专利名称：白炽灯升压调压灯具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是白炽灯升压、调压灯具。
传统的白炽灯调压可以使用调压变压器，其结构为一自耦变压器，调压范围为0～250V，能带较大负荷，常见的容量为0.5KVA～3KVA，已经广为使用。但是由于体积笨重和价格较高而限制了使用的范围，家用白炽灯的调压很难用上。
小型的可控硅调压装置也能用于白炽灯的调压，其优点是成本低，小巧、方便，目前也广泛的使用。但是它有一个很大的缺点就是只能作降压调压而无法升压。从实际情况来看市电偏高的情况是极少而偏低的情况则是普遍的，从目前广大农村照明用电的情况来看，这种情况更加严重，因此升压的功能就显得更加迫切和重要。
本实用新型的目的就是为了向人们提供一种简单、廉价、高效的升压调压灯具来提高白炽灯的亮度，提高发光效率，或使现有的简易调光装置具有更大的调节范围。
本实用新型所述的白炽灯升压、调压灯具的基本组成由整流器、电容器、白炽灯组成。为了扩大功能还可以加入电压调节器，电压监视器两个组成部分。附
图1为组成的方框图。
交流电经过整流器(1)整流后向白炽灯(4)和电容器(3)并联的电路供电。
整流器(1)可以根据需要由半波、全波、桥式二极管整流电路组成，作用是整流并向电容器充电。电压调节器(2)可以由转换开关构成(改变接入电容的数量)，也可以由可控硅调压电路构成，亦可采用其他调压电路，作用是调压。电容器(3)由一只或多只电容器组成，可选用电解电容，作用是充电、蓄能。白炽灯(4)采用普通的白炽灯一只或数只，作用是发光。
电压监视器(5)用发光或发声的指示器构成。可以使用氖气管、发光二极管、压电片等构成，作用是监视电压的高低，以免电压过高。
我国的照明供电电压是交流220V。这个220V是指的交流电的有效值，而交流电的最大值实为
×220V＝311V。用桥式整流电路和电容器组成的电路能使电容器上的电压(直流)充电到最大值311V。在电容器上并联上负荷时则当电容很大时其电压是在311V左右，当电容很小时(或根本没有电容时)其电压为220×0.9＝198V左右。我们选择不同的电容值就可以得到198V至311V之间的不同电压值。以上是用桥式整流电路时的情况。使用半波整流电路时电压的变化范围则是从220V×0.45＝99V至
×220V＝311V，因此我们可以利用上述原理实现白炽灯的升压和调压。
以下结合附图对本实用新型的原理作进一步说明。
图1、本实用新型的原理方框图图2、用本实用新型的原理设计的一种“增光节能灯头”电原理图。
图3，用本实用新型的原理设计的一种“增光节能灯头”的结构示意图。
图4，用本实用新型的原理设计的一种简易多挡调压灯具电原理图。
图5、用本实用新型的原理设计的一种可控硅调压灯具简图。
参照图2、图3本实用新型所述原理设计的一种命名为“增光节能灯头”的工作原理是这样的当这种“灯头”插入普通灯头并通电时，由电阻560K(5－a)，430K(5－b)组成的分压器使K点和O点间取得一个电压这个电压正比于电源电压。当KO间电压高于一定值时，氖管(5－c)中便有电流通过而使氖管发光，即是电源电压高于一定值时氖管便发光，以上部分即是本方案中的“电压监视器”。目的是为了对电源电压作一个粗略的判断，以决定是否需要“升压”。在电压足够时我们将电压调节器(双刀双掷转换开关)(2－a)置“直通”一挡，这时电源直接接通白炽灯(4－a)，在电压不足时则将开关置“升压”挡，这时整流器(1－a)向白炽灯(4－a)和电容器(3－a)并联的负荷供电，白炽灯上得到的是升高了的直流电压。当我们使用15W白炽灯和450V30μf的电解时电压升高的比例为1.375倍，能使电灯上的电压电源的160V升到220V，使用不同功率的灯泡和不同容量的电容时电压升高的比例是可以改变的。为了使用方便本方案是制作成一个能和普通灯头插配的“灯头”它的上端插入普通灯头中，下端则插上电灯泡，整个结构如图3，外壳用电木制成。
本方案的各个元件规格如下(见附图2)(1－a)为硅整流二极管(考虑电容有充电电流故选3A600V的二极管)，(2－a)为双刀双掷开关，(3－a)为450V30μF电解电容，(4－a)为15W白炽灯泡，(5－a)为560KΩ电阻，(5－b)为430KΩ电阻，(5－c)为氖管。
参照图4本实用新型的另一实施方案简易多挡调压灯是这样工作的其各部分的工作均同前一方案，只是为了达到调压的目的而设计了一个特别的多挡转换开关作为电压调节器。转换开关由一个动臂(2－f)，一个转动支点(2－g)，一个能触动动臂的触头(2－h)，和弹性接点(2－b)(2－c)(2－d)(2－e)等组成。动臂的前端伸出面板作挡位指示，共分为直通、关、1、2、3、4挡，在直通挡位置时电源和白炽灯(4－a)直通，没有调压功能，在1挡位置时动臂(2－f)被触头(2－h)顶向(2－b)接点，使电灯和一只电容(3－a)并联投入电路，在2挡位置时将使电容(3－b)加入电路，在3挡位置时又增加一只电容(3－c)，在4挡位置时全部电容(3－a)(3－b)(3－c)(3－d)都并联到电灯上。在关的一挡位置时(如图中)电灯和电路均不通，电灯灭。由于接入的电容器由少至多则电灯上的电压也由低到高，电压变化的范围能从99V至310V左右。可根据需要来确定电容量以满足需要。
本方案可以装置于调压台灯等灯具上，也可以制成多挡的“调压灯头”。
本例中电容是采用两只组合电容器，每只中含两只电容，其规格为450V×20μF×2，其余元件同前例(白炽灯为60W)。
参照图5本实用新型的另一种与简易可控硅调压装置(6)配合使用的调压升压灯具是这样工作的在本方案中电容器(3－a)是固定的，而整流器(1－a)前的输入电路，由简易可控硅调压器(6)组成，经可控硅调压后的交流电再经整流器(1－a)和电容器(3－a)升压后供给白炽灯(4－a)，这样就能达到升、降压调压的目的。在目前使用的可控硅调光灯具中采取了以上改进后，将使其功能有明显增进。
我们进一步对上述的白炽灯升压调压灯具的能量利用情况进行分析。由于电容器是非耗能元件(基本上不耗能)电压监视器耗电为0.05W(极小)，因此在本型灯具中附加的损耗是由二极管整流器产生的，但是其能耗极少，以图2中的半波整流器为例，二极管反向虽有很高的反向电压但无电流因此无功耗，在正向时虽有电流但压降只有0.7V(硅二极管)，当我们在电源为160V时使用本灯具而将电压升到直流220V(和交流220V有效值等效)供灯泡点燃时流过二极管的平均电流为I＝ (p)/(u) ＝ (15W)/(220V) ＝0.068A，二极管上的功耗为p＝Iu＝0.068A×0.7V＝0.0476W，加上电压监视器功耗0.05W总功耗约为0.1W，占耗电的 0.1/15 ＝0.6％，这个功耗是极少的。
在例1的“增光节能灯头”中，由于“升压”后向灯泡供电，其发光效率的提高是十分可观的。我委托本地计量局进行了一次白炽灯发光效率的试验以测量白炽灯在不同电压下的发光光通量，以及和功耗之间的关系测试记录如下表，下表中电流为实测值(因为白炽灯的电阻在高温时是非线性的不宜采用计算的方法来求得)。
表中的实测数据可以证明白炽灯的光效(每瓦耗电能产生的光通量流明)随电压的下降而剧烈下降15W灯在220V时光效为7.25流明／瓦，在160V时则下降到3.33流明／瓦，25W灯在220V时光效为8.52流明／瓦，在160V时则下降到4.36流明／瓦。分析表明白炽灯在低电压下使用是十分“费能”的。进一步分析比较可以看出25W灯在160V电压下耗电为15W左右，发光为67.49流明，而15W灯在220V电压下耗电同样是15W左右而发的光则是110流明。这证明了如果电源电压低到160V时点燃两只白炽灯，第一只是25W的，第二只是15W的，但是经过上述“增光节能灯头”插入电源的。两只灯的耗电均为15W，第一只灯发光为67.49流明，第二只灯发光却为110流明，发出的光为第一只的1.66倍，当然“亮”多了。所以这种“增光节能灯头”是名符其实有“增光”和“节能”的效能的。我在供电部门工作，对农村电网低压电运行的实况是很清楚的，广大农村照明用电在180V以下的情况是普遍的，大量的电能被“发红”的灯泡以热的形式浪费掉，又费电而且光的颜色很差，在这些地区使用“增光节能灯头”是十分理想的。
采用上述白炽灯升压、调压灯具的优点是很明显的(1)能进行升压、调压，能使现有的白炽灯简易调压装置扩大调压范围，使其具有更多优点；(2)在电源电压低的地区使用本灯具会有显著的“增光”和“节能”的效果；(3)本灯具电路简单，制造容易，故障少，成本低易于推广普及。
本实用新型所述的白炽灯升压、调压灯具的保护范围由权利要求书所确定，不局限于上述各实施例。
权利要求1.白炽灯升压、调压灯具是一种供白炽灯使用的灯具，其特征在于加入了整流器(1)和电容器(3)，交流电经过整流器(1)整流后向白炽灯(4)和电容器(3)并联的电路供电。
2.根据权利要求1的白炽灯升压、调压灯具，其特征在于整流器(1)由半波或桥式整流电路构成，整流元件用二极管。
3.根据权利要求1或2的白炽灯升压、调压灯具其特征在于电容器(3)由电解电容一只或数只(3－a)(3－b)(3－c)(3－d)构成。
4.根据权利要求3的白炽灯升压、调压灯具，其特征在于有一个电压调节器(2)它由双刀双掷开关(2－a)或多挡转换开关(2－b)、(2－c)、(2－d)、(2－e)、(2－f)、(2－g)(2－h)构成。
5.根据权利要求4的白炽灯升压调压灯具，其特征在于有一个电压监视器(5)它由两个电阻的分压器(5－a)、(5－b)和氖管构成。
6.根据权利要求5的白炽灯升压调压灯具，其特征在于结构制成附加灯头的型式能方便地插在普通灯头上使用。
7.根据权利要求3的白炽灯升压调压灯具，特征在于电压调节器由可控硅调压器(6)构成，它和整流器(1－a)，电容器(3－a)，电灯(4－a)共同组成新型白炽灯可控硅调压灯具。
专利摘要本实用新型涉及的是白炽灯升压调压灯具，它不用变压器而是利用变流升压电路向白炽灯供电，能使白炽灯上得到约0.45至1.4倍电源电压。其成本低，制造容易，宜于在电压太低的地区推广应用。它主要由电压监视、整流、电压调节、电容等几部分构成。
文档编号H05B39/00GK2054248SQ8820626
公开日1990年3月7日 申请日期1988年5月25日 优先权日1988年5月25日
发明者欧崇汉, 龚礼芳 申请人:欧崇汉, 龚礼芳