專利名稱：白熾燈升壓調(diào)壓燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是白熾燈升壓、調(diào)壓燈具。
傳統(tǒng)的白熾燈調(diào)壓可以使用調(diào)壓變壓器，其結(jié)構(gòu)為一自耦變壓器，調(diào)壓范圍為0～250V，能帶較大負荷，常見的容量為0.5KVA～3KVA，已經(jīng)廣為使用。但是由于體積笨重和價格較高而限制了使用的范圍，家用白熾燈的調(diào)壓很難用上。
小型的可控硅調(diào)壓裝置也能用于白熾燈的調(diào)壓，其優(yōu)點是成本低，小巧、方便，目前也廣泛的使用。但是它有一個很大的缺點就是只能作降壓調(diào)壓而無法升壓。從實際情況來看市電偏高的情況是極少而偏低的情況則是普遍的，從目前廣大農(nóng)村照明用電的情況來看，這種情況更加嚴重，因此升壓的功能就顯得更加迫切和重要。
本實用新型的目的就是為了向人們提供一種簡單、廉價、高效的升壓調(diào)壓燈具來提高白熾燈的亮度，提高發(fā)光效率，或使現(xiàn)有的簡易調(diào)光裝置具有更大的調(diào)節(jié)范圍。
本實用新型所述的白熾燈升壓、調(diào)壓燈具的基本組成由整流器、電容器、白熾燈組成。為了擴大功能還可以加入電壓調(diào)節(jié)器，電壓監(jiān)視器兩個組成部分。附

圖1為組成的方框圖。
交流電經(jīng)過整流器(1)整流后向白熾燈(4)和電容器(3)并聯(lián)的電路供電。
整流器(1)可以根據(jù)需要由半波、全波、橋式二極管整流電路組成，作用是整流并向電容器充電。電壓調(diào)節(jié)器(2)可以由轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成(改變接入電容的數(shù)量)，也可以由可控硅調(diào)壓電路構(gòu)成，亦可采用其他調(diào)壓電路，作用是調(diào)壓。電容器(3)由一只或多只電容器組成，可選用電解電容，作用是充電、蓄能。白熾燈(4)采用普通的白熾燈一只或數(shù)只，作用是發(fā)光。
電壓監(jiān)視器(5)用發(fā)光或發(fā)聲的指示器構(gòu)成?？梢允褂媚蕷夤?、發(fā)光二極管、壓電片等構(gòu)成，作用是監(jiān)視電壓的高低，以免電壓過高。
我國的照明供電電壓是交流220V。這個220V是指的交流電的有效值，而交流電的最大值實為
×220V＝311V。用橋式整流電路和電容器組成的電路能使電容器上的電壓(直流)充電到最大值311V。在電容器上并聯(lián)上負荷時則當(dāng)電容很大時其電壓是在311V左右，當(dāng)電容很小時(或根本沒有電容時)其電壓為220×0.9＝198V左右。我們選擇不同的電容值就可以得到198V至311V之間的不同電壓值。以上是用橋式整流電路時的情況。使用半波整流電路時電壓的變化范圍則是從220V×0.45＝99V至
×220V＝311V，因此我們可以利用上述原理實現(xiàn)白熾燈的升壓和調(diào)壓。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理作進一步說明。
圖1、本實用新型的原理方框圖圖2、用本實用新型的原理設(shè)計的一種“增光節(jié)能燈頭”電原理圖。
圖3，用本實用新型的原理設(shè)計的一種“增光節(jié)能燈頭”的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4，用本實用新型的原理設(shè)計的一種簡易多擋調(diào)壓燈具電原理圖。
圖5、用本實用新型的原理設(shè)計的一種可控硅調(diào)壓燈具簡圖。
參照圖2、圖3本實用新型所述原理設(shè)計的一種命名為“增光節(jié)能燈頭”的工作原理是這樣的當(dāng)這種“燈頭”插入普通燈頭并通電時，由電阻560K(5－a)，430K(5－b)組成的分壓器使K點和O點間取得一個電壓這個電壓正比于電源電壓。當(dāng)KO間電壓高于一定值時，氖管(5－c)中便有電流通過而使氖管發(fā)光，即是電源電壓高于一定值時氖管便發(fā)光，以上部分即是本方案中的“電壓監(jiān)視器”。目的是為了對電源電壓作一個粗略的判斷，以決定是否需要“升壓”。在電壓足夠時我們將電壓調(diào)節(jié)器(雙刀雙擲轉(zhuǎn)換開關(guān))(2－a)置“直通”一擋，這時電源直接接通白熾燈(4－a)，在電壓不足時則將開關(guān)置“升壓”擋，這時整流器(1－a)向白熾燈(4－a)和電容器(3－a)并聯(lián)的負荷供電，白熾燈上得到的是升高了的直流電壓。當(dāng)我們使用15W白熾燈和450V30μf的電解時電壓升高的比例為1.375倍，能使電燈上的電壓電源的160V升到220V，使用不同功率的燈泡和不同容量的電容時電壓升高的比例是可以改變的。為了使用方便本方案是制作成一個能和普通燈頭插配的“燈頭”它的上端插入普通燈頭中，下端則插上電燈泡，整個結(jié)構(gòu)如圖3，外殼用電木制成。
本方案的各個元件規(guī)格如下(見附圖2)(1－a)為硅整流二極管(考慮電容有充電電流故選3A600V的二極管)，(2－a)為雙刀雙擲開關(guān)，(3－a)為450V30μF電解電容，(4－a)為15W白熾燈泡，(5－a)為560KΩ電阻，(5－b)為430KΩ電阻，(5－c)為氖管。
參照圖4本實用新型的另一實施方案簡易多擋調(diào)壓燈是這樣工作的其各部分的工作均同前一方案，只是為了達到調(diào)壓的目的而設(shè)計了一個特別的多擋轉(zhuǎn)換開關(guān)作為電壓調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)換開關(guān)由一個動臂(2－f)，一個轉(zhuǎn)動支點(2－g)，一個能觸動動臂的觸頭(2－h(huán))，和彈性接點(2－b)(2－c)(2－d)(2－e)等組成。動臂的前端伸出面板作擋位指示，共分為直通、關(guān)、1、2、3、4擋，在直通擋位置時電源和白熾燈(4－a)直通，沒有調(diào)壓功能，在1擋位置時動臂(2－f)被觸頭(2－h(huán))頂向(2－b)接點，使電燈和一只電容(3－a)并聯(lián)投入電路，在2擋位置時將使電容(3－b)加入電路，在3擋位置時又增加一只電容(3－c)，在4擋位置時全部電容(3－a)(3－b)(3－c)(3－d)都并聯(lián)到電燈上。在關(guān)的一擋位置時(如圖中)電燈和電路均不通，電燈滅。由于接入的電容器由少至多則電燈上的電壓也由低到高，電壓變化的范圍能從99V至310V左右?？筛鶕?jù)需要來確定電容量以滿足需要。
本方案可以裝置于調(diào)壓臺燈等燈具上，也可以制成多擋的“調(diào)壓燈頭”。
本例中電容是采用兩只組合電容器，每只中含兩只電容，其規(guī)格為450V×20μF×2，其余元件同前例(白熾燈為60W)。
參照圖5本實用新型的另一種與簡易可控硅調(diào)壓裝置(6)配合使用的調(diào)壓升壓燈具是這樣工作的在本方案中電容器(3－a)是固定的，而整流器(1－a)前的輸入電路，由簡易可控硅調(diào)壓器(6)組成，經(jīng)可控硅調(diào)壓后的交流電再經(jīng)整流器(1－a)和電容器(3－a)升壓后供給白熾燈(4－a)，這樣就能達到升、降壓調(diào)壓的目的。在目前使用的可控硅調(diào)光燈具中采取了以上改進后，將使其功能有明顯增進。
我們進一步對上述的白熾燈升壓調(diào)壓燈具的能量利用情況進行分析。由于電容器是非耗能元件(基本上不耗能)電壓監(jiān)視器耗電為0.05W(極小)，因此在本型燈具中附加的損耗是由二極管整流器產(chǎn)生的，但是其能耗極少，以圖2中的半波整流器為例，二極管反向雖有很高的反向電壓但無電流因此無功耗，在正向時雖有電流但壓降只有0.7V(硅二極管)，當(dāng)我們在電源為160V時使用本燈具而將電壓升到直流220V(和交流220V有效值等效)供燈泡點燃時流過二極管的平均電流為I＝ (p)/(u) ＝ (15W)/(220V) ＝0.068A，二極管上的功耗為p＝Iu＝0.068A×0.7V＝0.0476W，加上電壓監(jiān)視器功耗0.05W總功耗約為0.1W，占耗電的 0.1/15 ＝0.6％，這個功耗是極少的。
在例1的“增光節(jié)能燈頭”中，由于“升壓”后向燈泡供電，其發(fā)光效率的提高是十分可觀的。我委托本地計量局進行了一次白熾燈發(fā)光效率的試驗以測量白熾燈在不同電壓下的發(fā)光光通量，以及和功耗之間的關(guān)系測試記錄如下表，下表中電流為實測值(因為白熾燈的電阻在高溫時是非線性的不宜采用計算的方法來求得)。
表中的實測數(shù)據(jù)可以證明白熾燈的光效(每瓦耗電能產(chǎn)生的光通量流明)隨電壓的下降而劇烈下降15W燈在220V時光效為7.25流明／瓦，在160V時則下降到3.33流明／瓦，25W燈在220V時光效為8.52流明／瓦，在160V時則下降到4.36流明／瓦。分析表明白熾燈在低電壓下使用是十分“費能”的。進一步分析比較可以看出25W燈在160V電壓下耗電為15W左右，發(fā)光為67.49流明，而15W燈在220V電壓下耗電同樣是15W左右而發(fā)的光則是110流明。這證明了如果電源電壓低到160V時點燃兩只白熾燈，第一只是25W的，第二只是15W的，但是經(jīng)過上述“增光節(jié)能燈頭”插入電源的。兩只燈的耗電均為15W，第一只燈發(fā)光為67.49流明，第二只燈發(fā)光卻為110流明，發(fā)出的光為第一只的1.66倍，當(dāng)然“亮”多了。所以這種“增光節(jié)能燈頭”是名符其實有“增光”和“節(jié)能”的效能的。我在供電部門工作，對農(nóng)村電網(wǎng)低壓電運行的實況是很清楚的，廣大農(nóng)村照明用電在180V以下的情況是普遍的，大量的電能被“發(fā)紅”的燈泡以熱的形式浪費掉，又費電而且光的顏色很差，在這些地區(qū)使用“增光節(jié)能燈頭”是十分理想的。
采用上述白熾燈升壓、調(diào)壓燈具的優(yōu)點是很明顯的(1)能進行升壓、調(diào)壓，能使現(xiàn)有的白熾燈簡易調(diào)壓裝置擴大調(diào)壓范圍，使其具有更多優(yōu)點；(2)在電源電壓低的地區(qū)使用本燈具會有顯著的“增光”和“節(jié)能”的效果；(3)本燈具電路簡單，制造容易，故障少，成本低易于推廣普及。
本實用新型所述的白熾燈升壓、調(diào)壓燈具的保護范圍由權(quán)利要求書所確定，不局限于上述各實施例。
權(quán)利要求1.白熾燈升壓、調(diào)壓燈具是一種供白熾燈使用的燈具，其特征在于加入了整流器(1)和電容器(3)，交流電經(jīng)過整流器(1)整流后向白熾燈(4)和電容器(3)并聯(lián)的電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的白熾燈升壓、調(diào)壓燈具，其特征在于整流器(1)由半波或橋式整流電路構(gòu)成，整流元件用二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的白熾燈升壓、調(diào)壓燈具其特征在于電容器(3)由電解電容一只或數(shù)只(3－a)(3－b)(3－c)(3－d)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的白熾燈升壓、調(diào)壓燈具，其特征在于有一個電壓調(diào)節(jié)器(2)它由雙刀雙擲開關(guān)(2－a)或多擋轉(zhuǎn)換開關(guān)(2－b)、(2－c)、(2－d)、(2－e)、(2－f)、(2－g)(2－h(huán))構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的白熾燈升壓調(diào)壓燈具，其特征在于有一個電壓監(jiān)視器(5)它由兩個電阻的分壓器(5－a)、(5－b)和氖管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的白熾燈升壓調(diào)壓燈具，其特征在于結(jié)構(gòu)制成附加燈頭的型式能方便地插在普通燈頭上使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的白熾燈升壓調(diào)壓燈具，特征在于電壓調(diào)節(jié)器由可控硅調(diào)壓器(6)構(gòu)成，它和整流器(1－a)，電容器(3－a)，電燈(4－a)共同組成新型白熾燈可控硅調(diào)壓燈具。
專利摘要本實用新型涉及的是白熾燈升壓調(diào)壓燈具，它不用變壓器而是利用變流升壓電路向白熾燈供電，能使白熾燈上得到約0.45至1.4倍電源電壓。其成本低，制造容易，宜于在電壓太低的地區(qū)推廣應(yīng)用。它主要由電壓監(jiān)視、整流、電壓調(diào)節(jié)、電容等幾部分構(gòu)成。
文檔編號H05B39/00GK2054248SQ8820626
公開日1990年3月7日 申請日期1988年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月25日
發(fā)明者歐崇漢, 龔禮芳 申請人:歐崇漢, 龔禮芳