专利名称:白炽灯定时延寿器的制作方法
本实用新型是关于延长白炽灯使用寿命和在灯泡照明时具有自动定时或长明功能的装置。
现有的各种定时开关和灯丝延寿开关如北京电器厂生产的机械式定时开关。湖南湘潭市韶峰电器厂生产的机械式延寿开关。其功能单一，使用寿命短，(用户平均使用寿命半年左右)，安装不便(安装时需要单独设计安装孔或更换开关)。
鉴于上述已有技术存在的问题，本实用新型的任务是设计一种用电子方法实现的即有定时、长明又具有灯丝延寿的多功能综合开关装置。该装置成本低、体积小，安装方便。
本实用新型所设计的白炽灯定时延寿器。其外壳采用ABs工程塑料或电工胶木粉压铸成型。壳内带有由电子器件或集成电路组成的定时延寿电路块。现通过附图对定时延寿电路做进一步说明。
图1白炽灯定时延寿器电路原理图。
图2白炽灯定时延寿器实际接线方法图。
该定时延寿电路由三部分组成。第一部份由整流二极管D1～D4、电阻R6、可控硅SCR组成自触发可控硅开关电路。在自触发可控硅开关电路中引出(1)(2)两个输入端用于和灯泡串接后分别接电源。第二部分由三极管BG3、电阻R5及电容C2组成的定时回路。第三部分由三极管BG1、BG2电阻R1、R2、R3、R4及电容C1组成的延寿回路。在延寿回路中引出两个输出端(3)(4)和开关K串接用于控制灯的开闭。
该电路的第一部分自触发可控硅开关电路中，整流二极管D1的正极串接D2的负极並由串接处引出一个输入端(1)。D3的正极串接D4的负极並由串接处引出另一输入端(2)。二极管D1D3的负极与电阻R6的一端、可控硅SCR的阳极同时连接等位点(6)。电阻R6的另一端和可控硅SCR的控制极连接到电路的第二部分定时回路中的三极管BG3的集电极。二极管D2D4与可控硅SCR的阴极同时连接等位点(3)。
该电路的第二部分定时回路中，电阻R5与电容C2的正极串接。电阻R5的另一端与电容C2的负极，跨接于(6)(3)点之间。三极管BG3的基极连接电阻R5与电容C2正极串接点同时还与电路的第三部分延寿回路中的三极管BG2的集电极相连。三极管BG3的发射极连接等位点(3)。
该电路第三部分延寿回路中，电阻R1与R2串接並由串接点引出一个输出端(4)。电阻R1的另一端连接等位点(6)。电阻R2的另一端连接三极管BG1的基极。三极管BG1的集电极与电阻R3的一端、电容C1的正极、电阻R4的一端、三极管BG2的基极同时相连。电阻R3的另一端连接等位点(6)。三极管BG1的发射极、与电容C1的负极、电阻R4的另一端、三极管BG2的发射极同时连接等位点(3)。由等位点(3)上可引出一输出端，可与外部开关K串接。
定时延寿电路工作原理通常情况下，BG1、BG3为导通状态，由于BG3对可控硅SCR触发电流分流，使可控硅关断。灯泡不亮。
开灯时，合上开关K，BG1截止，BG2导通，BG3截止，不再对触发电流分流。电流将全部供给可控硅触发极，可控硅导通，灯泡点亮。可控硅导通后其压降约1V左右。此时，BG2、BG3全截止。
灯泡点亮后，若立即断开开关，此时电路工作在定时状态。BG2，BG3截止，电流通过R5对C2充电。当C2电压达0.6V以上时，BG3导通，对可控硅触发电流分流。由于BG3导通电阻R导很小，R导＝UCES／ICS (1)UCESBG3集电极与发射极之间电压ICSBG3集电极电流电流几乎全部流过BG3，而流过可控硅的触发电流已不能维持其导通，因而关断，从电容开始充电，到BG3导通，这段时间为定时时间TT＝－RCLn(1－ (Uc)/(Us) ) (2)RcLnC2电容充电时间常数。
UcC2电容两端电压。
Us可控硅导通压降。
该电路考虑BG3结电阻rbc的存在T＝－(2～2.5)RcLn(1－ (Uc)/(Us) )(3)开灯时，如果合上开关K，而不断开，电路将工作在长明状态。此时可控硅SCR导通BG1BG2BG3截止，电流通过R5对C2充电，t时间后，BG3导通，可控硅关断，关断后，可控硅两端电压USCR0为USCR0＝0.9Ui(4) Ui输入电压220VUSCR0＝0.9×220＝198V由于K的闭合，BG1仍为截止状态，而BG2基极电压Ub2为Ub2＝R4／R3＋R4·USCR0(5)Ub2＝24K／200K＋24K·198＝21.2VBG2导通，BG3截止。电路导通，灯又点亮，如果K不断开，电路将循环下去。电路在长明时，有意让灯泡每间隔一定时间闪一次，以提示人们注意关灯节电，电路转换到定时状态。如果在某些场合，即需长明、定时又要求灯不闪，可以去掉R4，去掉R4后，在可控硅SCR导通时，电流通过R3给C1充电。t时间后(时间常数R3·C1＜R5·C2)，三极管BG2基极电压Ub电压约为1V，BG2导通BG3截止，电路便处于长明状态了。
电路延寿原理分析如下实践表明，有95％以上的灯泡是由于灯丝烧断而不能使用，灯丝是由钨合金制成的，冷态时的直流电阻与热态相比差距很大，5～1000VA的各种白炽灯，冷热电阻之差约为10～24倍。例如40VA的灯泡R冷＝130Ω，而工作电阻根据欧姆定律可以求出R工作＝U／I工作(2－1)
I工作＝P灯／U (2－2)将(2－2)代入(2－1)R工作＝U2／P灯(2－3)所以40VA的灯泡，R工作＝2202／40＝12KΩ，与R冷相差约10倍。60VA灯泡，R冷＝60Ω，R工作＝850Ω，相差13倍。由于这一电阻差的存在，所以开灯瞬间将有一很大的冲击电流。正常下的冲击电流为I冲max＝U／R冷(2－4)灯泡为40VA时I冲max＝220／130＝1.7A灯泡为60VA时I冲max＝220／60＝3.7A本电路中的定时延寿回路能够有效地消除开灯瞬间的冲击电流，当开关K合上的瞬间，电流经R1向灯泡提供电源，由于电阻R1的限流作用，消除了由于灯丝电阻R冷与R热之差所造成的冲击电流。随差电流通过电阻R3对电容C1充电。C1两端电压逐渐升高，t时间延时后，BG2导通，BG3截止，可控硅SCR导通，可控硅导通后向灯泡提供电流，由于可控硅导通内阻很小，其功耗甚微，因而大大延长了灯丝的使用寿命。
在许多公共场所的照明灯，使用率很低，约60％以上的时间没有人，由于本白炽灯定时延寿器能做到人走灯灭，所以可以显著节约用电。若每只灯每天关闭五小时，一年即1800小时，以60VA灯计算，每年可节约用电108度，使用本装置节电率高。
附图中各元件参数如下电阻R1在150Ω～1KΩ间选择1～2W金属膜电阻R2、R5200K～560K 1／8WR3、R6100K～200K 1／8WR410K～30K 1／8W电容C1100μ～330μ电解电容C2470μ～1000μ电解电容二极管Ⅰ型1A400V整流二极管。
参考型号1N4004三极管要求BVceo≥30V，β＞100，小电流特性好。参考型号9013，3D×201。
可控硅要求Ⅰ型，1A400V，导通压降1A时≤11V。参考型号2N6565 输入线(与灯泡串接线)(1)(2)，输出线(与开关连接线)(3)(4)，均采用BVR型铜芯聚氯乙烯软接线。
白炽灯定时延寿器，有两个输入端(1)(2)与灯泡串接后再分别接220V电源，有两个输出端(3)(4)与开关K串接。当开关K合上灯泡点亮，灯亮后立即断开开关K，此时电路工作在定时状态，经T时间后灯自动熄灭。当开关K合上不断开电路则工作在长明状态，灯泡此时每隔一定间隔时间闪一次，如此循环下去以提示人们关灯並告诉人们电路转换到定时状态。如果要求灯既长明又不闪可去掉电阻R4。
权利要求
1.白炽灯定时延寿器，其特征在于它具有一个定时延寿电路，该电路由自触发可控硅开关电路、定时回路和延寿回路组成。通过操作一个开关(K)完成定时、延寿和长明功能。
2.根据权利要求
1所述的白炽灯定时延寿器，其特征是自触发可控硅开关电路的组成是由整流二极管D1的正极串接整流二级管D2的负极，並由D1正极和D2负极之间引出一个输入端(1)。整流二极管D3的正极串接整流二级管D4的负极，並由D3正极与D4负极之间引出一个输入端(2)。D1D3的负极与电阻R6的一端、及可控硅SCR的阳极，同时连接等位点(6)。电阻R6的另一端、与可控硅SCR的控制极、与定时回路中的三极管BG3的集电极相连。整流二极管D2D4的正极与可控硅SCR的阴极同时连接等位点(3)。
3.根据权利要求
1或2所述的白炽灯定时延寿器，其特征是定时回路的组成，是由电阻R5与电容C2正极串接，串接点接三极管BG3的基极，並同时连接延寿回路中的三极管BG2的集电极。电阻R5的另一端与电容C2的负极跨接于等位点(3)(6)之间。三极管BG3的发射极连接等位点(3)。
4.根据权利要求
3所述的白炽灯定时延寿器，其特征是延寿回路的组成，是由电阻R1和R2串接並由串接点处引出一个输出端(4)。R1的另一端接等位点(6)，R2的另一端接三极管BG1的基极。三极管BG1的集电极与电阻R3的一端、电容C1的正极、电阻R4的一端、三极管BG2的基极同时相连。电阻R3的另一端接等位点(6)。三极管BG1的发射极与电容C1的负极、电阻R4的另一端、三极管BG2的发射极同时连接等位点(3)。並由等位点(3)上引出一输出端。
5.根据权利要求
1或2或4所述的白炽灯定时延寿电路，其特征在于该电路可以由分离的电子元件组成，也可以由Ic集成电路实现。
专利摘要
白炽灯定时延寿器，其内部线路是由自触发可控硅开关电路、定时和延寿回路等构成，通过操作一个开关可同时完成定时，延寿和长明功能。与现有市场产品比较具有延长白炽灯使用寿命、省电、操作使用方便等优点。
文档编号H05B39/04GK87206083SQ87206083
公开日1988年1月13日 申请日期1987年4月8日
发明者马步远 申请人:北京航空学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan