本文介绍的LAT型消防应急照明灯安装在一般工业与民用建筑中,以便停电时,为人员的疏散或消防作业提供应急性的照明,同时该灯具还具有“自检”和“自保”功能,是一款全自动型消防应急照明灯具。内部电路如图所示。
电路工作原理分析
1.正常状态的自动充电电路
市电AC220V经C4、R16降压,由D1~D4整流、C2滤波,形成5.5-5.9V直流充电电压(与电池电压高低有关系),经R13限流、D8隔离,加到镍镉电池组正极,进行自动充电。在充电时,由于R6和R3分压为Q2的b极提供偏压偏低,Q2截止,此时红色充电指示灯LED3经Rl0可获得1.79V电压而发光,表示电池处于充电状态。当电池充满时(实测约为4,37V),Q2的b极偏压增高并使Q2导通,c极电压降低,LED3熄灭,表示充满电后自动转入涓流浮充状态。
2.应急状态的自动放电电路
在充电过程中,充电电压经R15加到D6正极,在D6和D7的负极形成4.53V电压,该电压将D7封锁住,使D7无法导通,导致Q4的b极无偏置,使Q4截止。正在充电时,即充电灯亮时,Q4的c极电压为一0.1V;当电池充满时,即充电灯灭时,电压变为0.03V,Q5都因b极偏压太低而截止,此时c极为高电位,电压在4.27~5.91V之间变化,所以在充电的全过程中,Lal、La2聚光灯不会亮。
当突然停电时,充电电压立刻消失,但在充电过程中,充电电压经R15、R1、D5向Cl充电,并在Q3的b极形成的0.73V电压不会立刻消失。另一方面,当充电电压消失后,封锁在D7负极上的4.53V电压也随之消失,即D6对D7的封锁被解除,电池电压立刻经Rll、D7、R5加到Q3的c极并使Q3导通。Q3导通后,为Q4的b极提供不小于0.7V的偏压,使Q4饱和导通,从而也使Q5饱和导通,电池经Q5放电,将Lal、La2点亮。同时电池电压经Q4、D9、R4(取代Rl和D5)继续向Cl充电,保证Q3持续饱和导通,于是电路自动转入应急照明状态。
3.自动故障检测
当电池未装、失效或开路时,由于负载减轻引起充电电压由5.91V上升到9.83V,经R13加到ZD1负极电压为9.16V,ZD1被击穿,使Ql的b极由1.28V升至2.59V,Q1导通,黄色故障指示灯亮,提示电路出现故障。同时,D8负极充电电压由4.12V上升到8.48V,加到Lal、La2正端,该电压又加到Q4的e极,经Rll、D7、R5、Q3到地构成通路(当电池出现问题时,D6将对D7失去封锁作用,见下文“故障2”),但为Q4提供的偏置只有0.64V(测Q4的b极电压为7.84V),所以Q4仅为弱导通。Q5的b极电压为0.62V,则Q5也变为弱导通,在其内部有5.14V左右的压降,此时Lal、La2虽然比正常状态亮,但不至于烧毁。
4.过放电自动保护
由C1、Rl、D5、D9、R4及Q3组成的自动转换电路,不仅可以实现正常和应急两个状态间自动转换,同时又可为后备电池过放电自动保护。在应急状态时,电池电压经Q4、D9、R4向Cl充电,使Q3在转换过程中保持饱和导通,Q4、Q5工作,将Lal、La2点亮。为了电池的使用寿命,不希望放电时间过长,所以当电压放电低于额定电压的85%时,通过电池电压向Cl充电能力的自然下降使Q3截止,从而达到过放电自动保护目的。该灯具在“自检”和“自保”两个方面的设计,都是一种电路两种用途,非常巧妙。