控制氙燈電源的電路以及採用該電路的信號發光設備的製作方法
2023-10-26 02:32:42
專利名稱：控制氙燈電源的電路以及採用該電路的信號發光設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體放電管，例如氙燈，的電源控制電路，和採用該電路的氙燈信號發光設備，更具體地說，涉及氙燈電源和採用該電源的氙燈信號發光設備，其中可以以較小容量的電池向具有高起動電壓和大燈電流的多個氙燈相對長時間地供電，並且可以方便地控制至少一個多色濾色片型氙燈的發射標誌(designation of emission)和/或閃爍間隔。
本發明的另一個目的是提供一種氙燈電源控制電路和採用該氙燈信號發光設備，其包括直流-直流轉換器，以使從電池提供的電源電壓維持恆定。
本發明的再一個目的是提供一種氙燈電源控制電路和採用該氙燈信號發光設備，它能夠根據由簡單地按下按鍵開關的用戶執行的模擬邏輯電路的操作來執行彩色濾色片型氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。
為實現本發明的上述目的，提供一種由從電池供給的電源電壓操作的氙燈電源控制電路，該氙燈電源控制電路包括邏輯控制器，用於根據模擬邏輯電路的控制處理來控制氙燈的工作；和電源管理電路，用於僅當在邏輯控制器的控制下啟動氙燈時把從電池供給的較低電壓轉換成高電壓，從而可以由按下按鍵開關以控制電源電壓的用戶方便地控制彩色濾色片型氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。
該電源管理電路最好包括直流-直流轉換器，用於在邏輯控制器的控制下將電池直流電壓轉換成第一直流電壓；電壓轉換器，用於在直流-直流轉換器的控制下將第一直流電壓轉換轉換成比第一直流電壓高的第二直流電壓；起動器，用於將第二直流電壓轉換成比第二直流電壓高的交流高電壓，從而向氙燈提供交流高電壓；和開關裝置，用於在邏輯控制器的控制下把從起動器施加的電源電壓施加到氙燈。
開關裝置最好包括如果從電壓轉換器輸出的電壓以僅對通過氙燈的自放電消耗的量再充電的方式對電容進行完全充電，則在邏輯控制器的控制下進行切換操作的開關。
電源管理電路最好還包括直流-直流轉換器，用於使從電池輸出的電壓維持恆定，以便由於電池輸出的電壓在使用中逐漸降低而將恆定電壓施加到邏輯控制器。
直流-直流轉換器最好是包括第一比較器，用於比較從電壓轉換器反饋的輸出電壓與來自參考電壓發生器的參考電壓，並輸出用于振蕩器的振蕩控制信號；和第二比較器，用於比較來自限流器的輸出信號與來自參考電壓發生器的參考電壓，並輸出用于振蕩器的驅動控制信號。
直流-直流轉換器最好還包括第三比較器，用於比較來自參考電壓發生器的參考電壓與來自溫度檢測器的輸出信號，並輸出用于振蕩器的防止過熱控制信號。
特別是，本發明在單個集成電路中實現了邏輯控制器和直流-直流轉換器，就是說，實現了定製的IC(ASIC)，從而使氙燈信號發光系統更緊湊，並因此使附帶於人體或自行車，以致更便於使用。
還提供一種電池操作的氙燈信號發光設備，包括外殼，具有設置在外殼下端的、其中至少容納一個電池的電池盒，和設置在外殼上端的、其中裝配至少一個氙燈的燈座盒；至少一個安裝在外殼的外表面上的，以便用戶控制氙燈的發生標誌和/或閃爍間隔的按鍵開關；和安裝在外殼中的電池盒與氙燈燈座盒之間的控制電路，其中間歇地向氙燈提供電池電源電壓，從而控制氙燈的閃爍。
最好是用濾色片形成覆蓋氙燈燈座盒的罩，以使從氙燈發射的可見光表現出多種顏色。
最好是通過將不同的濾色片插入罩中使濾色片表現出多種顏色。
氙燈信號發光設備最好在外殼上包括一個掛架或夾具，以便附帶於人體，自行車，或汽車等物，和在手中便攜。
圖3是表示圖2中所示的直流-直流轉換器的詳細電路圖；和圖4是表示應用根據本發明的電源控制電路的氣體放電設備的外觀，即氙燈信號發光設備的透視圖。
如表示用於諸如氙燈之類的氣體放電管的一般發光電路的
圖1所示，來自電源E的電源電壓傳送的穩壓器2並通過平滑電容C1和C2施加到脈衝變壓器4，以便將脈衝變壓信號提供給起動器6。起動器6由觸發線圈T構成，在線圈T中感應高壓電壓，並由此通過放電間隙8將放電起動電壓提供給氙燈L。在圖1中，參考符號C3表示浪湧電流防止電容，C4表示向放電間隙一致地提供起動電壓的平滑電容。一旦已進行放電，放電燈L中保持恆定的燈電壓，從而穩定地放電。在將交流電源用於氙燈的情況下，不需要管理電源。然而，在將電池用作電源E，並且由微計算機(未示出)控制用於控制間歇地施加到氙燈的脈衝電壓的開關設備10的情況下，由於微計算機中的消耗的電能而使電能消耗變大。因此，應經常更換電池而給用戶造成不便。另外，還需要微計算機的外圍設備。
本發明提供一種電池操作的氙燈信號發光設備以解決傳統問題。參考圖2至4，更詳細地描述諸如氙燈之類的氣體放電管的電源控制電路的配置和操作。
圖2是表示根據本發明的諸如氙燈之類的氣體放電管的電源控制電路的電路圖。參考圖2，根據本發明，由從電池50提供的電源電壓操作的電源控制電路包括邏輯控制器130，用於根據用戶對按鍵開關140的操作，按照模擬邏輯電路的控制處理控制氙燈的操作；以及電源管理電路100，用於在邏輯控制器130的控制下，僅當啟動氙燈時將從電池50提供的較低的電壓轉換成高電壓，以便控制氙燈開關。
電源管理電路100包括直流-直流轉換器120，用於在控制器130的控制下把電池直流電壓轉換成第一直流電壓；電壓轉換器200，用於在直流-直流轉換器120的控制下把第一直流電壓轉換成比第一直流電壓高的第二直流電壓；起動器300，用於在邏輯控制器130的控制下把第二直流電壓轉換成比第二直流電壓高的交流高電壓，以便將交流高電壓提供給氙燈；和開關設備520-540，用於在邏輯控制器130的控制下把從起動器300施加的電源電壓切換到氙燈。
通過上述配置，根據本發明的氙燈控制電源控制電路從電池50接收電能，並在邏輯控制器130的控制下控制氙燈410-430的閃爍。邏輯控制器130根據按鍵開關(SW1或SW2)140的操作來接收電能，並按照邏輯電路的控制處理控制至少一個氙燈(X1，X2或X3)410，420或430)的工作。
另外，電源管理電路100還包括直流-直流轉換器110，用於因來自電池的電壓在使用中逐漸降低而使電池輸出的電壓保持恆定，以便將恆定電壓施加到邏輯控制器130。在此，本發明在單個集成電路中實現了邏輯控制器130和直流-直流轉換器110，就是說，實現了定製的IC(ASIC)，從而使具有氙燈410-430的氙燈信號發光系統緊湊，並因此使其附帶於人體或自行車，以致更便於使用。
在圖2中，用電池作為電源。在該實施例中，使用兩個1.5V電池提供3V電壓。在電壓轉換器200中將3V直流電壓變壓到200V交流電壓。在圖2中，參考數字表示250的二極體表示整流二極體。在圖2中，可利用分別根據輸入到其門電路的控制信號接通和斷開的可孔矽整流器設備來實現開關設備510-540。電壓轉換器200中升高的直流電壓200Vdc被轉換成用於起動氙燈的交流高電壓3-5kV。
在本實施例中，圖2的按鍵開關140被設計成雙按鍵開關。可根據設計要求確定按鍵開關的數量。在此，開關SW1向邏輯控制器130提供用於連接或斷開向氙燈供電的信號。在此，開關SW1的重複按動控制至少一個氙燈410，420或430的發射間隔。例如，可有選擇地控制氙燈的發射間隔為按動一次為0.5秒，按動兩次為1秒，按動三次為1.5秒。另一個開關SW2起到選擇氙燈的作用。例如，可設計開關SW2以便當開關SW2被按下一次時，氙燈X1、X2和X3依次閃爍。另外。可設計開關SW2以便每當開關SW2被再一次按下時，兩個氙燈X1和X2，X2和X3，以及X3和X1依次閃爍。可設計開關SW2以便當按下開關SW2時，氙燈X1、X2或X3隨機閃爍。由於本領域技術通過安裝在邏輯控制器130中的模擬邏輯電路(未示出)很容易設計氙燈的開關操作，在此省略其詳細說明。在本發明中，將描述電源管理中節省電能的基本方案。
本發明中的基本電能管理首先使用在低電壓工作的電子設備。電池的初始電壓是1.5V，但隨著其長時間使用，電池電壓下降到0.7V或更低。電池壽命在到0.7V或更低時結束。在串聯兩個電池的情況下，可獲得從最大3V到最小1.4V的電池電壓。作為例子，如果使用可在1.4V的電池最小電壓工作的電子部件，雖然電池電壓降低，電源控制電路仍將工作。其次，由於在本發明中將應將從最大3V到最小1.4V的電池電壓轉換到200V，應增強直流升壓轉換效率。在本發明中，應採用高效變壓器和開關設備。第三，如果直流電壓轉換器200中產生的200V輸出完全對電容器505充電，開關設備510工作以使直流-直流轉換器120停止。此後，對電容器505充電氙燈的自放電(自然放電)所消耗的量。
這樣，本發明已經解決了在由於電池容量是大約3V而氙燈持續工作的情況下，AA型電池僅能使用2-5小時的問題。就是說，本發明採用電源管理方案，並因此使開關設備510工作，以便僅當氙燈起動時將直流高電壓施加到起動器300，從而在起動氙燈時降低功耗。結果是，電池可長時間使用，例如20小時或更長。因此，如果採用根據本發明用於氙燈的電源控制電路，接近可見光的光可按照希望閃爍。因此，可將採用根據本發明的電源控制電路的氙燈信號發光設備附帶於人體，自行車，或汽車等物，或手持便攜，從而正確地指示具有該氙燈信號發光設備的位置。
根據本發明的氙燈信號發光設備包括脈寬控制電壓轉換器200的直流-直流轉換器120，由於將3V的直流低電壓轉換成起動器300和氙燈中所需的200V直流高電壓。參考圖3描述直流-直流轉換器120的操作。圖3是表示圖2所示的直流-直流轉換器120的詳細電路圖。圖3的直流-直流轉換器120包括通過將所需的電壓與參考電壓比較產生振蕩頻率的振蕩器(OSC)124，控制要按照來自振蕩器124的振蕩頻率信號和來自邏輯控制器130的驅動電壓控制信號驅動的驅動電壓發生器126的驅動器，和從驅動器125接收電壓控制信號並產生用於電壓轉換器200的驅動電壓104的FET驅動電壓發生器126。第一比較器122把從電壓轉換器200反饋的輸出信號102與來自參考電壓發生器128的參考電壓103比較，並輸出用于振蕩器124的振蕩控制信號。第二比較器123把來自限流器127的輸出信號與來自參考電壓發生器128的參考電壓比較，並輸出用于振蕩器124的驅動控制信號。FET驅動電壓在驅動器125的控制下產生用於電壓轉換器200的驅動電壓104。同時，FET驅動電流發生器126』輸出FET驅動電流。在電流檢測器129中檢測從FET驅動電流發生器126』輸出的驅動電流。電流檢測器129根據電流檢測器129中檢測的電流將限流信號提供給限流器127，以便控制要輸入到振蕩器124的振蕩控制信號。電流檢測器129起到防止FET設備過流的作用。另外，本發明的直流-直流轉換器120還包括第三比較器123』。第三比較器123』比較來自參考電壓發生器128的參考溫度電壓與溫度檢測器121中檢測的溫度電壓比較，並輸出用于振蕩器124的防過熱控制信號。
圖4是表示應用根據本發明的電源控制電路的氣體放電設備，即氙燈信號發光設備的外觀的透視圖。所示的採用根據本發明的氙燈電源控制電路的設備是在3V的電池電壓工作的氙燈信號發光設備。氙燈信號發光設備包括外殼41，外殼41具有設置在外殼41下端的、其中至少容納一個電池的電池盒，和設置在外殼上端的、其中裝配至少一個氙燈的燈座盒。燈座盒設置有反射從燈發射的光的反射鏡。至少一個按鍵開關46安裝在外殼的外表面，以便用戶控制氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。控制電路安裝在外殼41中的電池盒與氙燈燈座盒之間，其中間歇地向氙燈提供電池電源電壓，從而控制氙燈的閃爍。採用濾色片形成覆蓋氙燈燈座盒的罩，以便從氙燈發射的可見光表現出多種顏色。通過將不同的濾色片插入罩中使濾色片表現出多種顏色。氙燈信號發光設備在外殼上包括一個掛架或夾具，以便附帶於人體，自行車，或汽車等物，和在手中便攜。
如圖4所示，在按顏色R(紅)，G(綠)和B(蘭)使用三個氙燈40、42和44的情況下，提供用於裝配濾色片的濾色片插入裝配器48，以便可以利用濾色片改變安裝在三個氙燈中部的氙燈的顏色。雖然圖4中只有中部的氙燈已裝配了濾色片。可以為其它氙燈設置濾色片插入裝配器。另外，所示的根據本發明的設備包括掛架45，以使其很容易地附帶於人體，自行車，和汽車，其中一條帶子束在掛架45周圍，以便於附帶於人體等。在圖4中，掛架45位於外殼41下部的中間。然而，掛架45』可根據需要分別位於側部的下端。在本發明中，可以用各種形式實施掛架45和45』。在圖4中，掛架45實施為裝配掛架的帶形，其中帶子(未示出)裝配到掛架45中。掛架裝配帶子以便於附帶到頭、手臂、腿等處。另外，掛架可實施為夾具，與應用於鋼筆的套子類似，這種情況下，夾具型的掛架可很容易地裝配到腰帶處，口袋口，眼鏡帶(goggle strap)等處。
另外，按鍵開關46設置在外殼41的一側。用戶通過操作按鍵開關可很容易地控制氙燈。當根據本發明的電源控制電路由定製IC製成時，還可使根據本發明的氙燈信號發光設備更緊湊。另外，由於在本發明中使用電池電源，可以不考慮商業電源是否存在而使用根據本發明的氙燈信號發光設備。管理氙燈中使用的電源和控制電路，從而使電池的電能消耗最小並能使小容量電池長時間使用。
如上所述，根據本發明的電源控制電路能用於發射接近可見光的氙燈，並且能夠用小容量電池使每個具有高亮度的氙燈使用相對長的時間。在控制從氙燈發射的光閃爍的情況下，可很遠處看到光。特別是，在氙燈信號發光設備附帶於人體，或自行車的情況下，氙燈信號發光設備起到為觀眾提供位置識別標誌以及裝飾外觀的作用。因此，當坐雪橇或滾輪溜冰的人使用氙燈信號發光設備時，可防止出現安全事故。
權利要求
1.一種用從電池供給的電源電壓工作的氙燈電源控制電路，該氙燈電源控制電路包括邏輯控制器，用於根據模擬邏輯電路的控制處理來控制氙燈的工作；和電源管理電路，用於僅當在邏輯控制器的控制下啟動氙燈時把從電池供給的較低電壓轉換成高電壓，從而可以由按下按鍵開關以控制電源電壓的用戶方便地控制彩色濾色片型的氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。
2.根據權利要求1所述的氙燈電源控制電路，其中所述電源管理電路包括直流-直流轉換器，用於在邏輯控制器的控制下將電池直流電壓轉換成第一直流電壓；電壓轉換器，用於在直流-直流轉換器的控制下將第一直流電壓轉換成比第一直流電壓高的第二直流電壓；起動器，用於將第二直流電壓轉換成比第二直流電壓高的交流高電壓，從而向氙燈提供交流高電壓；和開關裝置，用於在邏輯控制器的控制下把從起動器施加的電源電壓施加到氙燈。
3.根據權利要求1所述的氙燈電源控制電路，其中所述開關設備包括如果從電壓轉換器輸出的電壓以僅對通過氙燈的自放電消耗的量再充電的方式對電容進行完全充電，則在邏輯控制器的控制下進行切換操作的開關。
4.根據權利要求1所述的氙燈電源控制電路，其中所述電源管理電路還包括直流-直流轉換器，用於使從電池輸出的電壓保持恆定，以便由於電池輸出的電壓在使用中逐漸降低而將恆定電壓施加到邏輯控制器。
5.根據權利要求4所述的氙燈電源控制電路，其中所述直流-直流轉換器包括第一比較器，用於比較從電壓轉換器反饋的輸出電壓與來自參考電壓發生器的參考電壓，並輸出用于振蕩器的振蕩控制信號；和第二比較器，用於比較來自限流器的輸出信號與來自參考電壓發生器的參考電壓，並輸出用于振蕩器的驅動控制信號。
6.根據權利要求5所述的氙燈電源控制電路，其中所述直流-直流轉換器還包括第三比較器，用於比較來自參考電壓發生器的參考電壓與來自溫度檢測器的輸出信號，並輸出用于振蕩器的防止過熱控制信號。
7.根據權利要求6所述的氙燈電源控制電路，其中所述邏輯控制器和所述直流-直流轉換器集成在單個集成電路中，以實現定製的集成電路(特定用途集成電路)，從而能使氙燈信號發光系統緊湊。
8.一種電池操作的氙燈信號發光設備，包括外殼，該外殼具有設置在外殼下端的、其中至少容納一個電池的電池盒，和設置在外殼上端的、其中裝配至少一個氙燈的燈座盒；至少一個安裝在外殼的外表面上的，以便用戶控制氙燈的發生標誌和/或閃爍間隔的按鍵開關；和安裝在外殼中的電池盒與氙燈燈座盒之間的電源控制電路，其中間歇地向氙燈提供電池電源電壓，從而控制氙燈的閃爍。
9.根據權利要求8所述的電池操作的氙燈信號發光設備，進一步包括用濾色片形成的覆蓋氙燈燈座盒的罩，以使從氙燈發射的可見光表現出多種顏色。
10.根據權利要求9所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中通過將不同的濾色片插入罩中使所述濾色片表現出多種顏色。
11.根據權利要求8所述的電池操作的氙燈信號發光設備，進一步包括在外殼上的掛架，以便附帶於人體，自行車，或汽車等物，和在手中便攜。
12.根據權利要求11所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述掛架裝配有帶子，以使其方便地附帶於人體，自行車，或汽車等物。
13.根據權利要求11所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述掛架採用夾具，以使其方便地附帶於衣服，自行車，或汽車等物。
14.根據權利要求8所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述氙燈電源控制電路包括邏輯控制器，用於根據模擬邏輯電路的控制處理來控制氙燈的工作；和電源管理電路，用於僅當在邏輯控制器的控制下啟動氙燈時把從電池供給的較低電壓轉換成高電壓，從而可以由按下按鍵開關以控制電源電壓的用戶方便地控制彩色濾色片型的氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。
15.根據權利要求14所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述電源管理電路包括直流-直流轉換器，用於在邏輯控制器的控制下將電池直流電壓轉換成第一直流電壓；電壓轉換器，用於在直流-直流轉換器的控制下將第一直流電壓轉換成比第一直流電壓高的第二直流電壓；起動器，用於將第二直流電壓轉換成比第二直流電壓高的交流高電壓，從而向氙燈提供交流高電壓；和開關裝置，用於在邏輯控制器的控制下把從起動器施加的電源電壓施加到氙燈。
16.根據權利要求15所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述開關設備包括如果從電壓轉換器輸出的電壓以僅對通過氙燈的自放電消耗的量再充電的方式對電容進行完全充電，則在邏輯控制器的控制下進行切換操作的開關。
17.根據權利要求15所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述電源管理電路還包括直流-直流轉換器，用於使從電池輸出的電壓保持恆定，以便由於電池輸出的電壓在使用中逐漸降低而將恆定電壓施加到邏輯控制器。
18.根據權利要求15所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述直流-直流轉換器包括第一比較器，用於比較從電壓轉換器反饋的輸出電壓與來自參考電壓發生器的參考電壓，並輸出用于振蕩器的振蕩控制信號；和第二比較器，用於比較來自限流器的輸出信號與來自參考電壓發生器的參考電壓，並輸出用于振蕩器的驅動控制信號。
19.根據權利要求15所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述直流-直流轉換器還包括第三比較器，用於比較來自參考電壓發生器的參考電壓與來自溫度檢測器的輸出信號，並輸出用于振蕩器的防止過熱控制信號。
20.根據權利要求19所述的電池操作的氙燈信號發光設備，其中所述邏輯控制器和所述直流-直流轉換器集成在單個集成電路中，以實現定製的集成電路(特定用途集成電路)，從而能使氙燈信號發光系統緊湊。
全文摘要
提供一種用於氣體放電管，例如氙燈的電源控制電路和採用該電路的氙燈信號發光設備，其中小容量電池能夠向多個具有高起動電壓和較大燈電流的氙燈相對長時間地供電，容易控制至少一個多色濾色片型氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。電池操作的電源控制電路包括邏輯控制器，根據模擬邏輯電路的控制處理控制氙燈的工作；和電源管理電路，僅當在邏輯控制器的控制下啟動氙燈時把電池供給的低電壓轉換成高電壓，從而可以由按下按鍵開關以控制電源電壓的用戶方便地控制多色濾色片型的氙燈的發射標誌和/或閃爍間隔。電源管理電路包括直流－直流轉換器，電壓轉換器，起動器和開關裝置。
文檔編號H05B41/34GK1433249SQ0215041
公開日2003年7月30日 申請日期2002年11月8日 優先權日2002年1月18日
發明者玄光益 申請人:泰爾泰克有限公司, 玄光益