具有可编程输出功率的紧急照明驱动器制造技术

一种紧急照明驱动器(100、200、400)，包括：功率转换电路(120、220、421/423/425)，接收来自紧急电源(10)的输入功率并将输出功率提供给负载(20)；以及可编程控制设备(140、240)，响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制功率转换电路，以使得提供给负载的输出功率具有编程功率输出轮廓(302、304)，其中，编程功率输出轮廓是时间、温度、紧急电源所使用的能量源的类型、存储在紧急电源中的剩余能量的量和/或紧急照明驱动器所在区域的占用的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及电源控制装置，诸如紧急照明驱动器。更具体地，本文公开的各种专利技术方法和装置涉及具有可编程输出功率轮廓的紧急照明驱动器。
技术介绍
紧急照明已经使用了几十年，例如为一个或多个光源提供功率，用于从建筑物或设施照射出口之路。在工业、商业和公共设施建筑物中要求紧急照明作为安全设备的一部分。紧急照明依赖于有限的备用电源(例如，电池)来向光源提供能量。紧急照明单元(有时称为“紧急压载”)被设计为仅在AC电源故障的期间(当压载称为处于“紧急模式”(EM)时)内激励光源，并且可以与传统的照明单元(有时称为“AC压载”)组合。紧急照明单元可以感应AC电源的不存在并在AC电源故障的有限期间内使用备用电源和专用电路来激励光源。在美国，所要求的紧急照明时段至少为90分钟，而在欧洲例如为180分钟，期间紧急照明水平不应下降到初始水平的60％以下，如由生命安全准则(例如，NFPA-101的第7.2节和NEC700.12)针对电池供电紧急照明系统所设定的。近来，发光二极管(LED)作为占用空间的主光源而在市场中越来越突出。LED为传统的荧光灯、HID和白炽灯提供了可行的替代。LED的功能优势包括高能量转换和光学效率、耐用性、低操作成本等。LED技术的新近发展提供了有效和稳健的全光谱照明源，其在许多应用中能够实现各种照明效果。这些优势正导致将LED引入各种应用和环境。具体地，LED光源现在被开发用于紧急照明系统。由于紧急照明依赖于有限的电源(例如，一个或多个电池)，所以其对控制提供给光源的功率的能力具有严格的要求。典型地，用于紧急照明的电源转换电路实现恒定的电压控制或恒定的电流控制。在恒定电压控制的方法中，输出功率随着输出阻抗的增加而降低。在恒定电流控制的方法中，输出功率随着输出阻抗的增加而增加。如果通过简单地采用恒定电压控制或恒定电流控制的方法来控制输出功率，则成本相对较低并且电路设计相对不太复杂，但是功率容易变化并且不能对由备用电源所获得的能量实现最佳利用。例如，基于LED负载的紧急照明系统通常试图向LED负载提供恒定电流，由于LED负载元件耗散的热量，这会导致降低的负载电压轮廓，从而“自然而然地”转化为单调降低的输出功率轮廓。然而，这内在地不仅导致对输出功率的逐渐降低缺乏控制，而且还不能经由完全受控的输出功率轮廓保持输入能量(例如，来自一个或多个电池)，这对于需要遵守严格准则规定的紧急照明系统来说非常重要。因此，现有技术需要提供一种可以提供控制输出功率轮廓的紧急照明驱动器，其可以满足紧急照明水平随时间的规范要求，同时还使得来自备用电源的可用能量的使用最大化，由此提供使用较少和/或较小电池的可能性。
技术实现思路
本公开的目的在于用于驱动紧急LED负载的方法和装置。例如，本公开描述了具有可编程输出功率轮廓的紧急照明驱动器的实施例。通常，在一个方面中，一种紧急照明驱动器包括：功率转换电路，被配置为接收来自紧急电源的输入功率并将输出功率提供给包括一个或多个照明器件的负载；电压监控器，被配置为实时监控负载两端的电压并响应于此产生电压反馈信号；电流监控器，被配置为实时监控通过负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及可编程控制设备，被配置为进行编程以响应于电压反馈信号和电流反馈信号控制功率转换电路，以使得提供给负载的输出功率具有编程功率输出轮廓，其中，编程功率输出轮廓是以下至少一个参数的函数：时间、温度、紧急电源所使用的能量源的类型、存储在紧急电源中的剩余能量的量以及紧急照明驱动器所在区域的占用。在一个或多个实施例中，可编程控制设备包括功率计算单元，功率计算单元被配置为实时计算(1)提供给负载的输出功率与(2)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的编程功率水平之间的差，并且进一步被配置为提供反馈信号以控制功率转换电路来向负载提供所述编程功率水平。在一个或多个实施例中，该紧急照明驱动器还包括：用户接口，被配置为允许用户选择用于紧急照明驱动器的所选定的功率输出轮廓。在这些实施例的一些变形中，用户接口被配置为提供关于紧急照明驱动器是否能够提供所选定的功率输出轮廓的指示。在一个或多个实施例中，编程功率输出轮廓由一系列单调减小的恒定功率阶梯组成。在一个或多个实施例中，可编程控制设备包括非易失性存储器，并且标识编程功率输出轮廓的数据被存储在非易失性存储器中。在一个或多个实施例中，可编程控制设备包括自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器，其被配置为响应于电压反馈信号和电流反馈信号生成用于控制功率转换电路的反馈信号。在这些实施例的一些变形中，自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器包括自适应采样率功率误差计算元件，其被配置为基于电压反馈信号和电流反馈信号确定提供给负载的输出功率，并且进一步被配置为确定(1)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的目标输出功率和(2)提供给负载的输出功率之间的差。在这些实施例的一些变形中，编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，并且自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器被配置为在从一个恒定功率阶梯到另一个恒定功率阶梯的过渡期间内具有第一较高的采样率，并且在恒定功率阶梯的中间的时间段期间具有第二较低的采样率。在一些实施例中，编程功率输出轮廓是时间的函数，并且编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，每一个恒定功率阶梯都具有对应的持续时间，其中，紧急照明驱动器被初始激活以提供紧急照明时的第一恒定功率阶梯具有第一功率水平，并且在紧急照明驱动器被初始激活之后的指定时间间隔处的最后阶梯具有小于第一功率水平且大于零的第二功率水平。在一些实施例中，功率转换电路包括用于提供经离散阶梯调整的电流的电流源，以便最终在每个恒定功率阶梯期间为负载提供基本恒定的功率。在一些实施例中，电流源被控制为与(1)由电流反馈信号表示的通过负载的电流和(2)应该提供给负载的对应于紧急照明驱动器的编程功率输出轮廓的目标负载电流之间的差相关地经调整离散阶梯调整的电流的阶梯的幅度。在这些实施例的一些变化中，阶梯的幅度随着差的减小而减小。在一些实施例中，功率转换电路包括具有脉宽调制器的DC-DC转换器，并且可编程控制设备被配置为进行编程以通过控制脉宽调制器的占空比来控制功率转换电路。在另一方面中，一种可编程功率控制装置包括：功率转换电路，被配置为接收来自紧急电源的输入功率并将输出功率提供给负载；电压监控器，被配置为实时监控提供给负载的电压并响应于此产生电压反馈信号；电流监控器，被配置为实时监控提供给负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及功率转换电路控制设备，被配置为实时确定提供给负载的电流与应该提供给负载的对应于可编程功率控制装置的编程输出功率水平的所需电流之间的差，并且进一步被配置为提供反馈信号来控制功率转换电路，从而向负载提供编程输出功率水平。在一些实施例中，负载包括一个或多个发光二极管，并且其中功率转换电路包括用于提供经离散阶梯调整的电流的电流源，从而最终向负载提供基本恒定的功率。在一些实施例中，功率转换电路包括具有脉宽调制器的DC-DC转换器，并且其中功率转换电路控制设备被配置为通过控制所述脉宽调制器的占空比来控制功率转换电路。在一些实施例中，可编程功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧急照明驱动器(100、200、400)，包括：功率转换电路(120、220、421/422/423)，被配置为接收来自紧急电源(10)的输入功率并将输出功率提供给包括一个或多个照明器件(290)的负载(20)；电压监控器(120、232)，被配置为实时监控所述负载两端的电压并响应于此产生电压反馈信号；电流监控器(120、234)，被配置为实时监控通过所述负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及可编程控制设备(140、240)，被配置为进行编程以响应于所述电压反馈信号和所述电流反馈信号来控制所述功率转换电路，以使得提供给所述负载的所述输出功率具有编程功率输出轮廓(302、304)，其中，所述编程功率输出轮廓是以下至少一个参数的函数：时间、温度、所述紧急电源所使用的能量源的类型、存储在所述紧急电源中的剩余能量的量以及所述紧急照明驱动器所在区域的占用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.14 US 61/992,9611.一种紧急照明驱动器(100、200、400)，包括：功率转换电路(120、220、421/422/423)，被配置为接收来自紧急电源(10)的输入功率并将输出功率提供给包括一个或多个照明器件(290)的负载(20)；电压监控器(120、232)，被配置为实时监控所述负载两端的电压并响应于此产生电压反馈信号；电流监控器(120、234)，被配置为实时监控通过所述负载的电流并响应于此产生电流反馈信号；以及可编程控制设备(140、240)，被配置为进行编程以响应于所述电压反馈信号和所述电流反馈信号来控制所述功率转换电路，以使得提供给所述负载的所述输出功率具有编程功率输出轮廓(302、304)，其中，所述编程功率输出轮廓是以下至少一个参数的函数：时间、温度、所述紧急电源所使用的能量源的类型、存储在所述紧急电源中的剩余能量的量以及所述紧急照明驱动器所在区域的占用。2.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述可编程控制设备(140、240)包括功率计算单元(610)，所述功率计算单元被配置为实时计算(1)提供给所述负载的所述输出功率与(2)应该提供给所述负载的对应于所述紧急照明驱动器的所述编程功率输出轮廓的编程功率水平之间的差，并且进一步被配置为提供反馈信号以控制所述功率转换电路来向所述负载提供所述编程功率水平。3.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，还包括：用户接口(205)，被配置为允许用户选择用于所述紧急照明驱动器的所选定的功率输出轮廓。4.根据权利要求3所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述用户接口被配置为提供关于所述紧急照明驱动器是否能够提供所选定的功率输出轮廓的指示。5.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述编程功率输出轮廓由一系列单调减小的恒定功率阶梯组成。6.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述可编程控制设备包括非易失性存储器(150、215)，并且其中，标识所述编程功率输出轮廓的数据被存储在所述非易失性存储器中。7.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述可编程控制设备包括自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器(240)，所述自适应采样率的功率控制反馈电压和/或斜率发生器被配置为响应于所述电压反馈信号和所述电流反馈信号而生成用于控制所述功率转换电路的反馈信号。8.根据权利要求7所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器包括自适应采样率的功率误差计算元件(610)，所述自适应采样率的功率误差计算元件被配置为基于所述电压反馈信号和所述电流反馈信号来确定提供给所述负载的所述输出功率，并且进一步被配置为确定(1)应该提供给所述负载的对应于所述紧急照明驱动器的所述编程功率输出轮廓的目标输出功率和(2)提供给所述负载的所述输出功率之间的差。9.根据权利要求7所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，并且其中，所述自适应采样率的功率控制反馈电压/斜率发生器被配置为在从一个恒定功率阶梯到另一个恒定功率阶梯的过渡时间段期间具有第一较高的采样率，并且在恒定功率阶梯的中间的时间段期间具有第二较低的采样率。10.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述编程功率输出轮廓是时间的函数，其中所述编程功率输出轮廓的特征在于有限数量的恒定功率阶梯，每一个恒定功率阶梯都具有对应的持续时间，其中，所述紧急照明驱动器被初始激活以提供紧急照明时的第一恒定功率阶梯具有第一功率水平，并且其中在所述紧急照明驱动器被初始激活之后的指定时间间隔处的最后一个阶梯具有小于所述第一功率水平且大于零的第二功率水平。11.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述功率转换电路包括用于提供经离散阶梯调整的电流的电流源(421/422/423)，以便最终在每个恒定功率阶梯期间向所述负载提供基本恒定的功率。12.根据权利要求11所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述电流源被控制为与(1)由所述电流反馈信号表示的通过所述负载的电流和(2)应该提供给所述负载的对应于所述紧急照明驱动器的所述编程功率输出轮廓的目标负载电流之间的差相关地调整所述经离散阶梯调整的电流的阶梯的幅度。13.根据权利要求12所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述阶梯的幅度随着所述差的减小而减小。14.根据权利要求1所述的紧急照明驱动器(100、200、400)，其中，所述功率转换电路包括具有脉宽调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：SC·雷泽纽，D·B·克伦肖，A·C·萨布尼斯，S·克罗利，B·英曼，T·费邓格索恩达拉拉克，M·维恩，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL