专利名称：气体放电光源亮度调控和信息发送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体放电光源亮度调控和信息发送装置。
目前，公知的气体放电光源供电装置主要有电感式镇流器和电子音频振荡—电感镇流器两类产品，这两类产品都是利用电感限制电流突变的原理来达到稳定气体放电光源工作电流的目的，其主要缺点有如下方面1.无法由用户对气体放电光源的亮度随意调控。而调控亮度的功能在某些使用场合，如气体放电光源作为台灯使用时或需要强、弱灯光变化的场合是非常必要的。
2.电感镇流的方式在气体放电光源灯具因厂家生产特性的离散、环境条件变化、灯管老化而引起特性变化时不能给予很妤的补偿纠正，从而使气体放电光源的亮度产生较大的差异。
3.因无法对气体放电光源亮度进行调控，所以只能将气体放电光源作为一种简单的照明工具，而不能利用气体放电光源的快速光源特性使其成为一种信息发送装置。
4.气体放电光源的电路联接端子与电网之间不具备安全绝缘的特性，使其在某些对安全特性要求较高的场合使用受到影响。
本发明提供的气体放电光源亮度调控和信息发送装置，具备由使用者方便调控亮度的功能，具备可用数字信息或模拟信息对气体放电光源进行调制，并由气体放电光源发送信息的功能；具有在气体放电光源灯具有特性差异时自动稳定其工作电流的功能；气体放电光源的灯具放电电极联接端子与其供电电路和电网之间具有安全绝缘隔离特性。
气体放电光源亮度调控功能可适应使用者在不同场合对亮度的要求，且更利于节约电能。气体放电光源的信息调制和发送功能可使气体放电光源在某些使用场合不但作为照明用，也同时作为一种信息发送装置。例如，在展览馆使用此种气体放电光源可在照明的同时将展品介绍信息通过气体放电光源发送给带有相应光接收装置耳机的参观者，使其在走到不同展位时可自动收听到相应的展品介绍信息。气体放电光源工作电流自动稳定功能可在气体放电光源因多种条件变化时，如灯管厂家生产的特性离散差异，环境温度变化引起的性能变化，灯管老化引起的性能变化等，针对这些变化本装置可在相当的程度上给予纠正，使气体放电光源的亮度保持相对稳定，延长灯管的使用寿命。
本发明的目的是这样实现的本气体放电光源亮度调控和信息发送装置主要由如下几个单元电路组成调制信号输入单元、亮度调节单元、压控基准单元、压控频率脉冲发生单元、功率驱动单元、脉冲幅度变换单元、放电电流取样单元、均值检测单元、积分延时单元、供电电源单元和相应的气体放电光源灯具。
图1是本装置的工作原理示意框图。
其亮度调控和信息发送的工作原理是这样的压控频率脉冲发生单元负责产生脉宽基本不变，频率可受控的脉冲电压信号，此信号送至功率驱动单元经放大后推动功率管以开关工作方式产生脉冲功率信号。此信号经过由脉冲变压器组成的脉冲幅度变换单元成为可使气体放电光源产生气体放电的适当高电压，送至气体放电光源灯具的电极端子，使气体放电光源产生放电。因其脉冲电压信号宽度不变，频率可调(即脉冲电压信号占空比可调)，当脉冲电压信号的占空比为50％时，气体放电光源的气体放电时间与不放电时间的比值为1∶1，此时气体放电光源的发光亮度最大。当频率变低时，脉冲电压信号的占空比相应变小，相应气体放电光源的气体放电时间与不放电时间的比值变小，例如1∶5、1∶10、1∶100、1∶1000等等。因单位时间内放电时间的减少，相应气体放电光源的亮度降低。频率变得越低，脉冲电压信号占空比越低，气体放电光源的亮度也相应的变低。反之频率越高，脉冲电压信号占空比越高，气体放电光源的亮度越高。当亮度调节单元的调控信号通过压控基准单元输出给压控频率脉冲发生单元使其频率变高时，气体放电光源的发光亮度增加。如亮度调节单元的调控信号通过压控基准单元输出给压控频率脉冲发生单元使其频率变低时，气体放电光源的发光亮度降低。这样就达到了使用控制气体放电光源在单位时间内的气体放电时间与气体不放电时间的比值的方式来控制气体放电光源的发光亮度的目的。如果通过调制信号输入单元送给压控基准单元数字或模拟的调制信号，此信号将对压控频率发生器的脉冲电压信号进行调频。因气体放电光源属于快速反应光源，其反应速度可达微秒级，所以气体放电光源可把调制在脉冲信号上的信息，以亮度变化的方式传送出去。这样就达到了用数字信号或是模拟信号对气体放电光源的发光亮度进行调制的功能和利用气体放电光源发送信息的功能。
放电电流取样单元主要由脉冲电流互感器组成，其检测到的气体放电光源的放电电流信号经过均值检测单元积分延时单元处理，滤除脉冲电压频率成份和调制信号的波动成份，只把反映气体放电光源平均工作电流大小的比较信号送给压控频率脉冲发生单元。当因某种原因使气体放电光源的工作电流变大时，其比较信号也变大。此信号在压控频率脉冲发生单元与压控基准单元的输出信号相比较，使脉冲电压频率变低，从而使气体放电光源单位时间内的放电时间减少，也就是减小了气体放电光源的平均工作电流，直至其工作电流稳定在压控基准电压要求的相应数值上。反之，如果因某种原因使气体放电光源工作电流变小时，取样并处理后的比较信号也相应变小，与基准信号比较后使脉冲频率变高，从而使气体放电光源单位时间内的放电时间增加，使其平均工作电流增加，直至其平均工作电流稳定在压控基准电压要求的相应数值上。这就是对气体放电光源放电信息取样，与基准比较，以负反馈方式调节控制气体放电光源的气体放电状况的方式来自动稳定气体放电光源工作电流的目的。
因本装置中各电路部分与气体放电光源放电端子之间采用各级间具有安全绝缘隔离性能的脉冲变压器和脉冲电流互感器耦合。所以对使用者来说其安全特性大大高于普通镇流方式的气体放电光源。这就是气体放电光源电路联接端子与其供电电路、控制电路及供电电网之间采用各级间具有安全绝缘隔离特性的变压器或电流互感器的耦合方式的目的。
下面结合图2和实施例对本发明进一步说明。图2是以气体放电光源中的一种一荧光灯为例设计的荧光灯亮度调控和信息发送装置的电原理图。图2中D1-D4、C5、D5-D8、C6、T1等组成供电电路，L1、L2、L3、L4、C1、C2、C3组成防止干扰电网及防止外部高频信号对荧光灯产生附加调制的滤波网络。C4、D5-D6、C6、C7等组成电容降压、并联稳压的12V直流电源。78M08稳压集成电路负责提供8V直流电源。1C1和1C2组成一个典型的压控频率脉冲发生器，并通过R8和R9的调节使其在频率变化时脉冲宽度不产生变化。图3A是荧光灯亮度最大时1C1第三脚输出的波形，图3B是荧光灯亮度较小时1C1的输出波形。功率驱动单元由T3和T2为主组成。T3工作在开关状态，T2是它的推动管，R14和C11是消振及T3工作时的保护电路。B1组成脉冲幅度变换电路，它将T3在B1-1上形成的功率脉冲信号升压后提供给灯管LD。C12和B2是LD的最大电流限制电路，C13是为了消除尖峰电压的辐射影响。B2与R15、R16、C14组成LD的工作电流取样电路。1C5、1C4组成典型的均值电压检测器，它把检测到的LD工作电流取样信号做均值处理后送至积分延时单元。R3、C9组成的积分延时单元主要作用是防止负反馈系统产生自激和滤除调制信号引起的均值检测输出变化，用以减少调制信息的发送失真。图3C是数字信号调制时1C1第三脚输出波形示意图，图3D是正弦波信号调制时IC1第三脚的输出波形示意图。
1C3组成压控基准单元。W2、R25、R24组成亮度调节单元，当W2的中心端往正+VC方调整时，1C3输出电压变高，1C2输出电压相应变低，T4电流加大，1C1振荡频率升高，LD放电的平均时间增加，亮度变高。通过B2、1C5、1C4、R3、C9组成的反馈回路，使系统在相应较高亮度基准上达到平衡。反之，W2中心端往接地方向调整，则脉冲频率降低，LD平均放电时间减少，亮度降低。反馈系统则相应在比较低的亮度基准上达到平衡。
电路中C17、C18、C19、C20是抗高频辐射干扰的滤波电容。用以消除自身功率电路产生的干扰和外来的高频干扰。
本装置灯管LD与主电路之间采用由变压器B1和电流互感器B2来传递功率和取样信号耦合器的工作方式，只要B1和B2采用各级间具有安全隔离特性的变压器和电流互感器就可达到较高的安全使用标准。当用户不慎触及灯管的电极时，不会危及使用者的人身安全。
其它种类的气体放电光源亮度调控和信息发送装置的工作原理与此实施例相同，只是需要根据灯具的功率大小，工作电压的高低而适当调整功率驱动电路的电路程式和保护电路的方式，选择脉冲变压器的功率和初次级匝数比，重新配量C12、C13、B2的各种参数而已。
上述实施例仅为本发明的一种实现方法，通过其它达到本发明的方式的任何实施，均与本发明的目的不相冲突。
权利要求
1.气体放电光源亮度调控和信息发送装置，其主要由压控频率脉冲发生单元、功率驱动单元、脉冲幅度变换单元、负载电流取样单元、均值检测单元、积分延时单元，压控基准单元、亮度调节单元、调制信号输入电路等几部分组成，其特征是使用控制气体放电光源在单位时间内的气体放电时间与气体不放电时间的比值的方式来控制气体放电光源的发光亮度。
2.根据权力要求1所述的气体放电光源亮度调控和信息发送装置，其特征是具有用数字信号或模拟信号对气体放电光源的发光亮度进行调制的功能；具有利用气体放电光源发送信息的功能。
3.根据权利要求1所述的气体放电光源亮度调控和信息发送置，其特征是使用对气体放电光源的气体放电信息取样，与基准比较，以负反馈方式调节控制气体放电光源的气体放电状况的方式来自动稳定气体放电光源的工作电流。
4.根据权利要求1所述的气体放电光源亮度调控和信息发送装置，其特征是使用了在气体放电光源灯具放电电极联接端子与其供电电路、检测电路及供电电网之间采用各级间具有安全绝缘隔离特性的变压器或电流互感器的耦合工作方式。
全文摘要
一种气体放电光源(包括荧光灯)亮度调控和信息发送装置。其特点是可由使用者任意调控气体放电类光源的亮度,以适应使用者在不同场合对灯光亮度的要求。除照明功能以外还具有可对气体放电类光源进行数字和模拟信息的调制,利用气体放电类光源在照明的同时发送数字或模拟信息,把气体放电类光源发出的光线作为信息传播媒介的功能。本装置还具有自动稳定气体放电光源的工作电流的特点和灯具与主电路间具有安全绝缘隔离的特性。
文档编号H05B41/00GK1183704SQ97120149
公开日1998年6月3日 申请日期1997年11月12日 优先权日1997年11月12日
发明者鲁沂 申请人:鲁沂