礦用不間斷直流電源照明系統及控制方法
2023-07-08 05:09:31
專利名稱：礦用不間斷直流電源照明系統及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種礦用照明領域，具體涉及一種礦用不間斷直流電源照明系統及控制方法。
背景技術：
依據GB3836-2000《爆炸性氣體環境用電氣設備》、MT221-2005《煤礦用防爆燈具》等標準選型礦用LED泛光燈、礦用LED投光燈、礦用LED安全指示標誌燈等進行研發，以期達到煤礦安全生產的要求。保證在正常情況下，體現礦用LED照明燈的高效節能、光照分布合理、光照質量優異的特點。同時保證在事故停電情況下，提供應急照明，在塌方等事故發生造成斷電的情況下，提供局部照明與疏散指示，且保證照明與指示時間不少於72小時。電池組充放電過程中的過充、過放、過流及過溫等異常狀態，均會對鋰電池的性能和使用壽命產生不良影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種照明效果好，安全性能好，照明功率大的礦用不間斷直流電源照明系統。上述的目的通過以下的技術方案實現
礦用不間斷直流電源照明系統，其組成包括具有隔爆面的箱體，所述的箱體內裝有控制器和電池組，所述的控制器具有具有控制晶片的中央處理器，所述的中央處理器連接充電單元、均衡單元、數據採集單元、數據處理單元、控制與管理單元、記錄顯示報警單元， 所述的控制器連接HY接線腔、電池組和LED照明系統。所述的礦用不間斷直流電源照明系統，所述的箱體一端具有引入連接件，所述的箱體前面左半部分具有控制箱蓋，所述的箱體前面由半部分具有電池腔蓋，所述的箱體後面右半部分具有HY接線腔蓋，所述的隔爆面連接接地裝配。所述的礦用不間斷直流電源照明系統，所述的HY接線腔蓋、所述的電池腔蓋與所述的箱體之間通過螺栓和彈簧墊圈連接。所述的礦用不間斷直流電源照明系統，所述的LED照明系統包括帶有反射罩或透鏡的隔爆殼體，所述的隔爆殼體連接一組大功率LED光源和波浪形散熱器，所述的波浪形散熱器連接鋁基板，所述的大功率LED光源的燈珠連接鋁基板。一種礦用不間斷直流電源照明系統的控制方法，控制器採用高度集成化的PIC微控制晶片為核心，採用實時電壓跌落檢測技術對供電電源進行監測；控制晶片PIC具備片內上電復位P0R、欠壓復位BOR邏輯、低功耗模式即休眠、內部RC振蕩器、在線串行編程； 晶片內集成了 10BIT的A/D轉換器，可完成高精度實時電壓的A/D轉換；在數位化電壓檢測的基礎上，通過模糊算法甄別備用電源啟動狀態，為指示牌進入應急狀態提供切換策略；控制器具配有抗擾動自恢復程序和自維持電源電路，為系統電源切換時的短暫斷電提供連續工作保障。所述的礦用不間斷直流電源照明系統，上述所用照明燈反射罩是在PC材料上真空鍍制高效反射膜，該反射膜由三層膜構成，從內向外依次為基層、中間反射層、頂層；基層是提高反射層的附著力和形成良好的膜層基底，中間層是高效的反射材料製成，頂層是增透和保護。有益效果
1.本發明實現了對電池組電壓、電池組電流、單體電池電壓、電池組或單體電池溫度、 電池組或單體電池內阻的實時測量；本產品的電池組採用間歇式充電方法，電池組能夠按預充、恆流、恆壓三個階段自動進行。本發明具有自動充放電功能，具備過放、過充、過流、保溫功能，保證了電池組充放電過程安全可靠，實現了電池中各單體電池容量在充放電過程中保持均衡，有效延長了電池組的使用壽命。本發明具有精密可靠的充放電控制電路，避免出現上述異常狀態，保證了電池組的安全工作。本發明的燈具殼體採用隔爆型的防爆結構。在滿足防爆性能的前提下，燈具的體積做到了小而精；燈具內部裝有光學結構、散熱結構、溫度檢測系統。本發明的光源採用每顆的功率為IW大功率LED白光光源，晶片採用美國cree公司的晶片，封裝後能夠有效地提高晶片的光效、散熱性能；特製的鋁基板提高了光源的即時導熱性能，採用國內先進的自動化焊接技術，進一步提高了光源與鋁基板之間的熱傳導能力，保證了 LED光源的光效維持率；應用到產品上的LED光源光效可以達到120Lm/W，在目前國內市場上商品化的LED燈珠中處於領先的地位。本發明LED光源發出的光能有效地充分利用起來，利用反射罩將LED光源投射到需要照明的表面上；高效節能礦用隔爆型LED泛光燈的反射罩是使用三維設計軟體 solidworks進行造型設計的，它能夠把LED發出的光形成矩形的光分布，充分適合煤礦巷道的狹長特點；反射罩有良好的反射效果，反射率高，可以達到96%以上，而且在可見光波長範圍內反射率幾乎不隨波長的變化而改變；不會造成LED光源光色的改變。本發明的整個燈具是由多顆LED光源構成並排列，既能夠達到均勻的照明效果， 避免黑斑現象；又能夠達到好的散熱效果；提高光的維持率。本發明的反射罩是由反射罩面型、多層高效反射膜製成的，再經過合理的排布，就形成了燈具的優秀的光學結構，燈具的光效可以達到85%以上；而且光分布科學合理，既有工作面的高亮度，又有整個空間的適宜亮度，避免的局部高亮度造成的眩光。本發明燈具的散熱結構包括三個方面，一個是燈珠與鋁基板之間的熱傳導，二個是鋁基板與散熱器之間的熱傳導，三是散熱器與殼體之間的熱傳導；燈珠與鋁基板採用國內先進的自動化焊接技術，保證了燈珠與鋁基板之間有效接觸，保證了散熱；採用波浪形散熱器有效增加了散熱面積，保證了鋁基板與散熱器之間的散熱性能；散熱器與殼體充分接觸，把熱量傳導到空間；保證了整體的熱傳導；使晶片在規定的溫度範圍內工作，維持高光效。本發明的驅動控制部分是按照照明光源的選型和結構型設計，LED的驅動設計是採用串並聯結合的電路拓撲結構；並在此基礎上對每一路LED進行恆流控制，以保持每顆 LED都運行在良好的工作狀態下；LED陣列結構才採用3X4 (12瓦)形式；每路獨立的恆流控制，為照明光源的可靠運行提供了有效的保證；同時，四路並聯結構，也為整燈的可靠性提供了有效的支持；恆流控制電路採用降壓BUCK電路技術，更加有效地提高了電路的運行效率。
附圖1為本產品的主視圖。附圖2是附圖1的側視圖。附圖3是附圖1的後視圖。附圖4是附圖2的剖視圖。附圖5是附圖1中防爆面的結構圖。
具體實施例方式
實施例1
一種礦用不間斷直流電源照明系統，其組成包括具有隔爆面1的箱體2，所述的箱體內裝有控制器3和電池組4，所述的控制器具有具有控制晶片的中央處理器5，所述的中央處理器連接充電單元6、均衡單元7、數據採集單元8、數據處理單元9、控制與管理單元10、 記錄顯示報警單元11，所述的控制器連接HY接線腔12、電池組和LED照明系統。實施例2
實施例1所述的礦用不間斷直流電源照明系統，所述的箱體一端具有引入連接件13， 所述的箱體前面左半部分具有控制箱蓋14，所述的箱體前面由半部分具有電池腔蓋15，所述的箱體後面右半部分具有HY接線腔蓋，所述的隔爆面連接接地裝配16。實施例3
實施例1或2所述的礦用不間斷直流電源照明系統，所述的電池腔蓋上具有防爆標誌牌、放電警告牌、標誌牌，所述的控制箱蓋與所述的HY接線腔蓋上均具有警告牌；所述的控制箱蓋、所述的HY接線腔蓋、所述的電池腔蓋與所述的箱體之間通過螺栓17和彈簧墊圈18 連接。實施例4
實施例1所述的礦用不間斷直流電源照明系統，所述的LED照明系統包括帶有反射罩或透鏡的隔爆殼體，所述的隔爆殼體連接一組大功率LED光源和波浪形散熱器，所述的波浪形散熱器連接鋁基板，所述的大功率LED光源(燈珠)連接鋁基板。實施例5
一種礦用不間斷直流電源照明系統的控制方法，控制器採用高度集成化的PIC微控制晶片為核心，採用實時電壓跌落檢測技術對供電電源進行監測；控制晶片PIC具備片內上電復位P0R、欠壓復位BOR邏輯、低功耗模式即休眠、內部RC振蕩器、在線串行編程；晶片內集成了 10BIT的A/D轉換器，可完成高精度實時電壓的A/D轉換；在數位化電壓檢測的基礎上，通過模糊算法甄別備用電源啟動狀態，為指示牌進入應急狀態提供切換策略；控制器具配有抗擾動自恢復程序和自維持電源電路，為系統電源切換時的短暫斷電提供連續工作保障。實施例6:
上述的礦用不間斷直流電源照明系統，上述所用反射罩的加工工藝採用目前先進的真空鍍膜技術；即在PC材料上真空鍍制高效反射膜，該反射膜由三層膜構成，從內向外依次為基層、中間反射層、頂層；基層是提高反射層的附著力和形成良好的膜層基底，中間層是高效的反射材料製成，頂層是增透和保護。
實施例7
上述實施例所述的礦用不間斷直流電源照明系統，該系統由礦用LED泛光燈或礦用 LED投光燈、礦用LED安全指示標誌燈、不間斷直流供電電源組成。使用專業的照明設計軟體photopia進行光度分析；然後進行試製，根據實際配光情況再進行修改。多次經過造型一分析一試製一修改的過程後，確定的面型結構。所述的礦用不間斷直流電源照明系統，煤礦井下不間斷LED安全指示系統；基本特性
防爆類別隔爆型防爆標誌Exd[ib]I 額定功率3W 額定電壓DC24V
應急時間》96小時防護等級IP54、IP65防腐等級WF1要求在應急狀態下，除正常光亮指示外，尚有微光慢速閃爍。
權利要求
1.一種礦用不間斷直流電源照明系統，其組成包括具有隔爆面的箱體，其特徵是所述的箱體內裝有控制器和電池組，所述的控制器具有具有控制晶片的中央處理器，所述的中央處理器連接充電單元、均衡單元、數據採集單元、數據處理單元、控制與管理單元、記錄顯示報警單元，所述的控制器連接HY接線腔、電池組和LED照明系統。
2.根據權利要求1所述的礦用不間斷直流電源照明系統，其特徵是所述的箱體一端具有引入連接件，所述的箱體前面左半部分具有控制箱蓋，所述的箱體前面由半部分具有電池腔蓋，所述的箱體後面右半部分具有HY接線腔蓋，所述的隔爆面連接接地裝配。
3.根據權利要求1或2所述的礦用不間斷直流電源照明系統，其特徵是所述的HY接線腔蓋、所述的電池腔蓋與所述的箱體之間通過螺栓和彈簧墊圈連接。
4.根據權利要求1或2所述的礦用不間斷直流電源照明系統，其特徵是所述的LED 照明系統包括帶有反射罩或透鏡的隔爆殼體，所述的隔爆殼體連接一組大功率LED光源和波浪形散熱器，所述的波浪形散熱器連接鋁基板，所述的大功率LED光源的燈珠連接鋁基板。
5.一種礦用不間斷直流電源照明系統的控制方法，其特徵是控制器採用高度集成化的PIC微控制晶片為核心，採用實時電壓跌落檢測技術對供電電源進行監測；控制晶片PIC 具備片內上電復位P0R、欠壓復位BOR邏輯、低功耗模式即休眠、內部RC振蕩器、在線串行編程；晶片內集成了 10BIT的A/D轉換器，完成高精度實時電壓的A/D轉換；在數位化電壓檢測的基礎上，通過模糊算法甄別備用電源啟動狀態，為指示牌進入應急狀態提供切換策略；控制器具配有抗擾動自恢復程序和自維持電源電路，為系統電源切換時的短暫斷電提供連續工作保障。
6.根據權利要求4所述的礦用不間斷直流電源照明系統，其特徵是上述所用照明燈反射罩是在PC材料上真空鍍制高效反射膜，該反射膜由三層膜構成，從內向外依次為基層、中間反射層、頂層；基層是提高反射層的附著力和形成良好的膜層基底，中間層是高效的反射材料製成，頂層是增透和保護。
全文摘要
礦用不間斷直流電源照明系統及控制方法。電池組充放電過程中的過充、過放、過流及過溫等異常狀態，均會對鋰電池的性能和使用壽命產生不良影響。一種礦用不間斷直流電源照明系統,其組成包括具有隔爆面(1)的箱體(2)，所述的箱體內裝有控制器(3)和電池組(4)，所述的控制器具有具有控制晶片的中央處理器(5)，所述的中央處理器連接充電單元(6)、均衡單元(7)、數據採集單元(8)、數據處理單元(9)、控制與管理單元(10)、記錄顯示報警單元(11)，所述的控制器連接HY接線腔(12)、電池組和LED照明系統。本發明用於礦用照明。
文檔編號H05B37/02GK102537786SQ20111045075
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者劉乃東, 劉國榮, 劉志宏, 劉鵬起, 宋澤金, 方凌菊, 林日新, 王洋, 連宏超, 馬躍東 申請人:哈爾濱工業大學遠光光電儀器有限公司