专利名称：一种大功率全自动节能应急灯的制作方法
技术领域：
本实用新型属照明应急用灯领域。
背景技术：
应急用灯行业发展很快，目前国内外市场功率在20～40W大功率全自动节能应急灯已有很多种类，但它们的电路大致有两部份自动充、放电电路。前电路常见有二有防过充装置全波整流、无防过充装置半波整流自动充电电路。后种因无防过充装置使之较简易，很多灯具采用，但普遍存在的问题是采用过高的充电电压，使电瓶过充而寿命变短。自动放电电路未级即输出级常见也有两种LC振荡推挽输出、自激多频振荡推挽共振输出电路。两种电路均节能，但前种节能需人工调整、有节能装置、功率调整装置、热电子发射装置，光管每次发光，灯丝都要预热，属热电子发射电路。后电路能自动节能，无上述有关装置，属冷电子发射电路。此电路工作起来，温度较低，说明电瓶输出能量极大部份变成光管发光的能量。因而既简易、又节能，被很多灯具所采用。但普遍存在的缺陷是对不同功率的光管，采用同一种电路却采用不相同的一组元件，这是很不合理的，只会给生产、使用、维修带来许多不便。
本人原“大功率全自动节能应急灯”(专利号为99258700χ)，属无防过充装置半波整流、LC振荡推挽输出电路，也采用了偏高的充电电压。
发明内容
本实用新型目的是提供一种功率在20～40W无防过充装置但不会过充、电瓶寿命长、电路及元件完全相同、简易、节能、全自动、安全可靠大功率应急灯。
为达上述目的，需克服或解决两个技术问题一、设计、制作一个无防过充装置但不会过充、电瓶寿命长的半波整流自动充电电路，当中的技术关键是选择一个合适的充电电压。也许有人认为，对12V电瓶，为了很好充电，充电电压应在12V以上，那是不正确的。理论及实验证明，对全天候24时待命的12V电瓶的应急灯，用12V电压充电是较合适的。我们用12V国产新电瓶“复华”作试验，让其充至额定电压12V(充满电)后放电，带动40W国产光管发光，最初亮3.5钟头，三年后，虽然电瓶有自然老化，但也亮2个钟头以上。反之，用大于12V如14V充电，在同等条件下，只历经一年，发光时间迅速降至1个钟头以下，这是多么明显的差别，说明用12V电压充电具有很大的经济效益。为何会这样呢？原因是充满电后，仍有约0.2A电流流过电瓶，此电流在电瓶内部化学物质放出热量，使这些物质长久保持活性而大大延长其寿命。
二、对20～40W光管，设计并制作一个电路及元件完全相同自激多频振荡推挽共振输出电路，使能自动节能并自动调整功率输出，相应使上述三种功率光管强劲发光。当中的技术关键是在电路相同时是何正确地选择此组元件。理论及实验证明，此组元件是由上述的振荡输出电路特性所决定的。需知自激多频振荡频率是很宽的，在一定范围内，共振回路任取一组元件，其共振频率都会落在其很宽的频率范围之内。但我们一定取一组元件，使自激多频振荡回路及共振回路都产生强烈振荡并使40W光管强劲地发光，当放上20W及30W时，电路就能自动调整功率输出相应也使它们强劲地发光，反过来则不成，如选择的元件先使20W光管强劲地发光，当放上30W、40W时，就只能输出20W光管发光相应功率，使它们发光暗淡或根本不发光，这才造成上述所讲的不同功率光管相同电路、不同元件的缺陷，产生此结果主要原因是不认识上述振荡器的有关特性所造成的结果。
虽然用相同电路及元件与相同电路不同元件相比，对相同功率光管，耗能大致相同，但前者却给应急灯生产、使用、维修带来很多好处，显然，具有很大的经济效益。
综上所述，本实用新型的技术方案如下在充电电路中，电流B1次级电压为12V，通过无防过充装置半波整流电路对电瓶E进行自动充电。充电时与次级并联有电阻R1、发光二级管χ串联支路，电容C1与继电器KA1并联再与二级管D1串联支路，电容C2与电瓶E并联、过触点aa′与二级管D2串联支路；在放电电路中，当电路工作时，过触点bb′、工作开关K1、保险合R、灯座开关K2、光管接触开关K3与电瓶E并联的有电容C3与继电器KA2并联再与稳压管VD串联支路，过触点CC′和自激多频振荡推挽共振输出电路与E并联的还有L2两端分别与BG1、BG2集电极、发射极串联后再并联然后与L串联支路及R2、R3分别与BG1、BG2基极、集电报串联后并联经L1再并联支路；B2次级L3与C4及光管R′组成的共振回路。
由上知，本实用新型是原实用新型理论及实践的产物，同时也是当今国内外设计、生产、应用大功率应急灯进行总结的产物。它不但保留原实用新型的合理部分如防过放装置、工作开关K1、灯座开关K2及自动电路的有关部份，还增加无防过充装置但不会过充、电瓶寿命长、对不同功率采用相同电路及元件两个非常有经济效益的特性，这是原实用新型及目前国内外市场同类产品所未有的。
一种大功率全自动节能应急灯，由于简易、节能、全自动、安全可靠，不但是医院等广大场所需要白光且照射面积大的专业用灯，同时也是很好的消防用灯，只要安装一个发红光的光管就成了。另外，将电路输出级放在灯头内，可成移动用户应急灯，也可制成功率小于20W应急灯，大灯小灯有望成为国内外市场新一代应急灯拳头产品。另外，还要说明一点的是，制灯原材料十分方便采购，制作工具简易，成本低，但价格高，若投资生产，一定有很好的前景。
图1是无防过充装置有滤波电容C2半波整流充电图，图2是无电容半波整流充电图。两图均有力说明用12V电压对12V电瓶能很好地充电。如在图1情况下，电源B1次级在电容上产生电压UC2及电瓶电动势E与在电瓶内阻上产生的电压Uri之和组成直角三解形两直角边，充电电压即为此三角形对角线，因而在任何时候，包括电瓶充满电后，充电电压都比E为高；在图2情况下，由于无C2，不再存在上述三角关系，但当充满电后，一周期内，只有图中实线部份对应电压才对电瓶充电，平均起来，充电电压仍比E高，因而产生前述所讲的结果就不足为怪了。图3是自激多频振荡推挽共振输出电路图B2为脉冲变压器，BG1、BG2为三极管，R2、R3为偏流电阻，L为扼流圈，C4为共振电容，R′为光管。当电压加于电路时，B2左产生多频振荡，右边电路有个固有频率，此频率由L3C4决定。当此频率处于自激振荡频率范围时，右边电路便产生共振而使光管发光。图4为本实用新型总电路图。
具体实施方式
一、据为实现本实用新型需克服或解决技术问题之一，需设计并制作一电源变压器B1，使初级电压为220V时，次级为12V。据变压器原理U1∶U2＝N1∶N2，当N1取2181T，N2为119T。另外，为应付季节频繁停电，有时一天停两次，灯也能起动亮两个钟头以上，需B1加快对电瓶放电后的充电速度。此速度只与B1功率有关，而B1功率只与B初级线经有关，加大初级线经，B1功率加大。所以我们将原专利取的φ1＝0.12mm提到0.13mm。加大B1对电瓶放电后的充电速度，不会引起电瓶的过充，只有过高的次级电压，才引起电瓶的过充现象。致于B1次级线经，一般取0.4～0.5mm，为降低B1充电时温度，我们取0.5mm。
二、又据需克服或解决技术问题之二，需对输出级选择一组元件。我们通过理论计算及实验主要是通过实验选择此组元件。此组元件的具体数据及它们在电路中的处置如下脉冲变压器B2——高强度漆包线绕制，φ1＝φ2＝0.3mm，φ3＝0.24mm，匝数依次为1、8、280T。L1、L2绕在同一层上，为实现L1、L2正反馈，两者绕向相反，L3方向可任意。L1、L2层与L3层用两层绝缘纸隔开，L3两输出端在空间要相隔一定距离。BG1、BG2取B511或A1329，R2＝R3＝1K，L用外径0.71mm电信花线在山型铁氧磁体上绕45T，C4取1820pf。采用上述一组元件，空载(无光管)时，B2左边电路强烈产生振荡，L3两端电压达1500V，电瓶电流0.2A，这样电瓶输出功率为2.4W，电路功率输出为O；有载时(40W光管)，B2两边均产生强烈振荡，L3两端电压达1200V，电瓶电流2A，电瓶输出功率为24W，电路输出功率为21.4W，使40W国产光管强劲地发光。当放上20、30W光管时，电路能自动调整功率为16.8W及12W，相应也使它们强劲地发光，发光功率与电瓶输出功率之比，均达90％以上。利用同一电路及相同一组元件，使上述三种功率光管强劲地发光，至今国内外还未有这样的报导。
最佳振荡产生的高压，由于在光管两端产生强场强，交替将电子从灯丝拉出，导致光管冷发光，由此可免去原专利中脉冲变压器用来助灯丝进行热电子发射的两个绕组。原专利因输出的电压不够高，则需此两绕组。又由于能自动节能及自动调整功率输出，还可省去原专利中的节能装置及功率调整装置，从而使电路更简易。不过，为了安全，在灯座能伸缩的一端，增设一个接触开关K3，以防止在安装时工作开关K1及灯座开关K2闭合但光管未扦入电路意外起动造成毁坏电路的现象。
下面，结合图4，从具体实施方式
进一步讨论本实用新型。从图4知，总电路前部为无过充装置半波整流自动充电电路，此部份也与原专利相同，不同的是充电压为12V，电路中间的自动充电部份与原专利相同，总电路后部为自激多频推挽共振输出电路。其具体结构为在自动充电电路中，电源变压器B1次级电压为12V，通过无防过充装置半波整流电路对电瓶E进行自动充电，充电时，与B1次级并联有电阻R1、发光二级管χ串联支路，电容C1与继电器KA1并联再与二级管D1串联支路，电容C2与电瓶E并联，过触点aa′与二级管D2串联支路；在放电电路中，当电路工作时，过触点bb′、工作开关K1、保险合R、灯座开关K2、光管接触开关K3与电瓶E并联的有电容C3与继电器KA2并联再与稳压管VD串联支路，过触点cc′和自激多频振荡推挽共振输出电路与E并联的还有L2两端分别与BG1、BG2的集电极、发射极串联后再并联然后与L串联支路及R2、R3分别与BG1、BG2基极、集电极串联后并联经L1再并联支路；B2次级L3与C4及光管R′组成的单独的共振回路。
充电时，220V加于B1次级，次级产生12V电压，一路经电阻R1令指示灯χ发光，另一路经二级管D1整流、C1滤波使继电器KA1吸合、bb′断开、aa′接通，第三路经整流二极管D2、触点aa′对电瓶E自动充电，C2为滤波电容；无交流电时，KA1因无电流通过而释放，aa′断开，bb′接通，电瓶电压经bb′、K1、R、K2、K3，加于稳压管VD，VD被击穿，电流流过KA2，KA2吸合，cc′接通，C3为滤波电容，于是电压加在输入级上，由此产生振荡，经脉冲变压器藕合至未级，引起共振并使光管发光。当放电使电瓶电压下降至10V时，VD击穿终止，因无电流流过KA2，KA2释放，cc′断开，自激振荡系统由于无电压输入振荡终止，光管熄灭。稳压管VD、电容C3及继电器KA2组成防电瓶过放电路，工作开关K1、保险合R、安全开关K2、K3组成安全系统，只有四者同时接通，电路才起动，这就保证在安装、使用、维修及运输中安全可靠。
权利要求一种大功率全自动节能应急灯，有自动充、放电电路，其特征是在充电电路中，电源次级电压为12V，通过无防过充装置半波整流电路对E自动充电，充电时，与次级并联有R1、发光二级管x串联支路，C1与KA1并联再与D1串联支路，C2与E并联过aa′与D2串联支路；在放电电路中，当电路工作时，过bb′、K1、R、K2、K3与E并联的有C3与KA2并联再与VD串联支路，过cc′和自激多频振荡推挽共振输出电路与E并联的还有L2两端分别与BG1、BG2集电极、发射极串联再并联后与L串联支路及R2、R3分别与BG1、BG2基极、集电极串联后并联经L1再并联支路；B2次级L3与C4及光管R′组成共振回路。
专利摘要一种大功率全自动节能应急灯，属照明应急用灯领域，其电源变压器B
文档编号H02J9/00GK2909777SQ20052001222
公开日2007年6月6日 申请日期2005年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者曾善平 申请人:曾善平