專利名稱：一種大功率全自動節(jié)能應(yīng)急燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬照明應(yīng)急用燈領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
應(yīng)急用燈行業(yè)發(fā)展很快，目前國內(nèi)外市場功率在20～40W大功率全自動節(jié)能應(yīng)急燈已有很多種類，但它們的電路大致有兩部份自動充、放電電路。前電路常見有二有防過充裝置全波整流、無防過充裝置半波整流自動充電電路。后種因無防過充裝置使之較簡易，很多燈具采用，但普遍存在的問題是采用過高的充電電壓，使電瓶過充而壽命變短。自動放電電路未級即輸出級常見也有兩種LC振蕩推挽輸出、自激多頻振蕩推挽共振輸出電路。兩種電路均節(jié)能，但前種節(jié)能需人工調(diào)整、有節(jié)能裝置、功率調(diào)整裝置、熱電子發(fā)射裝置，光管每次發(fā)光，燈絲都要預(yù)熱，屬熱電子發(fā)射電路。后電路能自動節(jié)能，無上述有關(guān)裝置，屬冷電子發(fā)射電路。此電路工作起來，溫度較低，說明電瓶輸出能量極大部份變成光管發(fā)光的能量。因而既簡易、又節(jié)能，被很多燈具所采用。但普遍存在的缺陷是對不同功率的光管，采用同一種電路卻采用不相同的一組元件，這是很不合理的，只會給生產(chǎn)、使用、維修帶來許多不便。
本人原“大功率全自動節(jié)能應(yīng)急燈”(專利號為99258700χ)，屬無防過充裝置半波整流、LC振蕩推挽輸出電路，也采用了偏高的充電電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種功率在20～40W無防過充裝置但不會過充、電瓶壽命長、電路及元件完全相同、簡易、節(jié)能、全自動、安全可靠大功率應(yīng)急燈。
為達(dá)上述目的，需克服或解決兩個技術(shù)問題一、設(shè)計、制作一個無防過充裝置但不會過充、電瓶壽命長的半波整流自動充電電路，當(dāng)中的技術(shù)關(guān)鍵是選擇一個合適的充電電壓。也許有人認(rèn)為，對12V電瓶，為了很好充電，充電電壓應(yīng)在12V以上，那是不正確的。理論及實驗證明，對全天候24時待命的12V電瓶的應(yīng)急燈，用12V電壓充電是較合適的。我們用12V國產(chǎn)新電瓶“復(fù)華”作試驗，讓其充至額定電壓12V(充滿電)后放電，帶動40W國產(chǎn)光管發(fā)光，最初亮3.5鐘頭，三年后，雖然電瓶有自然老化，但也亮2個鐘頭以上。反之，用大于12V如14V充電，在同等條件下，只歷經(jīng)一年，發(fā)光時間迅速降至1個鐘頭以下，這是多么明顯的差別，說明用12V電壓充電具有很大的經(jīng)濟效益。為何會這樣呢？原因是充滿電后，仍有約0.2A電流流過電瓶，此電流在電瓶內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)放出熱量，使這些物質(zhì)長久保持活性而大大延長其壽命。
二、對20～40W光管，設(shè)計并制作一個電路及元件完全相同自激多頻振蕩推挽共振輸出電路，使能自動節(jié)能并自動調(diào)整功率輸出，相應(yīng)使上述三種功率光管強勁發(fā)光。當(dāng)中的技術(shù)關(guān)鍵是在電路相同時是何正確地選擇此組元件。理論及實驗證明，此組元件是由上述的振蕩輸出電路特性所決定的。需知自激多頻振蕩頻率是很寬的，在一定范圍內(nèi)，共振回路任取一組元件，其共振頻率都會落在其很寬的頻率范圍之內(nèi)。但我們一定取一組元件，使自激多頻振蕩回路及共振回路都產(chǎn)生強烈振蕩并使40W光管強勁地發(fā)光，當(dāng)放上20W及30W時，電路就能自動調(diào)整功率輸出相應(yīng)也使它們強勁地發(fā)光，反過來則不成，如選擇的元件先使20W光管強勁地發(fā)光，當(dāng)放上30W、40W時，就只能輸出20W光管發(fā)光相應(yīng)功率，使它們發(fā)光暗淡或根本不發(fā)光，這才造成上述所講的不同功率光管相同電路、不同元件的缺陷，產(chǎn)生此結(jié)果主要原因是不認(rèn)識上述振蕩器的有關(guān)特性所造成的結(jié)果。
雖然用相同電路及元件與相同電路不同元件相比，對相同功率光管，耗能大致相同，但前者卻給應(yīng)急燈生產(chǎn)、使用、維修帶來很多好處，顯然，具有很大的經(jīng)濟效益。
綜上所述，本實用新型的技術(shù)方案如下在充電電路中，電流B1次級電壓為12V，通過無防過充裝置半波整流電路對電瓶E進(jìn)行自動充電。充電時與次級并聯(lián)有電阻R1、發(fā)光二級管χ串聯(lián)支路，電容C1與繼電器KA1并聯(lián)再與二級管D1串聯(lián)支路，電容C2與電瓶E并聯(lián)、過觸點aa′與二級管D2串聯(lián)支路；在放電電路中，當(dāng)電路工作時，過觸點bb′、工作開關(guān)K1、保險合R、燈座開關(guān)K2、光管接觸開關(guān)K3與電瓶E并聯(lián)的有電容C3與繼電器KA2并聯(lián)再與穩(wěn)壓管VD串聯(lián)支路，過觸點CC′和自激多頻振蕩推挽共振輸出電路與E并聯(lián)的還有L2兩端分別與BG1、BG2集電極、發(fā)射極串聯(lián)后再并聯(lián)然后與L串聯(lián)支路及R2、R3分別與BG1、BG2基極、集電報串聯(lián)后并聯(lián)經(jīng)L1再并聯(lián)支路；B2次級L3與C4及光管R′組成的共振回路。
由上知，本實用新型是原實用新型理論及實踐的產(chǎn)物，同時也是當(dāng)今國內(nèi)外設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用大功率應(yīng)急燈進(jìn)行總結(jié)的產(chǎn)物。它不但保留原實用新型的合理部分如防過放裝置、工作開關(guān)K1、燈座開關(guān)K2及自動電路的有關(guān)部份，還增加無防過充裝置但不會過充、電瓶壽命長、對不同功率采用相同電路及元件兩個非常有經(jīng)濟效益的特性，這是原實用新型及目前國內(nèi)外市場同類產(chǎn)品所未有的。
一種大功率全自動節(jié)能應(yīng)急燈，由于簡易、節(jié)能、全自動、安全可靠，不但是醫(yī)院等廣大場所需要白光且照射面積大的專業(yè)用燈，同時也是很好的消防用燈，只要安裝一個發(fā)紅光的光管就成了。另外，將電路輸出級放在燈頭內(nèi)，可成移動用戶應(yīng)急燈，也可制成功率小于20W應(yīng)急燈，大燈小燈有望成為國內(nèi)外市場新一代應(yīng)急燈拳頭產(chǎn)品。另外，還要說明一點的是，制燈原材料十分方便采購，制作工具簡易，成本低，但價格高，若投資生產(chǎn)，一定有很好的前景。


圖1是無防過充裝置有濾波電容C2半波整流充電圖，圖2是無電容半波整流充電圖。兩圖均有力說明用12V電壓對12V電瓶能很好地充電。如在圖1情況下，電源B1次級在電容上產(chǎn)生電壓UC2及電瓶電動勢E與在電瓶內(nèi)阻上產(chǎn)生的電壓Uri之和組成直角三解形兩直角邊，充電電壓即為此三角形對角線，因而在任何時候，包括電瓶充滿電后，充電電壓都比E為高；在圖2情況下，由于無C2，不再存在上述三角關(guān)系，但當(dāng)充滿電后，一周期內(nèi)，只有圖中實線部份對應(yīng)電壓才對電瓶充電，平均起來，充電電壓仍比E高，因而產(chǎn)生前述所講的結(jié)果就不足為怪了。圖3是自激多頻振蕩推挽共振輸出電路圖B2為脈沖變壓器，BG1、BG2為三極管，R2、R3為偏流電阻，L為扼流圈，C4為共振電容，R′為光管。當(dāng)電壓加于電路時，B2左產(chǎn)生多頻振蕩，右邊電路有個固有頻率，此頻率由L3C4決定。當(dāng)此頻率處于自激振蕩頻率范圍時，右邊電路便產(chǎn)生共振而使光管發(fā)光。圖4為本實用新型總電路圖。
具體實施方式
一、據(jù)為實現(xiàn)本實用新型需克服或解決技術(shù)問題之一，需設(shè)計并制作一電源變壓器B1，使初級電壓為220V時，次級為12V。據(jù)變壓器原理U1∶U2＝N1∶N2，當(dāng)N1取2181T，N2為119T。另外，為應(yīng)付季節(jié)頻繁停電，有時一天停兩次，燈也能起動亮兩個鐘頭以上，需B1加快對電瓶放電后的充電速度。此速度只與B1功率有關(guān)，而B1功率只與B初級線經(jīng)有關(guān)，加大初級線經(jīng)，B1功率加大。所以我們將原專利取的φ1＝0.12mm提到0.13mm。加大B1對電瓶放電后的充電速度，不會引起電瓶的過充，只有過高的次級電壓，才引起電瓶的過充現(xiàn)象。致于B1次級線經(jīng)，一般取0.4～0.5mm，為降低B1充電時溫度，我們?nèi)?.5mm。
二、又據(jù)需克服或解決技術(shù)問題之二，需對輸出級選擇一組元件。我們通過理論計算及實驗主要是通過實驗選擇此組元件。此組元件的具體數(shù)據(jù)及它們在電路中的處置如下脈沖變壓器B2——高強度漆包線繞制，φ1＝φ2＝0.3mm，φ3＝0.24mm，匝數(shù)依次為1、8、280T。L1、L2繞在同一層上，為實現(xiàn)L1、L2正反饋，兩者繞向相反，L3方向可任意。L1、L2層與L3層用兩層絕緣紙隔開，L3兩輸出端在空間要相隔一定距離。BG1、BG2取B511或A1329，R2＝R3＝1K，L用外徑0.71mm電信花線在山型鐵氧磁體上繞45T，C4取1820pf。采用上述一組元件，空載(無光管)時，B2左邊電路強烈產(chǎn)生振蕩，L3兩端電壓達(dá)1500V，電瓶電流0.2A，這樣電瓶輸出功率為2.4W，電路功率輸出為O；有載時(40W光管)，B2兩邊均產(chǎn)生強烈振蕩，L3兩端電壓達(dá)1200V，電瓶電流2A，電瓶輸出功率為24W，電路輸出功率為21.4W，使40W國產(chǎn)光管強勁地發(fā)光。當(dāng)放上20、30W光管時，電路能自動調(diào)整功率為16.8W及12W，相應(yīng)也使它們強勁地發(fā)光，發(fā)光功率與電瓶輸出功率之比，均達(dá)90％以上。利用同一電路及相同一組元件，使上述三種功率光管強勁地發(fā)光，至今國內(nèi)外還未有這樣的報導(dǎo)。
最佳振蕩產(chǎn)生的高壓，由于在光管兩端產(chǎn)生強場強，交替將電子從燈絲拉出，導(dǎo)致光管冷發(fā)光，由此可免去原專利中脈沖變壓器用來助燈絲進(jìn)行熱電子發(fā)射的兩個繞組。原專利因輸出的電壓不夠高，則需此兩繞組。又由于能自動節(jié)能及自動調(diào)整功率輸出，還可省去原專利中的節(jié)能裝置及功率調(diào)整裝置，從而使電路更簡易。不過，為了安全，在燈座能伸縮的一端，增設(shè)一個接觸開關(guān)K3，以防止在安裝時工作開關(guān)K1及燈座開關(guān)K2閉合但光管未扦入電路意外起動造成毀壞電路的現(xiàn)象。
下面，結(jié)合圖4，從具體實施方式
進(jìn)一步討論本實用新型。從圖4知，總電路前部為無過充裝置半波整流自動充電電路，此部份也與原專利相同，不同的是充電壓為12V，電路中間的自動充電部份與原專利相同，總電路后部為自激多頻推挽共振輸出電路。其具體結(jié)構(gòu)為在自動充電電路中，電源變壓器B1次級電壓為12V，通過無防過充裝置半波整流電路對電瓶E進(jìn)行自動充電，充電時，與B1次級并聯(lián)有電阻R1、發(fā)光二級管χ串聯(lián)支路，電容C1與繼電器KA1并聯(lián)再與二級管D1串聯(lián)支路，電容C2與電瓶E并聯(lián)，過觸點aa′與二級管D2串聯(lián)支路；在放電電路中，當(dāng)電路工作時，過觸點bb′、工作開關(guān)K1、保險合R、燈座開關(guān)K2、光管接觸開關(guān)K3與電瓶E并聯(lián)的有電容C3與繼電器KA2并聯(lián)再與穩(wěn)壓管VD串聯(lián)支路，過觸點cc′和自激多頻振蕩推挽共振輸出電路與E并聯(lián)的還有L2兩端分別與BG1、BG2的集電極、發(fā)射極串聯(lián)后再并聯(lián)然后與L串聯(lián)支路及R2、R3分別與BG1、BG2基極、集電極串聯(lián)后并聯(lián)經(jīng)L1再并聯(lián)支路；B2次級L3與C4及光管R′組成的單獨的共振回路。
充電時，220V加于B1次級，次級產(chǎn)生12V電壓，一路經(jīng)電阻R1令指示燈χ發(fā)光，另一路經(jīng)二級管D1整流、C1濾波使繼電器KA1吸合、bb′斷開、aa′接通，第三路經(jīng)整流二極管D2、觸點aa′對電瓶E自動充電，C2為濾波電容；無交流電時，KA1因無電流通過而釋放，aa′斷開，bb′接通，電瓶電壓經(jīng)bb′、K1、R、K2、K3，加于穩(wěn)壓管VD，VD被擊穿，電流流過KA2，KA2吸合，cc′接通，C3為濾波電容，于是電壓加在輸入級上，由此產(chǎn)生振蕩，經(jīng)脈沖變壓器藕合至未級，引起共振并使光管發(fā)光。當(dāng)放電使電瓶電壓下降至10V時，VD擊穿終止，因無電流流過KA2，KA2釋放，cc′斷開，自激振蕩系統(tǒng)由于無電壓輸入振蕩終止，光管熄滅。穩(wěn)壓管VD、電容C3及繼電器KA2組成防電瓶過放電路，工作開關(guān)K1、保險合R、安全開關(guān)K2、K3組成安全系統(tǒng)，只有四者同時接通，電路才起動，這就保證在安裝、使用、維修及運輸中安全可靠。
權(quán)利要求一種大功率全自動節(jié)能應(yīng)急燈，有自動充、放電電路，其特征是在充電電路中，電源次級電壓為12V，通過無防過充裝置半波整流電路對E自動充電，充電時，與次級并聯(lián)有R1、發(fā)光二級管x串聯(lián)支路，C1與KA1并聯(lián)再與D1串聯(lián)支路，C2與E并聯(lián)過aa′與D2串聯(lián)支路；在放電電路中，當(dāng)電路工作時，過bb′、K1、R、K2、K3與E并聯(lián)的有C3與KA2并聯(lián)再與VD串聯(lián)支路，過cc′和自激多頻振蕩推挽共振輸出電路與E并聯(lián)的還有L2兩端分別與BG1、BG2集電極、發(fā)射極串聯(lián)再并聯(lián)后與L串聯(lián)支路及R2、R3分別與BG1、BG2基極、集電極串聯(lián)后并聯(lián)經(jīng)L1再并聯(lián)支路；B2次級L3與C4及光管R′組成共振回路。
專利摘要一種大功率全自動節(jié)能應(yīng)急燈，屬照明應(yīng)急用燈領(lǐng)域，其電源變壓器B
文檔編號H02J9/00GK2909777SQ20052001222
公開日2007年6月6日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者曾善平 申請人:曾善平