CN104848074A - 一种可调节高度的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可调节高度的照明装置，包括灯座、开关电源、灯头和灯杆，所述照明装置包括灯杆容管和调位筒，所述灯杆为外螺纹杆，所述开关电源包括具有中间抽头变压器的共振变换器。本发明提供的具有中间抽头变压器的共振变换器的可调节高度的照明装置，其损耗低，功率密度高，可提高照明装置的工作寿命和可靠性，满足使用者在不同环境下对照明装置高度的要求。

Description

一种可调节高度的照明装置
技术领域
本发明属于照明工具领域，特别涉及一种可调节高度的照明装置。
背景技术
照明装置早已成为人们生活学习的必需品，尤其对于需要在家学习的学生以及工作族。
目前传统的照明装置在满足了照明工具功能的同时，多使用开关电源进行开合，传统的照明装置所使用的开关电源的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节；一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低，通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值，最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
但使用上述照明装置所使用的开关电源的照明装置存在开关损耗、在断开开关元件时会产生的冲击电压以及因电压不稳而导致的照明装置工作稳定性差，其损耗高，功率密度低，工作寿命和可靠性低的问题；并且只起到照明工具作用的传统照明装置，其不能调节高度，无法满足不同身高与座椅高度的使用人需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提出一种具有中间抽头变压器的共振变换器的开关电源的高可靠性照明装置，其损耗低，功率密度高，可提高照明装置的工作寿命和可靠性；并且可实现自主调节照明装置高度的功能。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
针对现有的照明装置存在的技术缺点，重新设计一种高可靠性照明装置，包括从下到上依次连接的灯座、开关电源、灯头和灯杆，包括灯杆容管和调位筒，所述灯杆为外螺纹杆，所述开关电源包括具有中间抽头变压器的共振变换器。
进一步的，所述共振变换器包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件S1、S2、S3、S4、二极管D1、D2、D3、D4、电感L和控制器，各开关管具有反并联的寄生二极管和寄生电容；所述输入电压Uin的正端连接所述开关元件S1、S3的集电极，输入电压Uin的负端连接二极管D1、D2的阴极、开关元件S2、S4的发射极；原边绕组中间抽头上半部分绕组的异名端连接二极管D1的阳极，原边绕组中间抽头下半部分绕组的同名端连接二极管D2的阳极，原边绕组中间抽头上半部分绕组N1的同名端和原边绕组中间抽头下半部分绕组N2的异名端的连接点与输入电压Uin的正端相连接；开关元件S1的发射极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接副边绕组中间抽头上半部分绕组的同名端，副边绕组中间抽头上半部分绕组N3的异名端与副边绕组中间抽头下半部分绕组N4的同名端连接，且其连接点与电感L的一端连接，副边绕组中间抽头下半部分绕组的异名端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接开关元件S2的集电极；开关元件S3的发射极与开关元件S4的集电极相连接，且其连接点与电感L的另一端以及负载相连接
进一步的，其拓扑结构为：包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件S1、S2、S3、S4、二极管D1、D2、D3、D4、电感L。上述开关元件可为IGBT，二极管为快恢复二极管。
进一步的，所述控制器控制开关S1和S2交替导通、S3和S4交替导通，通过电感L和各开关元件的杂散电容构成的共振回路，在各开关元件的端电压为0时导通各开关元件，从而实现零电压开通。
进一步的，所述开关管为IGBT或MOSFET。
进一步的，所述输入电压为蓄电池、燃料电池或光伏电池。
进一步的，所述各二极管为快恢复二极管或者肖特基二极管。
进一步的，所述灯杆容管竖直向安装在所述灯座上，其内径大于所述灯杆横截面直径，在所述灯杆容管顶端外壁设有一圈滑槽，
所述调位筒一端套在所述灯杆容管顶端，且在所述调位筒这一端的内壁设有一圈与所述滑槽滑动配合的滑条，
所述调位筒的另一端设有与所述灯杆的外螺纹配合的内螺纹。
进一步的，在所述灯杆靠近所述灯头的一端环绕所述灯杆包有握紧把手。
进一步的，导线从下到上依次穿过灯杆容管和灯杆内部与所述灯头连接。
与现有技术相比，本发明所述的高可靠性照明装置具有下列优点：
具有中间抽头变压器的共振变换器的开关电源的照明装置利用中间抽头变压器的形式可实现通过控制电路控制开关元件的开关频率，使得输出电压成为预定值。
并且各开关元件接通时因为电流流过负方向，因此不产生开关损失。
而因为进行了共振动作，也不会产生断开开关元件时的冲击电压。
在实现能量回馈的同时，利用电感和开关元件的寄生电容形成软开关形式，没有多余的功率电容，其损耗低，功率密度高，可提高照明装置的工作寿命和可靠性。
照明装置高度可主调节，满足使用者在不同环境下对照明装置高度的要求。
附图说明
图1：本发明的照明装置的开关电源的结构示意图；
图2：开关元件S1、S2、S3、S4的控制脉冲时序图；
图3：本发明的可调节高度的照明装置的主视图示意图；
图4：本发明的灯杆容管、调位筒和灯杆配合的示意图；
图5：本发明的可调节高度的照明装置的侧视图示意图。
其中，1—灯头、2—握紧把手、3—灯杆、4—调位筒、41—滑条、5—灯杆容管、6—灯座、7—导线、Uin—输入电压、T—中间抽头的变压器、S1、S2、S3、S4—开关元件、D1、D2、D3、D4—二极管、L—电感、N1—原边绕组中间抽头上半部分绕组、N2—原边绕组中间抽头下半部分绕组、N3—副边绕组中间抽头上半部分绕组、N4—副边绕组中间抽头下半部分绕组。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的高可靠性照明装置的电源开关包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件S1、S2、S3、S4、二极管D1、D2、D3、D4、电感L。上述开关元件为IGBT，二极管为快恢复二极管。
结合附图1对本发明的高可靠性照明装置中的电源开关结构作详细说明，具体连接关系为：输入电压Uin的正端连接开关元件S1、S3的集电极，输入电压Uin的负端连接二极管D1、D2的阴极、开关元件S2、S4的发射极；原边绕组中间抽头上半部分绕组的异名端连接二极管D1的阳极，原边绕组中间抽头下半部分绕组的同名端连接二极管D2的阳极，原边绕组中间抽头上半部分绕组N1的同名端和原边绕组中间抽头下半部分绕组N2的异名端的连接点与输入电压Uin的正端相连接；开关元件S1的发射极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接副边绕组中间抽头上半部分绕组的同名端，副边绕组中间抽头上半部分绕组N3的异名端与副边绕组中间抽头下半部分绕组N4的同名端连接，且其连接点与电感L的一端连接，副边绕组中间抽头下半部分绕组的异名端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接开关元件S2的集电极；开关元件S3的发射极与开关元件S4的集电极相连接，且其连接点与电感L的另一端以及负载相连接。
如图2所示，各开关元件S1～S4由控制器按照图2的脉冲时序图进行交替导通和关断；由电路结构和上述脉冲时序图可知，在S1、S2关断期间，原边绕组中的能量通过二极管D1、D2回馈到输入电源，且控制器控制S3或S4其中之一导通，通过电感L和开关管S1、S2的寄生电容构成共振回路，在S1、S2的端电压为0时导通S1或者S2，实现零电压开通；在S3、S4关断期间，控制器控制S1或S2其中之一导通，通过电感L和开关管S3、S4的寄生电容构成的共振回路，在S3、S4的端电压为0时导通S3或者S4，从而实现零电压开通。
如图3、图4和图5所示，可调节高度的照明装置包括从下到上依次连接的灯座6、灯杆3和灯头1，灯杆容管5和调位筒4，所述灯杆3为外螺纹杆，所述灯杆容管5竖直向安装在所述灯座6上，其内径大于所述灯杆3横截面直径，在所述灯杆容管5顶端外壁设有一圈滑槽，所述调位筒4一端套在所述灯杆容管5顶端，且在所述调位筒4这一端的内壁设有一圈与所述滑槽滑动配合的滑条41，所述调位筒4的另一端设有与所述灯杆3的外螺纹配合的内螺纹；
在所述灯杆3靠近所述灯头1的一端环绕所述灯杆3包有握紧把手2；
导线7从下到上依次穿过灯杆容管5和灯杆3内部与所述灯头1连接。
想要升高或降低灯头1时，只要一只手握住握紧把手2，另一只手旋转调位筒4，即可实现灯杆3的上下位移进而实现灯头1的升或降。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种可调节高度的照明装置，包括灯座、开关电源、灯头和灯杆，其特征在于，所述照明装置包括灯杆容管和调位筒，所述灯杆为外螺纹杆，所述开关电源包括具有中间抽头变压器的共振变换器。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述共振变换器包括输入电压Uin、原边和副边都具有中间抽头的变压器T、开关元件S1、S2、S3、S4、二极管D1、D2、D3、D4、电感L和控制器，各开关管具有反并联的寄生二极管和寄生电容；所述输入电压Uin的正端连接所述开关元件S1、S3的集电极，输入电压Uin的负端连接二极管D1、D2的阴极、开关元件S2、S4的发射极；原边绕组中间抽头上半部分绕组的异名端连接二极管D1的阳极，原边绕组中间抽头下半部分绕组的同名端连接二极管D2的阳极，原边绕组中间抽头上半部分绕组N1的同名端和原边绕组中间抽头下半部分绕组N2的异名端的连接点与输入电压Uin的正端相连接；开关元件S1的发射极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接副边绕组中间抽头上半部分绕组的同名端，副边绕组中间抽头上半部分绕组N3的异名端与副边绕组中间抽头下半部分绕组N4的同名端连接，且其连接点与电感L的一端连接，副边绕组中间抽头下半部分绕组的异名端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接开关元件S2的集电极；开关元件S3的发射极与开关元件S4的集电极相连接，且其连接点与电感L的另一端以及负载相连接。
3.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述控制器控制开关S1和S2交替导通、S3和S4交替导通，通过电感L和各开关元件的杂散电容构成的共振回路，在各开关元件的端电压为0时导通各开关元件，从而实现零电压开通。
4.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述开关管为IGBT或MOSFET。
5.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述输入电压为蓄电池、燃料电池或光伏电池。
6.如权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述各二极管为快恢复二极管或者肖特基二极管。
7.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述灯杆容管竖直向安装在所述灯座上，其内径大于所述灯杆横截面直径，在所述灯杆容管顶端外壁设有一圈滑槽，所述调位筒一端套在所述灯杆容管顶端，且在所述调位筒这一端的内壁设有一圈与所述滑槽滑动配合的滑条，所述调位筒的另一端设有与所述灯杆的外螺纹配合的内螺纹。
8.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，在所述灯杆靠近所述灯头的一端环绕所述灯杆包有握紧把手。
9.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，导线从下到上依次穿过灯杆容管和灯杆内部与所述灯头连接。
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