阅读说明：本技术 一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路及其实现方法 (Constant-current voltage reduction circuit for emergency evacuation marker lamp and implementation method thereof ) 是由 黄岭 宁卫国 袁科 郑达 胡启维 于 2021-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路,主要解决现有应急疏散标志灯中LED电路结构及功率调节方式复杂,整个灯具设计成本高且浪费能源的问题。该恒流降压电路包括LED灯组、线性稳压模和控制模块；所述LED灯组输入端接输入电压,所述线性稳压模块串联于LED灯组的输出端,所述控制模块的输入端串联于线性稳压模块的输出端,所述控制模块内还设置有若干用于实现LED灯组功率调节的电阻。通过上述设计,本发明合理利用线性稳压模块的特性,以最简单、灵活、有效的方式同时实现了LED灯组的恒流驱动和功率调节,并简化了电路结构,降低了能源消耗及整体设计和生产成本,大幅提高了应急疏散标志灯灯具效率。因此,本发明适于推广应用。(The invention discloses a constant-current voltage reduction circuit for an emergency evacuation marker lamp, which mainly solves the problems that an LED circuit structure and a power regulation mode in the conventional emergency evacuation marker lamp are complex, the design cost of the whole lamp is high, and energy is wasted. The constant-current voltage reduction circuit comprises an LED lamp bank, a linear voltage stabilizing die and a control module; the LED lamp bank power regulation system is characterized in that the input end of the LED lamp bank is connected with an input voltage, the linear voltage stabilization module is connected in series with the output end of the LED lamp bank, the input end of the control module is connected in series with the output end of the linear voltage stabilization module, and a plurality of resistors used for realizing the power regulation of the LED lamp bank are further arranged in the control module. Through the design, the characteristics of the linear voltage stabilizing module are reasonably utilized, the constant current driving and the power regulation of the LED lamp set are simultaneously realized in the simplest, flexible and effective mode, the circuit structure is simplified, the energy consumption and the overall design and production cost are reduced, and the lamp efficiency of the emergency evacuation marker lamp is greatly improved. Therefore, the invention is suitable for popularization and application.)

一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路及其实现方法

技术领域

本发明涉及消防

技术领域

，具体地说，是涉及一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路及其实现方法。

背景技术

应急疏散标志灯是疏散系统中必不可少的设备，也是火灾发生时引导人们逃生的有力工具。近年来LED灯凭借其体积小、能耗低、寿命长等特点在应急疏散标志灯中得到广泛应用，但目前对于应急疏散标志灯这种小功率灯具的LED驱动和控制方法上还较为复杂，其大多是采用LED驱动芯片加一些大电容、大电感等外围器件驱动LED、单片机供电芯片为单片机供电，再通过单片机输出控制信号实现LED驱动和控制，例如图1所示的电路。另外，这类应急疏散标志灯具大多都是通过PWM的方式进行功率调节，功率调节的意义在于，未有紧急情况发生时，需要LED灯组持续保持低亮状态；当有紧急情况发生时，需要LED灯组持续保持高亮状态，以便于起到疏散和指示作用。

上述LED驱动和功率调节的方式，不仅电路结构复杂、元器件种类繁多，且采用PWM进行功率调节的方式也比较复杂，导致整个电路设计成本很高，这样的后果也造成了市面上的疏散灯具生产成本普遍偏高。且采用此方式控制小功率灯具的效率很低，一般最高只能达到百分之五十左右，造成了大量的能源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路及其实现方法，主要解决现有应急疏散标志灯中LED电路结构及功率调节方式复杂，整个灯具设计成本高且浪费能源的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路，包括LED灯组、线性稳压模和控制模块；

所述LED灯组输入端接输入电压，所述线性稳压模块串联于LED灯组的输出端，所述控制模块的输入端串联于线性稳压模块的输出端，所述控制模块内还设置有若干用于实现LED灯组功率调节的电阻。

具体地，在本发明中，所述控制模块内还设置有单片机；所述电阻为上拉电阻，其一端连接于线性稳压模块的输出端，另一端连接于控制模块中单片机的I/O口；或者，所述电阻为下拉电阻，其一端接地，另一端连接于控制模块中单片机的I/O口。

进一步地，在本发明中，所述LED灯组由多颗LED灯珠串联组成。

基于上述的恒流降压电路，本发明还提供了一种用于应急疏散标志灯的恒流降压方法，包括如下步骤：

(S1)消防总线为电路提供输入电压U；

(S2)输入电压U经LED灯组降压后输出U₁供线性稳压模块使用，线性稳压模块将电压U₁进行降压、稳压处理后输出U₂为控制模块提供驱动电压，此时，根据线性稳压模块消耗电流与输入电流相等的特性，I₁＝I₂，I₁为流过LED灯组的输入电流，I₂为控制模块中电阻的消耗电流，且I₂恒定，即实现了LED的恒流点亮；具体原理为：由于驱动电压U₂和控制模块中的电阻R值是固定的，根据I₂＝U₂/R，则此时控制模块中电阻R消耗的电流I₂是恒定不变的，根据线性稳压模块消耗电流与输入电流相等的关系，可得知流过LED灯组的电流I₁也是恒定不变的，则此时LED为恒流点亮的状态；

(S3)通过改变控制模块中的电阻阻值，使控制模块中电阻的消耗电流I₂改变从而改变流过LED灯组的电流I₁，使得LED灯组保持恒流点亮的同时实现功率调节。

具体地，在本发明中，所述步骤(S3)中，改变控制模块中的电阻阻值的方法为：根据实际需要，采用步进的方式使控制模块中的单片机通过输出高低电平，使接入电阻的I/O口部分或全部导通。

作为优选，所述U₂小于等于5V，优选3.3V。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设计巧妙，其将LED灯组、线性稳压模块及控制模块串联，充分利用了线性稳压模块的特性，使整个电路接入消防总线后，首先实现了LED灯组的驱动，输入电压通过LED灯组分压后，由线性稳压模块进行降压处理，再实现控制模块的驱动，如此可以减少现有技术中控制模块驱动芯片部分的能源消耗，实现节能；同时，本发明方案利用线性稳压模块的输入电流与消耗电流的关系特性，通过控制模块中单片机I/O口的开闭，使控制模块的电阻阻值发生变化，即可使LED灯组恒流点亮的同时实现LED灯组的功率调节。

(2)本发明具有电路结构简单、便于调节的特点，在本发明方案中，只需根据实际情况调节电阻的电阻值，即可使LED灯组保持在恒流稳定状态的同时实现LED灯组的功率调节。可见，相比现有的采用独立的控制电路实现LED灯组的驱动和控制的方案，本发明无需额外增加控制电路，也无需采用PWM的方式进行功率调节，而是直接利用输入电流与消耗电流相同的方式实现LED灯组的恒流点亮，并利用电阻值的变化实现功率调节。

因此，本发明不仅降低了电路设计的复杂性，减少了电路构件的元器件种类(至少减少了一个电感、一个驱动芯片以及一个大电容)，而且降低了能源消耗及整体设计和生产成本，并且可大幅提高应急疏散标志灯灯具效率。相比现有技术，本发明在使用灵活性和场景适用性上更强。

附图说明

图1为现有技术中LED灯组的驱动和控制电路原理图。

图2为本发明-实施例中电阻为上拉形式的电路结构示意图。

图3为本发明-实施例中电阻为下拉形式的电路结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种用于应急疏散标志灯的恒流降压电路，其通过改变LED灯组的恒流驱动和功率调节方式，实现能源消耗以及电路设计和生产成本的大幅降低，有利于应急疏散标志灯的推广。

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

根据本发明的一个优选实施例，如图2、3所示，该恒流降压电路包括LED灯组、线性稳压模块和控制模块，其中，LED灯组的输出端串联线性稳压模块的输入端，而线性稳压模块的输出端则串联控制模块。本实施例中，线性稳压模块可采用线性稳压芯片或DC-DC芯片，利用线性稳压模块的特性，结合整个电路结构的设计，既实现了LED灯组的恒流驱动，也实现了控制模块的驱动，如此可以简化整个电路结构的设计。所述的LED灯组由多颗LED灯珠串联组成，本实施例中优选为6颗，也可根据需要在每颗灯珠上继续并接多颗灯珠，实现更大范围的应急疏散标志灯控制和驱动，满足实际的场所应用需求。

根据本发明的另一个优选实施例，所述的控制模块包括单片机，以及连接于单片机的UDD引脚和USS引脚之间的电容C12，并且单片机的I/O口还连接有电阻。如此，利用线性稳压模块的输出电流与输入电流的关系特性，只需控制单片机I/O口的开闭，使控制模块的电阻阻值发生变化，即可使LED灯组恒流点亮的同时实现LED灯组的功率调节。

根据本发明的另一个优选实施例，所述电阻与单片机之间可采用上拉的连接形式(如图2所示)，也可采用下拉的连接形式(如图3所示)。采用上拉电阻时，其一端与单片机I/O口相连，另一端与线性稳压模块的输出端相连；采用下拉电阻时，其一端与单片机I/O口相连，另一端接地。本实施例中的电阻优选为4个，现场安装时可根据实际情况灵活选择，无论采用哪种连接形式，均不影响电路对LED灯组和控制模块的驱动以及LED灯组的功率调节。

此外，也可在LED灯组两端并接电阻，通过单片机控制电阻的接通状态来打开或关闭LED灯组，达到节能的效果(正常情况下控制电阻接通使LED灯组关闭，应急时控制电阻断开使LED灯组点亮)。

根据上述实施例记载的方案，本发明的另一个优选实施例记载了该恒流降压电路的控制过程，具体为：将应急疏散灯接入消防总线，提供输入电压U，输入电压U经LED灯组分压后向线性稳压模块输出的电压为U₁，由于线性稳压模块会进行降压处理，并实现稳压效果，因此经线性稳压模块降压处理后向控制模块输出的驱动电压为U₂，本实施例中的U₂小于等于5V，优选5V或3.3V。又由于驱动电压U₂和控制模块中的电阻R值是固定的，根据I₂＝U₂/R，则此时控制模块中电阻R消耗的电流I₂是恒定不变的，根据线性稳压模块消耗电流与输入电流相等的关系，可得知流过LED灯组的电流I₁也是恒定不变的，则此时LED为恒流点亮的状态。

调节功率时，通过高低电平信号的控制输出(可以采用步进方式)，实现单片机I/O口的开闭控制，使接入电阻的I/O口根据实际情况部分或全部导通，从而使控制模块中单片机接入的电阻阻值发生变化，此时，控制模块中电阻的消耗电流I₂会发生改变，从而改变流过LED灯组的电流I₁，再根据功率P＝I₁ ²R_LED可知，由于R_LED(LED灯组的电阻)是固定的，因而LED灯组功率会随着电流I₁的变化而发生变化，最终使得LED灯组保持恒流点亮状态的同时实现功率调节。

本发明相较于现有技术而言，整个电路接入消防总线后，首先实现了LED灯组的驱动，电压通过LED灯组分压后，再实现控制模块的驱动，减少了现有技术中控制模块驱动芯片部分的能源消耗；同时，利用线性稳压模块的输出电流与输入电流的关系特性，通过使控制模块的电阻阻值发生变化，即可实现LED灯组恒流点亮的同时实现LED灯组的功率调节。因此，本发明不仅降低了电路设计的复杂性，减少电路构件的元器件种类，且大幅降低了能源消耗及整体灯具的设计和生产成本，并大幅提高了应急疏散标志灯灯具效率。本发明方案看似简单，实则不易想到，只有深入了解应急疏散标志灯的控制原理，合理利用线性稳压模块的特性，才能以最简单、灵活、有效的方式同时实现LED灯组的恒流驱动和功率调节，并简化电路结构，降低应急疏散标志灯的成本，提高应用场景的灵活性和适用性。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。