一種電感式鎮流器及燈具的製作方法
2024-03-08 09:03:15 1
專利名稱：一種電感式鎮流器及燈具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣體放電燈技術領域，尤其涉及一種電感式鎮流器及燈具。
背景技術：
目前中國照明消耗的電能佔發電總量的109Γ20%，其中路燈照明能耗佔30%以上，全國路燈照明每年電費消耗超過1000億元，並且以每年以10%以上的速度遞增。為了減小能耗，現在城市照明系統中多採用氣體放電燈，氣體放電燈(如鈉燈、金滷燈)是由氣體、金屬蒸汽或幾種氣體與金屬蒸汽的混合放電而發光的，其具有光效高、發光柔和、壽命長的優點。在使用中必須將氣體放電燈與鎮流器串聯於電網中才能穩定工作，若單獨將氣體放電燈接入電網中，燈泡或者電路元件將被過電流毀壞。電感式鎮流器的核心是利用電感在交流電中產生感抗，使得電感線圈中電流不能突變，在電路中具有穩定電流作用的原理，來向氣體放電燈提供穩定的工作電流。 在城市照明中，城市電網的負荷在不同的時間段存在變化，例如在後半夜，電網負荷只為電網最高負荷的20% 40%，這導致後半夜的電網電壓升高，運行於240疒260V之間。目前，由於電感式鎮流器內部只設置一個電感，只能產生一種電感量，這導致電感式鎮流器的限流作用是有限制的，當電網的電壓大幅上升時，電感式鎮流器不能將電流降低到允許範圍，直接導致氣體放電燈的實際功率超過額定功率，在240V 260V電壓下運行的燈具實際消耗的功率為額定值的I. 2 1. 4倍，造成了較大的能耗，而且較大的工作電流也會導致燈具老化，降低其使用壽命。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種電感式鎮流器，其內部設置有多個電感，當電網電壓升高時可以避免氣體放電燈的實際功率超過額定功率，還可以按照時間表的要求大幅降功率運行，降低氣體放電燈的能量損耗，減緩氣體放電燈的老化，延長其使用壽命。為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案一種電感式鎮流器，包括控制器；採集電網的電壓信號並將所述電壓信號傳輸至所述控制器的電壓採集模塊，所述電壓採集模塊的輸入端與電網連接、信號輸出端與所述控制器連接；接收集中控制器傳輸的電力載波信號、對所述電力載波信號進行解調後傳輸至所述控制器的電力載波模塊，所述電力載波模塊的輸入端與所述電網連接、輸出端與所述控制器連接；輸入端與所述控制器連接的驅動模塊；線圈分別與所述驅動模塊的輸出端連接的第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器；[0013]依次串聯的第二電感、第一電感和第三電感；所述第一繼電器的第一靜觸點與所述第二電感和第一電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第二電感的另一端連接，其動觸點通過所述第三繼電器的輔助觸點與所述電壓採集模塊的輸出端連接，所述第二繼電器的第一靜觸點與所述第一電感和第三電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第三繼電器的另一端連接，其動觸點連接至氣體放電燈的一端；或者，所述第一繼電器的第一靜觸點與所述第二電感和第一電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第二電感的另一端連接，其動觸點與所述電壓採集模塊的輸出端連接，所述第二繼電器的第一靜觸點與所述第一電感和第三電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第三繼電器的另一端連接，其動觸點通過所述第三繼電器的輔助觸點連接至氣體放電燈的一端;所述控制器根據與其連接的電壓採集模塊傳輸的電壓信號、與其連接的電力載波模塊傳輸的電力載波信號以及時間信息，生成控制指令並發送至所述驅動模塊。優選的，在上述電感式鎮流器中，進一步包括為所述控制器供電的電源模塊，所述 電源模塊的輸入端分別與所述電網的火線和零線連接、輸出端與所述控制器連接。優選的，在上述電感式鎮流器中，所述控制器為單片機。本實用新型還公開了一種燈具，包括串聯的氣體放電燈和上述任一種電感式鎮流器。由此可見，本實用新型的有益效果為在本實用新型公開的電感式鎮流器中設置有多個電感，在電網的電壓升高時或者按照電力載波信號中包含的時間表的要求，通過接入不同的電感來降低氣體放電燈的工作電流，可延緩氣體放電燈的老化，延長其使用壽命，而且隨著氣體放電燈工作電流的減小，燈具消耗的有功功率也隨之降低，達到降低能耗的目的，同時還可以根據時間信息接通或斷開供電電路，實現燈具的定時開啟與關停。
為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型公開的一種電感式鎮流器的結構示意圖；圖2為本實用新型公開的另一種電感式鎮流器的結構示意圖；圖3為本實用新型公開的另一種電感式鎮流器的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下，所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護範圍。本實用新型公開了一種電感式鎮流器，其內部設置多個電感，可以在電網電壓升高時或者按照時間表的要求，通過接入不同的電感來降低氣體放電燈的工作電流，從而延緩氣體放電燈的老化，延長其使用壽命，並且可以降低氣體放電燈的有功功率，降低燈具能量損耗，同時還可以根據時間信息接通或斷開供電電路，實現燈具的定時開啟與關停。參見圖1，圖I為本實用新型公開的一種電感式鎮流器的結構示意圖。包括控制器I、電壓米集模塊2、驅動模塊3、電力載波模塊4、第一繼電器KA1、第二繼電器KA2、第三繼電器KA3、第一電感LI、第二電感L2和第三電感L3。其中，電壓採集模塊2的輸入端與電網連接、信號輸出端與控制器I連接，電壓採集模塊2對電網中的電壓信號進行採集，並將採集到的電壓信號傳輸至控制器I中；電力載波模塊4的輸入端與電網連接、輸出端與控制器I連接，電力載波模塊4接收路燈照明系統的集中控制器(圖中未示出)發送的電力載波信號，對電力載波信號進行解調後傳輸至控制器I中；控制器I根據接收到的電壓信號、電力載波信號和時間信息生成控制指令，並將控制指令傳輸至驅動模塊3中；驅動模塊3的輸入端與控制器I連接，其輸出端分別與第一繼電器KAl的線圈、第二繼電器KA2的線圈以及第三繼電器KA3的線圈連接，驅動模塊3接收控制器I傳輸的控制指令，並根據接收到的控制指令控制第一繼電器KAl的線圈、第二繼電器KA2的線圈和第三繼電器KA3得電或失電；第二電感L2、第一電感LI和第三電感L3依 次串聯；第一繼電器KAl的第一靜觸點與第二電感L2和第一電感LI的公共端連接，其第二靜觸點與第二電感L2的另一端連接，其動觸點通過第三繼電器KA3的輔助觸點與電壓採集模塊2的輸出端連接，第二繼電器KA2的第一靜觸點與第一電感LI和第三電感L3的公共端連接，其第二靜觸點與第三繼電器L3的另一端連接，其動觸點連接至氣體放電燈L的一端，該氣體放電燈L的另一端與電網連接，在氣體放電燈L的兩端並聯有觸發器10。需要說明的是，在圖I中示出了觸發器10和氣體放電燈L構成的用電迴路，這僅是為了更清楚的說明電感式鎮流器的結構，並不是電感式鎮流器的組成部分。參見圖2，圖2為本實用新型公開的另一種電感式鎮流器的結構示意圖。包括控制器I、電壓採集模塊2、驅動模塊3、電力載波模塊4、第一繼電器KA1、第二繼電器KA2、第三繼電器KA3、第一電感LI、第二電感L2和第三電感L3。其中，電壓採集模塊2的輸入端與電網連接、信號輸出端與控制器I連接，電壓採集模塊2對電網中的電壓信號進行採集，並將採集到的電壓信號傳輸至控制器I中；電力載波模塊4的輸入端與電網連接、輸出端與控制器I連接，電力載波模塊4接收路燈照明系統的集中控制器(圖中未示出)發送的電力載波信號，對電力載波信號進行解調後傳輸至控制器I中；控制器I根據接收到的電壓信號、電力載波信號和時間信息生成控制指令，並將控制指令傳輸至驅動模塊3中；驅動模塊3的輸入端與控制器I連接，其輸出端分別與第一繼電器KAl的線圈、第二繼電器KA2的線圈以及第三繼電器KA3的線圈連接，驅動模塊3接收控制器I傳輸的控制指令，並根據接收到的控制指令控制第一繼電器KAl的線圈、第二繼電器KA2的線圈和第三繼電器KA3得電或失電；第二電感L2、第一電感LI和第三電感L3依次串聯；第一繼電器KAl的第一靜觸點與第二電感L2和第一電感LI的公共端連接，其第二靜觸點與第二電感L2的另一端連接，其動觸點與電壓採集模塊2的輸出端連接，第二繼電器KA2的第一靜觸點與第一電感LI和第三電感L3的公共端連接，其第二靜觸點與第三繼電器L3的另一端連接，其動觸點通過第三繼電器KA3的輔助觸點連接至氣體放電燈L的一端，也就是，第二繼電器KA2的動觸點與第三繼電器KA3輔助觸點的一端連接，第三繼電器KA3的輔助觸點的另一端與氣體放電燈L的一端連接，氣體放電燈L的另一端連接至電網，在氣體放電燈L的兩端並聯有觸發器10。[0031]需要說明的是，在圖2中示出了觸發器10和氣體放電燈L構成的用電迴路，這僅是為了更清楚的說明電感式鎮流器的結構，並不是電感式鎮流器的組成部分。下面對圖I和圖2所示電感式鎮流器的工作過程進行說明。當時間信息滿足點亮路燈(即氣體放電燈)的預設條件時，控制器I向驅動模塊3發送控制指令，並通過驅動模塊3控制第三繼電器KA3的線圈得電，第三繼電器KA3的輔助觸點閉合，供電電路被接通，路燈被點亮。當時間信息滿足關停路燈的預設條件時，控制器I向驅動模塊3發送控制指令，並通過驅動模塊3控制第三繼電器KA3的線圈失電，第三繼電器KA3的輔助觸點斷開，供電電路被斷開，路燈被關停。在路燈工作的前半夜，城市的耗電量較大，即電網的負荷較大，這導致電網的電壓較低，控制器I向驅動模塊3發送控制指令，並通過驅動模塊3控制第一繼電器KAl和第二繼電器KA2的線圈得電，此時第一繼電器KAl的動觸點位於其第一靜觸點處，第二繼電器KA2的動觸點位於其第一靜觸點處，由於第一繼電器KAl的第一靜觸點與第二電感L2和第 一電感LI的公共端連接，第一繼電器KAl的動觸點與電壓採集模塊2的輸出端連接，第二繼電器KA2的第一靜觸點與第一電感LI和第三電感L3的公共端連接，第二繼電器KA2的動觸點與氣體放電燈L的一端連接，所以此時只有第一電感LI被接入電路中，電感鎮流器對氣體放電燈進行限流，使其工作於額定狀態下。在某些時間段，當氣體放電燈工作電壓超過220V時，由電壓採集模塊2採集電網中的電壓信號，並將此電壓信號傳輸至控制器I中，控制器I將接收到的實際電壓信號與額定電壓值進行比較，若接收到的實際電壓值超過額定電壓值的5°/Γ Ο%時，控制器I向驅動模塊3發送控制指令，並通過驅動模塊3控制第一繼電器KAl的線圈失電，在第一繼電器KAl的線圈失電後，其動觸點將轉換到其第二靜觸點處，此時第一電感LI和第二電感L2將同時接入電路中，電路中總的電感值增加，電路的阻抗增加，使得電路中的電流減小，也就是氣體放電燈的工作電流減小，可以延緩氣體放電燈的老化，延長其使用壽命，並且隨著電流的減小，氣體放電燈的功率將隨之減小，降低了氣體放電燈的能量損耗。按照國家規定，在正常照明時段，路燈應達到標準規定的照度，在不需要正常照明時段(如後半夜)，隨著行人的減少，可僅保留路燈的安全照度，安全照度一般為標準照度的一半，此時需要大幅度降低氣體放電燈的功率。控制器I內部存儲有時間表，依據時間表的要求，當達到某個時間點後控制器I向驅動模塊3發送控制指令，並通過驅動模塊3控制第二繼電器ΚΑ2的線圈失電，在第二繼電器ΚΑ2的線圈失電後，其動觸點將轉換到其第二靜觸點處，此時第一電感LI、第二電感L2和第三電感L3同時接入電路中，電路的阻抗增加，使得電路中的電流進一步減小，通過設定第一電感LI、第二電感L2和第三電感L3的電感值，當三者全部接入電路時使氣體放電燈的功率大幅降低。控制器I中的時間表由路燈照明系統中的集中控制器確定，在集中控制器中存儲有時間表，在系統初始化或者需要更改控制器I中的時間表時，集中控制器向電力載波模塊4發送電力載波信號，該電力載波信號中包含有控制控制器I進行降功率操作的時間表信息，電力載波模塊4對電力載波信號進行解調後傳輸至控制器I中，此時控制器I存儲該時間表，並根據該時間表的要求進行降功率操作。集中控制器通過電力載波模塊4的設置實現了對電感式鎮流器的遠程控制。在圖I和圖2所示的電感式鎮流器中，控制器I可由獨立的電池或電池組供電，但是隨著電池或電池組中電能被逐漸消耗，在一段時間後需要進行更換，增加了電感式鎮流器的維護工作。為了解決這一問題，可以在圖I和圖2所示電感式鎮流器中進一步設置電源模塊。該電源模塊將電網中的市電進行整流、濾波、穩壓後生成控制器I可用的低壓直流電源，該電源模塊的輸入端分別與電網的火線L和零線N連接，其輸出端與控制器I連接，用於為控制器I供電。參見圖3，圖3為本實用新型公開的另一種電感式鎮流器的結構示意圖。包括控制器I、電壓採集模塊2、驅動模塊3、電力載波模塊4、第一繼電器KA1、第二繼電器KA2、第三繼電器KA3、第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3和電源模塊5。僅就與圖I所示電感式鎮流器的區別之處進行說明。在圖3中進一步設置了電源模塊5，電源模塊5的輸入端分別與電網中的火線L和零線N連接，電源模塊5的輸出端與控制器I連接，電源模塊5對電網中220V的交流電進行整流、濾波和穩壓處理後，形成控制器I可用的低壓直流電源，為控制器I供電。由於電源模塊5直接對電網中的交流電進行處理後為控制器I供電，不存在電能耗盡需要更換的 問題，因此可以減少後期對電感式鎮流器的維護工作。當然，對於圖2所示的電感式鎮流器，也可以進一步設置電源模塊，該電源模塊與電網以及控制器I之間的連接關係，可參見圖3和上文的相關描述，在此不再贅述。在本實用新型上述公開的各個電感式鎮流器中，控制器I可以採用DSP (DigitalSignal Processing,數位訊號處理)微處理器,也可以採用MCU (單片機)。為了降低電感式鎮流器的成本，實施中，控制器I優選為單片機。本實用新型還公開一種燈具，該燈具包括串聯的氣體放電燈和電感式鎮流器，其中，該電感式鎮流器為本實用新型上述公開的任一種電感式鎮流器。本實用新型公開的燈具具有功耗低、使用壽命長的優點。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求1.一種電感式鎮流器，其特徵在於，包括 控制器； 採集電網的電壓信號並將所述電壓信號傳輸至所述控制器的電壓採集模塊，所述電壓採集模塊的輸入端與電網連接、信號輸出端與所述控制器連接； 接收集中控制器傳輸的電力載波信號、對所述電力載波信號進行解調後傳輸至所述控制器的電力載波模塊，所述電力載波模塊的輸入端與所述電網連接、輸出端與所述控制器連接； 輸入端與所述控制器連接的驅動模塊； 線圈分別與所述驅動模塊的輸出端連接的第一繼電器、第二繼電器和第三繼電器； 依次串聯的第二電感、第一電感和第三電感； 所述第一繼電器的第一靜觸點與所述第二電感和第一電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第二電感的另一端連接，其動觸點通過所述第三繼電器的輔助觸點與所述電壓採集模塊的輸出端連接，所述第二繼電器的第一靜觸點與所述第一電感和第三電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第三繼電器的另一端連接，其動觸點連接至氣體放電燈的一端；或者，所述第一繼電器的第一靜觸點與所述第二電感和第一電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第二電感的另一端連接，其動觸點與所述電壓採集模塊的輸出端連接，所述第二繼電器的第一靜觸點與所述第一電感和第三電感的公共端連接，其第二靜觸點與所述第三繼電器的另一端連接，其動觸點通過所述第三繼電器的輔助觸點連接至氣體放電燈的一端; 所述控制器根據與其連接的電壓採集模塊傳輸的電壓信號、與其連接的電力載波模塊傳輸的電力載波信號以及時間信息，生成控制指令並發送至所述驅動模塊。
2.根據權利要求I所述的電感式鎮流器，其特徵在於，進一步包括為所述控制器供電的電源模塊，所述電源模塊的輸入端分別與所述電網的火線和零線連接、輸出端與所述控制器連接。
3.根據權利要求I或2所述的電感式鎮流器，其特徵在於，所述控制器為單片機。
4.一種燈具，包括串聯的氣體放電燈和電感式鎮流器，其特徵在於，所述電感式鎮流器為權利要求1、2或3所述的電感式鎮流器。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種電感式鎮流器，包括控制器；與控制器連接的電壓採集模塊、電力載波模塊和驅動模塊；第一繼電器；第二繼電器；第三繼電器；依次串聯的第二電感、第一電感和第三電感；控制器根據電壓信號、電力載波信號和時間信息生成控制指令，驅動模塊響應控制指令控制各個繼電器動作，將各個電感接入電路或從電路中斷開，以調節氣體放電燈的工作電流。本實用新型公開的電感式鎮流器中設置有多個電感，在電網的電壓升高時或按照時間表的要求，可以通過接入不同的電感來降低氣體放電燈的工作電流，從而延緩燈具的老化，延長其使用壽命，並且燈具消耗的有功功率也隨之降低，可達到減耗的目的，同時實現燈具的定時開啟與關停。
文檔編號H05B41/36GK202738242SQ20122039434
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者唐雲生, 李堅 申請人:重慶市泰瑞捷電子有限公司