專利名稱：交流電與電池兩用熒光燈的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電光源照明技術。
鑒于電網停電、移動照明等情況，需要交直流兩用的電光源照明燈具，熒光燈的電光轉換率數倍于白熾燈故優選采用，涉及此技術的專利和專利申請有《一種交直流可充電電子日光臺燈》(申請號89200898.9)、《交直流兩用熒光燈》(申請號93201826.2)等，均有缺點一一熒光燈管是呈負阻特性的離子器件，采用推挽型變換器供電顯然是不合適的，采用單管變換器的電路也不完善，使用繼電器或開關作交直流供電狀態自動轉換或人工轉換是不必要的，整流電源過于簡單、不能穩壓輸出等；配用電池的交直流兩用熒光燈有很多優點，故本人于94年1月1日申請了題為《交流電與電池兩用熒光燈》的專利(申請號94200319.5)，其性能不盡完美，還需改進。
本實用新型的目的是，提供一種技術性能、實用性更好的交流電與電池兩用熒光燈，要求有調光功能，在電池電壓大幅度下降時應能啟動和運行，其工作電流的下降幅度要小于電池電壓的下降幅度，電路設計要考慮工廠的批量生產。
附
圖1是交流電與電池兩用熒光燈的電路圖，包括穩壓電源、電池組DC、熒光臺燈等，穩壓電源包括電源插頭、電源線、電源變壓器B1及串聯在其初級的交流熔斷器RD1和交流開關K1、橋式整流器D1～D4、濾波電解電容器C1、線性工作的串聯式穩壓電源電路并順序聯結，后者包括串聯在整流器輸出端與負載即DC和熒光臺燈之間的電壓調整管Q2及其與之級聯的電流放大管Q1等，Q1基極從R1、D5～D7組成的二極管穩壓電路取得穩定電壓，輸出電壓等于此穩定電壓值減去Q1、Q2的發射結電壓降，發光二極管D8作交流電指示，R2限流，隔離二極管D9阻斷DC流向穩壓電源的電流，DC采用1號普通鋅錳電池或相同尺寸的高能/大容量電池，RD2作交直流過流保護；DC若配用高能/大容量電池，因其內阻遠小于普通鋅錳電池，充電時充電電流可能很大而使穩壓電源超載(若同時使用熒光燈則超載更為嚴重)而損壞，為此增設輸出電流取樣放大管Q4，其集電極接Q1基極，其基極串保護電阻R9后通過R10對輸出電流取樣，當輸出電流達到設定值以上時，Q4導通，Q1、Q2的基極電流減小，輸出電壓下降，從而將輸出電流鉗制在設定值附近；熒光臺燈包括燈開關即雙刀三擲開關K2＝K21＋K22、虛線方框內的熒光燈變換器YH、熒光燈管YG及其管座、燈罩、金屬軟梗，YH采用高頻率的變壓器反饋、振蕩管基極RC定時的并聯式自激型單管間歇振蕩器，C2作高低頻濾波，振蕩管Q3用NPN管，振蕩變壓器B2采用鐵氧體磁芯，共有四個繞組，初級繞組N1與正反饋繞組N2分別接在Q3的集電極回路與基極回路，熒光燈管繞組N3接至熒光燈管YG的兩端燈絲，燈絲繞組N4接至YG的一端燈絲，其中N1、N4、N3順序串聯即連續同向繞制、抽頭兩個，N2有一個抽頭供兩檔調光之用，開燈即燈開關K2由關燈位置1擲向大亮度位置2或小亮度位置3后，K21將電源接通，Q3由偏流電阻R3等啟動并由于N2與N1間的正反饋而產生間歇振蕩，其導通期、截止期、周期主要由定時電容C3、定時電阻R6及N2/N1匝數比決定，在Q3截止期間，B2將其在Q3導通期間存貯的能量變換給YG，即N3感應出直流脈沖電壓(極性是下正上負)并饋給YG，啟動并燃點之，同時N2回路電流通過D10、R6給C3充電，D10壓降構成Q3的反偏壓而維持其截止狀態，當K22在位置2時，N2全部接入、匝數較多，Q3的集電極電流的蜂值和有效值(后者即電源供給電流，也即YH的工作電流)均較大，導通期、截止期、周期均較長，頻率較低，燈功率和燈亮度較大，當K22在位置3時，N2只用一部分、匝數較少，Q3的集電極電流的蜂值和有效值均較小，周期較短，頻率較高，燈功率和燈亮度較小，K2的位置排列順序為關燈、大亮度、小亮度，使用小亮度時，可方便的先用大亮度啟動、然后轉為小亮度運行，這樣啟動較快、燈管觸發較充分，此點在低氣溫時很有意義；熒光臺燈的金屬軟梗接電源正極；工廠批量生產時，為適應元器件的離散度，通過對R3～R5與R7、R8的取舍而分別使小亮度與大亮度運行的工作電流/燈功率達到額定值，通過搭配D6、D7的不同參數的用管而使穩壓電源的輸出電壓值達到額定值。
附圖2是本實用新型的一種機殼的示意圖，機殼由機身、前蓋板、后蓋板組成，其中機身和前蓋板用塑料注塑而成，前后蓋板蓋合后機殼為六面體，其內空間由內隔板隔成前室和后室并各有一塊蓋板——所述的方位均是對使用者而言，機身頂面的外表面有一個左右走向的提手1且位于內隔板的上方，機身底面的外表面的左部和右部各有一條前后走向的立腳2，機身的頂面及提手1、右面、底面及立腳2、左面、內隔板在注塑時一次成型且連成一體；頂面外表面的被提手1隔成的前部，從左至右的布局是，露出燈絲開關K3手柄的孔，露出燈開關K2手柄的孔，安裝熒光臺燈的金屬軟梗3并有相應的園孔，露出發光二極管D8頭部的孔，安裝交流開關K1并有相應的孔；上述的后室裝納電池且豎直排列，上下兩端裝置電池簧夾并有相應的槽口，前室裝納電子零部件，其中電源變壓器B1和交流熔斷器RD1靠右安裝在內隔板的表面并有相應的固定臺和夾持臺，交流開關K1安裝在頂面右部，其他元器件組裝在印刷電路板上，印刷電路板安裝在內隔板表面并與之平行且有相應的固定臺，前室的底面、左右面的上部均有槽孔以作通風。
本實用新型的優點不用蓄電池而用電池，具有電池易購且價廉、少污染、少維護、電源變壓器較小、穩壓電源較簡、產品的體積較小和重量較輕及成本和售價較低等優點；只用一個隔離二極管D9就實現了交直流供電狀態的自動轉換，既省去了轉換開關或繼電器，又能使電池得到及時的充電，且使用時操作簡捷；穩壓電源對電池的定電壓充電，可使電池充電至最佳終電壓值而不致于過充電(包括電池發熱)和欠充電，可亟大的延長電池的壽命即大幅度的降低用戶的電池更新費用；設置輸出電流取樣放大級Q4等，可防止因配用高能/大容量電池導致的充電電流過大等原因造成穩壓電源過載而損壞；熒光燈變換器采用間歇振蕩器因而輸出蜂壓高、對熒光燈管的觸發功率大、啟動性能好，即使燈管兩端燈絲均告斷裂，仍然可以啟動和運行，延長了燈管的壽命；實現了兩檔調光，兼顧了燈亮度和電池壽命兩種需求；直流電流運行的熒光燈管，正極端燈絲的溫度比負極端較低，低氣溫運行時可能發生兩端亮度相差懸殊的弊病，附圖1中用N4對YG正極端燈絲通電加熱可避免之，燈光穩定后或氣溫較高時用燈絲開關即按鍵式單刀雙擲開關K3切除并將該燈絲兩引出腳并聯，以消除其消極影響；電路設計考慮了工廠的批量生產并據此設計印刷電路板，為專利實施廠直接投產創造了條件。
附圖1中YG若采用6W直型熒光燈管(國產為Y26型)，其全額運行的光通量作臺燈用綽綽有余，其半額運行的光通量也大于用8W或4W直型熒光燈管，其電光轉換率最高、效果最佳，DC用8節1號電池串聯而成，按附圖1和上述兩點裝制的樣機與1號普通鋅錳電池配合使用的情況見表1、表2。
表1(小亮度運行
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表2(大亮度運行)
表中數據表明，電池電壓大幅度下降時，YH的工作電流下降幅度較小，即燈功率下降較少，此點很有實用意義，假設YH工作電流也隨電池電壓而大幅度下降，則燈功率和燈亮度將更大幅度的下降，甚至用戶難以接受的程度。電池電壓降至6—7V時，熒光燈仍然可以啟動和運行。曾作過月余的使用電池的小亮度運行試驗，每天一次、連續使用3—4小時，平均電流200MA(此時的亮度仍然可以看書寫字)，用后充電(充電時間可少于放電時間)，累計使用時間達一百小時以上，累計容量達20安時以上，雖然人們對電池充電的效果及其機理尚有爭議，但上述試驗結果是真實的，并觀察到電池鋅皮的腐蝕過程明顯延長，據此推斷，在電池充電過程中，存在著鋅皮被腐蝕而形成的氯化鋅被電解還原成鋅而返回鋅皮的逆向電化學反應，這就大大提高了電池的主要有效物質——鋅皮的利用率，亟大的提高了電池的使用價值，大幅度地降低了用戶的電池消費(按目前市價計，為每小時五分錢以下)，從而大大的提高了本實用新型的實用性。
權利要求1.交流電與電池兩用熒光燈，一種可由電池供電、也可由交流電供電并同時給電池作定電壓充電的熒光燈，包括穩壓電源、電池組(DC)、熒光臺燈、機殼等，所述的穩壓電源包括電源插頭、電源線、電源變壓器(B1)及串聯在其初級的熔斷器(RD1)和交流開關(K1)、整流器(D1～D4)、濾波電解電容器(C1)、線性工作的串聯式穩壓電源電路并順序聯結，所述的線性工作的串聯式穩壓電源電路包括串聯在整流器(D1～D4)輸出端與電池組(DC)間的電壓調整管(Q2)及其與之級聯的電流放大管(Q1)等，電流放大管(Q1)的基極從并聯在整流器(D1～D4)輸出端的一個電阻(R1)、一個正向導通的二極管(D5)、處于反向擊穿狀態的穩壓二極管組成的二極管穩壓電路取得穩定電壓，穩壓電源輸出端除并聯有電阻、發光二極管各一個(R2、D8)的串聯支路外，還串聯一個對于輸出電流正向導通的隔離二極管(D9)后與所述的電池組(DC)相并聯，電池組(DC)采用1號普通鋅錳電池或相同尺寸的高能電池或稱大容量電池，所述的熒光臺燈包括燈開關、熒光燈變換器(YH)、熒光燈管(YG)及其管座、燈罩、金屬軟梗，所述的熒光燈變換器(YH)采用高頻率的變壓器反饋、振蕩管(Q3)基極RC定時的并聯式自激型單管間歇振蕩器，其振蕩管(Q3)采用NPN型三極管，其振蕩變壓器(B2)采用鐵氧體磁芯，其電源正負極間并聯電解電容器(C2)，所述的電池組(DC)與熒光燈變換器(YH)之間，串接有熔斷器(RD2)和燈開關(K21)，本實用新型的特征在于——所述的二極管穩壓電路中的處于反向擊穿狀態的穩壓二極管由兩個穩壓二極管(D6、D7)串聯而成；設置輸出電流取樣放大管(Q4)，其集電極接至所述的電流放大管(Q1)基極，其基極串保護電阻(R9)后通過串聯在穩壓電源輸出端的一個電阻(R10)對輸出電流取樣；所述的熒光燈變換器(YH)的電路是——所述的振蕩變壓器(B2)共有四個繞組，初級繞組(N1)與正反饋繞組(N2)分別接在所述的振蕩管(Q3)的集電極回路與基極回路，熒光燈管繞組(N3)接至熒光燈管(YG)的兩端燈絲，燈絲繞組(N4)串燈絲開關(K3)后接至熒光燈管(YG)的一端燈絲，其中初級繞組(N1)、燈絲繞組(N4)、熒光燈管繞組(N3)順序串聯即連續同向繞制、抽頭兩個，正反饋繞組(N2)有一個抽頭，熒光燈管(YG)的未接燈絲繞組(N4)的一端燈絲的兩個引出腳并聯使用，所述的熒光臺燈的金屬軟梗接電源正極，所述的振蕩管(Q3)，其發射極接電源負極，其基極與電源正極間接有由三個電阻串聯而成的偏流電阻(R3～R5)，其基極與發射極間反并聯二極管(D10)和定時電容(C3)、定時電阻(R6)、正反饋繞組(N2)三者的串聯電路，所述的燈開關采用雙刀三擲開關(K2)兼任電源開關(K21)和兩檔調光(K22)，其位置排列順序為關燈、大亮度、小亮度，其中大亮度位置或小亮度位置用開關(K22)分別接通正反饋繞組(N2)的全部或一部份，其中匝數較多者還串有兩個電阻(R7、R8)，所述的燈絲開關(K3)采用按鍵式單刀雙擲開關，其兩個位置分別是，將所述的燈絲繞組(N4)接通熒光燈管(YG)的一端燈絲的兩個引出腳，或將兩個引出腳并聯。
2.根據權利要求1所述的交流電與電池兩用熒光燈，其特征在于——所述的電池組(DC)采用8節1號電池串聯而成，所述的熒光燈管(YG)采用6W直型熒光燈管。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的交流電與電池兩用熒光燈，其特征在于——所述的機殼由機身、前蓋板、后蓋板組成，其中機身和前蓋板用塑料注塑而成，前后蓋板蓋合后機殼為六面體，其內空間由內隔板隔成前室和后室并各有一塊蓋板——所述的方位均是對使用者而言，機身頂面的外表面有一個左右走向的提手(1)且位于內隔板的上方，機身底面的外表面的左部和右部各有一條前后走向的立腳(2)，機身的頂面及提手(1)、右面、底面及立腳(2)、左面、內隔板在注塑時一次成型且連成一體；頂面外表面的被提手(1)隔成的前部，從左至右的布局是，露出燈絲開關(K3)與燈開關(K2)的手柄的孔，安裝熒光臺燈的金屬軟梗(3)并有相應的園孔，露出發光二級管(D8)頭部的孔，安裝交流開關(K1)并有相應的孔；所述的后室裝納電池且豎直排列，上下端裝置電池簧夾并有相應的槽口，所述的前室裝納電子零部件，其中電源變壓器(B1)和交流熔斷器(RD1)靠右安裝在內隔板表面并有相應的固定臺和夾持臺，交流開關(K1)安裝在頂面右部，其他電子元器件組裝在印刷電路板上，印刷電路板安裝在內隔板表面并與之平行且有相應的固定臺，前室的底面、左右面的上部均有槽孔。
專利摘要一種可由電池供電，也可由交流電供電并同時給電池作定電壓充電的熒光燈，包括穩壓電源，電池組、熒光臺燈、機殼等。穩壓電源輸出電壓稍低于D5～D7穩壓值且串D9后與1號電池組DC并聯以使兩種供電狀態自動轉換而免去人工操作、交流供電時同時給電池作定電壓充電以延長電池壽命，Q4通過R10對輸出電流取樣并放大以免穩壓電源過載；熒光燈變換器YH采用高頻的自激型單管間歇振蕩器，Q3截止期間，N3產生直流脈沖電啟動并燃點熒光燈管YG，N4加熱YG正極端燈絲以避免兩端亮度相差懸殊，燈開關K2開關電源并調節N2匝數以作兩擋調光。
文檔編號H05B41/00GK2234035SQ9421616
公開日1996年8月28日 申請日期1994年6月24日 優先權日1994年4月20日
發明者李上燦 申請人:李上燦