专利名称：应急灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种照明技术领域的应急灯，特别是涉及一种能够有效提供光照效率的应急灯。
背景技术：
国内使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主，正常电源接自普通照明供电回路中，平时对应急灯蓄电池充电，当正常电源切断时，备用电源(蓄电池)自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件，应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。另一种是集中电源集中控制型，应急灯具内无独立电源，正常照明电源故障时，由集中供电系统供电。在这种形式的应急照明系统中，所有灯具内部复杂的电子电路被省掉了，应急照明灯具与普通的灯具无异，集中供电系统设置在专用的房间内。自带电源独立控制型应急灯具因为在每个应急灯具内都带有备用电源(蓄电池)，所以对供电线路没有特殊的要求，供电线路故障并不会影响到备用电源发生作用。应急灯发生故障时一般也只影响该灯具本身，对整个系统影响不大。但是，现有的自带电源独立控制型应急灯里的电池用几个月就要人工做一次充放电循环，不然电池寿命就会缩短很快，但这样维护就很不方便。另外，现有的应急灯都是在停电时才会亮灯，即使是该应急灯所处的地方昏暗无光，该应急灯也不会提供照明。由此可见，上述现有的应急灯在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决应急灯存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于，克服现有的应急灯存在的缺陷，而提供一种新型结构的应急灯，所要解决的技术问题是使其能够使调整光线照射方向，从而提高照明的效率，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种应急灯，其主要包括处理器单元，电池单元，输出单元和输入单元，所述的电池单元、输出单元和输入单元分别连接于处理器单元；所述的输出单元至少包括光源，并且在光源的光路上设置有光路导向装置。本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的应急灯，其中所述的光源为发光二极管灯，在光源的供电电路上设有由电阻和电容并联构成的电流传感器，用于将电流信号转成电压信号后传递到处理器单元，处理器单元控制电流保持恒定。优选的，前述的应急灯，其中所述的输出单元还包括扬声器、USB接口和报警灯中的一种或多种。[0010]优选的，前述的应急灯，其中所述的电池单元包括变压器、充放电管理模块和电池组，所述的充放电管理模块用于控制对电池组进行充电或者放电过程。优选的，前述的应急灯，其中所述的输入单元包括停电感知模块，该停电感知模块用于监测电源的接入端，当电网中没有电压时，停电感知模块会判断为供电停电，处理器单兀会控制光源发光。优选的，前述的应急灯，其中所述的输入单元还包括感光模块、声音传感器、烟雾传感器、红外传感器和接近开关中的一种或多种，感光模块用于监测应急灯所处环境的亮度；声音传感器用于监测应急灯所处环境中是否有声音；红外传感器用于监测环境的红外辐射情况；所述的接近开关用于监测所述的USB接口是否插入设备。优选的，前述的应急灯，其中所述的充放电管理模块在电池组充满后，当电池容量下降20%后，重新给电池充电至电池容量充满；该充放电管理模块还定期进行自动充放电循环。优选的，前述的应急灯，其中所述的光路导向装置为菲涅尔透镜。借由上述技术方案，本实用新型应急灯至少具有下列优点本实用新型中用于应急灯的LED灯是2串17并的结构，LED灯需要的驱动电压大约为6. 4v，通常的做法就是将电池电压升到6. 4v做为恒压驱动源，直接加在LED上，这种做法有个不足的地方，单个的LED灯实际上是需要恒定电流驱动的，在本实用新型中，每个LED灯需要的电流是20mA。由于LED灯在不同的环境温度时，它的伏安特征会发生很大变化，如果是恒压驱动，驱动源无法保证LED灯上的电流恒定，突大突小的电流会造成两种后果LED发光亮度不稳定和LED光衰太快。而本实用新型为每一路LED灯都采用了恒流处理，其采用I欧的电阻和IuF的电容构成了电流传感器，将电流信号转成电压信号后传递到处理器单元的AD 口上，处理器单元通过该线路感知电流后调整PWM端口的占空比，使LED上的电流始终保持恒定。采用LED照明技术，将该应急灯的单次触发续航时间从3小时延长至8-12小时。(传统的铅酸电池应急灯续航能力是L 5小时)。另外，和传统应应急灯不同，本实用新型还具有一个USB充电功能，当USB接口上有USB接头时，处理器单元通过接近开关感知到后会将升压电路的输出电压改成5V给设备充电，当拨出USB接头后，处理器单元又恒流方式给LED供电。普通的应急灯都是在停电时才会亮灯，而本实用新型除此之外，还加了感光元件和高灵敏度声传感器，当环境光很暗时，而且还有人的活动声音时，本实用新型的应急灯也会亮灯,此功能能的优点时当走廊的主灯坏了而并没有停电时,应急灯也会亮起来,从而实现了智能发光的功能。传统的应急灯里的电池用几个月就要人工做一次充放电循环，不然电池寿命就会缩短很快，但这样维护就很不方便，本实用新型还添加了智能锂电池充放电管理，在电池充满后，只有电池容量下降20%后，才重新给电池充电，或每6个月自动放电、充电一个循环，这样电池就不会长期维持在充满状态，有利于提高电池寿命。由于对电池的充分保护和使用恒流驱动，本实用新型的应急灯的寿命将达到8-10年而不是传统应急灯的2-3年。本实用新型还集成了多功能报警功能，首先，处理器单元对锂电池进行全面监控，当电池过流、过热或是发生其它异常情况时，一律给出报警，并切断输入、输出，等待用户处理。当异常情况消除后，系统会自动让电池又正常恢复运转。其次，还配有烟雾传感器和扬声器，当系统所处的现场烟雾过大有火灾迹象时，会让扬声器发出尖锐的报警声，从而提醒用户预防火灾。本实用新型采用平面薄膜菲尼尔透镜技术和LED发光元件，使产品更薄，其体积大约为16cm X 8cm x 3. 8cm ;重量约380克左右。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是本实用新型应急灯的结构框图。图2是本实用新型应急灯的机械结构示意图。图3是本实用新型一实施例的电路原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的应急灯其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图1所示，是本实用新型的应急灯的结构示意图。本实用新型的应急灯主要包括处理器单元10，电池单元20，输出单元30和输入单元40，所述的电池单元20、输出单元30和输入单元40分别连接于处理器单元10。所述的电池单元20包括变压器21、充放电管理模块22和电池组23 ;所述的输入单兀包括停电感知模块41、感光模块42、声音传感器43、烟雾传感器44、红外传感器45和接近开关46。所述的电池单元20用于从电网取电并存储电量，并且在无法正常供电时(或者环境昏暗时)在处理器单元10的控制下向输出单元提供电量，从而使输出单元30中的光源发光提供照明。所述的变压器21用于将市政的AC85-265V的交流电转变为直流电以便对电池组23进行充电。电池组23优选为锂离子电池(L1-1on battery)或者锂聚合物电池(L1-polymer)o充放电管理模块22用于控制对电池组23进行充电或者放电过程。在电池组23充满后，当电池容量下降20%后，重新给电池充电至电池容量充满，这不同于传统的应急灯当电池组不满时就及时充电而降低电池的寿命。另外，该充放电管理模块22还定期进行自动充放电循环，例如每6个月自动进行放电、充电一个循环，这样电池就不会长期维持在充满状态，也有利于提高电池寿命。由于对电池的充分保护和使用恒流驱动，本实用新型的应急灯的寿命能够达到8-10年而不是传统应急灯的2-3年。所述的电池组23用于储存电量，并在处理器单元10的控制下向输出单元30提供电量，例如向光源或者USB借口供电。所述的输出单元30包括光源31、扬声器32、USB接口 33和报警灯34，其中光源31用于提供照明是必要装置，其他装置是可选设备。在处理器单元10的控制下进行发光。较佳的，该光源31采用LED灯作为光源，优选采用2串17并的结构，LED灯需要的驱动电压大约为6. 4v。现有通常的做法就是将电池电压升到6. 4v作为恒压驱动源，直接加在LED上，这种做法有个不足的地方，单个的LED灯实际上是需要恒定电流驱动的，在实用新型中中，每个LED灯需要的电流是20mA。由于LED灯在不同的环境温度时，它的伏安特征会发生很大变化，如果是恒压驱动，驱动源无法保证LED灯上的电流恒定，突大突小的电流会造成两种后果一是LED发光亮度不稳定；二是LED光衰太快。所以，本实用新型设置了电阻和电容构成的电流传感器311，用于将电流信号转成电压信号后传递到处理器单元10，处理器单元10通过该线路感知电流后调整PWM端口的占空比，使LED上的电流始终保持恒定。同时，如图2所示，本实用新型的应急灯在机械结构上还包括壳体I和面板2，在面板2上在光源31的光路上设置有光路导向装置312，该光路导向装置优选为菲涅尔透镜，从而可以使光源发出的光有控制地射向地面，防止光源的光向四周均等照射，从而可以提高光源的有效照明效率。因为应急灯的作用在于向处于无光环境中的人来提供光线，而一般的人都站在地面上行进，对于超过2米以上的空间，则无需提供和地面照明亮度一样的光线。另外，该菲涅尔透镜以轴接或者铰接的方式安装在面板上，以供用户在使用时可以微调该菲涅尔透镜的角度，从而可以使用户更好的调整光的照射范围。扬声器32用于提供声音信号，起到提示和报警作用。所述USB接口 33用于向外提供5V直流电，以满足手机或IPAD充电，将功能扩展到家庭用品、驴友和临时照明的所有范围。当该USB接口插入被充电设备时，接近开关46会检测到有设备插入，处理器单元10会控制电路向USB接口提供5V的直流电，当USB接口的设备被拔出后处理器单元又会以恒流方式向光源供电。所述的报警灯34，用于提供灯光报警信号，以闪光方式或者常明方式，提示用户该应急灯的状态或者出现应急情况。例如，表示电池组的电量，充电状态，放电状态，或者处于故障状态灯。所述的输入单兀包括停电感知模块41、感光模块42、声音传感器43、烟雾传感器44、红外传感器45和接近开关46。其中停电感知模块41是必要装置，其他的装置是可选装置。该停电感知模块41用于监测变压器21的电源接入端，当电源的接入端也就是市政电网中没有电压(或者是电流)时，停电感知模块41会判断为供电停电，并将该结果通知处理器单元10，处理器单元会控制光源31发光，从而进行应急照明。感光模块42用于监测应急灯所处环境的亮度；声音传感器43用于监测应急灯所处环境中是否有声音。当环境光很暗时，而且还有人的活动声音时，处理器单元会控制光源31发光，此功能的优点时当走廊的主灯坏了而并没有停电时，应急灯也会亮起来，从而实现了智能发光的功能。所述烟雾传感器44用于监测环境的烟雾情况，主要是用于火灾预警，当应急灯所处的现场烟雾过大，有火灾迹象时，应急灯的处理器单元会让扬声器32发出尖锐的报警声，从而提醒用户预防火灾。红外传感器45用于监测环境的红外辐射情况，与感光模块相配合，在环境昏暗的情况下，当有人或者有火灾情况发生时，该应急灯可以启动光源进行照明或者同时启动扬声器报警。所述的接近开关46，用于监测所述的USB接口是否插入设备，当监测到有设备插入时，则由处理器单元控制向USB接口提供5V的直流电源。如图3所示，是本实用新型的一个实施例的电路原理图。处理器单元MCU的端口LOADSff控制电子开关Q2 (MOSFET )，同时处理器单元MCU还通过端口 ADO采样电池电压，每6个月处理器单元MCU自动打开端口 L0ADSW，使电池BTl向负载R2放电，直到处理器单元MCU采样的电池电压低于安全电压为止，处理器单元MCU会自动关断电子开关Q2，接着处理器单元MCU通过端口 INSW打开充电集成电路U3的使能端，使电池BTl进入自充电状态直至达到电池容量的95%为止。从而实现每6个月进行一次的循环放电-充电，充分激活电池的化学活性，从而实现电池的自维护功能，避免电池容量的过早衰退且保证了电池的设计寿命。电阻Rl与电容Cl共同组成电流采样回路作为电流传感器，将光源LED上的电流值按照1V/1A的转换比例转换成电压值传到处理器单元MCU的端口 ADl，处理器单元MCU感知电流后将电流与设定值作比较，如果电流大于设定值，处理器单元MCU会减小端口 PWM的占空比，使电流降低，反之，处理器单元MCU会增大端口 PWM占空比，使电流上升，如此就实现了恒流驱动，保证了光源LED的电流稳定。由于LED是对电流敏感的半导体器件，又具有负温度系数，因而在应用过程中需要稳定其工作状态(电流)，因为LED的亮度和流经LED的电流呈非线性函数关系，电流稳定了其亮度也就稳定了。反之，当电流过高时，LED就会大量发热且亮度也不稳定，更为严重的是，当电流高于额定电流的20%时，LED的寿命会减少一半，同时还会引起严重的色衰。因此，采用恒流驱动的好处是能充分保证LED的使用寿命，避免了过早的色衰并保证了 LED的照明质量。本实施例在光源LED的光路末端采用了菲涅尔透镜膜片来传导LED灯光，该透镜可以将发散的LED灯光按照要求进行聚焦，也可以按照要求控制LED灯光的投射角度，按需要还可以形成特定的小范围照明区，比如走廊、过道、门口等等。正常情况下，处理器单元MCU的端口 INSW控制着充电集成电路U3的使能端，当电池电压降低至预设定充电窗口的下限时，处理器单元MCU下达充电指令给集成电路U3来给电池充电，直至电池容量95%为止。反之，处理器单元MCU禁止U3给电池充电。另外一种状态是，当处理器单元MCU检测到交流适配器(变压器)没有电压时(停电状态)，处理器单元MCU通过其端口 OUTSW打开升压集成电路U2的使能端，让电池开始放电使LED“亮灯”，直至电池电压降到预设充电窗口的下限时为止。由此实现了产品的自动充、放电管理，也实现了过放电保护和达到了保护电池的目的。每当用户按动按钮SWO时，处理器单元MCU首先采样电池电压，然后根据电池电压与电池电量的对应关系自动计算出电池当时所拥有的电量，然后分别通过处理器单元MCU的3个IO端口，将对应的电量指示灯点亮,从而实现电池剩余电量水平的显示。 当处理器单元MCU通过端口 AD采样的电池电压低于预设安全电压时，处理器单元MCU会通过端口 OUTSW关断升压集成电路U2的使能端EN，升压集成电路U2即停止升压和输出并进入休眠状态，同时会处理器单元MCU停止时钟振荡而进入低功耗的休眠状态，避免电池安全容量的透支而损坏电池。如此实现了 POWER DOWN的功能。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种应急灯，其特征在于包括处理器单元，电池单元，输出单元和输入单元，所述的电池单元、输出单元和输入单元分别连接于处理器单元；所述的输出单元至少包括光源， 并且在光源的光路上设置有光路导向装置。
2.根据权利要求1所述的应急灯，其特征在于，所述的光源为发光二极管灯，在光源的供电电路上设有由电阻和电容并联构成的电流传感器，用于将电流信号转成电压信号后传递到处理器单元，处理器单元控制电流保持恒定。
3.根据权利要求2所述的应急灯，其特征在于，所述的输出单元还包括扬声器、USB接口和报警灯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的应急灯，其特征在于，所述的电池单元包括变压器、充放电管理模块和电池组，所述的充放电管理模块用于控制对电池组进行充电或者放电过程。
5.根据权利要求1所述的应急灯，其特征在于，所述的输入单元包括停电感知模块，该停电感知模块用于监测电源的接入端，当电网中没有电压时，停电感知模块会判断为供电停电，处理器单元会控制光源发光。
6.根据权利要求3所述的应急灯,其特征在于,所述的输入单兀包括感光模块、声音传感器、烟雾传感器、红外传感器和接近开关中的一种或多种，感光模块用于监测应急灯所处环境的亮度；声音传感器用于监测应急灯所处环境中是否有声音；红外传感器用于监测环境的红外辐射情况；所述的接近开关用于监测所述的USB接口是否插入设备。
7.根据权利要求1-6任一项所述的应急灯，其特征在于，所述的光路导向装置为菲涅尔透镜。
专利摘要本实用新型是关于一种应急灯，包括处理器单元，电池单元，输出单元和输入单元，所述的电池单元、输出单元和输入单元分别连接于处理器单元；所述的输出单元至少包括光源，并且在光源的光路上设置有光路导向装置。所述的光源为发光二极管灯，在光源的供电电路上设有由电阻和电容并联构成的电流传感器，用于将电流信号转成电压信号后传递到处理器单元，处理器单元控制电流保持恒定。本实用新型的光路导向装置为菲涅尔透镜，从而可以使光源发出的光有控制地射向地面，防止光源的光向四周均等照射，从而可以提高光源的有效照明效率。
文档编号H05B37/02GK202857062SQ20122048270
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者胡少春 申请人:深圳市库仑科技有限公司