专利名称：低压高效荧光标志,尤其是出口标志的制作方法
背景技术：
和简述在戏院、公共建筑物、高耸的公寓建筑物等里面置有出口标志，其目的是，在紧急情况下，将人们安全地引向这些建筑物的出口楼道和出口门道。通常，他们使用白炽灯，由于白炽灯产生大量的热，因此会缩短光源的寿命和要求相当大的维护和费用。此外，由于将这些出口标志置于建筑物中，要求在紧急时将它们点亮并可以通过烟和雾而具有高的可见度，因此在诸如传统的110V主电源线失效的情况下，要求有备用电源。这种现有技术的系统还可能需要替换灯或低压灯，在主电源失效时，将这些灯点亮。见
图1和美国专利号5,611,163和5,526,251，他们曾致力于将荧光灯结合到出口标志中。作为例子，参见专利号4,587,600和4,650,265。
本发明的目的是，提供一种新的、经改进的荧光出口标志，它无镇流器(ballastless)、无热离子和无起动器(starterless)，标志对包含在管子中的气体进行感应振荡，振荡频率与气体的类型有关，从而在没有载波的情况下可以获得最大的亮度。出口标志消耗极少的电能(2.6瓦)，而且它可以不考虑亮度无闪烁地调光，并且其中的光谱是恒定的。
本发明的另一个目的是，提供一种经改进的低成本且低能耗的出口标志。
本发明的出口标志包括一个由高频方波驱动电路驱动的，无镇流器、无起动器、无热离子的传统荧光灯或荧光管。
本发明的另一个目的是，提供一个低压(85-90伏以下)、无热离子、无镇流器的、用于出口标志的荧光照明系统。
根据本发明，在“出口”标志外壳中至少安装一个气体放电照明灯或管子(它可以由一个管泡构成，管泡内封闭着气体放电介质，并涂有对紫外线敏感的荧光粉，所述气体放电介质在一对电极之间具有预定的压力)，并且管子由低压方波电源用无热离子的方式驱动。方波电源包括一个固态开关，该固态开关工作，在灯或管子的电极处产生基本上为方波的交流电波形，致使提供给电极的电压，其极性反转速度比管中电子和离子密度的图形移动更快，由此，对遍布管子长度的电子连续加速，并且在稳定的工作状态下，通过数个方波周期，这些电子在整个管子容积中产生自由电子和离子，并点亮荧光照明灯。振荡频率最好与气体的类型相关，以便在没有载波的情况下得到最大的亮度。管子中的电流为最小，并且不存在可察觉的射频电平，即，基本上没有无线电干扰。
本发明振荡变压器所提供的亮度是电压的函数，因此可以不考虑亮度无闪烁(90％变暗)地对荧光灯调光。频谱上的频带是恒定的，并将初始反应反映到振荡中。系统可以对任何类型的充气管泡起作用。
在一个较佳的出口标志系统中，采用7.2伏直流可再充电电池。备用电池有一个电池充电电路，并且使用7.2伏可再充电镍镉(nicad)电池。荧光管是FT6荧光管，它没有起动器或镇流器，并且灯丝不连接到加热电流源上。这种灯的光输出是很亮的，而且电池可以工作三小时(当联邦规定仅要求九十分钟时)。出口标志使用2.6瓦能量(与市场上使用50瓦能量的标准标志相比)。显示器是绿色的，它对应于市场上仅有的红色的、由LED(发光二极管)装备的标志的新规格。制造成本大大地低于市场上标准标志的成本。
在一个较佳实施例中，本发明的驱动电路包括一个具有初级和次级绕组的振荡变压器，其中初级绕组是中心抽头的，并耦合到开关二极管的触发或控制电极。通过电解滤波电容施加诸如低压电池之类的直流电源，并由电容器旁路一个1500欧姆的电阻器。第三个电容器并联开关二极管。电路工作，将次级绕组以1.4伏输出的3.9兆赫方波提供给诸如FT6等荧光管。对交流电源整流，并提供给驱动电路。将电池充电电路连接到交流电源。在交流电源失效时，电池自动地将直流电压提供给驱动电路。附图概述当用下述的说明和附图考虑时，本发明的上述和其它的目的、优点和特征将更为明了，其中图1是现有技术的白炽灯出口标志的方框图；图2是结合本发明的具有驱动电路的方框图；图3是本发明的驱动电路的详细电路图4是本发明的无变压器的方波逆变器电路的图形说明；图5是结合本发明的出口标志和外壳的立体示意图。
发明详述本发明的系统用交流逆变器方波电路驱动安装在出口标志中的荧光管的电极。管子电极上的方波交流电波形使得极性反转比管子中电子和离子密度的图形移动更快，由此，对整个管子内的电子连续地加速，并且在稳定工作状态下，通过数个方波周期，在整个气体管子容积内产生自由电子和离子，并点亮出口标志的荧光照明灯。振荡频率与气体类型相关，以在没有载波的情况下获得最大的亮度。由于管子上的电流是最小的，因此当电源故障，电池工作时，漏电少且工作时间长；以及由于没有可察觉的射频电平，因此，无线电干扰很小或甚至没有。本发明采用振荡变压器，并且亮度是电压的函数，这使得可以不考虑亮度无闪烁(90％变暗)地对荧光灯调光。频谱上的频带是恒定的，并将初始反应反映到振荡中。系统对任何类型的充气管泡起作用。
现在参考图2，降压变压器将交流电压(120V)26提供给逆变器10，逆变器10对耦合到交流方波驱动电路12的电池11充电，再由驱动电路12将高频(约1.4伏3.9兆赫)交流方波提供给荧光管13，荧光管13发射光14。在图3中详细地示出了驱动电路。开关15将来自电池11的直流电压(7.2伏)耦合到驱动电路13。驱动电路包括振荡变压器T1，它具有中心抽头的初级绕组P1、P2，其中中心抽头连接到固态开关或振荡二极管D1的控制极。振荡二极管的另一端连接到变压器T1之初级绕组P1、P2的上端和下端。在7.2伏直流输入上跨接滤波电容器C1，滤波电容器C3与耦合电阻器R1相连。并联电容器C2并联振荡二极管D1。在3.9兆赫开路时荧光管的输出约为1.4伏，而在管子处为1.7兆赫的方波。因此，该电路没有镇流器、没有起动器、没有灯丝电源，无热离子，并且用传统的荧光灯产生了更亮的光。由于它是无热离子的，因而有更高的效率。
图3描述最少需要五个元件(认为电解滤波电容器C1是直流电源的一部分)的低压方波逆变器电路。开关15将来自电池的直流电压(例如7.2伏)耦合到低压方波逆变器驱动电路的电阻器R1，它可是调光(亮度控制)电阻器。该驱动电路包括振荡变压器T1，而变压器包括具有中心抽头CT的初级绕组P1和P2，其中中心抽头CT连接到固态开关D1的控制极G。开关D1的另一端连接到初级绕组P1和P2的上端和下端。电容器C3并联振荡晶体管/二极管39。示例电路的元件如下荧光管 FT6电阻器R1 1500欧姆电容器C1 47UF 10V 电解晶体管二极管39 5609/6BC/EBC电容器31 2A562K电容器32 2A22K荧光管的输出在3.9兆赫开路时约为1.4伏均方根，而在管子处为1.7兆赫的方波。因此，该系统没有镇流器变压器，不对灯丝进行热离子加热，没有起动器电路，并且更有效地利用能量产生光。
图4图示地描述了无变压器的方波逆变器电路。此处，直流电源的正(+)端和负(-)端轮流地接到荧光灯的两个相对电极上。在这种情况下，当开关S1和S2同时闭合时(最好用来自控制器CONT的相同信号)，使正端(+)连接到电极4-1，使负端(-)直接连接到电极4-2。当控制器CONT使开关S3和S4同时闭合时(开关S1和S2断开)，正端(+)直接连接到灯电极4-2上，而负端(-)连接到荧光灯电极4-1。控制器CONT可以在75kHz到3.9MHz的范围内操作开关，最好如此操作开关，使施加到灯电极4-1和4-2上的方波具有大约100kHz的频率。
图5示出了“出口”标志的外壳HO，其中，在壁WA的开口OP处形成“出口”字样，还示出一个绿色或红色等颜色的半透明面板元件TPM。当荧光灯从封闭外壳HO的里面向外照明时，就可以点亮“出口”字样或其它标志，其中所述荧光灯由这里所揭示的方波驱动电路激励。
尽管示出和描述了本发明的较佳实施例，可以理解，本领域的熟练技术人员将容易明了本发明的其它实施例、变化和修改。
权利要求
1.一种“出口”标志照明系统，其特征在于，它包括外壳，所述外壳开口壁上形成有EXIT字样；半透明元件，它位于所述开口上；荧光气体放电灯装置；具有低压、高频方波电压的源，它具有一对输出端；以及无LC电路，它将所述低压、高频方波电压连接到所述荧光气体放电装置，以便用无热离子的方式激励和点亮所述荧光气体放电灯装置，从而照亮所述半透明元件和EXIT字样。
2.如权利要求1所述的“出口”标志照明系统，其特征在于，所述低压是从约2伏到约90伏，而所述频率是从约75kHz到约3.5MHz。
3.一种“出口”标志照明系统，其特征在于，它包括外壳，它具有壁和开口，在至少一个所述壁上确定EXIT字样；半透明元件，它位于所述开口中；气体放电灯装置；低压、高频方波电压源，它具有一对输出端；以及连接所述气体放电灯装置和所述一对输出端的装置，以便用无热离子的方式激励和点亮所述气体放电灯装置。
4.如权利要求3所述的“出口”标志照明系统，其特征在于，所述低压、高频方波电压源工作于约75kHz到约3.5MHz的范围内。
5.如权利要求3所述的“出口”标志照明系统，其特征在于，所述低压、高频方波电压源工作于约100kHz。
6.一种标志，其特征在于，它具有带标记的外壳，用于指示一个区域的出口，所述标志具有一照明系统，该系统包括安装在所述外壳中的荧光气体放电灯装置；具有输出端的低压、高频方波电压源；以及将所述气体放电灯装置连接到所述输出端子以激励和点亮所述荧光气体放电灯装置的装置。
7.如权利要求6所述的标志，其特征在于，还包括交流电源；降压变压器，它与所述电源相连，并具有低交流电压输出端；整流器，它与所述低交流电压输出端相连；可再充电蓄电池，它与所述整流器相连；以及将所述低电压输出端与所述电路和所述可再充电电池相连的装置。
8.一种标志，其特征在于，它具有带标记的外壳，用于指示一个区域的出口，所述标志具有一照明系统，该系统包括安装在所述外壳中的荧光气体放电灯装置；包括低压、高频方波交流电压源的电路，以及将所述气体放电灯装置连接到所述电路以激励和点亮所述气体放电灯装置的装置。
9.如权利要求8所述的标志，其特征在于，还包括交流电源；降压变压器，它与所述电源相连，并具有低交流电压输出端；整流器，它与所述低交流电压输出端相连；可再充电蓄电池，它与所述整流器相连，以及将所述低电压输出端与所述电路和所述可再充电电池相连的装置。
全文摘要
一种“出口”标志照明系统包括:外壳,所述外壳的开口壁(OP)上形成有EXIT字样;半透明元件(TPM),它位于所述开口中;气体放电装置(13),诸如荧光管,它由具有一对输出端的低压、高频方波电压源驱动;以及无LC电路,它将低压、高频方波电压连接到气体放电装置,以便用无热离子的方式激励和点亮气体放电装置,从而照亮半透明元件和EXIT样。低压范围从约2伏到约90伏,而频率范围是从约75kHz到约3.5MHz。
文档编号H05B41/24GK1267375SQ98808323
公开日2000年9月20日 申请日期1998年8月19日 优先权日1997年8月21日
发明者焦举·M·帕拉 申请人:焦举·M·帕拉