專利名稱：免維護家用應急照明指示燈的制作方法
技術領域：
免維護家用應急照明指示燈技術領域[0001]本實用新型涉及一種LED照明指示燈，尤其涉及一種電容儲能LED照明指示燈。
技術背景[0002]在企業(yè)、商場、學校等公共建筑，都必須按消防法要求設置應急指示牌，當停電、地震、火災等災難發(fā)生時，應急指示牌可以引導公眾逃生。[0003]目前，在居民樓的公共空間(如樓道內(nèi))尚未強制安裝應急指示牌，而居民家中更是沒有安裝應急指示牌。究其原因，主要有以下幾點(1)居民對自家環(huán)境及樓道環(huán)境比較熟悉，無須指示路徑。(2)由于使用蓄電池作為電能量存儲元件，因此需經(jīng)常維護，最理想的情況也是每隔3 5年必須更換電池；(3)價格高；⑷需要專門安裝空間；(5)能耗較高， 目前所用消防指示燈始終處于點亮狀態(tài)。雖然這些燈的功率不大，但長年點亮仍需消耗一定的電能量。一旦將其推廣到家庭使用，由于數(shù)量的龐大，將大大增加能源的消耗。[0004]專利200420105148. 3和200520066203. 7分別提供了使用法拉電容作為電量存儲方案的應急燈，但它們都是用作照明燈具，設計思想、工作條件與本實用新型并不相同。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型就是針對以上問題而提出的解決方案。雖然居民對路徑熟悉，但停電時仍有照明的需求，尤其在災難發(fā)生對住房結(jié)構(gòu)造成造壞時更不可缺少照明功能。本實用新型為民居提供了斷電時的應急照明功能。它具有如下特性[0006](1)自身功耗小。這個指示燈在有電時是不點亮的，只在停電時點亮。電能量只為儲能電容補充電量，電路幾乎不消耗任何能量。[0007](2)免維護。由于使用法拉電容作為儲能元件，因此不存在蓄電池所需的定期維護和更換問題。電路非常簡單、功耗極低、長期處于通電狀態(tài)，元器件工作于其自然物理特性狀態(tài)，不易損壞也不會出錯，可以數(shù)十年時間內(nèi)無需任何維護而隨時保持其功能。[0008]C3)本設計是在家庭中布置多個小功率固定地點的光源。其體積非常小，可以安裝于現(xiàn)有的家用電器中。目前主要設計為安裝于86型家用電源插座中(但不限于安裝于這一插座中)，利用插座的空間安放電路并對其面板略加改造增加發(fā)光管。[0009]綜上所述，這一應急燈可以作為家庭最后一道防線，在其他任何一種光源(用交流電供電的燈、電筒、蠟燭等)因為斷電、沒有電池、找不到等原因而不能使用時發(fā)揮作用。[0010]本實用新型是這樣工作的[0011]電路包括電容限流電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、充電電路、LED驅(qū)動電路和控制電路等部分組成。220V電源通過電容限流后進入整流電路，得到直流電源。直流電源經(jīng)過穩(wěn)壓電路后得到穩(wěn)定的直流電源，這一電源為法拉電容充電。當有交流電源時，控制電路使得發(fā)光二極管(LED)不發(fā)光；當交流電源停電時，控制電路使用法拉電容內(nèi)存儲的電荷放電來使發(fā)光二極管(LED)發(fā)光。3
[0012]圖1是免維護家用應急照明指示燈的原理圖。[0013]圖2是實施例1制作的外形圖。[0014]具體實施方法[0015]
以下結(jié)合附圖詳細說明實施方案例1。[0016]1.電路工作原理[0017]圖1中，電容Cl是限流電容，R2用作電容Cl的泄放電阻。電阻Rl與電容Cl串聯(lián)，用于防止上電時的浪涌電流，防止穩(wěn)壓二極管的損壞。[0018]電容 Cl 選用 0. 022uf/400V 的 CBB 電容。[0019]其容抗為[0020]XC = 2^=2X 3.14 χ SO χ Q.C22 χ HP = 145 X 1仰[0021]如此小容量的電容將只能提供不超過2mA的電流，該電流并非用來點亮LED，而是用來為儲能電容充電。使用小容量電容帶來的優(yōu)點很多，包括但不限于成本降低，各元件可靠性提高，功耗降低等。[0022]由于正常工作時電流極小，因此，電阻Rl的阻值選擇為1K，其平均功耗不超過 4mW，而它能將通電瞬間的電流限制為不超過310mA，這完全在5. 6V/2W穩(wěn)壓二極管的承受范圍之內(nèi)，即使經(jīng)常通、斷電，穩(wěn)壓二極管也不會損壞。[0023]二極管Dl和D2組成了整流電路，將交流電變?yōu)橹绷麟?。二極管D4是一只5. 6V/2W 的穩(wěn)壓二極管，它將直流電壓穩(wěn)定為5. 6V。這一直流電源通過二極管D3隔離后為法拉電容 C3充電。[0024]當有交流電源時，電容C2兩端的電壓為5. 6V。PNP型三極管Ql的基接接在電容 C2的正極，這一電壓值比其發(fā)射極電壓還要高，因此，Ql不能導通，發(fā)光二極管D5不能點亮。當斷電發(fā)生時，電容C2通過電阻R3放電，其兩端的電壓很快下降，由于二極管D3的隔離作用，法拉電容不會通過電阻R3放電。當C2兩端電壓下降到低于電容C3兩端電壓時， PNP型三極管Ql滿足導通條件，C3通過限流電阻R5向超高亮發(fā)光二極管D5供電，D5點亮。 電容C3可以根據(jù)需要取值，以2. 2F拉為例，充滿電后可以讓LED有足夠的亮度點亮20分鐘，此后亮度逐漸衰減，1個小時以后會完全熄滅。[0025]圖2是安裝在86型面板上的外形圖，其頂部的圓形就是LED照明燈。[0026]2.電路特性分析[0027]由于二極管都有開啟電壓，低于開啟電壓時，二極管不能導通。高亮發(fā)光二極管的開啟電壓約為3V，因此，當發(fā)光二極管熄滅時，電容C3兩端仍有3V電壓，或者說有50%的電荷量未被充分利用。如果使用更復雜的升壓、恒流驅(qū)動電路，可以顯著延長LED點亮的時間和改善LED發(fā)光亮度的一致性。但是這會使電路變復雜、造價增加、降低工作的可靠性， 得不償失。因此，本電路只用了最簡單的發(fā)光二極管驅(qū)動電路。如果需要更長的照明時間或者點亮更多的LED，可以加大電容C2的容量。[0028]電容Cl選擇如此之小帶來的唯一影響是當C3中尚未儲存電荷時，需要很長的時間才能將電荷充滿。根據(jù)具體電路所選擇的電容C3的容量的不同，這個時間可能需要10 多個小時至幾十個小時。以例1所用2. 2F法拉為例，實測需12小時。也就是本電路在首次投入使用或者在發(fā)生長時間停電導致電容Cl完全放電的情況下，如果來電后不足12小時又發(fā)生停電，那么本電路可能不起作用或者LED發(fā)光的時間會縮短。但是對于這個電路的具體應用來說，這并不是問題，因為這個應急指示燈的工作往往是數(shù)年一遇、數(shù)十年一遇甚至終其一生也不會遇到。因此，這個電路可以在性能、價格上做到最好的折衷，便于市場的接受。[0029] 電容Cl長期接入交流電源會對其壽命有所影響，主要表現(xiàn)在其容量會有所下降。 這也是電容降壓限流電路不能長期接入電路的原因。而從本電路工作原理的分析來看，電容Cl容量的下降導致的唯一后果就是會令法拉電容C3的充電時間變得更長一些，而這對于正常使用并無影響。因此，這也是本電路可以長期免維護正常工作的原因。
權利要求1.一種免維護家用應急照明指示燈，其特征在于使用法拉電容作為電能量存儲元件， 使用高亮發(fā)光二極管(LED)作為照明元件，電路包括限流電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、充電電路、LED驅(qū)動電路和控制電路等部分組成，220V電源通過限流后進入整流電路，得到直流電源；直流電源經(jīng)過穩(wěn)壓電路后得到穩(wěn)定的直流電源，這一電源為法拉電容充電，當有交流電源時，控制電路使得發(fā)光二極管(LED)不發(fā)光；當交流電源停電時，控制電路使用法拉電容內(nèi)存儲的電荷放電來使發(fā)光二極管(LED)發(fā)光。
2.根據(jù)權利要求1所述的應急照明指示燈，其特征在于交流電源供電時，交流電源僅用于為儲能電容充電，電路提供的電流不足以達到發(fā)光二極管的額定工作電流，電路具有微功耗的特點。
3.根據(jù)權利要求1所述的應急照明指示燈，其特征在于交流電源供電時，發(fā)光二極管 (LED)不發(fā)光，當交流電源停止供電時，發(fā)光二極管(LED)發(fā)光。
專利摘要一種免維護家用應急照明指示燈，使用法拉電容作為電能量存儲元件，使用高亮發(fā)光二極管(LED)作為照明元件，電路包括限流電路、整流電路、穩(wěn)壓電路、充電電路、LED驅(qū)動電路和控制電路等部分組成，220V電源通過限流后進入整流電路，得到直流電源；直流電源經(jīng)過穩(wěn)壓電路后得到穩(wěn)定的直流電源，這一電源為法拉電容充電，當有交流電源時，控制電路使得發(fā)光二極管(LED)不發(fā)光；當交流電源停電時，控制電路使用法拉電容內(nèi)存儲的電荷放電來使發(fā)光二極管(LED)發(fā)光。由于不必使用蓄電池作為儲能元件及本電路設計的特點，可以做到燈的常年免維護，并可實現(xiàn)極長的工作壽命，真正實現(xiàn)“有備無患”。
文檔編號H02J15/00GK202334980SQ20112025024
公開日2012年7月11日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權日2011年7月7日
發(fā)明者周堅 申請人:周堅