申请/专利权人：西门子瑞士有限公司

申请日：2015-08-25

公开（公告）日：2021-02-12

公开（公告）号：CN106488621B

主分类号：H05B45/10(20200101)

分类号：H05B45/10(20200101);H05B45/305(20200101);H05B45/32(20200101);H05B45/345(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.12#授权;2017.04.05#实质审查的生效;2017.03.08#公开

摘要：本发明提出一种消防系统中的通知设备，包括：至少一个LED220、一个驱动电路230和一个控制电路240。其中，所述控制电路240配置成响应于一个光强设置CDx而向所述驱动电路230输出至少一个闪光控制信号Ctrl、Cur、Pulse，所述闪光控制信号Ctrl指示出由驱动电流230输出的、能流过所述至少一个LED220的驱动电流I所具有的脉冲波形Pulse特性和电流幅值I；其中，所述光强设置CDx是从多个可选的光强设置中选出的，且所指示的所述脉冲波形Pulse特性和所述电流幅值I被设计成使得所述至少一个LED240每次发光能满足该光强设置所需电能大体上达到最小。

主权项：1.一种消防系统中的通知设备，包括：至少一个LED220；一个驱动电路230，电耦合到所述至少一个LED220，用来提供流经所述至少一个LED220的驱动电流；一个控制电路240，电耦合到所述驱动电路230，其中，所述控制电路240配置成响应于一个光强设置CDx而向所述驱动电路230输出至少一个闪光控制信号Ctrl、Cur、Pulse，所述闪光控制信号Ctrl指示出能流过所述至少一个LED220的驱动电流I所具有的脉冲波形Pulse特性和电流幅值I；其中，所述光强设置CDx是从多个可选的光强设置中选出的，且所指示的所述脉冲波形Pulse特性和所述电流幅值I被设计成使得所述至少一个LED240每次发光所需电能大体上达到最小；其中，对于任意两个所述光强设置CDx而言，所述脉冲波形的脉宽和所述电流幅值均不同；若所述脉冲波形的频率不变，则随着所确定的光强设置的增加，所述脉宽和所述电流幅值也一同增加。

全文数据：通知设备技术领域[0001]本发明总体涉及消防报警（Firealarming领域，尤其涉及一种消防系统中能够发出视觉告警（visualalarm的通知设备（NotificationAppliance。背景技术[0002]图1示出了一种典型的消防报警系统的示意图。如图1所示，在消防报警系统中，火灾报警控制装置（ControlPanel160连接到分布于楼宇中的多个火灾探测器170、通知设备180,或手动报警器190等。火灾探测器170、通知设备180以及手动报警器190可统称为外围设备（Peripheraldevice。这些外围设备可通过有线或无线网络连接到火灾报警控制装置（ControlPanel160。在图1示出的消防报警系统中，通知设备180例如可以发出人可听到的声音告警（例如，通过蜂鸣器或扬声器），也可以发出人可观察到的视觉告警（例如，利用闪光（strobe。例如闪光的视觉告警特别适于警示那些听力存在障碍的人，还特别适用于例如大型商场的嘈杂环境。针对不同的应用环境，优选需要视觉告警的光强度相应地有所不同。例如，对于婴儿房，视觉告警的光强设置应相对较低，而在嘈杂的商场则需要较高的光强设置。为此，通知设备优选需要提供例如至少4种不同光强设置的告警光，例如，15坎德拉、30坎德拉、75坎德拉和110坎德拉，其中坎德拉为国际光强单位，用cd表不。[0003]现有技术中，典型地，通知设备以氣灯（Xenon作为闪光元件（flashelement。这种典型的通知设备内设置有一个充有氙气的灯管。灯管被施加高电压时，灯管内的氙气发生电离并瞬间导通，从而产生持续时间很短的高强度闪光。具有氙灯的通知设备能够在极短的时间内释放足够强度的光。然而，为了使得灯管内的氙气电离，通常需要对灯管施加几千伏的电压来作为触发电压。调节施加到氙灯管的触发电压可以相应产生不同等级的光强度。[0004]另一种典型的通知设备为以发光二极管（LED作为闪光元件的通知设备。LED的核心是一个半导体的晶片，其包括P型半导体（以空穴为主）和N型半导体（以电子为主），且两种半导体之间形成有一个P-N结。在驱动电流流过这个晶片上的P-N结时，电子就会被推向P区，在P区里电子与空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量。与氙灯相比，LED灯所需的驱动电压较低，光效更高，节能环保，但相应地发光强度有限。调节流过LED的驱动电流的大小可获得不同等级的光强。发明内容[0005]本发明的一个目的在于提供一种消防系统中的通知设备，其具有LED且能够满足多个不同的光强设置，同时具有较低的电能消耗。[0006]根据本发明的一个方面，本发明提出的消防系统中的通知设备包括：至少一个LED;-个驱动电路，其电耦合到所述储能元件和所述至少一个LED，以提供能够流经所述至少一个LED的驱动电流；一个控制电路，电耦合到所述驱动电路，其中，所述控制电路配置成响应于一个光强设置而向所述驱动电路输出至少一个闪光控制信号，所述闪光控制信号指示出能流过所述至少一个LED的驱动电流所具有的脉冲波形特性和电流幅值；其中，所述光强设置是从多个可选的光强设置中选出的，且所指示的所述脉冲波形特性和所述电流幅值被设计成使得所述至少一个LED每次发光所需电能大体上达到最小。优选地，所述脉冲波形特性包括脉宽，其与LED的闪光时间相对应，所述至少一个LED在所述闪光时间内发光。更为优选地，所述脉冲波形的特性和所述电流幅值被设计成，使得所述至少一个LED每次发光满足所确定的光强设置且所消耗的电能最小。[0007]采用本发明提出的通知设备，由于LED的闪光时间（驱动电流的脉宽）不再为一个固定值，因而可以通过合理设置脉宽（闪光时间）和驱动电流的电流幅值，而使得LED每次发光所需电能得到降低。而且，脉宽的变化只需要由控制电路来控制，不需要更改硬件电路。由此，本发明提出的通知设备可以通过简单的结构来达到优化通知设备电能损耗的目的。[0008]优选地，对于任意两个所述光强设置而言，所述脉冲波形的脉宽和所述电流幅值均不同。更为优选地，所述脉冲波形中的脉宽和所述电流幅值是根据一组预存数据确定的，所述预存数据与所述至少一个LED的参数特性相关。[0009]更为优选地，所述脉宽小于150ms，优选地小于50ms，更为优选地小于20ms。更为优选地，与不同的光强设置对应的脉冲波形的脉宽彼此不同，且不同的脉宽之差小于50ms，优选地小于30ms，更为优选地小于10ms。优选地，若所述脉冲波形的频率不变，则随着所确定的光强设置的增加，所述脉宽和所述电流幅值也一同增加。[0010]采用本发明提出的通知设备，可以使得LED的闪光时间缩短，以符合短时大功率光输出的行业发展方向。而且，LED的闪光时间越短，不同光强设置下LED闪光之间的差异越不明显，人眼完全感受不到。[0011]优选地，本发明提出的通知设备还包括一个储能元件；一个充电电路，其可从连接到所述通知设备的供电线路上得电，以给所述储能元件充电；和一个受控开关元件，其连接在所述充电电路和所述储能元件之间，且在所述LED非闪光阶段导通，而在所述LED闪光阶段关断。采用这种方案，LED闪光时的驱动电流不会反馈回到供电线路上，从而避免不必要的供电线路上的电流波动，而无需附加的滤波电路来去除这种干扰。[0012]下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对切换装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。附图说明[0013]以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。[0014]图1示出了一种典型的消防报警系统。[0015]图2示出了根据本发明一个实施例的通知设备的电路原理图。[0016]图3示出了根据本发明一个实施例的通知设备中LED输出光的脉冲波形。[0017]图4示出了根据本发明又一个实施例的通知设备的电路原理图。[0018]图5示出了不同光强设置下LED每次发光所需电能随闪光时间的变化曲线。[0019]图6示出了根据本发明又一个实施例的通知设备中LED输出光的脉冲波形。[0020]图7示出了根据本发明另一个实施例的通知设备的电路原理图。具体实施方式[0021]为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。[0022]在本文中，"示意性"表示"充当实例、例子或说明"，不应将在本文中被描述为"示意性"的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。[0023]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。[0024]在本文中，"一个"不仅表示"仅此一个"，也可以表示"多于一个"的情形。另外，在本文中，"第一"、"第二"等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。[0025]如上所述，现有的消防系统中的通知设备优选需要提供例如至少4种不同光强设置（candelasetting的告警光。例如，光强可以分别为15坎德拉、30坎德拉、75坎德拉和110坎德拉，其中坎德拉为国际光强单位。通常，具有光报警的通知设备会具有一个由制造商指定的参考点，若将通知设备视作一个点光源，则该参考点为该点光源的光源中心。上述提及的光强设置也就是指在距离通知设备预定距离（至少为3m处且在正对通知设备的参考点处进行远场测量得到的光强。在安装时，可以预先选定当前通知设备所应使用的光强设置。例如，安装在婴儿房中的通知设备，其光强要求较低，例如设置为15坎德拉，而安装在商场内的通知设备，其光强要求较高，例如为110坎德拉。这一选定的光强设置可以预先存储在通知设备中，也可以通过通信总线传递给通知设备，还可以通过机械装置在通知设备上手动设定。[0026]本发明的发明人提出：针对不同的光强设置，不仅可以如现有技术那样通过改变流经LED的电流大小来改变LED的光强，还可以通过改变LED的闪光时间（flashduration来改变LED的光强。进而，考虑到LED的电能消耗问题，本发明的发明人还提出可以针对不同的光强设置优化LED驱动电流的电流幅值和每次LED的闪光时间，以降低闪光的电能消耗。[0027]图2示例性地示出了根据本发明一个实施例的消防系统中的通知设备200。通知设备200具体可以是一个独立的光报警器，也可以是与火灾探测器集成组合在一起的火灾告警设备。图2中的通知设备200具体包括一个储能元件210、LED220、一个驱动电路230和一个控制电路240。[0028]储能元件210连接到通知设备200的两个输入端In+和In-，并将从输入端获得的能量存储下来。驱动电路230和至少一个LED220串联连接，且由该储能元件210提供能量。储能元件210例如为大容量的电容器。LED220可以是一个大功率LED颗粒；也可以是彼此串联的多个LED颗粒；甚或是一个LED集成阵列（integratedArray，其包括呈矩阵排列的多个LED颗粒。[0029]驱动电路230电耦合到储能元件210。驱动电路230-方面从储能元件210获取能量，另一方面将所获得能量转换为能够使得LED220点亮的驱动电流I。这里，驱动电流I具有脉冲波形。LED220在驱动电流I作用下周期性闪光，例如周期为ls、频率为1Hz。LED的闪光频率与驱动电流I的脉冲频率一致。驱动电流I的脉冲宽度与LED闪光时间相对应，LED在该闪光时间内发光。LED的输出光通量还与驱动电流I的电流幅值有关。依据LED的性能参数，驱动电流I越大，LED的输出光通量越高。[0030]控制电路240电连接到驱动电路230。根据一个（例如预先设定的预先存储的）光强设置⑶xx为1、2、3、4中任一，代表上述4种光强设置中之一），控制电路240可以生成并发出一个闪光控制信号Ctrl到驱动电路230。该闪光控制信号Ctrl用来指示驱动电流I所应具有的脉冲波形特性和或电流幅值。具有所指示的脉冲波形特性和或电流幅值的驱动电流I可以使得LED220闪烁发光且闪光光强满足该光强设置CDx的要求。[0031]如图2所示，可选地，通知设备200还可具有一个光强设置器（Candelasettingdevice250，其能够以有线或无线方式连接到控制电路240。光强设置器可以是安装在远端的火灾报警控制装置（ControlPanel180上的一个软件硬件设置工具。光强设置器250也可以是安装在通知设备200上的一个选择开关，例如，为一个四选一的电子或机械开关。光强设置器250用来确定一个光强设置CDxX=1，2,3,4并将设置结果输出给控制电路240,该确定的光强设置可以是从可用的多个光强设置（110、75、30、15坎德拉）中选出的一个。[0032]下面以图2所示电路为例，描述控制LED光强的基本原理。如前所述通知设备的可调光强设置例如一般包括110cd、75cd、30cd和15cd。而且，在消防系统中，通知设备200发出的告警光呈脉冲方式，即周期性闪光。为此，Blondel-Rey公式给出了脉冲有效光强的测量方式：[0034]其中，Ie为有效光强，单位cd;[0035]、-^为LED的闪光时间（flashdurationTon;[0036]d为测量点距LED的距离，通常为至少3m;[0038]基于上面的公式（1可以进而得到光通量和闪光时间之间的关系：[0040]其中，0为LED的输出光通量，单位流明（lm，其与LED的驱动电流幅值有关；[0041]^为LED的闪光时间（flashduration;[0042]Iff为对有效光强有贡献的有效光通量，其与Ie成正比，0eff单位为lm流明）。由公式⑵不难发现，假设Ton为一个固定值，则0与0eff也成正比。假定，LED闪光的周期为ls，Ton固定为100ms，且LED输出光通量0为10001m时，所对应的中心光强恰好为llOcd。这样可基于公式（2依次计算出其他三级光强设置所对应的0与0ef!-表1则列出当Ton固定为100ms时，在110cd、75cd、30cd和15cd这四种光强设置下的计算出的货与[0043]再者，每个LED出厂时都会附有产品手册，该产品手册上提供的LED性能参数可用来计算并得到一个驱动电流与输出光通量之间的对照表。在按照公式（2确定出0后，即可通过查LED的参数对照表得到相应的驱动电流I、管压降V等参数的大小。表2列出了以一款市售的LED性能参数为例获得的驱动电流I、输出光通量:秦管压降V、能量E之间的对照表。基于表2的参数可进一步获得在不同光强设置下每次LED闪光所需的驱动电流I、管压降V和所消耗电能E，详见表1。[0044]表1:Ton固定为100ms时，在110cd、75cd、30cd和15cd光强设置下的LED输出。[0046]表2:基于LED性能参数获得的电流I、输出光通量0、管压降V、能量E之间的对照表。[0048]由表1可见，在不同光强设置下，LED每次闪光所需电能并不是线性变化的。[0049]本发明的发明人提出还可以采用可变的闪光时间（flashduration来满足不同的光强设置。依然以图2所述的电路为例，所不同之处在于闪光控制信号Ctrl不再仅指示电流幅值大小，而是指示一个固定电流幅值和改变的脉冲宽度（即闪光时间）。依然假定Ton为100ms时，LED输出光通量0为10001m且其所对应的中心光强恰好为llOcd。这样，t为10001m时LED的驱动电流例如可以作为恒定驱动电流。基于表1中已经得出的0eft和公式（2可以依次计算出其他三级光强设置所对应的0。进而，通过查表2可以得到不同光强设置下的Ton时间和所需电能E。表3列出了如此计算得到的Ton时间，而图3示出了在如表3的驱动电流I驱动下LED输出光的脉冲波形图。由图3可见，在驱动电流恒定的情况下，LED输出光的光通量峰值与10001m下输出光的峰值相同，但闪光时间随光强设置的下降而减小，以满足相应的光强要求。[0050]表3:驱动电流固定为3A时，在110cd、75cd、30cd和15cd光强设置下的LED输出。[0052]由表3可见，固定驱动电流I的情况下，在不同光强设置下，LED每次闪光所需电能也并不是线性变化的。[0053]鉴于表1和表3中发现的电能变化规律，本发明的发明人进一步提出通过同时优化Ton和驱动电流幅值的大小可以减小LED的电能消耗。[0054]图4示例性地示出了根据本发明又一个实施例的消防系统中的通知设备400。通知设备400与图2中相同的部件以相同标记标出，其功能也相同，这里不再赘述。与图2不同之处在于，图4中闪光控制信号Ctrl由两个分立的控制信号Cur和Pulse来替代。控制电路440输出的控制信号Cur用来调整LED驱动电流I的电流幅值，其连接到驱动电路430的电流设定端V。控制电路440输出的控制信号Pulse则用来调整驱动电流I的脉冲波形，即调节脉宽。Pulse连接到驱动电路430的使能端EN。可选地，Cur和Pulse也可以用一个控制信号（例如脉冲信号）来表示，即，脉冲信号的幅度表示电流幅值，脉冲信号的脉宽表不闪光时间。[0055]在图4中，可以通过同时调节驱动电流的电流幅值和脉宽（闪光时间）来优化LED消耗的电能。依然假定Ton为100ms时，LED输出光通量0为10001m且其所对应的中心光强恰好为ll〇cd。同样基于前面的公式（2，可计算出为满足相应的光强设置（110cd、75cd、30cd、15cd所需的不同Ton和电流幅值的组合，并进而查表2可得到所消耗电能E的大小。图5示出了分别满足四个不同的光强设置时LED每次闪光消耗的电能E随Ton的变化。如图5所示，对于每一个光强设置，总可以找到消耗电能较低的较佳工作点，在该较佳工作点处Ton和驱动电流I的组合可以降低LED电能消耗。具体而言，在图5中，每个光强设置下，都可以找到例如至少3个较佳的工作点。与其他工作点相比较，这三个工作点处的电能消耗更低。这三个较佳工作点中还可以进一步发现电能消耗最小的工作点，此处即为最优工作点。表4列出了以表2所列LED参数性能计算出的最优工作点。图6示出了如此优化后不同光强设置下最佳工作点处LED光输出的波形图。如图6所示，LED闪光频率不变（1Hz，但是任两个不同光强设置下，LED闪光时间和输出光通量幅度（对应驱动电流幅值）均彼此不同。而且，随着光强设置的增加，闪光时间和驱动电流幅值均一同增加。[0056]表4:在110cd、75cd、30cd和15cd光强设置下每次闪光电能消耗最小的Ton和I组合。[0057][0058]由图5可进一步发现，随着Ton的增加，LED每次闪光的电能消耗也逐步提高。优选地，Ton的时间越短越好。如图5所示，Ton优选小于150ms，更为优选地小于50ms，最为优选地小于20ms。而且，Ton时间上限越短，不同光强设置下，Ton的彼此相对差异也越小。当然，随着Ton的减小，为达到相同的输出光强，驱动电流I的幅值也需要相应提高。考虑到不同光强设置下通知设备的同步问题，优选地，不同光强设置下Ton彼此之差最好小于等于30ms，优选地小于30ms，更为优选地小于10ms。减小最优化情况下Ton之间的差异，需要相应地提高驱动电流的幅值。这一点可根据LED的特性参数来确定。[0059]优选地，通知设备还可以预先存储有一个LED的特性参数表（例如，驱动电流I与输出光通量之间的对照表）。显然，该特性参数表可以包括一个基准值，即对应其中一个光强设置的LED输出光通量。例如，如上所述，通知设备中的控制电路240可预先存储下对应于110cd的LED输出光通量和与之对应的驱动电流I。然后，在控制电路240收到所确定的光强设置时，基于前述公式2和LED特性参数表，即可计算出当前需要设定的Ton和电流幅值。可选地，控制电路240内可以预先存储有一个光强设置和驱动电流设置的对照表，例如表4所示。当控制电路240接收到所确定的光强设置时，则可通过查找表4来确定相应的脉宽和电流幅值。[0060]图7示出了根据本发明一个实施例的通知设备700的示意图。图7与图4的不同之处在于：通知设备700还优选包括一个连接到输入端的一个充电电路780和连接在充电电路780和储能元件210之间的一个受控的开关元件790。这里，多个不同的通知设备的输入端In+和In--般均并联到一个由火灾告警控制装置（ControlPanel180提供电源的供电线路上。当多个通知设备同时闪光时，各个通知设备均从该供电线路上拉电流。由此，LED上的电流可能会影响到供电线路上的电流大小。为此，在图7所示例子中，特别设置有开关元件790,其受控制电路740的控制。在LED闪光时，控制电路740控制开关元件790断开，从而LED所在回路上的电流变化不会对输入端造成任何影响。在LED非闪光阶段，控制电路740控制开关元件790导通，充电电路780给储能元件210充电。由于开关元件790的存在，LED闪光时的驱动电流不会反馈回到供电线路上，从而避免的不必要的供电线路上的电流波动。[0061]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。[0062]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种消防系统中的通知设备，包括：至少一个LED220;一个驱动电路（230，电耦合到所述至少一个LED220，用来提供流经所述至少一个LED220的驱动电流；一个控制电路（240，电耦合到所述驱动电路（230，其中，所述控制电路（240配置成响应于一个光强设置（CDx而向所述驱动电路（230输出至少一个闪光控制信号（Ctrl、Cur、Pulse，所述闪光控制信号（Ctrl指示出能流过所述至少一个LED220的驱动电流I所具有的脉冲波形（Pulse特性和电流幅值（I;其中，所述光强设置（CDx是从多个可选的光强设置中选出的，且所指示的所述脉冲波形（Pulse特性和所述电流幅值（I被设计成使得所述至少一个LED240每次发光所需电能大体上达到最小。2.如权利要求1所述的通知设备，其中，所述脉冲波形特性包括脉宽，其与LED的闪光时间相对应，所述至少一个LED在所述闪光时间内发光。3.如权利要求1或2所述的通知设备，其中，对于任意两个所述光强设置（CDx而言，所述脉冲波形的脉宽和所述电流幅值均不同。4.如权利要求2-3中任一所述的通知设备，其中，所述脉冲波形中的脉宽和所述电流幅值是根据一组预存数据确定的，所述预存数据与所述至少一个LED的参数特性相关。5.如权利要求2-4中任一所述的通知设备，其中，所述脉宽小于150ms，优选地小于50ms，更为优选地小于20ms。6.如权利要求2-5中任一所述的通知设备，其中，与不同的光强设置对应的脉冲波形的脉宽彼此不同，且不同的脉宽之差小于50ms，优选地小于30ms，更为优选地小于10ms。7.如权利要求1-6中任一所述的通知设备，其中，所述脉冲波形的特性和所述电流幅值被设计成，使得所述至少一个LED每次发光满足所确定的光强设置且所消耗的电能最小。8.如权利要求2-7中任一所述的通知设备，其中，若所述脉冲波形的频率不变，则随着所确定的光强设置的增加，所述脉宽和所述电流幅值也一同增加。9.如权利要求1所述的通知设备，还包括：一个储能元件（210;一个充电电路（780，其给所述储能元件充电；一个受控开关元件（790，其连接在所述充电电路和所述储能元件之间，且在所述LED非闪光阶段导通，而在所述LED闪光阶段关断。

百度查询： 西门子瑞士有限公司 通知设备

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD