专利名称：路灯延寿节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种路灯照明系统之控制装置。
路灯延寿及节电技术在国内已有多种形式，如(CN86201307)路灯隔杆定时熄灭器的专利申请，是采取每隔一个灯杆，自动关闭一个路灯方式达到节电目的，这种方式造成亮灯下很亮，熄灯下很暗，而且由于午夜后电压通常升高较多，亮灯更亮，此现象又因熄灭一半路灯之故而加剧，既破坏了照明均匀度，延寿节电效果又不甚明显。另如(CN87107104)变照度集成电路路灯光电自动控制器通过控制路灯的开启和熄灭的时间来达到节电之目的，在开启与熄灭的时间上，合理同不合理之间的时间差，相对于路灯总照明时间来讲只占很小部分，节电效果有限。西德专利号为DE2812757的技术是采用高压放电灯的恒流变压器来达到延寿和节电之目的。造价高，节电效果也并非显著。
本实用新型的目的，是为了解决上述技术的弊病，使延寿节电双重效果明显高于目前水平，发明人设计了这种新型的路灯延寿节电器。
本实用新型的主要技术特征是该控制装置由三部分组成，即变功率控制装置是在入夜后某个事先规定的时刻把照明功率自动降到某个数值(例如一半)；启动脉冲发生器是用高瞬间电压小启动电流的启动方式来取代目前的既费电又严重损害灯泡寿命的大电流启动方式；可变功率因数补偿装置是为了在满功率照明和半功率照明两种状态下，均有最佳的补偿效果。这三部分结合起来，共同实现延寿节电的最佳效果。
下面结合最佳实施例将该控制装置作一详细说明。
变功率控制装置，是将磁放大器B2的交流绕组串接于路灯变压器低压输出端与路灯线路的输入端之间，磁放大器的直流绕组则接到一个半控桥式整流电路上，磁放大器就是一个可变电感，是利用直流电流来改变串联于交流电路中电感器的电感量。直流电流增加，电感量减少，照明功率增加，直流电流减少，电感量增大，照明功率减少，用很小的直流功率可以控制很大的交流功率，并且是连续可调。
开始供电的三分钟内，无直流电流，交流绕组的电感最大，路灯照明功率则最小。随后直流电流缓慢增加并达到最大值。照明功率也相应地缓慢增加并达到最大值，等到了事先规定的时间，直流电流又极缓慢地减少。照明功率也相应地减少，达到事先规定的数值后，保持稳定，直到熄灯。
变功率控制装置如附图1。
B1为电源变压器，为控制装置提供低压电源；B2为磁放大器，D3－D5组成整流器，C1、C2为电源滤波，N1为稳压组件，N2－N8为运算放大器，运放N5加上R1、R2、R20、R21、R22、D10、C7组成锯齿波发生器。N6为电压比较器。BG3加上R26－R29组成脉冲输出电路，用以触发可控硅BG1、BG2。D1、D2、BG1、BG2组成半控桥式整流器。N7、R30、R31、R32、C8组成延时电路，刚供电时，N7输出电平经D11加到N6的(一)输入端，因其电平大于锯齿波的幅度，所以N6输出为零。BG3无脉冲输出，可控硅BG1、BG2不工作。磁放大器交流绕组电感最大，启动电流被限制。大约三分钟左右，N7的输出电平接近锯齿波的最高电平。随后BG3有脉冲输出，但BG1、BG2的导通角很小，大约7分钟后N7的输出电平为零，D11反向偏置，N7不再起作用。这时，半控整流器的输出最大。相应的照明功率也最大，N2、R3，W1、R4、C3组成超低频振荡，W1可调节其周期，N3，R5－R11、C4、C5、D6组成单向触发器。在开始供电的瞬间，由于C3上的电压不能突变，所以N2的(一)输入端较(＋)输入端为正，从而保证N2在开始阶段输出低电平；同理由于C5上的电压不能突变，N3的(一)输入端较(＋)输入端为正，从而保证N3在开始阶段输出低电平，D7导通。N4，R12－R15、C6组成延时电路，由于D7导通N4输出为高电平，D8、D9不导通，N8、R33、R34、C9、C10组成反馈放大器，R16－R19，W2为反馈放大器提供一个参考电压，其大小由W2调节。C12为降压电容。D13、D14、C11组成低压整流。N8(＋)输入端的直流电压与输出到路灯去的交流电压成正比。若N8(＋)输入端的电压＞(一)输入端时，N8的输出电压上升，经D12而接至N6的(一)输入端，从而减少磁放大器的直流电流。适当调节W2、W3，使之达到满功率照明而磁放大器的损耗又最小。上述状态均是满功率照明时。N2输出的低电平，经R4向C3充电，充满后，电路翻转，N2输出为高电平，C3经R4放电，放掉后再次翻转，N2输出低电平。C4、R9、R8组成微分电路。N2的每次翻转，N3的(一)输入端均得到正向或负向尖脉冲。在超低频振荡半个周期结束时，微分电路输出正脉冲，D6导通该正脉冲被C5吸收，且N3的(一)输入端的电平本来就高于(＋)输入端，所以该正脉冲对N3来说不起作用。在一个周期结束时，微分电路输出负脉冲，D6截止，N3的(一)输入端的电平低于(＋)输入端，由N3等元件组成的触发器翻转，以后虽仍有正脉冲出现，但由于被C5吸收，N3的(一)输入端的电平不会再高于(＋)输入端。触发器不可能再翻转回来。一直处于高电平输出，D7则由导通变为截止，N4的输出电平，将缓慢下降。使反馈放大器(N8)的参考电压也缓慢下降，整个反馈环路的作用使照明功率缓慢下降。N4的输出电平降到零不能再降，这时调节W3可使照明功率稳定在某个数值上。
启动脉冲发生器，是在开灯时刻于电网电压某个正峰值上再叠加一个宽度约2毫秒的正脉冲，相加后的总电压远高于常规的启动电压，而且电流则小于工作电流，它与磁放大器交流绕组相配合，形成一个慢启动系统，如附图2。
C13、C14、D15、D16组成倍压整流器，将能量储存于C14之中。R35、C15、C16、R37组成移相电路。使N9的(一)输入端的电压较电网电压滞后90°，R36、R38、C17组成分压器，为N9、N10提供偏置电压。N9为整形电路，将正弦波整形为方波。C19、R40、R41、D17组成只有负脉冲输出的微分电路，其尖脉冲正好对应于电网电压的正峰值。C18、R39为延时电路，保证C14有足够的时间储存能量。N10、R42、R43组成单向触发器。微分电路输出的负脉冲，一旦触发它，立即翻转，N10的输出由低电平变为高电平，而且不再翻转回来。C20、R44、R45组成微分电路，为BG5提供信号，经BG5放大，脉冲变压器B3输出到BG4，并开通BG4。使储存在C14中的能量经可控硅BG4向路灯系统施放形成宽度约2毫秒的启动脉冲。1／4周期后，可控硅BG4因被反向偏置而关断，启动脉冲发生器失去作用，可变功率因数补偿装置。
气体放电灯的功率因数很低，为0.44－0.66，供电系统的利用率很低，造成供电能力的极大浪费。本实用新型为此设计了专门的补偿电路，如附图3。
C23、C24为功率因数补偿电容，C24为固定补偿，C23为可变补偿，满功率照明时C23投入，降功率时C23退出，其退出或投入由双向可控硅BG7来控制。N5输出的方波被C21、R46、R48、D19组成的微分电路微分后的负脉冲正对应于电网电压过零点。N11，R49，R50组成单向触发器。双向可控硅的触发脉冲，由N5的输出端取出。其目的是让BG7在电网电压过零时开通，以防BG7出现大电流冲击。N12、R54、R55、D20控制双向可控硅BG7的开通或关断，满功率照明时N4输出高电平，N12亦输出高电平，D20不导通。BG6有输出，BG7处于导通状态，C23投入。降功率照明时N4、N12输出低电平，D20导通，N11输出低电平，BG7自然关断，C23退出。这样不论满功率还是降功率，均有最佳补偿。R53为泄放电阻，泄放储存在C23上的电荷。
附图1是变功率控制装置结构图。附图2是启动脉冲发生器结构图。附图3是可变功率因数补偿装置结构图。
本实用新型的最佳效果是这样实现的(A)延长灯泡寿命气体放电灯(如高压汞灯和高压钠灯)在启动时，它的启动电流为工作电流的1.7倍，时间约5－8分钟，供电系统的容量相应的应增加1.7倍，浪费电力，对灯泡寿命来说，造成严重的恶果，大大缩短了灯泡使用寿命，本实用新型的启动电流小于工作电流，从而克服大启动电流带来的所有弊端，即节约电能，提高供电系统的利用率，特别是延长灯泡寿命。
降功率就是降电流，电流减少使电极周围的负电荷层厚度增加，保护阴极免受正离子撞击的作用加强，寿命延长。
气体放电灯在寿命即将结束时，首先表现为启动困难，用通常的启动方法已无法“点亮”，若提高启动电压则仍能“点亮”它，继续工作一段时间，达到延寿的目的。本实用新型可使灯泡寿命延长一倍。
这个启动脉冲是加于所有灯泡的，可以取代高压钠灯的所有启动装置，节约投资。
(B)节约用电入夜以后，一方面人们已习惯了夜间环境，瞳孔已放大，能在较弱光照环境中看清楚刚入夜时看不清的目标，另一方面，交通流量已减少，半控整流器输出的直流电流将缓慢地自动减少，相应地磁放大器交流线圈的电感量缓慢地增加，路灯功率缓慢地下降，因这个过程很缓慢，瞳孔能适应这种变化，而无突然变暗的感觉，所以能在不明显影响照明的条件下，达到节约用电的目的，降功率开始的时间和下降的幅度，均可根据使用者的意愿来设定。
我国绝大多数城市的路灯是非专线供电，即与工厂居民生活用电共用一条高压干线，刚入夜时是用电高峰，线路压降很大，电网电压很低，数小时后人们多数入睡，是用电低谷，电网电压很高，气体放电灯的功率与电压立方成正比，于是交通流量很大时，路灯照度很低，交通流量很小时，路灯照度反而很高，这种不合理照明，不仅白白浪费许多电能，而且影响灯泡寿命，本实用新型在交通流量很低时，自动降功率使用，把上述现象反过来，作到合理照明，既省电又延长灯泡寿命，对非专线供电的路灯系统，本实用新型可节约有功功率近50％。
气体放电灯的功率因数很低，只有0.44－0.66，本实用新型在满功率和降功率两种状态下均可补偿到0.9以上，电网供电能力可节约60％，刚入夜时为用电高峰，因供电不足，总有局部地区停电。采用本实用新型后可把节约的供电能力送到停电地区，减少停电的范围，等于增产了电力。
延寿节电器可和路灯变压器作成一个整体，成为延寿节电型路灯变压器。
权利要求1.一种路灯延寿节电器，其特征在于在路灯变压器的低压端与路灯之间串接由磁放大器(B2)，启动脉冲发生器及可变功率因数补偿装置组成的回路。
2.按权利要求1所述的路灯延寿节电器，其特征在于磁放大器(B2)的交流线圈串接于路灯电路中，直流线圈与半控桥式整流器相连。
3.按照权利要求1所述的路灯延寿节电器，其特征在于启动脉冲发生器，是由(C13)、(C14)、(D15)、(D16)组成的倍压整流器，将能量储存于(C14)之中，(R35)、(C15)、(C16)、(R37)组成的移相电路，(N9)组成的整形电路和(N10)、(R42)、(R43)组成的单向触发器等装置，在电网电压为某个正峰值开通可控硅(BG4)使储存于(C14)的能量通过可控硅(BG4)向路灯系统施放形成电压高于常规启动电压宽度约2毫秒的启动脉冲，这个启动脉冲发生器，可取代高压钠灯的所有启动装置。
4.按权利要求1所述的路灯延寿节电器，其特征在于可变功率因数补偿装置是通过电容(C24)和(C23)以及双向可控硅(BG7)接入线路之中。
5.按权利要求1所述的路灯延寿节电器，其特征在于延寿节电器与路灯变压器可作成一个整体，形成延寿节电型路灯变压器。
专利摘要路灯延寿节电器，是适用于道路、广场、车站、码头等大量使用气体放电灯的场所，它利用人眼在夜间瞳孔放大，视觉变灵敏这一特性，以及交通流量减少，不需要高照度的特点，降低照明功率，对大多数非专线供电路灯系统，后半夜电网电压升高许多，照明功率反而大增，造成浪费。其节约有功功率达50％，功率因数可从0.44-0.66补偿到0.9以上。采用高电压小电流启动，既大量节约供电系统的容量又使灯泡寿命延长近一倍。
文档编号H05B41/36GK2056802SQ89201689
公开日1990年5月2日 申请日期1989年2月16日 优先权日1989年2月16日
发明者李素伟 申请人:李素伟