовательный источник питания AC/DC, низковольтный преобразователь DC/DC, устройство для защиты аккумулятора от чрезмерного разряда, коммутирующее устройство для выключения рабочего режима. Особенностью аварийного светильника является применение для заряда аккумуляторной батареи и питания низковольтного преобразователя DC/DC, общего преобразовательного AC/DC источника тока, что позволяет упростить схемы, а также применение мониторов в цепях аккумулятора и светодиодной нагрузки для снижения потребляемой мощности, возможность применения, как повышающих, так и понижающих низковольтных преобразователей DC/DC, с целью широкого выбора числа элементов в аккумуляторной батарее и числа последовательных светодиодов в нагрузке. Аварийный светильник имеет повышенный КПД может использоваться в качестве электронного блока в светильниках аварийного освещения и, встраиваемых в интерьер помещений, блоков аварийного питания, а также с блоками аварийного питания и выносными светодиодными лампами. аварийный светильник (варианты)" >
Предлагаемая полезная модель относится к устройствам аварийного освещения, а более конкретно, к светодиодным аварийным светильникам.
Известны устройства аварийные светильники см., например, патент США класса 315/86, 20050007024, дата публикации 13.01 2005 г., в котором содержатся: аккумуляторная батарея, отдельное зарядное устройство, первый преобразователь сетевого напряжения в низковольтное постоянное напряжение, второй преобразователь низковольтного напряжения в напряжение, соответствующее напряжению питания источника света, управляющее устройство для переключения источников рабочего и аварийного режимов.
В указанном устройстве не предусмотрено задание уровней напряжения сети для переключения рабочего и аварийного режимов, защита аккумуляторной батареи от глубокого разряда, стабилизация светового потока в рабочем и аварийном режимах.
Известны устройства аварийных светильников постоянного действия, см., например, устройство по патенту РФ на ПМ 80299, в котором содержатся: сетевой выпрямитель, высоковольтный высокочастотный преобразователь, первый второй и третий высокочастотные выпрямители, чувствительное пороговое устройство, аккумуляторная батарея, стабилизатор тока заряда аккумуляторной батареи, блокировочный диод, предотвращающий разряд аккумуляторной батареи в рабочем режиме при наличии сетевого напряжения питания, устройство защиты аккумуляторной батареи от переразряда, низковольтный высокочастотный преобразователь, светодиодная нагрузка, низкоомный резистор датчик тока светодиодной нагрузки.
Недостатками известного устройства являются сложность схемы из-за наличия отдельного стабилизатора тока для заряда аккумуляторной батареи, наличия блокировочного диода, наличие третьего выпрямителя для питания цепей управления, потери энергии в блокировочном диоде в аварийном режиме, отсутствие функции самоблокировки устройства защиты аккумулятора при его срабатывании от снижения напряжения на аккумуляторной батарее.
Предлагается два варианта полезной модели.
Наиболее близким к обоим вариантам предлагаемой полезной модели, по назначению и устройству, является устройство аварийного светильника со светодиодными нагрузками см., патент РФ на ПМ 101306 дата публикации 10.01.2011 г.,
Первый вариант светодиодного аварийного светильника содержит: сетевой выпрямитель, высоковольтный высокочастотный преобразователь, первый высокочастотный выпрямитель, второй высокочастотный выпрямитель, чувствительное пороговое устройство, транзисторный оптрон, операционный усилитель, источник опорного напряжения, аккумуляторную батарею, первый низкоомный датчик тока заряда аккумуляторной батареи, устройство защиты аккумуляторной батареи от переразряда, низковольтный высокочастотный преобразователь, светодиодную нагрузку, второй низкоомный резистор датчик тока светодиодной нагрузки, причем: высоковольтный высокочастотный преобразователь входом подключен к выходу сетевого выпрямителя; входы первого и второго высокочастотных выпрямителей подключены к выходу высоковольтного высокочастотного преобразователя; пороговое устройство входом подключено к выходу сетевого выпрямителя, а выходом к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя; вход питания операционного усилителя, вход источника опорного напряжения и вход разблокировки устройства защиты аккумуляторной батареи подключены к выходу первого высокочастотного выпрямителя; выход источника опорного напряжения подключен к инвертирующему входу операционного усилителя; выход операционного усилителя через оптрон подключен к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя, светодиодная нагрузка подключена к выходу низковольтного высокочастотного преобразователя; второй низкоомный резистор подключен к светодиодной нагрузке и ко входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя.
Недостатком известного устройства являются повышенные: сложность схемы, себестоимость из-за применения дополнительного преобразователя напряжения для заряда аккумуляторной батареи, применения двух силовых ключей для управления работой устройства в рабочем и аварийном режимах, наличие дополнительного монитора для согласования уровней стабилизированного тока нагрузки в рабочем и аварийном режиме.
В первом варианте предложенного устройства указанные недостатки преодолены, благодаря тому, что в нем первый низкоомный резистор (датчик тока) первым выводом подключен к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи и неинвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод первого низкоомного резистора соединен с общей шиной первого и второго высокочастотных выпрямителей; положительный полюс аккумуляторной батареи подключен непосредственно к выходу второго выпрямителя, вход питания низковольтного высокочастотного преобразователя подключен непосредственно к выходу второго высокочастотного выпрямителя, а выход устройства защиты аккумуляторной батареи подключен к входу включения второго высокочастотного преобразователя.
Подсоединение аккумуляторной батареи через первый низкоомный резистор непосредственно к выходу второго выпрямителя совместно с подключением первого низкоомного резистора к неинвертирующему входу операционного усилителя позволяют достичь стабилизации тока заряда аккумуляторной батареи без применения дополнительного линейного или преобразовательного стабилизатора тока, что упрощает устройство. При подключении входа питания низковольтного высокочастотного преобразователя непосредственно к выходу второго выпрямителя устройство упрощается за счет исключения силового ключа в цепи питания и за счет исключения линейного стабилизатора, питающего первый низкоомный резистор (датчик тока) первым выводом подключен к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи и неинвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод первого низкоомного резистора соединен с общей шиной первого и второго высокочастотных выпрямителей; положительный полюс аккумуляторной батареи подключен непосредственно к выходу второго выпрямителя, вход питания низковольтного высокочастотного преобразователя подключен непосредственно выходу второго высокочастотного выпрямителя.
В предложенной полезной модели может быть применен, как повышающий низковольтный высокочастотный преобразователь, так и понижающий. Это позволяет при проектировании устройства выбирать различные сочетания числа элементов в аккумуляторной батарее и числа светодиодов в нагрузке.
Применение в цепи светодиодной нагрузки второго монитора, выход которого подсоединен к входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя, уменьшает потери энергии во втором низкоомном резисторе. Это может быть полезным в устройстве с повышенной мощностью светодиодной нагрузки, когда усложнение схемы оправдано.
При применении в устройстве дополнительного транзисторного ключа с инвертирующим входом, подсоединенным к выходу первого высокочастотного преобразователя, и выходом, подсоединенным к входу выключения низковольтного высокочастотного преобразователя, устройство может использоваться в непостоянном режиме, при котором светодиодная нагрузка включается только при отсутствии напряжения в питающей сети. В этом случае при появлении в сети питающего напряжения транзисторный ключ снижет напряжение на входе включения низковольтного высокочастотного преобразователя, останавливая его работу, ток в светодиодной нагрузке отключается.
В случае, если устройство содержит второй сетевой выпрямитель, второй транзисторный оптрон, а транзисторный ключ содержит дополнительно неинвертирующий вход, причем вход второго транзисторного оптрона подключен к выходу второго сетевого выпрямителя, а выход - к неинвертирующему входу транзисторного ключа, оно может быть использовано для переключения постоянного и непостоянного режимов, или для выключения светодиодной нагрузки при наличии напряжения в питающей сети (при этом аккумулятор остается в режиме заряда).
Шунтирование первого низкоомного резистора диодом Шоттки, устанавливаемого в направлении разряда аккумуляторной батареи, снижает рассеиваемую в первом низкоомном резисторе мощность, особенно в случае, если ток разряда аккумуляторной батареи значительно превосходит ток заряда.
Второй вариант светодиодного светильника содержат: сетевой выпрямитель, высоковольтный высокочастотный преобразователь, первый высокочастотный выпрямитель, второй высокочастотный выпрямитель, чувствительное пороговое устройство, транзисторный оптрон, операционный усилитель, источник опорного напряжения, аккумуляторную батарею, первый низкоомный датчик тока заряда аккумуляторной батареи, устройство защиты аккумуляторной батареи от переразряда, низковольтный высокочастотный преобразователь, светодиодную нагрузку, второй низкоомный резистор датчик тока светодиодной нагрузки, монитор (устройство преобразующее значение тока низкоомного резистора в значение напряжения на высокоомном резисторе), причем: первый низкоомный резистор подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи и входу монитора, высоковольтный высокочастотный преобразователь входом подключен к выходу сетевого выпрямителя; входы первого и второго высокочастотных выпрямителей подключены к выходу высоковольтного высокочастотного преобразователя; пороговое устройство входом подключено к выходу сетевого выпрямителя, а выходом к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя; вход питания операционного усилителя, вход источника опорного напряжения и вход разблокировки устройства защиты аккумуляторной батареи подключены к выходу первого высокочастотного выпрямителя; выход источника опорного напряжения подключен к инвертирующему входу операционного усилителя; выход операционного усилителя через оптрон подключен к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя, светодиодная нагрузка подключена к выходу низковольтного высокочастотного преобразователя; второй низкоомный резистор подключен к светодиодной нагрузке и ко входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя, вход монитора подключен к первому низкоомному резистору.
Недостатком второго известного варианта, как и первого варианта, также является повышенная сложность схемы и повышенная рассеиваемая мощность.
Во втором варианте предложенного устройства указанные недостатки преодолены, благодаря тому, что в нем, отрицательный полюс аккумуляторной батареи подключен к общей шиной первого и второго выпрямителей; вывод первого низкоомного резистора, не подключенного к аккумуляторной батарее, подсоединен к выходу второго высокочастотного выпрямителя; выход монитора подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, вход питания низковольтного высокочастотного преобразователя подключен непосредственно к выходу второго высокочастотного выпрямителя, а выход устройства защиты аккумуляторной батареи подключен к входу включения низковольтного высокочастотного преобразователя.
Это позволяет, как и в первом варианте устройства, исключить применение дополнительного преобразователя напряжения (или иного средства) для заряда аккумуляторной батареи, применения двух силовых ключей для управления работой устройства в рабочем и аварийном режимах, дополнительный монитор для согласования уровней стабилизированного тока нагрузки в рабочем и аварийном режиме.
Применение первого монитора в цепи заряда аккумуляторной батареи позволяет уменьшить рассеиваемую мощность в первом низкоомном резисторе за счет снижения его сопротивления и падения напряжения на нем примерно в 5-10 раз.
Аналогично первому варианту устройства во втором варианте могут быть использованы:
- низковольтный преобразователь повышающего или понижающего типов для согласования числа элементов в аккумуляторной батарее и числа светодиодов в светодиодной нагрузке,
- второй монитор в цепи светодиодной нагрузки - для снижения потерь энергии во втором низкоомном резисторе,
- транзисторный ключ с инвертирующим входом, подсоединенным к выходу первого высокочастотного преобразователя, с выходом, подсоединенным к входу включения низковольтного высокочастотного преобразователя - для устройств с непостоянным режимом работы,
- второй сетевой выпрямитель, второй транзисторный оптрон, причем транзисторный ключ содержит дополнительно неинвертирующий вход; вход второго транзисторного оптрона подключен к выходу второго сетевого выпрямителя, а выход - к неинвертирующему входу транзисторного ключа - для устройств с переключаемым постоянным и непостоянным режимами.
Полезная модель и ее варианты поясняется чертежами, приведенными на фиг.1-9. На фиг.1 показан первый вариант блок-схемы полезной модели. Приняты следующие условные обозначения:
1-выпрямитель сетевого напряжения с входом 2, выходом 3; 4-высоковольтный высокочастотный преобразователь напряжения с входом питания 5, выходом преобразованного напряжения 6, входом управления 7; 8-первый выпрямитель высокочастотного напряжения с входом 9 и выходом 10; 11-второй выпрямитель высокочастотного напряжения с входом 12 и выходом 13; 14-пороговое устройство с входом питания 15 и выходом 16; 17-транзисторный оптрон с входом 18 и выходом 19; 20-операционный усилитель с неинвертирующим входом (+) 21, инвертирующим входом (-) 22 и выходом 23; 24-источник опорного напряжения с входом питания 25 и выходом 26; 27-аккумуляторная батарея; 28-низкоомный резистор (датчик тока заряда аккумуляторной батареи 27); 29-диод Шоттки; 30-самоблокирующееся устройство защиты аккумуляторной батареи 27 от избыточного разряда с входом разблокировки 31, чувствительным к напряжению входом 32, выходом 33; 34-инвертирующий транзисторный ключ с входом 34-1 и выходом 34-2; 35-низковольтный высокочастотный преобразователь (DC/DC) с входом питания 36, входом включения 37, выходом 38, входом обратной связи 39; 40-светодиодная нагрузка; 41-второй низкоомный резистор (датчик тока светодиодной нагрузки 40).
На фиг.2 показан второй вариант блок-схемы полезной модели. В нем 42-монитор (устройство для преобразования значения напряжения на резистивном датчика тока 28 на входе (выводы 43-1 и 43-2) в пропорциональное напряжение на высокоомном выходе 44).
На фиг.3: 46-транзисторный ключ с инвертирующим входом 47, инвертирующим входом 48, выходом 49; 50-дополнительный выпрямитель сетевого напряжения, 51-балластный резистор, 52-диодный выпрямитель, 53 сглаживающий конденсатор; 54-дополнительный транзисторный оптрон с входом 55 и выходом 56.
На фиг.4 показана принципиальная схема порогового устройства 14; 57, 58-транзисторы, 59 стабилитрон, 60-конденсатор, 61-63-резисторы.
На фиг.5 показана принципиальная схема соединения устройства 30 защиты аккумуляторной батареи 27, транзисторного ключа 46 и низковольтного высокочастотного преобразователя напряжения 35; 64-67-резисторы, 68-р-п-р транзистор, 69, 70 - резисторы, 71-конденсатор, 72-резистор, 73-управляемый стабилитрон (параллельный шунт TL-431), 74,-резистор, 75-р-п-р транзистор, 76, 77-резисторы.
На фиг.6 показана принципиальная схема монитора 42 и подсоединение его выводами 43-1 и 43-2 соответственно к операционному усилителю 20 и аккумуляторной батарее 27; 78, 79-резисторы, 80, 81-р-п-р транзисторы, 82, 83 п-р-п транзисторы, 84-резистор.
На фиг.7 показано соединение выхода 33 (схемы защиты 30 аккумуляторной батареи 27 фиг.1, 2 или 3) с входом 37 низковольтного высокочастотного преобразователя 35 и элементы схемы управления выходной мощности преобразователя 35 в аварийном режиме - резистор 88, транзистор 89, резисторы 90 и 91.
На фиг.8 показан вариант принципиальной схемы повышающего низковольтного высокочастотного преобразователя напряжения 35, соединение ее с монитором 100, вторым низкоомным резистором 41 и светодиодной нагрузкой 40. На схеме: 92-управляющая микросхема (ZXCS400), 93-конденсатор, 94-дроссель, 95-диод Шоттки, 96-п - канальный полевой транзистор, 97-низкоомный резистор преобразователя, 98, 99-входы монитора 100 и 101-выход монитора.
На фиг.9 показан вариант принципиальной схемы понижающего низковольтного высокочастотного преобразователя напряжения 35.
Для реализации устройств по данной полезной модели могут быть использованы, например, следующие основные компоненты (или аналогичные):
- в высоковольтном высокочастотном преобразователе 4 (фиг.1-3) управляющая микросхема - TNY274 ÷ TNY80 Power Integration;
- в низковольтном высокочастотном преобразователе 35 (фиг.1, 3, 5, 7) управляющая микросхема - ZXCS400 Zetex;
- операционный усилитель 20 (фиг.1-3, 8) - LM258;
- транзисторный оптрон РС817 в схемах фиг.1-3 позиция 17, 54;
- управляемый стабилитрон («параллельный шунт») TL431 фиг.5 и в составе источника опорного напряжения 24 на фиг.1-3;
- монитор 42 (фиг.2, 3, 8), монитор 80 (фиг.6, 7) монитор 100 (фиг.8, 9) - ZDS1009 Zetex.
Функционирование аварийного светильника постоянного действия со светодиодными нагрузками осуществляется следующим образом:
При подключении сетевого переменного напряжения к клеммам L, N (фиг.1) на выходе 3 выпрямителя 1 появляется растущее напряжение, которое поступает на вход 5 высоковольтного высокочастотного преобразователя 4 и на вход 15 порогового устройства 14 (фиг.4), в котором сопротивления резисторов 61, 62 и напряжение стабилизации стабилитрона 59 выбраны таким образом, чтобы транзистор 57-1 был закрыт, а транзистор 57-2 был открыт при напряжении в сети менее uмин и, соответственно, транзистор 58 был открыт, а транзистор 57-закрыт при напряжении в сети более Uмакс . Значения величин Uмин и Uмакс заданы соответственно нормами ГОСТ Р МЭК60598-2-22 п.22-7 на уровнях 0,5 и 0,85 нормируемых напряжений питающей сети.
При спаде напряжения сети ниже Uмин пороговое устройство 14 отключает преобразователь 4 (фиг.1), снижая напряжение на входе управления 7, а при напряжении сети более Uмакс - включает.
Первый выпрямитель 8 обеспечивает питание операционного усилителя 20, источника опорного напряжения 24 и сброс блокировки устройства защиты 30 аккумуляторной батареи 27 через вход разблокировки 31. Второй выпрямитель 11 обеспечивает заряд аккумуляторной батареи 27, питание устройства защиты 30 аккумуляторной батареи 27 и питание низковольтного высокочастотного преобразователя 35 через вход питания 36. Напряжение с источника опорного напряжения 24 поступает на инвертирующий вход 22 операционного усилителя 20, напряжение с первого низкоомного резистора 28 - на неинвертирующий вход 21 операционного усилителя 20. При напряжении на входе 21, превышающем напряжение на входе 22, ток с выхода 23 операционного усилителя 20 через вход 18 включает оптрон 17, напряжение на его выходе 19 падает, что приводит к кратковременному отключению преобразователя 4. Этот механизм обеспечивает обратную связь с преобразователем 4 и стабилизацию т ока через резистор 28, т.е. стабилизацию тока заряда аккумулятора 27.
В аварийном режиме, когда сетевое напряжение на клеммах L, N отсутствует, напряжение на аккумуляторе 27 уменьшается и при достижении некоторого критического значения на входе 32 устройства защиты 30 аккумуляторной батареи 27 напряжение на выходе 33 уменьшается, преобразователь 35 выключается, нагрузка 40 обесточивается. Разряд аккумуляторной батареи 27 прекращается. В соответствие с п.22.6.12 ГОСТ Р МЭК60598-2-22 напряжение на входе 32 устройства защиты 30 не должно быть менее, например, Nх0,8 В (для никель кадмиевых аккумуляторов), где N - число элементов в аккумуляторной батарее 27. Выбор необходимого уровня срабатывания устройства защиты 30 производят заданием значений сопротивлений резисторов 69, 70 (фиг.5).
Преобразователь 35 (фиг.1) в рабочем и в аварийном режиме обеспечивает стабильный ток светодиодной нагрузки, благодаря обратной связи стабилизатора 36 от датчика 41 через вход обратной связи 39.
Если в устройстве используется транзисторный ключ 34, то при пропадании напряжения на клеммах L, N напряжение на входе 34-1 ключа 34 падает, и он выключается. Устройство защиты 30 (фиг.1, фиг.5) через выход 33 при этом обеспечивает включающий сигнал на входе включения 37 преобразователя 35 и светодиодная нагрузка 40 подключается. При появлении напряжения в питающей сети ключ 34 включается и отключает преобразователь 35 и светодиодную нагрузку 40. Такой режим работы характерен для непостоянных светильников.
Постоянный рабочий режим аварийного светильника возможен при отсутствии ключа 34 (фтг.1, 2), или использовании транзисторного ключа 46 (фиг.3, 5), с дополнительным неинвертирующим входом 48 (фиг.3, 5). В последнем случае подача сетевого напряжения на клемму L1 приводит к снижению напряжения на неинвертирующем входе 48 ключа 46 (фиг.5), повышению напряжения на клеммах 49 и 37, включению преобразователя 35 и светодиодной нагрузки 40. Это позволяет включать и выключать преобразователь 35 (т.н. режим переключения из постоянного в непостоянный режим) при помощи внешней коммутации клеммы L1.
Энергия батареи 27 при отсутствии напряжения в сети расходуется только на работу преобразователя 35 и питание светодиодной нагрузки 40. Схема защиты 30 аккумуляторной батареи 27 (фиг.1 и 5) потребляет незначительный ток для обеспечения работы высокоомных цепей управления (резисторы 64, 65, 68, 69, 75). По мере разряда аккумуляторной батареи напряжение на управляющем электроде регулируемого стабилитрона 72 падает, а напряжение на его катоде возрастает. В результате ток через резисторы 71 и 75, транзистор 74 выключается, на вход включения 37 преобразователя 35 разрешающее напряжение не поступает, преобразователь 35 останавливается, светодиодная нагрузка 40 отключается, и потребление схемы определяется в основном резистором 68, который имеет величину порядка десятков килом. Этого достаточно для того, чтобы после срабатывания устройства защиты 30 ток потребления соответствовал норме ГОСТ Р МЭК60598 (п.22.6.18) и аккумулятор 27 мог длительное время оставаться в неразряженном безопасном состоянии.
При срабатывании устройства защиты 30 аккумулятора 27 (фиг.5) напряжение на базе транзистора 68 падает, он открывается и шунтирует резистор 70. При этом напряжение на катоде параллельного шунта 73 повышается и устройство 30 переходит в устойчивое состояние, при котором, напряжение на катоде управляемого стабилитрона 73 высокое, транзистор 75 закрыт, стабилизатор 35 не работает. Из этого состояния устройство защиты 30 не может быть выведено при повышении напряжения на аккумуляторной батарее 27, которое возможно при сбросе тока нагрузки (тока потребления преобразователя 35). После появления сетевого напряжения на клеммах L,N напряжение на выходе 10 выпрямителя 8 через резистор 64 выключает транзистор 68, т.е. разблокирует устройство защиты 30 аккумуляторной батареи 27.
Так как ток потребления низковольтного высокочастотного преобразователя 35 обычно значительно больше, чем ток заряда аккумулятора 27 (фиг.1), то в аварийном режиме, когда питающее сетевое напряжение отсутствует, напряжение на резисторе 28 может возрасти пропорционально отношению тока потребления преобразователя 35 к току заряда аккумуляторной батареи 27 и резистор 28, в целях снижения рассеиваемой мощности, целесообразно зашунтировать диодом Шоттки в направлении тока разряда аккумуляторной батареи 27.
В случае применения монитора 42 (фиг.2, 3, 6) значение тока через резистор 28 преобразуется в значение напряжения на выходе 44 монитора 42 (фиг.1) или на резисторе 79 (фиг.6). Напряжение на выходе монитора пропорционально: сопротивлению резистора 28, току (заряда аккумулятора 27) через резистор 28 и отношению сопротивлений резисторов 79 и 78. К примеру, при токе заряда аккумулятора 27 равном 200 мА сопротивлении резистора 28-0,10 м, напряжении на выходе 44 монитора 0,2 В - отношение сопротивлений резисторов 79 и 78 составит 10:1. Это позволяет в режиме разряда аккумулятора 27, когда ток через резистор 28 (фиг.2, 3) питает преобразователь 35 и, к примеру, равен 1А, уменьшить потери в резисторе 28 до 0,1 Вт, что значительно меньше, чем при применении диода Шоттки (фиг.1), с которым рассеиваемая мощность составит 1А×0,45 В=0,45 Вт (0,45 В падение напряжения на диоде Шоттки 29).
В светодиодном аварийном светильнике, снабженном вторым выпрямителем сетевого напряжения 50 и вторым оптроном 54 (фиг.3), а также транзисторным ключом 46 (фиг.5), рабочий режим осуществляется при одновременной подаче напряжения сети на клеммы L и L1. Сигнал от клеммы L1 (фиг.3 и 5) через выпрямитель 50 и оптрон 54 поступает на неинвертирующий вход 48 и на вход включения 37 преобразователя 35. Отключение напряжения от клеммы L1 (например, при помощи дополнительного выключателя) вызывает остановку преобразователя 35 и обесточивание светодиодной нагрузки 40. Переход светодиодного светильника в аварийный режим происходит при отсутствии напряжения на клемме L.
В вариантах устройств, в которых второй низкоомный резистор 41 подключен в положительную цепь светодиодной нагрузки (фиг.8, 9) удобно использовать монитор 100. Сигнал с второго низкоомного резистора 41 преобразуется монитором 100 в напряжеие и поступает на вход обратной связи 39 низковольтного преобразователя напряжения 35.
При необходимости уменьшения тока потребления от аккумуляторной батареи низковольтного высокочастотного преобразователя 35 (фиг.7) в аварийном режиме в цепь его вывода обратной связи 39 может быть включен резистор 91, транзисторный ключ на р-п-р транзисторе 89 и резисторы 88 и 90. Эмиттер транзистора 89 подключен к регулируемому стабилитрону 73 (TL431) и в аварийном режиме на его катоде имеется стабилизированное напряжение (2,45 В). При отсутствии сетевого напряжения потенциал шины 9 (см.. фиг.1 и 7) низкий, транзистор 89 открыт.. При этом ток через резистор 90 поднимает потенциал вывода 39 обратной связи преобразователя 35 и достижение порогового напряжения на выводе 39 достигается при меньшем напряжении на резисторе 41, т.е. при меньшем токе светодиодной нагрузки 40. Снижение тока потребления преобразователя 35 в аварийном режиме часто применяют для экономии энергии аккумуляторной батареи.
Предложенные варианты устройств могут быть использованы для конструирования аварийных светильников с одним или более светодиодами различной мощности с токами 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. Светодиодный аварийный светильник, содержащий: сетевой выпрямитель, высоковольтный высокочастотный преобразователь, первый высокочастотный выпрямитель, второй высокочастотный выпрямитель, чувствительное пороговое устройство, транзисторный оптрон, операционный усилитель, источник опорного напряжения, аккумуляторную батарею, первый низкоомный датчик тока заряда аккумуляторной батареи, устройство защиты аккумуляторной батареи от переразряда, низковольтный высокочастотный преобразователь, светодиодную нагрузку, второй низкоомный резистор (датчик тока) светодиодной нагрузки, причем высоковольтный высокочастотный преобразователь входом питания подключен к выходу сетевого выпрямителя; входы первого и второго высокочастотных выпрямителей подключены к выходу высоковольтного высокочастотного преобразователя; пороговое устройство входом подключено к выходу сетевого выпрямителя, а выходом - к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя; вход питания операционного усилителя, вход источника опорного напряжения и вход разблокировки устройства защиты аккумуляторной батареи подключены к выходу первого высокочастотного выпрямителя; выход источника опорного напряжения подключен к инвертирующему входу операционного усилителя; выход операционного усилителя через оптрон подключен к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя, светодиодная нагрузка подключена к выходу низковольтного высокочастотного преобразователя; второй низкоомный резистор подключен к светодиодной нагрузке и к входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя, отличающийся тем, что первый низкоомный резистор (датчик тока) первым выводом подключен к отрицательному полюсу аккумуляторной батареи и неинвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод первого низкоомного резистора соединен с общей шиной первого и второго высокочастотных выпрямителей; положительный полюс аккумуляторной батареи подключен непосредственно к выходу второго выпрямителя, вход питания низковольтного высокочастотного преобразователя подключен непосредственно к выходу второго высокочастотного выпрямителя, а выход устройства защиты аккумуляторной батареи подключен к входу включения низковольтного высокочастотного преобразователя.
2. Светодиодный аварийный светильник по п.1, отличающийся тем, что в нем применен низковольтный высокочастотный преобразователь повышающего типа.
3. Светодиодный аварийный светильник по п.1, отличающийся тем, что в нем применен низковольтный высокочастотный преобразователь понижающего типа.
4. Светодиодный аварийный светильник по п.1, отличающийся тем, что содержит второй монитор, который входом включен в цепь светодиодной нагрузки, выходом - к входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя.
5. Светодиодный аварийный светильник по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что содержит транзисторный ключ с инвертирующим входом, подсоединенным к выходу первого высокочастотного преобразователя, а выходом подсоединенным ко входу включения низковольтного высокочастотного преобразователя.
6. Светодиодный аварийный светильник по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что содержит второй сетевой выпрямитель, второй транзисторный оптрон, а транзисторный ключ содержит дополнительно неинвертирующий вход; вход второго транзисторного оптрона подключен к выходу второго сетевого выпрямителя, а выход - к неинвертирующему входу транзисторного ключа.
7. Светодиодный аварийный светильник по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что первый низкоомный резистор зашунтирован диодом Шоттки, установленном в направлении разряда аккумуляторной батареи.
8. Светодиодный аварийный светильник, содержащий сетевой выпрямитель, высоковольтный высокочастотный преобразователь, первый высокочастотный выпрямитель, второй высокочастотный выпрямитель, чувствительное пороговое устройство, транзисторный оптрон, операционный усилитель, источник опорного напряжения, аккумуляторную батарею, первый низкоомный датчик тока заряда аккумуляторной батареи, устройство защиты аккумуляторной батареи от переразряда, низковольтный высокочастотный преобразователь, светодиодную нагрузку, второй низкоомный резистор (датчик тока) светодиодной нагрузки, монитор (устройство, преобразующее значение тока низкоомного резистора в значение напряжения на высокоомном резисторе), причем первый низкоомный резистор подключен к положительному полюсу аккумуляторной батареи и входу монитора, высоковольтный высокочастотный преобразователь входом подключен к выходу сетевого выпрямителя;
входы первого и второго высокочастотных выпрямителей подключены к выходу высоковольтного высокочастотного преобразователя; пороговое устройство входом подключено к выходу сетевого выпрямителя, а выходом - к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя; вход питания операционного усилителя, вход источника опорного напряжения и вход разблокировки устройства защиты аккумуляторной батареи подключены к выходу первого высокочастотного выпрямителя; выход источника опорного напряжения подключен к инвертирующему входу операционного усилителя; выход операционного усилителя через оптрон подключен к входу управления высоковольтного высокочастотного преобразователя, светодиодная нагрузка подключена к выходу низковольтного высокочастотного преобразователя; второй низкоомный резистор подключен к светодиодной нагрузке и ко входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя, вход монитора подключен к первому низкоомному резистору, отличающийся тем, что отрицательный полюс аккумуляторной батареи подключен к общей шине первого и второго выпрямителей; вывод первого низкоомного резистора, не подключенный к аккумуляторной батарее, подсоединен к выходу второго высокочастотного выпрямителя;
выход монитора подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, вход питания низковольтного высокочастотного преобразователя подключен непосредственно к выходу второго высокочастотного выпрямителя, а выход устройства защиты аккумуляторной батареи подключен к входу включения низковольтного высокочастотного преобразователя.
9. Светодиодный аварийный светильник по п.8, отличающийся тем, что в нем применен низковольтный высокочастотный преобразователь повышающего типа.
10. Светодиодный аварийный светильник по п.8, отличающийся тем, что в нем применен низковольтный высокочастотный преобразователь понижающего типа.
11. Светодиодный аварийный светильник по п.8, отличающийся тем, что содержит второй монитор, который входом включен в цепь светодиодной нагрузки, выходом - к входу обратной связи низковольтного высокочастотного преобразователя.
12. Светодиодный аварийный светильник по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что содержит транзисторный ключ с инвертирующим входом, подсоединенным к выходу первого высокочастотного преобразователя, а выход - ко входу включения низковольтного высокочастотного преобразователя.
13. Светодиодный аварийный светильник по любому из пп.8-11, отличающийся тем, что содержит второй сетевой выпрямитель, второй транзисторный оптрон, а транзисторный ключ содержит дополнительно неинвертирующий вход; вход второго транзисторного оптрона подключен к выходу второго сетевого выпрямителя, а выход - к неинвертирующему входу транзисторного ключа.
