[实用新型]电子低压节能霓虹灯

说明书

本实用新型属照明领域。

现有技术霓虹灯采用抽真空后充气，利用漏磁变压器的15KV电压点燃惰性气体，对绝缘等要求很高，不安全；体积大、重量重、制造安装不方便；漏磁变压器耗电量大，时间单位350～400W；噪音高，不能适用于室内安装，如舞厅、会场等；使用寿命短，变压器易击穿烧毁和烧灯；工作不可靠，使用一段时间后断笔现象严重。针对上述问题，有人提出一种电子低压霓虹灯的申请（申请号90208943.9），其与高压霓虹灯相比有很大突破，基本上解决了高压霓虹灯存在的问题，但是仍存在不足之处：一是振荡频率低，电路工作在低频状态下，满足不了灯管亮度要求；二是电路不是工作在乙类放大状态，损耗大；三是频率响应有弱噪音，存在无功功率损耗。

本实用新型的目的是针对上述问题提出一种电压低、无噪音、功耗低、使用安全、可靠、安装使用方便的电子低压节能霓虹灯。

本实用新型由电源滤波器1、整流滤波电路2、桥式变换器3、高频变压器4、高频高压变压器5、振荡电路6、脉宽调制控制驱动电路7、过压过流保护电路8、取样电路9、程序控制灯光变换电路10、电子开关电路11、变压器B₁、变压器G₁过流互感器G₃、稳压电源电路12及灯R_f组成，电源滤波器1的输入端接电源，输出端接整流滤波电路2的输入端，整流滤波电路2的输出端接桥式变换器3、稳压电源电路12通过变压器B₁接电源，输出低压直流电压供给低压电路，振荡电路6的输出端接脉宽调制控制驱动电路7的输入端，脉宽调制控制驱动电路7的输出端接变压器G₁的初级，变压器G₁的次级接桥式变换器3，高频变压器4的初级与过流互感器的初级相连后接桥式变换器3，高频变压器4的次级接取样电路9和高频高压变压器5的输入端，过流互感器G₃的次级接取样电路9，高频高压变压器5的输出端接灯管R_f，过压过流保护电路8的输入端接取样电路9、输出端接脉宽调制控制驱动电路7，程序控制灯光变换电路10的输入端接稳压电源电路12，输出端接电子开关电路11，电子开关电路11接高频高压变压器5。工作原理：接通电源，经电源滤波器1、整流滤波电路2直接整流滤波得到高压直流电压，供给桥式变换器3，同时经稳压电源电路12得到低压直流电压，供低压电路，振荡电路6起振，产生相位差180°的交替脉冲，经脉宽调制控制驱动电路7驱动变压器G₁耦合到桥式变换器3，提供两对彼此绝缘，相位差180°的脉冲交替控制开关管的通断，将直流电压变换为交变的脉冲电压，经高频变压器4、高频高压变压器5为灯管R_f提供所需的电压。为了得到稳定的输出电压，通过取样电路9、过压过流保护电路8对输出电压取样、检测、比较放大，控制脉宽调制控制驱动电路7的脉冲宽度，通过桥式变换器3实现对输出电压的稳压。本实用新型过压过流保护电路8为截止式保护，过压镇定点和过流镇定点由工程负载决定，过压过流取样采用二重取样的方法来实现，过压保护信号取自高频变压器4次级辅助绕组，经过取样电路9变换为直流电压，该直流电压直接反映市电电压的高低，当高于市电电压的允许值时，取样电路9输出信号，过压过流保护电路8工作，关闭振荡电路6，使振荡电路6停振，从而保护本实用新型不受损坏。过流保护采取过流互感器G₃取样，经取样电路9变换为直流电压，该直流电压直接反映桥式变换器3电路中的电流大小，该直流电压与桥式变换器3电路电流成正比，因而用该直流电压检测桥式变换器3电路电流便可起到保护电路的作用，保护过程与上相同。

本实用新型的优点在于带负载能力强，可带50m左右的灯管，节能大于60％，稳定性好，连续工作温升小于50℃，重量轻，易于储运安装，工作时无噪音，不但适用于室外，也适用于室内使用，如舞厅、宾馆等，采用程序控制灯光变换，变换灵活，并设有保护电路，使用寿命长。

图1为本实用新型方框图

图2为本实用新型电路原理图

图3为本实用新型保护电路、电子开关电路及高压输出电路原理图

图4为程序控制灯光变换电路原理图

实施例：

本实用新型由电源滤波器1、整流滤波电路2、桥式变换器3、高频变压器4、高频高压变压器5、振荡电路6、脉宽调制控制驱动电路7、过压过流保护电路8、取样电路9、程序控制灯光变换电路10、电子开关电路11、变压器B₁、变压器G₁、过流互感器G₃、稳压电源电路12及灯管R_f组成，其中振荡电路6和脉宽调制控制驱动电路7由振荡器BG、电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃、电容C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、二极管D₁、D₂、三极管BG₁、BG₂组成，振荡器BG的脚15接稳压电源电路12的输出端，脚12、13分别通过电阻R₅、R₆接稳压电源电路12的输出端，电阻R₁、R₂、电容C₁、电阻R₃、电容C₂的一端依次接振荡器BG的脚1、2、16、6、7，另一端均接地，振荡器BG的脚3悬空，脚5、8接地，电阻R₉与电容串联后，一端接振荡器BG的脚9、另一端接地，电阻R₇、R₈的一端依次接振荡器BG的脚11、14，另一端依次接三极管BG₁、BG₂的基极，BG₁、BG₂的发射极、振荡器BG的脚4均通过电阻R₁₀接地，三极管BG₁的集电极与电阻R₁₁、R₁₃的一端相连后接变压器G₁的初级，三极管BG₂的集电极与电阻R₁₂、电容C₅的一端相连后接变压器G₁的初级，电阻R₁₁、R₁₂分别通过二极管D₁、D₂与稳压电源电路12的输出端相连，电容C₄连于稳压电源电路12的输出端和地之间，变压器G₁初级的中心抽头与稳压电源电路12的输出端相连；桥式变换器3由电阻R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈、R₁₉、R₂₀、R₂₁、开关管BG₃、BG₄、BG₅、BG₆、电容C₇、C₈、C₉组成，开关管BG₃、BG₄、BG₅、BG₆的1端分别通过电阻R₁₄、R₁₅、R₂₀、R₂₁依次接变压器G₁的次级抽头4、5、7、2，BG₃、BG₅的2端接整流滤波电路2的输出端，BG₄、BG₆的3端接地，BG₃的3端和BG₄的2端接变压器G₁的次级抽头3，BG₅的3端和BG₆的2端接变压器G₁的次级抽头8，变压器G₁的次级抽头1、6悬空，电阻R₁₆与电容C₆、电阻R₁₇与电容C₇分别串联后，电容C₆和C₇的一端接变压器G₁的次级抽头3，电阻R₁₆的一端接BG₃的2端，电阻R₁₇的一端接地，电阻R₁₈与电容C₈、电阻R₁₉与电容C₉分别串联后，电容C₈和C₉的一端接变压器G₁的次级抽头8，电阻R₁₈的一端接BG₅的2端，电阻R₁₉的一端接地；程序控制灯光变换电路10由计数器T₁、与非门集成块T₂、与非门集成块T₃、存储器T₄、稳压块T₅、驱动器T₆、T₇、电阻R₂₂～R₅₁、电容C₁₀～C₁₄、拨段开关K组成，稳压块T₅的脚1接稳压电源电路12的输出端，电容C₁₁和C₁₂并联后一端接稳压电源电路12的输出端，另一端接地，稳压块T₅的脚3接地，电容C₁₃连于T₅的脚2和脚3之间，T₅的脚2通过电容C₁₀与计数器T₁的脚2相连，T₁的脚1悬空，T₁的脚2，12通过电阻R₂₂接地，T₁的脚13与T₁的脚11相连，T₁的脚3、4、5、6、11、10、9、8依次与存储器T₄的脚8、7、6、5、4和与非门集成块T₂的脚4、9、12相连，T₂的脚1接T₁的脚3，T₂的脚2、5、10、13依次通过电阻R₂₃、R₂₄、R₂₅、R₂₆与T₅的脚2相连，T₂的脚3、6、8、11依次接与非门集成块T₃的脚9、3、4、6，T₃的脚11、13、14依次通过电阻R₂₇、R₂₈、R₂₉与T₅的脚2相连，拨动开关K由K₁～K₈组成，拨动开关K₁、K₃、K₄、K₅、K₆、K₇、K₈一端依次接T₂的脚2、5、10、13、T₃的脚11、13、14，另一端均接地，T₃的脚2、5、7、10、12、15依次接T₄的脚3、2、1、23、22、19、T₄的脚20、18、12均接地，T₄的脚21、24接T₅的脚2，T₄的脚9、10、11、13、14、15、16、17依次接驱动器T₇的脚1、4、9、12、驱动器T₆的脚1、4、9、12，T₆的脚2、5、10、13均通过电阻R₄₂接T₅的脚2，T₇的脚2、5、10、13均通过电阻R₅₁接T₅的脚2，电阻R₄₁连于T₃的脚16和T₅的脚2之间，T₃的脚16通过电容C₁₄接地，电阻R₃₀、R₃₁、R₃₂、R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₃₇、R₃₈、R₃₉、R₄₀的一端均接T₅的脚2，另一端依次接T₄的脚8、7、6、5、4、3、2、1、23、22、19，电阻R₄₃、R₄₄、R₄₅、R₄₆、R₄₇、R₄₈、R₄₉、R₅₀的一端均接T₅的脚1，另一端依次接T₇的脚3、6、8、11、T₆的脚3、6、8、11，互感器G₃的初级接桥式变换器3的B点，高频变压器4是指G₂，G₂的初级通过C₁₉接桥式变换器的A点，取样电路9、过压过流保护电路8由电阻R₅₂～R₆₁、桥式整流电路D₅、电容C₁₄～C₁₈、可变电阻W₁、W₂、稳压管DZ₁、DZ₂、二极管D₄～D₈、三极管BG₈～BG₁₀、可控硅D₃组成，桥式整流电路D₅的2、3点与互感器G₃次级的两个抽头相连，R₅₉连于互感器G₃的两个抽头之间，电容C₁₅和C₁₆并联后一端通过电阻R₅₅接D₅的1点，另一端接地，D₅的4点接地，可变电阻W₁一端接电阻R₅₅，另一端接地，可变电阻W₁的中间抽头接二极管D₄的正极，D₄的负极接稳压二极管DZ₁的负极，DZ₁的正极接三极管BG₉的基极，BG₉的集电极通过电阻R₅₄接稳压电源电路12的输出端，BG₉的发射极通过电阻R₅₈接地，电容C₁₄连于BG₉的发射极和地之间，可控硅D₃的门极接BG₉的发射极，D₃的阳极通过电阻R₅₃接稳压电源电路12的输出端，D₃的阴极接地，三极管BG₈的基极和地之间，BG₈的基极通过电阻R₅₆接D₃的阳极，BG₈的集电极通过电阻R₅₂接稳压电源电路12的输出端，其发射极接地，BG₈的集电极接振荡器BG的脚10，二极管D₇、D₈的正极分别与高频变压器G₂的次级抽头1、3相连，D₇与D₈的负极相连后通过电阻R₆₀接稳压电源电路12的输出端，G₂的次级抽头2接地，电容C₁₇、C₁₈并联后，一端接稳压电源电路12的输出端，另一端接地，可变电阻W₂两端一端接稳压电源电路12的输出端，另一端接地，其中心抽头通过电阻R₆₀接振荡器BG的脚1，三极管BG₁₀集电极接二极管D₆的正极，D₆的负极接D₄的负极，电阻R₆₃一端接BG₁₀的集电极，另一端接地，BG₁₀的发射极接稳压电源电路12输出端，电阻R₆₁一端接稳压电源电路12的输出端，另一端接BG₁₀的基极，稳压二极管DZ₂正极接地，负极接BG₁₀的基极，本实施例带动8个灯管，因此有8组开关电路，包括：二极管D₁₁～D₄₀、开关管BG₁₁～BG₁₈，第一组开关电路的二极管D₁₁的负极与D₉的负极相连，D₁₂的正极与D₁₀的正极相连，开关管BG₁₁的脚2接D₉的负极，脚3接D₁₀的正极，高频高压变压器5有8个，包括G₄～G₁₁，高频变压器G₂的次级抽头4接二极管D₁₁的正极，抽头5接高频高压变压器G₄的初级，二极管D₁₂的负极接二极管D₁₁的正极，二极管D₁₀的负极与二极管D₉的正极相连后接高频高压变压器G₄的初级，BG₁₁的n₀端（脚1）接驱动器T₆的脚11，BG₁₁的脚3接地，灯管R_f1接高频高压变压器5的次级，第二组～第八组开关电路与第一组开关电路连接形式一样，其中n₁～n₇依次接驱动器T₆的脚8、6、3、T₇的脚11、8、6、3。工作原理：接通220V电源，经电源滤波器1、整流滤波电路2后，得到300V左右的直流电压，供给桥式变换器3，同时通过稳压电源电路12得到12V直流电压供给低压电路，振荡电路6起振，产生20KH_Z相位差180°的交替脉冲，经脉宽调制控制驱动电路7、变压器G₁耦合到桥式变换器3，提供两对彼此绝缘、相位差180°的脉冲交替控制开关管的通断，将直流电压变换为交变的20KH_Z脉冲电压，经高频变压器G₂、高频高压变压器G₄～G₁₁为灯管R_f1～R_f8提供所需的电压。为了得到稳定的输出电压，将输出电压取样、检测、比较、放大，控制脉宽调制控制驱动电路7的脉冲宽度，调整开关管BG₃～BG₆的占空比来实现稳压，例如，当电网电压升高或负载电流减小使得输出电压增高时，经反馈比较，放大器输出一个电压变化量，经脉宽调制控制驱动电路7转换为脉冲宽度的变化，使输出脉冲宽度变窄，开关管BG₃～BG₆导通时间变短，输出电压下降，保持稳定的输出电压。为保护该电源，本电路设计了保护电路。保护方式为截止式保护，过压镇定点，过流镇定点由工程负载决定。过压过流取样采用二重取样的方法来实现。过压保护信号取自高频变压器G₂次级辅助绕组，经全波整流滤波后成为直流电压，该直流电压直接反映市电电压的高低，当高于市电电压的允许值时，该电路输出信号，控制可控硅D₃工作，同时关闭振荡电路6，使振荡电路6仃振，从而保护本实用新型电路不受损坏。过流保护采取电流互感器G₃取样、经桥式整流滤波成为直流电压，该直流电压直接反映桥式变换器3中的电流大小，该直流电压与桥式变换器3中电流成正比，因而用该直流电压检测桥式变换器3电流即可起到保护作用，保护过程与上相同。程序控制灯光变换电路10是利用存储器T₄存储变换周期中每个状态的图案组合信息，每次变换时，计数器T₁将存储器地址加1，这时通过数据线将该地址储存的信息输出，达到变换的目的，变换频率可由拔动开关K（K₁～K₈）控制。