专利名称：小功率远距离高压气体放电红外灯的制作方法
小功率远距离高压气体放电红外灯
技术领城
本发明涉及一种灯具，是一种小功率i^巨离红外线灯，由高压气 体放电灯泡、镇流器、红外滤光片等组成，此小功率红外灯具有高亮 度、远距离、功耗低、寿命长等特点，属于照明器具技术领域。
背景技术：
红外灯按其红外光辐射机理分为热辐射红外灯和半导体固体发 光(红外发射二极管)红外灯两种。
产生红外线的最简单方法是燃烧加热，虽然廉价易得，但这种方 式获得的红外辐射较难精确控制，主要用于一般加热，当然在工业上 和生活中这种应用是极为广泛而重要的。
灯(主要是囟素灯)的红外辐射，此类灯除部分功率用于可见光辐射 外更多的能量用于产生丰富的红外辐射，这种光源可以简便、廉价而 高效地获得全波段红外辐射，但问题是辐射范围较宽不易聚焦成窄
束；全谱辐射能量分散；较难精确定位且易于为人侦察；有效照射距
离较短，否则所需功率甚大。
半导体固体发光是由红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射
二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓)制成PN结，外加正
向偏压向PN结注入电流激发红外光。光i普功率分布为中心波长
830 ~ MOnm,半峰带宽约"nm左右，它是窄带分布，为普通CCD
黑白摄像机可感受的范围。
一般来说，红外发光二极管红外辐射功率与正向工作电流成正 比，但在接近正向电流的最大额定值时，器件的温度因电流的热耗而 上升，使光发射功率下降。红外二极管电流过小，将影响其辐射功率 的发挥，但工作电流过大将影响其寿命，甚至使红外二极管烧毁。
红外发光二极管对工作电压十分敏感，因此要求工作电压准确、 稳定，否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的 升高(包括其本身的发热所产生的环境温度升高)会使其辐射功率 下降，因此发光二极管红外辐射光源的辐射通量较小，作用距离有限。
高压气体放电灯，也称作HID (High intensity Discharge) 灯，它利用配套电子镇流器，瞬间产生万伏以上的触发电压，将气体 电离形成电孤放电并使之稳定发光，从而可以提供即时和稳定的照 明。放电时适当的电流使电极间的电弧弧道被加热到5000-6000K, 该电弧使泡壳被加热到约1200K，而在泡壳到电弧间的高气压(80-100 大气压)分子性气体则在1200K的管壁和6000K之间的电弧之间作杂 乱连动，不断被电弧加热。当这些高温粒子向外扩散时则将热能向泡 壳传递，保持了泡壳恒定的温度。平衡状态下处在数千K高温下的高 密度气体分子将辐射相应温度具有该种分子特征的带状红外辐射光 语。
设计恰当的这样的放电灯可以将60-70%的电能转化为某一或某 几频段的红外辐射镨，余下的30-40%的能量则以紫外线、可见光、 对流和传导的形式散失，如此高分额的能量集中在较窄的近红外波段 中以辐射的方式逸散出去，其红外辐射效率是相当高的。
发明内容
本发明的首要目的在于针对现有的红外灯辐射通量较小、作用
距离有限的技术缺陷，应用高压气体放电的红外辐射特性，提出一种
小功率远距离高压气体放电红外灯。
为了达到以上首要目的，本发明小功率远距离高压气体放电红外
灯包括灯体(1),所述灯体的前部安装灯座(2 ),所述灯座内装有灯
头(3),所述灯头(3)的周围固定反射罩(4)，反射罩前端有红外
滤光片(5)，所述灯体最前端装有玻璃(6 )，此外，所述灯体(l)
的后部嵌装镇流器(7 )，所述灯体(1)的最后部为电源插座(8 )，
及开关(9)。
以上结构设计将灯座、控制电路、反射部分等组合在灯体上，形 成一体化设计，因此体积小巧，结构紧凑，安装使用十分方便。
为了达到以上进一步的目的，本发明高压气体放电红外灯的控制 电路主要由直流升压电路、逆变电路、高压总动发生电路以及CPU控 制电路构成，其中直流升压电路的输入端接供电电源，直流升压电路 的输出端接逆变电路的输入端，逆变电路的输出端接高压启动发生电 路的输入端，高压启动发生电路的输出端接灯头，CPU控制电路的升 压控制端与逆变控制端分别接直流升压电路和逆变电路的受控端。
这样，来自电源的直流在体积小巧的CPU控制下，经升压、逆变，
最终成为启动高压气体放电灯的高压交流，从而以小功率输出大照
度，特别适用于公安刑事侦察、搜索；海防、边防巡逻、检查；各
种监管场所金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等
重要部门；各大企、事业单位、各大宾馆、饭店、各种办公场所、居
民住宅小区、各大公园、旅游风景区及自然保护区的内部保卫、安全
防范、警卫巡逻等多种场所。 附困说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的立体分解结构示意图。
图2为图1实施例中控制电路板的电路框图。
图3为图1实施例中控制电路板的电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的小功率远距离高压气体放电红外灯如图1所示，由灯 体(1 )、灯座(2 )、灯头(3 )、反射罩(4 )、红外滤光片(5 )、玻璃 (6)、镇流器(7)、电源插座(8)、开关(9)、密封圏10-11组成。
灯体的前部安装灯座，所述灯座内装有灯头，灯头产生红外源， 所述灯头的周围固定反射罩，反射罩前端有红外滤光片，所述灯体最 前端装有钢化玻璃通过密封圏压紧防尘防水，此外，所述灯体的后部 嵌装镇流器将直流输入转化为高压输出提供给灯头，所述灯体的最后 部为开关和电源插座，输入为外部12V直流电源，输出接镇流器。
电路原理如图2所示，该电路主要由直流升压电路、逆变电路、 高压启动发生电路以及CPU控制电路构成，其中直流升压电路的输入 端接供电电池，直流升压电路的输出端接逆变电路的输入端，逆变电 路的输出端接高压启动发生电路的输入端，高压启动发生电路的输出 端接灯头，CPU控制电路的升压控制端与逆变控制端分别接直流升压 电路和逆变电路的受控端。
电路系统主要包括9-16V输入的直流到直流升压变换器；
200-400Hz的全桥逆变器；高压启动发生器以及保证恒功率输出的
CPU控制电路4个部分。DC/DC直流变换器必须满足9-16V输入电压
范围内能输出60-500V的直流电压，并具有输入过压输出短路/开路/
过流的保护功能。200-400Hz的全桥逆变器主要功能实现灯管两端极
性反转，防止灯管羊端发黑，延长灯管寿命。高压启动发生器的主要
功能产生23KV的瞬间高压击穿灯管放电。CPU控制回路主要是保证
稳态时恒功率输出，太高的功率会损坏灯管。缩短灯管使用寿命，过
低的功率会降低亮度输出造成安全隐患。
具体的电路原理图如图3所示，包括以下部分
1)、左上角的电源电路
包括电源滤波(电感电容)、防止电源反接(Q5 R2 D2、过压保 护(Dl Zl Rl Ql )、提供+ 3. 3V, + 5V电源(U3 U5 )。
2 )、右上角的直流升压电路(DC/DC升压变换器)
以UC2843为核心器件，UC2843是近年来问世的新型脉宽调制集 成电路，它具有功能全，工作频率高，引脚少外围元件简单等特点， 它的电压调整率可达0. 01°/。V,非常接近线性稳压电源的调整率。这 是典型应用图例。Rll, C39, D18构成软启动电路。Q12， RIO， C23， Z2用于限压。
3 )、左中上部的逆变电路(200 - 400Hz逆变器)
U B A 2 0 3 2是采用E Z - H V S O 1工艺制造的一种高压 全桥驱动器，片内集成有电源稳压器、振荡器、输入信号延迟和桥路 禁止电路、控制逻辑、高/低压电平移位器、高端左/右驱动器和低 端左/右驱动器等单元电路，非常适用于驱动高强度的放电灯。UB A 2 O 3 2主要特点是内置自举二极管和高压电平移位器，桥路电
压最高可达5 5 0 V,并可直接从I C的HV脚输入高压，以为内部 电路产生低工作电压，而无需附加低压电源。
4) 、右下角的高压启动发生电路(高压启动发生器)
C6, D9， D10组成倍压电路。C7上的电压一旦达到350V,气体 放电管D11击穿，T3产生23KV的瞬间高压击穿灯管放电。L4， L5, 压敏电阻RYM1的作用是保护逆变器的MO S F E T ( Q7 Q8 Q9 QIO)。
5) 、右中及左下角的CPU控制电路(CPU控制器)
U6A是电流采样信号放大器。R33, 4R2A, 4R2C， C21组成电压采
样电路。单片机U4，运放U7A，运放U7B完成电源的稳流恒功率控制。
R22, Z3, R23， Q3保证HID灯启动时电源能提供比较大的电流。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替 换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种小功率远距离高压气体放电红外灯，包括灯体，所述灯体的前部安装灯座，所述灯座内装有灯头，所述灯头的周围固定反射罩，所述灯座最前端装有红外滤光片，灯体的后部安置控制电路，其特征在于利用气体放电原理产生红外光源，小功率(≤100瓦)，远距离(500米)。
2. 根据权利要求1所述小功率远距离高压气体放电红外灯，其 特征在于所述控制电路板上的控制电路主要由直流升压电路、逆变 电路、高压启动发生电路以及CPU控制电路构成，其中直流升压电路 的输入端接供电电源，直流升压电路的输出端接逆变电路的输入端， 逆变电路的输出端接高压启动发生电路的输入端，高压启动发生电路 的输出端接灯头，CPU控制电路的升压控制端与逆变控制端分别接直 流升压电路和逆变电路的受控端。
全文摘要
本发明涉及一种小功率远距离高压气体红外灯，属于照明器具应用新领域。该灯包括灯体，其前部安装灯座，灯座内装有灯头，灯头的周围固定反射罩，灯座最前端装有红外滤光片。控制电路主要由直流升压电路、逆变电路、高压启动发生电路以及单片机控制电路构成。本发明巧妙利用高强度放电电弧加热高气压分子性气体产生丰富的红外辐射光谱，配合高效的镇流电路及反射器，实现了小功率(≤100瓦)，远距离(500米)的夜视效果。
文档编号F21V9/00GK101097047SQ20061008562
公开日2008年1月2日 申请日期2006年6月28日 优先权日2006年6月28日
发明者张小华, 杨正名, 昕 林, 柴国生 申请人:南京聚诚科技有限公司;南京聚诚光电科技有限公司