[发明专利]对无负载条件使用智能输出复位电路的用于LED应急照明的恒定电源

说明书

技术领域

本发明涉及用于LED照明的应急备用电源。特别地，本发明涉及基于恒定功率的用于驱动LED照明灯具的应急电池备用系统，使得能够支持具有任意电压降的LED照明灯具。

背景技术

对于商业和住宅环境，基于发光二极管（“LED”）的照明都具有超越传统白炽灯与荧光灯照明的许多优点。由于LED发射器所发射的几乎全部光能都发布在可见光谱内，因此LED照明本来就比白炽灯照明有效得多。尽管荧光灯泡（包括紧凑型荧光灯或者“CFL”灯泡）相对来说比白炽灯泡有效，但荧光灯光源发射的光谱仍然被视为是令人不舒服的，因为它不能模仿太阳光的光谱。此外，荧光灯光源（就像白炽灯光源）很脆弱，需要玻璃外罩来维持真空和/或包含放电气体。在CFL灯泡的情况下，这些灯泡包含微量的汞，这些汞会在灯泡破裂的时候释放。此外，荧光灯需要更多时间才能完全照亮。

LED照明具有克服这些传统照明光源的所有缺点的可能。如上所述，LED本来就很有效。此外，通过提供激发荧光粉发射器的短波长LED源所构造的“白色”LED可以“被调谐”并且随后被滤波，以便实现各种令人舒服的色温。LED是机械坚固的。此外，LED可以按DC模式驱动，消除了闪烁。

给定LED照明的优点，LED照明灯具越来越多地用在商业和/或工业环境中。作为各种法定和实际安全需求的结果，商业和工业环境中所使用的照明灯具通常必须配备备用系统，以便在电源故障的情况下提供最小等级的照明。用于驱动荧光灯照明灯具的传统电池备用系统不适用于LED灯具，其中LED灯具具有大大不同的电流、电压和驱动特性。

传统上可以获得的LED照明灯具是作为LED的串联组合提供的，一般用DC驱动。LED具有类似于其它半导体二极管的I-V特性，即，电流作为正向电压的函数指数变化。商业照明应用中所使用的“白色”LED一般在其理想的工作正向电流下降3.3V至4.5V。商用的DC LED照明灯具可以在12VDC、20VDC和30VDC获得，这代表不同数量的串联LED。用于DC LED照明灯具的传统应急备用驱动器是作为恒定电流设备提供的，例如，通过改变负载功率。但是，因为DC LED照明灯具需要多个不同的工作电压，所以需要多个传统应急备用驱动器来供给要驱动的具体照明灯具所需电压的必要电流。期望提供一种应急备用LED驱动器，这种驱动器能够不考虑正向电压地向LED照明灯具供给备用功率。

发明内容

本发明的实施例包括用于以DC驱动LED照明灯具的恒定功率电池备用系统。本发明的实施例通过使用断续导通模式（DCM）反激式转换器确保对具有任意电压需求的LED灯具的恒定功率输送。根据本发明的系统能够在商业LED照明灯具需要的高DC电流，即，100-1000mA，按照恒定的功率供给备用电池功率。

本发明的其它方面包括与低电池感测电路联合工作的DCM反激式转换器，其中，根据本发明，低电池感测电路在LED备用照明系统工作过程中保护备用电池电源不会过度枯竭。

本发明的其它方面包括无负载复位电路，当要驱动的LED负载从备用驱动器断开时，该电路调节本发明系统的输出电压。此外，根据本发明上述方面的无负载复位电路还限制LED浪涌电流，以防在低压损坏LED负载。

在第一种实施例中，提供了用于驱动LED光源的备用电源。这种电源包括适于提供DC电流的蓄电池和具有反激式转换器的恒定功率LED驱动器电路，其中反激式转换器具有工作在断续导通模式的变压器。反激式转换器具有电耦合到蓄电池的初级电感绕组和选择性地电耦合到LED光源的次级电感绕组。

在另一种实施例中，备用电源具有电插在初级电感绕组与蓄电池之间的电容器组。该电容器组具有足以向初级电感绕组供给足够电流的组合电容，以便在预定的输出电压和功率范围之内向LED光源供给恒定的功率。

在还有另一种实施例中，备用电源还包括电耦合成利用具有频率与脉宽的方波信号选通电压并且提取从电容器组到反激式转换器的初级电感绕组的电流的PWM控制器。方波信号的频率和脉宽及变压器的设计使得初级电感绕组在施加方波信号过程中不会饱和。

在另一种实施例中，备用电源还具有电耦合到次级电感和输出电容器的智能输出/无负载复位电路。在LED光源从备用电源去耦合的情况下，该智能输出/无负载复位电路配置成通过电阻性负载使输出电容器放电。