锂电池应用于LED应急照明灯技术进步优势

LED型应急照明体系商场或许是最老练的商场之一。虽然LED设备20多年前就适用于简略的出口标志，但在最近6年内才能实在用于应急照明体系。跟着能效和色彩一致性功用的提高以及价格的下降，白色LED已成为照明变革的催化剂。

凭借不断向前开展的技能和日益下降的价格，LED能更好地适应各种不同应急照明体系。并且，立异规划结合LED技能优势让照明规划人员具有了一个重要的竞赛利器。针对备用作业和电路维护器材的电池/电能存储体系以及LED技能自身的开展，正为咱们带来许多新机会。

本文将介绍LED型应急照明体系方面的最新技能并要点介绍全新元件的开发。例如，能效的提高、更优的热功用以及更坚固耐用的LED正不断提高牢靠性，下降维护本钱。典型器材包含Osram的GoldenDragonPlus和DurisP5、PhilipsLumileds的LUXEON?Z以及STW8（由SeoulSemiconductor供给）。

在安全要害型使用中，尤其是存在火灾或爆破危险的情况下，电路维护解决方案会让应急照明愈加安稳、牢靠。比如LED分流维护器（由Bourns供给）和Polyswitch电路维护器（由TEConnectivity供给）均是这方面的常用器材。

最后，电池技能最近几年来开展迅猛且运用锂离子电池已成为一种趋势，为咱们带来了体积更小、电力更微弱的备用电池解决方案。然而，如果不选用正确的维护措施，这些优势在一些安全要害型使用中会被视作火灾危险源。超级电容器可作为一种替代解决方案，有些时候也是对电池的一种弥补。Eaton的PowerStor系列已用于包含应急照明在内的许多使用中。

安全第一

无论是修建内仍是修建外，无论在购物中心、地下停车场，仍是飞机上、公共交通运输体系内，只需有人群聚集的地方，应急照明已是一种必不可少的安全措施。尤其在火灾情况下，有用照明是保证快速、无痛苦撤离的要害。光线充足、间隔合理并能指示最短逃生途径的应急出口标志十分重要，因为人们很快会变得手足无措。通常情况下，人们总想从他们进入修建的途径离开修建，而这或许不是最有用的途径。

荧光灯在老旧设备中仍将运用，但会逐步被LED灯替代。用于更换传统T8荧光灯管的LED模块已经成为广受欢迎的改型照明设备。通常来讲，LED为咱们展现了许多功用和本钱优势，使其能够越来越多地用在许多应急照明使用中。只需使用LED技能升级换代主照明体系，辅助型应急照明设备也极有或许被LED替代。

LED技能越来越多的优点正不断地吸引着人们的眼球。LED灯运用寿命长、功用牢靠，因此缩短了保养周期并下降了维护本钱，十分合适应急照明体系。LED无铅、无汞，被以为是更环保的产品。LED被视作本安型产品，因此能在采矿、石油勘探和其他存在爆破危险的环境下运用。不含有任何玻璃成分，LED更坚固耐用，具有更强的抗撞击、抗振动功用，并且装置在公共场所时不易被人为损坏。

关于在惯例电源毛病时切换至备用电池或许应急发电机的应急照明体系来说，功耗遍及低于传统照明技能的LED产品是理想的挑选。

作为一种点光源，LED灯的自身性质使其能轻松操控光线焦点，让光线照射到需求的地方。这一特性结合高光学功率有助于进一步下降功耗。把契合英国应急照明行业委员会(ICEL)1规则的最简略方式的、典型光束视角为60o的两个1WLED以及与之配套的驱动器、逆变器和一个3.6V电池，按照主张的间隔装置在间隔地板3m的高度时，能在地板上轻松到达国际标准规则的亮度。

漂亮

LED的另一个优点是，尤其在大规模照明的情况下能够让咱们挑选外形，把应急照明与修建照明相结合。现在，咱们能够制造几乎任何尺度和外形的灯具，能将其融入到现有修建的各种结构和材料中。灯条特别适用于楼梯和走廊，其他模块能够齐安全装在地板或许墙上，或许经过改造后装置到现有结构中。能更好地躲藏应急照明灯具或将其融入到修建中并给人以美的感受，使照明体系规划人员及其客户具有了更大的灵敏性。

OsramSemiconductor2供给的一个事例研讨说明了在该领域能取得什么样的成绩。德国慕尼黑的KarlplatzStachus(U-bahn/S-Bahn)地铁站在进口处选用了一段总长达700米的楼梯，且由于修建结构自身的原因，只能经过楼梯扶手照明。这种扶手照明能在作惯例电源断开后持续经过电池供电，用作应急照明。这种OsramLED设备功耗低，使得每18米长的扶手照明功耗仅需100W。

图1：慕尼黑市Stachus的S-Bahn和U-Bahn地铁网进口区域选用了LED照明扶手，在电源毛病时兼做应急照明。

LED用于应急照明体系时，所需类型和技能标准在很大程度上由具体的使用决定。不过，也有一些最令人满意的一起特点，如低功耗、发热少、高流明输出。色温为3000至6500K，CRI不低于80，能效为75-100lm/W的冷白光LED是对这类产品的典型要求。

依据具体使用，需求考虑的特性包含小尺度、坚固耐用的外壳、能够做成灯条或其它形状的简略灵敏的模块化规划，以及可经过备用电池或其它暂时电源供电。

标志灯

比如OsramOptoSemiconductor的DurisP5系列LED等器材明显适用于应急照明使用。GWDASPA1.EC-GUHQ-5L7N-1A归于天然白光器材(4000K)，具有如台阶和出口通道上的应急标志灯所需的高能效、中等功率和寿命长等特点。这些器材在100mA时的典型光通量为29lm，光学功率为96lm/W，CRI为80并且选用无引脚SMD-2封装。典型正向电压为3.02V，最大正向电流为250mA，视角为130o。DurisP5系列器材包含暖色(3000K)和冷色(5000K)光输出器材，技能标准与4000K版器材类似。

关于要求更高流明功率的使用（虽然功耗也高），Osram经过其GoldenDragonPlusline产品线供给LUWW5AM系列产品。该系列器材在350mA时的典型光通量为116lm并在1A时到达273lm。该系列也是专为应急照明体系中的标志灯而规划的，在外形十分扁平的封装中供给了一个高能效光源。光功率在100mA时为146lm/W，最高正向电流为1A，典型正向电流为3.2V且热阻为6.5K/W。

图2：Osram的高能效GoldenDragonPlusLED适用于标志照明使用。

PhilipsLumileds也供给具有类似功用的器材。LUXEONZ4070的色温为4000K，CRI为70。500mA时的典型流明输出为138lm。典型能效为95lm/W。标准书中引用的另一个有用参数是器材尺度和光输出比，并给出中等LED的尺度光输出比值为63lm/mm2。该器材能以无封装的开放方式供给，因此是整合到灯条或许模块中的理想器材。

图3：PhlipsLumiLED的LUXEONZLED选用2.2mm2微型基底面。

SeoulSemiconductor的Acrich系列单LED和多LED产品类型丰厚，可供给许多归于光谱中冷白光段的器材。6500KSTW8Q14BE只是单LED系列器材中的一种，首要针对通用、室内和修建照明使用。这款LED集成了ESD维护功用，选用硅树脂封装并装配到一个耐热型热塑基体中。其电气功用为：正向电压为3.2V（典型值），正向电流为160mA（典型值），流明密度为35lm（3700至7000K），CRI为80（最小）和热阻为18°C/W。

电路维护

虽然一些基于LED的预装置型应急照明模块出厂时附带了相关的电路，用来在惯例电源与备用电源之间主动切换，可是为了提高耐用性和牢靠性，能够再装置一个LED并联维护器材。增加维护有助于将LED灯的维修和更换本钱降至最低，用于由多个串联LED组成的长灯串且选用依从电压相对较高的恒流电源时这种效果更为杰出。

用多个LED组成灯串有许多优点。电源规划简略是首要优势，而高电压、低电流电源能提高电源自身的能效。外形的可扩展性、模块化和灵敏性是挑选LED灯串而非其他照明技能的几个重要决定因素。不足之处是，只需灯串中的一个LED开路，其余器材就会悉数封闭。LED毛病或许由高温、静电放电(ESD)或许过压、过流事情构成。

选用齐纳二极管能轻松维护低功耗LED灯串。关于高功率使用（作业电流高于75mA），主张选用有源LED并联维护器材，且这种器材比开路LED的功率耗散更小。这些基于晶闸管的器材作业时，在不作业的LED周围进行分流并构成一个电桥，以保证灯串中的正常二极管仍能发光。

Bourns是LED分流维护器材领域的抢先制造商。他们的LSP0600BJR-S选用6V作业电压。为将维护水平提高至最高，规划人员应为每个LED配备一个该器材。或许，为了将本钱降至最低，可选用该系列中具有9V、13V和18V维护功用的器材来别离隔离由两个、三个和四个LED组成的灯组。

Bourns编写了一本很有用的白皮书3，具体解释了有关恒流电源依从电压方面的电源问题。该白皮书给出了示例电路和规划，要点介绍特定毛病条件下对电源的要求以及BournsLSP系列器材。一起还给出了适用于LED灯串的电源架构。

过流维护

维护LED照明灯具以及应急照明电池免遭过流和热损坏，是TEConnectivity的Raychem电路维护产品的首要功用。该公司指出，虽然比被替代的照明技能具有相当长的运用寿命，但LED的运用寿命由许多因素决定，具体包含结温、作业电压和电流。

自复位聚合物正温度系数(PPTC)器材，如TE经久耐用的PolySwitch和PolyZen系列均展现了在LED维护电路中的高效性。典型使用包含电源输入维护（阻挠与电力线路耦合的瞬态和浪涌）、LED驱动器电路输出维护、LEDESD维护。在高牢靠性应急照明设备中，这些器材的维护功用尤其高效，因为它们能在毛病清除、电路康复后主动复位。

图4：从类型广泛的PolySwitch自康复器材中精选的器材，可用于维护LED应急照明电路。

按照制造商供给的数据，大多数LED使用经过电源转化、操控器材与电源连接来操控LED驱动器的功率耗散。比如PolySwitch系列中的自康复PPTC器材，其效果就是用来维护这些接口，防止超温、过流构成损坏。

一般作业情况下，熔断器处于低电阻状况；呈现过流时切换至高电阻状况。这样，就可将毛病条件下的电流降至一个安稳的低水平，有助于维护电路中的设备。该器材会在毛病清除前一直坚持闭锁方位。一旦电源康复，该器材就会复位，然后电流康复，电路康复正常作业。更具体的内容和电路图，可参看Digi-KeyTechZone中曾经的文章。4

许多LED驱动器IC需求经过受维护的DC输入向二极管供给安稳电流。把PolySwitch器材与LED驱动器IC串联，再并联一个齐纳或许瞬态抑制二极管等电压钳位器材将有助于完成高效维护。PolySwitch元件尺度多样，结合微型1608封装器材后能够适应大多数紧凑型使用，可节约板空间和本钱。规划人员可挑选的额外电流规模为50mA至3A，额外电压规模为6V至60V。

适用于IC维护的典型器材是6VnanoSMDC150F，其坚持电流为1.5A，额外动作电流为3A，最高电流为100A。动作时刻为0.3s。

备用电源

超级电容器已越来越多地用作某些使用的备用电源，尤其在锂离子电池或许带来火灾危险的安全要害型体系中。超级电容器的功率是电池功率的十倍多，运用周期更是电池的千倍以上。这类电容器的功率密度比传统电解电容器高三个数量级。

它们还能与传统电池备用技能串联运用，以加强此类体系的功用，延伸其运用寿命。这些器材在应急照明使用中令人感兴趣的，是它们能用在坚持和桥接电源体系中，即使电网电压毛病时也能保证电源恒定。超级电容器被以为比电池更环保，能协助规划人员减小电池体积，延伸电池寿命。

超级电容器商场的抢先制造商是Eaton。他们的XB和XV系列圆柱形器材的电容值为300F至400F，作业电压别离为2.5V和2.7V。这两个系列具有高功率密度所需的超低ESR，能保证峰值电流时的电压降最小。这些器材被以为特别合适UPS和备用电源体系以及应急照明设备。

XB系列的典型器材为PowerStorXB3550，其在2.5V时的电容为300F。XV系列中的顶级产品是PowerStorXB3560超级电容器，其在2.7V额外电压下的电容为400F。

图5：Eaton的PowerStor超级电容器适于在各式各样的安全和工业使用中完成备用和电源桥接功用。

总结

虽然还不是一种完美的使用，但各种技能进步正推动着应急照明体系的开展，这些技能不只包含LED自身，还包含那些用于十分重要的电路维护和电池备用功用的辅助子体系技能。应急照明规划人员已能在该领域改造翻新产品，使产品与众不同，无论是新设备仍是改型单元。