一種改進型無極燈光源的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種改進型無極燈光源，包括無極燈光源、透鏡、光控模塊和光檢模塊；所述無極燈光源連接有透鏡，所述透鏡連接有光控模塊，所述光控模塊連接有光檢模塊；與現有的技術相比，本實用新型的有益效果是：由于Rp是正溫度系數的，隨著溫度上升，Rp上升，Ib下降，Ic下降，而一般晶體管T的Ic為正溫度系數，隨著溫度上升，Ic上升，二者因溫度效應引起的Ic變化可以互相補償。故采用這一方法可以起到很好的溫度補償作用，保證激勵管T的Ic電流不隨外界環(huán)境溫度變化而變化，從而保證無極燈光輸出的穩(wěn)定，有利于改善原子頻標整機輸出頻率信號的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種改進型無極燈光源
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及無極燈光源領域，尤其涉及一種改進型無極燈光源。
【背景技術】
[0002]無極燈無極放電發(fā)光的原理大致如下:無極燈充以起輝用惰性氣體及發(fā)光用元素原子，高頻電場對起輝氣體中本來存在的少量離子和電子加速，使其動能增加，從而與起輝氣體分子碰撞，產生更多的離子和電子，動能較高的離子或電子與起輝氣體分子碰撞就能把起輝氣體分子激發(fā)到激發(fā)態(tài)上去。當它回到基態(tài)時就可看到起輝氣體分子發(fā)光。但若這種處在激發(fā)態(tài)的起輝氣體分子與發(fā)光原子分子碰撞就可以把激發(fā)態(tài)能量轉移給發(fā)光原子，自己無輻射的回到基態(tài)，而把發(fā)光原子激發(fā)到激發(fā)態(tài)上去。當發(fā)光原子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時就可看到發(fā)光原子發(fā)光。在燈泡溫度極低，發(fā)光原子密度較低的情況下，往往只看到起輝氣體分子發(fā)光。在燈泡溫度較高，發(fā)光原子密度較高的情況下，發(fā)光原子發(fā)光就占絕對優(yōu)勢，此時往往只看到發(fā)光原子發(fā)光而看不到起輝氣體分子發(fā)光。在兩種發(fā)光過程過渡的情況下，往往看到兩種發(fā)光過程交替地出現:一會兒主要是起輝氣體分子發(fā)光，一會兒又變成主要是發(fā)光原子發(fā)光。這種現象稱為張馳振蕩，振蕩頻率從零點幾赫到幾千赫都有可能?，F有技術中，用以無極燈發(fā)光的激發(fā)功率太大，產生熱量太多，燈室則不易控溫。激發(fā)功率大對其他線路的高頻干擾也大，不易消除;且上述無述燈存在著激勵功率高、功耗大、發(fā)光不均勻等諸多缺陷，鑒于此，本專利提出一種改進的無極燈電路方法及裝置。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供了一種改進型無極燈光源。
[0004]本實用新型是通過以下技術方案實現:一種改進型無極燈光源，包括無極燈光源、透鏡、光控模塊和光檢模塊;所述無極燈光源連接有透鏡，所述透鏡連接有光控模塊，所述光控模塊連接有光檢模塊，所述無極燈光源包括印制板底、印制板蓋、印制板面和發(fā)光模塊;所述無極燈光源上平面為印制板蓋、下平面為印制板底、四周有四塊塊印制板面、內部由發(fā)光模塊組成;所述印制板蓋、印制板底對六面體內側一面全部覆蓋金屬銅，用以消除發(fā)光模塊對上、下面的電磁干擾;所述印制板蓋、印制板底對六面體外側一面全部安放功能件;所述印制板面對六面體內側一面全部覆蓋金屬銅，用以消除發(fā)光模塊對左、右、前、后面的電磁干擾;所述發(fā)光模塊內部裝有發(fā)光源及用以激勵發(fā)光源發(fā)光的電感線圈，整個裝置固定于印制板底面上，所述發(fā)光源為燈泡，所述燈泡為球型玻璃泡，直徑約10-15mm;所述燈泡中充有激發(fā)電位低、化學性質不活潑的惰性起輝氣體Kr或Ar，氣壓I _2Torr。
[0005]進一步的，所述透鏡讓無極燈發(fā)出的光聚集到光控模塊中。
[0006]進一步的，所述光控模塊用來感知光強大小，并通過內部機械調節(jié)實現對光透大小的控制，進而使進入光檢模塊的光趨于動態(tài)穩(wěn)定。
[0007]進一步的，所述光檢模塊內含有光電池，所述光檢模塊用以檢測光強大小。
[0008]與現有的技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0009]1、由于無極燈啟動階段，Rp很小，Ib很大，Ic很大，激勵功率很大，迅速啟動無極燈工作。
[0010]2、無極燈到達恒溫點后，Rp很大，Ib很小，Ic很小，維持譜燈正常工作的激勵功率很小，降低了功耗。
[0011]3、由于Rp是正溫度系數的，隨著溫度上升，Rp上升，Ib下降，Ic下降，而一般晶體管T的Ic為正溫度系數，隨著溫度上升，Ic上升，二者因溫度效應引起的Ic變化可以互相補償。故采用這一方法可以起到很好的溫度補償作用，保證激勵管T的Ic電流不隨外界環(huán)境溫度變化而變化，從而保證無極燈光輸出的穩(wěn)定，有利于改善原子頻標整機輸出頻率信號的穩(wěn)定性。
【附圖說明】

[0012]圖1為本實用新型的整體結構圖；
[0013]圖2為電阻Rp溫度特性圖；
[0014]圖3為激勵電路原理圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0016]如圖1所示，一種改進型無極燈光源，包括無極燈光源、透鏡、光控模塊和光檢模塊;所述無極燈光源連接有透鏡，所述透鏡連接有光控模塊，所述光控模塊連接有光檢模塊;所述無極燈光源內含有燈泡，所述燈泡為球型玻璃泡，直徑約10-15mm;所述燈泡中除充有金屬發(fā)光外還充有激發(fā)電位低、化學性質不活潑的惰性起輝氣體Kr或Ar，氣壓l-2Torr,所述燈泡放在一個高頻振蕩器的振蕩線圈中，振蕩頻率約為10MHz左右，功率1-5W;所述透鏡讓無極燈發(fā)出的光聚集到光控模塊中；所述光控模塊用來感知光強大小，并通過內部機械調節(jié)實現對光透大小的控制，進而使進入光檢模塊的光趨于動態(tài)穩(wěn)定;所述光檢模塊內含有光電池，所述光檢模塊用以檢測光強大小。
[0017]進一步地，所述燈泡內惰性氣體從常態(tài)到電離態(tài)，需要提供較大的激勵功率。一旦啟動后，這一過大的功率就顯得多余。這些多余的功率，將對整個電路的穩(wěn)定工作帶來較大的負面影響。第一，由于激勵功率大，相應地激勵管T消耗的功率也將較大，容易造成管子過熱，從而降低整個電路的穩(wěn)定性。第二，由于相當一部分剩余功率以輻射的開工釋放出來，它將造成對系統(tǒng)的干擾，引起電磁兼容問題。
[0018]在激勵電路的偏置中，并聯(lián)一個正系數PTC電阻Rp，其溫度特性如圖二所示；并將Rp放置在離發(fā)光源較近的位置，用以感受環(huán)境溫度。實際的激勵電路如圖三所示；圖三中按照傳統(tǒng)模擬電路原理完成自激蕩。開始的時候光源并沒有發(fā)光，Rp所在的溫區(qū)是比較低的，此時發(fā)光源在按照圖三進行受激輻射，從而起輝發(fā)光。當發(fā)光到一定程度由于光轉化成熱，發(fā)光源會對外輻射熱能，從而使Rp所處的溫區(qū)環(huán)境溫度明顯升高，到一定的閥值時(例如110攝氏度)，由于Rp電阻的特性，它的電阻值會上升，在常溫下Rp的電阻值約為20歐姆左右，當無極燈進入110度左右的恒溫點后，其電阻值將迅速升至幾十千歐姆。這就使得無極燈在起輝階段及正常工作階段，獲得比較理想的對應的激勵功率。
[0019]無極燈處于室溫狀態(tài)，Rp很小，振蕩激勵管T基極電流很大，因此管子T激勵電流Ic很大，無極燈可獲得很高的激勵功率，從而快速啟動無極燈工作。隨實無極燈恒溫區(qū)溫度的不斷上升，Rp上升，激勵管T基極電流迅速減小，從而使激勵電流Ic也迅速減小，直至120度左右的恒溫點。
[0020]在通常的條件下無極燈的激勵頻率愈高愈有利于Ar氣啟輝和Rb發(fā)光，但對于克拉潑電路而言，振蕩頻率過高的條件下振蕩幅度會下降，反而不利于Ar氣啟輝和Rb發(fā)光，因此存在選取最佳頻率的問題。我們選擇的工作頻率大致在11OMHz附近。
[0021]進一步地，整個光源包括印制板底、印制板蓋、印制板面和發(fā)光模塊;上平面為印制板蓋、下平面為印制板底、四周有四塊塊印制板面、內部由發(fā)光模塊組成;所述印制板蓋、印制板底對六面體內側一面全部覆蓋金屬銅，用以消除發(fā)光模塊對上、下面的電磁干擾;所述印制板蓋、印制板底對六面體外側一面全部安放功能件;所述印制板面對六面體內側一面全部覆蓋金屬銅，用以消除發(fā)光模塊對左、右、前、后面的電磁干擾;所述發(fā)光模塊內部裝有發(fā)光源及用以激勵發(fā)光源發(fā)光的電感線圈，整個裝置固定于印制板底面上。
[0022]進一步地，所述發(fā)光模塊包括遮光筒、發(fā)光泡;所述遮光筒外部套接有外層電感線圈和內層電感線圈;所述遮光筒的左端設有印制板底，所述印制板底上端設有出線口；所述遮光筒由PVC材料板制成圓柱筒狀，并通過固定螺紋固定在印制板底上;所述發(fā)光泡放置在遮光筒內部緊密貼遮光筒壁接觸，并使發(fā)光泡體部分露出遮光筒邊緣，用以在受激激發(fā)下對外產生光輻射;遮光筒外壁繞有內、外雙層電感線圈，用以產生高頻激勵;所述外層電感線圈和內層電感線圈采用外漆包線包裹并采用雙層密繞的繞線方式，當電感線圈中有電流通過的時候，由于是雙層密繞的方式，故可認為產生的電磁產生將是0，這樣可以大大減少電磁輻射的影響。
[0023 ]進一步地，所述印制板底的整個板由PCB板材料制成，并與四面印制板固定連接，所述印制板底其對內面為敷銅金屬層;所述印制板底上有一固定螺紋插件，用以固定發(fā)光模塊;所述印制板底左側放置有一熱感應傳感器，其材料為常用的熱敏電阻，用以對印制板底溫區(qū)進行測量;所述印制板底左、右兩則各安放了一個光感應傳感器，用以檢測印制板底區(qū)域的發(fā)光模塊漏光情況。
[0024]進一步地，所述印制板蓋的整個板由PCB板材料制成，并與四面印制板固定連接，所述印制板蓋對內面為敷銅金屬層;所述印制板蓋左側放置有一溫控電阻，其材料為PTC電阻(即圖三中的Rp)，結合相關電路用以對發(fā)光模塊激勵發(fā)光功率進行穩(wěn)定;所述印制板蓋左、右兩則各安放了一個光電池，用以檢測發(fā)光模塊光輻射的光強大小;所述印制板蓋在整個板的中心位置高有一出線口，用以將完成前述漆包電感應線引入到發(fā)光模塊的線圈環(huán)節(jié)中；所述印制板蓋不是密封的平面結構，因為要讓光源發(fā)射的光能夠通過到整個光路裝置中的透鏡中。
[0025]進一步地，所述光控模塊包括控光體和感光面;所述控光體主要由數片摺疊通光片構成;所述控光體座是固定在上述光路中，所述控光體座上設有一個電機撐柄，用來固定調諧電機，調諧電機轉動，就帶動電機輪盤轉動，所述電機輪盤一處設有一穿線口稱輪盤掛口；所述控光體座上也設有多個支撐柄，支撐柄上設有轉動軸承，用于安放通光片，通光片可以繞著轉動軸承擺動，通光片上設有一穿線口稱通光片掛口，分別在通光片與通光片之間、通光片與調諧電機之間繞有強力軟質線，通過強力軟線，各通光片受到調諧電機的調整，調諧電機轉動，就可借助軟線力量，實現通光片角度控制；在所述控光底座的最低端處設有一穿線口，用一輕力彈簧連接繞線口和最底端的通光片，用于使各強力軟線繃直，通光片的角度則保持一致;所述電機在調諧旋轉角度Θ時，便調諧了通光片角度，從而改變外部光線攝入量，使用這樣的裝置，就能輕松的通過電機實現光強控制;所述感光面位于控光體后，所述感光面是一個平面矩形結構，沿光束傳播方向感光面上多點安裝光敏電阻傳感器。四組傳感器件分別安裝于平面矩形的四個角，定義傳感器A和傳感器C為入口傳感器，定義傳感器B和傳感器D為出口傳感器;每個傳感器測得不同的量化值Vl、V2、V3、V4，設定每個傳感器的權參數Kl、K2、K3、K4，入口傳感器設定的權大于出口傳感器的權，對各量化值求期望;期望公式:E = K1*V1 + K2*V2 + K3*V3 + K4*V4。期望E為環(huán)境光感強度;若測得期望E大于(或小于)設定標準光強M+△(或M-△)時，啟動降光(或升光)控制，即增大(或減小)控光體中通光片的旋轉角度Θ;具體的控制原理中，用到了處理芯片，通過提取光敏傳感系統(tǒng)信息，處理芯片獲得指定測量光強量期望值E，根據程序判別Ε-Μ> Δ (或Ε-Μ〈-Δ )成立，則啟動通光片控制，通過控制電機調整通光片旋轉角度，來調整光束通過比例，程序設為循環(huán)執(zhí)行直至達標，通過程序重復執(zhí)行，每次一次重復程序可重新獲取測量光強期望值E，這樣構成一個反饋控制系統(tǒng)，可以確?？刂频某晒π浴?br>[0026]其具體工作流程如下:
[0027]步驟00(開始):設定一個周期性計時器T，每I秒鐘(時間可據實際情況自行設定)到時開始程序，執(zhí)行步驟01;
[0028]步驟01:訪問光敏傳感器件，返回光強值E，若Ε_Μ>Δ (或Ε-Μ〈_Δ )判定光線變強(或變弱)，執(zhí)行步驟02;若Ε-Μ〈Δ，則不作任何操作。
[0029]步驟02:增加(或減小)調諧電機角度1°，反饋調整，跳轉步驟01。
[0030]作為本實用新型一個較佳的實施例，本實用新型通過在激勵電路的偏置中，并聯(lián)一個正系數PTC電阻Rp，其溫度特性如圖二所示;并將Rp放置在離發(fā)光源較近的位置，用以感受環(huán)境溫度。實際的激勵電路如圖三所示；圖三中按照傳統(tǒng)模擬電路原理完成自激蕩。開始的時候光源并沒有發(fā)光，Rp所在的溫區(qū)是比較低的，從而起輝發(fā)光。當發(fā)光到一定程度由于光轉化成熱，發(fā)光源會對外輻射熱能，從而使Rp所處的溫區(qū)環(huán)境溫度明顯升高，到一定的閥值時(例如110攝氏度)，由于Rp電阻的特性，它的電阻值會上升，在常溫下Rp的電阻值約為20歐姆左右，當無極燈進入110度左右的恒溫點后，其電阻值將迅速升至幾十千歐姆。這就使得無極燈在起輝階段及正常工作階段，獲得比較理想的對應的激勵功率。無極燈處于室溫狀態(tài)，Rp很小，振蕩激勵管T基極電流很大，因此管子T激勵電流Ic很大，無極燈可獲得很高的激勵功率，從而快速啟動無極燈工作。隨實無極燈恒溫區(qū)溫度的不斷上升，Rp上升，激勵管T基極電流迅速減小，從而使激勵電流Ic也迅速減小，直至120度左右的恒溫點。與現有的技術相比，本實用新型的有益效果是:由于無極燈啟動階段，Rp很小，Ib很大，Ic很大，激勵功率很大，迅速啟動無極燈工作;無極燈到達恒溫點后，Rp很大，Ib很小，Ic很小，維持譜燈正常工作的激勵功率很小，降低了功耗；由于Rp是正溫度系數的，隨著溫度上升，Rp上升，Ib下降，Ic下降，而一般晶體管T的Ic為正溫度系數，隨著溫度上升，Ic上升，二者因溫度效應引起的Ic變化可以互相補償。故采用這一方法可以起到很好的溫度補償作用，保證激勵管T的Ic電流不隨外界環(huán)境溫度變化而變化，從而保證無極燈光輸出的穩(wěn)定，有利于改善原子頻標整機輸出頻率信號的穩(wěn)定性。
[0031]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種改進型無極燈光源，其特征在于:包括無極燈光源、透鏡、光控模塊和光檢模塊；所述無極燈光源連接有透鏡，所述透鏡連接有光控模塊，所述光控模塊連接有光檢模塊，所述無極燈光源包括印制板底、印制板蓋、印制板面和發(fā)光模塊;所述無極燈光源上平面為印制板蓋、下平面為印制板底、四周有四塊塊印制板面、內部由發(fā)光模塊組成;所述印制板蓋、印制板底對六面體內側一面全部覆蓋金屬銅，用以消除發(fā)光模塊對上、下面的電磁干擾;所述印制板蓋、印制板底對六面體外側一面全部安放功能件;所述印制板面對六面體內側一面全部覆蓋金屬銅，用以消除發(fā)光模塊對左、右、前、后面的電磁干擾;所述發(fā)光模塊內部裝有發(fā)光源及用以激勵發(fā)光源發(fā)光的電感線圈，整個裝置固定于印制板底面上，所述發(fā)光源為燈泡，所述燈泡為球型玻璃泡，直徑約10-15mm;所述燈泡中充有激發(fā)電位低、化學性質不活潑的惰性起輝氣體Kr或Ar，氣壓I _2Torr。2.根據權利要求1所述的一種改進型無極燈光源，其特征在于:所述透鏡讓無極燈發(fā)出的光聚集到光控模塊中。3.根據權利要求2所述的一種改進型無極燈光源，其特征在于:所述光控模塊用來感知光強大小，并通過內部機械調節(jié)實現對光透大小的控制，進而使進入光檢模塊的光趨于動態(tài)穩(wěn)定。4.根據權利要求3所述的一種改進型無極燈光源，其特征在于:所述光檢模塊內含有光電池，所述光檢模塊用以檢測光強大小。
【文檔編號】H05B41/36GK205693965SQ201620576075
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月14日 公開號201620576075.9, CN 201620576075, CN 205693965 U, CN 205693965U, CN-U-205693965, CN201620576075, CN201620576075.9, CN205693965 U, CN205693965U
【發(fā)明人】孫永波
【申請人】江漢大學