一种改进型无极灯光源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种改进型无极灯光源，包括无极灯光源、透镜、光控模块和光检模块；所述无极灯光源连接有透镜，所述透镜连接有光控模块，所述光控模块连接有光检模块；与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：由于Rp是正温度系数的，随着温度上升，Rp上升，Ib下降，Ic下降，而一般晶体管T的Ic为正温度系数，随着温度上升，Ic上升，二者因温度效应引起的Ic变化可以互相补偿。故采用这一方法可以起到很好的温度补偿作用，保证激励管T的Ic电流不随外界环境温度变化而变化，从而保证无极灯光输出的稳定，有利于改善原子频标整机输出频率信号的稳定性。
【专利说明】
一种改进型无极灯光源
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及无极灯光源领域，尤其涉及一种改进型无极灯光源。
【背景技术】
[0002]无极灯无极放电发光的原理大致如下:无极灯充以起辉用惰性气体及发光用元素原子，高频电场对起辉气体中本来存在的少量离子和电子加速，使其动能增加，从而与起辉气体分子碰撞，产生更多的离子和电子，动能较高的离子或电子与起辉气体分子碰撞就能把起辉气体分子激发到激发态上去。当它回到基态时就可看到起辉气体分子发光。但若这种处在激发态的起辉气体分子与发光原子分子碰撞就可以把激发态能量转移给发光原子，自己无辐射的回到基态，而把发光原子激发到激发态上去。当发光原子从激发态回到基态时就可看到发光原子发光。在灯泡温度极低，发光原子密度较低的情况下，往往只看到起辉气体分子发光。在灯泡温度较高，发光原子密度较高的情况下，发光原子发光就占绝对优势，此时往往只看到发光原子发光而看不到起辉气体分子发光。在两种发光过程过渡的情况下，往往看到两种发光过程交替地出现:一会儿主要是起辉气体分子发光，一会儿又变成主要是发光原子发光。这种现象称为张驰振荡，振荡频率从零点几赫到几千赫都有可能。现有技术中，用以无极灯发光的激发功率太大，产生热量太多，灯室则不易控温。激发功率大对其他线路的高频干扰也大，不易消除;且上述无述灯存在着激励功率高、功耗大、发光不均匀等诸多缺陷，鉴于此，本专利提出一种改进的无极灯电路方法及装置。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种改进型无极灯光源。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案实现:一种改进型无极灯光源，包括无极灯光源、透镜、光控模块和光检模块;所述无极灯光源连接有透镜，所述透镜连接有光控模块，所述光控模块连接有光检模块，所述无极灯光源包括印制板底、印制板盖、印制板面和发光模块;所述无极灯光源上平面为印制板盖、下平面为印制板底、四周有四块块印制板面、内部由发光模块组成;所述印制板盖、印制板底对六面体内侧一面全部覆盖金属铜，用以消除发光模块对上、下面的电磁干扰;所述印制板盖、印制板底对六面体外侧一面全部安放功能件;所述印制板面对六面体内侧一面全部覆盖金属铜，用以消除发光模块对左、右、前、后面的电磁干扰;所述发光模块内部装有发光源及用以激励发光源发光的电感线圈，整个装置固定于印制板底面上，所述发光源为灯泡，所述灯泡为球型玻璃泡，直径约10-15mm;所述灯泡中充有激发电位低、化学性质不活泼的惰性起辉气体Kr或Ar，气压I _2Torr。
[0005]进一步的，所述透镜让无极灯发出的光聚集到光控模块中。
[0006]进一步的，所述光控模块用来感知光强大小，并通过内部机械调节实现对光透大小的控制，进而使进入光检模块的光趋于动态稳定。
[0007]进一步的，所述光检模块内含有光电池，所述光检模块用以检测光强大小。
[0008]与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0009]1、由于无极灯启动阶段，Rp很小，Ib很大，Ic很大，激励功率很大，迅速启动无极灯工作。
[0010]2、无极灯到达恒温点后，Rp很大，Ib很小，Ic很小，维持谱灯正常工作的激励功率很小，降低了功耗。
[0011]3、由于Rp是正温度系数的，随着温度上升，Rp上升，Ib下降，Ic下降，而一般晶体管T的Ic为正温度系数，随着温度上升，Ic上升，二者因温度效应引起的Ic变化可以互相补偿。故采用这一方法可以起到很好的温度补偿作用，保证激励管T的Ic电流不随外界环境温度变化而变化，从而保证无极灯光输出的稳定，有利于改善原子频标整机输出频率信号的稳定性。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的整体结构图；
[0013]图2为电阻Rp温度特性图；
[0014]图3为激励电路原理图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]如图1所示，一种改进型无极灯光源，包括无极灯光源、透镜、光控模块和光检模块;所述无极灯光源连接有透镜，所述透镜连接有光控模块，所述光控模块连接有光检模块;所述无极灯光源内含有灯泡，所述灯泡为球型玻璃泡，直径约10-15mm;所述灯泡中除充有金属发光外还充有激发电位低、化学性质不活泼的惰性起辉气体Kr或Ar，气压l-2Torr,所述灯泡放在一个高频振荡器的振荡线圈中，振荡频率约为10MHz左右，功率1-5W;所述透镜让无极灯发出的光聚集到光控模块中；所述光控模块用来感知光强大小，并通过内部机械调节实现对光透大小的控制，进而使进入光检模块的光趋于动态稳定;所述光检模块内含有光电池，所述光检模块用以检测光强大小。
[0017]进一步地，所述灯泡内惰性气体从常态到电离态，需要提供较大的激励功率。一旦启动后，这一过大的功率就显得多余。这些多余的功率，将对整个电路的稳定工作带来较大的负面影响。第一，由于激励功率大，相应地激励管T消耗的功率也将较大，容易造成管子过热，从而降低整个电路的稳定性。第二，由于相当一部分剩余功率以辐射的开工释放出来，它将造成对系统的干扰，引起电磁兼容问题。
[0018]在激励电路的偏置中，并联一个正系数PTC电阻Rp，其温度特性如图二所示；并将Rp放置在离发光源较近的位置，用以感受环境温度。实际的激励电路如图三所示；图三中按照传统模拟电路原理完成自激荡。开始的时候光源并没有发光，Rp所在的温区是比较低的，此时发光源在按照图三进行受激辐射，从而起辉发光。当发光到一定程度由于光转化成热，发光源会对外辐射热能，从而使Rp所处的温区环境温度明显升高，到一定的阀值时(例如110摄氏度)，由于Rp电阻的特性，它的电阻值会上升，在常温下Rp的电阻值约为20欧姆左右，当无极灯进入110度左右的恒温点后，其电阻值将迅速升至几十千欧姆。这就使得无极灯在起辉阶段及正常工作阶段，获得比较理想的对应的激励功率。
[0019]无极灯处于室温状态，Rp很小，振荡激励管T基极电流很大，因此管子T激励电流Ic很大，无极灯可获得很高的激励功率，从而快速启动无极灯工作。随实无极灯恒温区温度的不断上升，Rp上升，激励管T基极电流迅速减小，从而使激励电流Ic也迅速减小，直至120度左右的恒温点。
[0020]在通常的条件下无极灯的激励频率愈高愈有利于Ar气启辉和Rb发光，但对于克拉泼电路而言，振荡频率过高的条件下振荡幅度会下降，反而不利于Ar气启辉和Rb发光，因此存在选取最佳频率的问题。我们选择的工作频率大致在11OMHz附近。
[0021]进一步地，整个光源包括印制板底、印制板盖、印制板面和发光模块;上平面为印制板盖、下平面为印制板底、四周有四块块印制板面、内部由发光模块组成;所述印制板盖、印制板底对六面体内侧一面全部覆盖金属铜，用以消除发光模块对上、下面的电磁干扰;所述印制板盖、印制板底对六面体外侧一面全部安放功能件;所述印制板面对六面体内侧一面全部覆盖金属铜，用以消除发光模块对左、右、前、后面的电磁干扰;所述发光模块内部装有发光源及用以激励发光源发光的电感线圈，整个装置固定于印制板底面上。
[0022]进一步地，所述发光模块包括遮光筒、发光泡;所述遮光筒外部套接有外层电感线圈和内层电感线圈;所述遮光筒的左端设有印制板底，所述印制板底上端设有出线口；所述遮光筒由PVC材料板制成圆柱筒状，并通过固定螺纹固定在印制板底上;所述发光泡放置在遮光筒内部紧密贴遮光筒壁接触，并使发光泡体部分露出遮光筒边缘，用以在受激激发下对外产生光辐射;遮光筒外壁绕有内、外双层电感线圈，用以产生高频激励;所述外层电感线圈和内层电感线圈采用外漆包线包裹并采用双层密绕的绕线方式，当电感线圈中有电流通过的时候，由于是双层密绕的方式，故可认为产生的电磁产生将是0，这样可以大大减少电磁辐射的影响。
[0023 ]进一步地，所述印制板底的整个板由PCB板材料制成，并与四面印制板固定连接，所述印制板底其对内面为敷铜金属层;所述印制板底上有一固定螺纹插件，用以固定发光模块;所述印制板底左侧放置有一热感应传感器，其材料为常用的热敏电阻，用以对印制板底温区进行测量;所述印制板底左、右两则各安放了一个光感应传感器，用以检测印制板底区域的发光模块漏光情况。
[0024]进一步地，所述印制板盖的整个板由PCB板材料制成，并与四面印制板固定连接，所述印制板盖对内面为敷铜金属层;所述印制板盖左侧放置有一温控电阻，其材料为PTC电阻(即图三中的Rp)，结合相关电路用以对发光模块激励发光功率进行稳定;所述印制板盖左、右两则各安放了一个光电池，用以检测发光模块光辐射的光强大小;所述印制板盖在整个板的中心位置高有一出线口，用以将完成前述漆包电感应线引入到发光模块的线圈环节中；所述印制板盖不是密封的平面结构，因为要让光源发射的光能够通过到整个光路装置中的透镜中。
[0025]进一步地，所述光控模块包括控光体和感光面;所述控光体主要由数片摺叠通光片构成;所述控光体座是固定在上述光路中，所述控光体座上设有一个电机撑柄，用来固定调谐电机，调谐电机转动，就带动电机轮盘转动，所述电机轮盘一处设有一穿线口称轮盘挂口；所述控光体座上也设有多个支撑柄，支撑柄上设有转动轴承，用于安放通光片，通光片可以绕着转动轴承摆动，通光片上设有一穿线口称通光片挂口，分别在通光片与通光片之间、通光片与调谐电机之间绕有强力软质线，通过强力软线，各通光片受到调谐电机的调整，调谐电机转动，就可借助软线力量，实现通光片角度控制；在所述控光底座的最低端处设有一穿线口，用一轻力弹簧连接绕线口和最底端的通光片，用于使各强力软线绷直，通光片的角度则保持一致;所述电机在调谐旋转角度Θ时，便调谐了通光片角度，从而改变外部光线摄入量，使用这样的装置，就能轻松的通过电机实现光强控制;所述感光面位于控光体后，所述感光面是一个平面矩形结构，沿光束传播方向感光面上多点安装光敏电阻传感器。四组传感器件分别安装于平面矩形的四个角，定义传感器A和传感器C为入口传感器，定义传感器B和传感器D为出口传感器;每个传感器测得不同的量化值Vl、V2、V3、V4，设定每个传感器的权参数Kl、K2、K3、K4，入口传感器设定的权大于出口传感器的权，对各量化值求期望;期望公式:E = K1*V1 + K2*V2 + K3*V3 + K4*V4。期望E为环境光感强度;若测得期望E大于(或小于)设定标准光强M+△(或M-△)时，启动降光(或升光)控制，即增大(或减小)控光体中通光片的旋转角度Θ;具体的控制原理中，用到了处理芯片，通过提取光敏传感系统信息，处理芯片获得指定测量光强量期望值E，根据程序判别Ε-Μ> Δ (或Ε-Μ〈-Δ )成立，则启动通光片控制，通过控制电机调整通光片旋转角度，来调整光束通过比例，程序设为循环执行直至达标，通过程序重复执行，每次一次重复程序可重新获取测量光强期望值E，这样构成一个反馈控制系统，可以确保控制的成功性。
[0026]其具体工作流程如下:
[0027]步骤00(开始):设定一个周期性计时器T，每I秒钟(时间可据实际情况自行设定)到时开始程序，执行步骤01;
[0028]步骤01:访问光敏传感器件，返回光强值E，若Ε_Μ>Δ (或Ε-Μ〈_Δ )判定光线变强(或变弱)，执行步骤02;若Ε-Μ〈Δ，则不作任何操作。
[0029]步骤02:增加(或减小)调谐电机角度1°，反馈调整，跳转步骤01。
[0030]作为本实用新型一个较佳的实施例，本实用新型通过在激励电路的偏置中，并联一个正系数PTC电阻Rp，其温度特性如图二所示;并将Rp放置在离发光源较近的位置，用以感受环境温度。实际的激励电路如图三所示；图三中按照传统模拟电路原理完成自激荡。开始的时候光源并没有发光，Rp所在的温区是比较低的，从而起辉发光。当发光到一定程度由于光转化成热，发光源会对外辐射热能，从而使Rp所处的温区环境温度明显升高，到一定的阀值时(例如110摄氏度)，由于Rp电阻的特性，它的电阻值会上升，在常温下Rp的电阻值约为20欧姆左右，当无极灯进入110度左右的恒温点后，其电阻值将迅速升至几十千欧姆。这就使得无极灯在起辉阶段及正常工作阶段，获得比较理想的对应的激励功率。无极灯处于室温状态，Rp很小，振荡激励管T基极电流很大，因此管子T激励电流Ic很大，无极灯可获得很高的激励功率，从而快速启动无极灯工作。随实无极灯恒温区温度的不断上升，Rp上升，激励管T基极电流迅速减小，从而使激励电流Ic也迅速减小，直至120度左右的恒温点。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是:由于无极灯启动阶段，Rp很小，Ib很大，Ic很大，激励功率很大，迅速启动无极灯工作;无极灯到达恒温点后，Rp很大，Ib很小，Ic很小，维持谱灯正常工作的激励功率很小，降低了功耗；由于Rp是正温度系数的，随着温度上升，Rp上升，Ib下降，Ic下降，而一般晶体管T的Ic为正温度系数，随着温度上升，Ic上升，二者因温度效应引起的Ic变化可以互相补偿。故采用这一方法可以起到很好的温度补偿作用，保证激励管T的Ic电流不随外界环境温度变化而变化，从而保证无极灯光输出的稳定，有利于改善原子频标整机输出频率信号的稳定性。
[0031]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种改进型无极灯光源，其特征在于:包括无极灯光源、透镜、光控模块和光检模块；所述无极灯光源连接有透镜，所述透镜连接有光控模块，所述光控模块连接有光检模块，所述无极灯光源包括印制板底、印制板盖、印制板面和发光模块;所述无极灯光源上平面为印制板盖、下平面为印制板底、四周有四块块印制板面、内部由发光模块组成;所述印制板盖、印制板底对六面体内侧一面全部覆盖金属铜，用以消除发光模块对上、下面的电磁干扰;所述印制板盖、印制板底对六面体外侧一面全部安放功能件;所述印制板面对六面体内侧一面全部覆盖金属铜，用以消除发光模块对左、右、前、后面的电磁干扰;所述发光模块内部装有发光源及用以激励发光源发光的电感线圈，整个装置固定于印制板底面上，所述发光源为灯泡，所述灯泡为球型玻璃泡，直径约10-15mm;所述灯泡中充有激发电位低、化学性质不活泼的惰性起辉气体Kr或Ar，气压I _2Torr。2.根据权利要求1所述的一种改进型无极灯光源，其特征在于:所述透镜让无极灯发出的光聚集到光控模块中。3.根据权利要求2所述的一种改进型无极灯光源，其特征在于:所述光控模块用来感知光强大小，并通过内部机械调节实现对光透大小的控制，进而使进入光检模块的光趋于动态稳定。4.根据权利要求3所述的一种改进型无极灯光源，其特征在于:所述光检模块内含有光电池，所述光检模块用以检测光强大小。
【文档编号】H05B41/36GK205693965SQ201620576075
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月14日 公开号201620576075.9, CN 201620576075, CN 205693965 U, CN 205693965U, CN-U-205693965, CN201620576075, CN201620576075.9, CN205693965 U, CN205693965U
【发明人】孙永波
【申请人】江汉大学